молниезащита зданий и сооружений
реклама
МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Молниезащита — система защитных устройств и мероприятий, применяемых в промышленных и гражданских сооружениях для защиты их от аварий, пожаров при попадании в них молнии. Молния — особый вид прохождения электрического тока через огромные воздушные промежутки, источник которого — атмосферный заряд, накопленный грозовым облаком. Условия образования таких облаков большая влажность й быстрое изменение температуры. В результате возникновения восходящих потоков воздуха и быстрой конденсации водяных паров, содержащихся в воздухе, образуется большое количество водяной пыли, которая заряжается отрицательно. Воздействие тока молнии возможно трех типов. Прямой удар при разряде молнии в объект оказывает тепловое и механическое воздействие. При этом ток молнии может вызвать нагревание токоотвода до температуры каления, плавления и даже испарения. Быстрое разогревание вызывает нарастание электродинамических напряжений в конструкциях. Это вызывает механические разрушения, часто происходящие в виде взрыва. Вторичное воздействие разряда молнии сопровождается появлением в пространстве изменяющетося во времени магнитного поля, которое индуцирует в контурах, образованных из различных протяженных металлических предметов (трубопроводов, электропроводок и т. д.), всегда имеющихся в здании, электродвижущую силу. В замкнутых контурах электродвижущая сила вызывает появление наведенных токов. В тех контурах, в которых контакты недостаточно надежны в местах соединения, эти токи могут вызвать искрение или сильное нагревание, что очень опасно для помещений, где могут образовываться опасные концентрации горючих или взрывоопасных веществ. Занос высоких потенциалов в здания может происходить по любым металлоконструкциям, рельсовым путям, эстакадам, проводам ЛЭП, трубопроводам и т. д. Эти заносы сопровождаются электрическими разрядами, которые могут явиться источником взрыва или пожара. Защита от поражения молнией зависит от типа производства, расположенного в здании, и от среднегодовой грозовой деятельности атмосферы. Грозовая деятельность может быть оценена ожидаемым количеством поражений молнией в год зданий и сооружений: где l, b — длина и ширина защищаемого сооружения (или наименьшего описанного прямоугольника для зданий сложной конфигурации), м; h — наибольшая высота сооружения, м; n — среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 поверхности земли (в данном географизическом месте). Все сооружения по необходимости устройства молниезащиты разделены на три категории. В зданиях и сооружениях I категории длительное время сохраняются или систематически возникают взрывоопасные смеси газов, паров и пыли с воздухом или другими окислителями; перерабатываются или хранятся взрывчатые вещества в неметаллических упаковках или в открытом виде. Взрыв таких зданий и сооружений сопровождается значительными разрушениями и человеческими жертвами. В зданиях и сооружениях II категории взрывоопасные смеси газов, паров и пыли с воздухом или другими окислителями возникают только в момент производственных аварий или неисправностей; взрывчатые вещества хранятся в прочной металлической упаковке. Взрыв в таких помещениях сопровождается, как правило, незначительными разрушениями без человеческих жертв. В зданиях и сооружениях III категории прямой удар молнии может вызвать пожар, механические разрушения и поражения людей. К. этой категории можно отнести жилые и общественные здания, дымовые трубы, водонапорные башни, газгольдеры, резервуары. Рис. 1. Молниеотводы: а — стержневой отдельно стоящий; 6 — то же, укрепленный иа здании; в — тросовый Рис. 2. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода: 1 — граница зоны защиты иа уровне защищаемого объекта; 2 — граница зоны защиты на уровне земли В соответствии с инструкцией СН 305—77 здания и сооружения I и II категорий подлежат молниезащите от прямых ударов молнии, вторичных воздействий и заноса высоких потенциалов. Здания и сооружения III категории должны иметь защиту от прямых ударов молнии и от заноса высоких потенциалов по надземным проводящим коммуникациям (за исключением наружных емкостей со взрыво- и пожароопасными жидкостями и газами, а также вертикальных наружных труб). Для защиты зданий и промышленных сооружений от тока молнии устраивают молниеотводы (громоотводы). Они воспринимают молнию и отводят ее ток в землю. Молниеотводы делят на стержневые и тросовые, которые подразделяют на отдельно стоящие, изолированные и не изолированные от защищаемого здания. Наиболее часто применяются стержневые молниеотводы. Тросовые используются для защиты длинных и узких сооружений, а также, когда из-за густой сети подземных коммуникаций нельзя установить большое число стержневых молниеотводов. Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические конструкции и характеризуется зоной защиты, под которой понимается часть пространства, защищенного от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Рис. 3. