В предыдущей публикации было детально рассмотрено различные виды молниеприемников, расчет зон защиты, особенности монтажа в зависимости от типа крыши и материала кровли. Полученная информация позволит вам самостоятельно сделать его выбор или оценить предложение фирм, специализирующихся на установке внешней системы защиты от удара молнии.

Но молниеприемник – это только одна из составляющих молниезащиты. Принятый ток молнии надо отвести к заземляющему устройству и сделать это безопасно для людей и без ущерба для имущества. Выполнить эту миссию должны токоотводы .

Задачей токоотводов , или как их еще называют – опусков , является обеспечение протекания тока молнии от молниеприемника до заземления по нескольким параллельным путям и по кратчайшему расстоянию. Поэтому токоотводы должны быть прямыми (без образования петель и изгибов под острым углом) и располагаться вертикально вдоль фасада здания.

Количество токоотводов определяется периметром внешнего края крыши здания. Согласно украинских и российских нормативов (ДСТУ Б В.2.5-38:2008 и CO-153-34.21.122-2003) токоотводы следует располагать по периметру здания равномерно на расстоянии 20 метров (ІІІ класс молниезащиты, к которому относятся жилые дома), а согласно с международным стандартом IEC 62305 – через 15 метров.

При использовании молниеприемника в виде сетки замкнутых контуров желательно, а по международным стандартам – обязательно, чтобы опуски являлись непрерывным продолжением сетки, то есть, токоотводы должны быть с обоих концов каждой из ветвей сетки.

Для тросового молниеприемника как минимум по одному токоотводу должно опускаться к молниезащитному заземлению от каждого из концов троса. Если используется стоящая отдельно мачта, то используется один опуск.

То есть, если периметр крыши меньше 20 метров, то по действующим у нас нормативам можно довольствоваться одним токоотводом, но предпочтительней устанавливать два опуска с противоположных сторон здания. При большем периметре крыши количество опусков определяется делением его длины на 20 м. Разумеется, в большинстве случаев такое деление не даст целого числа токоотводов и его необходимо округлить по правилам математики (при десятых до 0,5 округляем в меньшую сторону, при 0,5 и более – в большую).

Помимо этого на количество токоотводов оказывает влияние симметричность фигуры, которую образует проекция внешних краев крыши на землю. Если фигура симметрична (квадрат, прямоугольник), то полученное в результате деления четное число остается неизменным, а к нечетному числу прибавляется единица. Но для скатных крыш при длине или ширине проекции менее 12 метров полученное нечетное число на единицу сокращается. Если фигура несимметрична, то полученное число остается неизменным.

Помимо этого, в целях безопасности опуски должны располагаться на расстоянии не ближе 50 см к окнам и 1 м к дверным проемам здания. Также, необходимо придерживаться расстояния более 2 м от входящих в дом проводящих коммуникаций (металлический трубопровод, газопровод, силовой кабель и т.д.). Поэтому опуски располагаются не точно, а в среднем на расстоянии 20 м друг от друга с возможным отклонением в несколько метров в ту или иную сторону.

Если из-за архитектурных особенностей или по другим причинам невозможно обеспечить прямолинейное вертикальное прохождение опусков на безопасных расстояниях, их можно прокладывать с изгибами, стараясь свести их количество к минимуму. При этом в месте изгиба проводник должен иметь радиальную форму и, как уже упоминалось выше, не изгибаться не под острым углом во избежание пробоя между близко расположенными точками образующих изгиб участков токоотвода.

Располагать токоотводы необходимо как можно более равномерно и симметрично по периметру строения и желательно рядом с каждым образующим выступ углом здания. Для молниеприемной сетки следует по возможности устанавливать токоотводы возле точек соединения ячеек. Как правило, возле углов располагаются и водосточные трубы, которые маскируют токоотводы.

В качестве токоотводов можно использовать круглые (провод) или плоские (полоса) проводники из оцинкованной стали с площадью поперечного сечения не менее 50 мм2, алюминия с площадью поперечного сечения не менее 25 мм2 или меди с площадью поперечного сечения не менее 16 мм2.

При использовании комплектующих специализирующихся на системах молниезащиты известных производителей проводники имеют одинаковый унифицированный для различного типа держателей и соединителей размер (круглые, как правило, диаметром 8 мм). В случае установки тросовых молниеприемников для организации токоотводов чаще всего применяется тот же трос, что и для молниеприемника, это особенно актуально в случае использования деревянных мачт.

Участок токоотвода, идущий от молниеприемника по крыше здания, крепится также как и провод молниеприемника. При этом опуск, идущий от проложенного по коньку молниеприемника, прокладывается на расстоянии около 0,4 м от края крыши. Затем специальным клеммным зажимом (зажим лотка) провод крепится к водосточному желобу и дальше переходит на фасад здания. При установленной на пути токоотвода снегоулавливающей решетке провод крепится к ней с помощью специальной клеммы.

К стенам здания токоотводы приблизительно через каждый метр длины крепятся специальными держателями. При этом нужно обращать внимание на материал стен и облицовки. Если он является легковозгораемым (древесина, утеплитель и т.д.) и повышение температуры опуска при прохождении тока молнии может вызвать его загоранию, то токоотводы должны крепиться на дистанции от стены не ближе 10 см. При ІІІ классе молниезащиты для проводника диаметром 8 мм принимают следующие значения увеличения температуры: алюминий – 12 °С, медь – 5 °С, сталь – 190 °С.

На стенах из негорючего материала токоотводы могут прилегать к поверхности стены или даже скрываться под слоем изолирующей штукатурки или другой обшивки. Под обшивкой, как правило, размещают плоский проводник. Для быстрого и легкого соединения круглого провода с плоской полосой предназначен специальный соединитель. При этом нужно учитывать, что проводник из алюминия нельзя прокладывать ни на ни под штукатурку, цемент или бетон из-за быстрого коррозионного разрушения. По той же причине если необходимо объединение проводников из разных материалов, то следует использовать соединитель с биметаллической пластиной.

По фасаду на углах здания токоотводы располагают с отступом в 20 см от самого угла. Если поблизости находится водосточная труба, то провод можно закрепить прямо на ней воспользовавшись широким ассортиментом хомутов-держателей. Прокладывать опуски в самих водосточных трубах, даже если они имеют изоляционное покрытие, не следует, поскольку воздействие влаги приведет к быстрой коррозии токоотводов.

На высоте около 1,0 – 1,5 метров от земли токоотводы соединяется с заземляющими проводниками. Согласно нормативам это соединение должно быть разборным, чтобы обеспечивать возможность осуществления периодических замеров электрического сопротивления заземлителей. Для организации подобного контрольного соединения используются болтовые металлические зажимы. В случае, если токоотвод скрыт под обшивкой, доступ к контрольному зажиму обеспечивается установкой специального инспекционного люка (смотровой дверцы).

Токоотвод - важнейший элемент молниезащиты зданий и строений. Его непосредственная задача – отводить ток молнии к прибору заземления. Токоотвод сейчас, как и много лет назад, представляет собой алюминиевую или оцинкованную стальную проволоку значительного диаметра (обычно 6-8 мм). Применяют также медный проводник. Несмотря на принципиальную простоту и невысокую стоимость, у этого приспособления потрясающая эффективность.

Обычно на здание монтируют не один, а сразу несколько токоотводов. Располагают их таким образом, чтобы ток растекался по нескольким непересекающимся путям. Это позволяет снизить вероятность возникновения сильного искрения. Изгибы токоотвода должны быть плавными, а их количество при прокладке сведено к минимуму.

Закрепить надёжно токоотвод возможно только с помощью профессиональных инструментов и дополнительных приспособлений. Для соединения с заземлением следует применять сварку или пайку твёрдым припоем. А для того, чтобы соединить отводящую ток проволоку с молниеприёмником, допустимо использование болтов, бандажей, клёпок. Закрепление токоотвода происходит через каждый метр. Кроме того, обязательно понадобится такая деталь, как держатель.

Самый экономный вариант в данном случае – купить пластиковый держатель токоотвода. Пластик вполне подойдёт здесь в качестве материала. Он не проводит ток, устойчив к воздействию влаги и химикатов.

Однако у пластиковых изделий есть и свои минусы. Например, у них сравнительно невысокие прочностные характеристики.

Помимо пластиковых существуют ещё и металлические держатели для токоотвода. Они применяются для крепления тяжёлых по весу молниеотводов со сравнительно большим диаметром проволоки. Эти держатели более надёжны, чем пластиковые, однако со временем они могут подвергнуться коррозии.

Отличия изолированных и неизолированных вариантов

Сами токоотводы, как и держатели, тоже можно разделить на две группы:

• неизолированные;
• изолированные.

Вторые считаются более современным решением, чем первые. Неизолированные изделия характеризуются тем, что соединяют все металлические части молниезащитной системы. Это позволяет снизить разность потенциалов при ударе молнии.

Но антенны связи, спутниковые антенны, прочее оборудование для передачи данных при таком подходе остаётся незащищённым. И эту проблему решает как раз изолированный токоотвод. Он может обеспечить требуемое расстояние между металлическими элементами (так называемую воздушную изоляцию). Причём и этим элементам и корпусу здания больше не будет угрожать опасность наведения потенциалов.

На сегодняшний день эффективность изолированных систем уже не вызывает сомнений – они успешно обустраиваются на различных строениях и мачтах по всему миру.

В качестве конкретного примера здесь можно привести изолированный токоотвод iscon 750 sw.

Это товар от немецкой компании OBO Bettermann. Он обеспечивает разделительное расстояние в 750 миллиметров (что понятно из цифры в названии). Его поверхность не имеет скользящего разряда и устойчива к высокому напряжению. Выпускается данный токоотвод в двух вариациях - одна подходит для прокладки в грунте, а другая на поверхности.

Ограничения на установку

Монтаж отводящих ток проволок следует производить согласно существующим стандартам и правилам. В частности, монтажникам нельзя забывать о том, где категорически не допускается прокладка токоотводов:

• внутри водосточных труб;
• по легковоспламеняющимся поверхностям (такая поверхность не должна находиться ближе 150 миллиметров от провода).

Плюс ко всему рекомендуется располагать токоотвод так, чтобы он был максимально удалён от окон, дверей, входящих кабелей, трубопроводов (минимум 2 м). Прятать проводник в стене можно только в том случае, если она из материала, который не горит. Алюминий прятать запрещено из-за его быстрого коррозионного разрушения.

Можно прикреплять токоотвод к водосточным трубам. Соединение с заземлителем делают на высоте 1 м от земли (максимум 1,5 м). Надо обеспечить разборное соединение, чтобы при проверке можно было замерить сопротивление заземлителя. В случае прокладки за фасадом внизу устанавливают смотровой лючок.

Средние расстояния между токоотводами в зависимости от уровня защищенности

Уровень защиты	Среднее расстояние, м

3.2.2.4. Указания по размещению токоотводов

Желательно, чтобы токоотводы равномерно располагались по периметру защищаемого объекта. По возможности они прокладываются вблизи углов зданий.

Не изолированные от защищаемого объекта токоотводы прокладываются следующим образом:

если стена выполнена из негорючего материала, токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;

если стена выполнена из горючего материала, токоотводы могут быть закреплены непосредственно на поверхности стены, так чтобы повышение температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены;

если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между ними и защищаемым объектом всегда превышало 0,1 м. Металлические скобы для крепления токоотводов могут быть в контакте со стеной.

Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах. Рекомендуется размещать токоотводы на максимально возможных расстояниях от дверей и окон.

Токоотводы прокладываются по прямым и вертикальным линиям, так чтобы путь до земли был по возможности кратчайшим. Не рекомендуется прокладка токоотводов в виде петель.

3.2.2.5. Естественные элементы токоотводов

Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естественными токоотводами:

а) металлические конструкции при условии, что:

электрическая непрерывность между разными элементами является долговечной и соответствует требованиям п. 3.2.4.2;

они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально предусмотренных токоотводов. Металлические конструкции могут иметь изоляционное покрытие;

б) металлический каркас здания или сооружения;

в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;

г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические конструкции фасада при условии, что их размеры соответствуют указаниям, относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм.

Металлическая арматура железобетонных строений считается обеспечивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следующим условиям:

примерно 50 % соединений вертикальных и горизонтальных стержней выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка проволокой);

электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных блоков, подготовленных на месте.

В прокладке горизонтальных поясов нет необходимости, если металлические каркасы здания или стальная арматура железобетона используются как токоотводы.

3.2.3. Заземлители

3.2.3.1. Общие соображения

Во всех случаях, за исключением использования отдельно стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов.

