Сетка на плоской крыше с двухскатной крышей

здания:

М – размер ячейки сетки

уровня зашиты В отличие от [18], в [21] для III уровня защиты М=15x15 м².

Как отечественные нормативные доку­менты, так и рекомендации МЭК допус­кают использование металлических крыш, трубопроводов в качестве молниеприемников. При этом документы МЭК ставят сле­дующие условия

Минимальная толщина металлического листа или трубы; из стали — 4 мм, если не допускается возникновение отверстий, 0,5 мм — если допускается; из меди — 5 и 0,5 мм; из алюминия — 7 и 0,6 мм соответс­твенно.

Рассмотрим выполнение внешней части молниезащиты — спусков от молниеприемника до заземлителя. На рис. 9.41 показана система молниезащиты здания со ступенчатой крышей с несколькими спус­ками, по которым распределяется ток молнии при ударе в стержневой молниеотвод или молниеприемники на кромках крыши.

Внешняя часть системы молниезащиты должна содержать контрольные точки для проверки соединений с заземлителем и для измерения сопротивления растекания самого заземлителя. Контрольные точки, разме­щенные на системе молниезащиты, обозна­чены и на других рисунках.

Внешние части систем молниезащиты зданий других конфигураций показаны на рис. 9.42 - 9.44.

Рис. 9.41. Молниезащита здания со ступенчатой крышей:

А - контрольные точки

Типичные расстояния между точками присоединения спусков к кольцевому элект­роду заземлителя составляют 10 м для I и II защитных уровней, 15 м для III и 20 м - для IV уровня. В любом случае должно быть не менее двух спусков. Допускается скрутка вертикальных соединительных проводни­ков. Длина скрутки должна быть не менее 20-кратного диаметра проводника.

Активное сопротивление цепи с исполь­зованием в качестве спусков арматуры железобетона (рис. 9.43) должно быть не менее 0,2 Ом. Примеры выполнения внут­ренних спусков в промышленных сооруже­ниях приведены на рис. 9.45.

На рис. 9.46 показана система молниезащиты здания с укрепленной на молние­отводе телевизионной антенной, на рис. 9.47 — система молниезащиты с использованием фундаментного заземли­теля. На рис. 9.48 приведен пример исполь­зования металлических элементов здания в системе молниезащиты. Так, металличе­ский парапет может служить молниеприем- ником, а металлические балки каркаса зда­ния — спуском.

Рис. 9.42. Внешняя часть системы молниезащиты мания из изоляционных материалов со ступенча­той крышей:

1 — горизонтальный молниеприемник, 2 — спуск, 3 — коррозионно-стойкое соединение с заземлителем, 4 - контрольная точка, 5 - кольцевой проводник заземлителя, 6 - соединения на углах системы молниезащиты; 7 — сетка со стандартными размерами

Рис. 9.43. Система молниезащиты здания из желе­зобетона с использованием степ в качестве естест­венных элементов системы:

1 — стержневой молниеприемник; 2 — горизон­тальный молниеприемник; 3 — спуск; 4 — соеди­нения горизонтальных молниеприемников; 5 — крестообразное соединение, 6 — соединения с арматурой стен; 7 - контрольные точки; 8 — коль­цевой контур заземлении; 9 — плоская крыша; 10 - коррозионно-стойкие соединения в контуре заземления

Рис. 9.44. Система молниезащиты деревянного или кирпичного здания высотой до 60 м с плоской кры­шей:

1 - стержневой молниеприемник; 2 - горизон­тальные молниеприемник; 3 — спуск; 4 - соеди­нение горизонтальных молниеприемников; 5 - крестообразные соединения; 6 — контрольные точки; 7 — кольцевой контур заземления. 8 — коль­цевой контур выравнивания потенциалов; 9 — креп­ление системы молниезащиты на крыше; 10 — место присоединения шины выравнивания потенци­алов внутри здания; 11 — вертикальный электрод заземлителя

Рис. 9.45. Внутренние спуски в промышленных сооружениях:

а — в стенах; б — под крышей; 1 — проводник системы молниезащиты с водонепроницаемым вво­дом; 2 - стальная арматура колонны; 3 — стальная арматура стен, 4 — проводник заземлителя в фунда­менте

Рис. 9.46. Молниезащита здания с телевизионной антенной, укрепленной на молниеотводе:

1 - металлическая мачта; 2 — горизонтальный молниеприемник на коньке крыши; 3 — соединение мачты с металлическим спуском; 4 — кабель антенны; 5 - основная шина (оболочки кабеля антенны соединена с основной шиной), 6 - контрольная точка; 7 — телевизионное оборудование; 8 - параллельная прокладка кабеля антенны и силовых проводов питания телевизионного оборудования; 9 — кабель электропитания; 10 — система заземления, 11 - распределительный шит с защитным устройством; 12 - проводник заземлителя фундамента; 13 — спуск системы молниезащиты, l - расстояние между точками присоединения к системе молниезащиты; — защитный угол

Рис. 9.47. Система молниезащиты с двумя спусками и с использова­нием в качестве заземлителя арма­туры фундамента:

1 - электротехническое оборудование; 2 — электропроводка. 3 — шины системы молниезащиты, 4 - распределительный шит с защитным устройством, 5 – контрольные точки; 6 — заземлитель; 7 — сило­вой кабель; 8 — арматура фунда­мента; s — расстояние между шинами системы молниезащиты и электропроводкой: l — длина спуска

Рис. 9.48. Система молниезащиты с использованием металлических элементов крыши здания:

1 – парапет крыши; 2 – гибкий проводник; 3 – соединение горизонтального молниеприемника с парапетом; 4 – соединение горизонтального молниеприемника с проводником спуска; 5 – крепление молниеприемника; 6 – водонепроницаемый ввод спуска вовнутрь помещения; 7 – стальная балка; 8 – соединение

а) б) в) г)

Рис. 9.49. Молниезащита зданий с черепичными крышами:

а - молниеприемник над коньком, б - молниеприемник для защиты вытяжной трубы, дымохода, в - спуск с присоединением к металлическому водостоку; г - спуск с контрольными точками и присоединением к металлической водосточной трубе

На рис. 9.49, а, б приведены примеры фиксации спусков на черепичной крыше и кирпичной трубе, а на рис. 9.49, в, г - к водостоку и к водосточной трубе. Харак­терные расстояния а=1 м; b=0.15 м; с=1 м; d - по месту; l=0,2 м; f 0,3 м; g=1 м; h=0,05 м; x=0,3 м; i=1,5 м; k= 0,5 м.

Типичные конфигурации внешней части систем молниезащиты зданий приведены на рис. 9 50. Они представляют собой сетки проводников, объединенных во мно­гих точках. Сетка имеет достаточное число контрольных точек.

Иногда систему молниезащиты выпол­няют скрытой под крышей, как показано на рис. 9.51.

Спуски в консольной части здания выполняются согласно рис. 9 52.

естественные элементы системы, например, водостоки;

шины системы молниезащиты;

контрольные точки;

соединения

Рис. 9.50. Типичные конфигурации внешней части системы молниезащиты

Провод, шина,

металлический

водосток и т.п.

Провод под коньком

Вертикальный молниеприемник

Проводники скрытой сетки

- скрытые проводники

- вертикальные неизолированные молниеприемники

- спуски

Рис. 9.51. Скрытая система молниезащиты с дополнительными вертикальными молниеприемниками

При этом принимается высота человека с поднятой рукой 2,5 м, а безопасное расстояние s определяется по падению напряжения на участке l спуска в консольной части здания, с учетом того, что по спуску протекает часть тока молнии, обратно пропорцио­нальная количеству спусков.

На рис. 9.53—9.55 показаны типичные примеры защиты оборудования, находяще­гося в защитных зонах. Иногда используется молниеприемник в виде шляпки (рис. 9.56). Использование в качестве молниеприемника патрубка, выходящего из крыши здания, показано на рис. 9.57. В этом случае патрубок может быть соединен с горизонтальным молниеприемником. Обязательным является его соединение с системой выравнивания потенциалов.

Неотъемлемой частью системы молниезащиты является заземлитель. Он обычно представляет собой комбинацию парал­лельно объединенных заземлителей зданий, сооружении. Объединение реализуется, как правило, сетками, проложенными на терри­тории предприятия. На электроэнергетиче- ских предприятиях сопротивление заземли­теля нормируется. Для подстанций, рас­пределительных устройств сопротивление заземлителя не должно превышать 0,5 Ом. Если расчетное сопротивление сеточного заземлителя с учетом естественных элемен­тов превышает указанное значение, то сеточ­ный заземлитель дополняется вертикаль­ными стержнями. Существуют достаточно полные рекомендации по расчетам заземли­теля, измерениям его сопротивления, диа­гностике и обслуживанию.

Рис. 9.51. Молниезащита в консольной части зда­ния:

s — безопасное изоляционное расстояние; l — рас­четная длина спуска

Рис. 9.53. Защита электротехнического оборудовании, установленного на крыше и присоединенного к молниеприемнику, от прямых ударов молнии:

1 — молниеприемник; 2 — кожух из изоляционного материала; 3 - соединительный проводник; 4 — горизонтальный молниеприемник; 5 — электротехническое оборудование; 6 — клеммник для присоединения про­вода электропитания; 7 - точка соединения проводящих элементов здания; d - расстояние между изоляци­онным кожухом и молниеприемником; s — изоляционное расстояние

Некоторые из них содержатся в МУЭ [ 16], различных руко­водящих документах и инструкциях, таких как [17, 18].

