Область использования заземлителей

Рекомендуется использовать совмещенное заземляющее устройство для защиты от прямых ударов молнии, защитного заземления электроустановок и защитного заземления от электростатической индукции. К заземлителю необходимо присоединить все вводимые в здание металлические трубопроводы и оболочки кабелей.

Защита от электрической индукции осуществляется путем присоединения металлических корпусов оборудования и аппаратуры в защищаемом здании или сооружении к специальному заземлителю или защитному заземлителю оборудования.

Для защиты от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами в местах их взаимного сближения на расстояние 10 см и меньше через каждые 20 м приваривают стальные перемычки с тем, чтобы не было не замкнутых контуров. При наличии незамкнутых контуров при наведении магнитным полем тока молнии в этих контурах электродвижущих сил в местах разрывов возможно искрение и, следовательно, возникает опасность взрыва или пожара.

От ударов молнии в наружные провода электролиний и линий связи могут возникнуть перенапряжения в линии и занос высоких потенциалов по проводам внутрь здания или сооружения, в результате чего возможны пожары и несчастные случаи. Для защиты сооружений от заноса высоких атмосферных напряжений ввод воздушных линий любого назначения осуществляется только подземными кабельными линиями, оболочка и бронь которых присоединяется к заземлителю.

Для предупреждения заноса высоких потенциалов в здания с большим количеством людей на воздушных линиях устанавливают разрядники с воздушными промежутками или заземляют штыри и ключья изоляторов фазных проводов, проводов радиотрансляционных, телефонных и других сетей.

 

Порядок расчета молниезащиты

1) Определить категорию молниезащиты в зависимости от пожаровзрывоопасных свойств защищаемого объекта, характера местности.

2) Определить конструкцию молниеотводов в зависимости от параметров защищаемого объекта (рис. 10.1, 10.2, 10.3, 10.4; табл. 10.3).

3) Определить высоту молниеприемника, для создания необходимой зоны (площади) защиты. (Расчет ведется по формулам, приведенным в табл. 10.2).

4) Определить наименьшее допустимое расстояние S _{з доп}, S _{в дoп}, S _{в1 дoп} от конструкций и частей молниеотвода от других коммуникаций и наземных сооружений (табл. 10.5, 10.6, рис. 10.6, рис. 10.7).

5) Проверяем выполнение следующих неравенств:

S _{з доп} > S _{з р} (10.2)

S _{в дoп} > S _{в р} (10.3)

S _{в1 дoп} > S _{в р} (10.4)

Рассчитанные (или полученные) расстояния от элементов и конструкций молниеотводов от подземных коммуникаций и наземных сооружений (рис. 10.6, рис. 10.7).

Если неравенства (10.2-10.4) не выполняются, необходимо выбирать другую конструкцию молниеотвода.

6) Определить норму сопротивления молниезащиты, в зависимости от категории (R_н).

7) Определить сопротивление молниезащиты R_з в зависимости от выбранной конструкции заземлителя и удельного сопротивления грунта (табл. 10.4).

8) Вычислить импульсное сопротивление молниезащиты R_и по формуле (10.1).

9) Проверить выполнение неравенства (10.2)

R_и < R_н, (10.5)

если (2) выполняется, то расчет произведен верно.

10) Если неравенство (10.2) не выполняется, то необходимо выбрать другую конструкцию заземлителя или произвести расчет сопротивления молниезащиты по методике, приведенной в [Л 8].

11) Выбираем конструкцию молниеотводов в соответствии с пунктом П. 10.2 и рис. 10.5, табл. 10.3.

12) Расчет сопровождается схемой молниезащиты, конструкцией молниеотводов и др. пояснениями.

Пример расчета

Задание. Произвести расчет молниезащиты склада горючих материалов, расположенного в г. Тамбове. Размеры склада: длина l = 80 м, ширина b = 40 м, высота h _зд= 8 м. Грунт имеет сопротивление ρ < 100 Ом·м (суглинок)

Решение. 1) Определяем категорию молниезащиты цеха по данным раздела 1, табл. 1 и табл. П1

Категория молниезащиты 1, зона защиты А

2) Определяем конструкцию молниеотвода в зависимости от параметров защищаемого объекта.

