Как рассчитать молниезащиту

Как рассчитать молниезащиту

Под молниезащитой понимается специальная система защиты от поражения молнией, воздействие которой способно нанести непоправимый ущерб любому жилому зданию или сооружению. Она состоит из ряда конструктивных элементов, каждый из которых выполняет свою вполне определенную функцию. Расчет молниезащиты вследствие этого сводится к вычислению параметров всех составляющих системы, определяемых согласно стандартным методикам.

Методика расчета молниезащиты

Охватить тему в полной мере невозможно, так как в зависимости от выбранного молниеотвода используются различные системы расчета.

Лишь в качестве примера мы вам расскажем, как происходит расчет стержневого молниеотвода одиночного. Стоит заметить, что зона его безопасности имеет форму конуса. Соответственно, здесь основными будут два параметра – высота этого конуса и его радиус на земле.

h – высота конуса;

r – радиус конуса;

hх – горизонтальное сечение на высоте здания и его радиус ;

rх – высота здания.

Наконец, в заключении хочется добавить, что в интернете сейчас возможно найти специальные программы, которые способны самостоятельно рассчитать все необходимые параметры. Для удобства использования существует возможность создания файла DXF, для последующей работы в программах CAD.

Обратите внимание, что если вы сомневаетесь в собственных силах, и никогда раньше не имели дела с подобными расчетами, вам лучше перепоручить это дело профессионалам. Ведь ошибка в этом случае может стоить слишком дорого. Потому и экономия в данном случае неуместна.

  • Что такое молниезащита?
  • Громоотвод
  • Молниеотвод
  • Молниеприемник
  • Токоотвод
  • Заземление
  • Устройства защиты от перенапряжений
  • Активная система молниезащиты
  • Зонная концепция молниезащиты
  • Система уравнивания потенциалов

Адрес объекта: Москова, ул. 1-я Рейсовая, д. 12, Терминал «А»

Вид работ: техническое обслуживание и диагностика комплексной системы молниезащиты с восстановлением элементов и соединений, замеры сопротивлений заземления

Исполнение: Молниезащита внешнего участка кровли выполнена в виде молниеприемной сетки, к которой присоединяются металлические поручни ограждения кровли. Для крепления проводника на профилях кровельных листов Kalzip применяются специальные держатели фирмы OBO Bettermann. Все выступающие элементы (световые фонари, вентиляционные установки, киоски выходов кабелей и др.) замыкаются на общий молниезащитный контур.

Расширяем географию — монтаж молниезащиты в Магадане

Портфолио нашей компании пополнила самая западная точка на карте РФ — Магаданская область, где завершаются работы по монтажу системы молниезащиты на зданиях управления образования региона.

Расчет сопротивления заземляющего устройства

Сопротивление заземления зависит не только от глубины и площади поверхности электрода, но и от удельного сопротивления грунта.

Оно является главным фактором, который определяет сопротивление заземления и глубину заземления штыря, которая потребуется для обеспечения малого сопротивления.

Удельное сопротивление грунта сильно изменяется в зависимости от района земного шара и времени года.

Оно в значительной степени зависит от содержания в почве электропроводящих минералов и электролитов в виде воды с растворенными в ней и солями. Так, сухая почва, не содержащая растворимых солей, имеет высокое сопротивление.

Для расчетов примем удельное сопротивление почвы под нашим зданием равным 40 Ом*м, что характерно для глины и глинистых сланцев (таблица 2.5). Большинство молний в нашем районе имеет амплитуду тока в 5-10 кА, примем последнюю.

Таблица 2.5 — Удельное сопротивление грунта различных пород почв

Трехмерное проектирование и расчет молниезащиты

При размещении молниеприемника, взятого из базы данных или созданного с помощью специализированной команды, зона молниезащиты автоматически строится по правилам, сформулированным в нормативных документах.

Рис.3. Молниезащита промышленного объекта

Изменить методику расчета, а значит и автоматически перестроить зону можно на любом этапе – это позволяет за самое короткое время проверить все возможные варианты и выбрать наилучший. При вставке в чертеж второго и последующих стержневых молниеприемников программный комплекс самостоятельно определяет тип взаимодействия между ними, то есть строит зоны для одиночного, двойного или многократного стержневого молниеприемника.

Аналогичное решение применено относительно тросовых молниеприемников: расчет и построение зон производятся для одиночного, двойного или замкнутого тросового молниеприемника. Не забыли разработчики и о расчете стрелы провеса троса, которая рассчитывается в зависимости от механических характеристик выбранного троса и условий грозового режима для конкретной местности.

