Материал: Пожарная безопасность электроустановок. учебное пособие. Сушко Е.А., Бакаева Г.А

Б.2. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-II.

Б.3. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-Iа, при среднегодовой продолжительности гроз 60-80 часов в год.

Б.4. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для наружной установки, создающей согласно ПУЭ зону класса В-Iг.

Б.5. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-Iб, при среднегодовой продолжительности гроз 20-40 часов в год.

Б.6. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-IIа, при среднегодовой продолжительности гроз 40-60 часов в год.

Б.7. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания II степени огнестойкости, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса П-I. Здание расположено в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 40-60 часов, а значение ожидаемого количества поражений молнией в год здания или сооружения равно 0,06.

Б.8. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания III степени огнестойкости, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зонам класса П-II. Здание расположено в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 20-40 часов, а значение ожидаемого количества поражений молнией в год здания или сооружения равно 0,03.

Б.9. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания V степени огнестойкости, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса П-IIа. Здание расположено в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 30-40 часов, а значение ожидаемого количества поражений молнией в год здания или сооружения составляет 0,015.

Б.10. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для наружной установки, создающей согласно ПУЭ зону класса П-III, расположенной в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 60-80 часов. Ожидаемое количество поражений молнией в год составляет 0,2.

Б.11. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания фермы для крупного рогатого скота на 200 голов III степени огнестойкости, расположенного в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 60-80 часов.

Б.12. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для детского дошкольного учреждения III степени огнестойкости, расположенного в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 80-100 часов.

Б.13. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания V степени огнестойкости, в котором отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных классов, если ожидаемое количество поражений молнией в год здания составляет 0,5.

Б.14. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания общеобразовательной школы III степени огнестойкости, расположенного в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 20-40 часов.

Б.15. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания, являющегося памятником архитектуры.

Б.16. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для отдельно стоящего жилого здания высотой 40 м, удаленного от других зданий на 450 м, расположенного в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 60-80 часов.

Б.17. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для дымовой трубы котельной, если высота трубы составляет 20 м и располагается в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 20-40 часов.

5.6. Молниеотводы

Средством защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод – устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии и отводящее ее ток в землю.

Конструктивное выполнение молниеотводов

Здания и сооружения от прямых ударов защищают молниеотводами, каждый из которых конструктивно состоит из молниеприемника, непосредственно воспринимающего удар молнии, токоотвода, соединяющего молниеприемник с заземлителем, и заземлителя, через который ток молнии стекает в землю. Вертикальная конструкция (столб, мачта) или часть сооружения, предназначенная для закрепления молниеприемника и токоотвода, называется опорой молниеотвода.

Опоры стержневых и тросовых молниеотводов, как отдельно стоящих, так и устанавливаемых на защищаемом объекте, могут быть деревянными, металлическими и железобетонными (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Конструкции стержневых молниеотводов и молниеприемников:

а – на деревянной опоре; б – металлический решетчатый типа М-25; в – на железобетонной опоре; г – молниеприемник из металлических труб, установленных на крыше;

1 – опора (стойка); 2 – молниеприемник; 3 – подножник; 4 – токопровод (спуск);

5 – фланец; 6 – оттяжка

Деревянная опора обычно состоит из основной стойки и пасынков, выполненных из дерева или железобетона (последние предпочтительнее). Деревянные части, особенно подземные, антисептируют. Высота такого молниеотвода редко превышает 25 м. В землю опора зарывается на 0,1–0,2 ее полной высоты в зависимости от грунта. Для опор используют древесину хвойной породы (сосна, лиственница, ель, пихта). Диаметр бревна в верхнем срубе должен быть не менее 100 мм.

Опоры высотой более 8-10 м выполняют на одном или двух пасынках (рис. 5.5, а), высота которых зависит от высоты молниеотвода. Для увеличения срока службы деревянных опор рекомендуется применять железобетонные пасынки, особенно в грунтах, где процесс гниения наиболее интенсивен (в суглинках). Железобетонные пасынки изготовляют из бетона марки не ниже М200, армированного круглой сталью марки Ст 3 или Ст 5. В поперечнике пасынки могут быть прямоугольного двутаврового, круглого и других сечений.

