\r\n\r\n Расчет высоты молниеотвода \r\n\r\n

Расчет высоты молниеотвода


   Молниезащита представляет собой комплекс защитных мер от разрядов атмосферного статического электричества, обеспечивающих безопасность людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от возгораний, взрывов и разрушений. Вероятность удара молнии в наземный объект тем больше, чем выше объект. Одна из основных мер защиты от молний - устройство молниеотводов. Возвышаясь над объектами, они принимают разряды грозового облака на себя. При расчее нужно учитывать множество нюансов , и Для удобства наших дорогих Клиентов мы сделали файл для расчетов высоты молниотвода. Пользуйтесь им легко и просто!

(Скачать Калькулятор для расчета высоты молниотвода)

И теперь продолжим изучать теорию. Молниеотводы создают зону защиты - пространство, внутри которого не возникают молнии. Молниеотвод состоит из молниеприемника, токоотвода, обеспечивающего прохождение по нему разрядного тока к заземляющему устройству, и самого заземляющего устройства. Различают несколько видов молниеотводов: стержневые, сетчатые, тросовые; одиночные, двойные, многократные; отдельно стоящие; изолированные от объекта и неизолированные. Стержневые и тросовые молниеотводы устанавливают либо на отдельно стоящих опорах, либо на опорах, связанных с конструкцией объекта. Сетчатые молниеотводы укладывают на крыше здания (рис.7 он в самом низу ).


   Защита молниеотводом основана на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения. Молниеотвод состоит из трех основных частей: молниеприемника, воспринимающего удар молнии, токоотвода, соединяющего молниеприемник с заземлителем, через который ток молнии стекает в землю. Молниеприемник размещается на мачте.


Наиболее распространены стержневые и тросовые молниеприемники. По количеству молниеприемников молниеотводы разделяются на одиночные, двойные и многократные.

В окрестности молниеотвода образуется зона защиты, т.е. пространство, в пределах которого с высокой степенью надежности обеспечивается защита строения или какого-либо другого объекта от прямого удара молнии. Степень защиты в указанной зоне составляет более 95 %. Это означает, что из 100 ударов молнии в защищаемый объект возможно менее 5 случаев прямого попадания молнии, остальные удары будут восприняты молниеприемником. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода ограничивается образующими двух конусов, один из которых имеет высоту к, равную высоте молниеотвода, и радиус основания R= 0,75к, а другой - высоту 0,8к и радиус основания 1,5к (при радиусе основания второго конуса R=k обеспечивается 99 % эффективности защиты).


   Молниеприемники стержневых молниеотводов изготовляют из стали любого профиля, как правило круглого, сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200 мм. Для защиты от коррозии их окрашивают. Молниеприемники тросовых молниеотводов изготовляют из металлических тросов диаметром около 7 мм.

Токоотводы должны выдерживать нагрев при протекании очень больших токов разряда молнии в течение короткого промежутка времени, поэтому необходимо небольшое сопротивление. Сечение токоотводов на воздухе должно быть не менее 48 мм2, а в земле - 160 мм2.

Если молниеотвод закреплен на крыше здания, то в качестве токоотводов могут использоваться металлические конструкции и арматура здания, например, металлические лестницы, расположенные с внешней стороны здания и ведущие на крышу. Токоотводы должны быть надежно соединены с молниеприемником и заземлителем.

Заземлители являются важнейшим элементом в системе молниезащиты. Они обеспечивают достаточно малое сопротивление растеканию тока молнии в грунт. В качестве заземлителя можно использовать зарытые в землю на глубину 2-2,5 м металлические трубы, плиты, мотки проволоки и сетки, куски металлической арматуры.


   Молниеотводы устанавливают на возвышенностях, чтобы сократить путь молнии и увеличить размеры зоны защиты. Молниеотводами защищаются все общественные здания, постройки для хранения материальных ценностей, одиночные строения, расположенные на возвышенностях, исторические и культурные ценности. Особое внимание уделяют молниезащите хранилищ пожаро- и взрывоопасных материалов, горючих жидкостей и газов. Для этого используют многократные молниеприемники путем установки по контуру защищаемого пространства множества молниеотводов.


