СО 153-34.21.122-2003: Iii 20

Указания по размещению токоотводов Желательно, чтобы токоотводы равномерно располагались по периметру защищаемого объекта. По возможности они прокладываются вблизи углов зданий. Не изолированные от защищаемого объекта токоотводы прокладываются следующим образом: если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене; если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены, так чтобы повышение температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены; если стена выполнена из горючего мат ериала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 м. Металлические скобы для крепления токоотводов могут быть в контакте со стеной. Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах. Рекомендуется размещать токоотводы на максимально возможных расстояниях от дверей и окон. Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, так чтобы путь до земли был по возможности кратчайшим. Не рекомендуется прокладка токоотводов в виде петель.

Естественные элементы токоотводов Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естественными токоотводами: а) металлические конструкции при условии, что: электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и соответствует требованиям п. 3.2.4.2; они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально предусмотренных токоотводов. Металлические конструкции могут иметь изоляционное покрытие; б) металлический каркас здания или сооружения; в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения; г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что их размеры соответствуют указаниям , относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм. Металлическая арматура железобетонных строений считается обеспечивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следующим условиям: примерно 50 % соединений вертикальных и го ризонтальных стержней выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка проволокой); электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных блоков, подготовленных на месте. В прокладке горизонтальных поясов нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

Заземлители

Общие соображения Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким -либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с по мощью системы уравнивания потенциалов.

Специально прокладываемые заземляющие электроды Целесообразно использовать следующие типы заземлителей: один или несколько контуров, вертикальные (или наклонные) электроды, радиально расходящиеся электроды ил и заземляющий контур, уложенный на дне котлована, заземляющие сетки. Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения. Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование. Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.

Естественные заземляющие электроды В качестве заземляющих электродов может использоваться соединенная между собой арматура железобетона или иные подзем ные металлические конструкции, отвечающие требованиям п. 3.2.2.5. Если арматура железобетона используется как заземляющие электроды, повышенные требования предъявляются к местам ее соединений, чтобы исключить механическое разрушение бетона. Если использует ся преднапряженный бетон, следует учесть возможные последствия протекания тока молнии, который может вызвать недопустимые механические нагрузки.

Крепление и соединения элементов внешней МЗС

Крепление Молниеприемники и токоотводы жестко закр епляются, так чтобы исключить любой разрыв или ослабление крепления проводников под действием электродинамических сил или случайных механических воздействий (например, от порыва ветра или падения снежного пласта).

Соединения Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.

Выбор молниеотводов

Общие соображения Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности Рз. Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает надежность защиты не менее Рз. Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались ест ественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна - в комбинации со специально установленными молниеотводами. В общем случае выбор молниеотводов должен производиться при помощи соответствующих компьютерных программ, способных вычислять зоны защиты или вероятность прорыва молнии в объект (группу объектов) любой конфигурации при произвольном расположении практически любого числа молниеотводов различных типов. При прочих равных условиях высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта. Если защита объекта обеспечивается простейшими молниеотводами (одиночным стержневым, одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры молниеотводов можно определять, пользуясь заданными в настоящем нормативе зонами защиты. В случае проектирования молниезащиты для обычного объекта, возможно определение зон защиты по защитному углу или методом катящейся сферы согласно станда рту Международной электротехнической комиссии ( IEC 1024) при условии, что расчетные требования Международной электротехнической комиссии оказываются более жесткими, чем требования настоящей Инструкции.

Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов

Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h0 < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис. 3.1). Габарит ы зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h0 и радиусом конуса на уровне земли r0. Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.4) пригодны для молниеотводов высотой до

м. При более высоких молниеотводах следует пользоваться специальной методикой расчета. Рис. 3.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода Для зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.1) радиус горизонтального сечения rx на высоте hx определяется по формуле: 00 0 () .x x r h hr h (3.1) Таблица 3.4 Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода Надежность защиты Рз Высота молниеотвода h, м Высота конуса h0, м Радиус конуса r0, м 0,9 От 0 до 100 0,85h 1,2h От 100 до 150 0,85h [1,2-10-3(h-100)]h 0,99 От 0 до 30 0,8h 0,8h От 30 до 100 0,8h [0,8-1,43 10-3(h-30)]h От 100 до 150 [0,8-10-3(h-100)]h 0,7h 0,999 От 0 до 30 0,7h 0,6h От 30 до 100 [0,7-7,14 10-4(h-30)]h [0,6-1,43 10-3(h-30)]h От 100 до 150 [0,65-10-3(h-100)]h [0,5-2 10-3(h-100)]h

Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода Стандартные зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ограничены симметричными двускатными поверхностями, образующими в вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершино й на высоте h0 < h и основанием на уровне земли 2 r0 (рис. 3.2). Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.5) пригодны для молниеотводов высотой до

В случае больших провесов тросов, например, у воздушных линий электропередачи, рекомендуется рассчитывать обеспечиваемую вероятность проры ва молнии программными методами, поскольку построение зон защиты по минимальной высоте троса в пролете может привести к неоправданным затратам. Таблица 3.5 Расчет зоны защиты одиночного тросового молниеотвода Надежность защиты Рз Высота молниеотвода h, м Высота конуса h0, м Радиус конуса r0, м 0,9 От 0 до 150 0,87h 1,5h 0,99 От 0 до 30 0,8h 0,95h От 30 до 100 0,8h [0,95-7,14 10-4(h-30)]h От 100 до 150 0,8h [0,9-10-3(h-100)]h 0,999 От 0 до 30 0,75h 0,7h От 30 до 100 [0,75-4,28 10-4(h-30)]h [0,7-1,43 10-3(h-30)]h От 100 до 150 [0,72-10-3(h-100)]h [0,6-10-3(h-100)]h