Металлическую опору для молниеотвода высотой 20-75 м (рис. 5.5, б) чаще всего выполняют в виде жесткой решетчатой конструкции. Ее устанавливают на четырех железобетонных подножниках, наверху к ней приваривают молниеприемник и предохраняют от коррозии регулярной окраской. Такой молниеотвод не требует специального токоотвода, так как сам хорошо проводит ток.

Железобетонные опоры могут быть различной формы (рис. 5.5, в), арматура в них частично или полностью предварительно напряженная. Бетон может быть вибрированным или центрифугированным. На вершине опоры устанавливают молниеприемник и соединяют с токоотводом, который прокладывают по опоре. В некоторых случаях молниеприемник соединяют с арматурой, используемой в качестве токоотвода. Но именно эти места оказываются нередко ненадежными, так как требуется либо вывод части арматуры наружу, либо пропуск в нее соединительных проводников. На этих участках постепенно начинается разрушение, особенно в прибрежных районах морей. Железобетонные опоры экономически более выгодны, они проще в эксплуатации и долговечны. 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 нагрузки.

Б.18. Площадь всех помещений здания составляет 5000 м². При этом суммарная площадь помещений, требующих устройства молниезащиты по I категории, составляет 200 м², а остальные помещения здания требуют устройства молниезащиты по II категории. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.19. Площадь всех помещений здания составляет 10000 м². При этом суммарная площадь помещений, требующих устройства молниезащиты по I категории, составляет 4500 м², а остальные помещения здания требуют устройства молниезащиты по II категории. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.20. Площадь всех помещений здания составляет 3000 м². При этом суммарная площадь помещений, требующих устройства молниезащиты по II категории, составляет 500 м², а остальные помещения здания требуют устройства молниезащиты по III категории. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.21. Площадь всех помещений здания составляет 2000 м². При этом суммарная площадь помещений, требующих устройства молниезащиты по II категории, составляет 1000 м², а остальные помещения здания требуют устройства молниезащиты по III категории. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.22. Площадь всех помещений здания составляет 1200 м². При этом суммарная площадь помещений, требующих устройства молниезащиты по I категории, составляет 100 м², а остальные помещения здания требуют устройства молниезащиты по II категории. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.23. Площадь всех помещений здания составляет 1500 м². При этом суммарная площадь помещений, требующих устройства молниезащиты по I категории, составляет 550 м², а остальные помещения здания требуют устройства молниезащиты по II категории. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.24. Площадь всех помещений здания составляет 2300 м². При этом, суммарная площадь помещений, требующих устройства молниезащиты по II категории, составляет 870 м², а остальные помещения здания требуют устройства молниезащиты по III категории. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.25. Площадь всех помещений здания составляет 2400 м². При этом суммарная площадь помещений, требующих устройства молниезащиты по II категории, составляет 130 м², а остальные помещения здания требуют устройства молниезащиты по III категории. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.26. Площадь всех помещений здания составляет 1500 м². Суммарная площадь помещений, которые согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-I, составляет 130 м², а остальные помещения здания относятся согласно ПУЭ к зоне класса В-Iа. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.27. Площадь всех помещений здания составляет 400 м². Суммарная площадь помещений, которые согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-II, составляет 230 м², а остальные помещения здания относятся согласно ПУЭ к зоне класса В-IIа. Среднегодовая продолжительность гроз составляет 20-40 часов. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.28. Площадь всех помещений здания II степени огнестойкости составляет 1100 м². Суммарная площадь помещений, которые согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-Iа, составляет 430 м², а остальные помещения здания относятся согласно ПУЭ к зоне класса П-I. Среднегодовая продолжительность гроз составляет 40-60 часов. Ожидаемое количество поражений молнией в год в здание составляет 0,07. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Б.29. Площадь всех помещений здания I степени огнестойкости составляет 2700 м². Суммарная площадь помещений, которые согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-Iб, составляет 100 м², а остальные помещения здания относятся согласно ПУЭ к зоне класса П-I. Среднегодовая продолжительность гроз составляет 60-80 часов. Ожидаемое количество поражений молнией в год в здание составляет 0,09. Определить категорию молниезащиты всего здания.

