Розряди блискавок можуть впливати на будівлі та споруди прямими ударами (первинний вплив), що викликають безпосереднє їх пошкодження та руйнування, та вторинними впливами у вигляді явищ електростатичної та електромагнітної індукції. При розрядах блискавок високий потенціал може заноситися до будівель повітряними лініями та різними металевими комунікаціями. Канал блискавки має високу температуру (20 000 ° С і вище), і при дії блискавки іскри, що утворюються, і нагрівання пального середовища до температури займання викликають у будівлях і спорудах пожежі.
Необхідність блискавкозахисту житлових та громадських будівель та споруд встановлюється відповідно до вимог «Вказівок з проектування та влаштування блискавкозахисту будівель та споруд» (СН 305-69), виходячи з їх призначення, інтенсивності грозової діяльності в районі їх місцезнаходження, а також очікуваної кількості уражень рік. Середня грозова діяльність у годиннику за один рік визначається за наведеною в СН 305-69 карті або на підставі даних місцевих метеорологічних станцій.
Блискавкозахисту підлягають такі житлові та громадські будівлі та споруди:
1. Житлові та громадські будівлі або їх частини, що височіють над рівнем загального масиву забудови більш ніж на 25 м, а також окремі будівлі висотою понад 30 м, віддалені від масиву забудови не менше ніж на 100 м.
2. Громадські будівлі III, IV, V ступенів вогнестійкості (дитячі садки та ясла, навчальні та спальні корпуси шкіл та шкіл-інтернатів, спальні корпуси та столові санаторіїв, закладів відпочинку та піонерських таборів, спальні корпуси лікарень, клубів та кінотеатри).
3. Будівлі та споруди, що мають історичне та художнє значення, що підлягають державній охороні як пам'ятки історії та мистецтва.
Зазначені у пп. 1 і 2 будівлі і споруди підлягають блискавкозахисту в тому випадку, якщо вони розташовані в місцевості, де середня грозова діяльність складає 20 і більше годин на рік. Будівлі та споруди, зазначені у п. 3, потрібно забезпечувати блискавкозахистом на всій території СРСР.
Зазначені вище житлові та громадські будівлі та споруди згідно з СН 305-69 підлягають блискавкозахисту за III категорією, тобто з улаштуванням захисту від прямих ударів блискавки та від занесення високих потенціалів через надземні металеві комунікації.
Величина імпульсного опору кожного заземлювача від прямих ударів блискавки для житлових і громадських будівель приймається трохи більше 20 ом.
Будинки захищають від прямих ударів блискавки блискавковідводами, які складаються з блискавкоприймачів, що приймають безпосередньо на себе грозовий розряд, заземлювачів для відведення струму блискавки в землю і струмовідводу, що з'єднує блискавкоприймач із заземлювачем. Блискавковідводи поділяють за місцем розташування на окремі та встановлюються безпосередньо на будівлі або споруді; за типом блискавкоприймача - на стрижневі, тросові та спеціальні; за кількістю спільно діючих однією споруді блискавковідводів - на одиночні, подвійні і багаторазові. Якщо з архітектурних міркувань встановлення блискавковідводів на будівлі неприйнятна, блискавкозахист будівель можна здійснювати накладенням заземленої металевої сітки. Для цього використовують сталевий дріт діаметром 6-8 мм, який закріплюють на даху у вигляді рідкої сітки. Блискавкоприймальна сітка повинна мати осередки площею не більше 150 ж2, тобто розміром 12 х 12 або 6 X 24 м. Цю сітку не менш ніж у двох протилежних сторонах приєднують до заземлювачів за допомогою струмовідводів, виконаних з такого ж дроту і прокладаються по стінах будівель. Якщо будівля, що захищається, покрита покрівельною сталлю, то влаштовувати спеціальні блискавковідводи не потрібно. Навколо будівлі вздовж карниза необхідно укласти сталевий дріт діаметром 6 мм і надійно приєднати до металевої покрівлі не рідше ніж через 15-20 м і від цього дроту встановити струмопроводи до заземлювачів. Кріпляться струмовідведення до покрівлі болтовими затискачами або зварюванням. Димові та вентиляційні труби, що виступають над дахом, необхідно обладнати виступаючими вище труби на 30 см стрижневими блискавковідводами зі сталевого дроту діаметром 6-8 мм з приєднанням їх до заземленої покрівлі. На металевих трубах пристрій стрижневих блискавковідводів не потрібен, але труби і металеві розтяжки, що кріплять їх, потрібно надійно з'єднати з покрівлею або заземлювачем. Блискавки стрижневих блискавковідводів виконуються із сталевих стрижнів різних величини і форми перерізу із захистом від корозії. Мінімальна площа блискавкоприймача повинна бути не менше 100 мм2, чому відповідає кругла сталь діаметром 12 мм, смугова 35 X 3 мм, кутова 20 х 20 х 3 мм або газові труби зі сплющеним та завареним вільним кінцем. Блискавкоприймач тросового блискавковідводу слід влаштовувати із сталевого багатодротяного оцинкованого троса перетином не менше 35 мм2 (діаметр 7 мм). Струмовідводи необхідно виконувати зі сталі перетином 25-35 мм2 із застосуванням сталевого дроту (катанки) діаметром не менше 6 мм або сталі плоского, квадратного та інших профілів. Струмовідведення тросового блискавковідводу необхідно виконувати з троса перетином не менше 35 мм2 або сталевого дроту діаметром не менше 6 мм.
У всіх випадках рекомендується використання як струмовідведення металевих конструкцій будівель і споруд, що захищаються (колони, ферми, рами, пожежні сходи, металеві напрямні ліфтів та ін.). При цьому необхідно забезпечувати безперервність електричного зв'язку в з'єднаннях конструкцій та арматури, що зазвичай забезпечується зварюванням. Струмовідводами не може бути попередньо напружена арматура залізобетонних колон, ферм та інших залізобетонних конструкцій.
Якщо будівлі мають верхнє перекриття з металевих ферм, установка блискавкоприймачів або накладення сітки блискавки не потрібно. У цьому випадку ферми з'єднують струмовідводами із заземлювачами. У всіх випадках дозволяється об'єднання заземлювачів захисту від прямих ударів блискавки, захисного заземлення електрообладнання та заземлювача захисту від електростатичної індукції.
Якщо будівля має ширину 100 м і більше і від прямих ударів блискавки захищається блискавковідводами, що встановлюються на будівлі, сіткою блискавки або з використанням металевої покрівлі, то, крім зовнішніх заземлювачів, слід влаштовувати додаткові заземлювачі для вирівнювання потенціалу всередині будівлі. Ці заземлювачі виконуються у вигляді протяжних сталевих смуг, укладених не більше ніж через 60 м та за шириною будівлі. Смуги приймаються перетином не менше 100 мм2 і укладаються в ґрунті на глибині не менше 0,5 м. Кожен заземлювач торцями приєднується до зовнішніх контурів заземлювача захисту від прямих ударів блискавки, а також приєднаний з кроком не більше 60 м до струмовідводів від блискавкоприймачів.
Залежно від розташування в ґрунті та форми електродів заземлювачі ділять на такі види:
поглиблені - із смугової чи круглої сталі. Укладаються горизонтально на дно котловану як протяжних елементів чи контурів по периметру фундаментів;
вертикальні - із сталевих вертикально загвинчених стрижнів із круглої сталі та забиваються стрижнів із кутової сталі та сталевих труб. Електроди, що вкручуються, приймаються довжиною 4,5-5 м, а забиваються 2,5-3 м. Верхній кінець вертикального заземлювача від поверхні землі піднімається на 0,5-0,6 м;
горизонтальні – зі смугової або круглої сталі. Укладаються горизонтально на глибині 0,6-0,8 м від поверхні землі одним або декількома променями, що розходяться з однієї точки, до якої приєднується струмовідведення;
комбіновані - що об'єднують у загальну систему вертикальні та горизонтальні заземлювачі.
Конструкція заземлювачів приймається залежно від необхідного імпульсного опору з урахуванням питомого опору ґрунту та зручності ведення робіт з їхнього укладання. У СН 305-69 наведено типові конструкції заземлювачів та значення їх опору проходженню струму. Всі з'єднання заземлювачів між собою і з струмовідведення необхідно виконувати тільки зварюванням з довжиною зварювального кроку не менше шести діаметрів круглих провідників, що зварюються. Болтове з'єднання можна використовувати лише при влаштуванні тимчасових заземлювачів.
Від прямих ударів блискавки захищаються неметалічні вертикальні труби котелень та підприємств, водонапірні вежі, пожежні вежі заввишки 15 м і більше. В цьому випадку величина імпульсного опору заземлювачів приймається 50 ом на кожен струмоотеод. Для труб висотою до 50 м встановлюється один блискавкоприймач і один зовнішній струмовідвід. При висоті труби більше 50 м приймається не менше двох блискавкоприймачів та струмовідводів, розташованих симетрично по трубі. Труби висотою 100 м і більше по периметру верхнього торця забезпечуються сталевим кільцем перерізом не менше 100 мм2, до якого приварюється не менше двох струмовідводів. Такі кільця повторюються по висоті труби через кожні 12 м.
Для металевих труб, веж і вишок не потрібне встановлення окремих блискавкоприймачів і струмовідводів, достатньо лише приєднання їх до заземлювача.
Металеві скульптури та обеліски (пам'ятники історії та мистецтва) слід приєднувати до заземлювачів з величиною імпульсного опору не більше 20 ом.
Зоною захисту називається простір навколо блискавковідводу, в якому будівля чи споруда виявляється захищеною від прямих ударів блискавки. Достатня надійність захисту об'єкта від прямих ударів блискавки буде лише у тому випадку, якщо його частини потрапляють у межі цієї зони. Зону захисту можна розраховувати аналітичним та графічним способами за формулами та номограмами. Зони захисту можуть утворюватися поодиноким, подвійним і багаторазовим стрижневими блискавковідводами, а також поодиноким та подвійним тросовими блискавковідводами.
Мал. 4. Зона захисту чотирьох стрижневих блискавковідводів у плані
Висота блискавковідведення визначається по номограмі досить точно і не вимагає математичних обчислень. Наприклад, знаходження висоти подвійного тросового блискавковідведення на рис. 5 наведена номограма, побудована таким чином, що висота блискавковідводоз h визначається в залежності від відстані між блискавковідводами а і від величини h0, що являє собою найменшу висоту зони захисту між двома блискавковідводами (висоту будівлі, що захищається)- г
Отриману висоту опор тросового блискавковідводу необхідно збільшувати на висоту стріли провису, що залежить від довжини прольоту. Г1о наведеним у СН 305-69 номограм також можна визначати висоту одиночного і подвійного стрижневих блискавковідводів, а також одиночних і подвійних тросових блискавковідводів висотою до 60 м.
Захист від занесення високих потенціалів (атмосферних перенапруг) влаштовується в такий спосіб. На зовнішніх проводах електроліній напругою до 1000 від ударів блискавки виникає перенапруга, і від занесення високих потенціалів по проводах всередину будівель можуть виникати пожежі, відбуватися нещасні випадки з людьми і тваринами. Попередити це можна встановленням на лініях розрядників, іскрових проміжків (5-8 мм) або заземленням гачів та штирів ізоляторів фазних проводів та проводів радіотрансляційних, телефонних та інших мереж. Такий захист є обов'язковим для шкіл, ясел, клубів, лікарень та інших будівель з великим скупченням людей. Крюки на опорах електромережі необхідно заземлювати струмовідведенням з дроту діаметром 5-6 мм, накрученого на гаки, і приєднанням нульового дроту до заземлення спуску болтовими лудженими затискачами.
Якщо. введення йдуть у приміщення допоміжного характеру (склади, навіси тощо), то на опорах захист слід виконувати на кожні 5 вводів до споживачів, чергуючи їх із незахищеними опорами. Відстань між захищеними опорами має перевищувати 200 м (5-6 прольотів). Введення в будівлю може виконуватися від незахищеної опори за умови, що вона перебуватиме на відстані не більше 30 м від захищеної опори.
Зазначені захисні заходи можуть не влаштовуватися, якщо мережа низької напруги екранована від ураження блискавкою високими деревами, будівлями тощо або знаходиться в районах, не схильних до грозових уражень. Можливість відмовитися від виконання зазначеного захисту у кожному окремому випадку мають вирішувати експлуатаційні чи проектні організації разом із представниками організацій енергонагляду. Щоб попередити занесення високих потенціалів радіоантенами, необхідно вздовж кожної стійки прокласти струмопровід з приєднанням його одним кінцем до заземлювача, а інший розташувати в 10-12 мм від троса антени.
Захист житлових та громадських будівель від вторинних впливів блискавки не потрібний.
МІНІСТЕРСТВО ЕНЕРГЕТИКИ ТА ЕЛЕКТРИФІКАЦІЇ СРСР
Розробник Державного науково-дослідного енергетичного інституту ім. Г.М. Кржижанівського
Інструкція з влаштування блискавкозахисту будівель та споруд. РД 34.21.122-87
Інструкція встановлює комплекс заходів та пристроїв для забезпечення безпеки людей (сільськогосподарських тварин), оберігання будівель, споруд, обладнання та матеріалів від вибухів, пожеж, руйнувань під час блискавки. Інструкція є обов'язковою для всіх міністерств і відомств.
Призначена для фахівців, що проектують будівлі та споруди.
ПЕРЕДМОВА
Вимоги цієї Інструкції є обов'язковими для виконання всіма міністерствами та відомствами.
Інструкція встановлює необхідний комплекс заходів та пристроїв, призначених для забезпечення безпеки людей (сільськогосподарських тварин), захисту будівель, споруд, обладнання та матеріалів від вибухів, пожеж та руйнувань, можливих при впливах блискавки.
Інструкція повинна дотримуватись при розробці проектів будівель та споруд.
Інструкція не поширюється на проектування та влаштування блискавкозахисту ліній електропередачі, електричної частини електростанцій та підстанцій, контактних мереж, радіо- та телевізійних антен, телеграфних, телефонних та радіотрансляційних ліній, а також будівель та споруд, експлуатація яких пов'язана із застосуванням, виробництвом або зберіганням пороху та вибухових речовин.
Ця Інструкція регламентує заходи щодо блискавкозахисту, що виконуються при будівництві, та не виключає використання додаткових засобів блискавкозахисту всередині будівлі та споруди під час проведення реконструкції або встановлення додаткового технологічного чи електричного обладнання.
При розробці проектів будівель та споруд крім вимог Інструкції мають бути враховані вимоги до виконання блискавкозахисту інших чинних норм, правил, інструкцій, державних стандартів.
Із введенням у дію цієї Інструкції втрачає чинність "Інструкція з проектування та влаштування блискавкозахисту будівель та споруд" СН 305-77.
1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
1.1. Відповідно до призначення будівель та споруд необхідність виконання блискавкозахисту та його категорія, а при використанні стрижневих та тросових блискавковідводів – тип зони захисту визначаються за табл. 1 залежно від середньорічної тривалості гроз у місці знаходження будівлі або споруди, а також від очікуваної кількості поразок її блискавкою на рік. Влаштування блискавкозахисту обов'язково при одночасному виконанні умов, записаних у графах 3 та 4 табл. 1.
Оцінка середньорічної тривалості гроз та очікуваної кількості уражень блискавкою будівель або споруд провадиться згідно з додатком 2; побудова зон захисту різних типів - згідно з додатком 3.
