Молниезащита тира. Может ли быть молниеприемная сетка эффективнее стержневых молниеприемников?

Среди специалистов в области молниезащиты существует убеждение, что молниеприемная сетка не выполняет функцию молниеприемника, а потому ее применение не является решением задачи. В большинстве случаев это действительно так, однако, есть и обратная сторона такого мнения Давайте рассмотрим такую ситуацию на конкретном примере, а именно рассчитаем молниезащиту здания тира.

К нашим специалистам поступила задача выполнить молниезащиту тира. Забегая вперед, помимо типичного решения задачи, мы рассмотрим еще один вариант, а также сравним итоги.

Исходные данные:

• объект: тир;

• размеры: 25 м х 23,5 м;

• высота кровли: 4,36 м;

• высота парапета: 4,75 м.;

• материал фасадов: сэндвич-панели;

• тип кровли: плоская;

• подвод питания: ВЛ 0,4 кВ;

• удельное электрическое сопротивление грунта - 100 Ом*м.

Задача:

• рассчитать систему внешней молниезащиты;

• рассчитать заземляющее устройство сопротивлением не более 10 Ом.

Перед началом разработки решения по молниезащите, необходимо проанализировать исходные данные, которыми мы обладаем. Первое, на что стоит обратить внимание, так это на высоту защищаемого объекта и тип кровли.

Для объектов с плоской кровлей допускается в качестве молниеприемника использовать молниеприемную сетку в соответствии с РД 34.21.122-87, п.2.26, а в качестве заземляющего устройства необходимо предусмотреть контур заземления по периметру объекта, что совпадает с необходимостью заземлить металлические стенки сэндвич-панелей, которыми обшиты фасады.

РЕШЕНИЕ:

Мероприятия выполнены в соответствии с:

•  ПУЭ 7-е изд «Правила устройства электроустановок» (далее ПУЭ).;

•  РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (далее РД);

• СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (далее СО).

 Расчет сопротивления заземляющего устройства:

Сопротивление вертикального электрода:

где    ρэкв – эквивалентное удельное сопротивление грунта - 100 Ом·м;

L – длина вертикального электрода - 3 м;

d – диаметр вертикального электрода - 0,014 м;

T – заглубление - расстояние от поверхности земли до заземлителя - 2 м;

где     t  – заглубление верха электрода - 0.5 м

Сопротивление горизонтального электрода:

где    ρ – удельное сопротивление грунта - 100 Ом·м;

b - ширина горизонтального электрода - 0,03 м;

h - глубина заложения горизонтального проводника - 0,5 м;

Lгор – длина горизонтального электрода - 105 м.

Полное сопротивление заземляющего устройства:

где n – количество комплектов, вертикальные заземлители - 4 шт., горизонтальный заземлитель – 1 шт. ;

Kисп – коэффициент использования, 0,75.

Расчетное сопротивление заземляющего устройства составляет 2,29 Ом, что намного меньше требуемого сопротивления 10 Ом (ПУЭ, п.1.7.103).

Расчет молниезащиты для варианта с сеткой

Комплекс мероприятий по обеспечению необходимых требований к системе молниезащиты тира представлен следующими решениями:

1. Объект относится к III категории молниезащиты.

2. Молниезащита объекта выполнена при помощи молниеприёмной сетки, выполненной при помощи стальной омеднённой (толщина медного покрытия не менее 70 мкм) проволоки d8 мм (GL-11149) проволоки d8 мм. Шаг установки сетки - не менее 10 м. 

3. В качестве токоотвода применяется стальная омедненная (толщина медного покрытия не менее 70 мкм) проволока d8 мм (GL-11149). Подключение к заземлителям выполняется каждые 25 м (по углам).

4. Установка токоотводов осуществляется при помощи зажима GL-11711 - на кровле,  GL-11703А - на парапетах и вертикальных поверхностях. Шаг установки зажимов 0,8-1,0 м.

5. Для соединения проката по длине и в узлах используется универсальный зажим GL-11551A.

6. Все металлические элементы, размещенные на кровле, необходимо присоединить к токоотводу при помощи зажимов GL-11545А. Лестницы, перила, присоединяются при помощи зажима-хомута GL-11514N.

7. В качестве вертикального заземлителя используются омедненные стальные электроды длиной 3 м в местах опусков токоотводов. В качестве горизонтального заземлителя используется омедненная стальная полоса сечением 30х4 мм, объединяющая все вертикальные электроды. Расстояние до фундамента объекта - не менее 1 м. Заглубление полосы 0,5 - 0,7 м.

8. Согласно ПУЭ-7 изд., п.1.7.55 - Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими.

9. При наличии ж/б конструкций их необходимо присоединить к токоотводам/заземляющему устройству.

10. Подключение к токоотводам выполняется с шагом не более 20-25 м при помощи зажимов ZZ-005-064.

