Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Июля 2014 в 13:49, лекция
В предлагаемых рекомендациях излагаются основные требования действующих норма-тивных документов, предъявляемые к молниезащите объектов третьей категории и выбору способа молниезащиты в каждом конкретном случае с учетом оптимального решения.
Приводится краткое описание физических процессов, связанных с обеспечением защиты от пораже-ния молнией, а также рекомендации по возможным способам выполнения защиты от прямых ударов молнии в защищаемый объект.
Рисунок 4. Закрепление тросового молниеприемника на несущей конструкции
Соединение между собой отдельных ветвей сетки молниеприемника осуществляется при помощи сварки. Допускается болтовое соединение (см. рис. 5).
Примеры выполнения сетчатых молниеприемников см. рис. 6. Следует отметить, что в стандартах МЭК по молниезащите установлены более жесткие требования к выполнению сетчатых молниеприемников.
Во-первых, размер ячейки сетки уменьшается до 5 м; во-вторых, каждое пересечение имеет стержневой молниеприемник высотой не менее 250 мм; в-третьих, каждая ветвь молниеприемной сетки имеет токоотводы с обоих концов; в-четвертых, каждый токоотвод имеет заземление из двух вертикальных стержней и разъемный (плашечный) контакт для замера сопротивления заземлителя в процессе эксплуатации.
Учитывая, что в последние годы в России все больше используются стандарты МЭК, в ближайшее время могут быть введены в действия стандарты МЭК по молниезащите. Поэтому при проектировании или сооружении молниеотвода сетчатого типа необходимо руководствоваться требованиями стандартов МЭК. Пример решения молниезащиты дома с помощью такого молниеприемника показан на рис. 6. В каждом конкретном случае, в зависимости от конструктивных особенностей крыши дома, материала кровли, финансовых возможностей застройщика, размеров, способов прокладки сетки, устройства заземлителей, определяется конструкция молниеотвода для каждого конкретного дома (хозпостройки). Требование РД 34.21.122-87[1] являются обязательными до ввода стандартов на молниезащиту.
Рисунок 5. Пример болтового соединения молниеприемника сетчатого молниеотвода с помощью зажимов типа ПС 1-1
Рисунок 6. Сетчатые молниеприемники
а) на односкатной кровле; б) на двухскатной кровле.
Покровные молниеприемники* - это естественные металлические** кровли зданий, имеющие надежный электрический контакт по всей поверхности кровли.
* Понятие «покровные молниеприемники» предлагается автором в целях более четкого различия типов молниеприемников.
** Кроме металлочерепицы.
Такими молниеприемниками могут быть кровли из оцинкованных или черных кровельных листов, собранных между собой кровельным швом, или гофрированных оцинкованных листов, закрепленных к обрешетке кровли дома таким образом, что крепящие винты объединяют отдельные листы между собой и создают приемлемый для пропуска тока молнии электрический контакт. Для покровных молниеприемников применяются токоотводы из стальной оцинкованной или черной катанки диаметра 6 - 8 мм, присоединяемые к кровле с помощью специальных пластин (см. рис. 7) и не реже чем через 25 погонных метров периметра дома, прокладываемых по стенам к кольцевому заземлителю вокруг дома, выполненному из круглой стали диаметром 10 мм или стальной полосы сечением 4´40 мм.
Учитывая, что требования РД 34.21.122-87 о прокладке токоотводов через каждые 25 погонных метров периметра дома значительно отстают от требований соответствующих стандартов МЭК, целесообразно прокладывать токоотводы по углам дома (когда расстояние между ними не превышает 25 м), а может быть и чаще, с учетом архитектурных особенностей дома, но, не превышая размеров, указанных в РД.
При этом для более надежного контакта кровли с заземлителем и надежного объединения листов кровли между собой можно порекомендовать в свес кровли, по всему ее периметру закатать горизонтальные токоотводы, или объединить все гофрированные листы кровли с помощью горизонтального токоотвода.
Рисунок 7. Способы присоединения плоского (а) и круглых (б) токоотводов к металлической кровле:
1 - токоотвод; 2 - кровля; 3 - свинцовая прокладка; 4 - стальная планка; 5 - стальная пластина с приваренным токоотводом.
В свою очередь концы горизонтальных токоотводов с помощью плашечных зажимов соединяются с вертикальными токоотводами и создают надежный электрический контакт кровли с заземлителем, см. рис. 8. В этом случае ожидается снижение возможности прожога кровли при прямом разряде молнии непосредственно в кровлю дома.
Все возвышающиеся над кровлей предметы: дымовые и вентиляционные трубы, мачты антенн, другие архитектурные элементы крыши дома, должны быть оборудованы стержневыми молниеприемниками (или покрыты металлическими листами) и иметь надежный электрический контакт с кровлей (токоотводами).