Таблиця 1
| № пп. | Будівлі та споруди | Розташування | Тип зони захисту при використанні стрижневих та тросових блискавковідводів | Категорія блискавкозахисту |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Будівлі та споруди або їх частини, приміщення яких згідно з ПУЕ належать до зон класів В-І та В-ІІ | На всій території СРСР | Зона А | I |
| 2 | Те ж класів В-Iа, В-Iб, В-IIа | При очікуваній кількості поразок блискавкою на рік будівлі або споруди N>1 – зона А; при N≤1 - зона Б | II | |
| 3 | Зовнішні установки, що створюють згідно з ПУЕ зону класу В-Iг | На всій території СРСР | Зона Б | II |
| 4 | Будинки та споруди або їх частини, приміщення яких згідно з ПУЕ належать до зон класів П-І, П-ІІ, П-ІІа | Для будівель і споруд І та ІІ ступенів вогнестійкості при 0,1 2- зона А | III | |
| 5 | Розташовані в сільській місцевості невеликі будови ІІІ - V ступенів вогнестійкості, приміщення яких згідно з ПУЕ відносяться до зон класів П-І, П-ІІ, П-ІІ. | У місцевостях із середньою тривалістю гроз 20 год на рік і більше за N | - | ІІІ (п. 2.30) |
| 6 | Зовнішні установки та відкриті склади, що створюють згідно з ПУЕ зону класів П-ІІІ. | У місцевостях із середньою тривалістю гроз 20 год на рік і більше | При 0,1 2 - зона А | III |
| 7 | Будівлі та споруди III, IIIa, IIIб, IV, V ступенів вогнестійкості, в яких відсутні приміщення, що відносяться по ПУЕ до зон вибухо- та пожежонебезпечних класів | Те саме | При 0,1 2 - зона А | III |
| 8 | Будівлі та споруди з легких металевих конструкцій зі згоряним утеплювачем (IVa ступеня вогнестійкості), в яких відсутні приміщення, що відносяться по ПУЕ до зон вибухо- та пожежонебезпечних класів | У місцевостях із середньою тривалістю гроз 10 год на рік і більше | При 0,1 2 - зона А | III |
| 9 | Невеликі будови III-V ступенів вогнестійкості, розташовані в сільській місцевості, в яких відсутні приміщення, що відносяться по ПУЕ до зон вибухо- та пожежонебезпечних класів | У місцевостях із середньою тривалістю гроз 20 год на рік і більше для III, IIIa, IIIб, IV, V ступенів вогнестійкості при N | - | ІІІ (п. 2.30) |
| 10 | Будинки обчислювальних центрів, у тому числі розташовані у міській забудові | У місцевостях із середньою тривалістю гроз 20 год на рік і більше | Зона Б | II |
| 11 | Тваринницькі та птахівничі будівлі та споруди III-V ступенів вогнестійкості: для великої рогатої худоби та свиней на 100 голів та більше, для овець на 500 голів та більше, для птиці на 1000 голів та більше, для коней на 40 голів та більше | У місцевостях із середньою тривалістю гроз 40 год на рік і більше | Зона Б | III |
| 12 | Димові та інші труби підприємств та котелень, башти та вежі всіх призначень заввишки 15 м і більше | У місцевостях із середньою тривалістю гроз 10 год на рік і більше | - | III (п. 2.31) |
| 13 | Житлові та громадські будівлі, висота яких більш ніж на 25 м перевищує середню висоту навколишніх будівель у радіусі 400 м, а також окремі будівлі висотою понад 30 м, віддалені від інших будівель більш ніж на 400 м | У місцевостях із середньою тривалістю гроз 20 год на рік і більше | Зона Б. | III |
| 14 | Житлові та громадські будівлі, що окремо стоять, у сільській місцевості висотою понад 30 м | Те саме | Зона Б | III |
| 15 | Громадські будівлі III-V ступенів вогнестійкості наступного призначення: дитячі дошкільні заклади, школи та школи-інтернати, стаціонари лікувальних закладів, спальні корпуси та столові заклади охорони здоров'я та відпочинку, культурно-освітні та видовищні установи, адміністративні будівлі, вокзали, готелі | Те саме | Зона Б | III |
| 16 | Відкриті видовищні установи (зали для глядачів відкритих кінотеатрів, трибуни відкритих стадіонів тощо) | Те саме | Зона Б | III |
| 17 | Будівлі та споруди, що є пам'ятками історії, архітектури та культури (скульптури, обеліски тощо) | Те саме | Зона Б | III |
1.2. Будівлі та споруди, віднесені за влаштуванням блискавкозахисту до I та II категорій, повинні бути захищені від прямих ударів блискавки, вторинних її проявів та занесення високого потенціалу через наземні (надземні) та підземні металеві комунікації.
Будівлі та споруди, віднесені за улаштуванням блискавкозахисту до III категорії, повинні бути захищені від прямих ударів блискавки та занесення високого потенціалу через наземні (надземні) металеві комунікації. Зовнішні установки, віднесені по будові блискавкозахисту до II категорії, повинні бути захищені від прямих ударів та вторинних проявів блискавки.
Зовнішні установки, що віднесені по пристрої блискавкозахисту до III категорії, повинні бути захищені від прямих ударів блискавки.
Всередині будівель великої площі (шириною понад 100 м) необхідно виконувати заходи щодо вирівнювання потенціалів.
1.3. Для будівель та споруд з приміщеннями, що потребують улаштування блискавкозахисту I та II або I та III категорій, блискавкозахист усієї будівлі або споруди слід виконувати за I категорією.
Якщо площа приміщень I категорії блискавкозахисту становить менше 30% площі всіх приміщень будівлі (на всіх поверхах), блискавкозахист усієї будівлі допускається виконувати за II категорією незалежно від категорії інших приміщень. При цьому на введенні до приміщень І категорії повинен бути передбачений захист від занесення високого потенціалу щодо підземних та наземних (надземних) комунікацій, що виконується згідно з пп. 2.8 та 2.9.
1.4. Для будівель та споруд з приміщеннями, що потребують улаштування блискавкозахисту II та III категорій, блискавкозахист усієї будівлі або споруди слід виконувати за II категорією
Якщо площа приміщень II категорії блискавкозахисту становить менше 30% площі всіх приміщень будівлі (на всіх поверхах), блискавкозахист усієї будівлі допускається виконувати за III категорією. При цьому на введенні до приміщень II категорії повинен бути передбачений захист від занесення високого потенціалу щодо підземних та наземних (надземних) комунікацій, що виконується згідно з пп. 2.22 та 2.23.
1.5. Для будівель та споруд, щонайменше 30% загальної площі яких припадає на приміщення, що потребують влаштування блискавкозахисту за I, II або III категорією, блискавкозахист цієї частини будівель та споруд повинен бути виконаний відповідно до п. 1.2.
Для будівель та споруд, понад 70% загальної площі яких становлять приміщення, що не підлягають блискавкозахисту згідно з табл. 1, а решту будівлі складають приміщення I, II або III категорії блискавкозахисту, має бути передбачений лише захист від занесення високих потенціалів за комунікаціями, що вводяться до приміщень, що підлягають блискавкозахисту: за I категорією — згідно з пп. 2.8, 2.9; за II та III категоріями — шляхом приєднання комунікацій до заземлюючого пристрою електроустановок, що відповідає вказівкам п. 1.7, або арматурі залізобетонного фундаменту будівлі (з урахуванням вимог п. 1.8). Таке ж приєднання має бути передбачене для внутрішніх комунікацій (що не вводяться ззовні)
1.6. З метою захисту будівель і споруд будь-якої категорії від прямих ударів блискавки слід максимально використовувати як природні блискавковідводи існуючі високі споруди (димові труби, водонапірні вежі, прожекторні щогли, повітряні лінії електропередачі тощо), а також блискавковідводи інших споруд.
Якщо будівлі або споруда частково вписується в зону захисту природних блискавковідводів або сусідніх об'єктів, захист від прямих ударів блискавки повинен передбачатися лише для решти незахищеної її частини. Якщо під час експлуатації будівлі чи споруди реконструкція чи демонтаж сусідніх об'єктів призведе до збільшення цієї незахищеної частини, відповідні зміни захисту від прямих ударів блискавки мають бути виконані на початок найближчого грозового сезону; якщо демонтаж чи реконструкція сусідніх об'єктів проводяться протягом грозового сезону, на цей час мають бути передбачені тимчасові заходи, що забезпечують захист від прямих ударів блискавки незахищеної частини будівлі чи споруди.
1.7. В якості заземлювачів блискавкозахисту допускається використовувати всі заземлювачі електроустановок, що рекомендуються ПУЕ, за винятком нульових проводів повітряних ліній електропередачі напругою до 1 кВ.
1.8. Залізобетонні фундаменти будівель, споруд, зовнішніх установок, опор блискавковідводів слід, як правило, використовувати як заземлювачів блискавкозахисту за умови забезпечення безперервного електричного зв'язку з їхньої арматури та приєднання її до закладних деталей за допомогою зварювання.
Бітумні та бітумно-латексні покриття не є перешкодою для такого використання фундаментів. У середньо- та сильноагресивних ґрунтах, де захист залізобетону від корозії виконується Епоксидними та іншими полімерними покриттями, а також при вологості ґрунту менше 3% використовувати залізобетонні фундаменти як заземлювачі не допускається.
Штучні заземлювачі слід розташовувати під асфальтовим покриттям або в місцях, що рідко відвідуваються (на газонах, у віддаленні на 5 м і більше від ґрунтових проїжджих і пішохідних доріг тощо).
1.9. Вирівнювання потенціалів усередині будівель та споруд шириною понад 100 ммає відбуватися за рахунок безперервного електричного зв'язку між несучими внутрішньоцеховими конструкціями та залізобетонними фундаментами, якщо останні можуть бути використані як заземлювачі згідно з п. 1.8.
В іншому випадку має бути забезпечено прокладання усередині будівлі в землі на глибині не менше 0,5 мпротяжних горизонтальних електродів перетином не менше 100 мм. Електроди слід прокладати не рідше ніж за 60 мпо ширині будівлі та приєднувати по його торцях з двох сторін до зовнішнього контуру заземлення.
1.10. На відкритих майданчиках, що часто відвідують, з підвищеною небезпекою ураження блискавкою (поблизу монументів, телевеж і подібних споруд висотою понад 100) м) вирівнювання потенціалу виконується приєднанням струмовідводів або арматури споруди до його залізобетонного фундаменту не рідше ніж через 25 мпо периметру основи споруди.
При неможливості використання залізобетонних фундаментів як заземлювач під асфальтовим покриттям майданчика на глибині не менше 0,5 мчерез кожні 25 мповинні бути прокладені горизонтальні електроди, що радіально розходяться, перетином не менше 100 ммі довжиною 2-3 м, приєднані до заземлювачів захисту споруди від прямих ударів блискавки
1.11. При зведенні в грозовий період високих будівель та споруд на них під час будівництва, починаючи з висоти 20 м, необхідно передбачати наступні тимчасові заходи щодо блискавкозахисту. На верхній позначці об'єкта, що будується, повинні бути закріплені блискавкоприймачі, які через металеві конструкції або вільно спускаються вздовж стін струмовідводи слід приєднувати до заземлювачів, зазначених у пп. 3.7 та 3.8. У зону захисту типу Б блискавковідводів повинні входити всі зовнішні майданчики, де під час будівництва можуть бути люди. З'єднання елементів блискавкозахисту можуть бути звареними або болтовими. У міру збільшення висоти об'єкта, що будується, блискавкоприймачі слід переносити вище.
При зведенні високих металевих споруд їх основи на початку будівництва мають бути приєднані до заземлювачів, зазначених у пп. 3.7 та 3.8.
1.12. Пристрої та заходи щодо блискавкозахисту, що відповідають вимогам цих норм, повинні бути закладені в проект та графік будівництва або реконструкції будівлі або споруди таким чином, щоб виконання блискавкозахисту відбувалося одночасно з основними будівельно-монтажними роботами.
1.13. Пристрої блискавкозахисту будівель та споруд повинні бути прийняті та введені в експлуатацію до початку оздоблювальних робіт, а за наявності вибухонебезпечних зон – до початку комплексного випробування технологічного обладнання.
При цьому оформляється і передається замовнику скоригована при будівництві та монтажі проектна документація з влаштування блискавкозахисту (креслення та пояснювальна записка) та акти приймання пристроїв блискавкозахисту, в тому числі акти на приховані роботи з приєднання заземлювачів до струмовідводів та струмовідводів до блискавкоприймачів. каркаса будівлі в якості струмовідводів і блискавкоприймачів, а також результати вимірів опору струму промислової частоти заземлювачів блискавковідводів, що окремо стоять.
1.14. Перевірка стану пристроїв блискавкозахисту повинна проводитися для будівель та споруд І та ІІ категорій І щорічно перед початком грозового сезону, для будівель та споруд ІІІ категорії – не рідше І разу на 3 роки.
Перевірці підлягають цілість і захищеність від корозії доступних огляду частин блискавкоприймачів і струмовідводів і контактів між ними, а також значення опору струму промислової частоти заземлювачів блискавковідводів, що окремо стоять. Це значення не повинно перевищувати результатів відповідних вимірів на стадії приймання більш ніж у 5 разів (п. 1.13). Інакше слід проводити ревізію заземлювача.
2. ВИМОГИ ДО ВИКОНАННЯ БЛИЗНКОЗАХИСТИ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД. блискавказахист I КАТЕГОРІЇ
2.1. Захист від прямих ударів блискавки будівель і споруд, що відносяться по влаштуванню блискавкозахисту до I категорії, повинен виконуватися стрижневими (рис. 1) або тросовими (рис. 2) блискавковідводами, що окремо стоять.
Мал. 1. Окремий стрижневий блискавковідвід:
1 - об'єкт, що захищається; 2 - металеві комунікації
Мал. 2. Тросовий блискавковідвід, що окремо стоїть. Позначення ті ж, що й на рис. 1
Зазначені блискавковідводи повинні забезпечувати зону захисту типу А відповідно до вимог додатка 3. При цьому забезпечується видалення елементів блискавковідводів від об'єкта, що захищається, та підземних металевих комунікацій відповідно до пп. 2.3, 2.4, 2.5.
2.2. Вибір заземлювача захисту від прямих ударів блискавки (природного чи штучного) визначається вимогами п. 1.8.
При цьому для блискавковідводів, що окремо стоять, прийнятними є наступні конструкції заземлювачів (табл. 2) :
а) один (і більше) залізобетонний підніжник завдовжки не менше 2 мабо одна (і більше) залізобетонна паля завдовжки не менше 5 м;
б) одна (і більше) заглиблена в землю не менше ніж на 5 мстійка залізобетонної опори діаметром не менше 0,25 м;
в) залізобетонний фундамент довільної форми з площею поверхні контакту із землею не менше 10 м 2;
г) штучний заземлювач, що складається з трьох і більше вертикальних електродів завдовжки не менше ніж 3 моб'єднаних горизонтальним електродом при відстані між вертикальними електродами не менше 5 м. Мінімальні перерізи (діаметри) електродів визначаються за табл. 3.
Таблиця 2
| Заземлювач | Ескіз | Розміри, м |
| Залізобетонний підніжник |  | a ≥ 1,8 b ≥ 0,4 l ≥ 2,2 |
| Залізобетонна паля |  | d = 0,25-0,4 l ≥ 5 |
| Сталевий двострижневий: смуга розміром 40×4 ммстрижні діаметром d=10-20 мм |  | t ≥ 0,5 l = 3-5 c = 3-5 |
| Сталевий тристрижневий: смуга розміром 40×4 ммстрижні діаметром d=10-20 мм |  | t ≥ 0,5 l = 3-5 c = 5-6 |
Таблиця 3
| Форма струмовідводу та заземлювача | Перетин (діаметр) струмовідводу та заземлювача, прокладених | |
| зовні будівлі на повітрі | в землі | |
| Круглі струмовідводи та перемички діаметром, мм | 6 | - |
| Круглі вертикальні електроди діаметром, мм | - | 10 |
| Круглі горизонтальні електроди діаметром, мм | - | 10 |
| Прямокутні електроди: | ||
| перетином, мм | 48 | 160 |
| товщиною, мм | 4 | 4 |
| * Тільки для вирівнювання потенціалів усередині будівель та для прокладання зовнішніх контурів на дні котловану по периметру будівлі. | ||
2.3. Найменша допустима відстань S в по повітрі від об'єкта, що захищається, до опори (токовідведення) стрижневого або тросового блискавковідводу (див. рис. 1 і 2) визначається в залежності від висоти будівлі, конструкції заземлювача і еквівалентного питомого електричного опору грунту ρ , Ом · м.
Для будівель та споруд висотою не більше 30 мнайменша допустима відстань S, м, рівно:
при ρ Ом·м. для заземлювача будь-якої конструкції, наведеної в п. 2.2, S = 3 м;
при 100 Ом · м.
для заземлювачів, що складаються з однієї залізобетонної палі, одного залізобетонного підніжника або заглибленої стійки залізобетонної опори, довжина яких зазначена в п. 2.2а, б, S = 3+ l0 -2 (ρ-100);
для заземлювачів, що складаються з чотирьох залізобетонних паль або, підніжників, розташованих у кутах прямокутника з відривом 3—8 модин від одного, або залізобетонного фундаменту довільної форми з площею поверхні контакту із землею не менше 70 м 2або штучних заземлювачів, зазначених у п. 2.2г, S = 4 м.
Для будівель і споруд більшої висоти певне вище значення S має бути збільшено на 1 му розрахунку на кожні 10 мвисоти об'єкта понад 30 м.
2.4. Найменша допустима відстань S від об'єкта, що захищається, до троса в середині прольоту (рис. 2) визначається в залежності від конструкції заземлювача, еквівалентного питомого опору грунту ρ, Ом · м., і сумарної довжини l блискавкоприймачів та струмовідводів.
При довжині lм найменша припустима відстань S в1 , м, рівно:
при ρ Ом·м. для заземлювача будь-якої конструкції, наведеної в п. 2.2, S в1 = 3,5 м;
при 100 Ом · м.
для заземлювачів, що складаються з однієї залізобетонної палі, одного залізобетонного підніжника або заглибленої стійки залізобетонної опори, довжина яких зазначена в п. 2.2a, б, S = 3,5+3·10 -3 (ρ-100);
для заземлювачів, що складаються із чотирьох залізобетонних паль або підніжників, розташованих на відстані 3—8 модин від одного, або штучних заземлювачів, зазначених у п. 2.2г, S в1 = 4 м.
При сумарній довжині блискавкоприймачів та струмовідводів l = 200-300 мнайменша допустима відстань S в1 повинна бути збільшена на 2 мпроти певними вище значеннями.