3.2.3.2. Специально прокладываемые заземляющие электроды

Целесообразно использовать следующие типы заземлителей: один или несколько контуров, вертикальные (или наклонные) электроды, радиально расходящиеся электроды или заземляющий контур, уложенный на дне котлована, заземляющие сетки.

Сильно заглубленные заземлители оказываются эффективными, если удельное сопротивление грунта уменьшается с глубиной и на большой глубине оказывается существенно меньше, чем на уровне обычного расположения.

Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м от стен. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее 0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом надо стремиться свести к минимуму их взаимное экранирование.

Глубина закладки и тип заземляющих электродов выбираются из условия обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания грунта.

3.2.3.3. Естественные заземляющие электроды

В качестве заземляющих электродов может использоваться соединенная между собой арматура железобетона или иные подземные металлические конструкции, отвечающие требованиям п. 3.2.2.5. Если арматура железобетона используется как заземляющие электроды, повышенные требования предъявляются к местам ее соединений, чтобы исключить механическое разрушение бетона. Если используется преднапряженный бетон, следует учесть возможные последствия протекания тока молнии, который может вызвать недопустимые механические нагрузки.

3.2.4. Крепление и соединения элементов внешней МЗС

3.2.4.1. Крепление

Молниеприемники и токоотводы жестко закрепляются, так чтобы исключить любой разрыв или ослабление крепления проводников под действием электродинамических сил или случайных механических воздействий (например, от порыва ветра или падения снежного пласта).

3.2.4.2. Соединения

Количество соединений проводника сводится к минимальному. Соединения выполняются сваркой, пайкой, допускается также вставка в зажимной наконечник или болтовое крепление.

3.3. Выбор молниеотводов

3.3.1. Общие соображения

Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности Р з. Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает надежность защиты не менее Р з.

Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна - в комбинации со специально установленными молниеотводами.

В общем случае выбор молниеотводов должен производиться при помощи соответствующих компьютерных программ, способных вычислять зоны защиты или вероятность прорыва молнии в объект (группу объектов) любой конфигурации при произвольном расположении практически любого числа молниеотводов различных типов.

При прочих равных условиях высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта.

Если защита объекта обеспечивается простейшими молниеотводами (одиночным стержневым, одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры молниеотводов можно определять, пользуясь заданными в настоящем нормативе зонами защиты.

В случае проектирования молниезащиты для обычного объекта, возможно определение зон защиты по защитному углу или методом катящейся сферы согласно стандарту Международной электротехнической комиссии (IEC 1024) при условии, что расчетные требования Международной электротехнической комиссии оказываются более жесткими, чем требования настоящей Инструкции.

3.3.2. Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов

3.3.2.1. Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h 0 < h , вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис. 3.1). Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h 0 и радиусом конуса на уровне земли r 0.

Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.4) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При более высоких молниеотводах следует пользоваться специальной методикой расчета.

Рис. 3.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Для зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.1) радиус горизонтального сечения r x на высоте h x определяется по формуле:

Таблица 3.4

Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Надежность защиты Р з	Высота молниеотвода h , м	Высота конуса h 0, м	Радиус конуса r 0, м
	От 100 до 150
	От 30 до 100
	От 100 до 150
	От 30 до 100
	От 100 до 150

3.3.2.2. Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Стандартные зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ограничены симметричными двускатными поверхностями, образующими в вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершиной на высоте h 0 < h и основанием на уровне земли 2r 0 (рис. 3.2).

Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.5) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте следует пользоваться специальным программным обеспечением. Здесь и далее под h понимается минимальная высота троса над уровнем земли (с учетом провеса).

Рис. 3.2. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода:

L - расстояние между точками подвеса тросов

Полуширина r х зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.2) на высоте h x от поверхности земли определяется выражением:

При необходимости расширить защищаемый объем к торцам зоны защиты собственно тросового молниеотвода могут добавляться зоны защиты несущих опор, которые рассчитываются по формулам одиночных стержневых молниеотводов, представленным в табл. 3.4. В случае больших провесов тросов, например, у воздушных линий электропередачи, рекомендуется рассчитывать обеспечиваемую вероятность прорыва молнии программными методами, поскольку построение зон защиты по минимальной высоте троса в пролете может привести к неоправданным затратам.

Таблица 3.5

Расчет зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Надежность защиты р з	Высота молниеотвода h , м	Высота конуса h 0, м	Радиус конуса r 0, м
	От 30 до 100
	От 100 до 150
	От 30 до 100
	От 100 до 150

3.3.2.3. Зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между стержневыми молниеприемниками L не превышает предельной величины L max. В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного стержневого молниеотвода (высотой h и расстоянием L между молниеотводами) представлена на рис. 3.3. Построение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h 0, r 0) производится по формулам табл. 3.4 для одиночных стержневых молниеотводов. Размеры внутренних областей определяются параметрами h 0 и h c, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у молниеотводов, а второй - минимальную высоту зоны посередине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L  L c граница зоны не имеет провеса (h c = h 0). Для расстояний L c  L  L max высота h cопределяется по выражению

Входящие в него предельные расстояния L max и L c вычисляются по эмпирическим формулам табл. 3.6, пригодным для молниеотводов высотой до 150 м. При большей высоте молниеотводов следует пользоваться специальным программным обеспечением.

Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляются по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты:

максимальная полуширина зоны r х в горизонтальном сечении на высоте h x :

Рис. 3.3. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

длина горизонтального сечения L x на высоте h x  h c:

причем при h x < h cL x = L /2;

ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами 2r cx на высоте h x  h c:

Таблица 3.6

Резервуары с нефтью и нефтепродуктами являются объектами повышенной пожарной опасности. Поэтому устройствами молниезащиты они должны быть защище­ны от прямых ударов молнии, электростатической ин­дукции, а также заноса высоких потенциалов.

Молниезащитная система в общем случае состоит из молниеприемников, токоотводов и заземлителей.

Защиту резервуарных парков общей вместимости бо­лее 100 тыс. м3 от прямых ударов молнии, как правило, выполняют отдельно стоящими молниеприемниками (молниеотводами). Молниеприемники устанавливают так­же непосредственно на резервуаре. Их изготавливают из круглых стержней с площадью поперечного сечения не менее 100 мм2. Крепление молниеприемника к резервуа­ру (к верхнему поясу стенки или к стационарной крыше) должно осуществляться с помощью сварки.

В зону защиты молниеприемников должно входить пространство над дыхательной арматурой, ограниченное полусферой радиусом 5 м.

Нижний пояс стенки резервуара должен быть присо­единен через токоотводы к заземлителям, установленным на расстоянии не более чем 50 м по периметру стенки, но не менее чем в двух диаметральных противоположных точках. Соединения токоотводов и заземлителей должны выполняться на сварке.

Токоотводы изготавливают из прутков и тросов диа­метром 6 мм и более, у полосовой стали - сечением не менее 48 мм2, из стальных труб - с толщиной стенки не менее 2,5 мм.

В качестве заземлителей используют конструкции, состоящие из не менее чем 3 вертикальных электродов длиной не менее 3 м, находящихся на расстоянии не бли­же 5 м друг от друга, объединенных горизонтальным электродом. Заземлители изготавливают из стержней диаметром не менее 10 мм, из уголковой стали сечением не менее 160 мм2, а также из труб.

Защиту от заноса высокого потенциала по подземным и наземным металлическим коммуникациям выполняют присоединением их к заземлителям на входе в резервуар.

Ввод линий электропередачи, сетей сигнализации дол­жен осуществляться только кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой либо кабелями, проложенными в металлических трубах и коробах.

При использовании для молниезащиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h размеры зоны за­щиты определяются высотой h0 и радиусом r0 защитного конуса (рисунок ниже).

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Формулы для расчета величин h0 и r0 при различной надежности защиты (Рз) приведены в таблице ниже.

Расчет размеров защитного конуса, создаваемого одиночным молниеотводом

Надеж­ность защи­ты Рз	Высота молние­отвода h, м	Высота конуса h0, м	Радиус конуса r0, м
	от 100 до 150
	от 30 до 100
	от 100 до 150
	от 30 до 100
	от 100 до 150

Радиус защитной зоны rx на высоте hx находится по формуле

Молниеотвод считается двойным, если расстояние меж­ду стержневыми молниеприемниками Lм не превышает предельного значения Lmax (таблица ниже). В противном слу­чае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Схема зоны защиты двойного стержневого молниеот­вода представлена на рисунке ниже.

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Расчет размеров внешних областей защиты двой­ного молниеотвода (полуконусов с габаритами h0 и r0) производится по формулам таблицы выше, справедливым для одиночных стержневых молниеотводов. Размеры внутренних областей защиты находятся по формулам таблицы ниже.

Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Надеж­ность защи­ты Рз	Высота молние­отвода h, м	Lmax, м
	от 30 до 100
	от 100 до 150
	от 30 до 100
	от 100 до 150
	от 30 до 100
	от 100 до 150

Размеры внутренних областей защиты определяются параметрами h0 и hc, первый из которых равен макси­мальной высоте зоны непосредственно у молниеотводов, а второй - минимальной высоте зоны по середине меж­ду молниеотводами.

Если выполняется неравенство L = Lc, то можно при­нять hc = h0. Если же Lc = L = Lmax, то расчет hc выпол­няется по формуле

Размеры горизонтальных сечений зоны защиты вычисляются по следующим формулам:

• радиус защитной зоны rx на высоте hx

• длина горизонтального сечения lx на высоте hx

• ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами на высоте hx = hc равна 2rсх, где

Проверка состояния системы молниезащиты произ­водится 1 раз в год перед началом грозового сезона (март, апрель). При этом контролируют целостность и защищен­ность от коррозии доступных обзору частей молниепри­емников и токоотводов, а также контактов между ними. Кроме того, измеряют сопротивление току промышлен­ной частоты заземлителей отдельно стоящих молниеот­водов. Его величина не должна превышать результаты соответствующих замеров на стадии приемки более чем в 5 раз. В противном случае заземление подлежит реви­зии, в ходе которой выявляются элементы, требующие замены или ремонта, проверяется надежность электри­ческой связи между токоведущими элементами, опреде­ляется степень разрушения коррозией отдельных элемен­тов молниезащиты. По результатам ревизии принимает­ся решение о ее ремонте.

Реально работающий молниеотвод был изобретен около 200 лет назад, президентом Америки Бенджамином Франклином.

На сегодняшний день действия, направленные на защиту сооружений от молний, регламентируются нормативом ДСТУ Б В.2.5-38:2008. Он определяет требования к молниеотводам.

Любой молниеотвод состоит из трех основных частей:

Молниеприемника (принимает на себя удар молнии);

Токоотвода (проводит ток к заземлению);

Заземления (разряжает электрический потенциал на землю).

Устройство защиты дома от молнии

При этом молниеприемник может быть трех типов:

Стержневой;

Линейный;

Сетчатый.

1. Стержневой молниеприемник - это металлический стержень (трубка, уголок, прямоугольник) достаточной площади сечения от 1-2 см2 и более. Длинна его не менее 0,25 м, но, как правило, от 0,5 м до 2 м. Стержневой молниеприемник идеальный вариант для всех видов металлических крыш.

Молниеприемник надо устанавливать на такую высоту, чтобы в зону защиты (как бы условный конус) попадал полностью защищаемый объект. Для этого диаметр основания конуса должен быть не более тройного значения высоты. Для молниеотводов такого типа используют специально устанавливаемые мачты, верхушки высоких деревьев. Верхний конец молниеотвода выступает над кроной дерева не менее чем на 0,5 м. Дерево же должно находится от постройки не далее чем на 10 м. Молниеотвод может быть установлен на мачту, которая крепится на верхней точке крыши здания. Наименьшей надежностью обладает, условно говоря, поверхность зоны защиты. В глубине конуса она выше, при этом чем острее конус тем выше степень защиты.

Верхний конец молниеотвода а, б. стальная проволока; в. прутка; г. водопроводная труба; д, е. стальная полоса и уголок; 1. пропаянный бандаж; 2. сварка; 3. заклепки

Расчета высота молниетвода проще всего выполнять таким образом: высота приподнимания молниеотвода равна защитному расстоянию по горизонтали от него (3 м молниеотвод защищает 3 м, 7 м - 7м и т.д.). Вместе с тем, рассчитать радиус защиты громоотвода для дома можно с помощью такой формулы (h - расстояние от пика молниеотвода до самой высокой точки дома):

Громоотвод устанавливают на жерди, толщина которой должна быть 10-15 см, пишет iBud.ua. Жердь крепится к крыше дома. Верхний конец молниеотвода делают такого же диаметра, как и остальные его части. Можно использовать проволоку большего диаметра (максимальная толщина - 14 мм). Для верхнего конца громоотвода используйте стальной уголок, полосы, трубы (рекомендуемое сечение 50-60 мм2). Из проволоки вверху лучше всего сделать закрепленную петлю, трубу заварить или сплющить.

