Расчет молниезащиты.
Безопасность жизнедеятельности: проектирование и расчет средств обеспечения безопасности
Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезашиты к I и II категориям, должны быть защищены от прямых ударов молнии, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации. Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высоких… Читать ещё >
Расчет молниезащиты. Безопасность жизнедеятельности: проектирование и расчет средств обеспечения безопасности (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Исходные данные для расчета молниезащиты: наименование объекта, размеры объекта, среднее число поражений молнией 1 км2 данной поверхности в год; категория производства по степени пожарной опасности, классы опасных зон по пожарои взрывоопасности в соответствии с ПУЭ.
Определить число поражений молнией в год строений, не оборудованных молниезащитой:
где /, b — соответственно длина и ширина строения, имеющего в плане прямоугольную форму, м; И — высота строения по его боковым сторонам, м; п — среднегодовое число ударов молний на 1 км2 земной поверхности в районе расположения объекта, выбираемое в зависимости от интенсивности грозовой деятельности из следующих значений:
Интенсивность грозовой деятельности можно также определить по рисункам 16.1…16.4.
Для объектов и высоких строений типа водонапорная башня, (силосная башня, труба котельной и т. п.) ожидаемое число поражений.
где г — эквивалентный радиус, м: г— 3,5Лоб; — высота объекта или строения, м.
Исходя из конструкции зданий и сооружений, их взаимного расположения, размеров и формы выбрать тип молниеотвода: одиночный стержневой, двойной стержневой, многократный стержневой, одиночный тросовый, двойной тросовый.
Зона защиты молниеотвода представляет собой часть пространства, примыкающего к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Существуют зоны защиты двух типов: А — имеющая степень надежности 99,5% и выше; Б — со степенью надежности 95% и выше. Для объектов сельскохозяйственного назначения, как правило, требуется зона Б (табл. 16.1).
16.1. Классы зон и категории устройств молниезащигы зданий и сооружений
Здания и сооружения. | Место расположения. | Тип зоны защиты. | Категория. |
Здания и сооружения (или их части) с производствами, которые относятся к зонам класса В-I и В-Н*. | На всей территории РФ. | Зона А. | I**. |
Здания и сооружения (или их части) с производствами, которые относятся к классам В-1а, В-16, В-Па. | В местностях со средней грозовой деятельностью 10 ч в год и более. | При ожидаемом количестве поражений молнией в год зданий или сооружений Мй 1 — зона Б; при М>— зона А. | II. |
Наружные технологические установки и открытые склады (класс В-1г). | На всей территории РФ. | Зона Б. | II. |
Здания и сооружения с производствами, которые относятся к зонам класса П-1, П-Н и П-Иа. | В местностях с Для зданий и сооруинтенсивностью жений I и II стегрозовой деяпеней огнестойкости тельности 20 ч при ожидаемом числе в год и более поражений молнией в год 0,1 < Мй 2 и для 111, IV, V степеней огнестойкости при 0,02 < М< 2 — зона Б; при М> 2 —зона А. | III. | |
Наружные технологические установки и открытые склады, классов П-I и П-Н. | То же. | Зона Б. | III. |
Здания и сооружения. | Место расположения. | Тип зоны защиты. | Категория. |
Здания и сооружения III, IV и V степеней огнестойкости, в которых отсутствуют взрывои пожароопасные производства. | То же. | При ожидаемом количестве поражений молнией в год 0,1 < А/^2 — зона Б; при М> 2 — зона А. | III. |
Животноводческие и птицеводческие здания и сооружения III, IV и V степеней огнестойкости: для крупного рогатого скота и свиней на 100 голов и более, для лошадей — на 40 голов и более, для овец — на 500 голов и более, для птицы — на 1000 голов и более. | В местностях со средней интенсивностью грозовой деятельности 40 ч в год и более. | Зона Б. | III. |
Дымовые трубы предприятий и котельных, водонапорные и силосные башни, вышки различного назначения высотой 15 м и более. | То же, 10 ч в год и более. | Зона Б. | III. |
* Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ).
** Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезашиты к I и II категориям, должны быть защищены от прямых ударов молнии, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации. Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземные металлические коммуникации.
Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко II категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и электростатической индукции. Наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии.
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой И< 150 м представляет собой конус, вершина которого находится на высоте h0< h, а основание образует круг радиусом гх (рис. 16.5). Для зоны типа, А эти размеры определяют по формулам.
для зоны типа Б.
aside class="viderzhka__img" itemscope itemtype="http://schema.org/ImageObject">
При известных значениях hx и гх высота молниеотвода для зоны типа Б.