2.5. Для виключення занесення високого потенціалу в будівлю або споруду, що захищається, але підземним металевим комунікаціям (у тому числі по електричних кабелях будь-якого призначення) заземлювачі захисту від прямих ударів блискавки повинні бути по можливості віддалені від цих комунікацій на максимальні відстані, допустимі за технологічними вимогами. Найменші допустимі відстані S з (див. рис. 1 і 2) у землі між заземлювачами захисту від прямих ударів блискавки та комунікаціями, що вводяться в будівлі та споруди 1 категорії, повинні становити S з = S в + 2 ( м), при S по п. 2.3.
2.6. За наявності на будинках і спорудах прямих газовідвідних та дихальних труб для вільного відведення в атмосферу газів, парів та суспензій вибухонебезпечної концентрації до зони захисту блискавковідводів повинен входити простір над обрізом труб, обмежений півкулею радіусом 5 м.
Для газовідвідних та дихальних труб, обладнаних ковпаками або "гусаками", в зону захисту блискавковідводів повинен входити простір над обрізом труб, обмежений циліндром заввишки Н і радіусом R:
для газів важче повітря при надмірному тиску всередині установки менше 5,05 кПа (0,05 ат) Н = 1 ì, R = 2 м; 5,05-25,25 кПа (0,05 — 0,25 ат) H = 2,5 м, R = 5 м,
для газів легше повітря при надмірному тиску всередині установки:
до 25,25 кПа H = 2,5 м, R = 5 м;
понад 25,25 кПа H = 5 м, R = 5 м
Не потрібно включати в зону захисту блискавковідводів простір над обрізом труб: при викиді газів невибухонебезпечної концентрації; наявність азотного дихання; при постійно запалених смолоскипах і смолоскипах, що підпалюються в момент викиду газів; для витяжних вентиляційних шахт, запобіжних та аварійних клапанів, викид газів вибухонебезпечної концентрації з яких здійснюється лише в аварійних випадках.
2.7. Для захисту від вторинних проявів блискавки мають бути передбачені такі заходи:
а) металеві конструкції та корпуси всього обладнання та апаратів, що знаходяться в будівлі, що захищається, повинні бути приєднані до заземлюючого пристрою електроустановок, зазначеного в п. 1.7, або до залізобетонного фундаменту будівлі (з урахуванням вимог п. 1.8). Найменші допустимі відстані в землі між цим заземлювачем та заземлювачами захисту від прямих ударів блискавки мають бути відповідно до п. 2.5;
б) усередині будівель та споруд між трубопроводами та іншими протяжними металевими конструкціями у місцях їх взаємного зближення на відстань менше 10 смчерез кожні 20 мслід приварювати або припаювати перемички зі сталевого дроту діаметром не менше 5 мм або сталевої стрічки перетином не менше 24 мм 2для кабелів з металевими оболонками або бронею перемички повинні виконуватися з гнучкого мідного провідника відповідно до вказівок СНиП 3.05.06-85;
в) у з'єднаннях елементів трубопроводів або інших протяжних металевих предметів повинні бути забезпечені перехідні опори не більше 0,03 Омна кожний контакт. При неможливості забезпечення контакту із зазначеним перехідним опором за допомогою болтових з'єднань необхідно влаштувати сталеві перемички, розміри яких зазначені в підпункті "б".
2.8. Захист від занесення високого потенціалу підземних металевих комунікацій (трубопроводів, кабелів у зовнішніх металевих оболонках або трубах) повинен здійснюватися шляхом їх приєднання на введення в будівлю або споруду до арматури його залізобетонного фундаменту, а при неможливості використання останнього як заземлювача - до штучного заземлювача, зазначеному у п. 2.2 р.
2.9. Захист від занесення високого потенціалу за зовнішніми наземними (надземними) металевими комунікаціями повинен здійснюватися шляхом їх заземлення на введенні в будівлю або споруду та на двох найближчих до цього введення опорах комунікації. Як заземлювачі слід використовувати залізобетонні фундаменти будівлі або споруди і кожну з опор, а за неможливості такого використання (див. п. 1.8) — штучні заземлювачі, згідно з п. 2.2г.
2.10. Введення будівлі повітряних ліній електропередач напругою до 1 кВ, мереж телефону, радіо, сигналізації повинен здійснюватися тільки кабелями довжиною не менше 50 мз металевою бронею або оболонкою або кабелями, що прокладені в металевих трубах.
На введенні в будівлю металеві труби, броня та оболонки кабелів, у тому числі з ізоляційним покриттям металевої оболонки (наприклад, ААШв, ААШп) повинні бути приєднані до залізобетонного фундаменту будівлі або (див. п. 1.8) до штучного заземлювача, зазначеного в п 2.2г.
У місці переходу повітряної лінії електропередачі в кабель металеві броня та оболонка кабелю, а також штирі або гаки ізоляторів повітряної лінії повинні бути приєднані до заземлювача, зазначеного у п. 2.2г. До такого ж заземлювача мають бути приєднані штирі або гаки ізоляторів на опорі повітряної лінії електропередачі, найближчої до місця переходу в кабель.
Крім того, в місці переходу повітряної лінії електропередачі в кабель між кожною жилою кабелю та заземленими елементами повинні бути забезпечені закриті повітряні іскрові проміжки довжиною 2—3 ммвстановлений вентильний розрядник низької напруги, наприклад, РВН-0,5.
Захист від занесення високих потенціалів по повітряних лініях електропередач напругою вище 1 кВ, що вводяться в підстанції, розміщені в будівлі, що захищається (внутрішньоцехові або прибудовані), повинна виконуватися відповідно до ПУЕ.
Блискавказахист ІІ КАТЕГОРІЇ
2.11. Захист від прямих ударів блискавки будівель і споруд II категорії з неметалевою покрівлею повинен бути виконаний окремо стоять або встановленими на об'єкті, що захищається, стрижневими або тросовими блискавковідводами, що забезпечують зону захисту відповідно до вимог табл. 1, п. 2.6 та додатки 3. При встановленні блискавковідводів на об'єкті від кожного стрижневого блискавкоприймача або кожної стійки тросового блискавкоприймача повинно бути забезпечено не менше двох струмовідводів. При ухилі покрівлі не більше 1:8 може бути використана також сітка блискавки при обов'язковому виконанні вимог п. 2.6.
Блискавкоприймальна сітка повинна бути виконана із сталевого дроту діаметром не менше 6 ммі укладена на покрівлю зверху або під вогнетривкі або важкозгоральні утеплювач або гідроізоляцію. Крок осередків сітки має бути не більше 6×6 м. Вузли сітки мають бути з'єднані зварюванням. Металеві елементи (труби, шахти, вентиляційні пристрої), що виступають над дахом, повинні бути приєднані до блискавкоприймальної сітки, а виступаючі неметалеві елементи — обладнані додатковими блискавкоприймачами, також приєднаними до блискавкоприймальної сітки.
Встановлення блискавкоприймачів або накладення блискавкоприймальної сітки не потрібне для будівель і споруд з металевими фермами за умови, що в їх покрівлях використовуються утеплювачі, що не згоряють або важко згоряються, і гідроізоляція.
На будинках і спорудах з металевою покрівлею як блискавкоприймача повинна використовуватися сама покрівля. При цьому всі неметалічні елементи, що виступають, повинні бути обладнані блискавкоприймачами, приєднаними до металу покрівлі, в. також дотримано вимог п. 2.6.
Струмовідводи від металевої покрівлі або блискавкоприймальної сітки повинні бути прокладені до заземлювачів не рідше ніж через 25 мза периметром будівлі.
2.12. При прокладанні блискавкоприймальної сітки та встановлення блискавковідводів на об'єкті, що захищається, всюди, де це можливо, як струмовідведення слід використовувати металеві конструкції будівель і споруд (колони, ферми, рами, пожежні сходи тощо, а також арматуру залізобетонних конструкції) за умови забезпечення безперервного електричного зв'язку в з'єднаннях конструкцій та арматури з блискавкоприймачами та заземлювачами, що виконуються, як правило, зварюванням.
Струмовідводи, що прокладаються по зовнішнім стінам будівель, слід розташовувати не ближче ніж у 3 мвід входів або в місцях, які не доступні для дотику людей.
2.13. Як заземлювачі захисту від прямих ударів блискавки у всіх можливих випадках (див. п. 1.8) слід використовувати залізобетонні фундаменти будівель та споруд.
При неможливості використання фундаментів передбачаються штучні заземлювачі:
за наявності стрижневих та тросових блискавковідводів кожен струмовідвід приєднується до заземлювача, що відповідає вимогам п. 2.2г;
за наявності блискавкоприймальної сітки або металевої покрівлі по периметру будівлі або споруди прокладається зовнішній контур наступної конструкції:
у ґрунтах з еквівалентним питомим опором ρ ≤ 500 Ом·мпри площі будівлі понад 250 м 2виконується контур із горизонтальних електродів, покладених у землі на глибині не менше 0,5 м, а при площі будівлі менше 250 м 2до цього контуру в місцях приєднання струмовідводів приварюється по одному вертикальному або горизонтальному променевому електроду довжиною 2-3 м;
у ґрунтах із питомим опором 500 Ом·м при площі будівлі понад 900 м 2достатньо виконати контур тільки з горизонтальних електродів, а при площі будівлі менше 900 м 2до цього контуру в місцях приєднання струмовідводів приварюється не менше двох вертикальних або горизонтальних променевих електродів завдовжки 2-3 мна відстані 3-5 модин від одного.
У будинках великої площі зовнішній контур заземлення може використовуватися для вирівнювання потенціалу всередині будівлі відповідно до вимог п. 1.9.
У всіх можливих випадках заземлювач захисту від прямих ударів блискавки повинен бути об'єднаний із заземлювачем електроустановок відповідно до вказівок п. 1.7.
2.14. При встановленні блискавковідводів, що окремо стоять, відстань від них по повітрю і в землі до об'єкта, що захищається, і підземних комунікацій, що вводяться в нього, не нормується.
2.15. Зовнішні установки, що містять горючі та зріджені гази та легкозаймисті рідини, слід захищати від прямих ударів блискавки таким чином:
а) корпуси установок із залізобетону, металеві корпуси установок та окремих резервуарів при товщині металу даху менше 4 ммповинні бути обладнані блискавковідводами, встановленими на об'єкті, що захищається, або окремо стоять;
б) металеві корпуси установок та окремих резервуарів при товщині металу даху 4 ммі більше, а також окремі резервуари місткістю менше 200 м 3незалежно від товщини металу даху, а також металеві кожухи теплоізольованих установок достатньо приєднати до заземлювача.
2.16. Для резервуарних парків, що містять скраплені гази, загальною місткістю понад 8000 м 3, а також для резервуарних парків з корпусами з металу та залізобетону, що містять горючі гази та легкозаймисті рідини, за загальної місткості групи резервуарів понад 100 тис. м 3захист від прямих ударів блискавки слід, як правило, виконувати окремими блискавковідводами.
2.17. Очисні споруди підлягають захисту від прямих ударів блискавки, якщо температура спалаху продукту, що міститься в стічних водах, перевищує його робочу температуру менш ніж на 10 °С. До зони захисту блискавковідводів має входити простір, основа якого виходить за межі очисної споруди на 5 мв кожну сторону від його стін, а висота дорівнює висоті споруди плюс 3 м.
2.18. Якщо на зовнішніх установках або в резервуарах (наземних або підземних), що містять горючі гази або легкозаймисті рідини, є газовідвідні або дихальні труби, вони і простір над ними (див. п. 2.6) повинні бути захищені від прямих ударів блискавки. Такий самий простір захищається над зрізом горловини цистерн, у яких відбувається відкритий налив продукту на сливоналивній естакаді. Захист від прямих ударів блискавки підлягає також дихальні клапани і простір над ними, обмежений циліндром заввишки 2,5 мз радіусом 5 м.
Для резервуарів з плаваючими дахами або понтонами та зону захисту блискавковідводів повинен входити простір, обмежений поверхнею, будь-яка точка якої 5 мвід легкозаймистої рідини в кільцевому зазорі.
2.19. Для зовнішніх установок, перерахованих у пп. 2.15 - 2.18, у ткацтві заземлювачів захисту від прямих ударів блискавки слід по можливості використовувати залізобетонні фундаменти цих установок або (опор окремо блискавковідводів або виконувати штучні заземлювачі, що складаються з одного вертикального або горизонтального електрода довжиною не менше 5). м.
До цих заземлювачів, розміщених не рідше ніж через 50 мпо периметру основи установки повинні бути приєднані корпуси зовнішніх установок або струмовідводи встановлених на них блискавковідводів, число приєднань - не менше двох.
2.20. Для захисту будівель та споруд від вторинних проявів блискавки мають бути передбачені такі заходи:
а) металеві корпуси всього обладнання та апаратів, встановлених у будівлі (споруді), що захищається, повинні бути приєднані до заземлювального пристрою електроустановок, що відповідає вказівкам п. 1.7, або до залізобетонного фундаменту будівлі (з урахуванням вимог п. 1.8);
б) усередині будівлі між трубопроводами та іншими протяжними металевими конструкціями у місцях їх зближення на відстань менше 10 смчерез кожні 30 мповинні бути виконані перемички відповідно до вказівок п. 2.76;
в) у фланцевих з'єднаннях трубопроводів усередині будівлі слід забезпечити нормальне затягування не менше чотирьох болтів на кожен фланець.
2.21. Для захисту зовнішніх установок від вторинних проявів блискавки металеві корпуси встановлених на них апаратів повинні бути приєднані до заземлюючого пристрою електрообладнання або заземлювача захисту від прямих ударів блискавки.
На резервуарах з плаваючими дахами або понтонами необхідно встановлювати не менше двох гнучких сталевих перемичок між плаваючими дахами або понтонами і металевим корпусом резервуару або струмовідведення встановлених на резервуарі блискавковідводів.
2.22. Захист від занесення високого потенціалу підземних комунікацій здійснюється приєднанням їх на введення в будівлю або споруду до заземлювача електроустановок або захисту від прямих ударів блискавки.
2.23. Захист від занесення високого потенціалу за зовнішніми наземними (надземними) комунікаціями виконується шляхом їх приєднання на введення в будівлю або споруду до заземлювача електроустановок або захисту від прямих ударів блискавки, а на найближчій до введення опорі комунікації — до її залізобетонного фундаменту. При неможливості використання фундаменту (див. п. 1.8) повинен бути встановлений штучний заземлювач, що складається з одного вертикального або горизонтального електрода довжиною не менше 5 м.
2.24. Захист від занесення високого потенціалу по повітряних лініях електропередачі, мереж телефону, радіо та сигналізації повинен бути виконаний відповідно до п. 2.10.
Блискавказахист ІІІ КАТЕГОРІЇ
2.25. Захист від прямих ударів блискавки будівель та споруд, що відносяться за влаштуванням блискавкозахисту до III категорії, повинен виконуватись одним із способів, зазначених у п. 2.11, з дотриманням вимог пп. 2.12 та 2.14.
При цьому у разі використання блискавкоприймальної сітки крок її осередків має бути не більше 12×12м.
2.26. У всіх можливих випадках (див. п. 1.7) як заземлювачів захисту від прямих ударів блискавки слід використовувати залізобетонні фундаменти будівель та споруд
При неможливості їх використання виконують штучні заземлювачі:
кожен струмовідведення від стрижневих і тросових блискавкоприймачів повинен бути приєднаний до заземлювача, що складається мінімум з двох вертикальних електродів довжиною не менше 3 моб'єднаних горизонтальним електродом довжиною не менше 5 м;
при використанні як блискавкоприймачів сітки або металевої покрівлі по периметру будівлі в землі на глибині не менше 0,5 ммає бути прокладений зовнішній контур, що складається з горизонтальних електродів. У ґрунтах з еквівалентним питомим опором 500 Ом·м та при площі будівлі менше 900 м 2до цього контуру в місцях приєднання струмовідводів слід приварювати по одному вертикальному або горизонтальному променевому електроду завдовжки 2-3 м.
Мінімально допустимі перерізи (діаметри) електродів штучних заземлювачів визначаються за табл. 3.
У будинках великої площі (шириною понад 100 м) зовнішній контур заземлення може також використовуватися для вирівнювання потенціалів усередині будівлі відповідно до вимог п. 1.9.
У всіх можливих випадках заземлювач захисту від прямих ударів блискавки повинен бути об'єднаний із заземлювачем електроустановки, зазначеним у гол. 1.7 ПУЕ.
2.27. При захисті будівель для великої рогатої худоби і стайнь окремо стоять блискавковідведення їх опори і заземлювачі слід розташовувати не ближче ніж у 5 мвід входу до будови.
При установці блискавкоприймачів або укладанні сітки на стрості, що захищається, як заземлювачів слід використовувати залізобетонний фундамент (див. п. 1.8) або зовнішній контур, прокладений по периметру будівлі під асфальтовою або бетонною вимощенням відповідно до вказівок п. 2.26.
До заземлювачів захисту від прямих ударів блискавки повинні бути приєднані металеві конструкції, обладнання та трубопроводи, що знаходяться всередині будівлі, а також пристрої вирівнювання електричних потенціалів.
