Расчет молниеотвода

Оснащение сооружения комплектом молниезащитного оборудования позволяет улавливать разряд молнии, проводить его по предназначенным для этого путям и передавать через систему заземления в почву, не причиняя вреда имуществу и оберегая его от разрушения.

Система молниезащиты здания включает:

• Молниеприемник – элемент, принимающий на себя разряд. В обиходе более популярное название этого устройства – молниеотвод или громоотвод. Внешне он выглядит как металлический заостренный стержень или мачта либо как горизонтальный трос, протянутый вдоль конька крыши.
• Токоотвод – проложенный по наружной стене, металлическим элементам конструкции или на удалении от строения металлический провод, по которому проходит ток высокого напряжения во время разряда молнии.
• Заземление – металлические конструкции, выполненные по разным схемам, погруженные в почву в соответствии с инженерными расчетами. Они подсоединены к токоотводу и передают электрический разряд на землю.

Качественное соединение всех элементов системы молниезащиты предотвращает появление искр, повышает проводимость контура, обеспечивая максимальную эффективность конструкции.

Типы конструкций молниеотводов

Наша компания предлагает различные модели защитного электрооборудования. В каталоге представлены молниеотводы:

Одностержневые – выполнены в виде заостренного сверху стержня или мачты. Стержневая молниезащита устанавливается непосредственно на здание в высшей его точке либо рядом с ним на некотором удалении, не превышающем радиус зоны молниезащиты. 

Двухстержневые, выполненные с одинаковой или различной высотой, - устанавливаются на противоположных концах зданий либо с максимально возможным удалением друг от друга, но при этом создающие неразрывную зону молниезащитывытянутого контура. 

Многократные стержневые – используются для создания плотной зоны молниезащитысложной формы на больших площадях, выделенных под малоэтажную застройку. 

Одиночные тросовые – из многожильного металлического троса, натянутого вдоль здания или линии электропередачи по высшим точкам конструкции и закрепленного на опорах, соединенных с заземлением посредством токоотводов. Тросовая молниезащита обеспечивает безопасность объектов большой протяженности. 

Многократные тросовые – выполнены в виде сетки, изготовленной из металлических тросов. Предварительный расчет зон молниезащитыдает показатель расстояния между параллельными тросами, образующими сетку. В местах пересечения граней ячеек используется сварка для обеспечения надежного соединения жил, препятствующего образованию искры. Сетка размещается поверх верхней плоскости объекта, надежно фиксируется и подключается через токоотводы к системе заземления.

Различают два типа грозозащиты:

• Пассивная молниезащита – система, принимающая на себя прямой удар молнии во время разряда.
• Активная молниезащита – приспособление, провоцирующее электрический разряд в себя. Осуществляется посредством инициации процесса ионизации воздуха при росте потенциалов напряжения, возникающего перед началом появления молнии.

Классификация степеней надежности защиты

Эффект использования молниезащиты заключается в создании вокруг них зоны, в которой прямой разряд молнии произойдет с минимальной вероятностью. При устройстве системы и расчете зон молниезащиты учитывается не только высота, на которой должна находиться высшая точка молниеотвода, но и степень надежности создаваемой защиты.

Различают степень надежности:

• А – ее показатель составляет > 99,5 % вероятности перехвата прямого удара молнии во время грозы.
• Б – параметр колеблется в пределах 95... 99,5 % надежности защиты от прорыва электроразряда к контролируемому объекту.

Зона А включается в построение зоны молниезащиты для жилых домов, объектов повышенной опасности (легко воспламеняемых, взрывоопасных), объектов высокой ответственности и ценности.

Зона Б рассчитывается для сельскохозяйственных комплексов, ангаров, стоянок, складов, не связанных с хранением особо ценной продукции и товаров.

В разрезе, сделанном по вертикали молниеотвода, эти зоны молниезащиты накладываются, причем А расположена внутри Б. Внешние границы зоны А должны охватывать все находящиеся на территории контроля строения. Зона Б при этом имеет большее покрытие.

Расчет молниеотвода

• Для однократной стержневой молниезащиты зона безопасности занимает внутренний объем конуса, вершина которого совпадает с верхушкой молниеотвода. Его основание представляет круг на земле, радиус которого для зоны А рассчитывается по формуле:

$$r_0=\frac{\mathrm{1,1}-\mathrm{0,002}h}{\mathrm{h}}\text{, где <msub><mi>r</mi><mn>0</mn></msub> — радиус основания, <mi>h</mi> — высота молниеотвода и ее значение меньше 150 м.}$$

Для зоны Б формула:

$$r_0=\mathrm{1,5}h$$

Высота объекта ($h_{\mathrm{x}}$), расположенного внутри зоны безопасности, создаваемой молниеотводом известной высоты ($h$), составляет соответственно:

Для А: $$h_{\mathrm{x}}=\mathrm{0,85}h\text{;}$$при этом радиус объекта: $$r_{\mathrm{x}}=\mathrm{1,1}-\mathrm{0,002}h\frac{h-h_{\mathrm{x}}}{\mathrm{0,85}}\text{.}$$

Для Б: $$h_{\mathrm{x}}=\mathrm{0,92}h\text{;}$$ с радиусом объекта: $$r_{\mathrm{x}}=\mathrm{1,5}\frac{h-h_{\mathrm{x}}}{\mathrm{0,92}}\text{.}$$

Исходя из этого и известных данных о высоте уже имеющихся на территории сооружений, можно сделать расчет необходимой высоты молниеотвода:

$$h=\frac{r_{\mathrm{x}}+\mathrm{1,63}{h}_{\mathrm{x}}}{\mathrm{1,5}}\text{.}$$

• Расчет молниеотвода ($h_{\mathrm{c}}$) двукратной комплектации происходит по формулам:

$$h_{\mathrm{c}}=h_0-(\mathrm{0,14}+5\times 10\mathrm{-}4h)\left(L\mathrm{-}h\right)\text{.}$$

$$r_{\mathrm{c}}=r_0\text{.}$$

$$r_{\mathrm{cx}}=\frac{r_0(h_{\mathrm{c}}-h_{\mathrm{x}})}{h_{\mathrm{c}}}\text{.}$$

Расчет зон молниезащиты учитывает высоту молниеотводов ($h$), расстояние между точками их установки ($L$), высоту ($h_{\mathrm{x}}$) расположенных на территории объектов.

• Для расчета многократных молниеотводов, из которых устраивается грозозащита большой площади покрытия, учитываются параметры расположенных рядом парных точек.
• Расчеты для тросовой молниезащиты проводятся с использованием формулы:

$$h_{\mathrm{c}}=h_0-(\mathrm{0,14}+5\times 10\mathrm{-}4h)\left(L\mathrm{-}h\right)\text{, где }h<L\le 2h$$

Расчет молниеотвода с применением троса должен учитывать расстояние между точками крепления ($L$), высоту опор ($h_{\mathrm{оп}}$), стрелу провеса – показатель провисания в середине пролета. Высота троса для этой точки высчитывается:

При длине пролета менее 120 м: $h=h_{\mathrm{оп}}-2$.

При расстоянии между опорами 120 – 150 м: $h=h_{\mathrm{оп}}-3$.

Грамотный расчет зон молниезащиты позволяет обеспечить максимальную безопасность и сохранность объектов.