Рис.4. Механический расчет тросового молниеприемника

Выбор зон защиты ведется в строгом соответствии с положениями действующих норм и стандартов.

Поскольку все программы Model Studio CS реализованы на единой платформе, проект защищаемого объекта не обязательно выполнять с нуля. Так, при наличии готового проекта подстанции ОРУ, разработанного в Model Studio CS Открытые распределительные устройства, для закрытия всей подстанции зоной молниезащиты достаточно указать молниеприемники на порталах и при необходимости дополнительно установить отдельно стоящие.

Рис.5. Проект ОРУ, реализованный в Model Studio CS Открытые распределительные устройства

Рис.6. Молниезащита ОРУ, реализованная в Model Studio CS Молниезащита

Model Studio CS Молниезащита предлагает два режима проектирования: 2D и 3D.

Цель проектирования молниезащиты – с требуемой надежностью защитить объект от прямых ударов молнии. Чтобы проверить и подтвердить соответствие этому требованию, используют горизонтальные сечения зон защиты, выполненные на определенной высоте (чаще используется самое высокое сооружение объекта). Этому важному процессу разработчики уделили особое внимание, постаравшись создать наиболее эргономичный и эффективный инструмент. Во-первых, при проектировании доступна визуализация горизонтального сечения непосредственно на зоне молниезащиты. Например, в режиме 2D отображается контур сечения на заданной высоте, а в режиме 3D – часть зоны защиты ниже заданного уровня. Такой подход позволяет быстро и точно оценить в интерактивном режиме допустимость созданной конфигурации системы защиты и действенность вносимых изменений. Во-вторых, при необходимости можно получить отдельный чертеж горизонтального сечения зоны защиты на любой заданной высоте.

Рис.7. Контур сечения на заданной высоте в режиме 2D

Рис.8. Контур сечения на заданной высоте в режиме 3D

Рис.9. Сечение по зоне молниезащиты

Активная система молниезащиты

Мы рассмотрели вариант пассивной молниезащиты. Но, в настоящее время, разработаны активные системы молниезащиты (АМЗ). Состав АМЗ такой же, как и у пассивной системы, кроме одного элемента. В верхней точке молниезащиты устанавливается активный молниеприемник.

Принцип активной молниезащиты состоит в том, что активный молниеприемник формирует высоковольтные импульсы, «провоцирующие» разряд атмосферного электричества, который приходится именно на молниеприемник, а не в другое место. Тем самым повышается надежность защиты от попадания молнии, и значительно расширяются границы защиты.
Системы АМЗ не требуют специального контроля, они работают автономно. Почему? Перед грозой напряженность электрического поля возрастает до 10-20 кВм. Тем самым система АМЗ активизируется, «чувствуя» приближение грозы, заряжается от этого электрического поля, и начинает генерировать высоковольтные импульсы.
Использование систем АМЗ позволяет значительно сократить число пассивных систем молниезащиты, что дает существенный экономический эффект. Немаловажным фактором также является и эстетическая сторона. Вместо нескольких пассивных молниеприемников, прямо скажем, не слишком украшающих загородный дом, устанавливается один, компактный активный молниеприемник. Дизайну и внешнему облику дома наносится минимальный ущерб.

Установка молниеприемника пассивной защиты

Установить на крыше приемники пассивной защиты можно своими руками. Если имеются все материалы и выполнен правильно расчет, это не составит труда.

Читайте также  Чем утеплять крышу

Монтаж сетки на мягкую кровлю

На крыше с мягкой кровлей сетку удобней монтировать до укладки кровельного материала. Это исключает его повреждение. Стальную проволоку сечением 6 мм фиксируют к предварительно закрепленным держателям. Ее располагают так, чтобы получились ячейки сетки. Размер ячеек определяют расчетами, руководствуясь приведенной таблицей.

Проволока бывает бухтами и отдельными прутами. Монтаж из бухты эффективней, так как нет разрыва проводника. Но большой вес усложняет работы и возрастает риск повреждения кровли. Готовую сетку подключают токоотводом к заземлению.

Крепеж для молниезащиты на мягкой кровле

Установка стержня

Приемник-штырь изготавливают из металлического прута. Его размеры определяют расчетами, но обычно длина варьируется от 20 до 150 см, а сечение не превышает 12 мм. Верхушка прута должна иметь сечение на менее 100 мм 2 . Иногда вместо прута используют металлическую трубу, только ее верхнюю часть закрывают заглушкой или заваривают.

Устанавливают такое устройство на самой высокой точке крыши, фиксируя его для устойчивости подпорками. Штырь через токоотвод подключают к заземлению.

