Общие данные

 

Устройство молниезащиты предназначено для обеспечения защиты от прямых ударов молнии (ПУМ).

Здание относится к III категории молниезащиты зоне Б согласно пп.14, таблицы 1 Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87.

Таблица 1

№ пп.	Здания и сооружения	Местоположение	Тип зоны защиты при использова­нии стержне­вых и тросо­вых молние­отводов	Катего­рия молние­защиты
1	2	3	4	5
14	Здания и соору­жения или их части, помещения которых согласно ПУЭ отно­сятся к зонам клас­сов П-I, П-II, П-IIа	В местностях со средней про­должительностью гроз 20 ч в год и более	Для зда­ний и со­оружений I и II степеней огнестой­кости при 0,1<N2 и для III — V степеней ог­нестойкости при 0,02<N2 -зона Б, при N > 2- зона А	III

Зона защиты типа Б — 95 % и выше.

В соответствии с требованиями «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружении и промышленных коммуникации» проектируемое здание по устройству молниезащиты относится к обычному объекту.

На кровле здания разместить молниеприемник с учетом угла наклона кровли.

Уклон кровли 5%, что равно 1:20, что меньше, чем 1:8. Это означает, что можно применять молниеприемную сетку с шагом ячейки 6х6 м, п.п. 2.11 РД 34.21.122-87.

Молниеприемная сетка – это ячейка, выполненная из стальной проволоки размером 6х6, 10х10, 12х12 м. Материал используемый в качестве молниеприемной сетки – проволока стальная оцинкованная диаметром 8 мм согласно Таблице 3.1

Таблица 3.1 СО 153-34.21.122-2003

Материал и минимальные сечения элементов внешней МЗС

Уровень защиты	Материал	Сечение, мм2
		молниеприемника	токоотвода	заземлителя
I-IV	Сталь	50	50	80
I-IV	Алюминий	70	25	Не применяется
I-IV	Медь	35	16	50

Оцинкованная проволока защищена от коррозии методом горячего цинкования, что увеличивает срок службы. Цвет от темно-серого до блестящего (S10301).

Молниеприемная сетка крепится на специальных держателях для плоских кровель.

П.п. 3.2.4.1 СО 153-34.21.122-2003 Крепление и соединения элементов внешней МЗС

Молниеприемники и токоотводы жестко закрепляются, 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). Устанавливается проволока для молниеприемной сетки в паз держателя. Расстояние между держателями 0,5-1 м. Масса одного держателя – 1 кг (D10130).

Узлы сетки как правильно должны быть сварки. Так же допускаются болтовые соединения п.п. 3.2.4.2. СО 153-34.21.122-2003(3.2.4.2. Соединения. Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.) Для соединения принимаем специальную болтовую клемму (D10118).

Клемма для соединения проволоки весь удобна, это обусловлено, тем, что не надо варить оцинкованную проволоку, нет необходимости перемещать сварочный аппарат по площади кровли, увеличивается скорость крепления узлов проволоки. Кроме того, при сварочном соединении нарушается изначальный слой цинка. После сварки соединение можно покрыть цинконаполенным составом (M10247).

Но требуется постоянный контроль, чтобы не допустить коррозии в соединении.

Необходимо учесть размеры здания и если того требуется, установить температурные алюминиевые компенсаторы (M10235).

 

 

Они устанавливаются через каждые 50 м стальной проволоки молниеприемной сетки. Компенсаторы крепятся к стальной стеке при помощи соединительных клемм (D10118).

Токоотвод выполнить из стальной оцинкованной проволоки 8 мм согласно Таблице 3.1.

Расположение токоотвода от молниеприемной сетки до заземляющего устройства должно быть минимальным. Необходимо установить несколько токоотводов для равного стекания тока молнии и снижения его величины на проволоке. Токоотводы должны располагаться равноме

рно по периметру объекта. Среднее расстояние между токоотводами должно быть 20 м. (Таблица 3.3 СО 153-34.21.122-2003).

Токоотводы располагаются на поверхности стены и крепятся на специальных фасадных держателях (D10149).

Держатель крепится при помощи шпильке и пластикового дюбеля. Расстояние от плоскости стен 100 мм. Проволока фиксируется двумя болтами М8х25. Материал шпильки и держателя – оцинкованная сталь.

Заземление объекта

Согласно п.п. 2.13 «В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии во всех возможных случаях (см. п. 1.8) следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений. При невозможности использования фундаментов предусматриваются искусственные заземлители:

- при наличии молниеприемной сетки или металлической кровли по периметру здания или сооружения прокладывается наружный контур следующей конструкции:

- в грунтах с эквивалентным удельным сопротивлением   500 Омм при площади здания более 250 м² выполняется контур из горизонтальных электродов, уложенных в земле на глубине не менее 0,5 м, а при площади здания менее 250 м² к этому контуру в местах присоединения токоотводов приваривается по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2—3 м;»

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды СО 153-34.21.122-2003.