Струнные молниеприемники* - это разновидность сетчатых молниеприемников, применяемых на зданиях с неметаллической двускатной кровлей (см. рис. 31 А), закрепляемых на коньке с помощью изолирующих (поддерживающих) стоек. Концы молниеприемника отгибаются вверх под углом 45 - 50° для создания дополнительной защитной зоны по торцам здания. Молниеприемник выполняется из круглой стали Æ 8 - 10 мм.
* Понятие «струнные молниеприемники» предлагается автором.
Токоотводом называется проводник, соединяющий молниеприемник с заземлителем. В качестве токоотводов, как правило, используются круглая оцинкованная или черная стальная катанка диаметром не менее 6 мм. Часть токоотвода, находящаяся в земле, должна иметь диаметр не менее 10 мм. Подземная часть токоотвода при помощи сварки соединяется с заземлителем. Длина сварного шва должна быть не менее 6 диаметров соединяемых элементов.
Рисунок 8. Пример устройства токоотводов, закатанных в свесе кровли:
1 - кровля из оцинкованного кровельного листа; 2 - токоотводы Æ 6 мм; 3 - протяженный заземлитель Æ 10 мм; 4 - металлические зонты над трубами; 5 - дополнительный горизонтальный электрод в месте подключения токоотвода к заземлителю*; 6 - зажим ПС 1-1.
* Для грунтов с ρ ≤ 500 Ом · м, см. п. 2.13 РД.
Часто в качестве токоотвода используется также стальная полоса сечением 4´20; 4´40 мм.
Допускается использование токоотводов из меди*. В качестве токоотводов могут использоваться металлические элементы обустройства дома (пожарные лестницы, парапеты, трубы) при условии обеспечения надежного электрического контакта всех элементов.
* Использование медных проводников в качестве токоотводов желательно при устройстве молниеотводов на крышах домов, имеющих кровлю из металлочерепицы.
Для токоотводов, прокладываемых непосредственно по кирпичным, бетонным или деревянным стенам домов и несущим конструкциям молниеотводов удобно использование круглой и полосовой стали. Прокладка и закрепление токоотвода на деревянных и других горючих поверхностях производится на специальных штырях, дающих возможность обеспечения расстояния между токоотводом и поверхностью конструкций дома не менее 100 мм (см. рис. 10).
При сооружении дома из монолитного железобетона или с железобетонным каркасом, возможно использование арматуры в качестве токоотводов. При этом обязательно должны быть выполнены следующие условия:
1. Решение вопроса молниезащиты дома принимается на стадии проектирования дома;
2. Арматура, предусмотренная для токоотвода, должна иметь соответствующие сечения и надежные электрические соединения по пути тока к заземлителю, а также со всей арматурой дома;
3. Если используются железобетонные фундаменты в качестве естественного заземлителя, то их арматура также должна иметь надежные электрические соединения.
Гибкие токоотводы тросовых молниеприемников, установленных на деревянных несущих конструкциях, выполняются тем же тросом, что и молниеприемник. При этом сечение гибкого токоотвода не должно быть менее 35 мм.
Токоотводы следует прокладывать от молниеприемника к заземлителю по кратчайшим путям в местах, доступных для периодических осмотров. На всем протяжении они не должны образовывать петель или острых углов (рис. 9). В противном случае возможны пробои между разными точками токоотводов, а также обрывы их под действием электродинамических сил, возникающих при прохождении по ним тока молнии.
Расстояния между точками закрепления токоотводов обычно принимаются не более: 2 м - при вертикальной прокладке и 1 м - при горизонтальной. Крепление токоотводов к конструкциям дома, как и к несущим конструкциям молниеотводов, производится при помощи крепежных деталей и устройств. Допускается прокладка токоотводов из оцинкованной стали или с другим коррозийным покрытием и использованием элементов крепления с таким же покрытием непосредственно по поверхности кирпичных и бетонных стен. Для крепления на деревянных конструкциях используются стальные скобы, держатели, гвозди, шурупы, а на кирпичных, бетонных и металлических конструкциях - хомуты, закрепы, дюбели, кронштейны и т.п. Примеры крепления токоотводов показаны на рис. 10 и 3.4 ¸ 3.6 Приложения III. При защите дома отдельно стоящим стержневым или тросовым молниеотводом, несущие конструкции которого выполнены из металла или железобетона, в качестве токоотвода рекомендуется использовать соответственно несущую металлоконструкцию или стальную арматуру. При этом диаметр арматуры не должен быть менее 6 мм, а отдельные элементы ее должны быть надежно соединены между собой сваркой. Для присоединения арматуры к заземляющему устройству последняя в нижней части железобетонной стойки опоры выпускается наружу. Так называемый «нижний заземляющий выпуск», которым оборудуются железобетонные опоры линий электропередачи. При использовании железобетонных стоек, элементы арматуры которых не имеют надежного металлического соединения, а также при применении железобетонных стоек с предварительно напряженной арматурой, не предназначенной для использования в качестве заземляющего проводника, необходимо прокладывать отдельный токоотвод соответствующего сечения.