2.28. Захист від прямих ударів блискавки металевих скульптур та обелісків, зазначених у п. 17 табл. 1 забезпечується приєднанням їх до заземлювача будь-якої конструкції, наведеної в п. 2.26.
За наявності часто відвідуваних майданчиків поблизу таких споруд великої висоти має бути виконане вирівнювання потенціалу відповідно до п. 1.10.
2.29. Захист блискавки зовнішніх установок, що містять горючі рідини з температурою спалаху парів вище 61 °С і відповідних п. 6 табл. 1, має бути виконана наступним чином:
а) корпуси установок із залізобетону, а також металеві корпуси установок та резервуарів при товщині даху менше 4 ммповинні бути обладнані блискавковідводами, встановленими на спорудженні, що захищається, або окремо стоять;
б) металеві корпуси установок та резервуарів при товщині даху 4 ммі більше слід приєднувати до заземлювача. Конструкції заземлювачів мають відповідати вимогам п. 2.19.
2.30. Розташовані у сільській місцевості невеликі будови з неметалевою покрівлею, що відповідають зазначеним у пп. 5 та 9 табл. 1, підлягають захисту від прямих ударів блискавки одним із спрощених способів:
а) за наявності на відстані 3-10 м від будови дерев, що в 2 рази і більше перевищують його висоту з урахуванням всіх предметів, що виступають на покрівлі (димові труби, антени і т.д.), по стовбуру найближчого з дерев повинен бути прокладений струмовідвід верхній кінець якого виступає над кроною дерева не менше ніж на 0,2 м. У основи дерева струмовідвід повинен бути приєднаний до заземлювача;
б) якщо коник покрівлі відповідає найбільшій висоті будівлі, над ним повинен бути підвішений тросовий блискавкоприймач, що піднімається над ковзаном не менше ніж на 0,25 м. Опорами для блискавкоприймача можуть бути закріплені на стінах будівлі дерев'яні планки. Струмовідведення прокладають з двох сторін по торцевих стінах будівлі і приєднують до заземлювачів. При довжині будови менше 10 мструмовідводи заземлювач можуть бути виконані тільки з одного боку;
в) за наявності піднімається над усіма елементами покрівлі димової труби над нею слід встановити стрижневий блискавкоприймач заввишки не менше 0,2 м, прокласти по покрівлі та стіні будівлі струмовідвід та приєднати його до заземлювача;
г) за наявності металевої покрівлі її слід хоча б в одній точці приєднати до заземлювача; при цьому струмовідведення можуть служити зовнішні металеві сходи, водостоки і т.д. До покрівлі повинні бути приєднані всі металеві предмети, що виступають на ній.
У всіх випадках слід застосовувати блискавкоприймачі та струмовідводи мінімальним діаметром 6 мм, а як заземлювач - один вертикальний або горизонтальний електрод довжиною 2-3 ммінімальним діаметром 10 мм, викладений на глибині не менше 0,5 м.
З'єднання елементів блискавковідводів допускаються зварні та болтові.
2.31. Захист від прямих ударів блискавки неметалічних труб, веж, вишок заввишки понад 15 ммає бути виконана шляхом встановлення на цих спорудах при їх висоті:
до 5 Ом- одного стрижневого блискавкоприймача заввишки не менше 1 м;
від 50 до 150 м- двох стрижневих блискавкоприймачів висотою не менше 1 м, з'єднаних на верхньому торці труби;
понад 150 м- не менше трьох стрижневих блискавкоприймачів висотою 0,2 - 0,5 мабо по верхньому торцю труби повинно бути укладене сталеве кільце перерізом не менше 160 мм 2 .
Як блискавкоприймач може також використовуватися захисний ковпак, що встановлюється на димарі, або металеві конструкції типу антен, що встановлюються на телевежах.
При висоті споруди до 50 мвід блискавкоприймачів повинна бути передбачена прокладка одного струмовідводу; при висоті споруди понад 50 мструмовідводи повинні бути прокладені не рідше ніж через 25 мпо периметру основи споруди, їхня мінімальна кількість два.
Перерізи (діаметри) струмовідводів повинні відповідати вимогам табл. 3, а в зонах з високою загазованістю або агресивними викидами в атмосферу діаметри струмовідводів повинні бути не менше ніж 12 мм.
Як струмовідведення можуть використовуватися ходові металеві сходи, у тому числі з болтовими з'єднаннями ланок, та інші вертикальні металеві конструкції.
На залізобетонних трубах як струмовідведення слід використовувати арматурні стрижні, з'єднані по висоті труби зварюванням, скруткою або внахлест; при цьому прокладання зовнішніх струмовідводів не потрібно. З'єднання блискавкоприймача з арматурою має виконуватися мінімум у двох точках.
Усі з'єднання блискавкоприймачів із струмовідводами повинні бути виконані зварюванням.
Для металевих труб, веж, вишок установка блискавкоприймачів і прокладання струмовідводів не потрібно.
Як заземлювачів захисту від прямих ударів блискавки металевих та неметалічних труб, веж, вишок слід використовувати їх залізобетонні фундаменти згідно з п. 1.8. При неможливості використання фундаментів на кожен струмовідвід повинен бути передбачений штучний заземлювач із двох стрижнів, з'єднаних горизонтальним електродом (див. табл. 2); при периметрі основи споруди не більше 25 мштучний заземлювач може бути виконаний у вигляді горизонтального контуру, прокладеного на глибині щонайменше 0,5 мта виконаного з електрода круглого перерізу (див. табл. 3). При використанні як струмовідведення арматурних стрижнів споруди їх з'єднання зі штучними заземлювачами повинні виконуватися не рідше ніж через 25 мбреши мінімальній кількості приєднань, що дорівнює двом.
При зведенні неметалевих труб, веж, вишок металоконструкції монтажного обладнання (вантажопасажирські та шахтні підйомники, кран-укосина та ін.) повинні бути приєднані до заземлювачів. У цьому випадку тимчасові заходи щодо захисту від блискавки на період будівництва можуть не виконуватися. 22
2.32. Для захисту від занесення високого потенціалу за зовнішніми наземними (надземними) металевими комунікаціями їх необхідно на введенні в будівлю або споруду приєднати до заземлювача електроустановок або захисту від прямих ударів блискавок.
2.33. Захист від занесення високого потенціалу повітряними лініями електропередачі напругою до 1 кВта лініям зв'язку та сигналізації має виконуватися відповідно до ПУЕ та відомчих нормативних документів.
3. КОНСТРУКЦІЇ БЛИЗНЕННЯВІДВОДІВ
3.1. Опори стрижневих блискавковідводів повинні бути розраховані на механічну міцність як конструкції, що вільно стоять, а опори тросових блискавковідводів - з урахуванням натягу троса і дії на нього вітрової і ожеледиці навантажень.
3.2. Опори блискавковідводів, що окремо стоять, можуть виконуватися зі сталі будь-якої марки, залізобетону або дерева.
3.3. Стрижневі блискавки повинні бути виготовлені зі сталі будь-якої марки перетином не менше 100 мм 2та довжиною не менше 200 ммта захищені від корозії оцинкуванням, лудінням або забарвленням.
Тросові блискавкоприймачі повинні бути виконані із сталевих багатодротяних канатів перетином не менше 35 мм 2 .
3.4. З'єднання блискавкоприймачів із струмовідводами та струмовідводів із заземлювачами повинні виконуватися, як правило, зварюванням, а при неприпустимості вогневих робіт дозволяється виконання болтових з'єднань з перехідним опором не більше 0,05 Омпри обов'язковому щорічному контролі останнього перед початком грозового сезону.
3.5. Струмовідводи, що з'єднують блискавки всіх видів із заземлювачами, слід виконувати зі сталі розмірами не менше зазначених у табл. 3.
3.6. При установці блискавковідводів на об'єкті, що захищається, і неможливості використання в якості струмовідводів металевих конструкцій будівлі (див. п. 2.12) струмовідводи повинні бути прокладені до заземлювачів по зовнішніх стін будівлі найкоротшими шляхами.
3.7. Допускається використання будь-яких конструкцій залізобетонних фундаментів будівель та споруд (пальових, стрічкових тощо) як природних заземлювачів блискавкозахисту (з урахуванням вимог п. 1.8).
Допустимі розміри одиночних конструкцій залізобетонних фундаментів, що використовуються як заземлювачі, наведені в табл. 2.
ДОДАТОК 1
ОСНОВНІ ТЕРМІНИ
1. Прямий удар блискавки (ураження блискавкою) - безпосередній контакт каналу блискавки з будівлею або спорудою, що супроводжується протіканням струму блискавки через нього.
2. Вторинне прояв блискавки - наведення потенціалів на металевих елементах конструкції, обладнання, в незамкнутих металевих контурах, викликане близькими розрядами блискавки і створює небезпеку іскріння всередині об'єкта, що захищається.
3. Занесення високого потенціалу — перенесення в будівлю, що захищається, або споруду за протяжними металевими комунікаціями (підземними, наземними і надземними трубопроводами, кабелями тощо) електричних потенціалів, що виникають при прямих і близьких ударах блискавки і створюють небезпеку іскріння всередині об'єкта, що захищається.
4. Блискавковідвід - пристрій, що сприймає удар блискавки і струм, що відводить її в землю.
Загалом блискавковідведення складається з опори; блискавкоприймача, що безпосередньо сприймає удар блискавки; струмовідводу, яким струм блискавки передається в землю; заземлювача, що забезпечує розтікання струму блискавки у землі.
У деяких випадках функції опори, блискавкоприймача і струмовідводу поєднуються, наприклад при використанні як блискавковідведення металевих труб або ферм.
5. Зона захисту блискавковідводу - простір, усередині якого будівля або споруда захищена від прямих ударів блискавки з надійністю не нижче за певне значення. Найменшою та постійною надійністю володіє поверхня зони захисту; у глибині зони захисту надійність вища, ніж на її поверхні.
Зона захисту типу А має надійність 99,5% і вище, а ціна Б - 95% і вище.
6. Конструктивно блискавковідводи поділяються на такі види:
стрижневі - з вертикальним розташуванням блискавкоприймача;
тросові (протяжні) - з горизонтальним розташуванням блискавкоприймача, закріпленого на двох заземлених опорах;
сітки - багаторазові горизонтальні блискавкоприймачі, що перетинаються під прямим кутом і укладаються на об'єкта, що захищається.
7. Окремі блискавковідводи - це ті, опори яких встановлені на землі на деякому віддаленні від об'єкта, що захищається.
8. Одиночний блискавковідведення - це одинична конструкція стрижневого або тросового блискавковідведення.
9. Подвійне (багаторазове) блискавковідведення - це два (або більше) стрижневих або тросових блискавковідведення, що утворюють загальну зону захисту.
10. Заземлювач блискавкозахисту - один або кілька заглиблених у землю провідників, призначених для відведення в землю струмів блискавки або обмеження перенапруг, що виникають на металевих корпусах, обладнанні, комунікаціях при близьких розрядах блискавки. Заземлювачі поділяються на природні та штучні.
11. Природні заземлювачі - заглиблені в землю металеві та залізобетонні конструкції будівель та споруд.
12. Штучні заземлювачі - спеціально прокладені в землі контури зі смугової або круглої сталі; зосереджені конструкції, що складаються з вертикальних та горизонтальних провідників.
ДОДАТОК 2
ХАРАКТЕРИСТИКИ ІНТЕНСИВНОСТІ ГРОЗОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ТА НАРОДЖУВАЛЬНОСТІ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД
Середньорічна тривалість гроз у годинах у довільному пункті на території СРСР визначається за картою (рис. 3), або за затвердженими для деяких областей СРСР регіональними картами тривалості гроз, або за середніми багаторічними (порядком 10 років) даними метеостанції, найближчої від місця знаходження будівлі або споруди.
Підрахунок очікуваної кількості N уражень блискавкою на рік провадиться за формулами:
для зосереджених будівель та споруд (димові труби, вежі, вежі)
N = 9π h 2 n · 10 -6;
N = [(S + 6h) (L + 6h) - 7,7h 2 ] n · 10 -6,
де h - найбільша висота будівлі або споруди, м; S, L - відповідно ширина та довжина будівлі або споруди, м; n - середньорічне число ударів блискавки в 1 кмземної поверхні (питома щільність, ударів блискавки в землю) у місці знаходження будівлі чи споруди.
Для будівель і споруд складної конфігурації як S і L розглядаються ширина і довжина найменшого прямокутника, який може бути вписано будівлю чи споруду у плані.
Для довільного пункту біля СРСР питома щільність ударів блискавки у землю n визначається з середньорічний тривалості гроз у годинах наступним образом:
Мал. 3. Карта середньої за рік тривалості гроз у годиннику на території СРСР
ДОДАТОК 3
ЗОНИ ЗАХИСТУ БЛИЩЕННЯВІДВОДІВ
1. Одиночний стрижневий блискавковідведення.
Зона захисту одиночного стрижневого блискавковідводу висотою h є круговим конусом (рис. П3.1), вершина якого знаходиться на висоті h 0
1.1. Зони захисту одиночних стрижневих блискавковідводів заввишки h ≤ 150 ммають такі габаритні розміри.
| Зона A: | h 0 = 0,85 h, |
| r 0 = (1,1 - 0,002 h) h, | |
| r x = (1,1 - 0,002 h) (h - h x / 0,85). | |
| Зона Б: | h 0 = 0,92 h |
| r 0 = 1,5 h; | |
| r x = 1,5 (h - h x / 0,92) |
Для зони Б висота одиночного стрижневого блискавковідведення при відомих значеннях і може бути визначена за формулою
h = (r x + 1,63 h x)/1,5.
Мал. П3.1. Зона захисту одиночного стрижневого блискавковідводу:
I - межа зони захисту на рівні hx, 2-то ж на рівні землі
1.2. Зони захисту одиночних стрижневих блискавковідводів висоток 150 м мають такі габаритні розміри.
2. Подвійний стрижневий блискавковідведення.
2.1. Зона захисту подвійного стрижневого блискавковідводу висотою h ≤ 150 мпредставлена на рис. П3.2. Торцеві області зони захисту визначаються як зони одиночних стрижневих відводів блискавки, габаритні розміри яких h 0 , r 0 , r x1 , r x2 визначаються за формулами п. 1.1 цього додатка для обох типів зон захисту.
Мал. П3.2. Зона захисту подвійного стрижневого блискавковідводу:
1 - межа зони захисту на рівні h x1; 2 ж на рівні h x2 ,
3-то ж на рівні землі
Внутрішні області зон захисту подвійного стрижневого відведення блискавки мають такі габаритні розміри.
На відстані між стрижневими блискавковідводами L >
При відстані між стрижневими блискавковідводами L > 6h для побудови зони Б блискавковідводи слід розглядати як поодинокі.
При відомих значеннях h c і L (при r cx = 0) висота блискавковідведення для зони Б визначається за формулою
h = (h c + 0,14L)/1,06.
2.2. Зона захисту двох стрижневих блискавковідводів різної висоти h 1 і h 2 ≤ 150 мнаведено на рис. ПЗ.З. Габаритні розміри торцевих областей зон захисту h 01 , h 02 , r 01 , r 02 , r x1 , r x2 визначаються за формулами п. 1.1 як для зон захисту обох типів одиночного стрижневого блискавковідводу. Габаритні розміри внутрішньої зони захисту визначаються за формулами:
де значення h c1 і h c2 обчислюються за формулами h c п. 2.1 цього додатка.
Для двох блискавковідводів різної висоти побудова зони А подвійного стрижневого блискавковідводу виконується при L ≤ 4h min , а зони Б - при L ≤ 6h min . При відповідних великих відстанях між блискавковідведеннями вони розглядаються як поодинокі.
Мал. ПЗ.З Зона зашиті двох стрижневих блискавковідводів різної висоти. Позначення ті ж, що й на рис. П3.1
3. Багаторазовий стрижневий блискавковідведення.
Зона захисту багаторазового стрижневого блискавковідводу (рис. П3.4) визначається як зона захисту попарно взятих сусідніх стрижневих блискавковідводів заввишки h ≤ 150 м(Див. пп. 2.1, 2.2 цього додатка).
Мал. П3.4. Зона захисту (у плані) багаторазового стрижневого блискавковідводу. Позначення ті ж, що й на рис. П3.1
Основною умовою захищеності одного або декількох об'єктів висотою h x з надійністю, що відповідає надійності зони А та зони Б, є виконання нерівності r cx > 0 для всіх попарно взятих блискавковідводів. В іншому випадку побудова зон захисту має бути виконана для одиночних або подвійних стрижневих блискавковідводів залежно від виконання умов п. 2 цього додатка.
4. Одиночний тросовий блискавковідведення.
Зона захисту одиночного тросового блискавковідведення висотою h≤150 мнаведено на рис. П3.5 де h - висота троса в середині прольоту. З урахуванням стріли провісу троса перетином 35-50 мм 2при відомій висоті опор h оп та довжині прольоту а висота троса (в метрах) визначається:
h = h оп - 2 при а м;
h = h оп - 3 при 120 м.
