Иногда надежность молниезащиты не главное

При проектировании систем молниезащиты возникает вопрос - каким образом необходимо расположить молниеприемники, и какие молниеприемники использовать?

Данная новость наглядно покажет разницу между двумя вариантами системы молниезащиты надземного перехода  и позволит правильно оценить полученные результаты, на основании которых проектировщик делает выбор того или иного способа решения задачи.

Технический Центр ZANDZ получил задачу по разработке молниезащиты надземного пешеходного перехода.

Исходные данные:

• объект: надземный пешеходный переход;

• форма кровли: двускатная;

• высота кровли: 11,3 м;

• высота в коньке: 12 м.

Задача:

• рассчитать систему внешней молниезащиты.

РЕШЕНИЕ:

Решение соответствует действующим нормативным документам:

•  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).

Рассмотрим два варианта молниезащиты, а именно установка коньковых молниеприемников по всей кровле, и второй вариант - размещение двух молниеприемников-мачт по краям кровли.

Объект относится к III категории молниезащиты в соответствии с РД, и к “обычным”, в соответствии с СО. Надежность системы должна быть не менее 0,9.

Вариант №1. Использование коньковых молниеприемников.

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

1. Молниезащита объекта выполнена при помощи молниеприёмников высотой 2 м (GL-11521SS), которые крепятся при помощи держателей на коньку перехода.

2. В качестве токоотвода применяется стальная омеднённая (толщина медного покрытия не менее 70 мкм) проволока d8 мм (GL-11149). 

3. Токоотводы размещены по периметру в соответствии с рекомендациями СО, п.3.2.2.3. Установка токоотводов осуществляется при помощи зажима GL-11747А - на кровле,  GL-11703А - на вертикальных поверхностях. Шаг установки зажимов 0,8-1,0 м.

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

5. Все металлические элементы, размещенные на кровле, необходимо присоединить к токоотводу.

6. 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.

7. 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.

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

9. Подключение к заземляющему устройству выполняется при помощи зажимов ZZ-005-064.

Расчет системы молниезащиты выполняется в соответствии с СО, п.3.3.1., а именно при помощи специализированного программного обеспечения, которое рассчитывает надежность системы молниезащиты, а также еще целый ряд параметров.

Итоги расчета проведенного с помощью программного обеспечения, разработанного ОАО «Энергетический институт им. Г.М.Кржижановского» (ОАО «ЭНИН»):

• плотность разрядов молнии в землю -  4 уд/кв.км в год;

• полное число ударов в систему - 0,039 (раз в 26 лет);

• суммарное число прорывов (удары непосредственно в объект минуя молниеприемники) - 0,0034 (раз в 294 года);

• надежность системы - 0.913.

На рисунке 1 показано расположение оборудования.

Рисунок 1 – Расположение оборудования. Коньковые молниеприемники.

Теперь рассмотрим второй вариант и сравним оба решения.

Вариант №2. Расчет молниезащиты при помощи молниеприемников-мачт, установленных по краям.

Комплекс мероприятий аналогичен первому варианту, но отличается типом молниеприемников, а также способом их установки. В этом варианте используются молниеприемники-мачты высотой 4 м (ZZ-201-004), которые крепятся при помощи держателей (ZZ-203-002) к вертикальным поверхностям по краям перехода. Высота молниеприемников подбиралась предварительными расчетами таким образом, чтобы оценить минимальную высоту мачт, которая позволит выполнить требование по надежности системы молниезащиты - не менее 0,9.

Рассмотрим какие результаты мы получим, выполнив расчет системы молниезащиты в сервисе расчетов ZANDZ для такой системы.

Итоги расчета проведенного с помощью программного обеспечения, разработанного ОАО «Энергетический институт им. Г.М.Кржижановского» (ОАО «ЭНИН»):

• плотность разрядов молнии в землю -  4 уд/кв.км в год;

• полное число ударов в систему - 0,043 (раз в 23 года);

• суммарное число прорывов (удары непосредственно в объект минуя молниеприемники) - 0,0036 (раз в 278 года);

• надежность системы - 0.916.

Размещение оборудования показано на рисунке 2.

Рисунок 2 – Расположение оборудования. Молниеприемники-мачты.

Вывод:

Для удобства, мы свели основные показатели рассмотренных вариантов в таблицу 

Таблица 1 - Сравнение результатов.

Сравнивая итоги расчета компьютерной программы можно заметить немного бОльшую надежность системы молниезащиты второго варианта. Казалось бы выбор очевиден, однако остальные характеристики предпочтительного варианта выглядят менее привлекательно.

При выборе мест установки и высот молниеприемников важно принимать во внимание не только вероятность прорыва молнии к объекту защиты. Среднее время между ударами молнии в систему в купе с средним временем между прорывами молнии к объекту защиты могут иметь большее значение нежели чуть большая надежность молниезащиты. 

Умение выработать верное решение по защите от молнии на основе комплекса показателей, строительных особенностей объекта, стадии строительства, климатических особенностей региона и требований к стоимости реализации позволяет судить о профессионализме инженера-проектировщика. 

В результате анализа, в качестве основного решения, мы рекомендуем первый вариант молниезащиты. Не смотря на меньшую надежность системы, молния прорываться к объекту будет реже, а более низкая стоимость реализации комплекса мер будет являться приятным дополнением к верному выбору. 

Перечень необходимых материалов и оборудования приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Перечень потребности материалов.

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

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

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)