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода По величине степени надежности зоны защиты могут быть двух типов — А и Б. Для зоны защиты типа А степень надежности 99,5% и выше, а типа Б — 95% и выше. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода представляет собой конус. Высота конуса h0 и радиус его основания (на земле) r0 зависят от размеров защищаемого объекта. Наибольшая высота h молниеотвода с молниеприемником не должна превышать 150 м. Соотношения размеров зоны защиты типа А и типа Б следующие: h0, м r0, м rx, м Зона А Зона Б 0,85h (1,1-0,002h)h (1,1-0,02h(h-hx/0,85) 0,92h 1,5h 1,5(h-hx/0,92) При известных высоте защищаемого объекта — hх и радиусе зоны защиты на этой высоте — rх для зоны Б полная высота молниеприемника Зона защиты двойного стержневого молниеотвода, состоящего из двух стержневых молниеотводов разной высоты. Торцовые части сечения — это зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода. Для защиты больших площадей и объектов применяют многократные стержневые молниеотводы. Для определения внешней границы зоны защиты трех-четырех взаимодействующих молниеотводов используют те же приемы, что и для одиночного или двойного стержневого молниеотвода. Конструктивно молниеотвод представляет собой молниеприемник, токоотводящий спуск и заземлитель. Опоры молниеотводов могут выполняться из стали в виде стоек из труб одного диаметра и железобетонных колонн или дерева. Там, где это возможно, в качестве опор для крепления токоведущих частей молниеотвода следует использовать конструкции самих защищаемых зданий. Молниеприемники стержневых молниеотводов изготавливаются из стальных стержней и имеют высоту не менее 200 мм. Высокие объекты, как правило, имеют каркас из металла или железобетона, который может служить токоотводом. Следует только предусмотреть надежное соединение во время строительства стальной арматуры железобетонных деталей каркаса. В качестве таких токоотводов можно использовать конструктивные элементы (перила балконов, пожарные лестницы и т, д.) или специально проложенные стальные проводки. К каркасу объекта, являющемуся токоотводом, подсоединяют все металлические элементы здания (трубопроводы, каркасы лифтов и т. д.). Каркас объекта через каждые 20... 30 м по его периметру присоединяют к заземляющему контуру. Защита от заноса высоких потенциалов осуществляется следующим образом. Для сооружений I категории ввод воздушных линий любого назначения запрещается. Вместо них применяют подземные кабели. Ввод в объект трубопроводов разрешается только от цехов, представляющих общую технологическую линию. В месте ввода трубопроводы соединяют с заземлителей. Для II категории линии любого назначения, подключаемые к объекту, должны иметь кабельный ввод протяженностью не менее 50 м. Для сооружений III категории разрешается ввод воздушных линий. Тип заземлителя для молниеотвода выбирают исходя из удельного сопротивления грунта и импульсного сопротивления Ra: Ru=aR (где а — импульсный коэффициент; R — сопротивление растеканию тока промышленной частоты, Ом). Пострадавшим от электрического тока должна быть немедленно оказана первая помощь. Если пострадавший окажется в соприкосновении с токоведущими частями, необходимо немедленно освободить его от действия тока. При поражении электрическим током даже при отсутствии у потерпевшего дыхания, сердцебиения пульса не следует отказываться от первой помощи — необходимо срочно вызвать врача и сделать искусственное дыхание. Бывали случаи, когда мнимо умершие после поражения электрическим током в результате принятых быстрых мер были возвращены к жизни через несколько часов. Каждый цех и каждая смена должны иметь шкафчик первой помощи с необходимыми средствами для временной остановки кровотечения, перевязки ран и проведения мероприятий по оживлению. В установках напряжением до 1000 В для отделения пострадавшего от токоведущих частей можно воспользоваться сухими подручными предметами, не проводящими электрический ток: одеждой, канатом, доской и др. Можно также взяться за полы сухой одежды пострадавшего, избегая касания к металлическим окружающим предметам и частям тела пострадавшего, не покрытым одеждой. Для изоляции рук можно надеть резиновые перчатки, суконную фуражку или накинуть на пострадавшего прорезиненную материю или просто сухую одежду. Действовать следует быстро и решительно, но осторожно. Меры первой помощи зависят от того, в каком состоянии находится пострадавший после освобождения от тока: если он не потерял сознание, необходимо обеспечить полный покой до прибытия врача. Если же быстро вызвать врача невозможно, то пострадавшего нужно срочно доставить в лечебное учреждение. Если пострадавший потерял сознание, но дыхание его сохранилось, его нужно удобно уложить, обеспечить покой, создать приток свежего воздуха, дать понюхать нашатырный спирт, растереть и согреть тело. Вместе с тем надо срочно вызвать врача. 