Закрепить монлиеприемник, как отмечалось, можно на крыше дома, телевизионной мачте, флюгере или рядом растущем дереве. Если установка молинеотвода выполняется на дерево, то крепление проводиться с помощью синтетического материала. При этом дом должен попадать в защитный конус. Если молниеотвод устанавливается на дымовую трубу, то надо позаботиться о надежном креплении. Ветер может сорвать громоотвод с трубы.

Установка защиты от молнии на дерево

Стержневой молниеотвод

2. Линейный молниеотвод - натянутый вдоль конька крыши трос сечением не менее 0,5 см. Используется такая защита от молний для домов с шиферной или деревянной крышей.

Трос протягивается вдоль конька крыши и закрепленный на деревянных стержнях. При этом каждый конец троса соединен с заземлением. Токоотводы укладывают с каждой стороны троса вдоль стен дома в защитные трубы и присоединяют к электродам заземления. Высота троса над коньком крыши должна быть не менее 0,5 м.

Линейный молниеотвод

Сетчатый молниеотвод

Способы соединения деталей молниеотвода

3. Сетчатый молниеотвод - это сетка из проволоки или арматуры с шагом ячейки 6–12 м (минимальный шаг ячейки - 3м, согласно ДСТУ Б В.2.5-38:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений. Устройство молниезащиты зданий и сооружений»). Для сетки используется, как правило, проволока или трос диаметром 6 мм. Сетка также устанавливается на высоте от 0,5 м над кровлей. При этом соединяется она с несколькими заземлениями по периметру здания. Расстояние между точками заземления не должно превышать 12 м. Если на крыше дома есть выступающие архитектурные элементы, например, башни или трубы, то на них так же могут монтироваться молниеприемники. Они должны выступать над верхним краем на 0,5 м и надежно заземляться.

Токоотвод - это толстый провод сечением не менее 0,5 см.

Заземление - металлический стержень любого профиля и сечения, соединенный с токоотводом и уходящий в землю не менее чем на 50 см.

Во всех типах защиты дома от молнии применяют токоотводы и молниеприемники диаметром не менее 6 мм. В качестве заземления применяется электрод, который может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Длина заземлителя 2-3 м, глубина закапывания не менее 1 м. Для соединения частей молниеотвода применяют сварные или же болтовые соединения. Качество последних периодически необходимо проверять.

Устройство заземления для молниеотвода

Допускается заземлять молниеотвод на арматуру фундамента, если он не полностью укрыт слоем гидроизоляции, и если влажность грунта больше 3%. Электроды должны быть вкопаны так глубоко, чтобы достигать влажных слоев почвы. А удельное сопротивление почвы не должно быть слишком высоким, желательно, не более 200 Ом.

Защита электродов от коррозии реализуется путем применения оцинкованной стали или меди. Не допускается покрытие электродов токонепроводящей эмалью или битумом.

Часто приходится слышать мнение, что металлическая кровля, например, листовая медь или металлочерепица в достаточной степени защищает от удара молнии и не требует обустройства дополнительной защиты. К сожалению, это не совсем так:

1 - любой молниеприемник нужно заземлять, а при укладке металочерепицы - это, как правило, не делается;

2 - толщина металла в этого покрытия менее миллиметра, и от серьезной молнии такая защита не спасает. Молния большой мощности просто прожигает металл.

Новые технологии молниезащиты дома

Перечисленные конструкции молниеотводов являются, образно говоря, механическими, хотя и основанными на законах физики. Однако существуют более продвинутые технологии защиты дома от молнии, распространение которых сдерживается высокой стоимостью. Речь идет о так называемых ионизаторах. Суть действия устройства в том, чтобы создать противонаправленный разряд-лидер.

Первые приборы такого типа действовали на основании ионизированного излучения радиоактивного изотопа. Более поздние модификации стали чисто электронными и изотопы уже не используют.

При подаче на такой прибор напряжения возникает столб ионизированного воздуха, на который замыкается разряд молнии. Таким образом, это уже не молниеотвод, а своего рода ловушка, которая притягивает к себе молнии с достаточно большой территории. Однако и стоимость их более 1000 долларов, что в десятки раз дороже простого молниеотвода, который можно собрать своими руками, затратив лишь 2-3 сотни гривен.

В мире вся внутренняя электрическая сеть жилого объекта, включая защиту от молний и защиту от всевозможных внешних воздействий, закладываются на этапе проекта дома. То есть система молниезащиты представляет собой часть интегрированной сети объекта, а не отдельную структуру, не имеющую отношение к электропитанию.

В современных многоквартирных монолитных домах все участки цепи от источников электроснабжения заземляются на внутреннюю арматуру несущих стен, а через нее - на арматуру фундамента.

Профилактика и уход за молниезащитой

Чтобы молниеотвод выполнял свою функцию, его надо не только правильно собрать, но и периодически выполнять профилактические работы. Свойства молниеотвода зависят не только от конструкции, но и от условий эксплуатации, например, от свойств грунта в месте предполагаемого заземления. Чрезмерно сухой, песчаный или каменистый грунт плохо проводит электрический ток. В этом случае грунт стоит увлажнить, например, соляным раствором, либо просто добавить соль в состав грунта. Соль – хороший проводник, особенно при намокании во время дождя. Можно так же добавить в грунт древесный уголь, который тоже хорошо проводит ток. Важно помнить, что заземление не стоит делать, где попало. Электрод должен быть заглублен в землю не ближе 5 метров от дорожек, проходов и самого здания.

Необходимо следить, чтобы в местах собранных контактов не образовывалась ржавчина. Они были не испачканы маслом, краской или грязью. Места несварных соединений надо перемотать изолентой и покрыть слоем гидроизолирующего материала.

Профилактических осмотр молниеотводов производят ежегодно весной перед началом периода гроз. Раз в 2-3 года места соединений рекомендуется разобрать, проверить контакты, очистить их от окиси или ржавчины, и соединить по-новому. Желательно, не реже раза в три года проверять состояние находящегося в земле электрода. Если через коррозию его сечение заметно уменьшилось, электрод заземлителя следует заменить.

установить закладку

установить закладку

РД 34.21.122-87

ИНСТРУКЦИЯ
ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

СОСТАВИТЕЛИ: д.т.н. Э.М.Базелян - ЭНИН им. Г.М.Кржижановского, В.И.Поливанов, В.В.Шатров, А.В.Цапенко

СОГЛАСОВАНА Госстроем СССР, письмо N АЧ-3945-8 от 30.07.87

УТВЕРЖДЕНА Главтехуправлением Минэнерго СССР 12.10.87

ПРЕДИСЛОВИЕ

Требования настоящей Инструкции обязательны для выполнения всеми министерствами и ведомствами.

Настоящая Инструкция устанавливает необходимый комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей (сельскохозяйственных животных), предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, пожаров и разрушений, возможных при воздействиях молнии.

Настоящая Инструкция должна соблюдаться при разработке проектов зданий и сооружений.

Настоящая Инструкция не распространяется на проектирование и устройство молниезащиты линий электропередачи, электрической части электростанций и подстанций, контактных сетей, радио- и телевизионных антенн, телеграфных, телефонных и радиотрансляционных линий, а также зданий и сооружений, эксплуатация которых связана с применением, производством или хранением пороха и взрывчатых веществ.

Настоящая Инструкция регламентирует мероприятия по молниезащите, выполняемые при строительстве, и не исключает использования дополнительных средств молниезащиты внутри здания и сооружения при проведении реконструкции или установке дополнительного технологического или электрического оборудования.

При разработке проектов зданий и сооружений помимо требований настоящей Инструкции должны быть учтены требования к выполнению молниезащиты других действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.

С введением в действие настоящей Инструкции утрачивает силу Инструкция по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений (СН 305-77).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты и ее категория, а при использовании стержневых и тросовых молниеотводов - тип зоны защиты определяются по табл.1 в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз в месте нахождения здания или сооружения, а также от ожидаемого количества поражений его молнией в год. Устройство молниезащиты обязательно при одновременном выполнении условий, записанных в графах 3 и 4 табл.1.

Таблица 1

	Здания и сооружения	Местоположение	Тип зоны защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов	Кате- гория молние- защиты
	ПУЭ относятся к зонам классов B-I и В-II	На всей территории СССР
	То же классов B-Iа, В-Iб, B-IIa		При ожидаемом количестве поражений молнией в год здания или сооружения 1 - зона А; при 1 - зона Б
	Наружные установки, создающие согласно ПУЭ зону класса В-Iг	На всей территории СССР
	Здания и сооружения или их части, помещения которых согласно ПУЭ относятся к зонам классов П-I, П-II, П-IIa		Для зданий и сооружений I и II степеней огнестойкости при 0,12 и для III-V степеней огнестойкости при 0,022 - зона Б; при 2 - зона А
	Расположенные в сельской местности небольшие строения III-V степеней огнестойкости, помещения которых согласно ПУЭ относятся к зонам классов П-I, П-II, П-IIа	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более при 0,02		III (п.2.30)
	Наружные установки и открытые склады, создающие согласно ПУЭ зону классов П-III	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более
	Здания и сооружения III, IIIa, IIIб, IV, V степеней огнестойкости, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ		При 0,12 - зона Б, при 2 - зона А
	Здания и сооружения из легких металлических конструкций со сгораемым утеплителем (IVа степени огнестойкости), в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных классов	В местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч в год и более	При 0,022 - зона Б, при 2 - зона А
	Небольшие строения III-V степеней огнестойкости, расположенные в сельской местности, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных классов	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более для III, IIIа, IIIб, IV, V степеней огнестойкости при 0,1, для IVа степени огнестойкости при 0,02		III (п.2.30)
	Здания вычислительных центров, в том числе расположенные в городской застройке	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более
	Животноводческие и птицеводческие здания и сооружения III-V степеней огнестойкости: для крупного рогатого скота и свиней на 100 голов и более, для овец на 500 голов и более, для птицы на 1000 голов и более, для лошадей на 40 голов и более	В местностях со средней продолжительностью гроз 40 ч в год и более
	Дымовые и прочие трубы предприятий и котельных, башни и вышки всех назначений высотой 15 м и более	В местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч в год и более		III (п.2.31)
	Жилые и общественные здания, высота которых более чем на 25 м превышает среднюю высоту окружающих зданий в радиусе 400 м, а также отдельно стоящие здания высотой более 30 м, удаленные от других зданий более чем на 400 м	В местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год и более
	Отдельно стоящие жилые и общественные здания в сельской местности высотой более 30 м
	Общественные здания III-V степеней огнестойкости следующего назначения: детские дошкольные учреждения, школы и школы- интернаты, стационары лечебных учреждений, спальные корпуса и столовые учреждений здравоохранения и отдыха, культурно- просветительные и зрелищные учреждения, административные здания, вокзалы, гостиницы, мотели и кемпинги
	Открытые зрелищные учреждения (зрительные залы открытых кинотеатров, трибуны открытых стадионов и т.п.)
	Здания и сооружения, являющиеся памятниками истории, архитектуры и культуры (скульптуры, обелиски и т.п.)

Оценка среднегодовой продолжительности гроз и ожидаемого количества поражений молнией зданий или сооружений производится согласно обязательному приложению 2 ; построение зон защиты различных типов - согласно приложению 3 .

1.2. Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к I и II категориям, должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных ее проявлений и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические коммуникации.

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации. Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко II категории, должны быть защищены от прямых ударов и вторичных проявлений молнии.

Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии.

Внутри зданий большой площади (шириной более 100 м) необходимо выполнять мероприятия по выравниванию потенциалов.

1.3. Для зданий и сооружений с помещениями, требующими устройства молниезащиты I и II или I и III категорий, молниезащиту всего здания или сооружения следует выполнять по I категории.

Если площадь помещений I категории молниезащиты составляет менее 30% площади всех помещений здания (на всех этажах), молниезащиту всего здания допускается выполнять по II категории независимо от категории остальных помещений. При этом на вводе в помещения I категории должна быть предусмотрена защита от заноса высокого потенциала по подземным и наземным (надземным) коммуникациям, выполняемая согласно пп.2.8 и 2.9 настоящей Инструкции.

1.4. Для зданий и сооружений с помещениями, требующими устройства молниезащиты II и III категорий, молниезащиту всего здания или сооружения следует выполнять по II категории.