Мал. П3.5. Зона захисту одиночного тросового блискавковідведення. Позначення ті ж, що й на рис. П3.1
Зони захисту одиночного тросового блискавковідводу мають такі габаритні розміри.
На відстані між тросовими блискавковідводами L > 4h для побудови зони А блискавковідводи слід розглядати як поодинокі.
На відстані між тросовими блискавковідводами L > 6h для побудови зони Б блискавковідводи слід розглядати як поодинокі. При відомих значеннях h c та L (при r cx = 0) висота тросового блискавковідводу для зони Б визначається за формулою
h = (h c + 0,12L)/1,06.
Мал. П3.7. Зона захисту двох тросових блискавковідводів різної висоти
5.2. Зона захисту двох тросів різної висоти h1 і h2 наведена на рис. П3.7. Значення r 01 , r 02 , h 01 , h 02 , r x1 , r x1 визначаються за формулами п. 4 цього додатка як одиночного тросового блискавковідведення. Для визначення розмірів r c та h c використовуються формули:
де h c1 і h c1 обчислюються за формулами hc П.5.1 цього додатка.
ДОДАТОК 4
ПОСІБНИК ДО "ІНСТРУКЦІЇ З ПРИСТРІЙ БЛИЗНКОЗАХИСТИ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД" (РД34.21.122-87)
Даний посібник ставить завдання пояснити і конкретизувати основні положення РД 3421.122-87, а також ознайомити фахівців, зайнятих розробкою та проектуванням блискавкозахисту різних об'єктів, з існуючими уявленнями про розвиток блискавки та її параметри, що визначають небезпечні впливи на людину та матеріальні цінності. Наводяться приклади виконання блискавкозахисту будівель та споруд різних категорій відповідно до вимог РД 34.21.122-87.
1. КОРОТКІ ВІДОМОСТІ ПРО РОЗРЯДИ блискавки та їх параметри
Блискавка є електричним розрядом довжиною в кілька кілометрів, що розвивається між грозовою хмарою і землею або якоюсь наземною спорудою.
Розряд блискавки починається з розвитку лідера — каналу, що слабо світиться, зі струмом у кілька сотень ампер. У напрямку руху лідера - від хмари вниз або від наземної споруди вгору - блискавки поділяються на низхідні та висхідні. Дані про низхідні блискавки накопичувалися тривалий час у кількох регіонах земної кулі. Відомості про блискавки, що висходять, з'явилися лише в останні десятиліття, коли почалися систематичні спостереження за грозопоражаемістю дуже високих споруд, наприклад Останкінської телевізійної вежі.
Лідер низхідної блискавки виникає під впливом процесів у грозовому хмарі, та її поява залежить від наявності лежить на поверхні землі будь-яких споруд. У міру просування лідера до землі з наземних об'єктів можуть порушуватись спрямовані до хмари зустрічні лідери. Дотик одного з них із низхідним лідером (або торкання останньої поверхні землі) визначає місце удару блискавки в землю або будь-який об'єкт.
Висхідні лідери порушуються із високих заземлених споруд, у вершин яких електричне поле під час грози різко посилюється. Сам факт появи та сталого розвитку висхідного лідера визначає місце поразки. На рівнинній місцевості блискавки, що сходять, вражають об'єкти висотою більше 150 м, а в гірських районах збуджуються з гострокінцевих елементів рельєфу та спорудження меншої висоти і тому спостерігаються частіше.
Розглянемо спочатку процес розвитку та параметри низхідної блискавки. Після встановлення наскрізного лідерного каналу слідує головна стадія розряду - швидка нейтралізація зарядів лідера, що супроводжується яскравим світінням і наростанням струму до пікових значень, що варіюються від одиниць до сотень кілоампер. При цьому відбувається інтенсивне розігрів каналу (до десятків тисяч кельвін) та його ударне розширення, яке сприймається на слух як гуркіт грому. Струм головної стадії складається з одного або декількох послідовних імпульсів, накладених на безперервну складову. Більшість імпульсів струму має негативну полярність. Перший імпульс за загальної тривалості кілька сотень мікросекунд має довжину фронту від 3 до 20 мкс; пікове значення струму (амплітуда) варіюється в широких межах: у 50% випадків (середній струм) перевищує 30, а в 1-2% випадків 100 кА. Приблизно в 70% низхідних негативних блискавок за першим імпульсом спостерігаються наступні з меншими амплітудами та довжиною фронту: середні значення відповідно 12 кАта 0,6 мкс. У цьому крутість (швидкість наростання) струму фронті наступних імпульсів вище, ніж першого імпульсу.
Струм безперервної складової блискавки варіюється від одиниць до сотень ампер і існує протягом всього спалаху, що триває в середньому 0,2 з, а в окремих випадках 1-1,5 з.
Заряд, що переноситься протягом всього спалаху блискавки, коливається від одиниць до сотень кулон, з яких частку окремих імпульсів припадає 5-15, а на безперервну складову 10-20 Кл.
Східні блискавки з позитивними імпульсами струму спостерігаються приблизно 10% випадків. Частина має форму, аналогічну формі негативних імпульсів. Крім того, зареєстровані позитивні імпульси із суттєво великими параметрами: тривалістю близько 1000 мксдовжиною фронту близько 100 мксі зарядом, що переноситься в середньому 35 Кл. Їх характерні варіації амплітуд струму у дуже широких межах: при середньому струмі 35 кАв 1—2% випадків можлива поява амплітуд понад 500 кА.
Накопичені фактичні дані про параметри блискавок, що низходять, не дозволяють судити про їх відмінності в різних географічних регіонах. Тому для всієї території СРСР їх імовірнісні характеристики прийняті однаковими
Висхідна блискавка розвивається в такий спосіб. Після того, як висхідний лідер досяг грозової хмари, починається процес розряду, що супроводжується приблизно в 80% випадків струмами негативної полярності. Спостерігаються струми двох типів: перший безперервний безімпульсний до декількох сотень ампер і тривалістю в десяті частки секунди, що переносить заряд 2-20 Кл; другий характеризується накладенням на тривалу безімпульсну складову коротких імпульсів, амплітуда яких у середньому становить 10-12 кАі лише у 5% випадків перевищує 30 кА, а заряд, що переноситься, досягає 40 Кл. Ці імпульси подібні з наступними імпульсами головної стадії низхідної негативної блискавки.
У гірській місцевості висхідні блискавки характеризуються більш тривалими безперервними струмами і більшими зарядами, що переносяться, ніж на рівнині. У той же час, варіації імпульсних складових струму в горах і на рівнині відрізняються мало. На сьогоднішній день не виявлено зв'язок між струмами блискавки, що сходить, і висотою споруд, з яких вони збуджуються. Тому параметри блискавок, що сходять, і їх варіації оцінюються як однакові для будь-яких географічних регіонів і висот об'єктів.
У РД 34.21.122-87 дані про параметри струмів блискавки враховані у вимогах до конструкцій та розмірів засобів блискавкозахисту. Наприклад, мінімально допустимі відстані від блискавковідводів та їх заземлювачів до об'єктів I категорії (пп. 2.3—2.5 *) визначені за умови ураження блискавковідводів блискавками, що сходять, з амплітудою та крутістю фронту струму в межах відповідно 100 кАта 50 кА/мкс. Цій умові відповідає не менше 99% випадків ураження низхідними блискавками.
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
Про інтенсивність грозової діяльності в різних географічних пунктах можна судити за даними розгалуженої мережі метеорологічних станцій про повторюваність та тривалість гроз, що реєструються в днях і годинах за рік по чутному грому на початку та в кінці грози. Однак більш важливою та інформативною характеристикою для оцінки можливого числа уражень об'єктів блискавкою є щільність ударів блискавок, що низходять, на одиницю земної поверхні.
Щільність ударів блискавки в землю сильно коливається по регіонах земної кулі та залежить від геологічних, кліматичних та інших факторів. За загальної тенденції зростання цього значення від полюсів до екватора воно, наприклад, різко скорочується в пустелях і зростає у регіонах з інтенсивними випаровуваннями. Особливо великий вплив рельєфу в гірській місцевості, де грозові фронти переважно поширюються вузькими коридорами, тому в межах невеликої площі можливі різкі коливання щільності розрядів у землю.
Загалом територією земної кулі щільність ударів блискавки варіюється практично від нуля в приполярних областях до 20—30 розрядів на 1 кмземлі протягом року у вологих тропічних зонах. Для одного і того ж регіону можливі варіації з року в рік, тому для достовірної оцінки щільності розрядів у землю необхідне багаторічне усереднення.
В даний час обмежена кількість пунктів земної кулі обладнана лічильниками блискавок, і для невеликих територій можливі безпосередні оцінки щільності розрядів у землю. У масових масштабах (наприклад, для всієї території СРСР) реєстрація числа ударів блискавки в землю поки що нездійсненна через трудомісткість та нестачу надійної апаратури.
Однак для географічних пунктів, в яких встановлені лічильники блискавок і ведуться метеорологічні спостереження за грозами, виявлено кореляційний зв'язок між щільністю розрядів у землю і повторюваністю або тривалістю гроз, хоча кожен з перерахованих параметрів схильний до розкиду від року до року або від грози до грози. У РД 34.21.122-87 ця кореляційна залежність, подана в додатку 2, поширена на всю територію СРСР і пов'язує суто ударів блискавки в 1 км 2земної поверхні з конкретною тривалістю гроз у годиннику. Дані метеорологічних станцій про тривалість гроз усереднені за період з 1936 по 1978 і у вигляді ліній, що характеризуються постійним числом годин з грозою на рік, нанесені на географічну карту СРСР (рис. 3 РД 34.21.122-87); при цьому тривалість грози для будь-якого пункту визначається в інтервалі між двома найближчими до нього лініями. Для деяких областей СРСР на базі інструментальних досліджень складено регіональні карти тривалості гроз, ці карти також рекомендовані до використання (див. додаток 2 РД34.21.122-87)
Таким непрямим шляхом (через дані про тривалість гроз) вдається запровадити районування території СРСР за щільністю ударів блискавки в землю
3. КІЛЬКІСТЬ УРАЖЕНЬ БЛИЗНЮКОЮ НАЗЕМНИХ СПОРУД
Відповідно до вимог табл. 1 РД 34.21.122—87 для ряду об'єктів очікувана кількість поразок блискавкою є показником, що визначає необхідність виконання блискавкозахисту та його надійність. Тому потрібно мати у своєму розпорядженні спосіб оцінки цього значення ще на стадії проектування об'єкта. Бажано, щоб цей спосіб враховував відомі характеристики грозової діяльності та інші відомості про блискавку.
При підрахунку числа поразок низхідними блискавками використовується таке уявлення: об'єкт, що піднімається, приймає на себе розряди, які в його відсутність вразили б поверхню землі певної площі (так звану поверхню стягування). Ця площа має форму кола для зосередженого об'єкта (вертикальні труби або вежі) і форму прямокутника для протяжного об'єкта, наприклад, повітряної лінії електропередачі. Число поразок об'єкта дорівнює добутку площі стягування на щільність розрядів блискавки разом з його розташуванням. Наприклад, для зосередженого об'єкта
де R 0 - Радіус стягування; n - середньорічне число ударів блискавки в 1 км 2земної поверхні. Для протяжного об'єкта завдовжки l
Наявна статистика уражень об'єктів різної висоти в місцевостях із різною тривалістю гроз дозволила орієнтовно визначити зв'язок між радіусом стягування R 0 і висотою об'єкта h. Незважаючи на значний розкид, у середньому можна прийняти R0 = 3h.
Наведені співвідношення покладено основою формул розрахунку очікуваного кількості поразок блискавкою зосереджених об'єктів і з заданими габаритами у додатку 2 РД 34.21.122—87. Грозопоражаемость об'єктів ставиться в пряму залежність від щільності розрядів блискавки в землю і відповідно від регіональної тривалості гроз відповідно до додатків 2. Можна припустити, що ймовірність ураження об'єкта зростає, наприклад зі зростанням амплітуди струму блискавки, і залежить від інших параметрів розряду. Однак наявна статистика поразок отримана способами (фотографуванням ударів блискавки, реєстрацією спеціальними лічильниками), які не дозволяють виділити вплив інших факторів, крім інтенсивності грозової діяльності.
Оцінимо тепер за формулами додатка 2, як часто можливі поразки блискавкою об'єктів різних розмірів та форми. Наприклад, при середній тривалості гроз 40-60 годна рік у зосереджений об'єкт заввишки 50 м(наприклад, димову трубу) можна очікувати не більше однієї поразки за 3-4 роки, а в будівлю заввишки 20 мі розмірами в плані 100х100 м (типове за габаритами для багатьох видів виробництва) – не більше одного поразки за 5 років. Таким чином, при помірних розмірах будівель та споруд (висоти не більше 20—50 м, довжині та ширині приблизно 100 м) Поразка блискавкою є рідкісною подією. Для невеликих будов (з габаритами приблизно 10 м) Очікувана кількість поразок блискавкою рідко перевищує 0,02 за рік, а це означає, що за весь термін їхньої служби може статися не більше одного удару блискавки. З цієї причини згідно з РД 34.21.122—87 для деяких невеликих будов (навіть за низької вогнестійкості) виконання блискавкозахисту взагалі не передбачається або спрощується.
Для зосереджених об'єктів кількість поразок низхідними блискавками зростає у квадратичній залежності від висоти та в районах з помірною тривалістю гроз при висоті об'єктів близько 150 мстановить один-два удари на рік. З зосереджених об'єктів більшої висоти збуджуються блискавки, що висходять, кількість яких також пропорційно квадрату висоти. Таке уявлення про ураження високих об'єктів підтверджують спостереження, що проводяться на Останкінській телевізійній вежі заввишки 540 м: щорічно в неї відбувається близько 30 ударів блискавки і більше 90% з них припадає на висхідні розряди, кількість поразок блискавками, що сходять, зберігається на рівні одного-двох на рік. Таким чином, для зосереджених об'єктів висотою понад 150 мкількість поразок низхідними блискавками мало залежить від висоти.
4. НЕБЕЗПЕЧНІ ВПЛИВУ МОЛНИИ
У переліку основних термінів (додаток 1 РД 34.21.122—87) наведено можливі види впливу блискавки на різні наземні об'єкти. У цьому параграфі відомості про небезпечні дії блискавки викладені докладніше.
Впливи блискавки прийнято поділяти на дві основні групи:
первинні, викликані прямим ударом блискавки, та вторинні, індуковані близькими її розрядами або занесені в об'єкт протяжними металевими комунікаціями. Небезпека прямого удару та вторинних впливів блискавки для будівель і споруд і людей або тварин, що знаходяться в них, визначається, з одного боку, параметрами розряду блискавки, а з іншого — технологічними та конструктивними характеристиками об'єкта (наявністю віро- або пожежонебезпечних зон, вогнестійкістю будівельних конструкцій, видом комунікацій, що вводяться, їх розташуванням всередині об'єкта і т. д.). Прямий удар блискавки викликає такі впливу на об'єкт: електричні, пов'язані з ураженням людей або тварин електричним струмом та появою перенапруги на уражених елементах. Перенапруга пропорційна амплітуді та крутості струму блискавки, індуктивності конструкцій та опору заземлювачів, якими струм блискавки відводиться в землю. Навіть при виконанні захисту від блискавки прямі удари блискавка з великими струмами і крутістю можуть призвести до перенапруг в кілька мегавольт. За відсутності блискавкозахисту шляхи розтікання струму блискавки неконтрольовані та її удар може створити небезпеку ураження струмом, небезпечну напругу кроку та дотику, перекриття на інші об'єкти;
термічні, пов'язані з різким виділенням теплоти при прямому контакті каналу блискавки з вмістом об'єкта та при протіканні через об'єкт струму блискавки. Енергія, що виділяється в каналі блискавки, визначається зарядом, що переноситься, тривалістю спалаху і амплітудою струму блискавки; і 95% випадків розрядів блискавки ця енергія (з розрахунку на опір 1 Ом) перевищує 5,5 Дж, вона на два-три порядки перевищує мінімальну енергію займання більшості газо-, паро- та пилоповітряних сумішей, що використовуються в промисловості. Отже, у таких середовищах контакт з каналом блискавки завжди створює небезпеку займання (а деяких випадках вибуху), те саме стосується випадків проплавлення каналом блискавки корпусів вибухонебезпечних зовнішніх установок. При протіканні струму блискавки тонкими провідниками створюється небезпека їх розплавлення і розриву;
механічні, обумовлені ударною хвилею, що поширюється від каналу блискавки, та електродинамічних сил, що діють на провідники зі струмами блискавки. Ця дія може бути причиною, наприклад, сплющування тонких металевих трубок. Контакт з блискавкою може викликати різке паро- або газоутворення в деяких матеріалах з подальшим механічним руйнуванням, наприклад, розщепленням деревини або утворенням тріщин в бетоні.
Побічні прояви блискавки пов'язані з впливом на об'єкт електромагнітного нуля близьких розрядів. Зазвичай це поле розглядають у вигляді двох складових: перша обумовлена переміщенням зарядів у лідері та каналі блискавки, друга зміною струму блискавки в часі. Ці складові іноді називають електростатичною та електромагнітною індукцією.
