Материал: Пожарная безопасность электроустановок. учебное пособие. Сушко Е.А., Бакаева Г.А
Д
войной
стержневой молниеотвод разной высоты
(рис. 5.10).
Рис. 5.10. Зона защиты двойных стержневых молниеотводов разной высоты
Торцевые
части также представляют собой зоны
защиты одиночных стержневых молниеотводов
соответствующей высоты, а
,
,
,
,
и
вычисляются
по формулам (5.8
5.14)
для обоих типов зон. Остальные размеры
зоны определяются по формулам:
Rcx=Rс(hc-hx)/hc; (5.25)
Rc=( + )/2; (5.26)
hc=( + )/2, (5.27)
где и для обоих типов зон защиты вычисляются по формулам (5.15), (5.16), (5.19), (5.22), (5.23).
Для разновысокого двойного стержневого молниеотвода зона защиты типа А существует при L 4h1, а зона Б – при L 6h1. При соответствующих больших расстояниях между молниеотводами они рассматриваются как одиночные.
Многократный стержневой молниеотвод. Зона защиты многократного стержневого молниеотвода определяется как зона защиты попарно взятых соседних стержневых молниеотводов (рис. 5.11). Основным условием защищенности одного сооружения или группы сооружений высотой hх с надежностью, соответствующей зонам типа А и Б, является неравенство Rcx 0 для всех попарно взятых молниеотводов. В противном случае построение зон защиты должно быть выполнено для одиночных или двойных стержневых молниеотводов в зависимости от соотношений L и h. Величину Rcx для обоих типов определяют по формулам (5.15), (5.18), (5.21), (5.22) и (5.25).
Рис. 5.11. Зона защиты (в плане) многократного стержневого молниеотвода
Одиночный тросовый молниеотвод (рис. 5.12). Здесь h – высота троса в точке наибольшего провеса. С учетом стрелы провеса троса сечением 35-50 мм2 при известной высоте опор hоп и длине пролета 120 м высота троса h = hоп-2 м, а при = 120-150 м h = hоп-3 м.
Конфигурацию и размеры зоны защиты одиночных тросовых молниеотводов определяют по формулам (5.28 5.33).
Зона типа А:
h0 = 0,85h; (5.28)
R0 = (1,35-0,0025h)h; (5.29)
Rx = (1,35-0,0025h)(h-hx/0,85). (5.30)
Зона типа Б:
h0 = 0,92h; (5.31)
R0 = 1,7h; (5.32)
Rx = 1,7(h-hx/0,92). (5.33)
Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных hx и Rx равна
h = (Rx+1,85h)/1,7. (5.34)
Рис. 5.12. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода
Двойной тросовый молниеотвод (рис. 5.13). Здесь показаны очертания зоны защиты двойного тросового молниеотвода. Размеры h0, R0, Rx для обоих типов зон защиты определяются по формулам (5.28-5.34). Остальные габариты зоны защиты двойного тросового молниеотвода определяются следующим образом.
Зона типа А (существует при L 4h):
при L h
hc = h0; Rcx = Rx; Rc = R0; (5.35)
п
ри
h
L
2h
hc = h0-(0,14+510-4h)(L-h);
Rx=L/2[(h0-hx)/(h0-hc)];
Rc = R0; (5.36)
Rcx = R0(hc-hx)/hc;
при 2h L 4h
Rc = R0[1-0,2(L-2h)/h]; (5.37)
Rcx = Rс(hc-hx)/hc. (5.38)
Размеры hc и Rx определяются по формулам (5.36) и (5.38).
Зона типа Б (существует при L 6h):
при L h
hc = h0; Rcx = Rx; Rc = R0; (5.39)
п
ри
h
L
6h
hc = h0-0,12(L-h);
Rx = L/2[(h0-hx)/(h0-hc)]; (5.40)
Rc = R0; Rcx = R0(hc-hx)/hc.
При известных hc и L (Rcx = 0) высота тросового молниеотвода для зоны Б определяется по формуле
h = (hс+0,12h)/1,06. (5.41)
Зона защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой 150 h 600 м имеет следующие габаритные размеры.
Зона типа А:
h0 = [0,85-1,710-3(h-150)]/h; (5.42)
R0 = [0,8-1,810-3(h-150)]/h; (5.43)
Rx
= [0,8-1,810-3(h-150)]/h
.
(5.44)
Зона типа Б:
h0 = [0,92-0,810-3(h-150)]/h; (5.45)
R0 = 225 м; (5.46)
Rx
=
.
(5.47)
Рис. 5.13. Зона защиты двойного тросового молниеотвода
На сегодняшний день объем фактических данных о поражаемости нисходящими молниями объектов большой высоты (более 150 м) очень мал и в большей своей части относится к Останкинской телевизионной башне.
На основании фоторегистраций поражаемости нисходящими молниями башни утверждается [6], что нисходящие молнии прорываются более чем на 200 м ниже ее вершины и поражают землю на расстоянии около 200 м от основания башни. Рассматривая Останкинскую телевизионную башню как стержневой молниеотвод, можно сделать вывод, что относительные размеры зон защиты молниеотводов высотой более 150 м резко сокращаются с увеличением высоты молниеотвода. С учетом ограниченности фактических данных о поражаемости сверхвысоких объектов в РД [6] включены формулы (5.42 5.47) для построения зон защиты только для стержневых молниеотводов.
В табл. 5.6 приводятся требования из [2, п.п. 2.6, 2.17, 2.18], устанавливающие минимальные размеры пространства, входящего в зону защиты молниеотводов.