Если площадь помещений II категории молниезащиты составляет менее 30% площади всех помещений здания (на всех этажах), молниезащиту всего здания допускается выполнять по III категории. При этом на вводе в помещения II категории должна быть предусмотрена защита от заноса высокого потенциала по подземным и наземным (надземным) коммуникациям, выполняемая согласно пп.2.22 и 2.23 настоящей Инструкции.

1.5. Для зданий и сооружений, не менее 30% общей площади которых приходится на помещения, требующие устройства молниезащиты по I, II или III категории, молниезащита этой части зданий и сооружений должна быть выполнена в соответствии с п.1.2 настоящей Инструкции.

Для зданий и сооружений, более 70% общей площади которых составляют помещения, не подлежащие молниезащите согласно табл.1, а остальную часть здания составляют помещения I, II или III категории молниезащиты, должна быть предусмотрена только защита от заноса высоких потенциалов по коммуникациям, вводимым в помещения, подлежащие молниезащите: по I категории - согласно пп.2.8, 2.9 настоящей Инструкции; по II и III категориям - путем присоединения коммуникаций к заземляющему устройству электроустановок, соответствующему указаниям п.1.7 настоящей Инструкции, или к арматуре железобетонного фундамента здания (с учетом требований п.1.8 настоящей Инструкции). Такое же присоединение должно быть предусмотрено для внутренних коммуникаций (не вводимых извне).

1.6. В целях защиты зданий и сооружений любой категории от прямых ударов молнии следует максимально использовать в качестве естественных молниеотводов существующие высокие сооружения (дымовые трубы, водонапорные башни, прожекторные мачты, воздушные линии электропередачи и т.п.), а также молниеотводы других близрасположенных сооружений.

Если здание или сооружение частично вписывается в зону защиты естественных молниеотводов или соседних объектов, защита от прямых ударов молнии должна предусматриваться только для остальной, незащищенной его части. Если в ходе эксплуатации здания или сооружения реконструкция или демонтаж соседних объектов приведет к увеличению этой незащищенной части, соответствующие изменения защиты от прямых ударов молнии должны быть выполнены до начала ближайшего грозового сезона; если демонтаж или реконструкция соседних объектов проводятся в течение грозового сезона, на это время должны быть предусмотрены временные мероприятия, обеспечивающие защиту от прямых ударов молнии незащищенной части здания или сооружения.

1.7. В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые ПУЭ заземлители электроустановок, за исключением нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ.

1.8. Железобетонные фундаменты зданий, сооружений, наружных установок, опор молниеотводов следует, как правило, использовать в качестве заземлителей молниезащиты при условии обеспечения непрерывной электрической связи по их арматуре и присоединения ее к закладным деталям с помощью сварки.

Битумные и битумно-латексные покрытия не являются препятствием для такого использования фундаментов. В средне- и сильноагрессивных грунтах, где защита железобетона от коррозии выполняется эпоксидными и другими полимерными покрытиями, а также при влажности грунта менее 3% использовать железобетонные фундаменты в качестве заземлителей не допускается.

Искусственные заземлители следует располагать под асфальтовым покрытием либо в редко посещаемых местах (на газонах, в удалении на 5 м и более от грунтовых проезжих и пешеходных дорог и т.п.).

1.9. Выравнивание потенциала внутри зданий и сооружений шириной более 100 м должно происходить за счет непрерывной электрической связи между несущими внутрицеховыми конструкциями и железобетонными фундаментами, если последние могут быть использованы в качестве заземлителей согласно п.1.8 настоящей Инструкции.

В противном случае должна быть обеспечена прокладка внутри здания в земле на глубине не менее 0,5 м протяженных горизонтальных электродов сечением не менее 100 мм. Электроды следует прокладывать не реже чем через 60 м по ширине здания и присоединять по его торцам с двух сторон к наружному контуру заземления.

1.10. Нa часто посещаемых открытых площадках с повышенной опасностью поражения молнией (вблизи монументов, телебашен и подобных сооружений высотой более 100 м) выравнивание потенциала выполняется присоединением токоотводов или арматуры сооружения к его железобетонному фундаменту не реже чем через 25 м по периметру основания сооружения.

При невозможности использования железобетонных фундаментов в качестве заземлителей под асфальтовым покрытием площадки на глубине не менее 0,5 м через каждые 25 м должны быть проложены радиально расходящиеся горизонтальные электроды сечением не менее 100 мм и длиной 2-3 м, присоединенные к заземлителям защиты сооружения от прямых ударов молнии.

1.11. При возведении в грозовой период высоких зданий и сооружений на них в ходе строительства, начиная с высоты 20 м, необходимо предусматривать следующие временные мероприятия по молниезащите. На верхней отметке строящегося объекта должны быть закреплены молниеприемники, которые через металлические конструкции или свободно спускающиеся вдоль стен токоотводы следует присоединять к заземлителям, указанным в пп.3.7 и 3.8 настоящей Инструкции. В зону защиты типа Б молниеотводов должны входить все наружные площадки, где в ходе строительства могут находиться люди. Соединения элементов молниезащиты могут быть сварными или болтовыми. По мере увеличения высоты строящегося объекта молниеприемники следует переносить выше.

При возведении высоких металлических сооружений их основания в начале строительства должны быть присоединены к заземлителям, указанным в пп.3.7 и 3.8 настоящей Инструкции.

1.12. Устройства и мероприятия по молниезащите, отвечающие требованиям настоящих норм, должны быть заложены в проект и график строительства или реконструкции здания или сооружения таким образом, чтобы выполнение молниезащиты происходило одновременно с основными строительно-монтажными работами.

1.13. Устройства молниезащиты зданий и сооружений должны быть приняты и введены в эксплуатацию к началу отделочных работ, а при наличии взрывоопасных зон - до начала комплексного опробования технологического оборудования.

При этом оформляется и передается заказчику скорректированная при строительстве и монтаже проектная документация по устройству молниезащиты (чертежи и пояснительная записка) и акты приемки устройств молниезащиты, в том числе акты на скрытые работы по присоединению заземлителей к токоотводам и токоотводов к молниеприемникам, за исключением случаев использования стального каркаса здания в качестве токоотводов и молниеприемников, а также результаты замеров сопротивлений току промышленной частоты заземлителей отдельно стоящих молниеотводов.

1.14. Проверка состояния устройств молниезащиты должна производиться для зданий и сооружений I и II категорий один раз в год перед началом грозового сезона, для зданий и сооружений III категории - не реже одного раза в три года.

Проверке подлежат целость и защищенность от коррозии доступных обзору частей молниеприемников и токоотводов и контактов между ними, а также значение сопротивления току промышленной частоты эаземлителей отдельно стоящих молниеотводов. Это значение не должно превышать результаты соответствующих замеров на стадии приемки более чем в 5 раз (см. п.1.13 настоящей Инструкции). В противном случае проводить ревизию заземлителя.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

2.1. Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к I категории, должна выполняться отдельно стоящими стержневыми (рис.1) или тросовыми (рис.2) молниеотводами.

Рис.1. Отдельно стоящий стержневой молниеотвод:

1 - защищаемый объект; 2

Рис.2. Отдельно стоящий тросовый молниеотвод:

1 - защищаемый объект; 2 - металлические коммуникации

Указанные молниеотводы должны обеспечивать зону защиты типа А в соответствии с требованиями приложения 3 . При этом обеспечивается удаление элементов молниеотводов от защищаемого объекта и подземных металлических коммуникаций в соответствии с пп.2.3, 2.4, 2.5 настоящей Инструкции.

2.2. Выбор заземлителя защиты от прямых ударов молнии (естественного или искусственного) определяется требованиями п.1.8 настоящей Инструкции.

При этом для отдельно стоящих молниеотводов приемлемыми являются следующие конструкции заземлителей (табл.2):

а) один (и более) железобетонный подножник длиной не менее 2 м или одна (и более) железобетонная свая длиной не менее 5 м;

б) одна (и более) заглубленная в землю не менее чем на 5 м стойка железобетонной опоры диаметром не менее 0,25 м;

в) железобетонный фундамент произвольной формы с площадью поверхности контакта с землей не менее 10 м;

г) искусственный заземлитель, состоящий из трех и более вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом, при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м. Минимальные сечения (диаметры) электродов определяются по табл.3.

Таблица 2

Заземлитель		Размеры, м
Железобетонный подножник
Железобетонная свая
Стальной двухстержневой: полоса размером 40х4 мм стержни диаметром 10-20 мм
Стальной трехстержневой: полоса размером 40х4 мм, стержни диаметром 10-20 мм

Таблица 3

___________________

* Только для выравнивания потенциалов внутри зданий и для прокладки наружных контуров на дне котлована по периметру здания.

2.3. Наименьшее допустимое расстояние по воздуху от защищаемого объекта до опоры (токоотвода) стержневого или тросового молниеотвода (см. рис.1 и 2) определяется в зависимости от высоты здания, конструкции заземлителя и эквивалентного удельного электрического сопротивления грунта , Ом·м.

Для зданий и сооружений высотой не более 30 м наименьшее допустимое расстояние , м, равно:

при 100 Ом·м для заземлителя любой конструкции, приведенной в п.2.2 настоящей Инструкции, 3 м;

при 1001000 Ом·м:

для заземлителей, состоящих из одной железобетонной сваи, одного железобетонного подножника или заглубленной стойки железобетонной опоры, длины которых указана в п.2.2, а-б, ;

для заземлителей, состоящих из четырех железобетонных свай либо подножников, расположенных в углах прямоугольника на расстоянии 3-8 м один от другого, или железобетонного фундамента произвольной формы с площадью поверхности контакта с землей не менее 70 м, или искусственных заземлителей, указанных в п.2.2г настоящей Инструкции, 4 м.

Для зданий и сооружений большей высоты определенное выше значение должно быть увеличено на 1 м в расчете на каждые 10 м высоты объекта сверх 30 м.

2.4. Наименьшее допустимое расстояние от защищаемого объекта до троса в середине пролета (см.рис.2) определяется в зависимости от конструкции заземлителя, эквивалентного удельного сопротивления грунта, Ом·м и суммарной длины молниеприемников и токоотводов.

При длине 200 м наименьшее допустимое расстояние , м, равно:

при 100 Ом·м для заземлителя любой конструкции, приведенной в п.2.2 настоящей Инструкции, 3,5 м;

при 1001000 Ом·м:

для заземлителей, состоящих из одной железобетонной сваи, одного железобетонного подножника или заглубленной стойки железобетонной опоры, длина которых указана в п.2.2, а-б настоящей Инструкции, ;

для заземлителей, состоящих из четырех железобетонных свай или подножников, расположенных на расстоянии 3-8 м один от другого, или искусственных заземлителей, указанных в п.2.2г настоящей Инструкции, 4 м.

При суммарной длине молниеприемников и токоотводов 200-300 м наименьшее допустимое расстояние должно быть увеличено на 2 м по сравнению с определенными выше значениями.

2.5. Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение по подземным металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от прямых ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций на максимальные расстояния, допустимые по технологическим требованиям. Наименьшие допустимые расстояния (см. рис.1 и 2) в земле между заземлителями защиты от прямых ударов молнии и коммуникациями, вводимыми в здания и сооружения I категории, должны составлять , м, при по п.2.3 настоящей Инструкции.

2.6. При наличии на зданиях и сооружениях прямых газоотводных и дыхательных труб для свободного отвода в атмосферу газов, паров и взвесей взрывоопасной концентрации в зону защиты молниеотводов должно входить пространство над обрезом труб, ограниченное полушарием радиусом 5 м.

Для газоотводных и дыхательных труб, оборудованных колпаками или "гусаками", в зону защиты молниеотводов должно входить пространство над обрезом труб, ограниченное цилиндром высотой и радиусом :

для газов тяжелее воздуха при избыточном давлении внутри установки

менее 5,05 кПа (0,05 атм) =1 м, = 2 м;

5,05-25,25 кПа (0,05-0,25 атм) = 2,5 м, = 5 м;

для газов легче воздуха при избыточном давлении внутри установки:

до 25,25 кПа = 2,5 м, = 5 м;

свыше 25,25 кПа = 5 м, = 5 м.

Не требуется включать в зону защиты молниеотводов пространство над обрезом труб: при выбросе газов невзрывоопасной концентрации; наличии азотного дыхания; при постоянно горящих факелах и факелах, поджигаемых в момент выброса газов; для вытяжных вентиляционных шахт, предохранительных и аварийных клапанов, выброс газов взрывоопасной концентрации из которых осуществляется только в аварийных случаях.