Молниеотвод закреплен на трубе

Монтаж тросового приемника

Трос натягивают над домом между двумя опорами. Оба конца троса и сами металлические столбы подключают к заземлению. Если по каким-либо причинам отсутствует возможность установки опор, трос крепят изоляторами на крыше. Диаметр троса определяют расчетом. Обычно для частного дома достаточно сечения 50 мм 2 .

05 декабря 2006 г., 14:52

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ
И АТОМНОМУ НАДЗОРУ

УПРАВЛЕНИЕ
ПО НАДЗОРУ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

109074, Москва, К-74
Китайгородский пр., 7
тел. 710-55-13, факс 710-58-29 Руководителям Федеральных государ-ственных учреждений управлений и энергетических инспекций государствен-ного энергетического надзора

01.12.2004 № 10-03-04/182
На № от
В управление по надзору в электроэнергетике Федеральной службы по над-зору в электроэнергетике (Ростехнадзор) и ранее в Госэнергонадзор от многочис-ленных организаций поступают вопросы о порядке использования «Инструкции по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО 153-34.21.122-2003), утвержденной приказом Минэнерго России от 30.06.2003 №280. Обращается внимание на трудности пользования данной Инструкцией из за отсут-ствия справочных материалов. Также задаются вопросы о правомерности приказа РАО «ЕЭС России» от 14.08.2003 №422 «О пересмотре нормативно-технических документов (НТД) и порядке их действия в соответствии с ФЗ «О техническом ре-гулировании» и о сроках подготовки пособий к инструкции СО 153-34.21.122-2003.
Управление по надзору в электроэнергетике Ростехнадзора в связи с этим разъясняет.
В соответствии с положением Федерального закона от 27.12.2002 № 184-ФЗ «О техническом регулировании», ст. 4 органы исполнительной власти вправе ут-верждать (издавать) документы (акты) только рекомендательного характера. К та-кому типу документа и относится «Инструкция по молниезащите зданий, сооруже-ний и промышленных коммуникаций».
Приказ Минэнерго России от 30.06.2003 № 280 не отменяет действие преды-дущего издания «Инструкции по молниезащите зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87), а слово «взамен» в предисловии отдельных изданий инструкции СО 153-34.21.122-2003, не означает недопустимость использования предыдущей ре-дакции. Проектные организации вправе использовать при определении исходных данных и при разработке защитных мероприятий положение любой из упомянутых инструкций или их комбинацию.
Срок подготовки справочных материалов к «Инструкции по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», СО 153-34.21.122-2003, к настоящему времени не определен из-за отсутствия источников финансирования этой работы.
Приказ РАО «ЕЭС России» от 14.08.2003 № 422 является корпоративным до-кументом и не имеет силы для организаций, не входящих в структуру РАО «ЕЭС России».
Начальник Управления
Н.П. Дорофеев
без комментариев

Аспирант
профи

Как защититься от молнии?

В настоящее время для защиты от молнии широко используется пассивная система молниезащиты. Она состоит из следующих конструктивных элементов:

  1. Молниеприемник (металлическая сетка, трос или штырь),
  2. Токоотвод,
  3. Заземляющий контур.

Молниеприемник является самой высокой частью системы. Его располагают на высоте 2-3 метра от самой верхней точки защищаемого здания. Устанавливать молниеприемник выше не следует, так как он может притягивать к себе молнии, в результате чего во время грозы сооружение будет подвержено воздействию частых ударов молнии.

При обустройстве подземной части молниезащиты сооружения, в грунте выкапывают траншею в виде равностороннего треугольника, глубиной 500-800 мм. В вершинах этого треугольника забивают заземлители. По периметру треугольника устанавливают горизонтальные заземлители и приваривают их вертикальным элементам, завершая создание контура заземлителя.

На заключительном этапе выполняют электрическое соединение всех конструктивных элементов между собой с использованием сварки. Заземлитель должен быть расположен рядом со стеной защищаемого здания, вдали от входных дверей и тропинок, по которым могут ходить люди или домашние животные.

Проектирование, монтаж и обслуживание систем молниезащиты

Молниезащита будет по-настоящему эффективной при выполнении двух условий:

  • использовался комплексный подход (задействованы все возможные средства активной и пассивной защиты);
  • проектирование выполнялось с учетом всех нормативных актов.

Разработка проекта молниезащиты— сложная работа, требующая специализированных знаний и предполагающая сложные расчеты. Во внимание принимаются особенности местности, характер и габариты здания, материалы, из которых оно построено, и многие другие факторы.

Заказать проектирование и монтаж молниезащиты вы можете в компании «СтальПро». Наши специалисты также занимаются техническим обслуживанием систем грозозащиты любой сложности.