6.4 Струмовідводи
6.4.1 З метою зниження імовірності виникнення небезпечного іскріння струмовідводи необхідно розташовувати таким чином, щоб між точкою ураження і землею:
- струм розтікався декількома паралельними шляхами;
- довжина цих шляхів була обмежена до мінімуму (див. 6.4.9).
6.4.2 Якщо блискавкоприймач складається зі стрижнів, встановлених на окремих опорах (або одній опорі), на кожну опору повинен бути передбачений мінімум один струмовідвід.
6.4.3 Якщо блискавкоприймач складається з окремих горизонтальних дротів (тросів) або з одного дроту (троса), на кожний кінець троса потрібен мінімум один струмовідвід.
6.4.4 Якщо блискавкоприймач є сітчастою конструкцією, підвішеною над об'єктом, що захищається, на кожну її опору потрібно не менше одного струмовідводу. Загальна кількість струмовідводів повинна бути не менше двох.
6.4.5 Струмовідводи слід розташовувати по периметру об'єкта, що захищається, так, щоб середня відстань між ними була не менше значень, наведених у табл. 9.
Струмовідводи слід з’єднувати горизонтальними поясами поблизу поверхні землі і через кожні по висоті будівлі (див. також 6.4.11).
Таблиця 9 - Середні відстані між струмовідводами залежно від рівня захищеності
|
Рівень захисту |
Середня відстань, м |
|
І |
10 |
|
IІ |
15 |
|
IIІ |
20 |
|
IV |
25 |
6.4.6 Струмовідводи слід розташовувати рівномірно по периметру об'єкта, що захищається. За можливості їх прокладають поблизу кутів будівель.
6.4.7 Неізольовані від об'єкта струмовідводи слід прокладати так:
- якщо стіна виконана з негорючого матеріалу, струмовідводи можуть бути закріплені на поверхні стіни або проходити в стіні;
- якщо стіна виконана з горючого матеріалу, струмовідводи можуть бути закріплені безпосередньо на поверхні стіни так, щоб підвищення температури при протіканні струму блискавки не становило небезпеки для матеріалу стіни;
- якщо стіна виконана з горючого матеріалу і підвищення температури струмовідводів для неї небезпечне, струмовідводи повинні розташовуватися так, щоб відстань між ними і об'єктом, що захищається, завжди перевищувала 0,1 м. Металеві скоби для кріплення струмовідводів можуть бути у контакті зі стіною.
6.4.8 Не слід прокладати струмовідводи у водостічних трубах. Струмовідводи, які прокладаються по зовнішніх стінах будівель слід розміщувати не ближче ніж від входів або в місцях недоступних для дотику людей.
6.4.9 Струмовідводи прокладаються по прямих і вертикальних лініях так, щоб шлях до землі був найкоротшим.
6.4.10 Природними струмовідводами слід вважати такі конструктивні елементи будівель:
а) металеві конструкції за умови, що:
- електрична неперервність між різними елементами є довговічною;
- вони мають не менший переріз ніж потрібно для спеціально передбачених струмовідводів (див. табл.7);
б) металевий каркас будівлі або споруди;
в) з’єднана між собою сталева арматура будівлі або споруди;
г) частини фасаду, профільовані елементи та опорні металеві конструкції фасаду за умови, що їх переріз відповідає вимогам табл. 7, що відносяться до струмовідводів, а їх товщина складає не менше 0,5 мм.
Вважається, що металева арматура залізобетонних будівель забезпечує електричну неперервність, якщо вона задовольняє наступним умовам:
- приблизно 50% з'єднань вертикальних і горизонтальних стрижнів виконано зварюванням або мають жорсткий зв'язок (болтове кріплення, в'язання дротом);
- електрична неперервність забезпечена між сталевою арматурою різних наперед заготовлених бетонних блоків і арматурою бетонних блоків, підготовлених на місці.
6.4.11 Якщо металеві каркаси будівлі або сталева арматура залізобетону використовуються як струмовідводи, то прокладання горизонтальних поясів не потрібне.
6.5 Заземлювачі
6.5.1 Для захисту від ПУБ слід, як правило, використовувати природні заземлювачі - металеві і залізобетонні конструкції будівель, споруд, зовнішніх установок, опор блискавковідводів, що стоять окремо, тощо, які перебувають у контакті з землею, у тому числі залізобетонні фундаменти в неагресивних, слабоагресивних і середньоагресивних середовищах за умови забезпечення неперервного електричного зв’язку по їх арматурі і приєднання її до закладних деталей за допомогою зварювання.