Таблица 5.6
Размеры зоны защиты от прямых ударов молнии
Здания, сооружения, наружные установки |
Размеры зоны защиты от прямых ударов молнии |
|||
Прямые газоотводные и дыхательные трубы на зданиях и сооружениях, на наружных установках или резервуарах (наземных или подземных) для свободного отвода в атмосферу газов, паров и взвесей взрывоопасной концентрации, а также срез горловины цистерн, в которые происходит открытый налив легковоспламеняющейся жидкости на сливоналивной эстакаде |
Пространство над обрезом труб, ограниченное полушарием радиусом 5 м |
|
||
Газоотводные и дыхательные трубы на зданиях, сооружениях, наружных установках или резервуарах (наземных или подземных), оборудованные колпаками или «гусаками» |
Пространство над обрезом труб, ограниченное цилиндром высотой H и радиусом R: |
|
||
а) для газов тяжелее воздуха при избыточном давлении внутри установки: -
менее 5,05 кПа -
-
5,05 – 25,25 кПа -
б) для газов легче воздуха при избыточном давлении внутри установки: - менее 25,25 кПа - м, м; -
свыше 25,25 кПа -
|
||||
Окончание табл. 5.6 |
||||
Здания, сооружения, наружные установки |
Размеры зоны защиты от прямых ударов молнии |
|||
Очистные
сооружения, если температура вспышки
содержащегося в сточных водах продукта
превышает его рабочую температуру не
более, чем на 10 °С,
|
Пространство, основание которого выходит за пределы очистного сооружения на 5 м в каждую сторону от стенок сооружения, а высота равна высоте сооружения плюс 3 м. |
|||
Дыхательные клапаны на наружных установках или резервуарах (наземных или подземных) |
Пространство, ограниченное цилиндром высотой 2,5 м и радиусом 5 м |
|
||
Для резервуаров с плавающими крышами или понтонами |
Пространство, ограниченное поверхностью, любая точка которой отстоит на 5 м от легковоспламеняющейся жидкости в кольцевом зазоре |
|||
м,
м;
м,
м;
м,
м
Задачи для самостоятельного решения
В.1. При среднегодовой продолжительности гроз 20-40 часов определить тип зоны защиты при использовании одиночного стержневого молниеотвода для здания высотой 18 м и размерами в плане 50х40 м, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-Iа.
В.2. При среднегодовой продолжительности гроз 40-60 часов определить тип зоны защиты при использовании одиночного тросового молниеотвода для здания высотой 20 м и размерами в плане 120х50 м, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-Iб.
В.3. При среднегодовой продолжительности гроз 10-20 часов определить тип зоны защиты при использовании одиночного стержневого молниеотвода для здания высотой 26 м и размерами в плане 50х20 м, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-IIа.
В.4. Определить тип зоны защиты при использовании одиночного тросового молниеотвода для здания прямоугольной формы II степени огнестойкости, расположенного в Тамбове, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса П-II. Размеры здания: высота - 23 м, длина - 70 м, ширина – 20 м.
В.5. При среднегодовой продолжительности гроз 20-40 часов определить тип зоны защиты при использовании одиночного стержневого молниеотвода для здания, высотой 10 м и размерами в плане 20х15 м, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-I.
В.6. Определить тип зоны защиты при использовании одиночного тросового молниеотвода для здания высотой 8 м и размерами в плане 15х7 м, расположенного в Московской области, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-II.
В.7. При среднегодовой продолжительности гроз 40-60 часов определить тип зоны защиты при использовании двойного стержневого молниеотвода для здания высотой 12 м и размерами в плане 25х10 м, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-I.
В.8. Определить тип зоны защиты при использовании двойного тросового молниеотвода для здания высотой 6 м и размерами в плане 40х25 м, расположенного в Ставрополе, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-II.
В.9. Определить тип зоны защиты при использовании двойного стержневого молниеотвода для здания высотой 5 м и размерами в плане 20х15 м, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-Iа.
В.10. При среднегодовой продолжительности гроз 60-80 часов определить тип зоны защиты при использовании двойного тросового молниеотвода для здания высотой 16 м, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-Iб. Размеры и конфигурация здания приведены на рис. 5.14.
Рис. 5.14. Размеры и конфигурация здания
В.11. Определить тип зоны защиты при использовании двойного тросового молниеотвода для здания прямоугольной формы I степени огнестойкости, расположенного в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 80-100 часов, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса П-IIа. Размеры здания: высота - 12 м, длина – 60 м, ширина – 30 м.
В.12. Определить тип зоны защиты при использовании одиночного стержневого молниеотвода для здания прямоугольной формы III степени огнестойкости, в котором отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных классов. Здание расположено во Владимире и имеет размеры: высота – 14 м, длина – 24 м, ширина – 12 м.
В.13. Определить тип зоны защиты при использовании одиночного тросового молниеотвода для здания фермы для крупного рогатого скота на 150 голов III степени огнестойкости, расположенного в местности со среднегодовой продолжительностью гроз 80-100 часов.
В.14. При среднегодовой продолжительности гроз 40-60 часов определить тип зоны защиты при использовании одиночного стержневого молниеотвода для здания III степени огнестойкости высотой 11 м, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса П-I. Размеры и конфигурация здания приведены на рис. 5.15.
В.15. Определить тип зоны защиты при использовании многократного стержневого молниеотвода для жилого здания, расположенного в городе Санкт-Петербурге. Размеры здания: высота – 36 м, длина - 40 м, ширина – 15 м. Средняя высота окружающих зданий в радиусе 500 м составляет 10 м.