3. Классификация зданий и сооружений Производственные, жилые и общественные здания и сооружения в зависимости от их назначения, а также от интенсивности грозовой деятельности в районе их местонахождения должны иметь молниезащиту в соответствии с категориями устройства молниезащиты. Таблица 3.1. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты и необходимости ее выполнения Местность, в которой здания и сооружения подлежат обязательной защите Категория устройства молниезащиты Производственные здания и сооружения с помещениями, относимыми к классам В-l и ВII На всей территории России I Производственные здания и сооружения с помещениями, относимыми к классам B-la, BI6 и В Па Со средней грозовой деятельностью 10 грозовых часов в год и более II Наружные технологические установки и открытые склады, содержащие взрывоопасные газы, пары, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости (например газгольдеры, емкости, сливоналивные эстакады), относимые к классу В-1г На всей территории России II Наименование зданий и сооружений Местность, в которой здания и сооружения , подлежат обязательной защите Категория устройства молниезащиты Производственные здания и сооружения с помещениями, относимыми к пожароопасным классам П-1, П-11 или П-На Со средней грозовой деятельностью 20 грозовых часов в год и более при ожидаемом количестве поражений молнией в год не менее 0,05 для зданий и сооружений I и II степени огнестойкости и 0,01 - для III, IV и V степени огнестойкости- III Производственные здания и сооружения III, IV и V степени огнестойкости, Со средней грозовой деятельностью 20 грозовых часов в год и III Наименование зданий и сооружений относимые по степени пожарной опасности к категориям Г и Д по СНиП, а также открытые склады твердых горючих веществ, относимые к классу П-lll по ПУЭ более при ожидаемом количестве поражений молнией здания или сооружения в год не менее 0,05 "Наружные установки, в которых применяются или хранятся горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 45°С, относимые к классу II-III Со средней грозовой деятельностью 20 грозовых часов в год и более III Вертикальные вытяжные трубы промпредприятий и котельных, водонапорные и силосные башни, пожарные вышки высотой 15-30 м Со средней грозовой деятельностью 20 грозовых часов в год и более III То же, но высотой более 30 м На всей территории России III Жилые и общественные здания или их части, возвышающиеся над уровнем общего массива застройки более чем на 25 м, а также отдельно стоящие здания высотой более 30 м, удаленные от массива застройки не менее чем на 100 м Со средней грозовой деятельностью 20 грозовых часов в год и более III Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к I и II категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии, от электростатической и электромагнитной индукции и от заноса высоких потенциалов через подземные и наземные металлические коммуникации. Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии, от заноса высоких потенциалов через подземные металлические коммуникации, а установки класса П-III с корпусами из железобетонных или синтетических материалов должны также иметь защиту от электростатической индукции. Для зданий и сооружений совмещающих в себе помещения, требующие устройства молниезащиты I и II или III категории, рекомендуется молниезащиту всего здания или сооружения выполнять в соответствии с требованиями для I категории. Однако если объем помещений, требующих защиты по I категории, составляет в одноэтажных зданиях менее 30% всего объема здания, а в многоэтажных зданиях менее 30% всего объема помещений верхнего этажа, молниезащита всего здания в целом может быть выполнена по II категории. При этом все подземные и наземные внутрицеховые коммуникации при вводе в помещения, которые требуют защиты I категории, должны быть присоединены к специальному протяженному заземлителю, расположенному за пределами этих помещений и имеющему сопротивление растеканию тока промышленной частоты не более 10 Ом. Для зданий и сооружений, совмещающих в себе помещения, требующие устройства молниезащиты II и III категорий, рекомендуется молниезащиту всего здания или сооружения выполнять в соответствии с требованиями для II категории. Если же объем помещений, требующих защиты II категории, составляет в одноэтажных зданиях менее 30% всего объема здания, а в многоэтажных зданиях менее 30% объема помещений верхнего этажа, то молниезащита всего здания в целом может быть выполнена по III категории. При этом подземные и наземные внутрицеховые коммуникации у вводов в помещения, требующих защиты II категории, должны быть присоединены к специальному внутрицеховому заземлителю, имеющему сопротивление растеканию тока промышленной частоты не более 10 Ом. Требование о присоединении подземных и наземных коммуникаций к специальному заземлителю должно быть выполнено для помещений, требующих защиты II категории, также в том случае, когда остальная часть здания не подлежит молниезащите. При наличии на зданиях или сооружениях, относящихся к I и II категории, на установках или емкостях класса В-1г газоотводных или дыхательных