Електростатична індукція проявляється у вигляді перенапруги, що виникає на металевих конструкціях об'єкта та залежить від струму блискавки, відстані до місця удару та опору заземлювача. За відсутності належного заземлювача перенапруга може досягати сотень кіловольт та створювати небезпеку ураження людей та перекриттів між різними частинами об'єкта.
Електромагнітна індукція пов'язана з утворенням у металевих контурах ЕРС, пропорційної крутизні струму блискавки та площі, що охоплюється контуром. Протяжні комунікації в сучасних виробничих будівлях можуть утворювати контури, що охоплюють велику площу, в яких можливе наведення ЕРС в кілька десятків кіловольт. У місцях зближення протяжних металевих конструкцій, у розривах незамкнених контурів створюється небезпека перекриттів та іскрінь із можливим розсіюванням енергії близько десятих часток джоуля.
Ще одним видом небезпечного впливу блискавки є занесення високого потенціалу по комунікацій, що вводяться в об'єкт (проводам повітряних ліній електропередачі, кабелям, трубопроводам). Він є перенапругою, що виникає на комунікації при прямих і близьких ударах блискавки і поширюється у вигляді хвилі, що набігає на об'єкт. Небезпека створюється з допомогою можливих перекриттів з комунікації на заземлені частини об'єкта. Підземні комунікації також становлять небезпеку, тому що можуть прийняти на себе частину блискавки, що розтікаються в землі, і занести їх в об'єкт.
5. КЛАСИФІКАЦІЯ ЗАХИЩУВАНИХ ОБ'ЄКТІВ
Тяжкість наслідків удару блискавки залежить передусім від вибухо- чи пожежонебезпечності будівлі чи споруди при термічних впливах блискавки, і навіть іскраннях і перекриттях, викликаних іншими видами впливів. Наприклад у виробництвах, постійно пов'язаних з відкритим вогнем, процесами горіння, застосуванням вогнетривких матеріалів і конструкції, протікання струму блискавки не становить великої небезпеки. Навпаки, наявність усередині об'єкта вибухонебезпечного середовища створить загрозу руйнувань, людських жертв, великих матеріальних збитків.
При такому розмаїтті технологічних умов пред'являти однакові вимоги до блискавкозахисту всіх об'єктів означало б або вкладати в неї виконайте надмірні запаси, або миритися з неминучістю значних збитків, спричинених блискавкою. Тому в РД 34.21.122-87 прийнято диференційований підхід до виконання блискавкозахисту різних об'єктів, у зв'язку з чим у табл. 1 цієї Інструкції будівлі та споруди поділені на три категорії, що відрізняються за тяжкістю можливих наслідків ураження блискавкою.
До I категорії віднесено виробничі приміщення, в яких у нормальних технологічних режимах можуть перебувати та утворюватися вибухонебезпечні концентрації газів, пар, пилів, волокон. Будь-яка поразка блискавкою, викликаючи вибух, створює підвищену небезпеку руйнувань і жертв як для даного об'єкта, а й для близьких
У II категорію потрапляють виробничі будівлі та споруди, в яких поява вибухонебезпечної концентрації відбувається внаслідок порушення нормального технологічного режиму, а також зовнішні установки, що містять вибухонебезпечні рідини та гази. Для цих об'єктів удар блискавки створює небезпеку вибуху лише при збігу з технологічною аварією або спрацюванням дихальних або аварійних клапанів на зовнішніх установках. Завдяки помірній тривалості гроз на території СРСР ймовірність збігу цих подій досить мала.
До III категорії віднесено об'єкти, наслідки поразки яких пов'язані з меншими матеріальними збитками, ніж при вибухонебезпечному середовищі. Сюди входять будівлі та споруди з пожежонебезпечними приміщеннями або будівельними конструкціями низької вогнестійкості, причому для них вимоги до захисту від блискавки посилюються зі збільшенням ймовірності ураження об'єкта (очікуваної кількості уражень блискавкою). Крім того, до ІІІ категорії віднесені об'єкти, поразка яких становить небезпеку електричного впливу на людей та тварин: великі громадські будівлі, тваринницькі будови, високі споруди типу труб, веж, монументів. Нарешті, до III категорії віднесені дрібні будівлі сільській місцевості, де найчастіше використовуються згоряються конструкції. Згідно зі статистичними даними, на ці об'єкти припадає значна частка пожеж, викликаних грозою. Через невелику вартість цих будівель їх блискавкозахист виконується спрощеними способами, які не потребують значних матеріальних витрат (п. 2.30).
6. ЗАСОБИ ТА СПОСОБИ БЛИЗНОЗАХИСТИ
Вимоги до виконання всього комплексу заходів щодо блискавкозахисту об'єктів І, ІІ та ІІІ категорій та конструкцій блискавковідводів викладено у § 2 та 3 РД 34.21.122-87. Цей розділ допомоги пояснює основні положення цих вимог.
Блискавкозахист є комплексом заходів, спрямованих на запобігання прямому удару блискавки в об'єкт або на усунення небезпечних наслідків, пов'язаних з прямим ударом; до цього комплексу належать також засоби захисту, що оберігають об'єкт від вторинних впливів блискавки та занесення високого потенціалу.
Засобом захисту від прямих ударів блискавки служить блискавковідвід - пристрій, розрахований на безпосередній контакт з каналом блискавки і струм, що відводить її в землю.
Блискавковідводи поділяються на окремі, що забезпечують розтікання струму блискавки минаючи об'єкт, і встановлені на самому об'єкті. При цьому розтікання струму відбувається по контрольованих шляхах так, що забезпечується низька ймовірність ураження людей (тварини), вибуху або пожежі.
Установка блискавковідводів, що окремо стоять, виключає можливість термічного впливу на об'єкт при ураженні блискавковідводу; для об'єктів з постійною вибухонебезпечністю, віднесених до I категорії, прийнято цей спосіб захисту, що забезпечує мінімальну кількість небезпечних впливів під час грози. Для об'єктів II і III категорій, що характеризуються меншим ризиком вибуху або пожежі, однаковою мірою допустимо використання блискавковідводів, що окремо стоять, і встановлених на об'єкті, що захищається.
Блискавковідвід складається з наступних елементів: блискавкоприймача, опори, струмовідводу та заземлювача. Однак на практиці вони можуть утворювати єдину конструкцію, наприклад металева щогла або ферма будівлі являє собою блискавкоприймач, опору та струмовідведення одночасно.
За типом блискавкоприймача блискавковідводи поділяються на стрижневі (вертикальні), тросові (горизонтальні протяжні) та сітки, що складаються з поздовжніх та поперечних горизонтальних електродів, з'єднаних у місцях перетинів. Стрижневі та тросові блискавковідводи можуть бути як окремі, так і встановлені на об'єкті; блискавкоприймальні сітки укладаються на неметалеву покрівлю будівель і споруд, що захищаються. Однак укладання сіток раціональне лише на будинках з горизонтальними дахами, де рівноймовірне ураження блискавкою будь-якої їхньої ділянки. При великих ухилах даху найбільш ймовірні удари блискавки поблизу її ковзана, і в цих випадках укладання сітки по всій поверхні покрівлі призведе до невиправданих витрат металу; більш економічне встановлення стрижневих або тросових блискавкоприймачів, в зону захисту яких входить весь об'єкт. З цієї причини у п. 2.11 укладання блискавкоприймальної сітки допускається на неметалевих покрівлях з ухилом не більше 1:8. Іноді укладання сітки поверх покрівлі незручне через її конструктивні елементи (наприклад, хвилясту поверхню покриття). У цих випадках допускається укладати сітку під утеплювачем або гідроізоляцією, за умови, що вони виконані з вогнетривких або важкозгоральних матеріалів і їх пробій при розряді блискавки не призведе до загоряння покрівлі (п. 2.11).
При виборі засобів захисту від прямих ударів блискавки, типів блискавковідводів необхідно враховувати економічні міркування, технологічні та конструктивні особливості об'єктів. У всіх можливих випадках прилеглі високі споруди необхідно використовувати як окремі блискавковідводи, а конструктивні елементи будівель і споруд, наприклад металеву покрівлю, ферми, металеві і залізобетонні колони і фундаменти, - як блискавкоприймачі, струмовідводи і заземлювачі. Ці положення враховані у пп. 1.6, 1.8, 2.11, 2.12, 2.25. Захист від термічних впливів прямого удару блискавки здійснюється шляхом належного вибору перерізів блискавкоприймачів і струмовідводів (табл. 3), товщини корпусів зовнішніх установок (п. 2.15), розплавлення і проплавлення яких не може статися при зазначених вище параметрах струму блискавки, заряду, що переноситься, і температури в канал.
Захист від механічних руйнувань різних будівельних конструкцій при прямих ударах блискавки здійснюється: бетону - армуванням та забезпеченням надійних контактів у місцях з'єднання з арматурою (п. 2.12); неметалічних виступаючих частин та покриттів будівель - застосуванням матеріалів, що не містять вологи або газогенеруючих речовин.
Захист від перекриттів на об'єкт, що захищається при ураженні блискавковідводів, що окремо стоять, досягається належним вибором, конструкцій заземлювачів та ізоляційних відстаней між блискавковідведенням і об'єктом (пп. 2.2 — 2.5). Захист від перекриттів усередині будівлі при протіканні струмом блискавки забезпечується належним вибором кількості струмовідводів, прокладених до заземлювачів найкоротшими шляхами (п. 2.11).
Захист від напруження дотику та кроку (пп. 2.12, 2.13) забезпечується шляхом прокладання струмовідводів у малодоступних для людей місцях та рівномірного розміщення заземлювачів по території об'єкта.
Захист від вторинних дій блискавки забезпечується наступними заходами. Від електростатичної індукції та занесення високого потенціалу — обмеженням перенапруг, наведених на устаткуванні, металевих конструкціях і комунікаціях, що вводяться, шляхом їх приєднання до заземлювачів певних конструкцій; від електромагнітної індукції - обмеженням площі незамкнених контурів усередині будівель шляхом накладання перемичок у місцях зближення металевих комунікацій. Для виключення іскріння у місцях з'єднань протяжних металевих комунікацій забезпечуються низькі перехідні опори – не більше 0,03 Ом, наприклад, у фланцевих з'єднаннях трубопроводів цій вимогі відповідає затягування шести болтів на кожен фланець (п. 2.7).
7. ЗАХИСНА ДІЯ І ЗОНИ ЗАХИСТУ БЛИЩЕННЯВІДВОДІВ
Нижче пояснюється підхід до визначення зон захисту блискавковідводів, побудова яких здійснюється за формулами додатка 3 РД 34.21.122-87.
Захисна дія блискавковідводу заснована на "властивості блискавки з більшою ймовірністю вражати вищі і добре заземлені предмети в порівнянні з розташованими поруч об'єктами меншої висоти. Тому на блискавковідвід, що піднімається над об'єктом, що захищається, покладається функція перехоплення блискавок, які за відсутності блискавковідводу вразили б об'єкт. захисна дія блискавковідведення визначається через ймовірність прориву - відношення числа ударів блискавки в захищений об'єкт (числа проривів) до загального числа ударів у блискавковідведення та об'єкт.
Існує кілька способів оцінки ймовірності прориву, що ґрунтуються на різних фізичних уявленнях про процеси ураження блискавкою. У РД 34.21.122-87 використані результати розрахунків за ймовірнісною методикою, що пов'язує ймовірність ураження блискавковідведення та об'єкта з розкидом траєкторій блискавки, що низходить без урахування варіацій її струмів.
Згідно з прийнятою розрахунковою моделлю неможливо створити ідеальний захист від прямих ударів блискавки, що повністю виключає прориви на об'єкт, що захищається. Однак на практиці можна здійснити взаємне розташування об'єкта і блискавковідводу, що забезпечує низьку ймовірність прориву, наприклад 0,1 і 0,01, що відповідає зменшенню числа уражень об'єкта приблизно в 10 і 100 разів у порівнянні з незахищеним об'єктом. Для більшості сучасних об'єктів за таких рівнів захисту забезпечується мала кількість проривів за весь термін їхньої служби.
Вище розглядалася виробнича будівля висотою 20 і розмірами в плані 100 х 100 м, розташована на території з тривалістю гроз 40-60 год на рік; якщо ця будівля захищена блискавковідводами з ймовірністю прориву 0,1, в неї можна очікувати не більше одного прориву за 50 років. При цьому не всі прориви однаково небезпечні для об'єкта, що захищається, наприклад запалення можливі при великих струмах або зарядах, що переносяться, які зустрічаються не в кожному розряді блискавки. Отже, на даний об'єкт очікується одна небезпечна дія за термін, що явно перевищує 50 років або для більшості промислових об'єктів II та III категорій не більше одного небезпечного впливу за весь час їх існування. При ймовірності прориву 0,01 у той самий будинок можна очікувати трохи більше прориву за 500 років — період, набагато перевищує термін служби будь-якого промислового об'єкта. Такий високий рівень захисту виправданий лише для об'єктів І категорії, які становлять постійну загрозу вибуху.
Виконуючи серію розрахунків ймовірності прориву в околиці блискавковідводу, можна побудувати поверхню, що є геометричним місцем положення вершин об'єктів, що захищаються, для яких ймовірність прориву — постійне значення. Ця поверхня є зовнішньою межею простору, що називається зоною захисту блискавковідводу; для одиночного стрижневого блискавковідведення ця межа - бічна поверхня кругового конуса, для одиночного троса - двосхилий плоска поверхня.
Зазвичай зону захисту позначають максимальної ймовірності прориву, що відповідає її зовнішньому кордоні, хоча в глибині зони ймовірність прориву істотно зменшується.
Розрахунковий метод дозволяє побудувати для стрижневих та тросових блискавковідводів зону захисту з довільним значенням ймовірності прориву, тобто. для будь-якого блискавковідводу (одинакового чи подвійного) можна побудувати довільну кількість зон захисту. Однак для більшості народногосподарських будівель достатній рівень захисту можна забезпечити, користуючись двома зонами, із ймовірністю прориву 0,1 та 0,01.
У термінах теорії надійності ймовірність прориву - це параметр, що характеризує відмову блискавковідведення як захисного пристрою. При такому підході двох прийнятих зон захисту відповідає ступінь надійності 0,9 і 0,99. Ця оцінка надійності справедлива при розміщенні об'єкта поблизу межі зони захисту, наприклад об'єкта у вигляді кільця, співвісного зі стрижневим блискавковідводом. У реальних об'єктів (звичайних будівель) на межі зони захисту, як правило, розташовані лише верхні елементи, а більшість об'єкта міститься в глибині зони. Оцінка надійності зони захисту за її зовнішнім кордоном призводить до надмірно занижених значень. Тому, щоб врахувати існуюче на практиці взаємне розташування блискавковідводів та об'єктів, зонам захисту А та Б приписано до РД 34.21.122—87 орієнтовний ступінь надійності 0,995 та 0,95 відповідно.
Лінійні залежності між розрахунковими параметрами зон захисту типу Б дозволяють з достатньою для практики точністю оцінювати висоти блискавковідводів за допомогою номограм, що скорочують обсяг обчислень. Такі номограми, побудовані відповідно до формул і позначень додатка 3 РД 34.21.122-87, наведено на рис. П4.1 для визначення висот стрижневих С та тросових Т одиночних та подвійних блискавковідводів (розробка Гіпропрому).
Мал. П4.1. Номограми для визначення висоти одиночних (а) та подвійних рівної висоти (б) блискавковідводів у зоні Б
Розрахунковий метод ймовірності прориву розроблений тільки для спадних блискавок, що переважно вражають об'єкти висотою до 150 м. Тому в РД 34.21.122 — 87 формули для побудови зон захисту одиночних та багаторазових стрижневих та тросових блискавковідводів обмежені висотою 150 м. На сьогоднішній день обсяг фактичних даних про вражаючі блискавками об'єктів більшої висоти, що сходять, дуже малий і в більшій своїй частині відноситься до Останкінської телевізійної вежі. На підставі фотореєстрацій можна стверджувати, що блискавки, що сходять, прориваються більш ніж на 200 м нижче її вершини і вражають землю на відстані близько 200 мвід основи вежі. Якщо розглядати Останкінську телевізійну вежу як стрижневий блискавковідвід, можна зробити висновок, що відносні розміри зон захисту блискавковідводів заввишки більше 150 мрізко скорочуються із збільшенням висоти блискавковідводів. З урахуванням обмеженості фактичних даних про ураження надвисоких об'єктів у РД 34.21.122 — 87 включені формули для побудови зон захисту тільки для стрижневих блискавковідводів висотою понад 150 м.
Метод розрахунку зон захисту від уражень блискавками, що сходять, поки не розроблений. Однак за даними спостережень відомо, що висхідні розряди порушуються з гострих предметів поблизу вершини високих споруд і ускладнюють розвиток інших розрядів з нижчих рівнів. Тому для таких високих об'єктів, як залізобетонні димарі або вежі, передбачається насамперед захист від механічних руйнувань бетону при збудженні висхідних блискавок, що здійснюється шляхом встановлення стрижневих або кільцевих блискавкоприймачів, що забезпечують максимально можливе з конструктивних міркувань перевищення над вершиною об'єкта1 (п. .