2.7. Для защиты от вторичных проявлений молнии должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

а) металлические конструкции и корпуса всего оборудования и аппаратов, находящиеся в защищаемом здании, должны быть присоединены к заземляющему устройству электроустановок, указанному в п.1.7 настоящей Инструкции, или к железобетонному фундаменту здания (с учетом требований п.1.8 настоящей Инструкции). Наименьшие допустимые расстояния в земле между этим заземлителем и заземлителями защиты от прямых ударов молнии должны быть в соответствии с п.2.5 настоящей Инструкции;

б) внутри зданий и сооружений между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного сближения на расстояние менее 10 см через каждые 20 м следует приваривать или припаивать перемычки из стальной проволоки диаметром не менее 5 мм или стальной ленты сечением не менее 24 мм, для кабелей с металлическими оболочками или броней перемычки должны выполняться из гибкого медного проводника в соответствии с указаниями СНиП 3.05.06-85 ;

в) в соединениях элементов трубопроводов или других протяженных металлических предметов должны быть обеспечены переходные сопротивления не более 0,03 Ом на каждый контакт. При невозможности обеспечения контакта с указанным переходным сопротивлением с помощью болтовых соединений необходимо устройство стальных перемычек, размеры которых указаны в подпункте "б" настоящего пункта.

2.8. Защита от заноса высокого потенциала по подземным металлическим коммуникациям (трубопроводам, кабелям в наружных металлических оболочках или трубах) должна осуществляться путем их присоединения на вводе в здание или сооружение к арматуре его железобетонного фундамента, а при невозможности использования последнего в качестве заземлителя - к искусственному заземлителю, указанному в п.2.2г настоящей Инструкции.

2.9. Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) металлическим коммуникациям должна осуществляться путем их заземления на вводе в здание или сооружение и на двух ближайших к этому вводу опорах коммуникации. В качестве заземлителей следует использовать железобетонные фундаменты здания или сооружения и каждой из опор, а при невозможности такого использования (см. п.1.8 настоящей Инструкции) - искусственные заземлители, согласно п.2.2г настоящей Инструкции.

2.10. Ввод в здания воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ, сетей телефона, радио, сигнализации должен осуществляться только кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой или кабелями, проложенными в металлических трубах.

На вводе в здание металлические трубы, броня и оболочки кабелей, в том числе с изоляционным покрытием металлической оболочки (например, AАШв, ААШп), должны быть присоединены к железобетонному фундаменту здания или (см. п.1.8 настоящей Инструкции) к искусственному заземлителю, указанному в п.2.2г настоящей Инструкции.

В месте перехода воздушной линии электропередачи в кабель металлические броня и оболочка кабеля, а также штыри или крючья изоляторов воздушной линии должны быть присоединены к заземлителю, указанному в п.2.2г настоящей Инструкции. К такому же заземлителю должны быть присоединены штыри или крючья изоляторов на опоре воздушной линии элетропередачи, ближайшей к месту перехода в кабель.

Кроме того, в месте перехода воздушной линии элетропередачи в кабель между каждой жилой кабеля и заземленными элементами должны быть обеспечены закрытые воздушные искровые промежутки длиной 2-3 мм или установлен вентильный разрядник низкого напряжения, например, РВН-0,5.

Защита от заноса высоких потенциалов по воздушным линиям электропередачи напряжением выше 1 кВ, вводимым в подстанции, размещенные в защищаемом здании (внутрицеховые или пристроенные), должна выполняться в соответствии с ПУЭ .

2.11. Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений II категории с неметаллической кровлей должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на защищаемом объекте стержневыми или тросовыми молниеотводами, обеспечивающими зону защиты в соответствии с требованиями табл.1, п.2.6 и приложения 3 настоящей Инструкции. При установке молниеотводов на объекте от каждого стержневого молниеприемника или каждой стойки тросового молниеприемника должно быть обеспечено не менее двух токоотводов. При уклоне кровли не более 1:8 может быть использована также молниеприемная сетка при обязательном выполнении требований п.2.6 настоящей Инструкции.

Молниеприемная сетка должна быть выполнена из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм и уложена на кровлю сверху или под несгораемые или трудносгораемые утеплитель или гидроизоляцию. Шаг ячеек сетки должен быть не более 6х6 м. Узлы сетки должны быть соединены сваркой. Выступающие над крышей металлические элементы (трубы, шахты, вентиляционные устройства) должны быть присоединены к молниеприемной сетке, а выступающие неметаллические элементы - оборудованы дополнительными молниеприемниками, также присоединенными к молниеприемной сетке.

Установка молниеприемников или наложение молниеприемной сетки не требуется для зданий и сооружений с металлическими фермами при условии, что в их кровлях используются несгораемые или трудносгораемые утеплители и гидроизоляция.

На зданиях и сооружениях с металлической кровлей в качестве молниеприемника должна использоваться сама кровля. При этом все выступающие неметаллические элементы должны быть оборудованы молниеприемниками, присоединенными к металлу кровли, а также соблюдены требования п.2.6 настоящей Инструкции.

Токоотводы от металлической кровли или молниеприемной сетки должны быть проложены к заземлителям не реже чем через 25 м по периметру здания.

2.12. При прокладке молниеприемной сетки и установке молниеотводов на защищаемом объекте всюду, где это возможно, в качестве токоотводов следует использовать металлические конструкции зданий и сооружений (колонны, фермы, рамы, пожарные лестницы и т.п., а также арматуру железобетонных конструкций) при условии обеспечения непрерывной электрической связи в соединениях конструкций и арматуры с молниеприемниками и заземлителями, выполняемых, как правило, сваркой.

Токоотводы, прокладываемые по наружным стенам зданий, следует располагать не ближе чем в 3 м от входов или в местах, не доступных для прикосновения людей.

2.13. В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии во всех возможных случаях (см. п.1.8 настоящей Инструкции) следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений.

При невозможности использования фундаментов предусматриваются искусственные заземлители:

при наличии стержневых и тросовых молниеотводов каждый токоотвод присоединяется к заземлителю, отвечающему требованиям п.2.2г настоящей Инструкции;

при наличии молниеприемной сетки или металлической кровли по периметру здания или сооружения прокладывается наружный контур следующей конструкции:

в грунтах с эквивалентным удельным сопротивлением 500 Ом·м при площади здания более 250 м выполняется контур из горизонтальных электродов, уложенных в земле на глубине не менее 0,5 м, а при площади здания менее 250 м к этому контуру в местах присоединения токоотводов приваривается по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2-3 м;

в грунтах с удельным сопротивлением 5001000 Ом·м при площади здания более 900 м достаточно выполнить контур только из горизонтальных электродов, а при площади здания менее 900 м к этому контуру в местах присоединения токоотводов приваривается не менее двух вертикальных или горизонтальных лучевых электродов длиной 2-3 м на расстоянии 3-5 м один от другого.

В зданиях большой площади наружный контур заземления может также использоваться для выравнивания потенциала внутри здания в соответствии с требованиями п.1.9 настоящей Инструкции.

Во всех возможных случаях заземлитель защиты от прямых ударов молнии должен быть объединен с заземлителем электроустановок в соответствии с указаниями п.1.7 настоящей Инструкции.

2.14. При установке отдельно стоящих молниеотводов расстояние от них по воздуху и в земле до защищаемого объекта и вводимых в него подземных коммуникаций не нормируется.

2.15. Наружные установки, содержащие горючие и сжиженные газы и легковоспламеняющиеся жидкости, следует защищать от прямых ударов молнии следующим образом:

а) корпуса установок из железобетона, металлические корпуса установок и отдельных резервуаров при толщине металла крыши менее 4 мм должны быть оборудованы молниеотводами, установленными на защищаемом объекте или отдельно стоящими;

б) металлические корпуса установок и отдельных резервуаров при толщине металла крыши 4 мм и более, а также отдельные резервуары вместимостью менее 200 м независимо от толщины металла крыши, а также металлические кожухи теплоизолированных установок достаточно присоединить к заземлителю.

2.16. Для резервуарных парков, содержащих сжиженные газы, общей вместимостью более 8000 м, а также для резервуарных парков с корпусами из металла и железобетона, содержащих горючие газы и легковоспламеняющиеся жидкости, при общей вместимости группы резервуаров более 100 тыс. м защиту от прямых ударов молнии следует, как правило, выполнять отдельно стоящими молниеотводами.

2.17. Очистные сооружения подлежат защите от прямых ударов молнии, если температура вспышки содержащегося в сточных водах продукта превышает его рабочую температуру менее чем на 10 °С. В зону защиты молниеотводов должно входить пространство, основание которого выходит за пределы очистного сооружения на 5 м в каждую сторону от его стенок, а высота равна высоте сооружения плюс 3 м.

2.18. Если на наружных установках или резервуарах (наземных или подземных), содержащих горючие газы или легковоспламеняющиеся жидкости, имеются газоотводные или дыхательные трубы, то они и пространство над ними (см. п.2.6 настоящей Инструкции) должны быть защищены от прямых ударов молнии. Такое же пространство защищается над срезом горловины цистерн, в которые происходит открытый налив продукта на сливоналивной эстакаде. Защите от прямых ударов молнии подлежат также дыхательные клапаны и пространство над ними, ограниченное цилиндром высотой 2,5 м с радиусом 5 м.

Для резервуаров с плавающими крышами или понтонами в зону защиты молниеотводов должно входить пространство, ограниченное поверхностью, любая точка которой отстоит на 5 м от легковоспламеняющейся жидкости в кольцевом зазоре.

2.19. Для наружных установок, перечисленных в пп.2.15-2.18 настоящей Инструкции, в качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии следует по возможности использовать железобетонные фундаменты этих установок или опор отдельно стоящих молниеотводов либо выполнять искусственные заземлители, состоящие из одного вертикального или горизонтального электрода длиной не менее 5 м.

К этим заземлителям, размещенным не реже чем через 50 м по периметру основания установки, должны быть присоединены корпуса наружных установок или токоотводы установленных на них молниеотводов, число присоединений - не менее двух.

2.20. Для защиты зданий и сооружений от вторичных проявлений молнии должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

а) металлические корпуса всего оборудования и аппаратов, установленных в защищаемом здании (сооружении), должны быть присоединены к заземляющему устройству электроустановок, соответствующему указаниям п.1.7 настоящей Инструкции, или к железобетонному фундаменту здания (с учетом требований п.1.8 настоящей Инструкции);

б) внутри здания между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их сближения на расстояние менее 10 см через каждые 30 м должны быть выполнены перемычки в соответствии с указаниями п.2.7б настоящей Инструкции;

в) во фланцевых соединениях трубопроводов внутри здания следует обеспечить нормальную затяжку не менее четырех болтов на каждый фланец.

2.21. Для защиты наружных установок от вторичных проявлений молнии металлические корпуса установленных на них аппаратов должны быть присоединены к заземляющему устройству электрооборудования или к заземлителю защиты от прямых ударов молнии.

На резервуарах с плавающими крышами или понтонами необходимо устанавливать не менее двух гибких стальных перемычек между плавающими крышами или понтонами и металлическим корпусом резервуара или токоотводами установленных на резервуаре молниеотводов.

2.22. Защита от заноса высокого потенциала по подземным коммуникациям осуществляется присоединением их на вводе в здание или сооружение к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии.

2.23. Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) коммуникациям выполняется путем их присоединения на вводе в здание или сооружение к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии, а на ближайшей к вводу опоре коммуникации - к ее железобетонному фундаменту. При невозможности использования фундамента (см. п.1.8 настоящей Инструкции) должен быть установлен искусственный заземлитель, состоящий из одного вертикального или горизонтального электрода длиной не менее 5 м.

2.24. Защита от заноса высокого потенциала по воздушным линиям электропередачи, сетям телефона, радио и сигнализации должна быть выполнена в соответствии с п.2.10 настоящей Инструкции.

2.25. Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по устройству молниезащиты к III категории, должна выполняться одним из способов, указанных в п.2.11 настоящей Инструкции, с соблюдением требований пп.2.12 и 2.14 настоящей Инструкции.

При этом в случае использования молниеприемной сетки шаг ее ячеек должен быть не более 12х12 м.

2.26. Во всех возможных случаях (см. п.1.7 настоящей Инструкции) в качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии следует использовать железобетонные фундаменты зданий и сооружений.

При невозможности их использования выполняют искусственные заземлители:

каждый токоотвод от стержневых и тросовых молниеприемников должен быть присоединен к заземлителю, состоящему минимум из двух вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом длиной не менее 5 м;

при использовании в качестве молниеприемников сетки или металлической кровли по периметру здания в земле на глубине не менее 0,5 м должен быть проложен наружный контур, состоящий из горизонтальных электродов. В грунтах с эквивалентным удельным сопротивлением 5001000 Ом·м и при площади здания менее 900 м к этому контуру в местах присоединения токоотводов следует приваривать по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2-3 м.