труб для свободного отвода в атмосферу газов взрывоопасной концентрации, независимо от наличия на них огнепреградителей, пространство над обрезом труб, ограниченное полушарием радиусом 5 м, должно входить в зону защиты молниеприемника. Для газоотводных и дыхательных труб, оборудованных колпаками или «гусаками», эта зона может быть уменьшена при избыточном давлении внутри установки: 1. менее 0,05 кгс/см2 при газах тяжелее воздуха — до 1 м по вертикали и 2 м по горизонтали; 2. от 0,05 до 0,25 кгс/см2 при газах тяжелее воздуха и до 0,25 кгс/см2 при газах легче воздуха — до 2,5 м по вертикали и 5 м по горизонтали в стороны от обреза трубы. Выполнение требования о включении в зону защиты молниеотводов пространства над обрезом труб необязательно: 1. при выбросе из труб газов невзрывоопасной концентрации; 2. при наличии азотного дыхания; 3. для труб с постоянно горящими факелами и факелами, поджигаемыми в момент выброса газов; 4. для вентиляционных шахт, предохранительных и аварийных клапанов, выброс газов взрывоопасной концентрации из которых осуществляется лишь в редких аварийных случаях. 4. Защита от прямых ударов молнии Прямой удар является наиболее опасным из всех проявлений молнии с точки зрения поражений зданий и сооружений. Многолетние наблюдения и данные свидетельствуют о том, что подавляющее большинство пожаров и разрушений при грозовых разрядах вызвано именно прямыми ударами молнии. Поскольку прямой удар молнии в здание или сооружение представляет большую опасность, то следует подробнее рассмотреть отдельные элементы различных систем, обеспечивающих надежную молниезащиту. 4.1. Молниеотводы В настоящее время защита зданий и сооружений от прямых ударов молнии осуществляется при помощи молниеотводов различных модификаций. Молния имеет свойство избирательно поражать заземленные (электропроводность стремится к бесконечности) и возвышающиеся над поверхностью земли металлические предметы. Защитное действие каждого типа молниеотвода основано на этой особенности грозового разряда. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом устройство, воспринимающее прямой удар молнии и отводящее токи молнии (посредством определенной системы заземления) в землю. Каждый молниеотвод независимо от типа состоит из следующих основных элементов (рис. 6): молниеприемника 1, непосредственно воспринимающего прямой удар молнии; несущей конструкции 2, предназначенной для установки молниеприемника; токоотвода 3, обеспечивающего отвод тока молнии к заземлителю; заземлителя 4, отводящего ток молнии в землю и обеспечивающего контакт с землей молниеприемника и токоотвода. В современной практике молниезащиты используют следующие типы молниеотводов: стержневые (рис. 6); тросовые или антенные (рис. 7а) и сетчатый (рис. 76). Кроме того, для комплексной защиты сооружений в ряде случаев применяют комбинированные типы молниеотводов (например тросово-стержневые, рис. 7в). Благодаря простоте изготовления и дешевизне получили наибольшее распространение стержневые молниеотводы, обеспечивающие высокую надежность в эксплуатации. Хотя тросовые молниеотводы, и не уступают стержневым по своим экономическим показателям, с точки зрения эксплуатации они являются менее надежными и используются лишь для защиты весьма протяженных объектов. Сетчатые молниеотводы, обладающие достаточно высокой степенью надежности, широко применяются при защите сооружений III категории. В ряде случаев они по своим экономическим показателям (сравнительно небольшой расход металла, отсутствие железобетонных конструкций, простота изготовления, монтажа и эксплуатации) превосходят стержневые и тросовые молниеотводы и могут быть использованы и для защиты сооружений I и II категорий, когда применение стержневых или тросовых молниеотводов по тем или иным причинам неприемлемо (например при значительной высоте защищаемого объекта). В зависимости от конструктивных особенностей и назначения защищаемого объекта, а также местных условий стержневые и тросовые молниеотводы могут выполняться как отдельно стоящими, так и установленными на защищаемом сооружении. Рис. 6. Стержневой отдельно стоящий молниеотвод Рис. 7. Тросовый и сетчатый молниеотводы При этом по характеру взаимодействия стержневые и тросовые молниеотводы разделяются на одиночные, двойные и многократные (количество взаимодействующих молниеотводов не менее трех, расположенных не на одной прямой). 