8. ПІДХІД ДО НОРМУВАННЯ ЗАЗЕМЛЮВАЧІВ БЛИЗНКОЗАХИСТИ
Нижче пояснено прийнятий у РД 34.21.122—87 підхід до вибору заземлювачів блискавкозахисту будівель та споруд.
Одним з ефективних способів обмеження грозових перенапруг у ланцюзі блискавковідводу, а також на металевих конструкціях та обладнанні об'єкта є забезпечення низьких опорів заземлювачів. Тому при виборі блискавкозахисту нормування підлягає опір заземлювача або інші його характеристики, пов'язані з опором.
До недавнього часу для заземлювачів блискавкозахисту нормувався імпульсний опір розтіканню струмів блискавки: його максимально допустиме значення було прийнято 10 Омдля будівель та споруд I та II категорій та 20 Омдля будівель та споруд III категорії. При цьому допускалося збільшення імпульсного опору до 40 Ому ґрунтах з питомим опором понад 500 Ом·мпри одночасному видаленні блискавковідводів від об'єктів I категорії на відстань, що гарантує від пробою повітрям і в землі. Для зовнішніх установок максимально допустиме імпульсне опір заземлювачів було прийнято рівним 50 Ом.
Імпульсний опір заземлювача є кількісною характеристикою складних фізичних процесів при розтіканні у землі струмів блискавки. Його значення відрізняється від опору заземлювача при розтіканні струмів промислової частоти і залежить від кількох параметрів струму блискавки (амплітуди, крутості, довжини фронту), що варіюються в широких межах. Зі збільшенням струму блискавки імпульсний опір заземлювача падає, причому у можливому інтервалі розподілу струмів блискавки (від одиниць до сотень кілоампер) його значення може зменшуватись у 2-5 разів.
При проектуванні заземлювача не можна передбачити значення струмів блискавки, які через нього розтікатимуться, отже, неможливо оцінити наперед відповідні значення імпульсних опорів. У умовах нормування заземлювачів з їх імпульсному опору має очевидні незручності. Розумніше вибрати конкретні конструкції заземлювачів за такою умовою. Імпульсні опори заземлювачів у всьому можливому діапазоні струмів блискавки не повинні перевищувати зазначених максимально допустимих значень.
Таке нормування було прийнято у пп. 2.2, 2.13, 2.26, табл. 2: для ряду типових конструкцій були підраховані імпульсні опори при коливаннях струмів блискавки від 5 до 100 кАта за результатами розрахунків проведено відбір заземлювачів, що задовольняють прийняту умову.
В даний час поширеними та рекомендованими (РД 34.21.122-87, п. 1.8) конструкціями заземлювачів є залізобетонні фундаменти. До них пред'являється додаткова вимога - виключення механічних руйнувань бетону під час розтікання через фундамент струмів блискавки. Залізобетонні конструкції витримують великі щільності струмів блискавки, що розтікаються по арматурі, що пов'язано з короткочасністю цього розтікання. Поодинокі залізобетонні фундаменти (палі довжиною не менше 5 або підніжники довжиною не менше 2 м) здатні без руйнування витримувати струми блискавки до 100 кА, за цією умовою в табл. 2 РД 34.21.122-87 задані допустимі розміри одиничних залізобетонних заземлювачів. Для фундаментів великих розмірів з відповідно більшою поверхнею арматури небезпечна для руйнування бетону щільність струму малоймовірна за будь-яких можливих струмів блискавки.
Нормування параметрів заземлювачів за їх типовими конструкціями має ряд переваг: воно відповідає прийнятій у будівельній практиці уніфікації залізобетонних фундаментів з урахуванням їхнього повсюдного використання як природні заземлювачі при виборі блискавкозахисту не потрібно виконувати розрахунки імпульсних опорів заземлювачів, що скорочує обсяг проектів.
9. ПРИКЛАДИ ВИКОНАННЯ БЛИЗНКОЗАХИСТИ РІЗНИХ ОБ'ЄКТІВ* (РИС. П4.2-П4.Е)
* Розроблено ВНДПІ Тяжпромепсктропроект, інститутом Гіпротрубопровід та ГІАП,
Мал. П4.2. Блискавкозахист будівлі I категорії окремо стоїть подвійним стрижневим блискавковідведенням (ρ = 300 Ом·м, S у ≤ 4 м, S з ≤ 6 м):
1 - межа зони захисту; 2 - заземлювачі-підніжники фундаменту; 3 - зона захисту на позначці 8,0 м
Мал. П4.3. Блискавкозахист будівлі I категорії тросовим блискавковідведенням, що окремо стоїть (ρ = 300 Ом·м, S â ≤ 4 м, S з ≤ 6 м, S в1 ≥ 3,5 м):
1 - трос; 2 - межа зони захисту; 3 - введення підземного трубопроводу; 4 - межа поширення вибухонебезпечної концентрації; 5 - з'єднання арматури, що виконуються зварюванням; 6 - залізобетонний фундамент; 7 - заставні елементи для приєднання обладнання; 8 - заземлюючий провідник зі сталі 4×40 мм; 9 - заземлювачі - залізобетонні підніжники; 10 - межа зони захисту на позначці 10,5
Рис П4.4. Блискавкозахист будівлі II категорії сіткою, покладеною на покрівлю під гідроізоляцію:
1 - блискавична сітка; 2 - гідроізоляція будівлі; 3 - опора будівлі; 4 - сталева перемичка; 5 - арматура колони; 6 - заземлювачі, залізобетонні фундаменти; 7 - заставна деталь; 8 - опора естакади; 9 - технологічна естакада
Мал. П4.5. Блискавкозахист будівлі II категорії з металевими фермами (в якості струмовідводів та заземлювачів використана арматура залізобетонних колон та фундаментів):
1 - арматура колони; 2 - арматура фундаменту; 3 - заземлювач; 4 - сталева ферма; 5 - залізобетонна колона; 6 - анкерні болти, що приварюються до арматури; 7 - заставна деталь
Мал. П4.6. План цеху компресії азотоводородної суміші (належить до вибухонебезпечних із зоною класу В-1а):
Умовні позначення: - стрижневий блискавковідведення (№ 1-6); -.-.-.- струмовідвідна металева смуга; - газовідвідні труби для відведення в атмосферу газів невибухонебезпечної концентрації; — тієї ж вибухонебезпечної концентрації
Рис, П4.7. Блискавкозахист металевого резервуару місткістю 20 тис. м 3зі сферичним дахом:
1 - дихальний клапан; 2 - область викиду газів вибухонебезпечної концентрації; 3 - межа зони захисту; 4 - зона захисту на висоті h x = 23,7 м; 5 - те на висоті h x =22,76 м
Мал. П4.8. Блискавкозахист металевого резервуару місткістю 20 тис. м 3 зі сферичним дахом та понтоном:
1 - клапан аварійного викиду газів; 2, 3 - те, що на рис. 4.7; 4 – понтон; 5 - зона захисту на висоті hх = 23 м; 6 - гнучкий кабель
Мал. П4.9. Блискавкозахист сільського будинку тросовим блискавковідводом, встановленим на даху:
1 - тросовий блискавкоприймач; 2 - введення повітряної лінії електропередачі (ПЛ) та заземлення гаків ПЛ на стіні; 3 - струмовідведення; 4 - заземлювач
Прямий удар блискавки в будівлю або споруду та розряди від електростатичної індукції хмар та від електромагнітної індукції струму блискавки всередині будівлі можуть вражати людей, викликати пожежі і вибухи, руйнування кам'яних і бетонних споруд, розщеплювати дерев'яні опори повітряних ліній і ушкоджувати ізоляцію. Захист від атмосферної електрики повинен бути організований відповідно до Інструкції з влаштування блискавкозахисту будівель та споруд.
Залежно від наявності та класу вибухонебезпечних зон у даній будівлі потрібна одна з трьох категорій блискавкозахисту або блискавкозахист необов'язковий взагалі.
Блискавкозахист категорії I застосовується для промислових будівель з вибухонебезпечними зонами класів В-Іа та В-ІІ. Усе це сільські об'єкти.
Блискавкозахист категорії II використовується для виробничих будівель із зонами класів В-Га, B-Iб та В-IIа (за умови, що вони займають не менше 30 % обсягу всієї будівлі, а якщо менше, то або всю будівлю захищають за категорією III, або частина за категорією II), а також відкритих установок із зонами класу В-Iг. Захист блискавки цих відкритих установок обов'язковий на всій території, в той час як блискавкозахист категорії II для будівель потрібний тільки в місцевостях, де буває не менше десяти грозових годин на рік. Розподіл території на райони з різним числом гроз (грозових годинників) наведено в ПУЕ та в Інструкції з влаштування блискавкозахисту будівель та споруд. Блискавкозахист категорії II виконують для аміачних холодильників, млинів, заводів або цехів з виробництва комбікормів, сінного борошна, складів ТСМ з бензином, деяких добрив, отрутохімікатів.
Для решти виробничих, житлових і громадських будівель потрібно споруджувати блискавкозахист категорії III або не споруджувати зовсім залежно від призначення та характеру будівлі, а іноді також від очікуваного числа прямих ударів блискавки в цей будинок за рік.
Це число визначають розрахунком залежно від розмірів будівлі та кількості грозових годинників.
Незалежно від кількості очікуваних прямих ударів блискавки при 20 і більше грозових годинах на рік блискавкозахист категорії III споруджують у таких випадках: для зовнішніх установок класів II... III; для будівель ступенів вогнестійкості III... IV - дитячих садків, ясел, шкіл та інтернатів, спальних корпусів та їдалень, оздоровчих дитячих таборів та будинків відпочинку; для лікарень, клубів, кінотеатрів; для вертикальних витяжних труб котелень або промислових підприємств, водонапірних та силосних веж при висоті понад 15 м від землі. У місцевостях з числом грозових годин не менше 40 на рік блискавкозахист категорії III потрібен для тваринницьких та птахівницьких будівель зі ступенями вогнестійкості III...V: корівників, телятників та свинарників не менше ніж на 100 голів різного віку та груп тварин, стайней на 40, овечарений на 500 і пташників на 1000 голів (різного віку); для житлових будинків - тільки при висоті понад 30 м (понад п'ять поверхів), якщо вони розташовані далі за 400 м від загального масиву.
Блискавкозахист категорії III захищає від прямого удару блискавки та від занесення високих потенціалів до будівлі через повітряні електричні лінії, а також через інші надземні металеві комунікації (естакадні трубопроводи, підвісні залізниці).
Ці комунікації при введенні в будівлю та на найближчій опорі приєднують до заземлювачів із опором не більше 30 Ом. На введенні можна використовувати заземлювач захисту від прямого удару блискавки.
На повітряних електричних лініях напругою до 1000 В, що проходять відкритою місцевістю або вулицею з одно-, двоповерховою забудовою (у разі, якщо лінія не екранується високими деревами або будинками), заземлюють ізоляторні гаки або штирі фазних проводів (у тому числі лінії вуличного освітлення ) і нульовий провід не рідше ніж через 200 м при грозах 10... 40 год на рік і не рідше ніж через 100 м при більшій кількості гроз (більше буває, наприклад, на захід від Москви). Опір заземлювача має бути не більше 30 Ом, його роблять на опорах з відгалуженнями до введення в будівлю, де може бути багато людей (школа, ясла, лікарня, клуб), або у тваринницькі приміщення, склади, а також на кінцевих опорах ліній, якщо від них зроблено введення в будь-яку будову. При цьому попереднє заземлення має відстояти від кінцевої опори із заземленням не далі ніж на 100 м при грозах 10...40 год на рік і не далі 50 м, якщо їх більше.
При появі грозових перенапруг на дротах лінії ізолятори перекриваються по поверхні електричним розрядом на заземлені гаки, а в будинки проникають лише порівняно невеликі перенапруги. Тільки наближення під час грози до проводки на кілька сантиметрів може становити небезпеку, наприклад при спробі увімкнути або вимкнути світло, радіо. А за відсутності чи неправильного виконання грозового захисту спостерігалися випадки ураження людей на відстані 2 м від проводки та більше.
Все сказане вище стосується як дерев'яних, так і залізобетонних опор. У залізобетонних опор, де не потрібне грозове захисне заземлення, зануляють арматуру, ізоляторні гаки або штирі і світильники. Як заземлюючий провідник використовують сталеву катанку діаметром не менше 6 мм, яку до гаків приєднують дротяним бандажом, а до нульового дроту - затискачем. На залізобетонних опорах використовують арматуру опори, до якої приварюють верхній і нижній заземлювальні випуски для приєднання гаків, що заземлюють, і для з'єднання із заземлювачем. Грозозахисні заземлення на лінії роблять частіше, ніж повторні заземлення нульового дроту.
Для захисту від прямого удару блискавки застосовують стрижневі або тросові блискавки. Стрижневий блискавковідвід являє собою вертикальний сталевий стрижень будь-якого профілю, укріплений на опорі, що стоїть поблизу від об'єкта, що захищається, або на дереві. Відстань від опори до будівлі не нормується, але бажано, щоб вона була не менше 5 м. Площа поперечного перерізу стрижня, званого блискавкоприймачем, зазвичай буває не менше 100 мм2, а довжина - не менше 200 мм. Його з'єднують із заземлювачем струмовідведенням зі сталевої катанки діаметром не менше 6 мм, але можна використовувати як струмовідводи металоконструкції будівель, що захищаються, і споруд із зварюванням їх зчленувань. Це металеві ферми, колони, що направляють ліфти, пожежні сходи.
Для блискавкозахисту треба максимально використовувати природні стрижневі блискавковідводи: витяжні труби, водонапірні вежі та інші високі споруди, розташовані поблизу об'єкта, що захищається. Дерева, що ростуть ближче 5 м від будівель III ... V ступенів вогнестійкості, можна використовувати в якості опори блискавковідводу, якщо на стіні будівлі проти дерева на всю висоту стіни прокласти струмовідвід, приваривши його до заземлювача блискавковідводу. Однак допускається при будь-якій категорії блискавкозахисту розташовувати блискавковідводи безпосередньо на будівлі, що захищається без будь-яких додаткових заходів. Як блискавкоприймача можна використовувати металевий дах, заземлений по кутах і по периметру не рідше ніж через 25 м або накладену на неметалічний дах сітку зі сталевої катанки діаметром 6 ... 8 мм з розміром сіток сіток до 12х 12 мм і вузлами, з'єднаними зварюванням, заземлений так само, як металевий дах. До сітки або металевої покрівлі приєднують залізні ковпаки над димовими трубами або спеціально накладене на трубу дротяне кільце, якщо ковпака немає.
Не потрібно ніяких спеціальних блискавкоприймачів, якщо перекриття даху складається з металевих ферм або із залізобетону, а гідроізоляція та утеплювачі - негорючі (із шлакуватою тощо). Ферми заземлюють.
Можна мати один загальний заземлювач для захисту від прямого удару блискавки, від занесення грозових перенапруг по повітряних лініях або інших комунікацій протяжним і від ураження електричним струмом. Димові труби електростанцій та котелень або силосні та водонапірні вежі повинні мати висоту блискавкоприймача над трубою не менше 1 м. Рекомендується замість пристрою спеціального штучного заземлювача використовувати залізобетонний фундамент труби або вежі. У залізобетонних труб і веж струмовідводом служить сталева арматура, а у металевих блискавкоприймачі і струмовідводи не потрібні зовсім.
На рис. 38 показана зона захисту одиночного стрижневого відведення блискавки висотою h. Вона є кругової конус з вершиною на висоті h 0 1 і з кордоном зони на рівні землі у вигляді кола радіуса r 0 . Горизонтальний переріз зони захисту на висоті h x є коло радіусом r x . Розрізняють вужчу зону, в якій об'єкт захищений від удару блискавки з ймовірністю 99,5%, і ширшу зону, де ймовірність захисту 95%. Сільські об'єкти, зазвичай, вимагають ширшу захисну зону. Для неї мають місце такі співвідношення: h0 = 0,92h; r 0 = 1,5 h; r x = 1,5 (h-h x / 0,92); h = 0,67r x + h x /0,92.
Мал. 38. Схема одиночного стрижневого блискавковідводу та його захисна зона
Як заземлювачів блискавковідводу, що знаходиться на даху захищеної будівлі, можна використовувати заземлювачі, споруджені з міркувань електробезпеки (повторні заземлення нульового дроту), а якщо вони далеко від блискавковідводу або взагалі відсутні (при електропостачанні будівлі по кабелях із пластмасовими оболонками), то можна використовувати фундамент будівлі, приєднуючи струмовідведення від блискавкоприймача до арматури фундаменту зварюванням. Від кожного блискавкоприймача на ковзані даху повинні відходити по два струмовідводи по обидва схилі даху до своїх заземлювачів. Якщо немає залізобетонного фундаменту, споруджують спеціальний у вигляді двох вертикальних стрижнів діаметром 10...20 мм і довжиною по 3 м, розташованих на відстані 5 м один від одного і з'єднаних під землею на глибині не менше 0,5 м сталевою смугою перерізом не менше 40х4 мм.
