Расчет зоны защиты молниеотвода

Содержание

1. Категории молниезащиты
2. Принципы построения зон защиты по МЭК
3. Построение по защитному углу
4. Построение по катящейся сфере
5. Построение зон защиты согласно нормативным документам
6. Принципы расчета защитных зон молниеотводов Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
7. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода
8. Зона защиты тросового молниеотвода
9. Почему расчет зоны защиты молниеотвода надо заказать в «Алеф М»

Категории молниезащиты

Категория молниезащиты рассчитывается индивидуально для каждого здания. Выполняя расчеты, инженер ориентируется на классификацию помещений и значимость объекта. Согласно действующих инструкций по устройству грозозащиты выделяется три категории зданий:

• I категория — взрывоопасные объекты.
• II категория — сооружения, взрывоопасная площадь которых занимает менее 30% помещений верхнего этажа.
• III категория — остальные постройки.

Иногда объект невозможно отнести к одному классу. Тогда рекомендуется обустраивать молниезащиту высшей категории.

Принципы построения зон защиты по МЭК

Построение по защитному углу

Представляется в виде конуса с круглым основанием, вершина которого – это верхняя точка непосредственно громоотвода (см. рис.).

В МЭК нет подробных расчетов таких построений. Угол определяется согласно информации в таблицах и напрямую зависит от высоты молниеотвода, а также уровня молниезащиты сооружения. Например, надежность первого уровня грозозащиты (всего 4) равна 0,98. Допустимый радиус не может превышать 20 метров. Угол защиты –22,5 градусов. Таким образом, в радиус защиты попадут объекты, расположенные на расстоянии до 8,3 метров от молниеотвода. Для других уровней эта цифра будет изменяться по схеме, приведенной ниже:

Одни из достоверных сведений, доступных сегодня, содержатся в СИГРЭ для ВЛЭП. Но в документе отображен небольшой диапазон высот стержневого и малых расстояний подвески тросовых токоотводов над объектом.

Построение по катящейся сфере

Граница такой области – это поверхность, теоретически очерченная сферой определенного радиуса после того, как она прокатилась вокруг молниеотвода. Радиус в стандарте МЭК строго определен: для разных уровней защиты составляет от 20 до 60 метров.

Диапазон действия молниеотвода в разных случаях не совпадают. При этом если ближе к вершине радиус защиты, построенной по катящейся сфере, значительно меньше, чем радиус, найденный с применением первого из описанных способов, то на уровне земли ситуация кардинально меняется (см. рис.). Пояснений в МЭК на этот счет никаких нет.

Принципы расчета защитных зон молниеотводов

Метод калькуляции зависит от вида конструкции. Приведем несколько кратких типовых расчетов.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

В основе – конструкция высотой 150 метров. Защита построена по методу круга, имеет радиус $r_{\mathrm{x}}$. Вершина громоотвода находится на высоте $h_0<h$.

Для области А-типа эти размеры вычисляются по следующему уравнению:

$$h_0=\mathrm{0,85}h\text{;}$$ $$r_0=(\mathrm{1,1}-\mathrm{0,002}h)h\text{;}$$ $$r_{\mathrm{x}}=\mathrm{1,1}-\mathrm{0,002}h\frac{h-h_{\mathrm{x}}}{\mathrm{0,85}}\text{.}$$

Для области Б-типа расчеты таковы:

$$h_0=\mathrm{0,92}h\text{;}$$ $$r_0=\mathrm{1,5}h\text{;}$$ $$r_{\mathrm{x}}=\mathrm{1,5}\frac{h-h_{\mathrm{x}}}{\mathrm{0,92}}\text{.}$$

Зная значения $r_{\mathrm{x}}$, $h_{\mathrm{x}}$, определяем высоту одиночного громоотвода для зоны Б-типа:

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

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Рассмотрим также конструкции высотой 150 метров. Защитные пространства таких громотводов воздействуют друг на друга в случае, если $\mathrm{L6h}$, конструкции уже считаются одиночными, не образуют объединенного защитного поля.