Минимально допустимые сечения (диаметры) электродов искусственных заземлителей определяются по табл.3.

В зданиях большой площади (шириной более 100 м) наружный контур заземления может также использоваться для выравнивания потенциалов внутри здания в соответствии с требованиями п.1.9 настоящей Инструкции.

Во всех возможных случаях заземлитель защиты от прямых ударов молнии должен быть объединен с заземлителем электроустановки, указанным в гл.1.7 ПУЭ .

2.27. При защите строений для крупного рогатого скота и конюшен отдельно стоящими молниеотводами их опоры и заземлители следует располагать не ближе чем в 5 м от входа в строения.

При установке молниеприемников или укладке сетки на защищаемом строении в качестве заземлителей следует использовать железобетонный фундамент (см. п.1.8 настоящей Инструкции) или наружный контур, проложенный по периметру строения под асфальтовой или бетонной отмосткой в соответствии с указаниями п.2.26 настоящей Инструкции.

К заземлителям защиты от прямых ударов молнии должны быть присоединены находящиеся внутри строения металлические конструкции, оборудование и трубопроводы, а также устройства выравнивания электрических потенциалов.

2.28. Защита от прямых ударов молнии металлических скульптур и обелисков, указанных в п.17 табл.1 настоящей Инструкции, обеспечивается присоединением их к заземлителю любой конструкции, приведенной в п.2.26 настоящей Инструкции.

При наличии часто посещаемых площадок вблизи таких сооружений большой высоты должно быть выполнено выравнивание потенциала в соответствии с п.1.10 настоящей Инструкции.

2.29. Молниезащита наружных установок, содержащих горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61 °С и соответствующих п.6 табл.1 настоящей Инструкции, должна быть выполнена следующим образом:

а) корпуса установок из железобетона, а также металлические корпуса установок и резервуаров при толщине крыши менее 4 мм должны быть оборудованы молниеотводами, установленными на защищаемом сооружении или отдельно стоящими;

б) металлические корпуса установок и резервуаров при толщине крыши 4 мм и более следует присоединять к заземлителю. Конструкции заземлителей должны отвечать требованиям п.2.19 настоящей Инструкции.

2.30. Расположенные в сельской местности небольшие строения с неметаллической кровлей, соответствующие указанным в пп.5 и 9 табл.1 настоящей Инструкции, подлежат защите от прямых ударов молнии одним из упрощенных способов:

а) при наличии на расстоянии 3-10 м от строения деревьев, в 2 раза и более превышающих его высоту с учетом всех выступающих на кровле предметов (дымовые трубы, антенны и т.д.), по стволу ближайшего из деревьев должен быть проложен токоотвод, верхний конец которого выступает над кроной дерева не менее чем на 0,2 м. У основания дерева токоотвод должен быть присоединен к заземлителю;

б) если конек кровли соответствует наибольшей высоте строения, над ним должен быть подвешен тросовый молниеприемник, возвышающийся над коньком не менее чем на 0,25 м. Опорами для молниеприемника могут служить закрепленные на стенах строения деревянные планки. Токоотводы прокладывают с двух сторон по торцевым стенам строения и присоединяют к заземлителям. При длине строения менее 10 м токоотвод и заземлитель могут быть выполнены только с одной стороны;

в) при наличии возвышающейся над всеми элементами кровли дымовой трубы над ней следует установить стержневой молниеприемник высотой не менее 0,2 м, проложить по кровле и стене строения токоотвод и присоединить его к заземлителю;

г) при наличии металлической кровли ее следует хотя бы в одной точке присоединить к заземлителю; при этом токоотводами могут служить наружные металлические лестницы, водостоки и т.д. К кровле должны быть присоединены все выступающие на ней металлические предметы.

Во всех случаях следует применять молниеприемники и токоотводы минимальным диаметром 6 мм, а в качестве заземлителя - один вертикальный или горизонтальный электрод длиной 2-3 м минимальным диаметром 10 мм, уложенный на глубине не менее 0,5 м.

Соединения элементов молниеотводов допускаются сварные и болтовые.

2.31. Защита от прямых ударов молнии неметаллических труб, башен, вышек высотой более 15 м должна быть выполнена путем установки на этих сооружениях при их высоте:

до 50 м - одного стержневого молниеприемника высотой не менее 1 м;

от 50 до 150 м - двух стержневых молниеприемников высотой не менее 1 м, соединенных на верхнем торце трубы;

более 150 м - не менее трех стержневых молниеприемников высотой 0,2-0,5 м или по верхнему торцу трубы должно быть уложено стальное кольцо сечением не менее 160 мм.

В качестве молниеприемника может также использоваться защитный колпак, устанавливаемый на дымовой трубе, или металлические конструкции типа антенн, устанавливаемые на телебашнях.

При высоте сооружения до 50 м от молниеприемников должна быть предусмотрена прокладка одного токоотвода; при высоте сооружения более 50 м токоотводы должны быть проложены не реже чем через 25 м по периметру основания сооружения, их минимальное количество два.

Сечения (диаметры) токоотводов должны удовлетворять требованиям табл.3, а в зонах с высокой загазованностью или агрессивными выбросами в атмосферу диаметры токоотводов должны быть не менее 12 мм.

В качестве токоотводов могут использоваться ходовые металлические лестницы, в том числе с болтовыми соединениями звеньев, и прочие вертикальные металлические конструкции.

На железобетонных трубах в качестве токоотводов следует использовать арматурные стержни, соединенные по высоте трубы сваркой, скруткой или внахлест; при этом прокладка наружных токоотводов не требуется. Соединение молниеприемника с арматурой должно выполняться минимум в двух точках.

Все соединения молниеприемников с токоотводами должны быть выполнены сваркой.

Для металлических труб, башен, вышек установка молниеприемников и прокладка токоотводов не требуется.

В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии металлических и неметаллических труб, башен, вышек следует использовать их железобетонные фундаменты согласно п.1.8 настоящей Инструкции. При невозможности использования фундаментов на каждый токоотвод должен быть предусмотрен искусственный заземлитель из двух стержней, соединенных горизонтальным электродом (см. табл.2); при периметре основания сооружения не более 25 м искусственный заземлитель может быть выполнен в виде горизонтального контура, проложенного на глубине не менее 0,5 м и выполненного из электрода круглого сечения (см. табл.3). При использовании в качестве токоотводов арматурных стержней сооружения их соединения с искусственными заземлителями должны выполняться не реже чем через 25 м при минимальном количестве присоединений, равном двум.

При возведении неметаллических труб, башен, вышек металлоконструкции монтажного оборудования (грузопассажирские и шахтные подъемники, кран-укосина и др.) должны быть присоединены к заземлителям. В этом случае временные мероприятия по молниезащите на период строительства могут не выполняться.

2.32. Для защиты от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) металлическим коммуникациям их необходимо на вводе в здание или сооружение присоединить к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молний.

2.33. Защита от заноса высокого потенциала по воздушным линиям электропередачи напряжением до 1 кВ и линиям связи и сигнализации должна выполняться в соответствии с ПУЭ и ведомственными нормативными документами.

3. КОНСТРУКЦИИ МОЛНИЕОТВОДОВ

3.1. Опоры стержневых молниеотводов должны быть рассчитаны на механическую прочность как свободно стоящие конструкции, а опоры тросовых молниеотводов - с учетом натяжения троса и действия на него ветровой и гололедной нагрузок.

3.2. Опоры отдельно стоящих молниеотводов могут выполняться из стали любой марки, железобетона или дерева.

3.3. Стержневые молниеприемники должны быть изготовлены из стали любой марки сечением не менее 100 мм и длиной не менее 200 мм и защищены от коррозии оцинкованием, лужением или окраской.

Тросовые молниеприемники должны быть выполнены из стальных многопроволочных канатов сечением не менее 35 мм.

3.4. Соединения молниеприемников с токоотводами и токоотводов с заземлителями должны выполняться, как правило, сваркой, а при недопустимости огневых работ разрешается выполнение болтовых соединений с переходным сопротивлением не более 0,05 Ом при обязательном ежегодном контроле последнего перед началом грозового сезона.

3.5. Токоотводы, соединяющие молниеприемники всех видов с заземлителями, следует выполнять из стали размерами не менее указанных в табл.3.

3.6. При установке молниеотводов на защищаемом объекте и невозможности использования в качестве токоотводов металлических конструкций здания (см. п.2.12 настоящей Инструкции) токоотводы должны быть проложены к заземлителям по наружным стенам здания кратчайшими путями.

3.7. Допускается использование любых конструкций железобетонных фундаментов зданий и сооружений (свайных, ленточных и т.п.) в качестве естественных заземлителей молниезащиты (с учетом требований п.1.8 настоящей Инструкции).

Допустимые размеры одиночных конструкций железобетонных фундаментов, используемых в качестве заземлителей, приведены в табл.2.

Приложение 1

Основные термины

1. Прямой удар молнии (поражение молнией) - непосредственный контакт канала молнии с зданием или сооружением, сопровождающийся протеканием через него тока молнии.

2. Вторичное проявление молнии - наведение потенциалов на металлических элементах конструкции, оборудования, в незамкнутых металлических контурах, вызванное близкими разрядами молнии и создающее опасность искрения внутри защищаемого объекта.

3. Занос высокого потенциала - перенесение в защищаемое здание или сооружение по протяженным металлическим коммуникациям (подземным, наземным и надземным трубопроводам, кабелям и т.п.) электрических потенциалов, возникающих при прямых и близких ударах молнии и создающих опасность искрения внутри защищаемого объекта.

4. Молниеотвод - устройство, воспринимающее удар молнии и отводящее ее ток в землю.

В общем случае молниеотвод состоит из: опоры; молниеприемника, непосредственно воспринимающего удар молнии; токоотвода, по которому ток молнии передается в землю; заземлителя, обеспечивающего растекание тока молнии в земле.

В некоторых случаях функции опоры, молниеприемника и токоотвода совмещаются, например, при использовании в качестве молниеотвода металлических труб или ферм.

5. Зона защиты молниеотвода - пространство, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с надежностью не ниже определенного значения. Наименьшей и постоянной надежностью обладает поверхность зоны защиты; в глубине зоны защиты надежность выше, чем на ее поверхности.

Зона защиты типа А обладает надежностью 99,5% и выше, а типа Б - 95% и выше.

6. Конструктивно молниеотводы разделяются на следующие виды:

стержневые - с вертикальным расположением молниеприемника;

тросовые (протяженные) - с горизонтальным расположением молниеприемника, закрепленного на двух заземленных опорах;

сетки - многократные горизонтальные молниеприемники, пересекающиеся под прямым углом и укладываемые на защищаемый объект.

7. Отдельно стоящие молниеотводы - это те, опоры которых установлены на земле на некотором удалении от защищаемого объекта.

8. Одиночный молниеотвод - это единичная конструкция стержневого или тросового молниеотвода.

9. Двойной (многократный) молниеотвод - это два (или более) стержневых и тросовых молниеотвода, образующих общую зону защиты.

10. Заземлитель молниезащиты - один или несколько заглубленных в землю проводников, предназначенных для отвода в землю токов молнии или ограничения перенапряжений, возникающих на металлических корпусах, оборудовании, коммуникациях при близких разрядах молнии. Заземлители делятся на естественные и искусственные.

11. Естественные заземлители - заглубленные в землю металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений.

12. Искусственные заземлители - специально проложенные в земле контуры из полосовой или круглой стали; сосредоточенные конструкции, состоящие из вертикальных и горизонтальных проводников.

Приложение 2

Характеристики интенсивности грозовой деятельности и
грозопоражаемости зданий и сооружений

Среднегодовая продолжительность гроз в часах в произвольном пункте на территории СССР определяется по карте (рис.П2.1), или по утвержденным для некоторых областей СССР региональным картам продолжительности гроз, или по средним многолетним (порядка 10 лет) данным метеостанции, ближайшей от места нахождения здания или сооружения.

Рис.П2.1. Карта средней за год продолжительности гроз в часах для территории СССР

Подсчет ожидаемого количества поражений молнией в год производится по формулам:

для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы, вышки, башни)

для зданий и сооружений прямоугольной формы

где - наибольшая высота здания или сооружения, м;

Среднегодовое число ударов молнии в 1 км земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте нахождения здания или сооружения;

Ширина и длина здания или сооружения соответственно, м.

Для зданий и сооружений сложной конфигурации в качестве и рассматриваются ширина и длина наименьшего прямоугольника, в который может быть вписано здание или сооружение в плане.