4.2. Молниезащита I категории Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к I категории, должна быть выполнена, как правило, отдельно стоящими стержневыми или тросовыми молниеотводами (рис. 8 и 9), обеспечивающими зону защиты. Рис. 10. Стержневой молниеотвод, изолированный от защищаемого объекта деревянной стойкой Рис. 11. Максимальный потенциал стержневого молниеотвода по высоте Рис. 8. Отдельно стоящий стержневой молниеотвод Рис. 9. Отдельно стоящий тросовый молниеотвод При невозможности установки отдельно стоящих молниеотводов (например из-за насыщенности подземными коммуникациями территории, прилегающей к защищаемому сооружению) допускается установка изолированных молниеотводов на защищаемом сооружении (рис. 10). Установку отдельно стоящих и изолированных стержневых или тросовых молниеотводов от защищаемого сооружения и подземных металлических коммуникаций производят в соответствии с приведенными ниже рекомендациями. Наименьшие допустимые расстояния от токоотвода отдельно стоящего стержневого молниеотвода или молниеотвода, изолированного от сооружения (например деревянной стойкой), до защищаемого сооружения определяется по кривым рис. 111 для наиболее опасных точек, с которых возможно перекрытие на защищаемое сооружение, а именно SB — по воздуху для точки А и Бд — по дереву для точки А. Наименьшие допустимые расстояния от тросового молниеотвода до защищаемого сооружения в наиболее опасных точках определяются: размером SBi для точки А с наибольшим провесом троса — по кривым рис. 12; размером SB2 для точки С — по кривым рис. 13—15. Рис. 12. Потенциал в средней точке тросового молниеотвода при ударе молнии в середине пролета Рис. 13. Потенциал токопровода на высоте 12 при ударе молнии в опору тросового молниеотвода с пролетом 50 м Для исключения заноса высоких потенциалов в защищаемые сооружения по подземным металлическим коммуникациям необходимо заземлители защиты от прямых ударов молнии и подводы к ним располагать на расстоянии S3 от таких коммуникаций, вводимых в данное или соседние защищаемые здания или сооружения по I категории, в том числе от электрических кабелей сильного и слабого тока. Это расстояние в метрах определяется по формулам: для стержневых молниеотводов: Рис. 14. Потенциал токопровода на высоте при ударе молнии в опору тросового молниеотвода с пролетом 100 м Рис. 15. Потенциал токопровода на высоте при ударе молнии в опору тросового молниеотвода с пролетом 150 м для тросовых молниеотводов: S3 = 0,3RH, где RH — величина сопротивления каждого заземлителя защиты от прямых ударов молнии, Ом. Расстояние S3 менее 3 м не допускается, за исключением случаев, когда металлические подземные трубопроводы и кабели не вводятся в защищаемое здание, а расстояние до места их ввода в соседние защищаемые здания и сооружения I категории составляет более 50 м. В этих случаях расстояние S3 может быть уменьшено до 1 м. Для высоких сооружений (более 30 м), когда устройство отдельно стоящих или изолированных молниеотводов не представляется возможным, как исключение допускается защита от прямых ударов молнии неизолированными молниеотводами, устанавливаемыми на защищаемом сооружении. Токоотводы прокладываются по наружным стенам защищаемого сооружения. При этом должны быть выполнены следующие дополнительные условия. 1. Число токоотводов от молниеприемника до заземлителя должно быть не менее двух, располагаемых на расстоянии не менее 15 м друг от друга или по противоположным сторонам здания. 2. Каждый токоотвод следует присоединять к отдельному заземлителю с величиной сопротивления растеканию тока не более 5 Ом. К этим заземлителям допустимо присоединение производственных защитных заземлителей и различных металлических подземных коммуникаций. В этом случае устройство заземлителя защиты от электростатической индукции не требуется. 3. По каждому этажу или не более чем через 7—8 м по высоте сооружения должны быть проложены металлические пояса (полосы) для выравнивания потенциалов на отдельных уровнях. В качестве металлических поясов можно использовать поэтажные контуры защитного заземления электроустановок. К этим поясам должны быть присоединены все токоотводы, металлические элементы конструкций и оборудование внутри защищаемого сооружения. Высокие сооружения, имеющие металлическую крышу, не требуют установки специальных молниеприемников; в этом случае роль молниеприемника выполняет металлическая крыша. В качестве молниеприемника допускается использовать защитную сетку с ячейками 5x5 м, выполненную из полосовой стали 20 х 4 мм, 25 х 4 мм или из стальной проволоки диаметром 8 мм, укладываемую на неметаллическую кровлю. Подводка трубопроводов на эстакадах к защищаемому сооружению допускается только от сооружений одного и того же объекта. В этом случае вся трасса эстакады должна вписываться в зону защиты ближайших сооружений, снабженных молниезащитой, или специально установленных молниеотводов. Кроме то- на эстакадные трубопроводы должны быть у ввода в здание присоединены к заземлителю зашиты от электростатической индукции. На ближайших двух опорах от защищаемого сооружения такие трубопроводы должны быть присоединены к специальным заземлителям с величиной сопротивления растеканию тока промышленной частоты: для опоры, ближайшей к сооружению, 5 Ом и для последующей опоры 10 Ом. Защита от электростатической индукции должна выполняться путем присоединения всего металлического оборудования и аппаратуры защищаемого сооружения к специальному заземлителю защиты от электростатической индукции. Последовательное включение заземленных элементов в одну цепь не допускается. Защиту от электростатической индукции можно осуществлять также