Величины $h_0$, $r_0$, $r_{\mathrm{x}}$ рассчитываются по схеме, описанной выше. Чтобы определить защитную область между стержнями, используется уравнение:

При $L\le h$

$$h_{\mathrm{с}}=h_0=\mathrm{0,85}h\text{;}$$ $$r_{\mathrm{с}}=r_0=(\mathrm{1,1}-\mathrm{0,002}h)h\text{;}$$ $$r_{\mathrm{сx}}=r_{\mathrm{x}}=\mathrm{1,1}-\mathrm{0,002}h\frac{h-h_{\mathrm{x}}}{\mathrm{0,85}}\text{;}$$

При $\mathrm{2h}<L\le \mathrm{4h}$

$$h_{\mathrm{с}}=h_0-(\mathrm{0,17}+3\times 10-4h)(\mathrm{L}-h)\text{;}$$ $$r_{\mathrm{с}}=r_0\text{;}$$ $$r_{\mathrm{сx}}=r_0\frac{h_{\mathrm{c}}-h_{\mathrm{x}}}{h_{\mathrm{c}}}\text{.}$$

Для зоны Б:

При $L\le h$

При $\mathrm{2h}<L\le \mathrm{4h}$

$$h_{\mathrm{с}}=h_0-\mathrm{0,14}(\mathrm{L}-h)\text{;}$$ $$r_{\mathrm{сx}}=r_0\frac{h_{\mathrm{c}}-h_{\mathrm{x}}}{h_{\mathrm{c}}}\text{.}$$

Зная, что размеры $h_{\mathrm{c}}$, L, $r_{\mathrm{cx}}$ равны 0, высота громоотвода для защитной области типа Б рассчитывается так:

$$h=\frac{h_{\mathrm{c}}+\mathrm{0,14}h}{\mathrm{1,06}}\text{;}$$

Зона защиты тросового молниеотвода

Для области типа А:

$$h_0=\frac{\mathrm{0,85}}{h}\text{;}$$ $$r_0=(\mathrm{1,35}-\mathrm{0,0025}h)h\text{;}$$ $$r_{\mathrm{x}}=(\mathrm{1,35}-\mathrm{0,0025}h)(h-h_{\mathrm{x}}\mathrm{0,85})\text{.}$$

Для области типа Б:

Зная величины $h_{\mathrm{x}}$, $r_{\mathrm{x}}$, узнаем высоту одиночного тросового громоотвода по формуле:

$$h_{\mathrm{x}}=\mathrm{0,92}h\text{;}$$ $$r_0=\mathrm{1,7}A\text{;}$$ $$r_{\mathrm{x}}=\mathrm{1,7}\frac{h-r_{\mathrm{x}}}{\mathrm{0,92}}\text{.}$$

Перечисленные формулы расчета приведены в нормативных документах по молниезащите. Они определяют только вероятность прорыва разряда молнии к защищаемым объектам. Для получения точных данных рекомендуется использовать программу, указанную в СО 153-343.21.122-2003.

Почему расчет зоны защиты молниеотвода надо заказать в «Алеф М»

При попадании молнии в сооружение, не оснащенное грозозащитой или имеющее недостаточный радиус защиты молниеотвода, возникает угроза возникновения пожара, выхода из строя электрооборудования и других последствий. Поэтому так важно заказывать проектирование конструкции у опытных инженеров.

Доверьте расчет диапазона защиты громоотвода команде «Алеф-Эм». Инженеры компании уже выполнили грозозащиту для Собора Василия Блаженного, а также Башни Федерация (Москва-Сити). В том числе команда работает с российскими предприятиями и частными лицами, решившими защитить загородный дом от последствий удара молнии.

Закажите расчет зоны защиты двойного стержневого молниеотвода и конструкций других типов в компании «Алеф-Эм», заполнив заявку ниже или позвонив по телефону +7 (495) 22-33-44-2.