Молниеотводы, устанавливаемые на сооружении, делятся на настенные и кровельные. Первые применяют чаще, их молниеприемники изготавливают из трубы или угловой стали и закрепляют посредством скоб, хомутов или кронштейнов. Молниеприемники кровельные (рис. 5.5, г) чаще всего выполняют из труб разного диаметра и снабжают фланцами для крепления к крыше при помощи болтов. Дополнительная устойчивость достигается посредством оттяжек из полосовой или угловой стали. Высота таких молниеприемников колеблется от 5 до 10 м. Опорами стержневых молниеотводов могут служить стволы деревьев, растущих вблизи защищаемых зданий и сооружений. При этом если дерево находится на расстоянии менее 5 м от зданий и сооружений III, IV и V степени огнестойкости (II и III категория молниезащиты), то необходимо по стене защищаемого здания против ствола проложить токоотвод и присоединить под землей к заземлителю или же от молниеприемника токоотвод перебросить на другое дерево, на отдельную стойку, отстоящие от здания более чем на 5 м. Если дерево невысокое, то на него устанавливают шест с молниеприемником, это удешевляет молниезащиту. Кроме того, деревья создают дополнительное экранирование от заряженного облака.

Для тросовых молниеотводов можно использовать те же опоры, но требуется иногда повышать их устойчивость оттяжками или подкосами. Выбор того или иного материала опор обусловливается в основном необходимой высотой молниеотводов, расчетными механическими нагрузками, а также экономическими соображениями. Следует также учитывать их сочетание с архитектурой защищаемого объекта, климатическими условиями.

Молниеприемники стержневые, тросовые и в виде сетки непосредственно воспринимают прямой удар молнии и должны выдерживать ее термическое и динамическое воздействия, быть надежными в эксплуатации.

Стержневые молниеприемники изготовляются из покрытой антикоррозийной защитой (оцинкование, лужение, покраска) круглой и угловой стали или из некондиционных водогазопроводных труб. Конец трубы сплющивают или надежно закрывают металлической пробкой. Наименьшее сечение молниеприемника должно быть 100 мм² (это позволяет выдержать термические и динамические воздействия тока молнии), а длина не менее 200 мм.

В качестве молниеприемников можно использовать дымовые, выхлопные и другие металлические трубы объекта, дефлекторы (если они не выбрасывают горючие пары и газы), кровлю и другие металлические элементы сооружений.

Применяют молниеприемники и в виде сетки, сваренной из круглой стали диаметром 6-8 мм или полосовой стали сечением не менее 48 мм², уложенных на кровлю под гидро- или теплоизоляцию (если они несгораемые). Это не затруднит отток воды с кровли и очистку от снега. Шаг ячейки берут 66 м для зданий II категории, а для зданий III - 1212 м.

Однако укладка сеток рациональна лишь в зданиях с горизонтальными крышами, где равновероятно поражение молнией любого их участка. При больших уклонах крыши наиболее вероятны удары молнии вблизи ее конька, и в этих участках укладка сетки по всей поверхности кровли приведет к неоправданным затратам металла. В этом случае более экономичен вариант установки стержневых или тросовых молниеприемников, в зону защиты которых входит весь объект. По этой причине укладка молниеприемной сетки рекомендуется на неметаллических кровлях с уклоном не более 1:8.

Иногда возвышающиеся элементы кровли снабжают молниеприемниками, соединенными с сеткой посредством сварки. На деревьях молниеприемником может служить выступающий конец токоотвода в виде петли на участке до 400 мм от верхней точки. Тросовый молниеприемник выполняют из стального многопроволочного и только оцинкованного троса диаметром до 7 мм (сечение не менее 35 мм²).