наложением на кровлю сооружения сетки из стальной проволоки диаметром 6—8 мм со сторонами ячеек 8—10 м с присоединением ее к заземлителю защиты от электростатической индукции. Узлы сетки должны быть проварены сваркой. При наличии металлической кровли последняя должна быть использована для защиты от электростатической индукции. Устройство специальной сетки в этом случае не требуется. В случае использования для защиты от прямых ударов молнии металлической кровли или сетки устройство сетки для защиты от электростатической индукции также не требуется. Токоотводы от сетки или металлической крыши прокладываются к заземлителю по наружным стенам сооружения с расстоянием между соседними токоотводами не более 20 м. Заземлитель защиты от электростатической индукции рекомендуется располагать по контуру защищаемого сооружения. Допускается также располагать заземлитель в траншее на глубине не менее 0,8 м и на расстоянии 0,8—1 м от фундамента. Величина сопротивления растеканию тока заземлителя, уложенного по контуру здания или сооружения, 10 Ом. При устройстве таких заземлите- лей отдельными очагами их общее сопротивление растеканию тока промышленной частоты должно быть не более 10 Ом. К заземлителю защиты от электростатической индукции допускается присоединение подземных металлических коммуникаций (водопровод, канализация и пр.). Для защиты от электромагнитной индукции необходимо между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами (каркас сооружения, оболочки кабелей и т.д.) в местах их сближения на расстояние 10 см и меньше приваривать или припаивать через каждые 20 м длины металлические перемычки, чтобы не допускать образования незамкнутых контуров. В соединениях между собой трубопроводов и других протяженных металлических предметов, расположенных в защищаемом сооружении, необходимо обеспечить контакт с небольшой величиной переходного электрического сопротивления. Контрольной величиной допустимого переходного сопротивления на один контакт является 0,03 Ом. При фланцевых соединениях труб такая величина сопротивления достигается нормальной затяжкой болтов при их количестве на фланец не менее 6 шт. В местах соединений, где надежный контакт с указанной величиной переходного сопротивления не может быть обеспечен, необходимо устройство перемычек из стальной проволоки диаметром 6—8 мм или ленты сечением 25—30 мм2. Для защиты от заноса высоких потенциалов по подземным и наземным металлическим коммуникациям (трубопроводы, кабели, протяженные конструкции) требуется присоединение их на вводах в сооружения к заземлителям защиты от электростатической индукции. Ввод в здания и сооружения проводов воздушных линий: силовой и осветительной до 1000 В, телефонных, радио, сигнализации и т.п. — не допускается. Вводы таких линий должны быть выполнены кабелем от центрального пункта. 4.3. Молниезащита II категории Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты ко II категории, независимо от их высоты должна быть выполнена одним из следующих способов: отдельно стоящими или устанавливаемыми на зданиях неизолированными стержневыми или тросовыми молниеотводами, обеспечивающими зону защиты, или путем наложения молниеприемной сетки размером 6 х 6 м на неметаллическую кровлю или использования в качестве молниеприемника металлической кровли здания или сооружения. При этом: 1. расстояние от отдельно стоящих молниеотводов до защищаемого здания и сооружения, а также до подземных коммуникаций не нормируется; 2. величина сопротивления каждого заземлителя защиты от прямых ударов молнии должна быть не более 10 Ом, а в грунтах с удельным сопротивлением 500 Ом-м и выше допускается не более 40 Ом; 3. разрешается во всех случаях объединение заземлителей защиты от прямых ударов молнии, защитного заземления электрооборудования и заземлителя защиты от электростатической индукции; 4. во всех случаях рекомендуется использовать в качестве токоотводов металлические конструкции защищаемых зданий и сооружений: колонны, фермы, рамы, пожарные лестницы, металлические направляющие лифтов и т.п.; токоотводами не может служить напряженная арматура железобетонных ферм, колонн и других железобетонных конструкций; в используемых конструкциях должна быть обеспечена непрерывная электрическая связь в соединениях конструкций и арматуры, создаваемая, как правило, сваркой; 5. на зданиях с покрытием по металлическим фермам установка молниеприемников или наложение молниеприемной сетки не требуется; фермы должны быть соединены токоотводами с заземлителями. При ширине здания, защищаемого от прямых ударов молнии молниеотводами на здании или молниеприемной сеткой 100 м и более, а также при использовании металлической кровли кроме наружных заземлителей следует установить дополнительные заземлители для выравнивания потенциалов внутри здания. Эти заземлители выполняют в виде протяженных стальных полос, уложенных не более чем через ьи м по ширине здания, полосы должны имею течение не менее 100 мм3 С наружным контуром заземлителя защиты от прямых ударов молнии, а