Как найти высоту одиночного молниеотвода

Расчет зоны молниезащиты одиночного стержневого молниеотвода

• Online расчет зоны молниезащиты двойного стержневого молниеотвода
• Online расчёт зоны молниезащиты одиночного тросового молниеотвода
• Online расчёт зоны молниезащиты двойного тросового молниеотвода

Расчет основан на Инструкциии по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций Министерства энергетики Российской Федерации СО 153-34.21.122-2003.

Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ (прямого удара молнии) устанавливается в пределах 0,9-0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от ПУМ по согласованию с органами государственного контроля.

Пояснения к расчёту

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h₀<h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода. Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h₀ и радиусом конуса на уровне земли r₀.

Надежность защиты	Высота молниеотвода h, м	Высота конуса h0, м	Радиус конуса r0, м
0.9	От 0 до 100	0,85h	1,2h
От 100 до 150	0,85h	(1,2-10-3(h-100))h
0,99	От 0 до 30	0,8h	0,8h
От 30 до 100	0,8h	(0,8-1,43·10-3(h-30))h
От 100 до 150	(0,8-10-3(h-100))h	0,7h
0,999	От 0 до 30	0,7h	0,6h
От 30 до 100	(0,7-7,14·10-4(h-30))h	(0,6-1,43·10-3(h-30))h
От 100 до 150	(0,65-10-3(h-100))h	(0,5-2·10-3(h-100))h

ВСЕ РАСЧЁТЫ

Ниже
приведены методики расчета молниеотводов
разных конструкций высотой до 150 м.

Одиночный
стержневой молниеотвод.
Зона его защиты представляет собой
конус (рисунок 2), вершина которого
находится на высоте h0<h, основание
образует круг радиусом R0. Горизонтальное
сечение зоны защиты на высоте защищаемого
уровня сооружения hx представляет собой
круг радиусом Rx. Эти величины составят:

—
для зоны типа А

h0
= 0,85h;
R0
= (1,1 — 0,002h)h;

Rx
= (1,1 — 0,002h)(h
— hx/0,85);

—
для зоны типа Б

h0
= 0,92h;
R0
= 1,5h;
Rx
= 1,5(h
— hx/0,92),

где
Rx и hx определяют по закону подобия
треугольников.

Для
зоны типа Б высоту молниеотвода при
известных величинах hx и Rx устанавливают
по формуле:

h
= (Rx + 1,63hx)/1,5.

Рисунок
2 – Зона защиты одиночного стержневого
молниеотвода

Двойной
стержневой молниеотвод
(рисунок 3). Торцевые части зоны защиты
определяют как зоны одиночных стержневых
молниеотводов. Значение h0, R0, Rx1 и Rx2
расчитывают по выше приведенным формулам
для обоих типов зон защиты.

Внутренние
области зон защиты имеют следующие
габаритные размеры:

—
зона типа А:

при
L ≤ h hc = h0; Rc = R0; Rcx = Rx;

при
h < L ≤ 2h hc = h0-(0,17 + 3×10-4h)(L — h);

Rc
= R0; Rcx = R0(hc — hx)/ hc;

при
2h < L ≤ 4h
;

;

;

—
зона
типа
Б:

при
L ≤ h hc = h0; Rcx = Rx; Rc = R0;

при
h < L ≤ 6h, hc = h0 — 0,14(L — h);

Rc
= R0; Rcx = R0(hc — hx)/ hc;

При
больших расстояниях молниеотводы
следует рассматривать как одиночные.

При
известных hc, L и Rcx = 0 высоту молниеотвода
для зоны типа Б определяют по формуле:

h
= (hc + 0,14L)/1,06.

Рисунок
3 – Зона защиты двойного стержневого
молниеотвода

1
– граница зоны защиты на уровне hx1;
2
– то же на уровне hx2,

3
– то же на уровне земли

Одиночный
тросовый молниеотвод.
Зона его защиты приведена на рисунке
5, где h – расстояние по высоте до троса
в точке наибольшего провеса.