Анализ типов молниеотводов, показывает, что в нашем случае, подходит тросовый молниеотвод.

 

3) Определяем высоту молниеприемника для создания необходимой зоны защиты. Ориентировочно, в первом приближении высоту молниеприемника можно определить по формуле приведенной в примечании 6 к табл. 10.2.

h _оп = h= (r_х + 1,8 h _x)/l,7

Зададимея h_x= 6; r_х= b/2 = 40/2,0 = 20 м, тогда В - ширина здания равна 20 м.

h _oп = (20+ 1,8·6)/1,7= 18 м

Так как высота молниеотвода h ≤150 м, то определяем параметры зоны защиты по формулам п.3 табл. 10.2.

Высота зоны защиты h _о = 0,85 h = 15,30 м.

Радиус торцевых областей зоны защиты r _о, на уровне земли

r _o = (1,35-0,0025 h) h = (1,35-0,045)·18 = 1,305·18 = 23,49 м.

Ширина зоны защиты на участке между опорами S _o= 2 r _o - 46,98 м.

Радиус торцевых областей зоны защиты r _xна высоте h _x над землей

r _х= (1,35-0,0025 h)(h - h _x/0,85) = (1,35-0,045)·(18-6/0,85) = 1,305·(18-7,06) =

= 1,305·10,94= 14,27 м.

Ширина зоны защиты на участке между опорами S _х на высоте h _х над землей

S _x = 2 r _x= 28,55 м

4) Определяем наименьшее допустимое расстояние от заземлителя до других подземных коммуникаций, используя табл. 10.5, 10.6 и рис. 10.6, 10.7.

S _{з доп} =S _{в доп} + 2; S _{в доп}=3м; S _{в1 доп} = 3,5 м.

S _{з доп} = 5 м. При монтаже молниеотводов необходимо, чтобы реальные расстояния S _р > S _доп.

5) Проверяем выполнение неравенства (10.4). Для этого необходимо рассчитать реальное расстояние между тросовым молниеприемником и крышей здания, с учетом провеса троса. Используем данные, приведенные в примечании п.5 к табл. 10.2.

Расстояние h, м от стального троса сечением 35-50 мм² до поверхности земли в точке его наибольшего провеса равно:

h = h _оп - 2 (при а < 120 м). h = 18000-2000=16000 мм.

Тогда расстояние между тросом молниеприемника и крышей равно:

S _{в1 р} = h – h _зд, где h _зд= 8000 мм; S _{в1 р} = 16000-8000 = 8000 мм (8 м).

Таким образом S _{b1 р} > S _{в1 доп}, нервенство (10.4) выполняется.

6) Определяем норму сопротивления молниезащиты, в зависимости от категории R_н= 10 Ом. (п.10.4).

7) Определяем сопротивление молииезащиты R _зв зависимости от выбранной конструкции и сопротивления грунта, используя данные табл. 10.4.

Нам подходит заземлитель в виде комбинированного двухстержневого (пункт 2) со следующими параметрами С = 6 м и L =3 м с глубиной заложения t _о= 0,8 м, R _з = 9,1 Ом.

8) Вычисляем импульсное сопротивление R и по формуле (10.1) R _и = a-R_t Значение импульсного коэффициента определяем по табл. 10.7: а= 0,8, тогда R _и = 0,8·9,1=7,28 Ом.

9) Проверяем выполнение неравенства (10.2) R _и < R _н; 7,28 < 10 Ом.

10) Выбираем конструкцию молниеотводов по рис. 10.5 и табл. 10.3. В нашем случае с учетом п.4 и п.5 подходит металлическая решетчатая опора (рис. 10.5, б) высотой h _оп = 20 м.

В качестве молниеприемника принимаем трос стальной многопроволочный оцинкованный сечением 35 мм² и диаметром порядка 7 мм. В качестве токоотводов используем сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

11) Схема молниезащиты приведена на рис. 10.8.

 

Приложение

 

Таблица П 1