также присоединены с шагом не более 60 м к токоотводам от молниеприемников. Наружные металлические установки, содержащие взрывоопасные газы, пары, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости (установки класса В-1г), должны быть защищены от прямых ударов молнии следующим образом: 1. корпуса установок или отдельных емкостей при толщине металла крыши менее 4 мм должны быть защищены молниеотводами, установленными отдельно или на самом сооружении; 2. корпуса установок или отдельных емкостей при толщине металла крыши 4 мм и более, а также отдельные емкости объемом менее 10 м3 независимо от толщины металла крыши достаточно присоединить к заземлителям. Наружные установки класса В-1г с емкостями из железобетона или синтетических материалов должны быть защищены от прямых ударов молнии устройством отдельно стоящих молниеотводов или наложением молниеприемной сетки, присоединенной к заземлителю. Защита подземных железобетонных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов от прямых ударов молнии производится отдельно стоящими молниеотводами. При этом защите подлежит вся площадь резервуарного парка, а также площадь, прилегающая к парку на расстоянии 40 м от стенок крайних резервуаров, независимо от наличия обваловки. По вертикали защитная зона принимается равной высоте газоотводных (дыхательных) труб плюс 5 м. Наружные установки со сжиженными газами, а также установки с взрывоопасными газами при общем объеме парка резервуаров более 100000 м3 должны быть защищены от прямых ударов молнии отдельно стоящими молниеотводами, а корпуса металлических установок должны быть присоединены к заземлителям. К этим же заземлителям могут быть присоединены токопроводы отдельно стоящих молниеотводов. Если на наружных установках или емкостях класса В-1г имеются газоотводные или дыхательные трубы, то они и пространство над ними должны быть защищены установкой молниеприемников непосредственно на таких трубах. Для наружных установок заземлители от прямых ударов молнии должны иметь сопротивление не более 50 Ом на каждый токопровод и к ним должны быть присоединены молниеотводы, металлические корпуса и другие металлические конструкции установок. Присоединение к заземлителям должно осуществляться не более чем через 25 м по периметру основания установки. При этом число присоединений должно быть не менее двух. В качестве основных заземлителей защиты от прямых ударов молнии заглубленных в землю емкостей разрешается использовать магниевые протекторы, применяемые для защиты от коррозии, при следующих условиях: 1. стальной стержень, заделанный в протектор при его отливке, и присоединяемый к нему проводник токопровода должны иметь диаметр не менее 6 мм, а при высокой агрессивности грунтов — не менее 8 мм, и быть оцинкованным; 1. соединение проводника токопровода и стержня протектора должно быть выполнено сваркой внахлест на длине, равной не менее 6 диаметрам проводника; 2. сопротивление растеканию заземлителя должно быть не более 50 Ом. Защита от электростатической индукции обеспечивается присоединением всего оборудования и аппаратов, находящихся в зданиях, сооружениях и установках, к защитному заземлению электрооборудования. Наружные установки должны быть защищены от электростатической индукции путем наложения стальной сетки на крышу емкости и прокладки токоотво- дов по стенкам не более чем через 25 м по контуру. Токопроводы должны быть присоединены к заземлителю с общей величиной сопротивления растеканию тока промышленной частоты не более 10 Ом. Указанные сетка, токоотводы и заземлители могут служить одновременно и для защиты от прямых ударов молнии. Плавающие крыши независимо от материала и корпусов установок для защиты от электростатической индукции должны быть соединены металлическими перемычками с токоотводами или с металлическим корпусом установки не менее чем в двух точках. Защита от электромагнитной индукции выполняется в виде устройства через каждые 25—30 м металлических перемычек между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами, расположенными друг от друга на расстоянии 10 см и менее. Установки перемычек в местах соединений (стыки, ответвления) металлических трубопроводов или других протяженных конструкций не требуется. Для защиты от заноса высоких потенциалов по подземным коммуникациям их необходимо при вводе в здание или сооружение присоединить к любому заземлителю. Для защиты от заноса высоких потенциалов внешние металлические конструкции и коммуникации необходимо: 1. на вводе в защищаемое здание или сооружение присоединить к заземлителю с сопротивлением не более 10 Ом; 2. такое присоединение допускается осуществлять к заземлителю защиты от прямых ударов молнии; на ближайшей к сооружению опоре присоединить к заземлителю с сопротивлением не более 10 Ом; 3. вдоль трассы эстакады через каждые 250—300 м присоединять к заземлителям с импульсным сопротивлением не более 50 Ом. Ввод в здание электросетей напряжением до 1000 В, сетей телефона, радио, сигнализации и т.