Рис. 9.54. Стержневой молниеприемник для защиты металлической крыши устанавливаемый рядом с электротехническим оборудованием, не присоединенным к молниеприемнику:

1 - защитный конус, 2 — крепление металлических элементов крыши; 3 — горизонтальный молниеприемник; 4 — силовая электропроводка в экране; 5 — электротехническое оборудование. s — неизоляционное расстояние, - защитный угол

Рис. 9.55. Защита антенн и другого внешнего обо­рудования:

1 — стержневой молниеотвод, 2 - стальная мачта антенны; 3 — защитный барьер, 4 — соединения арматуры железобетонных конструкций: 5 — защит­ное устройство на линии, идущей из зоны 0_В; 6 — шипи (внутри мачты), идущие из зоны 1 и не тре­бующие защитных устройств; R - радиус катя­щейся сферы

Рис. 9.56. Молниеприемник в виде шляпки на кры­шах автомобильных парковок:

1 - шляпка молниеприемника: 2 — стальные про­водники для присоединений к арматуре: 3 - сталь­ная арматура

На рис. 9.58 и 9.59 показаны примеры выполнения присоединений к простейшим вертикальным стержневым заземлителям, рекомендованные МЭК [21].

Рис. 9.57. Присоединение естественных молниеприемников-патрубков к системе молниезащиты и к системе выравнивания потенциалов здания (в данном случае к арматуре железобетонного зда­ния):

1 - крепление молниеприемника; 2 - металличе­ская труба; 3 — горизонтальный молниеприемник; 4 - стальная арматура железобетона

Рис. 9.58. Пример заземляющего устройства на с вертикальным электродом и удаляемой при необходимости верхней частью:

1 — удаляемая (при необходимости) верхняя часть вертикального электрода; 2 — шина, присоединяемая к заземляю­щему злектроду (верхняя часть может иметь изоляционную оболочку); 3 — грунт, 4 — короткие участки заземляю­щего электрода, забитые в грунт; 5 — стальной направляющий наконечник

Рис. 9.59. Пример вертикального заземлителя с соединительной муфтой:

1 - участки составного электрода; 2 — соединительная муфта; 3 - грунт; 4 — соединение шины 5 с электродом 1; 5 — шина заземлителя

Рис. 9.60. Варианты соединений системы молниезащиты и заземлителя с использованием естественных спусков и детали контрольных точек:

а — контрольная точка на стене; б - контрольная точка на полу; в — с металлоконструкцией на наружной стороне стены; г — с использованием шины, расположенной в люках на полу рядом с помещением; 1 — спуск; 2 — присоединение к заземлителю типа А; 3 - присоединение к заземлителю типа В; 4 - присоединение к арматуре фундамента; 5 - шина связи с внутренней частью системы молниезащиты; 6 — контрольная точка на стене, 7 — коррозионно-стойкие присоединения типа Т к проводникам заземлителя в земле; 8 - коррозионно-стойкие присоединения в земле; 9 - соеди­нения системы молниезащиты с металлоконструкцией

В заземлителе, показанном на рис. 9.58, вертикаль­ный электрод, забиваемый в грунт, состоит из коротких стержней, имеющих хороший контакт при их соединении. Короткие стержни облегчают забивание электрода. При необходимости верхняя часть элек­трода может быть удалена после забивания. Пример вертикального составного заземли­теля показан на рис. 9.59.

Как отмечалось, экран здания и заземлитель имеют контрольные точки для изме­рения параметров заземлителя и системы выравнивания потенциалов. Рекомендуе­мое МЭК размещение контрольных точек приведено на рис. 9.60. Контрольные точки следует располагать на внешней или внут­ренней стене здания или на полу.

 

Рис. 9.61. Безопасные расстояния l и s между систе­мой молниезащиты и металлоконструкциями внутри здания:

а — соединение металлических элементов 1 с шиной выравнивания потенциалов 2; б — соединение металлических элементов 1 с шиной выравнивания потенциалов 2 и со спуском на наибольшем расстоя­нии от шины выравнивания потенциалов

Заземлитель типа А на рис. 9.60 имеет не менее двух вертикальных электродов, типа В – с наружным кольцевым проводником или с горизонтальной сеткой.

В здании с внешней молниезащитой предъявляются особые требования к разме­щению оборудования в помещениях. Безо­пасные расстояния s между системой молниезащиты и металлическими заземлен­ными предметами внутри здания (рис. 9.61 и 9.62) нормированы как и расстояния и на рис. 9 33. Наименьшее расстояние

 

 

где — коэффициент, зависящий от уровня защиты; - коэффициент, зависящий от тока, протекающего по ближайшему спуску или металлоконструкции; — коэффици­ент, зависящий от изоляции; - длина спуска от земли до точки определения рас­стояния.

Для уровня I коэффициент для уровня II и для уровней III и IV .

 

 

Рис. 9.62. К расчетам безопасного расстояния s для наибольшего расстоянии l от шины выравнивания потенциалов:

1 — металлический радиатор системы отопления; 2 — стена из кирпича или дерева; 3 — нагреватель; 4 — шина выравнивания потенциалов; 5 — заземлитель; 6 — соединение с заземлителем или спуском; 7 — наиболее опасная точка поражения

 

Значения коэффициента зависят от числа проводников спуска. При одном про­воднике , при двух - , а при четырех и более .

Для воздуха , для кирпича и бетон При комбинированной изоляции принимается наименьшее значение .