Рисунок 9. Прокладка токоотводов
Рисунок 10. Крепление токоотводов:
а) крепление полосового токоотвода на кирпичной стене; б) крепление токоотвода из круглой стали на кирпичной стене; в) крепление круглого токоотвода при помощи держателя.
Электрические соединения отдельных частей токоотвода между собой, а также с молниеприемником и заземляющим устройством осуществляются, как правило, при помощи сварки. Допускается болтовое соединение в надземной части.
При необходимости проведения в процессе эксплуатации замеров сопротивления растеканию заземляющего устройства, соединение токоотвода с заземлителем производится при помощи болтового соединения или плашечного зажима. Устройство таких соединений (испытательных разъемов) показано на рис. 11.
Присоединение токоотводов к металлической кровле, используемой в качестве молниеприемника, осуществляется с помощью специальных прижимных устройств, обеспечивающих достаточно большую контактную площадь токоотвода с кровлей.
Примеры таких контактов показаны на рис. 7. Для защиты токоотводов от механических повреждений, последние на высоте до 2,5 м от поверхности земли и на глубине до 0,5 м закрываются швеллерной или угловой сталью как это показано на рис. 12. Для всех токоотводов, независимо от места их установки и типа, необходимо предусматривать антикоррозийные покрытия. При этом для контактных поверхностей испытательных разъемов и других соединений нельзя применять краски, лаки и т.п.; для обработки этих поверхностей следует использовать лишь оцинкование, лужение или антикоррозийную металлизацию.
Рисунок 11. Устройство испытательных разъемов на токоотводе:
а) болтовой разъем; б) плашечный зажим.
Рисунок 12. Защита токоотводов от механических повреждений:
а) на бревенчатой стене; б) на кирпичной стене; 1 - токоотвод; 2 - стержень для крепления токоотвода; 3 - токоотвод (заземлитель) Æ 10 мм; 4 - хомут; 5 - уголок стальной; б - горизонтальный электрод заземлителя.
Современные условия и практика молниезащиты зданий, в том числе и индивидуальных жилых домов, коттеджей и приусадебных жилых построек, позволяют использовать, в зависимости от преимущественного применения, соответственно древесину, железобетон и металл. Применение того или иного материала обуславливается требуемой высотой молниеотвода; расчетными механическими нагрузками, климатическими условиями, долговечностью; а также соображениями конъюнктурного характера.
Ниже приводятся конструктивные характеристики и технические показатели некоторых, наиболее распространенных типов несущих конструкций.
1) Деревянные конструкции отдельно стоящих молниеотводов широко применяются при защите невысоких объектов, главным образом одноэтажных жилых домов и приусадебных построек. Несущие конструкции из дерева применяются, как правило, лишь для молниеотводов стержневого типа (см. рис. 13).
Рисунок 13. Стержневой отдельно стоящий молниеотвод:
1 - молниеприемник; 2 - несущая конструкция; 3 - токоотвод; 4 - заземлитель.
Использование деревянных конструкций для тросовых молниеотводов нецелесообразно, т.к. горизонтальные нагрузки от тяжения троса приводят к необходимости применения А-образных конструкций или конструкций с оттяжками, вызывающих значительные перерасходы материала и требующих больших площадей в месте установки молниеотвода.
Стержневые молниеотводы, единственной доподлинной нагрузкой которых является только давление ветра, являются более предпочтительными, чем молниеотводы тросового типа. Однако по мере увеличения высоты молниеотвода эти нагрузки возрастают пропорционально удлинению стойки и при определенных условиях, зависящих от скорости ветра данного района и высоты молниеотвода, достигают таких значений, при которых использование дерева для несущих конструкций уже становится нецелесообразным. Практикой проектирования установлено, что оптимальная высота деревянных конструкций отдельно стоящих стержневых молниеотводов в зависимости от конкретных условий составляет не более 20 м. Материалом для изготовления несущих деревянных конструкций молниеотводов может служить древесина осины, лиственницы, ели, пихты; применение ели и пихты для приставок не рекомендуется.
Минимальный диаметр бревен в верхнем отрубе не должен быть менее 120 мм. В целях предотвращения преждевременного загнивания все деревянные детали несущих конструкций молниеотводов подвергаются антисептированию. Допускается использовать без обработки антисептирующими составами воздушно-сухую древесину лиственницы зимней рубки. Увеличивает срок эксплуатации применение деревянных стоек молниеотводов с железобетонными приставками, используемыми в сельском электросетевом строительстве. Наиболее эффективно применение железобетонных приставок, при установке молниеотводов в неблагоприятных грунтовых условиях (песчаные и суглинистые грунты), в которых загнивание подземной части деревянных стоек особенно интенсивно. Примеры устройства стержневых молниеотводов с несущими конструкциями из дерева приведены на рис. 3.7 и 3.8 Приложения III.