Розрахунок блискавкозахисту обэктив

     3.5.3 Вибір і розрахунок заземлювачів блискавковідводів

     Заземлюючий пристрій блискавковідводів можна  розраховувати за методикою, викладеною в прикладі 3.3 даного посібника чи підібрати за табл. 3.22, виходячи з питомого опору ґрунту і необхідних допустимих імпульсних опорів Rи в наступній послідовності.

     1. За табл. 3.23 визначається величина імпульсного опору заземлювача Rи в залежності від категорійності захищаємого об’єкту і питомого опору ґрунту.

     2. За табл. 3.24 знаходимо величину опору розтіканню струму промислової частоти заземлювача R₅₀ в залежності від величини Rи і питомого опору ґрунту.

     3. За табл. 3.22 обираємо форму заземлювача, який має опір розтікання струму, близький до шуканого R₅₀. 
 

     Приклад 3.7

     Розрахувати і побудувати блискавкозахист димової труби, яка має висоту Нтр =25 м, зовнішній діаметр її верхнього отвору Дв = 1 м, зовнішній діаметр нижнього отвору Дн = 2 м, розташованої в місцевості з середньорічною тривалістю гроз від 40 до 60 год. Питомий опор ґрунту ρ = 0,8 · 10⁴ Ом·см. 

     Розв’язок

     1. Визначаємо очікувану кількість  влучень блискавкою в рік за  формулою (3.18); значення n беремо із табл. 3.19 (n=4).

     N= =0,093 рази на рік,

     оскільки  А=В= Дв. 

     2. Встановлюємо категорію блискавкозахисту  і тип зони захисту.

     Із  табл. 3.21 випливає, що димова труба висотою Д більше 15 м у місцевості з середньорічною тривалістю гроз понад 20 год/рік, відноситься до ІІІ категорії блискавкозахисту. Тип зони захисту – зона Б. 

     3. Обираємо одиночний стрижневий  блискавковідвід і визначаємо  його висоту за формулою (3.22):

     Н= м.,

     оскільки Rх = Дн/2 =1м.

     Висота  блискавкоприймача Нм дорівнює:

     Нм= Н–Нтр =27,8–25=2,8 м.

     Перетин сталевого блискавкоприймача і перетин струмовідводу приймаємо рівним 100 мм². 

     4. Побудову зони блискавкозахисту  виконуємо за такою послідовністю.  Через блискавкоприймач проводимо  осьову лінію, на якій відкладаємо  відрізок ОА=0,92 Н=25,6м. Від основи  труби (точка О) відкладаємо  відрізки  ОВ і ОВ₁ рівні 1,5Н=39,5 м. Точку А з’єднуємо з точками В і В₁. Отримуємо зону захисту димової труби у вигляді конусу з основою ВВ₁ і утворюючими АВ і АВ₁. 

     5. Заземлюючий пристрій обираємо  за табл. 3.22, керуючись наступним.

     Для ІІІ категорії блискавкозахисту і ρ = 0,8 · 10⁴ Ом·см, припустимий імпульсний опір Rі не більше 20 Ом (див. табл. 3.23). Із табл.. 3.24 знаходимо величину опору розтікання струму промислової частоти заземлювача R₅₀ для ґрунту з питомим опором  ρ = 0,8 · 10⁴ Ом · см. Він дорівнює 14 Ом.  

Рис. 3.13. Побудова зони захисту блискавковідводу

     Потім за табл. 3.22 обираємо форму заземлювача, який має опір, близький до шуканого. Таким опором володіє заземлювач з порядковим номером 5, а саме: заземлювач двохстрижневий із труби діаметром 50 мм, заглиблений на 0,8 м. Висота електродів L = 2,5м, відстань між ними С = 3 м. 
 

     Приклад 3.8

     Розрахувати і побудувати блискавкозахист виробничого  приміщення, яке відноситься за ПУЕ до класу В-І і має розміри: довжину А = 50 м, ширину В = 20м і висоту h = 10 м. Будинок розташований у Кіровоградській області. Питомий опір ґрунту ρ = 1,8 · 10⁴ Ом · см.  

     Розв’язок

     1. Із табл. 3.20 знаходимо середньорічну грозову діяльність К = 60-80 год. 

     2. Із табл. 3.19 визначаємо очікувану середньорічну кількість ударів блискавки в 1 км² земної поверхні, n = 5,5. 

     3. За формулою (3.18) визначаємо очікувану кількість уражень блискавкою за рік :     N= ,

          N=0,044 рази. 

     4. За табл. 3.21 визначаємо, що  приміщення відноситься до І категорії захисту, зона А. Відношення А/В=50/20=2,5 < 3, тож доцільно застосувати два стрижневі блискавковідводи. 