«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. 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.»

Необходимо выполнить траншею глубиной 0,5 м и шириной 0,25 м

Таким образом, согласно таблице 2. 11 РД 34.21.122-87, минимальный диаметр стального вертикального электрода заземления: 10 мм.

Выбираем стержень стальной оцинкованный диаметром 16 мм длиной 1,5 (Z10161).

Конструкция стержня такова, что толщина стержня позволяет заглублять его вертикально при помощи электроинструмента. А резьбовая оснастка позволяет соединять стержня между собой для увеличения глубины залегания. Так достигается наилучшее растекание тока, кроме того на большой глубине, грунт не промерзает и не высыхает.

Стержень оцинкованный длиной 1,5 м – соединяется между собой при помощи муфты (Z10163) и образует вертикальный очаг заземления длиной 3 м.

Для увеличения скорости монтажа на первый стержень накручивается стальной наконечник (Z10164).

Стержни заглубляются при помощи кувалды или электроинструмента. Удар должен осуществляться по удароприемной головке (Z10174),которая закручивается в соединительную муфту.

При использовании электроинструмента типа «отбойный молоток» или «перфоратор» необходимо использовать тип патрон SDS-MAX и насадку (Z10105) для передачи удара в головку.

 

Заглубить вертикальные стержни заземления в местах опусков токоотводов. При установке вертикальных заземлителей необходимо оставить на дне траншеи выпуск стержня длиной 150 мм для подключения горизонтального заземлителя (S10309).

Горизонтальный заземлитель полоса стальная оцинкованная 40х4 мм. П.п. Таблица 3. РД 34.21.122-87.

Таблица 3

Форма токоотвода и заземлителя	Сечение (диаметр) токоотвода и заземлителя, проложенных
	снаружи здания на воздухе	в земле
Круглые токоотводы и перемычки диаметром, мм	6	‑
Круглые вертикальные электроды диаметром, мм	‑	10
Круглые горизонтальные* электроды диаметром, мм	‑	10
Прямоугольные электроды:
сечением, мм	48	160
толщиной, мм	4	4
* Только для выравнивания потенциалов внутри зданий и для прокладки наружных контуров на дне котлована по периметру здания.

Контур прокладывается вокруг здания и соединяется между собой сваркой. Перед сваркой необходимо зачистить слой цинка. После сварки требуется окрасить цинконаполненным составом (M10247). Длина шва 6 см.

Выполнить соединение горизонтального и вертикального заземлителя при помощи специального зажима типа Z (Z10101). Подключить к зажиму токоотвод.

 

Очистить соединение «полоса-токоотвод-стержень» от грунта, воды. Обмотать соединение лентой изоляционной (Z10104).

Расчет сопротивления растекания заземляющего устройства

Для сопротивления внешней молниезащиты здания требуется заземляющее устройство с сопротивлением до 10 Ом. Для расчета возьмем усредненную величину удельного сопротивления грунта – 100 Ом/м.

Сопротивление растеканию вертикального заземлителя определяется по формуле:

,

п.8.7 Формула (14) Справочник по молниезащите Р.Н. Карякин

Рис. 1 – условие заглубления вертикального электрода.

Рис. 2 – условие заглубления горизонтального электрода.

Расчёт вертикальных электродов

Где:

ρ- удельное сопротивление грунта, Ом/м;
С_ij – безразмерный коэффициент, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления;
l - длина вертикального электрода, м;
t - расстояние от земли до середины электрода, м;
d - диаметр глубинного электрода, м;
n - количество электродов, шт;
H - заглубление (расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м).
Как правило, с учетом прокладки заземляющего проводника на глубине 0,5 м, H = L/2 + 0,5;
ρ- 100 Ом/м;
l - 3 м;
t – 2 м;
d – 0,016 м;
n – 4 шт;
H – 2 м.

Сопротивление одного вертикального электрода

Коэффициент использования стержней равен 0,8

 

Сопротивление всех вертикальных заземлителей

Безразмерный коэффициент вертикального электрода, зависящий от формы заземлителя и условий его заглубления:

Найдем коэффициент по формуле, указанной в п.6 таблицы 8 справочника по молниезащите Р.Н. Карякина

 

Следовательно, сопротивление одного вертикального электрода:

Предусматривая коэффициент использования стержней находим сопротивление всех вертикальных заземлителей по формуле:

Где:

 - сопротивление одного вертикального электрода;

 - коэффициент использования стержней (справочник по технике безопасности П.А. Долин);

Число заземлителей	Отношение расстояний между электродами к их длине
	1	2	3	1		2	3
	Электроды размещены в ряд (рас.1)				Электроды размещены по контуру (рис.2)
2	0,85	0,91	0,94	-		-	-
4	0,73	0,83	0,89	0,69		0,78	0,85
6	0,65	0,77	0,85	0,61		0,73	0,80
10	0,59	0,74	0,81	0,56		0,68	0,76
20	0,48	0,67	0,76	0,47		0,63	0,71
40	-	-	-	0,41		0,58	0,66
60	-	-	-	0,39		0,55	0,64
100	-	-	-	0,36		0,52	0,62

рис.1

рис.2

 - количество вертикальных электродов.

