Молниезащита производственных зданий и сооружений.

КОМПЛЕКС СРЕДСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

 

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии [внешняя молниезащитная система (МЗС)] и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

 

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы - стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов), или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

 

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.

 

Токи молнии, попадающие в молниеприемники, отводятся в заземлитель через систему токоотводов (спусков) и растекаются в земле.

 

ВНЕШНЯЯ МОЛНИЕЗАЩИТНАЯ СИСТЕМА

 

Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей. В случае специального изготовления их материал и сечения должны удовлетворять требованиям табл.3.1.

 

Таблица 3.1 - Материал и минимальные сечения элементов внешней МЗС

 

#G0Уровень защиты	Материал	Сечение, мм
		молниеприемника	токоотвода	заземлителя
I-IV	Сталь
I-IV	Алюминий			Не применяется
I-IV	Медь
Примечание - Указанные значения могут быть увеличены в зависимости от повышенной коррозии или механических воздействий.

 

 

Молниеприемники

 

3.2.1.1. Общие соображения

 

Молниеприемники могут быть специально установленными, в том числе на объекте, либо их функции выполняют конструктивные элементы защищаемого объекта; в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.

 

Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).

 

3.2.1.2. Естественные молниеприемники

 

Следующие конструктивные элементы зданий и сооружений могут рассматриваться как естественные молниеприемники:

 

а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:

 

электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на долгий срок;

 

толщина металла кровли составляет не менее величины , приведенной в табл.3.2, если необходимо предохранить кровлю от повреждения или прожога;

 

толщина металла кровли составляет не менее 0,5 мм, если ее необязательно защищать от повреждений и нет опасности воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов;

 

кровля не имеет изоляционного покрытия. При этом небольшой слой антикоррозионной краски или слой 0,5 мм асфальтового покрытия, или слой 1 мм пластикового покрытия не считается изоляцией;

 

неметаллические покрытия на/или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта;

 

б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура);

 

в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т.п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников;

 

г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм и проплавление или прожог этого металла не приведет к опасным или недопустимым последствиям;

 

д) металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее значения , приведенного в табл.3.2, и если повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности.

 

 

Таблица 3.2 - Толщина кровли, трубы или корпуса резервуара, выполняющих функции естественного молниеприемника

 

#G0Уровень защиты	Материал	Толщина не менее, мм
I-IV	Железо
I-IV	Медь
I-IV	Алюминий

 

 

Токоотводы

 

3.2.2.1. Общие соображения

 

В целях снижения вероятности возникновения опасного искрения токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы между точкой поражения и землей:

 

а) ток растекался по нескольким параллельным путям;

 

б) длина этих путей была ограничена до минимума.

 

3.2.2.2. Расположение токоотводов в устройствах молниезащиты, изолированных от защищаемого объекта

 

Если молниеприемник состоит из стержней, установленных на отдельно стоящих опорах (или одной опоре), на каждую опору должен быть предусмотрен минимум один токоотвод.

 

Если молниеприемник состоит из отдельно стоящих горизонтальных проводов (тросов) или из одного провода (троса), на каждый конец троса требуется минимум по одному токоотводу.

 

Если молниеприемник представляет собой сетчатую конструкцию, подвешенную над защищаемым объектом, на каждую ее опору требуется не менее одного токоотвода. Общее количество токоотводов должно быть не менее двух.

 

3.2.2.3. Расположение токоотводов при неизолированных устройствах молниезащиты

 

Токоотводы располагаются по периметру защищаемого объекта таким образом, чтобы среднее расстояние между ними было не меньше значений, приведенных в табл.3.3.

 

 

Таблица 3.3 - Средние расстояния между токоотводами в зависимости от уровня защищенности

 

#G0Уровень защиты	Среднее расстояние, м
I
II
III
IV

 

 

Токоотводы соединяются горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания.

 

3.2.2.4. Указания по размещению токоотводов

 

Желательно, чтобы токоотводы равномерно располагались по периметру защищаемого объекта. По возможности они прокладываются вблизи углов зданий.

 

Не изолированные от защищаемого объекта токоотводы прокладываются следующим образом:

 

если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;

 

если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены, так чтобы повышение температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены;

 

если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 м. Металлические скобы для крепления токоотводов могут быть в контакте со стеной.

 

Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах. Рекомендуется размещать токоотводы на максимально возможных расстояниях от дверей и окон.

 

Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, так чтобы путь до земли был по возможности кратчайшим. Не рекомендуется прокладка токоотводов в виде петель.

 

3.2.2.5. Естественные элементы токоотводов

 

Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естественными токоотводами:

 

а) металлические конструкции при условии, что:

 

электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и соответствует требованиям п.3.2.4.2;

 

они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально предусмотренных токоотводов;

 

металлические конструкции могут иметь изоляционное покрытие;

 

б) металлический каркас здания или сооружения;

 

в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;

 

г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что:

 

их размеры соответствуют указаниям, относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм;

 

металлическая арматура железобетонных строений считается обеспечивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следующим условиям:

 

- примерно 50% соединений вертикальных и горизонтальных стержней выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка проволокой);

 

- электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных блоков, подготовленных на месте.

 

В прокладке горизонтальных поясов нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

 

Заземлители

 

3.2.3.1. Общие соображения

 

Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов.

 

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды

 

Целесообразно использовать следующие типы заземлителей: один или несколько контуров, вертикальные (или наклонные) электроды, радиально расходящиеся электроды или заземляющий контур, уложенный на дне котлована, заземляющие сетки.

 

Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения.

 

Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование.

 

Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.

 

3.2.3.3. Естественные заземляющие электроды

 

В качестве заземляющих электродов может использоваться соединенная между собой арматура железобетона или иные подземные металлические конструкции, отвечающие требованиям п.3.2.2.5. Если арматура железобетона используется как заземляющие электроды, повышенные требования предъявляются к местам ее соединений, чтобы исключить механическое разрушение бетона. Если используется преднапряженный бетон, следует учесть возможные последствия протекания тока молнии, который может вызвать недопустимые механические нагрузки.