Бітумні і бітумно-латексні покриття не є перешкодою для такого використання фундаментів. У сильноагресивних середовищах, де захист залізобетону від корозії виконується полімерними матеріалами, а також у разі вологості грунту менш ніж 3% використовувати залізобетонні фундаменти як заземлювачі блискавкозахисту не допускається. Не слід також використовувати як заземлювачі залізобетонні конструкції з попередньо напруженою арматурою.
6.5.2 Для блискавковідводів І і ІІ РБЗ, що стоять окремо, доцільно використовувати наступні конструкції природних заземлювачів:
- один (і більше) залізобетонний підніжник за розмірами не меншими ніж 2,2 м – завдовжки, 0,4 м х 0,4 м – у верхній (надземній) частині і 1,8 м х 1,8 м у нижній (підземній) частині, заглиблений у землю не менше ніж на ;
- одну (і більше) залізобетонну палю або опору діаметром не менше ніж 0,25 м, заглиблену в землю не менше ніж на ;
- залізобетонний фундамент довільної форми з площиною контакту з землею не менше ніж .
6.5.3 У разі неможливості використання природних заземлювачів для блискавковідводів, що стоять окремо, використовуються наступні штучні заземлювачі:
- для І і ІІ РБЗ – заземлювач, який складається з трьох і більше вертикальних електродів завдовжки не менше ніж , об’єднаних горизонтальним електродом і відстанню між ними не менше ніж ;
- для ІІІ РБЗ – заземлювач, який складається мінімум із двох вертикальних електродів завдовжки не менше ніж , об’єднаних горизонтальним електродом і відстанню між ними не менше ніж ;
- для ІV РБЗ – заземлювач, який складається з одного вертикального або горизонтального електрода завдовжки 2÷3 м, прокладеним на глибині не менше ніж 0,5 м.
6.5.4 У разі неможливості використання природних заземлювачів для блискавковідводів, які мають блискавкоприймачі із сіток або металевої покрівлі, по периметру будівлі або споруди слід прокладати в землі на глибині не менше ніж 0,5 м зовнішній контур із штучних горизонтальних заземлювачів.
У грунтах з еквівалентним питомим опором ρ ≤500 Ом·м та площею будівлі менше 250 м2 до цього контуру в місцях приєднання струмовідводів для І і ІІ РБЗ приварюються по одному вертикальному або горизонтальному променевому електроду завдовжки 2÷3 м.
У грунтах з еквівалентним питомим опором 500 < ρ ≤ 1000 Ом·м та площею будівлі менше 900 м2 до зовнішнього контуру з горизонтальних електродів в місцях приєднання струмовідводів для І і ІІ РБЗ слід приварити не менше двох вертикальних або горизонтальних променевих електродів завдовжки 2÷3 м на відстані 3÷5 м один від одного, а в місцях приєднання струмовідводів для ІІІ РБЗ слід приварити по одному вертикальному або горизонтальному променевому електроду завдовжки 2÷3 м.
6.5.5 Штучні заземлювачі слід розміщувати під асфальтовим покриттям на відстані не менше від стін або в місцях, у яких звичайно не перебувають люди (на газонах, на відстані до і більше від грунтових проїжджих і пішохідних доріг).
6.5.6 У всіх випадках, за винятком використання блискавковідводу, що стоїть окремо, заземлювач блискавкозахисту слід суміщати із заземлювачами електроустановок і засобів зв'язку. Якщо ці заземлювачі повинні бути розділені за будь-якими технологічними міркуваннями, їх слід об'єднати в загальну систему за допомогою системи зрівнювання потенціалів, відповідно ДБН В.2.5-27 або ПУЕ.
6.5.7 З'єднання в системі бликавкозахисту слід виконувати зварюванням, паянням, допускається також вставка в затискний наконечник або болтове кріплення.
7 ВИБІР БЛИСКАВКОВІДВОДІВ
7.1 Загальні вимоги
7.1.1 Вибір типу і висоти блискавковідводів провадиться виходячи зі значень необхідної надійності Рз. Об'єкт вважається захищеним, якщо сукупність всіх його блискавковідводів забезпечує надійність захисту не менше Pз.
7.1.2 У всіх випадках система захисту від прямих ударів блискавки вибирається так, щоб максимально використовувалися природні блискавковідводи, а якщо забезпечувана ними захищеність недостатня, — в комбінації зі спеціально встановленими блискавковідводами.
7.1.3 В загальному випадку вибір місць встановлення і параметрів блискавковідводів повинен проводитися за допомогою відповідних комп'ютерних програм, здатних обчислювати зони захисту або імовірність прориву блискавки в об'єкт (групу об'єктів) будь-якої конфігурації при довільному розташуванні практично будь-якого числа блискавковідводів різних типів.