Для произвольного пункта на территории СССР удельная плотность ударов молнии в землю определяется исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах следующим образом:

Приложение 3

Зоны защиты молниеотводов

1. Одиночный стержневой молниеотвод

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой представляет собой круговой конус (рис.П3.1), вершина которого находится на высоте . На уровне земли зона защиты образует круг радиусом . Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения представляет собой круг радиусом .

Рис.П3.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода:

1 2 - то же на уровне земли

1.1. Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой 150 м имеют следующие габаритные размеры.

Для зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода при известных значениях и может быть определена по формуле

1.2. Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой 150 м600 м имеют следующие габаритные размеры:

2. Двойной стержневой молниеотвод

2.1. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой 150 м предоставлена на рис.П3.2. Торцевые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов, габаритные размеры которых , , , определяются по формулам п.1.1 настоящего приложения для обоих типов зон защиты.

Рис.П3.2. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода:

1 - граница зоны защиты на уровне ; 2 - то же на уровне ; 3 - то же на уровне земли

Внутренние области зон защиты двойного стержневого молниеотвода имеют следующие габаритные размеры.

При расстоянии между стержневыми молниеотводами для построения зоны А молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

При расстоянии между стержневыми молниеотводами для построения зоны Б молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

При известных значениях и (при 0) высота молниеотвода для зоны Б определяется по формуле

2.2. Зона защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты и 150 м приведена на рис.П3.3. Габаритные размеры торцевых областей зон защиты , , , , , определяются по формулам п.1.1 настоящего приложения, как для зон защиты обоих типов одиночного стержневого молниеотвода. Габаритные размеры внутренней области зоны защиты определяются по формулам:

Где значения и вычисляются по формулам для п.2.1 настоящего приложения.

Рис.П3.3. Зона защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты:

1 - 2 - то же на уровне земли

Для двух молниеотводов разной высоты построение зоны А двойного стержневого молниеотвода выполняется при , а зоны Б - при . При соответствующих больших расстояниях между молниеотводами они рассматриваются как одиночные.

3. Многократный стержневой молниеотвод

Зона защиты многократного стержневого молниеотвода (рис.П3.4) определяется как зона защиты попарно взятых соседних стержневых молниеотводов высотой 150 м (см. пп.2.1, 2.2 настоящего приложения).

Рис.П3.4. Зона защиты (в плане) многократного стержневого молниеотвода:

1 - граница зоны защиты на уровне ; 2 - то же на уровне земли

Основным условием защищенности одного или нескольких объектов высотой с надежностью, соответствующей надежности зоны А и зоны Б, является выполнение неравенства 0 для всех попарно взятых молниеотводов. В противном случае построение зон защиты должно быть выполнено для одиночных или двойных стержневых молниеотводов в зависимости от выполнения условий п.2 настоящего приложения.

4. Одиночный тросовый молниеотвод

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой 150 м приведена на рис.П3.5, где - высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сечением 35-50 мм при известной высоте опор и длине пролета высота троса, м, определяется:

При 120150 м.

Рис.П3.5. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода:

1 - граница зоны защиты на уровне ; 2 - то же на уровне земли

Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода имеют следующие габаритные размеры.

Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных величинах и определяется по формуле

5. Двойной тросовый молниеотвод

5.1. Зона защиты двойного тросового молниеотвода высотой 150 м приведена на рис.П3.6. Размеры , , для зон защиты А и Б определяются по соответствующим формулам п.4 настоящего приложения. Остальные размеры зон определяются следующим образом.

Рис.П3.6. Зона защиты двойного тросового молниеотвода:

1 - граница зоны защиты на уровне ; 2 - то же на уровне ; 3 - то же на уровне земли

При расстоянии между тросовыми молниеотводами для построения зоны А молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

При расстоянии между тросовыми молниеотводами для построения зоны Б молниеотводы следует рассматривать как одиночные. При известных величинах и (при ) высота тросового молниеотвода для зоны Б определяется по формуле

5.2. Зона защиты двух тросов разной высоты и приведена на рис.П3.7. Габариты , , , , , определяются по формулам п.4 настоящего приложения как для одиночного тросового молниеотвода. Для определения размеров и используются формулы:

где и вычисляются по формулам для п.5.1 настоящего приложения.

Рис.П3.7. Зона защиты двух тросовых молниеотводов разной высоты

Пособие к Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87)

Настоящее пособие ставит задачей пояснить и конкретизировать основные положения Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87), а также ознакомить специалистов, занятых разработкой и проектированием молниезащиты различных объектов, с существующими представлениями о развитии молнии и ее параметрах, определяющих опасные воздействия на человека и материальные ценности. Приводятся примеры исполнения молниезащиты зданий и сооружений различных категорий в соответствии с требованиями РД 34.21.122-87.

1. Краткие сведения о разрядах молнии и их параметрах

Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.

Разряд молнии начинается с развития лидера - слабо светящегося канала с током в несколько сотен ампер. По направлению движения лидера - от облака вниз или от наземного сооружения вверх - молнии разделяются на нисходящие и восходящие. Данные о нисходящих молниях накапливались продолжительное время в нескольких регионах земного шара. Сведения о восходящих молниях появились лишь в последние десятилетия, когда начались систематические наблюдения за грозопоражаемостью очень высоких сооружений, например Останкинской телевизионной башни.

Лидер нисходящей молнии возникает под действием процессов в грозовом облаке, и его появление не зависит от наличия на поверхности земли каких-либо сооружений. По мере продвижения лидера к земле с наземных объектов могут возбуждаться направленные к облаку встречные лидеры. Соприкосновение одного из них с нисходящим лидером (или касание последнего поверхности земли) определяет место удара молнии в землю или какой-либо объект.

Восходящие лидеры возбуждаются с высоких заземленных сооружений, у вершин которых электрическое поле во время грозы резко усиливается. Сам факт появления и устойчивого развития восходящего лидера определяет место поражения. На равнинной местности восходящие молнии поражают объекты высотой более 150 м, а в горных районах возбуждаются с остроконечных элементов рельефа и сооружений меньшей высоты и потому наблюдаются чаще.

Рассмотрим сначала процесс развития и параметры нисходящей молнии. После установления сквозного лидерного канала следует главная стадия разряда - быстрая нейтрализация зарядов лидера, сопровождающаяся ярким свечением и нарастанием тока до пиковых значений, варьирующихся от единиц до сотен килоампер. При этом происходит интенсивный разогрев канала (до десятков тысяч кельвин) и его ударное расширение, воспринимаемое на слух как раскат грома. Ток главной стадии состоит из одного или нескольких последовательных импульсов, наложенных на непрерывную составляющую. Большинство импульсов тока имеет отрицательную полярность. Первый импульс при общей длительности в несколько сотен микросекунд имеет длину фронта от 3 до 20 мкс; пиковое значение тока (амплитуда) варьируется в широких пределах: в 50% случаев (средний ток) превышает 30 кА, а в 1-2% случаев 100 кА. Примерно в 70% нисходящих отрицательных молний за первым импульсом наблюдаются последующие с меньшими амплитудами и длиной фронта: средние значения соответственно 12 кА и 0,6 мкс. При этом крутизна (скорость нарастания) тока на фронте последующих импульсов выше, чем для первого импульса.

Ток непрерывной составляющей нисходящей молнии варьируется от единиц до сотен ампер и существует на протяжении всей вспышки, продолжающейся в среднем 0,2 с, а в редких случаях 1-1,5 с.

Заряд, переносимый в течение всей вспышки молнии, колеблется от единиц до сотен кулон, из которых на долю отдельных импульсов приходится 5-15 Кл, а на непрерывную составляющую 10-20 Кл.

Нисходящие молнии с положительными импульсами тока наблюдаются примерно в 10% случаев. Часть из них имеет форму, аналогичную форме отрицательных импульсов. Кроме того, зарегистрированы положительные импульсы с существенно большими параметрами: длительностью около 1000 мкс, длиной фронта около 100 мкс и переносимым зарядом в среднем 35 Кл. Для них характерны вариации амплитуд тока в очень широких пределах: при среднем токе 35 кА в 1-2% случаев возможно появление амплитуд свыше 500 кА.

Накопленные фактические данные о параметрах нисходящих молний не позволяют судить об их различиях в разных географических регионах.

Восходящая молния развивается следующим образом. После того как восходящий лидер достиг грозового облака, начинается процесс разряда, сопровождающийся примерно в 80% случаев токами отрицательной полярности. Наблюдаются токи двух типов: первый - непрерывный безымпульсный до нескольких сотен ампер и длительностью в десятые доли секунды, переносящий заряд 2-20 Кл; второй характеризуется наложением на длительную безымпульсную составляющую коротких импульсов, амплитуда которых в среднем составляет 10-12 кА и лишь в 5% случаев превышает 30 кА, а переносимый заряд достигает 40 Кл. Эти импульсы сходны с последующими импульсами главной стадии нисходящей отрицательной молнии.

В горной местности восходящие молнии характеризуются более длительными непрерывными токами и большими переносимыми зарядами, чем на равнине. В то же время вариации импульсных составляющих тока в горах и на равнине отличаются мало. На сегодняшний день не выявлена связь между токами восходящей молнии и высотой сооружений, с которых они возбуждаются. Поэтому параметры восходящих молний и их вариации оцениваются как одинаковые для любых географических регионов и высот объектов.

В РД 34.21.122-87 данные о параметрах токов молнии учтены в требованиях к конструкциям и размерам средств молниезащиты. Например, минимально допустимые расстояния от молниеотводов и их заземлителей до объектов I категории (пп.2.3-2.5*) определены из условия поражения молниеотводов нисходящими молниями с амплитудой и крутизной фронта тока в пределах 100 кА и 50 кА/мкс соответственно. Этому условию соответствует не менее 99% случаев поражения нисходящими молниями.

2. Характеристики грозовой деятельности

Об интенсивности грозовой деятельности в различных географических пунктах можно судить по данным разветвленной сети метеорологических станций о повторяемости и продолжительности гроз, регистрируемых в днях и часах за год по слышимому грому в начале и конце грозы. Однако более важной и информативной характеристикой для оценки возможного числа поражений объектов молнией является плотность ударов нисходящих молний на единицу земной поверхности.

Плотность ударов молнии в землю сильно колеблется по регионам земного шара и зависит от геологических, климатических и других факторов. При общей тенденции роста этого значения от полюсов к экватору оно, например, резко сокращается в пустынях и возрастает в регионах с интенсивными процессами испарения. Особенно велико влияние рельефа в горной местности, где грозовые фронты преимущественно распространяются по узким коридорам, поэтому в пределах небольшой площади возможны резкие колебания плотности разрядов в землю.

В целом по территории земного шара плотность ударов молнии варьируется практически от нуля в приполярных областях до 20-30 разрядов на 1 км земли за год во влажных тропических зонах. Для одного и того же региона возможны вариации от года к году, поэтому для достоверной оценки плотности разрядов в землю необходимо многолетнее усреднение.

В настоящее время ограниченное количество пунктов земного шара оборудовано счетчиками молний, и для небольших территорий возможны непосредственные оценки плотности разрядов в землю. В массовых масштабах регистрация числа ударов молнии в землю пока невыполнима из-за трудоемкости и недостатка надежной аппаратуры.

3. Количество поражений молнией наземных сооружений

Согласно требованиям табл.1 РД 34.21.122-87 для ряда объектов ожидаемое количество поражений молнией является показателем, определяющим необходимость выполнения молниезащиты и ее надежность. Поэтому нужно располагать способом оценки этого значения еще на стадии проектирования объекта. Желательно, чтобы этот способ учитывал известные характеристики грозовой деятельности и другие сведения о молнии.

При подсчете числа поражений нисходящими молниями используется следующее представление: возвышающийся объект принимает на себя разряды, которые в его отсутствие поразили бы поверхность земли определенной площади (так называемую поверхность стягивания). Эта площадь имеет форму круга для сосредоточенного объекта (вертикальной трубы или башни) и форму прямоугольника для протяженного объекта, например воздушной линии электропередачи. Число поражений объекта равно произведению площади стягивания на плотность разрядов молнии в месте его расположения. Например, для сосредоточенного объекта

Где - радиус стягивания;

Среднегодовое число ударов молнии в 1 км земной поверхности.

Для протяженного объекта длиной

Имеющаяся статистика поражений объектов разной высоты в местностях с разной продолжительностью гроз позволила ориентировочно определить связь между радиусом стягивания и высотой объекта . Несмотря на значительный разброс, в среднем можно принять .