Задача

Определить по номограмме высоту одиночного стержневого, двойного стержневого и одиночного тросового молниеотводов при данных, приведенных в таблице 1.

Таблица 1. Исходные данные

Высота молниеотвода и опоры

Одиночного стержневого

Двойного

стержневого

Одиночного тросового,

высота опоры

hx, м

rx, м

hx, м

rоx, м

пролет

а, м

hx, м

rоx, м

сечение троса

мм2

пролет б, м

15

4

12

14

100

20

5

45

140

1. Одиночный стержневой молниеотвод

Зона защиты

1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h^.60 м представляет собой конус с образую-, щей в виде ломаной линии

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода до 60 м

Рис.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода до 60 м

Основанием конуса является круг радиусом r=5h. Высота защищаемого сооружения hx, расстояние (в плане) от оси молниеотвода до наиболее удаленной точки сооружения гх. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения hx представляет круг радиусом гх (радиус защиты).

Для графического построения образующей конуса зоны защиты следует;

а) соединить вершину молниеотвода с точками, расположенными на уровне земли, отстоящими от основания молниеотвода на расстоянии r/2 = 0,75 h в обе стороны от него;

б) точку на молниеотводе, расположенную на высоте 0,8h, соединить с точками на расстоянии г = 1,5/r в обе стороны от него

Радиус зоны защиты определяется:

rx = 1,5 (h - 1,25hx) (1)

rx = 0,75 (h - hx) (2)

По этим формулам определяется радиус зоны защиты на защищаемом уровне hx в том случае, когда задаются высотой h типовых конструкций молниеотводов (например, молниеотводов, принимаемых по нормали Э-898 Гипротяжпромэлектропроекта) или же когда в качестве молниеотвода используются дымовые трубы, высотные металлические колонны технологических наружных установок и т.д.

Формула 1 применяется если сооружение имеет меньшие по сравнению с другими размерами (длиной, шириной) высоту, а формула 2 когда размеры больше т.е. при отношении hx/r? 2,67

Зона защиты-

Х-Х (на бысоте hx)

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой от 60 до 100 м

Рис.2. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой от 60 до 100 м

Если необходимо определить высоту молниеотвода в данной его точке расположения по отношению к защищаемому уровню hx при известной величине гх, то последняя находится по формулам (1) и (2).

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой более 60 м, но не выше 100 м по форме аналогична зоне защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60 м (см. п.1), но в ней основанием конуса принят круг радиусом г = 90 м (рис.2).

Высота одиночного стержневого молниеотвода может быть определена по номограмме (рис.3). Для этого должны быть заданы hx - высота й rx - расстояние (в плане) от оси молниеотвода до наиболее удаленной точки защищаемого сооружения.

Высота молниеотвода h в метрах от поверхности земли определится пересечением прямой, соединяющей точки заданных значений hx и гх в метрах на крайних шкалах.

Значение искомой величины h нужно взять по шкале II номограммы рис3. Соединяя прямой заданные значения, получим h= 20,3 м.

Номограмма для определения высоты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60м

Рис 3. Номограмма для определения высоты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60м

Определяем соотношение

hx/r= 15/4 = 3,75? 2,67

Следовательно используем формулу 2

rx = 0,75 (h - hx)

4 = 0,75 (h - 15)

Отсюда h = 20,3м

2. Двойной стержневой молниеотвод

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой не более 60 м при расстоянии между единичными молниеотводами изображена на рис.4. Граница ее между одиночными молниеотводами равной высоты представляет собой дугу окружности, проходящую через вершины этих молниеотводов с центром, находящимся на перпендикуляре, восстановленном из середины расстояния а на высоте Н-Ah. Торцовые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов. Очертание зоны в сечении вертикальной плоскостью посредине между молниеотводами определяется по правилу построения зоны защиты одиночного стержневого высотой hо. При этом величина ro и rx, численно равные половине ширины зоны защиты в середине между молниеотводами; соответственно будут на уровне земли r0 на высоте. hx-rox:.