Зоны защиты двойного стержневого молниеотвода Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между стержневыми молниеприемниками L не превышает предельной величины Lmax. В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные. Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного стержневого молниеотвода (высотой h и расстоянием L между молниеотводами) представлена на рис. 3.3. Пост роение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h0, r0) производится по формулам табл. 3.4 для одиночных стержневых молниеотводов. Размеры внутренних областей определяются параметрами h0 и hc, первый из которых задает максимальн ую высоту зоны непосредственно у молниеотводов, а второй - минимальную высоту зоны посередине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L Lc граница зоны не имеет провеса ( hc = h0). Для расстояний Lc L Lmax высота hc определяется по выражению max c0 max c .LLhh LL (3.3) Входящие в него предельные расстояния Lmax и Lc вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.6, пригодным для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением. Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляются по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты: максимальная полуширина зоны rх в горизонтальном сечении на высоте hx: 00 0 () ;x x r h hr h (3.4) Рис. 3.3. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода длина горизонтального сечения Lx на высоте hx hc: 0 0c () ,2( ) x x L h hl hh (3.5) причем при hx < hcLx = L/2; ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами 2rcx на высоте hx hc: 0c cx c () .xr h hr h (3.6) Таблица 3.6 Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода Надежность защиты Рз Высота молниеотвода h, м Lmax, м L0, м 0,9 От 0 до 30 5,75h 2,5h От 30 до 100 [5,75-3,57 10-3(h-30)]h 2,5h От 100 до 150 5,5h 2,5h 0,99 От 0 до 30 4,75h 2,25h От 30 до 100 [4,75-3,57 10-3(h-30)]h [2,25-0,01007 (h-30)]h От 100 до 150 4,5h 1,5h 0,999 От 0 до 30 4,25h 2,25h От 30 до 100 [4,25-3,57 10-3(h-30)]h [2,25-0,01007 (h-30)]h От 100 до 150 4,0h 1,5h

Зоны защиты двойного тросового молниеотвода Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между тросами L не превышает предельной величины Lmax. В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные. Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного тросового молниеотвода (высотой h и расстоянием между тросами L) представлена на рис. 3.4. Построение внешних областей зон (двух односкатных поверхностей с габаритами h0, r0) производится по формулам табл. 3.5 для одиночных тросовых молниеотводов. Рис. 3.4. Зона защиты двойного тросового молниеотвода Размеры внутренних областей определяются параметрами h0 и hc, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у тросов, а второй - минимальную высоту зоны посередине между троса ми. При расстоянии между тросами L Lc граница зоны не имеет провеса (hc = h0). Для расстояний Lc L Lmax высота hc определяется по выражению max c0 max c .LLhh LL (3.7) Входящие в него предельные расстояния Lmax и Lc вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.7, пригодным для тросов с высотой подвеса до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением. Длина горизонтального сечения зоны защиты на высоте hx определяется по формулам: lx = L/2 при hc hx; (3.8) 0 0c () 2( ) x x L h hl hh при 0 < hc < hx. Для расширения защищаемого объема на зону двойного тросового молниеотвода может быть наложена зона защиты опор, несущих тросы, которая строи тся как зона двойного стержневого молниеотвода, если расстояние L между опорами меньше Lmax, вычисленного по формулам табл.

В противном случае опоры должны рассматриваться как одиночные стержневые молниеотводы. Когда тросы непараллельны или разновысоки, либо их высота изменяется по длине пролета, для оценки надежности их защиты следует воспользоваться специальным программным обеспечением. Также рекомендуется поступать при больших провесах тросов в пролете, чтобы избежать излишних запасов по надежности защиты. Таблица 3.7 Расчет параметров зоны защиты двойного тросового молниеотвода Надежность защиты Рз Высота молниеотвода h, м Lmax, м Lc, м 0,9 от 0 до 150 6,0h 3,0h 0,99 от 0 до 30 5,0h 2,5h от 30 до 100 5,0h [2,5-7,14 10-3(h-30)]h от 100 до 150 [5,0-5 10-3(h-100)]h [2,0-5 10-3(h-100)]h 0,999 от 0 до 30 4,75h 2,25h от 30 до 100 [4,75-3,57 10-3(h-30)]h [2,25-3,57 10-3(h-30)]h от 100 до 150 [4,5-5 10-3(h-100)]h [2,0-5 10-3(h-100)]h

Зоны защиты замкнутого тросового молниеотвода Расчетные формулы п. 3.3.2.5 могут использоваться для определения высоты подвеса замкнутого тросового молниеотвода, предназначенного для защиты с требуемой надежностью объектов высотой h0 < 30 м, размещенных на прямоугольной площадке площадью S0 во внутреннем объеме зоны при минимальном горизонтальном смещении между молниеотводом и объектом, равном D (рис. 3.5). Под высотой подвеса троса подразумевается минимальное расстояние от троса до поверхности земли с учетом возможных провесов в летний сезон. Рис. 3.5. Зона защиты замкнутого тросового молниеотвода Для расчета h используется выражение: h = A + Bh0, (3.9) в котором константы А и В определяются в зависимости от уровня надежности защиты по следующим формулам: а) надежность защиты Рз = 0,99