Защита склада от молний

Ю. Полярин, канд. техн. наук

(Окончание. Начало см. в «СиТ» № 12, 2004 г.)

Здания и сооружения, отнесенные к I и II категориям молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала через наземные, надземные и подземные металлические коммуникации; здания и сооружения, отнесенные к III категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные и подземные металлические коммуникации. Для зданий и сооружений, совмещающих в себе помещения разных категорий, рекомендуется выполнять молниезащиту по высшей из этих категорий.

Требования к устройствам молниезащиты в основном могут быть следующими: соответствие типа молниезащиты характеру производственного процесса в здании или сооружении, а также на всем объекте; возможность типизации конструктивных элементов молниезащиты; надежность действия всех элементов молниезащиты; большой срок службы, достигающий десяти и более лет; возможность применения недорогих материалов и использование конструктивных элементов здания или сооружения; наглядность монтажа, использование предупредительных и воспрещающих знаков или ограждений, т. е. создание условий безопасности для персонала объекта или посторонних людей; сравнительно несложная эксплуатация; незатрудненный доступ ко всем элементам для контроля, восстановления или ремонта.

Молниеотводы создают зону защиты. Под зоной защиты понимают пространство в окрестности молниеотвода, характеризующееся тем, что вероятность прорыва молнии к любому объекту внутри зоны не превышает некоторой достаточно малой величины. Зона защиты зависит от высоты молниеотводов, их числа и взаимного расположения, высоты ориентации облака, атмосферных и геологических условий, экранирующего действия близлежащих объектов и других факторов. Строение считается полностью защищенным от прямых ударов молнии, если ни одна его точка не выступает из зоны защиты.

Для расчетов установки молниезащиты требуется выявить исходные данные, основными из которых являются габариты защищаемого объекта, удельное электрическое сопротивление грунта, наличие в зоне подземных коммуникаций, инженерно-геологические и метеорологические условия, а также ряд других данных, вводимых в электрические и механические расчеты отдельных конструктивных элементов молниезащитного устройства.

Современная система молниезащиты обязательно должна включать в себя три основные составляющие: внешнюю, внутреннюю системы и заземление. Внешнюю систему проектируют под каждый конкретный объект, учитывая все выступающие части: трубы, слуховые окна, антенны, металлические водостоки и т. д. Ее задача – принять на себя разряд молнии и отправить его по токоотводам на заземление. Внутренняя система состоит из шины выравнивания потенциалов, объединяющей все металлоконструкции здания, и разрядников, которые нейтрализуют импульс перенапряжения, попадающий в строение по линиям электропередачи или системам коммуникаций, защищая таким образом все электроприборы в доме и всю электропроводку от любого вида импульсного перенапряжения. В заземлении используют оцинкованные материалы без применения сварки, так как черный металл в земле быстро корродирует.

В современной практике молниезащиты используются следующие типы молниеприемников (см. схему): стержневые, тросовые или антенные, сетчатые. Кроме того, для комплексной защиты сооружений могут применяться комбинированные типы, например тросостержневые. В связи с простотой изготовления и дешевизной наибольшее применение получили стержневые молниеприемники. Сетчатые молниеприемники достаточно высоконадежны и широко применяются при защите сооружений III категории, а устанавливаются непосредственно на защищаемом здании. Тросовые молниеприемники не уступают стержневым по экономическим параметрам, но с точки зрения эксплуатации являются менее надежными и используются лишь для защиты весьма протяженных объектов.

Виды молниеотводов

Молниеотвод принципиально состоит из следующих элементов (см. схему): молниеприемника 1, непосредственно воспринимающего прямой удар молнии; токоотвода 2, направляющего ток молнии к заземлителю; заземлителя 3, отводящего ток в землю, и несущей конструкции 4, предназначенной для установки молниеприемника.

Для целей молниезащиты целесообразно использовать конструктивные особенности здания, например несущие конструкции, металлические элементы и т. п. Для заземления молниезащиты рекомендуется использовать фундаментный заземлитель (фундаментная плита или ленточный фундамент). Через лепестковый ввод естественный заземлитель связан с уравнителем потенциалов в здании. Это заземление может служить и для повторного заземления электроустановки. В условиях новостройки достаточно выполнить в бетонной стене выше уровня грунта лепестковый ввод к естественному заземлителю. Для создания зон защиты применяют одиночный стержневой молниеотвод, двойной стержневой молниеотвод, многократный стержневой молниеотвод, одиночный или двойной тросовый молниеотвод. Токоотводы – соединения молниеприемника с заземлением – изготавливают из стали площадью поперечного сечения не менее 35 мм2 или многопроволочного троса такого же сечения. Токоотводы прокладывают непосредственно по стенам и крышам здания с возможно большим удалением от электропроводки и заземляют в малодоступных местах. Все соединения токоведущих элементов выполняют с помощью сварки. Сварная площадь контакта должна быть не менее удвоенной площади сечения токоотвода. Под токоотводы можно использовать металлические конструкции: пожарные лестницы, рамы, арматуру железобетонных элементов.

Заземлители бывают вертикальными (в виде забитых в землю стержней), горизонтальными (в виде лучей или колец из стальных полос) и комбинированными. Покрывать элементы заземлителя лаком или битумом запрещается. Соединяют их в одну заземляющую систему только сваркой. Как правило, заземлители располагаются снаружи здания на расстоянии 0,8…1 м от фундамента.

Стержневые и тросовые молниеотводы подразделяются на одиночные, двойные и многократные (последние представляют собой не менее трех молниеотводов других типов, расположенных не на одной прямой). Многократный стержневой молниеотвод применяется для защиты от прямых ударов молнии сооружений больших размеров или нескольких сооружений, занимающих значительную территорию. Тип молниеотвода зависит от категории строения. Здания и сооружения I категории защищают, как правило, отдельно стоящими стержневыми или тросовыми молниеотводами. Величина импульсного сопротивления заземления для каждого отдельно стоящего или для каждого тросового молниеотвода должна быть не более 10 Ом. Здания и сооружения II категории защищают от прямых ударов молнии отдельно стоящими или установленными на зданиях неизолированными стержневыми и тросовыми молниеотводами, а также путем наложения молниезащитной сетки на кровлю здания либо использования в качестве молниеприемника металлической кровли.

Число токоотводов, соединяющих молниеприемную сетку или металлическую кровлю с заземлителями, определяется исходя из того, что расстояние между ними должно быть равно 25 м и их обязательно прокладывают по углам здания.

Молниезащитная сетка выполняется с ячейками площадью не более 36 м2 (6х6 м). Металлические элементы здания или сооружения, расположенные на крыше (трубы, вентиляционные устройства), обязательно соединяют со стальной кровлей или молниеприемной сеткой, а неметаллические части строения, возвышающиеся над кровлей, оборудуют дополнительными молниеприемниками, присоединенными к металлу крыши или сетке. Величина импульсного заземления каждого заземлителя защиты от прямого удара молнии должна быть не более 10 Ом.

Особые требования согласно Инструкции РД 34.21.122-87 предъявляются к молниезащите наружных железобетонных или металлических емкостей, содержащих взрывоопасные газы, пары, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости.

Защита зданий и сооружений III категории может быть выполнена молниеотводами любой модификации. Площадь ячеек молниеприемной сетки, укладываемой на плоской кровле, в этом случае должна быть не более 150 м2 (12х12 м). Величина импульсного сопротивления каждого заземлителя защиты от прямого удара молнии должна составлять не более 20 Ом.