При расстоянии между единичными молниеотводами h величина ho = 0. При а < 5h совместное действие единичных молниеотводов нарушается; они должны рассматриваться как одиночные и величина ho = 0.

Высота зоны защиты в середине двойного стержневого молниеотвода определяется при известных h и а по формуле

(5)

Высота молниеотвода определяется при известных hи а по формуле.

(6)

Высота двойного стержневого молниеотвода в метрах при их равной высоте может быть определена с помощью двух номограмм (рис.3,5). Для этого должны быть заданы значения hx, r0и a

Для определения высоты двойного стержневого молниеотвода необходимо найти высоту фиктивного молниеотвода ha по шкале h номограммы (рис.3) способом, указанным в п.3, используя значения hx и r (но шкале гх). Затем по номограмме (рис.5) на пересечении полученной величины h0 и а найти искомую высоту h.

Зона защиты в разрезе

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Рис.4. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Рис 5.

hx/rоx = 12/14 = 0,85 ? 2,67

по шкале I рис 3 h0 = 24 м

Определяем по монограмме (рис 5) h = 35 м

Проверяем по формуле

3. Одиночный тросовый молниеотвод

6. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ? 60 м с расстоянием б между опорами приведена на рис.6. Для расчета зоны защиты тросового молниеотвода приняты следующие дополнительные обозначения: hon - высота опоры; h - высота молниеотвода, равная расстоянию от земли до точки максимального провеса троса; б - расстояние между опорами.

Зона защиты по К-к

Принимается, что верхняя часть зоны защиты ограничена горизонтальной прямой, проведенной от точки максимального провеса троса. Торцовые части ее аналогичны таковым у двойного стержневого молниеотвода.

Очертание зоны защиты в вертикальном сечении, перпендикулярном тросу посредине между опорами, по форме аналогично двойному стержневому молниеотводу. Но вместо г0= 1,5 h в последнем случае следует принимать г0 = 1,25h для тросового молниеотвода.

Графическое построение зоны защиты в горизонтальной плоскости на уровне hx производится путем нанесения зоны защиты от опор молниеотвода (окружности) на высоте hx и соединением их касательными с точками, находящимися посредине расстояния б и отстоящими от прямой, соединяющей опоры, на расстоянии г-

При расчетах зоны защиты в сечении А-А (рис.6) следует пользоваться формулами:

rx = 1,25 (h - 1,25hx) (7)

rx = 0,625 (h - hx) (8)

Для обеспечения расчетной высоты тросового молниеотвода высота опор должна быть выбрана с учетом стрелы провеса. Последняя для стального троса сечением 35-50 мм2 принимается: для пролетов б до 120 м равной 2 м; для пролетов б от 120 до 150 м - 3 м.

Высота опор будет слагаться из расчетной высоты молниеотвода и принятой величины стрелы провеса троса.

При известных hx и r по номограмме (рис.7) определяется высота одиночного тросового молниеотвода. Она находится по шкале I, если <3,2, или по шкале II; если >3,2. Способ определения h аналогичен способу определения высоты одиночного стержневого молниеотвода.

hx/rоx = 20/5 = 4 > 3,2

значит определяем по шкале II монограммы (рис 7)

Эта величина составит h = 28 м

Найденную высоту одиночного тросового молниеотвода нужно проверить по допустимому расстоянию по воздуху от молниеотвода до защищаемого сооружения. (Для упрощения проверка опускается.)

Высота опоры с учетом стрелы провеса троса сечением 50мм2

hоп 28+3=31м

молниеотвод зона защита высота

Монограмма для определения высоты одиночного тросового молниеотвода высотой до 60м

Рис 7. Монограмма для определения высоты одиночного тросового молниеотвода высотой до 60м


Дата публикации: апрель 19, 2022