Размещение оборудования показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Расположение оборудования. Молниеприемная сетка.

Применения пункта действующего РД нам недостаточно чтобы удостовериться в эффективности такого способа, и мы решили рассчитать,  насколько часто будет попадать в наш объект молния?

Чтобы выполнить такой расчет, нам необходимо обратиться к сервису расчётов  надёжности системы молниезащиты и вероятности прорыва молнии в объект.

Итоги расчетов, на предмет количества ударов молнии, таковы:

Среднее время между ударами молнии в систему (лет): 100.

Среднее время между прорывами, минуя защиту (лет): 625.

Рисунок 2 – Схема в программном обеспечении. Молниеприемная сетка.

Полученные данные говорят о том, что принятое решение обеспечит молниезащиту на протяжении прогнозируемого срока эксплуатации объекта.

Расчет молниезащиты для варианта с молниеприемниками

Комплекс мероприятий по обеспечению необходимых требований к системе молниезащиты тира при помощи молниеприемников представлен следующими решениями:

1. Объект относится к III категории молниезащиты.

2. Молниезащита объекта выполнена при помощи 4х молниеприемников - мачт высотой 2 м (GL-21131), которые устанавливаются на бетонных основаниях по краям кровли. Подключение к токоотводу выполняется зажимами, которые входят в комплект молниеприемника

3. В качестве токоотвода применяется стальная омедненная (толщина медного покрытия не менее 70 мкм) проволока d8 мм (GL-11149). Подключение к заземлителям выполняется каждые 25 м (по углам).

4. Установка токоотводов осуществляется при помощи зажима GL-11711 - на кровле,  GL-11703А - на парапетах и вертикальных поверхностях. Шаг установки зажимов 0,8-1,0 м.

5. Для соединения проката по длине и в узлах используется универсальный зажим GL-11551A.

6. Все металлические элементы, размещенные на кровле, необходимо присоединить к токоотводу при помощи зажимов GL-11545А. Лестницы, перила, присоединяются при помощи зажима-хомута GL-11514N.

7. В качестве вертикального заземлителя используются омедненные стальные электроды длиной 3 м в местах опусков токоотводов. В качестве горизонтального заземлителя используется омедненная стальная полоса сечением 30х4 мм, объединяющая все вертикальные электроды. Расстояние до фундамента объекта - не менее 1 м. Заглубление полосы 0,5 - 0,7 м.

8. Согласно ПУЭ-7 изд., п.1.7.55 - Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений, как правило, должны быть общими.

9. При наличии ж/б конструкций их необходимо присоединить к токоотводам/заземляющему устройству.

Посмотрим, какие итоги мы получим, если выполним молниезащиту при помощи молниеприемников высотой 2 м, которые мы установим по краям кровли (рисунок 3).

Рисунок 3 – Расположение оборудования. Молниеприемики высотой 2 м.

Итоги расчетов, на предмет количества ударов молнии, следующие:

Среднее время между ударами молнии в систему (лет): 77.

Среднее время между прорывами, минуя защиту (лет): 833.

Подводим итоги:

Сравнивая данные расчеты, можно понять, что при использовании молниеприёмников высотой 2 м, мы добиваемся несколько лучших показателей в отношении прорыва прямого удара молнии, однако, время между попаданиями молнии в объект сокращается, а соответственно возрастает количество электромагнитных наводок в результате более частых ударов молнии в систему, что является очень негативным явлением. 

Таблица 1 - Сравнение результатов.

Сервис расчетов позволяет произвести предварительный анализ вариантов решения задачи и выбрать более выгодный способ молниезащиты. Для данного объекта разность в стоимости оборудования не велика, а соответственно решение с применением молниеприемной сетки выглядит более предпочтительным в плане электромагнитной совместимости (вероятность возникновения электромагнитных наводок в связи с ударами молнии меньше на 23%), что безусловно играет важную роль в молниезащите.

Однако, ВАЖНО понимать, что для каждого объекта выбор способа молниезащиты принимается индивидуально, в зависимости от местности, архитектуры и назначения объекта.

Перечень необходимых материалов приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Перечень потребности материалов.

У вас возникли вопросы по молниезащите тира? Обращайтесь в Технический Центр ZANDZ!

Молниеприемная сетка или стержневой молниеприемник?

Быть или не быть молниеприёмнику?

Двойное защитное покрытие элементов молниезащиты GALMAR

Предохранитель для УЗИП. Быть или не быть?

Особенности вариантов молниезащиты для парковки на крыше здания

Скидка 50% на комплект книг профессора Э. М. Базеляна

Анализ нормативного документа федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила безопасности при взрывных работах"

Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G

Молниезащита интернет-оборудования, размещенного на столбе (IoT, LPWAN, 4G)