Токоотводы молниеотводов применяют для соединения молниеприемников с заземлителями из стали любого профиля. Их рассчитывают на пропускание полного тока молнии без нарушений и существенного перегрева. Они должны быть оцинкованы, пролужены или окрашены для предупреждения коррозии. Не рекомендуется применять многопроволочный стальной трос, если у него не оцинкована каждая нить. Наименьшее сечение токоотводов, выполненных из угловой и полосовой стали и расположенных вне сооружения на воздухе, равно 48 мм², для расположенных внутри – 24 мм², а круглые токоотводы должны иметь наименьший диаметр 6 мм. Токоотводами могут служить арматура железобетонных конструкций, направляющие лифтов, пожарные лестницы, водопроводные, водосточные и канализационные трубы, колонны, стенки резервуаров, электрически надежно связанные по всей длине.

Соединения токоотводов, специальных и естественных, должны быть сварными (внахлест). Количество их необходимо резко ограничить. Болтовые соединения допускают только для объектов с III категорией устройства молниезащиты и тогда их не окрашивают, а лудят. С заземлителями токоотводы соединяют только сваркой, и площадь контакта во всех случаях не менее двух площадей сечения деталей, а длина – около шести диаметров проволоки или двойной ширины полосы или полки уголка. Если токоотводы присоединяют к отдельным заземлителям и они электрически связаны друг с другом, то на высоте около 1,5 м от поверхности земли устанавливают надежный болтовой зажим, позволяющий отсоединить токоотвод для контроля заземлителя (рис. 5.6).

Т окоотводы от молниеприемников прокладывают кратчай-

шим путем к заземлителю. От входов в здания их нужно располагать на таком расстоянии, чтобы с ними не могли соприкасаться люди. Необходимо избегать острых углов и тем более петель в токоотводе, так как значительные электродинамические усилия при больших токах молнии могут разорвать его на этих участках или вызвать искровое перекрытие между ближайшими точками петли. Металлическая кровля, короба и трубы могут быть соединены с токоотводами болтовыми зажимами (рис. 5.7).

Заземляющие устройства являются важнейшим элементом в комплексе средств обеспечения защиты объектов от прямого удара молнии, заноса высоких потенциалов по коммуникациям и электростатической индукции. Основной частью их являются собственно заземлители, находящиеся в достаточно хорошо проводящей среде.

Заземлитель молниезащиты – один или несколько заглубленных в землю проводников, предназначенных для отвода в землю токов молнии или ограничения перенапряжений, возникающих на металлических корпусах, коммуникациях при близких разрядах молнии. Они бывают одиночными (простыми) или сложными (комбинированными). К первым относятся трубы, электроды из круглой, полосовой, угловой и листовой стали, железобетонные подножки и сваи, а сложные образуются из комбинаций простых. Одиночные делятся на сосредоточенные и протяженные. У первых потенциал практически по длине не изменяется, у вторых потенциалы начала и конца отличаются друг от друга вследствие большой длины электродов, малого их сечения, высокого удельного сопротивления материалов или высокой удельной проводимости грунта.

Рис. 5.7. Зажим для присоединения плоского (а) и круглого (б) токоотводов

к металлической кровле: 1 – токоотвод; 2 – кровля; 3 – свинцовая прокладка;

4 – стальная пластина; 5 – пластина с приваренным токоотводом

Еще различают искусственные и естественные заземлители.

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

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

Заземлители могут быть поверхностными и углубленными. Последние обычно изготовляют из круглой или полосовой стали и укладывают в глубокие котлованы или траншеи, чаще всего по периметру фундамента, если последний не может быть использован в качестве естественного заземлителя. Наконец, существуют вертикальные заземлители (обычно стержни из круглой или угловой стали и трубы, железобетонные подножники и сваи, забиваемые в землю, реже – стальные круглые стержни, ввинченные в грунт) и горизонтальные, изготовленные из любой профильной стали, закапываемые неглубоко в грунт.