С
учетом стрелы провеса при известной
высоте опор hоп и длине пролета а < 120
м высота до троса h = hоп — 2 м, а при
а=120…150 h = hоп — 3 м.

Зоны
защиты одиночных тросовых молниеотводов
имеют следующие размеры.

Для
зоны типа А:

h0
= 0,85h; R0 = (1,35 — 0,0025h)h;

Rx
= (1,35 — 0,0025h)(h — hx/0,85).

Для
типа Б:

h0
= 0,92h; R0 = 1,7h ; Rх = 1,7(h — hx/0,92).

Для
зоны типа Б высота одиночного тросового
молниеотвода при известных hx и Rx равна
h = (Rx + 1,85hx)/1,7.

Рисунок
5 – Зона защиты одиночного тросового
молниеотвода

1
– граница зоны защиты на уровне земли;

2
– граница зоны защиты на уровне hx

6
Пример расчета

Рассчитать
высоту отдельно стоящего стержневого
молниеотвода для защиты от прямых ударов
молнии здания склада лакокрасочных
материалов (ЛКМ) предприятия.

Здание
расположено в Республике Башкортостан,
имеет размеры:

L
= 27 м; S = 18 м; h = 6 м.

Расчеты
ведем в следующем порядке.

1.
Определяем по классификации ПУЭ класс
взрывопожароопасной зоны для склада
ЛКМ. ЛКМ обычно изготовляются на основе
легковоспламеняющихся жидкостей и
склад является взрывоопасной зоной.
Однако ЛКМ поступают и хранятся на
складе в герметичной таре. Образование
взрывоопасных смесей в здании склада
возможно в случае неисправной тары.
Следовательно, склад ЛКМ по классификации
ПУЭ относится к классу В-1а.

2.
Определяем требуемую категорию устройства
защиты склада ЛКМ от воздействия
атмосферного электричества. Согласно
п.2 здания и сооружения, в которых имеются
взрывоопасные зоны класса В-1а, относятся
ко II категории защиты и должны быть
защищены от всех четырех опасных факторов
атмосферного электричества.

3.
Определяем требуемый тип защиты для
склада ЛКМ.

По
карте среднегодовой продолжительности
гроз находим, что интенсивность грозовой
деятельности на территории РБ составляет
40…60 ч в год.

Согласно
таблице 1 такой интенсивности соответствует
среднегодовое число ударов молнии,
приходящееся на 1 км2 площади, равное n
= 4. Ожидаемое число поражений склада
ЛКМ молнией в течение года при отсутствии
молниеотвода определяется по формуле:

Подставляя
известные данные, получаем:

Так
как N<1, то принимаем зону защиты типа
Б.

4.
Выписываем геометрические размеры зоны
защиты типа Б:

;
rо
= 1,5hм;
rх
= 1,5(hм —
hх/0,92),

где
hо – высота конуса зоны защиты; hм –
высота стержневого молниеотвода; rх –
радиус зоны защиты на уровне земли; rо
– радиус зоны защиты на высоте защищаемого
объекта; hх – высота защищаемого объекта.

5.
Определяем радиус rо зоны защиты на
высоте объекта, используя графический
метод. Наносим в выбранном масштабе на
лист бумаги план склада ЛКМ (вид сверху).
Выбираем и наносим на схему точку
установки молниеотвода (для объектов
II категории расстояние между молниеотводом
и защищаемым объектом не нормируется).
Считая эту точку центром, описываем
окружность такого радиуса, чтобы
защищаемый объект (склад ЛКМ) вписался
в нее. Снимаем со схемы значение радиуса
rх; r = 27,5 м.

Рисунок
6 – К расчету высоты отдельно стоящего
стержневого молниеотвода

1
– защищаемый объект; 2 – место установки
молниеотвода

6.
Определяем высоту молниеотвода:

hм
= (rх + 1,63hх)/1,5; hм = 25 м

7.
Определяем другие размеры зоны защиты:

ho
=
22,8 м; rх = 37,3 м

8.
Строим на схеме зону защиты (вид сбоку)
и проверяем графически вписываемость
объекта здания склада в зону защиты по
высоте.