Приведенные соотношения положены в основу формул расчета ожидаемого количества поражений молнией сосредоточенных объектов и объектов с заданными габаритами в приложении 2 РД 34.21.122-87 . Грозопоражаемость объектов ставится в прямую зависимость от плотности разрядов молнии в землю и соответственно от региональной продолжительности гроз в соответствии с данными приложения 2 . Можно предположить, что вероятность поражения объекта растет, например с ростом амплитуды тока молнии, и зависит от других параметров разряда. Однако имеющаяся статистика поражений получена способами (фотографированием ударов молнии, регистрацией специальными счетчиками), не позволяющими выделить влияние других факторов, кроме интенсивности грозовой деятельности.

Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии с большей вероятностью поражать более высокие и хорошо заземленные предметы по сравнению с расположенными рядом объектами меньшей высоты. Поэтому на молниеотвод, возвышающийся над защищаемым объектом, возлагается функция перехвата молний, которые в отсутствие молниеотвода поразили бы объект. Количественно защитное действие молниеотвода определяется через вероятность прорыва - отношение числа ударов молнии в защищенный объект (числа прорывов) к общему числу ударов в молниеотвод и объект.

Существует несколько способов оценки вероятности прорыва, основанных на разных физических представлениях о процессах поражения молнией. В РД 34.21.122-87 использованы результаты расчетов по вероятностной методике, связывающей вероятность поражения молниеотвода и объекта с разбросом траекторий нисходящей молнии без учета вариаций ее токов.

Согласно принятой расчетной модели невозможно создать идеальную защиту от прямых ударов молнии, полностью исключающую прорывы на защищаемый объект. Однако на практике осуществимо взаимное расположение объекта и молниеотвода, обеспечивающее низкую вероятность прорыва, например 0,1 и 0,01, что соответствует уменьшению числа поражений объекта примерно в 10 и 100 раз по сравнению с незащищенным объектом. Для большинства современных объектов при таких уровнях защиты обеспечивается малое количество прорывов за весь срок их службы.

Выше рассматривалось производственное здание высотой 20 м и размерами в плане 100х100 м, расположенное в местности с продолжительностью гроз 40-60 ч в год; если это здание защищено молниеотводами с вероятностью прорыва 0,1, в него можно ожидать не более одного прорыва за 50 лет. При этом не все прорывы в равной степени опасны для защищаемого объекта, например воспламенения возможны при больших токах или переносимых зарядах, которые встречаются не в каждом разряде молнии. Следовательно, на данный объект можно ожидать одно опасное воздействие за срок, заведомо превышающий 50 лет, или для большинства промышленных объектов II и III категорий не более одного опасного воздействия за все время их существования. При вероятности прорыва 0,01 в то же здание можно ожидать не более одного прорыва за 500 лет - период, намного превышающий срок службы любого промышленного объекта. Такой высокий уровень защиты оправдан только для объектов I категории, представляющих постоянную угрозу взрыва.

Выполняя серию расчетов вероятности прорыва в окрестности молниеотвода, можно построить поверхность, являющуюся геометрическим местом положения вершин защищаемых объектов, для которых вероятность прорыва - постоянное значение. Эта поверхность является внешней границей пространства, называемого зоной защиты молниеотвода; для одиночного стержневого молниеотвода эта граница - боковая поверхность кругового конуса, для одиночного троса - двускатная плоская поверхность.

Обычно зону защиты обозначают по максимальной вероятности прорыва, соответствующей ее внешней границе, хотя в глубине зоны вероятность прорыва существенно уменьшается.

Расчетный метод позволяет построить для стержневых и тросовых молниеотводов зону защиты с произвольным значением вероятности прорыва, то есть для любого молниеотвода (одиночного или двойного) можно построить произвольное количество зон защиты. Однако для большинства народнохозяйственных зданий достаточный уровень защиты можно обеспечить, пользуясь двумя зонами, с вероятностью прорыва 0,1 и 0,01.

В терминах теории надежности вероятность прорыва - это параметр, характеризующий отказ молниеотвода как защитного устройства. При таком подходе двум принятым зонам защиты соответствует степень надежности 0,9 и 0,99. Эта оценка надежности справедлива при расположении объекта вблизи границы зоны защиты, например объекта в виде кольца, соосного со стержневым молниеотводом. У реальных же объектов (обычных зданий) на границе зоны защиты, как правило, расположены лишь верхние элементы, а большая часть объекта помещается в глубине зоны. Оценка надежности зоны защиты по ее внешней границе приводит к чрезмерно заниженным значениям. Поэтому, чтобы учесть существующее на практике взаимное расположение молниеотводов и объектов, зонам защиты А и Б приписана в РД 34.21.122-87 ориентировочная степень надежности 0,995 и 0,95 соответственно.

Расчетный метод вероятности прорыва разработан только для нисходящих молний, преимущественно поражающих объекты высотой до 150 м. Поэтому в РД 34.21.122-87 формулы для построения зон защиты одиночных и многократных стержневых и тросовых молниеотводов ограничены высотой 150 м. На сегодняшний день объем фактических данных о поражаемости нисходящими молниями объектов большей высоты очень мал и в большей своей части относится к Останкинской телевизионной башне. На основании фоторегистраций можно утверждать, что нисходящие молнии прорываются более чем на 200 м ниже ее вершины и поражают землю на расстоянии около 200 м от основания башни. Если рассматривать Останкинскую телевизионную башню как стержневой молниеотвод, можно заключить, что относительные размеры зон защиты молниеотводов высотой более 150 м резко сокращаются с увеличением высоты молниеотводов.

С учетом ограниченности фактических данных о поражаемости сверхвысоких объектов в РД 34.21.122-87 включены формулы для построения зон защиты только для стержневых молниеотводов высотой не более 150 м.

Метод расчета зон защиты от поражений восходящими молниями пока не разработан. Однако по данным наблюдений известно, что восходящие разряды возбуждаются с остроконечных предметов вблизи вершины высоких сооружений и затрудняют развитие других разрядов с более низких уровней. Поэтому для таких высоких объектов, как железобетонные дымовые трубы или башни, предусматривается прежде всего защита от механических разрушений бетона при возбуждении восходящих молний, которая осуществляется путем установки стержневых или кольцевых молниеприемников, обеспечивающих максимально возможное по конструктивным соображениям превышение над вершиной объекта (см. п.2.31).

В этом пособии приведены номограммы для определения высот стержневых С и тросовых Т одиночных и двойных молниеотводов, обеспечивающих зоны защиты А и Б (рис.1 и 2). Использование этих номограмм, построенных в соответствии с расчетными формулами и обозначениями приложения 3 РД 34.21.122-87

До недавнего времени для заземлителей молниезащиты нормировалось импульсное сопротивление растеканию токов молнии: его максимально допустимое значение было принято равным 10 Ом для зданий и сооружений I и II категорий и 20 Ом для зданий и сооружений III категории. При этом допускалось увеличение импульсного сопротивления до 40 Ом в грунтах с удельным сопротивлением более 500 Ом·м при одновременном удалении молниеотводов от объектов I категории на расстояние, гарантирующее от пробоя по воздуху и в земле. Для наружных установок максимально допустимое импульсное сопротивление заземлителей было принято равным 50 Ом.

Импульсное сопротивление заземлителя является количественной характеристикой сложных физических процессов при растекании в земле токов молнии. Его значение отличается от сопротивления заземлителя при растекании токов промышленной частоты и зависит от нескольких параметров тока молнии (амплитуды, крутизны, длины фронта), варьирующихся в широких пределах. С увеличением тока молнии импульсное сопротивление заземлителя падает, причем в возможном интервале распределения токов молнии (от единиц до сотен килоампер) его значение может уменьшаться в 2-5 раз.

При проектировании заземлителя нельзя предсказать значения токов молнии, которые будут через него растекаться, а следовательно невозможно оценить наперед соответствующие значения импульсных сопротивлений. В этих условиях нормирование заземлителей по их импульсному сопротивлению имеет очевидные неудобства. Разумнее выбрать конкретные конструкции заземлителей по следующему условию. Импульсные сопротивления заземлителей во всем возможном диапазоне токов молнии не должны превышать указанных максимально допустимых значений.

Такое нормирование было принято в пп.2.2, 2.13, 2.26, табл.2: для ряда типовых конструкций были подсчитаны импульсные сопротивления при колебаниях токов молнии от 5 до 100 кА и по результатам расчетов проведен отбор заземлителей, удовлетворяющих принятому условию.

В настоящее время распространенными и рекомендуемыми конструкциями заземлителей являются железобетонные фундаменты. К ним предъявляется дополнительное требование - исключение механических разрушений бетона при растекании через фундамент токов молнии. Железобетонные конструкции выдерживают большие плотности растекающихся по арматуре токов молнии, что связано с кратковременностью этого растекания. Единичные железобетонные фундаменты (сваи длиной не менее 5 м или подножники длиной не менее 2 м) способны без разрушения выдерживать токи молнии до 100 кА, по этому условию в табл.2 РД 34.21.122-87 заданы допустимые размеры единичных железобетонных заземлителей. Для фундаментов больших размеров с соответственно большей поверхностью арматуры опасная для разрушения бетона плотность тока маловероятна при любых возможных токах молнии.

Нормирование параметров заземлителей по их типовым конструкциям имеет ряд достоинств: оно соответствует принятой в строительной практике унификации железобетонных фундаментов с учетом их повсеместного использования в качестве естественных заземлителей; при выборе молниезащиты не требуется выполнять расчеты импульсных сопротивлений заземлителей, что сокращает объем проектных работ.

9. Примеры исполнения молниезащиты различных объектов*

(Рис.3-10)

________________

* Разработаны ВНИПИ Тяжпромэлектропроект, институтом Гипротрубопровод и ГИАП.

Рис.3. Молниезащита здания I категории отдельно стоящим двойным стержневым молниеотводом (300 Ом·м, 4 м, 6 м):

1 - граница зоны защиты; 2 - заземлители - подножники фундамента; 3 - зона защиты на отметке 8,0 м

Рис.4. Молниезащита здания I категории отдельно стоящим тросовым молниеотводом (300 Ом·м, 4 м, 6 м, 3,5 м):

1 - трос; 2 - граница зоны защиты; 3 - ввод подземного трубопровода; 4 - граница распространения взрывоопасной концентрации; 5 - соединения арматуры, выполняемые сваркой; 6 - железобетонный фундамент; 7 - закладные элементы для присоединения оборудования; 8 5 5 Серия 17. Документы по
надзору в электроэнергетике. Вып.27. -
М.: ОАО "НТЦ "Промышленная безопасность", 2006

Провод ПВС - формально, провод довольно узкого назначения. Специалисты определяют ПВСкак провод, предназначенный для разъемных и временных соединений силовой нагрузки. Однако в быту мы очень часто встречаемся с ПВС: с его помощью подключаются к сети практически все приборы-потребители электроэнергии, которые требуют разъемного соединения (под этим страшным словосочетанием скрываются вилка и розетка).

Универсальность ПВС в качестве провода заключаются в его удобстве и универсальных характеристиках: высокой гибкости и большой износостойкости. ПВС можно гнуть как угодно: он выдержит большую нагрузку, как на излом, так и на разрыв.

при его постоянном использовании, довольно велика. Чтобы хотя бы примерно представить себе масштабы бедствия, которое каждодневно терпит этот провод, подсчитайте, сколько раз за день вы наезжаете колесиком офисного кресла на провод от компьютера, идущий к сети. Этот провод и есть яркий пример ПВС -«мученика». Высокая способность изгибаться - тоже одна из основных особенностей этого провода, которая определяет его популярность. Вспомните, как вы закручиваете вокруг фена провод, чтобы он не занимал много места. Ввиду указанных требований к гибкости и прочности провода ПВС , материал внешней изоляции для него требует большой износостойкости.

Таким образом, определим ПВС как провод со скрученными медными жилами с ПВХ изоляцией, с ПВХ оболочкой, гибкий, на напряжение до 380 В для систем 380/660 В.

ПВСн- тот же провод, однако, непредназначенный для армирования неразборной арматурой.

Конструкция провода ПВС

Токопроводящая жила - медная или медная луженая (по требованию потребителя при заказе к марке провода добавляют букву "л")

Изоляция - из ПВХ-пластиката.

Скрутка - изолированные жилы скручены без заполнителя. Изолированные жилы пятижильных проводов допускается скручивать вокруг сердечника.

Оболочка - из ПВХ пластиката. Оболочка в проводах выполнена таким образом, что придает им круглую форму.

При ремонте и замене устаревшей электропроводки нередко нужно заранее рассчитать, сколько и какого размера (диаметра) потребуется проделать каналов для прокладки проводов.

В этом, мы надеемся, поможет приведенная ниже справочная таблица:

Число и номинальное сечение жил, мм 2	Номинальная толщина, мм		Наружные размеры для проводов марки ПВС, мм
	изоляции	оболочки		Макс.