Расчет высоты молниеотвода
Когда опора молниеприемника железобетонная или металлическая, то арматура или металлическая ферма используется как токоотвод.
Зона защиты, внутри которой дом или сооружение защищается от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности, называется зоной защиты молниеотвода. Наименьшую степень надежности имеет поверхность зоны защиты. Степень надежности защиты возрастает по мере продвижения внутрь ее от поверхности. С точки зрения надежности защиты различают две зоны - типа А и Б. Зона защиты типа А имеет степень надежности 99,5% и выше. В зоне Б надежность защиты 95% и выше.
Молниеотводы могут быть стержневые, тросовые и сетчатые.
Стержневые молниеотводы как наиболее простые, дешевые и надежные получили наибольшее распространение. Тросовые молниеотводы менее надежны по сравнению со стержневыми и поэтому их используют при защите объектов большой протяженности. Сетчатые молниеотводы надежны в эксплуатации и широко используются при защите зданий и сооружений III категории.
Одиночный стержневой молниеотвод высотой к <150 м имеет зону защиты в виде конуса (рис.11.2). Зона защиты стержневым молниеотводом на уровне земли определяется кругом радиуса г в, а на высоте защищаемого, к х - кругом радиуса г х . Вершина конуса к в ниже высоты молниеотвода к.
Размеры зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода определяется по формулам:
Если известна высота h х и радиус r х объекта, который нужно защитить одиночным стержневым молниеотводом, то высоту молниеотвода к для зоны Б определяется по формуле:
Пример 11.1. Найти высоту одиночного стержневого молниеотвода для защиты объекта радиусом r х = 10 м и высотой h х = 25 м.
Решение. Подставим значения радиуса объекта r х и высоту его h х в формулу и найдем высоту. Тогда
Конструкции молниеотводов изготавливают из железобетона и металла. Наиболее распространены опоры из железобетона и металла. Железобетонные опоры для отдельно стоящих молниеотводов имеют ряд преимуществ.
Молниеприемник стержневого молниеотвода изготавливают из стального прутка сечением не менее 100 мм 2 или из водопроводных труб. Труба в верхней части должна быть запечатлена, молниеприемник должен иметь устойчивость к механическим нагрузкам. Длина стержневого молниеприемника не должна превышать 2-2,5 м.
Для токоотводов, прокладываемых по стенам зданий и сооружений, чаще применяют полосную сталь площадью сечения 48мм 2 и стальной прокат различного профиля. Токоотводы прокладывают с учетом кратчайшего расстояния между молниеприемником и заземлением и крепят стальными скобами, гвоздями, дюбелями и др. Молния приемники и заземлителей соединяют путем сварки. Если опора металлическая, то она используется как токоотвод.
Заземлителей выбирают в зависимости от нормированного импульсного сопротивления. Различают сопротивление заземления растеканию импульсного тока Я, тока прямого удара молнии и сопротивление заземления растеканию тока Я промышленной частоты.
Сопротивление заземляющего устройства при отводе тока промышленной частоты определяется достаточно точно, если известны ток замыкания, размеры заземления и удельное сопротивление почвы. Определение сопротивления заземления для импульсных токов молнии очень сложное и зависит от ряда причин. Импульсный ток молнии вокруг заземления (рис.11.1) обуславливает образование искровой зоны, охватывающей заземлитель вокруг, как бы увеличивая его геометрические размеры и тем самым снижая величину сопротивления от заземления.
Литература: [19], [20].
Вопросы для самоконтроля
1. Как возникает заряд атмосферного электричества?
2. Какие виды молнии опасны для человека и пожаров домов, оборудования и материалов?
3. Что следует понимать под понятием "Сохранение высоких потенциалов"?
4. Из каких элементов состоит молниеотвод?
5. Что следует понимать под понятием "Зона защиты молниеотвода на уровне земли"?
6. Какая опасность для человека от разрядов атмосферного электричества?
7. Какие меры безопасности применяются на зданиях, сооружениях для защиты от разрядов атмосферного электричества?
8. Что такое "Защита на высоте объекта" защищаемого?
9. Как определяются зоны защиты молниеотводов?
10. Как рассчитать высоту одиночного стержневого молниеотвода?