Рис. 16.5. Зона зашиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 150 м
Пример. Размеры объекта, требующего защиты от атмосферного электричества в зоне типа Б, следующие: длина а = 10 м, ширина Ь = 6 м, высота hx = 3,5 м. Необходимо рассчитать высоту стержневого молниеотвода, который предполагается установить на пересечении диагоналей плоскости крыши объекта. Как изменится высота молниеотвода, если его установить на расстоянии 1 м от угла здания?
Решение. Радиус зоны защиты молниеотвода при установке его на крыше здания.
Принимая для этого случая Их = 0, рассчитаем высоту одиночного стержневого молниеотвода:
Радиус зоны защиты молниеотвода при установке его на расстоянии с = 1 м от угла здания.
При hx = И высота молниеотвода.
Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой не более 150 м при расстоянии между единичными молниеотводами L изображена на рисунке 16.6. Два стержневых молниеотвода образуют слившуюся зону защиты при L<5h. В ней величины /zq, г0 и г* определяют так же, как и для одиночного молниеотвода, а размеры зоны защиты между стержнями рассчитывают по следующим формулам.
при h< L<3h
Для зоны типа Б при L < 1,5А.
при 1,5Л < L < 5h
При известных hC) L и = 0 высота молниеотвода для зоны защиты типа Б 
Если расстояние между стержневыми молниеотводами L > 5А, то их совместное защитное действие нарушается (Л0 = 0), поэтому их следует рассматривать как одиночные.
Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой И < 150 м при расстоянии L между опорами показана на рисунке 16.7. Верхняя часть зоны защиты такого молниеотвода ограничена горизонтальной прямой, проведенной через точку максимального прогиба троса. Торцевые части зоны защиты аналогичны торцевым частям двойного стержневого молниеотвода.
Размеры зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой И< 150 м рассчитывают по формулам: для зоны типа А.
для зоны типа Б.
При известных hx и гх высота одиночного тросового молниеотвода для зоны типа Б.
Высоту опор Лоп выбирают с учетом стрелы прогиба. Для стального троса сечением 35…50 мм2 стрела прогиба составляет 2 м при расстоянии между опорами L< 120 м и Зм при 120 мL < 120 м высота опор Лоп = h + 2 м, при 120 < L < 150 м hon = h + 3 м.
Пример. Определить размеры зоны защиты одиночного тросового молниеотвода для защиты коровника на 200 голов с размерами Ibh = 70×24×5,5 м, расположенного в местности с интенсивностью грозовой деятельности 50 ч в год, если здание имеет IV степень огнестойкости.
Решение. По таблице 16.1 определяем, что для данного здания требуется зона защиты типа Б. Опоры молниеотвода установим по оси симметрии здания на его крыше на расстоянии 0,5? от торцевых стен.
Рис. 16.7. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой до 150 м:
7 — граница зоны зашиты на уровне земли; 2— граница зоны защиты на уровне hx
Расчетная высота молниеотвода при Их = О 
Высота зоны защиты от уровня крыши здания 
Расстояние между опорами 
Так как Ь< 120, то высота опор Радиус зоны защиты одиночного тросового молниеотвода.
Зона защиты двойного тросового молниеотвода высотой h? 150 м при расстояниях между опорами L и между одиночными тросовыми молниеотводами / изображена на рисунке 16.8.
Рис. 16.8. Зона зашиты двойного тросового молниеотвода высотой до 150 м:
/ — граница зоны зашиты на уровне земли; 2— граница зоны зашиты на уровне Нх; а, Ь — соответственно длина и ширина зоны зашиты на уровне земли Размеры зоны защиты типа, А двойного тросового молниеотвода высотой И при расстоянии между опорами L рассчитывают по формулам:
длина зоны защиты на уровне земли, м,.
ширина зоны защиты на уровне земли, м,.
длина зоны защиты на высоте Их от земли в середине между одиночными тросовыми молниеотводами, м,.
ширина зоны защиты на высоте hx от земли, м,.
высота зоны защиты в ее середине, м,.
расстояние между опорой молниеотвода и границей зоны защиты по длине на высоте hXy м,.
радиус зоны защиты на высоте ИХУ м, при /> И
Высоту опор hon выбирают с учетом стрелы прогиба.
Размеры ау b, ах, Ьх, гсх и гх зоны защиты типа Б рассчитывают по тем же формулам, что и размеры зоны защиты типа А. Высоту, м, зоны защиты типа Б (в ее середине) находят из следующих выражений: 
При соблюдении рассчитанных параметров объект, находящийся в зоне действия двойного тросового молниеотвода, будет защищен от прямого попадания молнии с вероятностью не менее 95%.