При блискавкоприймачі у вигляді заземленої металевої покрівлі або сітки на неметалічній покрівлі заземлювач роблять у вигляді сталевої смуги, що заземлює, 25x4 мм, прокладеної на ребрі вздовж будівлі на глибині 0,5...0,8 м і на відстані від фундаменту 0,8 м. До цим смугам мають бути приєднані всі металеві конструкції, обладнання та трубопроводи, розташовані всередині будівлі.
Щоб люди і тварини не були вражені кроковою напругою, зосереджені заземлювачі блискавкозахисту всіх категорій рекомендується розташовувати не ближче ніж за 5 м від доріг і пішохідних доріжок, від входів у будівлі, місцях, що рідко відвідуються (газони, чагарники). Струмовідводи не повинні проходити поблизу дверей або воріт тваринницьких приміщень. При вимушеному розміщенні заземлювачів у місцях, що часто відвідуваються, ці місця повинні бути асфальтовані. Наприклад, при розміщенні заземлювача вздовж стіни корівника ширина асфальтового покриття повинна бути не менше ніж 5 м від стін.
Зовнішні установки класу П-III, в яких застосовують або зберігають горючі рідини з температурою спалаху пар більше 61 °С, захищають від прямого удару блискавки наступним чином: корпуси цих установок або окремих ємностей при товщині металу даху менше 4 мм захищають блискавковідводом (окремо стоїть або встановленим на спорудженні, що захищається), причому простір над газовідвідними трубами може не входити в зону захисту блискавковідведення. Якщо товщина металу даху не менше 4 мм або незалежно від товщини даху об'єм окремих ємностей становить менше 200 м3, то їх достатньо приєднати до заземлювачів не рідше ніж через 50 м по периметру основи.
Протяжні блискавки (заземлені троси з багатожильного сталевого каната площею поперечного перерізу не менше 35 мм2) застосовують для захисту від прямого удару блискавки довгих будівель. Тоді за висоту тросового блискавковідводу вважають висоту троса над землею в місці, де він найближчий до землі в результаті провисання Нт, а стрілу провісу приймають рівною 2 м при довжині будівлі до 120 м, тобто Нопор = Нт + 2. На рівні Землі Rо = = 1,7Нт. На висоті Нх (висота стіни) Rx = 1,7(Нт + Нх/0,92), а якщо задані Нх та Rx (наприклад, половина ширини будівлі), то можна знайти Нт = 0,6 RxHx/0,92.
Невеликі будови зі ступенем вогнестійкості III...IV, розташовані в сільській місцевості із середньою тривалістю гроз за рік 20 год і більше, дозволяється захищати від прямого удару блискавки спрощено в порівнянні з III категорією захисту від блискавки одним з наступних способів.
1. Як опору блискавковідводу використовується дерево, що росте на відстані 3... 10 м від будівлі, якщо його висота не менше ніж у 2 рази перевищує висоту будівлі з урахуванням труб, що виступають над його покрівлею, і антен. По стволу дерева прокладається струмовідвід, який повинен виступати над його вершиною не менше ніж на 0,2 м. У коріння дерева виконують спрощений заземлювач у вигляді одиночного вертикального стрижня діаметром не менше 10 мм і довжиною 2...3 м або такого ж горизонтального на глибині не менше 0,5 м (так само заземлюють і в трьох інших варіантах спрощеного блискавкозахисту. Всі з'єднання допускають болтовими, а не звареними). Головне спрощення у цьому варіанті полягає у відсутності перевірки, чи вся будова входить у зону захисту блискавковідводу.
2. Якщо коник даху відповідає максимальній висоті будівлі, над ним підвішують тросовий блискавкоприймач, що піднімається над ковзаном не менше ніж на 0,25 м. Опорами троса можуть бути дерев'яні планки, закріплені на торцях даху. При довжині будівлі більше 10 м струмовідведення від обох кінців троса прокладають по торцевих стінах або по одному схилу даху з кожного кінця, а якщо довжина будівлі менше 10 м, то заземлюють лише один кінець троса.
3. Якщо над ковзаном та іншими елементами підноситься димова труба, на ній зміцнюють стрижневий блискавкоприймач, не менше ніж на 0,2 м, що піднімається над трубою. Від нього достатньо одного струмовідводу по одному схилу даху.
4. Металеву покрівлю заземлюють в одній точці, причому до покрівлі приєднують усі металеві предмети, що виступають над нею, а струмовідведення можуть служити водостічні труби, металеві сходи, якщо в них забезпечена безперервність електричного ланцюга.
Блискавки – це концентрований електричний струм, який випускається грозовим хмарою, що утворюється при підвищеній вологості повітря та різкій зміні температури. Блискавки здатні долати величезні відстані. Пряме попадання грозового розряду в об'єкт забезпечує нагрівання до надвисоких температур із наступним плавленням і навіть випаровуванням. У конструкціях за рахунок різкого зростання електродинамічної напруги можуть відбуватися вибухи. Є й наступний негативний вплив блискавичного розряду: спровоковане ударом магнітне поле породжує електрорушійну силу на замкнутих контурах із металевих конструкцій, яка, у свою чергу, може викликати іскри та сильне нагрівання, вивести з ладу електроустановки та спричинити електроудари та інші нещасні випадки. . Для запобігання негативним наслідкам від ударів блискавки необхідно передбачити пристрій блискавкозахисту.
Що таке блискавкозахист будівель та споруд
Коротко це комплекс дій та заходів, а також різні захисні пристрої для запобігання аваріям та займанням у будівлях та спорудах житлового та промислового призначення при попаданні в них блискавок.
Заходи з блискавкозахисту поділяються на зовнішні та внутрішні. Зовнішній захист складається з пристроїв, які перехоплюють електрозаряд від блискавки і направляють його в землю спеціальними струмовідвідними каналами. Такі конструкції, змонтовані відповідно до обов'язкових технічних правил по блискавкозахисту, надійно оберігають будівлі та людей усередині них від ураження.
Зовнішні заходи щодо блискавкозахисту будівель та споруд діляться на активні та пасивні.
Пасивний захист представлений у наступнихваріантах:
- блискавкоприймальна сітка зі сталевих прутків або катанки, її застосування дозволяють усі нормативи по захисту від блискавки, хоча при малих перевищеннях сітка не в змозі захистити поверхню покрівлі досить надійно;
- металеві прути (від одного до декількох штук) для прийому розрядів блискавок, спеціальний кабель зв'язує їх і заземлюючі контури-блискавки;
- блискавки металеві троси.
Всі пристрої зовнішнього блискавкозахисту мають один стандарт і складаються з трьох основних частин: перехоплювача електророзряду з грозової хмари – блискавкоприймача; конструктивної частини, що проводить електрику на заземлювачі, та заземлюючого елемента, що виводить блискавковий заряд у ґрунт.
Внутрішній комплекс заходів із блискавкозахисту спрямований на запобігання шкоді, яка може отримати електрообладнання від різкого стрибка напруги в мережі внаслідок удару блискавки. Виконання внутрішнього блискавкозахисту представлено двома типами: 1 – протистояння прямому удару блискавки, 2 – протистояння непрямому удару, що пройшов поблизу будівель/споруд.
З вторинним впливом блискавичного розряду як високих потенціалів усередині будов борються з допомогою грамотної організації заземлення. Електромагнітну індукцію у довгих залізних конструкціях знімають за допомогою установки перемичок із металу. Занесення високих електропотенціалів через вводи для комунікацій запобігають вентильним розрядникам і спеціальним іскровим переривникам, які спрацьовують при різкому стрибку напруги.
Також проблема вирішується забороною введення повітряних ліній для деяких категорій споруд та заміною їх підземними кабельними вводами.
Принципи дії блискавковідводів
Робота цих пристроїв базується на тому, що блискавки завжди б'ють у найвищі металеві частини, що виділяються. Усі блискавковідводи мають свою захисну зону – це територія, яка захищена від прямого влучення блискавки. При наближенні розряду найперша блискавка вражає найвищу точку будівлі або споруди, а захист відводить електричну енергію в ґрунт, а сам об'єкт, що охороняється, не зачіпається. У разі коли розміри споруди перевищують розміри охоронної зони одного блискавковідводу, встановлюють додаткові пристрої такого типу (три-чотири взаємопов'язані стрижневі пристрої, що мають загальне заземлення).
Надійність захисних зон, які забезпечують блискавковідводи, за ГОСТом підрозділяється на типи: «А» – ступінь надійності наближений до ста відсотків (99,5) та «Б» – ступінь захищеності від 95 відсотків. Сама захисна зона має конусоподібну форму, її висота та площа основи визначаються габаритами будівлі. Найбільша висота громовідведення, яку допускають будівельні норми, становить 150 метрів.
Влаштування блискавковідводів
Будь-яке блискавковідведення складається з трьох основних елементів: приймача блискавок, струмовідвідних жил (зазвичай з міді або сталі) і затискаючого контуру, що передає накопичений заряд у землю на глибину від півтора до трьох метрів. Найпростіший вид такого пристрою є металевою щоглою. Опорні стійки пристроїв по захисту від блискавки мають, як правило, виконання у вигляді сталевих труб однакового діаметра, а також колон з деревини або залізобетону. Струмопровідні частини блискавковідвідних пристроїв часто кріпляться на конструкційні елементи самих споруд. Блискавки, що приймають пастки на блискавковідводах стрижневого типу складаються зі сталі і повинні бути не менше 20 сантиметрів заввишки.
Тросові блискавковідводи називають ще лінійними, вони є дріт, натягнутий між пари залізних щогл. Такий пристрій дозволяє збирати всі розряди блискавок, що потрапляють в поле захисту. Лінійні громовідводи з'єднуються із заземлюючим контуром кабелем великого діаметру з міді або простою металевою арматурою.
На висотних будинках часто монтують металевий або залізобетонний каркас як струмовідведення.
Зверніть увагу!Необхідно обов'язково встановлювати надійне з'єднання (передбачене СНІП) для всіх елементів каркасу. Також струмовідведення можуть служити балконні перила, сходи для екстреної евакуації та інші елементи конструкції з металу. Струмовідвідні жили кріпляться до стінових поверхонь споруд за допомогою пластикових кліпс, також можна використовувати кабель канал, який допоможе збільшити термін служби блискавкопроводу. Плануючи будівництво, слід передбачити наявність контурів, що заземлюють, з кроком 20-30 метрів по всьому периметру будівлі.
Класифікація об'єктів, що підлягають захисту
Відповідно до норм гост, будівлі та споруди, які необхідно охороняти від влучення блискавок, діляться за рівнем небезпеки на звичайні та спецоб'єкти. Звичайними об'єктами вважаються будівлі житлового та адміністративного призначення для торгових, промислових та сільськогосподарських цілей, висота яких не перевищує 60 метрів. До спецоб'єктів інструкцією з влаштування блискавкозахисту будівель та виробничих споруд відносяться:
- потенційно небезпечні для навколишніх людей та будівель;
- небезпечні для довкілля;
- здатні у разі удару блискавкою спричинити радіаційне, біологічне або хімічне зараження – викиди, що перевищують санітарні норми (як правило, це стосується державних підприємств);
- споруди з висотою, що перевищує 60-метрову позначку, часники, майданчики для ігор, об'єкти в процесі будівництва та інші.
Для таких об'єктів встановлюється рівень захисту від блискавки не нижче 0,9. Господар споруди або замовник будівництва може самостійно встановити для будівлі підвищений клас надійності.
Звичайні ж об'єкти будівництва, згідно з гост, мають чотири рівні надійності захисту від прямого удару блискавок.
- перший (при піковому струмі блискавки 200 кілоАмпер), надійність – 0,98;
- другий (струм блискавки 150 кілоАмпер), надійність – 0,95;
- третій (струм 100 кілоАмпер), надійність – 0,9;
- четвертий (струм 100 кілоАмпер), надійність – 0,8.
Категорії блискавкозахисту
Керівні документи (РД) виділяють три основні категорії блискавкозахисту, що визначаються середнім числом і тривалістю гроз у тій чи іншій місцевості, місцем розташування будівлі та ймовірністю ураження його блискавками, наявністю в будові зон пожежної та вибухової небезпеки.
До першої категорії блискавкозахисту РД відносять об'єкти промислового виробництва з В-2 та В-1 категоріями вибухонебезпечності. Друга категорія повного блискавкозахисту присвоюється будинкам, де є В-2а, В-1а та В-1б класи небезпеки вибухів, такі площі займають не менше 30 відсотків приміщень. Такий же рівень захисту від ударів блискавок присвоюється складам ПММ, добрив, холодильникам з аміаком та борошномельним заводам. Відповідно до РД, у виробничих будинках з 2 категорією блискавкозахисту необхідно заземлювати всі корпуси електромашин, виконані з металу. При переходах повітряних ліній до кабельних необхідно ставити розрядник перемички на кожній фазі.
Блискавкозахист 3 категорії встановлюється на спорудах, що мають 3 і 4 ступінь стійкості до горіння, а також при річній тривалості грози не менше 20 годин: дитячі установи, школи, лікарні, розважальні центри, водонапірні вежі, птахофабрики та тваринницькі комплекси, а також житлові, що окремо стоять. будівлі з висотою понад 30 метрів.
Нормативні документи щодо блискавкозахисту
З огляду на важливість захисту будівель та споруд від влучення блискавок держава регулює вимоги до блискавкозахисту випуском нормативних документів:
- технічні регламенти;
- національні стандарти – держстандарт (наприклад, держстандарт Р МЕК 62305-1-2010. Менеджмент ризику. Захист від блискавки);
- інструкції з відомств та місцеві керівні документи – рд (наприклад, «Інструкція з блискавкозахисту будівель та споруд” рд 34.21.122-87);
- правила щодо влаштування електричних установок – пуе (нині діє редакція № 7).
Використовуються також міжнародні стандарти ISO.
Електричні розряди, що накопичуються в грозових хмарах і блискавками, що приносяться на поверхню землі, можуть завдати істотної шкоди будинкам, спорудам, що знаходяться в них і поблизу людей та інших об'єктів. Для запобігання негативним наслідкам застосовуються заходи з блискавкозахисту, у вигляді системи різних пристроїв та спеціальних заходів, які мінімізують можливість електроударів, аварій та пожеж.
Відео
Потрапляння блискавки безпосередньо до будівлі викликає пожежу через деформацію матеріалів, різке та сильне підвищення їх температури. Тому блискавкозахист будівель та споруд - необхідний елемент в обладнанні будь-якого цивільного, адміністративного чи промислового об'єкта. Це комплекс технічних заходів для забезпечення безпеки споруди, обладнання, майна та людей, які перебувають у будівлі. І це далеко не надумана проблема, оскільки на планеті загалом за день відбувається понад 40 тисяч гроз. Але є й інший аспект у сучасному світі - це пошкодження або повний вихід з ладу електронного обладнання внаслідок навантаження, викликаного навіть віддаленими грозовими розрядами. А це за часів комп'ютерів та інтернету проблема дуже значна.
Для того щоб цього не трапилося, розроблено системний комплексний блискавкозахист будівель та споруд. Попадання блискавки навіть на відстані в кілька сотень метрів від об'єкта викликає потужний імпульс, який здатний перейти в будівлі, що знаходяться неподалік, вивести з ладу і створити загоряння. У зв'язку з різними характерами загроз розроблено дві системи: зовнішній блискавкозахист будівель та споруд та внутрішній. Кожна з них має вирішувати конкретні завдання.
Зовнішня система повинна зловити блискавку, що прямує до будівлі, транспортувати її спеціальним відведенням у землю, при цьому повністю блокуючи можливість завдати шкоди споруді та людям, які перебувають у ній. Внутрішній блискавкозахист може забезпечити зниження електромагнітних ефектів на системи комунікацій, що розташовані на об'єкті. Такі системи введені в обов'язковому порядку нормативними документами як на стадіях розробки проектів, будівництва чи реконструкції, так і на експлуатаційний період усіх видів об'єктів та промислових комунікацій незалежно від права власності. Але ситуація далеко не така проста, оскільки існує два документи: блискавкозахист будівель та споруд СО 153-34.21.122-2003 та РД 34.21.122-87. Ці інструкції не є рівнозначними.
Принципово пристрій блискавкозахисту будівель та споруд залежить від функцій, які вона має виконувати. Зовнішня система складається з блискавкоприймача, струмовідводу та заземлюючого елемента. Внутрішня складніша - це блискавкорозрядники, пристрої захисту від іскор та газу, бар'єри для блискавкозахисту. У країнах Америки та Європи вимоги до цих систем набагато вищі, ніж у нашій країні. Пристрої захисту від блискавки там активізують свої функції вже у разі загрози розряду за рахунок спеціальних датчиків, здатних вловлювати підвищення напруги в атмосфері. Це так звані стрижневі блискавковідводи. Вони здатні захистити набагато більшу площу.
Здавна люди розуміли, що якісний блискавкозахист будівель та споруд - це забезпечення безпеки людей та власності від загроз пожежі та смертей. Це насамперед гарантія власного благополуччя.
Завантаження...