Проект молниезащиты завода по производству древесного угля

Задание:

Объект: здание завода по производству древесного угля. Размеры здания: 30х40х10 м (ДхШхВ), площадь: 1200 м². Площадь территории, на которой находится объект: 2800 м².
Материал фасада: кирпич.
Материал крыши: крыша плоская, бетонная стяжка, степень огнестойкости здания – II.
На крыше находятся 2 кирпичные трубы высотой по 10 м.
Здание является самым высоким объектом в радиусе 100 м.
Для производства используется дорогостоящее электрооборудование. В здании имеются зоны класса П-II в соответствии с ПУЭ – зоны, расположенные в помещениях, где выделяются горючие пыль или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м³ к объему воздуха.
Грунт: супесь, удельное сопротивление 200 Ом/м.

Решение:

Здание завода по производству древесного угля в соответствии с РД 34.21.122-87 относится к III категории молниезащиты и Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации.

Ожидаемое количество поражений объекта молнией за год определяется по формуле:

N=[(S+6h_об)(L+6h_об)-7,7>h_об]·n·10^-6,

где:

h_об – наибольшая высота объекта;
L – длина объекта;
S – ширина объекта;
n – плотность ударов молнии на 1 км² земной поверхности в год;
h = 6,7·T_гр/100;
где T_гр – средняя продолжительность гроз в часах.
Для Московской области средняя продолжительность гроз составляет 20-40 часов.

Следовательно:
N = [(S+6h_об)*(L+6h_об) – 7,7*h_об]*n*10^-6 ≈ 0,04184. Ожидаемое количество поражений молнией объекта в год составляет 0,04184 поражений в год. Выбирается зона защиты Б в соответствии с пунктом 4 таблицы 1 РД 34.21.122-87.

Заземляющее устройство молниезащиты производственного корпуса состоит из четырех вертикальных электродов (омедненных резьбовых штырей D14, 1.5 м ZZ-001-065 – 2 шт. на 1 электрод) по углам здания в местах опуска токоотводов и контура из омеднённой полосы 30х4 GL-11075 по периметру здания на расстоянии 1 м от фундамента. Полоса соединяется с электродами при помощи зажимов для подключения проводника ZZ-005-064 в соответствии с ГОСТ 21130-75.
Защита от вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала осуществляется путем присоединения металлических труб коммуникаций, брони кабелей на вводе в здание к контуру заземления.

Защита объекта от прямых ударов молнии выполняется при помощи двух молниеприемников GL-21104G h=4,7 м, расположенных на дымовых трубах здания. В соответствии с п.2.11 РД 34.21.122-87 при установке молниеотводов на объекте от каждого стержневого молниеприемника или каждой стойки тросового молниеприемника должно быть обеспечено не менее двух токоотводов.

Высота расположения конуса молниеприемников над уровнем земли – 23,5 м.

Расчет зоны защиты двойного стержневого молниеотвода для зоны Б

h_х = 10 м – высота защищаемой зоны (высота здания);
h_o = 0,92*h = 0,92*23,5 = 21,62 м, - высота конуса зоны защиты;
где h = 23,5 м – высота молниеприемника;
r_o = 1,5*h = 35,25 м – радиус конуса на уровне земли;
r_x = 1,5*(h - h_x/0,92) = 1,5*(23,5 - 10/0,92) = 18,95 м – высота конуса на уровне защищаемого объекта.

Для двойного молниеотвода:

h_с = h₀ – (0,17 + 3*10^-4*h)*(L - h) = 21.62 – (0,17 + 3*10^-4*23,5)*(40-23,5) = 18.93 м;
r_c = r₀ = 35,25 м;
r_cx = r₀*(h_c - h_x)/h_c = 35,25*(18,93 – 10)/18,93 = 16,63 м.

Границы зон защиты — см. чертежи настоящего проекта.

В качестве токоотводов используется сталь омедненная диаметром 8 мм (GL-11149).
Прокладка токоотводов от молниеприемников осуществляется: на вертикальных поверхностях (труба, стена здания) – на зажимах GL-11703A; на плоских поверхностях (кровля) – с помощью зажима GL-11706 (держатель на плоскую кровлю для токоотвода D8 мм, для приклеивания, пластик). Шаг установки зажимов 0,6-1,0 м. Для соединения проката по длине и в узлах сетки используется универсальный зажим GL-11551A.

Расчет сопротивления заземляющего устройства

Сопротивление вертикального электрода:

ρ_экв – эквивалентное удельное сопротивление грунта, Ом·м;
L – длина вертикального электрода, м;
d – диаметр вертикального электрода, м;
T – заглубление - расстояние от поверхности земли до заземлителя, м.

где t – заглубление верха электрода, м.

T = 3/2 + 0,5 = 2 м

R_верт = 68,5

Сопротивление горизонтального электрода:

где:
ρ – удельное сопротивление грунта, Ом·м;
b – ширина полосы горизонтального электрода, м;
h – глубина заложения горизонтальной сетки, м;
L_гор – длина горизонтального электрода, м.

R_гор = 3,2 Ом

Полное сопротивление заземляющего устройства:

где:
n – количество комплектов;
k_{исп гр} – коэффициент использования;
k_исп = 0,8;

R_зу = 1/0,8*(4/68,5 + 1/3,2) = 3,34 Ом

Расчетное сопротивление заземляющего устройства составляет 3,34 Ом, что меньше допустимого сопротивления 10 Ом.

Перечень необходимых материалов:

№ п/п	Рис	Обозначение	Наименование	Кол-во	Масса, ед., кг
1		ZZ-001-065	ZANDZ Штырь заземления омедненный резьбовой (D14; 1,5 м)	8	1,9
2		ZZ-002-061	ZANDZ Муфта соединительная резьбовая	4	0,08
3		ZZ-003-061	ZANDZ Наконечник стартовый	4	0,07
4		ZZ-004-060	ZANDZ Головка направляющая для насадки на отбойный молоток	2	0,09
5		ZZ-005-064	ZANDZ Зажим для подключения проводника (до 40 мм)	4	0,31
6		GL-11075	GALMAR Полоса стальная омедненная 30х4 мм	150	0,98
7		ZZ-006-000	ZANDZ Смазка токопроводящая	1	0,19
8		ZZ-007-030	ZANDZ Лента гидроизоляционная	3	0.442
9		ZZ-008-000	ZANDZ Насадка на отбойный молоток (SDS max)	1	0.48
10		GL-21104G	Молниеприёмник вертикальный (молниеприёмник-мачта)	2	13,8
11		GL-21202	GALMAR Держатель для молниеприёмника - мачты GL-21104G к трубе (нержавеющая сталь)	2	7,4
12		GL-20022	GALMAR Зажим к молниеприёмнику - мачте GL-21101G для токоотводов (нержавеющая сталь)	2	0,2
13		GL-11149-10/20/50	GALMAR Проволока омеднённая (D 8 мм / S 50 мм?; бухта 10/20/50 метров)	160	0,41
14		GL-11706	Держатель на плоскую кровлю для токоотвода (D8 мм; для приклеивания; пластик)	130	0,1
15		GL-11703A	GALMAR Зажим к фасаду для токоотвода с его возвышением над зажимом на 15 мм (крашенная оцинкованная сталь)	70	0,02
16		GL-11551A	Зажим для соединения токоотводов (медь)	4	0,08