Соседние файлы в папке кр по твн

• #
• #
• #
• #
• #
• #

Страница содержит калькулятор подбора высоты одиночного стержневого молниеотвода согласно методике СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».

Исходные данные.

Расчет одиночного стержневого молниеотвода.

Справочные данные.

Общие данные.

Калькулятор составлен на основании раздела 3.3.2.1 «Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода» СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций«.

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h₀ < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис. 3.1, см. ниже). 

Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h₀и радиусом конуса на уровне земли r₀. Приведенные ниже расчетные формулы (табл. 3.4) пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При более высоких молниеотводах следует пользоваться специальной методикой расчета.

Для зоны защиты требуемой надежности (рис. 3.1) радиус горизонтального сечения r_x на высоте h_х определяется по формуле:

r_x=r₀*(h₀-h_x)/h_o.

Объект  защиты от молнии должен полностью попадать в область  конуса защитной области (высотой h₀ и радиусом основания r₀) молниеотвода.

Размеры объекта защиты от прямых ударов молнии (ПУМ)

При определении области которую необходимо защитить от ударов молнии необходимо учитывать:

• • геометрические размеры объекта (здания, технологической установки, сооружений и т.д.) с учетом выступающих элементов (дефлектора, сбросные и продувочные трубопроводы и т.д.);
  • наличие/отсутствие взрывоопасных зон согласно «Правил устройств электроустановок» (ПУЭ).

Согласно ПУЭ для наружных взрывоопасных установок взрывоопасная зона класса В-Iг считается в пределах до:

• • 0,5 м по горизонтали и вертикали от проемов за наружными ограждающими конструкциями помещений со взрывоопасными зонами классов В-I, В-Iа, В-II;
  • 3 м по горизонтали и вертикали от закрытого технологического аппарата, содержащего горючие газы или ЛВЖ; от вытяжного вентилятора, установленного снаружи (на улице) и обслуживающего помещения со взрывоопасными зонами любого класса;
  • 5 м по горизонтали и вертикали от устройств для выброса из предохранительных и дыхательных клапанов емкостей и технологических аппаратов с горючими газами или ЛВЖ, от расположенных на ограждающих конструкциях зданий устройств для выброса воздуха из систем вытяжной вентиляции помещений с взрывоопасными зонами любого класса;
  • 8 м по горизонтали и вертикали от резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры); при наличии обвалования — в пределах всей площади внутри обвалования;
  • 20 м по горизонтали и вертикали от места открытого слива и налива для эстакад с открытым сливом и наливом ЛВЖ.

Эстакады с закрытыми сливно-наливными устройствами, эстакады и опоры под трубопроводы для горючих газов и ЛВЖ не относятся к взрывоопасным, за исключением зон в пределах до 3 м по горизонтали и вертикали от запорной арматуры и фланцевых соединений трубопроводов, в пределах которых электрооборудование должно быть взрывозащищенным для соответствующих категории и группы взрывоопасной смеси.

При этом согласно РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»:

При наличии на зданиях и сооружениях прямых газоотводных и дыхательных труб для свободного отвода в атмосферу газов, паров и взвесей взрывоопасной концентрации в зону защиты молниеотводов должно входить пространство над обрезом труб, ограниченное полушарием радиусом 5 м.

Для газоотводных и дыхательных труб, оборудованных колпаками или «гусаками», в зону защиты молниеотводов должно входить пространство над обрезом труб, ограниченное цилиндром высотой  и радиусом :

• • для газов тяжелее воздуха при избыточном давлении внутри установки:
    • менее 5,05 кПа (0,05 атм) H=1 м, R=2 м;
    • 5,05-25,25 кПа (0,05-0,25 атм) H=2,5 м, R=5 м;
  • для газов легче воздуха при избыточном давлении внутри установки:
    • до 25,25 кПа H=2,5 м, R=5 м;
    • свыше 25,25 кПа H=5 м, R=5 м.