     5. Приймаємо відстань від стрижневого  блискавковідводу до споруди  Sв = 4 м. (див. рис. 3.14).

Рис. 3.14. Відстань Sв від стрижневого блискавковідводу до споруди

     Визначаємо  відстань між двома окремими блискавковідводами.

     L=2Sв+А=2·4+50=58 м. 

     6. Для забезпечення потрібного  блискавкозахисту необхідно, щоб  будинок перекривався зонами  захисту, утвореними кожним блискавковідводом.  Тому приймаємо радіус захисту  Rх =20 м. 

     7. Визначимо висоту кожного блискавковідводу  для зони А за формулою (3.21), приймаючи Нх = h = 10 м. і Rх =20 м.

     в = 1,12235; С = 32,94.

     Тоді  Н_1,2= ,

     Н_1,2 , 

     Н₁ = 530,5 м,

     Н₂ =  30,5 м.  

     З двох коренів приймається Н= 30,5 м. 

     8. В даному випадку Н < L < 2H, тобто 30,5 < 58 < 61.

     Тоді  Нс, Rсх і Rсо обчислюються відповідно за формулами (3.24), (3.25) і (3.26).

     Нс= Но – (0,17+3 ·10 ^{- 4}Н)( L–Н)=0,85 · 30,5 – (0,17+3 ·10 ^{– 4} · 30,5)×

     ×(58 –30,5) 21м.

     Rсх= ;

     Rо=Rс=(1,1-0,002Н)Н  = (1,1-0,002 · 30,5) · 30,5,

     Rо=Rс=31,72 м.

     Тоді                            Rсх= =16,5 м.. 

     9. Побудова границь зони захисту блискавковідводу.

     Від основи кожного блискавковідводу точки  О і О₁ у різні боки відкладаємо по два відрізки величиною R_O=31,7 м. На осьових лініях блискавкоприймачів відкладаємо відрізки, які дорівнюють Н_О=0,85Н=25,92 м. Отримані точки А і А₁ з’єднуємо з точками В і В₁.

     Із  точки С, яка знаходиться на середині відстані поміж блискавкоприймачів, виставляємо перпендикуляр до лінії ВВ₁ і відкладаємо відрізок СС₁, який дорівнює Нс=21м. Отримуємо фігуру ВАС₁А₁В₁, яка у фронтальному перетині буде зоною захисту.

     У плані вона буде представлена зонами захисту кожного блискавковідводу.

       В середині поміж блискавковідводами  ширина захисту буде визначатися  на рівні землі   величиною   Rс= Rо=31,72м,   а на   висоті Н_Х -  величиною Rсх =16,5м.

     10. Вибір заземлювача виконується за принципом, викладеним в прикладі 3.1.  
 

     Приклад 3.9

     Потрібно  захистити будинок тросовим блискавковідводом, опори якого передбачається зміцнити по торцях будинку на відстані Rх =3 м.

     Будинок прямокутний у плані з розмірами  А×В =38×6 м. Висота стіни  (краю даху) Н = 4 м. Висота гребеня даху над землею однакова вздовж будинку і дорівнює Нк = 5м.

     Визначити висоту опори тросового блискавкоприймача. Зона захисту будинку – зона Б.

     Розв’язок

     1. Визначимо висоту тросового блискавковідводу  за формулою (3.37):

     Н= =6,13 м..

     2. Визначимо висоту опори блискавкоприймача.  Оскільки L <120м, то  Ноп = Н+2м.

     Ноп =6,13+2=8,13 м.

     Опори піднімаються над гребенем даху на відстань:

     Ноп – Н_К =8,13 – 5=3,13 м. 
 
 

                                                                Таблиця 3.19

Очікувана середньорічна кількість ударів блискавки в 1 км² земної поверхні n в залежності від інтенсивності грозової діяльності К.

 
 
 
 
 

                                                                Таблиця 3.20

Середньорічна грозова діяльність, К

 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                  Таблиця 3.21

Категорії пристроїв блискавкозахисту та типи зон захисту

     Примітка: К- середня грозова  діяльність у годинах  за рік; N – очікувана  кількість уражень блискавкою за рік будівель та споруд, котрі не обладнані блискавкозахистом N=[(S+6h)(L+6h)–7,7h²]n•10^-6; для башт, вишок, димових труб N= 9ph²n•10^-6, де S i L - відповідно ширина і довжина будівлі, що має в плані прямокутну форму, м; h – найбільша висота будівлі (споруди), м; n – середньорічне число ударів блискавки в 1 км² земної поверхні в місці розташування будівлі (табл.3.19).