 

Расчёт горизонтальных электродов

Где:

ρ- удельное сопротивление грунта, Ом/м

H - глубина залегания проводника

 - длина проводника(общая длина горизонтального электрода);

 - ширина проводника;

 - коэффициент использования стержней (справочник по технике безопасности П.А. Долин).

Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине	Число вертикальных электродов
	2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальные электроды размещены в ряд (рис.1 см. выше)
1	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-	-
2	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	-	-	-
3	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	-	-	-
Вертикальные электроды размещены по контуру (рис.2 см. выше)
1	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
2	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
3	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

Сопротивление всего контура рассчитывается по формуле:

6 Условия эксплуатации 

Для обеспечения постоянной надежности работы устройства молниезащиты ежегодно перед началом грозового сезона производится проверка и осмотр всех устройств молниезащиты.

Во время осмотра и проверки устройств молниезащиты рекомендуется:

• проверить визуальным осмотром целостность молниеприемников и токоотводов, надежность их соединения и крепления к мачтам;
• выявить элементы устройств молниезащиты, требующие замены или ремонта вследствие нарушения их механической прочности;
• определить степень разрушения коррозией отдельных элементов устройств молниезащиты, принять меры по антикоррозионной защите и усилению элементов, поврежденных коррозией;
• проверить надежность электрических соединений между токоведущими частями всех элементов устройств молниезащиты;
• проверить соответствие устройств молниезащиты назначению объектов и в случае наличия cтроительных или технологических изменений за предшествующий период наметить мероприятия по модернизации и реконструкции молниезащиты в соответствии с требованиями настоящей Инструкции;
• уточнить исполнительную схему устройств молниезащиты и определить пути растекания тока молнии по ее элементам при разряде молнии методом имитации разряда молнии в молниеприемник с помощью специализированного измерительного комплекса, подключенного между молниеприемником и удаленным токовым электродом;
• Внеочередные осмотры устройств молниезащиты следует производить после стихийных бедствий (ураганный ветер, наводнение, землетрясение, пожар) и гроз чрезвычайной интенсивности.

Для определения технического состояния заземляющего устройства должны проводиться визуальные осмотры видимой части, осмотры заземляющего устройства с выборочным вскрытием грунта, измерение параметров заземляющего устройства в соответствии с нормами испытания электрооборудования.

Визуальные осмотры видимой части заземляющего устройства должны производиться по графику, но не реже 1 раза в 6 месяцев ответственным за электрохозяйство Потребителя или работником, им уполномоченным.

При осмотре оценивается состояние контактных соединений между защитным проводником и оборудованием, наличие антикоррозионного покрытия, отсутствие обрывов.

Результаты осмотров должны заноситься в паспорт заземляющего устройства.

Для определения технического состояния заземляющего устройства в соответствии с нормами испытаний электрооборудования должны производиться:

• измерение сопротивления заземляющего устройства;
• измерение напряжения прикосновения (в электроустановках, заземляющее устройство которых выполнено по нормам на напряжение прикосновения), проверка наличия цепи между заземляющим устройством и заземляемыми элементами, а также соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством;
• измерение удельного сопротивления грунта в районе заземляющего устройства

Периодическому контролю со вскрытием в течение шести лет подвергаются все искусственные заземлители, токоотводы и места их присоединений, при этом ежегодно производится проверка до 20 % их общего количества. Пораженные коррозией заземлители и токоотводы при уменьшении их площади поперечного сечения более чем на 25 % должны быть заменены новыми.

Внеочередные замеры сопротивления заземления устройств молниезащиты следует

производить после выполнения ремонтных работ как на устройствах молниезащиты, так и на

самих защищаемых объектах и вблизи них.

Результаты проверок оформляются актами, заносятся в паспорта и журнал учета состояния

устройств молниезащиты.

Земляные работы у защищаемых зданий и сооружений объектов, устройств молниезащиты, а также вблизи них производятся, как правило, с разрешения эксплуатирующей организации, которая выделяет ответственных лиц, наблюдающих за сохранностью устройств молниезащиты.

Во время грозы работы на устройствах молниезащиты и вблизи них не производятся.

Приложения 1-7 – Схемы молниезащиты плоской кровли с основными элементами

Схема 1 – Общая схема молниезащиты

Схема 2 – Держатель круглого проводника на плоскую кровлю.

 

Схема 3 – Клемма параллельного и последовательного соединения, оцинкованная сталь

 

Схема 4 – Держатель фасадный круглого проводника

Схема 5 – Компенсатор проволоки

Схема 6 – Соединение через специальный зажим вертикального и горизонтального заземлителя.