Согласно РД 34.21.122-87 не требуется включать в зону защиты молниеотводов пространство над обрезом труб: при выбросе газов невзрывоопасной концентрации; наличии азотного дыхания; при постоянно горящих факелах и факелах, поджигаемых в момент выброса газов; для вытяжных вентиляционных шахт, предохранительных и аварийных клапанов, выброс газов взрывоопасной концентрации из которых осуществляется только в аварийных случаях.

Надежность защиты объекта от прямых ударов молнии

Согласно СО 153-34.21.122-2003 рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные.

Обычные объекты — жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского
хозяйства.

Специальные объекты:

• • объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения;
  • объекты, представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты, которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы);
  • прочие объекты, для которых может предусматриваться специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ).

Например, для обычных объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты:

Для специальных объектов в минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается в пределах 0,9 — 0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от прямого удара молнии по согласованию с органами государственного контроля.

По желанию заказчика в проект может быть заложен уровень надежности, превышающий предельно допустимый.

Для некоторых объектов требования к уровню защиты от прямых ударов молний указаны в сводах правил (в рамках законодательства о Градостроительной деятельности). Примером может служит СП 62.13330.2011*: «п. 6.5.14. ГРП, ГРПБ, ГРПШ и пункты учета газа следует относить к классу специальных объектов с минимально допустимым уровнем надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ) 0,99. Зона защиты молниеотвода ГРП, ГРПБ, ГРПШ и пунктов учета газа должна определяться с учетом выносных технических устройств».

Пример разделения объектов на класса.

Объект	Тип объекта	Последствия удара молнии
Обычные объекты	Жилой дом	Отказ электроустановок, пожар и повреждение имущества. Обычно небольшое повреждение предметов, расположенных в месте удара молнии или задетых ее каналом
Ферма	Первоначально — пожар и занос опасного напряжения, затем — потеря электропитания с риском гибели животных из-за отказа электронной системы управления вентиляцией, подачи корма и т.д.
Обычные объекты	Театр; школа; универмаг; спортивное сооружение	Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий
Банк; страховая компания; коммерческий офис	Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных
Больница; детский сад; дом для престарелых	Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных. Наличие тяжело больных и необходимость помощи неподвижным людям
Промышленные предприятия	Дополнительные последствия, зависящие от условий производства — от незначительных повреждений до больших ущербов из-за потерь продукции
Музеи и археологические памятники	Невосполнимая потеря культурных ценностей
Специальные объекты с ограниченной опасностью	Средства связи; электростанции; пожароопасные производства	Недопустимое нарушение коммунального обслуживания (телекоммуникаций). Косвенная опасность пожара для соседних объектов
Специальные объекты, представляющие опасность для непосредственного окружения	Нефтеперерабатывающие предприятия; заправочные станции; производства петард и фейерверков	Пожары и взрывы внутри объекта и в непосредственной близости
Специальные объекты, опасные для экологии	Химический завод; атомная электростанция; биохимические фабрики и лаборатории	Пожар и нарушение работы оборудования с вредными последствиями для окружающей среды

Примечание.

В комментарии приветствуются пожелания, замечания и рекомендации по улучшению программы.

Поделиться ссылкой:

Начну с того, что молниезащита может выполняться с использованием трех различных типов молниеотводов:

1. сетчатых;
2. тросовых;
3. стержневых.

Практикой установлено, что наиболее экономичен и надежен третий вариант, то есть стержневая защита. Самый простой метод расчета заключается в применении следующей формулы

Какие входящие параметры необходимы для расчета?

Для расчета длины молниеотвода h необходимо знать высоту дома hx и радиус его периметра rx. Значения этих параметров подставляются в формулу.

По какой методике, желательно с примером производится расчет высоты молниеотвеода на участке с домом

К примеру, высота дома составляет 5 м, а радиус периметра – 10 м. Подставляем эти значения в формулу и определяем длину стержневого молниеотвода, которая будет равняться 12,1 м.

Если же есть необходимость в более тщательных расчетах, то можете воспользоваться пособием, для чего воспользуйтесь этой ссылкой.

Стержень молниеотвода изготавливается из стального прута с минимальным сечением 100 квадратных миллиметров. Ниже размещаю схематическое изображение всей системы молниезащиты