7.1.4 За інших рівних умов висоту блискавковідводів можна понизити, якщо замість стрижньових конструкцій застосовувати тросові, особливо при їх підвішуванні по зовнішньому периметру об’єкта.
7.1.5 Якщо захист об’єкта забезпечується найпростішими блискавковідводами (одиничним стрижньовим, одиничним тросовим, подвійним стрижньовим, подвійним тросовим, замкнутим тросовим), розміри блискавковідводів можна визначати, користуючись зонами захисту блискавковідводів, які відповідають заданому значенню Рз.
7.1.6 У разі проектування блискавкозахисту для звичайного об’єкта, можливо визначення зон захисту блискавковідводів за захисним кутом або методом фіктивної сфери (див. 7.7).
7.2 Зони захисту одиничних стрижньових блискавковідводів
7.2.1 Стандартною зоною захисту одиничного стрижньового блискавковідводу заввишки h є круговий конус заввишки hо < h, вершина якого збігається з вертикальною віссю блискавковідводу (Додаток В). Габарити зони визначаються двома параметрами: висотою конуса hо і радіусом конуса на рівні землі rо.
7.2.2 Наведені нижче розрахункові формули (табл. 10) придатні для блискавковідводів заввишки до . При більш високих блискавковідводах слід користуватися спеціальною методикою розрахунку.
Таблиця 10 - Розрахунок зони захисту одиничного стрижньового блискавковідводу
|
Надійність захисту РЗ |
Висота блискавковідводу h, м |
Висота конуса hо, м |
Радіус конуса rо, м |
|
0,9 |
від 0 до 100 |
0,85h |
1,2h |
|
|
від 100 до 150 |
0,85h |
[1,2–10-3(h–100)]h |
|
0,99 |
від 0 до 30 |
0,8h |
0,8h |
|
|
від 30 до 100 |
0,8h |
[0,8–1,43·10-3(h–30)] h |
|
|
від 100 до 150 |
[0,8 – 10-3(h – 100)]h |
0,7h |
|
0,999 |
від 0 до 30 |
0,7h |
0,6h |
|
|
від 30 до 100 |
[0,7–7,14·10-4(h – 30)]h |
[0,6–1,43·10-3 (h–30)] h |
|
|
від 100 до 150 |
[0,65 – 10-3(h – 100)]h |
[0,5 – 2·10-3 (h – 100)]h |
7.2.3 Для зони захисту необхідної надійності одиничного стрижньового блискавковідводу радіус горизонтального перерізу rх на висоті hx визначається за формулою:
(7.1)
7.3 Зони захисту одиничних тросових блискавковідводів
7.3.1 Стандартні зони захисту одиничного тросового блискавковідводу заввишки h обмежені симетричними двосхилими поверхнями, що створюють у вертикальному перерізі рівнобедрений трикутник з вершиною на висоті hо < h і основою на рівні землі 2rо (Додаток Г).
7.3.2 Наведені нижче розрахункові формули (табл. 11) придатні для блискавковідводів заввишки до . При більшій висоті слід користуватися спеціальним програмним забезпеченням. Тут і далі під h розуміється мінімальна висота (в оригіналі-заввишки) троса над рівнем землі (з урахуванням провисання).
Напівширина rx зони захисту необхідної надійності одиничного тросового блискавковідводу на висоті hх від поверхні землі визначається за формулою (7.1).
7.3.3 При необхідності розширити об'єм, що захищається, до торців зони захисту власне тросового блискавковідводу можуть додаватися зони захисту несучих опор, які розраховуються за формулами одиничних стрижньових блискавковідводів, наведених в табл. 10. У разі великих провисань тросів, наприклад, на повітряних лініях електропередавання, рекомендується розраховувати забезпечувану імовірність прориву блискавки програмними методами, оскільки побудова зон захисту за мінімальною висотою троса в прольоті може призвести до невиправданих витрат.
Таблиця 11 - Розрахунок зони захисту одиничного тросового блискавковідводу
|
Надійність захисту Р3 |
Висота блискавковідводу h, м |
Висота конуса hо, м |
Радіус конуса rо, м |
|
0,9 |
від 0 до 150 |
0,87 h |
1,5 h |
|
0,99 |
від 0 до 30 |
0,8 h |
0,95 h |
|
|
від 30 до 100 |
0.8 h |
[0,95–7,14·10-4(h–30)]h |
|
|
від 100 до 150 |
0,8 h |
[0,9–10-3(h–100)] h |
|
0,999 |
від 0 до 30 |
0,75 h |
0,7 h |
|
|
від 30 до 100 |
[0,75–4,28·10-4(h–30)] h |
[0,7–1,43·10-3(h–30)] h |
|
|
від 100 до 150 |
[0,72–10-3(h–100)] h |
[0,6–10-3(h–100)] h |