п. должен осуществляться только кабелем или подземной кабельной вставкой длиной не менее 50 м. Металлические броня и оболочка кабелей должны быть присоединены у ввода в сооружение к защитному заземлению электрооборудования здания. В месте перехода воздушной линии в кабель металлическая броня и оболочка кабеля, а также штыри или крючья изоляторов линии должны быть присоединены к специальному заземлителю с сопротивлением растеканию тока не более 10 Ом, Кроме ТОГО, В месте перехода между жилами кабеля и его металлической оболочкой должна предусматриваться установка закрытого воздушного пространства. Штыри изоляторов воздушной линии на ближайшей опоре к месту перехода линии в кабель должны быть присоединены к заземлителю с сопротивлением растеканию не более 20 Ом. Вводы линий напряжением свыше 1000 В должны выполняться в соответствии с ПУЭ. 4.4. Молниезащита III категории Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны иметь защиту от прямых ударов молнии. При этом в отличие от требований к защите от прямых ударов молнии зданий и сооружений, отнесенных ко II категории: 1. молниеприемная сетка должна иметь ячейки площадью не более 150 м2(например 12 х 12 или 6 х 24 м); 2. величина импульсного сопротивления каждого заземлителя от прямых ударов молнии должна быть не более 20 Ом; в грунтах с удельным сопротивлением 500 Ом-м и выше во всех случаях допускается сопротивление каждого заземлителя принимать не более 40 Ом. Наружные металлические установки или отдельные емкости, содержащие горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 45°С (установки класса П-Ш), должны быть защищены от прямых ударов молнии следующим образом: 1. корпуса установок для емкостей при толщине металла крышки менее 4 мм должны быть защищены молниеотводами, установленными отдельно или на самом сооружении; 2. при толщине металла крышки 4 мм и более корпуса установок или емкостей должны быть заземлены; 3. корпуса емкостью менее 10 м3 независимо от толщины металла крышки должны быть заземлены. Установки с корпусами из железобетона или синтетических материалов должны быть защищены от прямых ударов молнии отдельно стоящими или установленными на них молниеотводами или путем наложения молниеприемной сетки с присоединением ее к заземлителю. Пространство над газоотводными и дыхательными трубами может не входить в зону защиты молниеприемников. Заземлители для таких установок должны иметь импульсное сопротивление не более 50 Ом. Установки с корпусами из железобетона или синтетических материалов и плавающие крышки должны также иметь защиту от электростатической индукции путем наложения стальной сетки на крышу емкостей и прокладки токоотводов по стенам емкостей не более чем через 25 м. Неметаллические вертикальные вытяжные трубы промышленных предприятий и котельных, водонапорные башни, пожарные вышки высотой 15 м и более следует защищать от прямых ударов молнии молниеотводами, установленными на них. Для труб высотой до 50 м достаточно установить один молниеприемник и один наружный токоотвод. Трубы высотой более 50 м должны быть обеспечены не менее чем двумя молниеприемниками, расположенными симметрично по трубе, и двумя наружными токоотводами. Высота молниеприемников для труб до 100 м должна определяться расчетом зоны защиты. Для труб высотой 100 м и более по периметру верхнего торца следует уложить стальное кольцо сечением не менее 100 мм2, к которому должно быть приварено не менее двух токоотводов. Такие же кольца должны быть проложены не реже чем через каждые 12 м по высоте трубы и присоединены сваркой к токоотводам в местах пересечения. Защита от заноса высоких потенциалов по внешним наземным металлическим коммуникациям осуществляется путем заземления на вводе в защищаемое здание и присоединения к заземлителю с сопротивлением растеканию 20 Ом, а также первой опоры. Защита от заноса высоких потенциалов по B Л до 1000 В осуществляется по рекомендациям ПУЭ. 5. Расчет и построение зон защиты молниеотводов Каждый молниеотвод образует вокруг себя строго определенное пространство, вероятность попадания в которое молнии практически равна нулю. Это пространство обычно называют зоной защиты. Теоретически вероятность поражения объектов, расположенных в пределах зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов, все же составляет около 1%. В зависимости от типа, количества и взаимного расположения молниеотводов зоны защиты могут иметь самые разнообразные геометрические формы. В значительной степени зоны защиты определяются отношением H/h, где Н — высота ориентировки молнии (расстояние до земли от грозового разряда в начальной стадии его, при котором происходит ориентировка молнии на молниеотвод); h — высота молниеотвода. В современной практике существует два различных метода расчета и построения зон защиты. Различие заключается, в частности, в определении параметров защитных зон двойных и многократных молниеотводов. В данной главе приводится метод расчета и построения защитных зон, предложенный энергетическим институтом имени Г. М. Кржижановского, как более простой.
