Расчет высоты молниеотводов

Молниеотводы защищают определенную зону (пространство). В зависимости от длины и ширины защищаемых объектов применяют: одиночные, двойные и многократные стержневые молниеотводы; одиночный или двойной тросовый или сетчатый (часто на крыше домов) молниеотводы.

Молниеотвод создает определенную зону защиты, которую можно определить расчетом.

Рассмотрим три типа молниеотводов [18].

1) Одиночный стержневой молниеотвод (Рис.1).

Зона защиты молниеотвода представляет собой конус, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии (Рис.2).

Различают зоны защиты двух типов: А – со степенью надежности 99,5%, Б – со степенью надежности 95%.

Для объектов сельскохозяйственного назначения как правило, требуется зона Б.

Рис. 1 Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой

до 150 м: h₀=0,92 h; r₀=1,5 h;

При степени защиты А:

h₀ = 0,85 h; r₀ = (1,1-0,002 h) h; ,

Расстояние r_x представляет собой наиболее удаленную точку защищаемого объекта от молниеотвода на высоте здания (h_x).

На практике часто, зная ширину, длину и высоту здания, необходимым является определение высоты молниеотвода. Расчет производится по формуле:

(м)

Молниеприемники и молниеотводы должны иметь сечение не менее 50 мм², соединяться с заземлителем (заземляющим устройством) кратчайшим путем и не иметь петель и острых углов изгиба.

2) Двойной стержневой молниеотвод

Для защиты длинных зданий и сооружений применяют двойной стержневой молниеотвод. Расстояние между молниеприемниками принимается равным 2-3 высотам одного молниеотвода (Рис.2).

Рис. 2 Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

высотой до 150 м:

1 – граница зоны защиты на высоте h_х;

2 - граница зоны защиты на уровне земли.

Рассматривается случай, когда высоты молниеприемников находятся на одном уровне (не выше 60 м) с расстоянием между ними, равным L. Торцовые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов. Верхняя граница зоны защиты проходит вдоль дуги окружности, проходящей через вершины молниеотводов. Центр окружности О лежит на высоте 4 h на перпендикуляре, восстановленном из середины расстояния.

Высота зоны защиты в середине двух стержневых молниеотводов h_с может быть определена по формулам:

(1)

h_c = h₀-0,14 ∙ (L-1,5h) (2)

где h₀ = 0,92 h; а r_х=r₀ (h_c-h_x / h_c); r₀ = 1,5 h.

Высота молниеприемника может быть определена по формуле:

(3)

При расчетах h_c принимают на 1,0…1,5 м выше конька крыши здания. Молниеотводы следует устанавливать на расстоянии 3…4 м от здания. Следовательно, расстояние L будет на 6…8 м больше длины здания (сооружения).

После определения необходимой высоты молниеприемников необходимо проверить зону защиты по ширине здания. Если молниеприемники установлены на середине ширины (В) здания, то должно соблюдаться условие:

r_х ≥ 1,5 (h – h_x/0.92) (4)

где h_x - высота стены здания, м;

r_х – половина ширины здания (В/2), м.

Если условие (4) не соблюдается, то принимая r_х = 0,6 В исходя из формулы (4), определяют требуемую высоту молниеотвода.

3) Тросовый молниеотвод

В тех случаях, когда здание длинное (L > 5 h), то для его защиты выбирают одиночный (или двойной) тросовый молниеотвод высотой менее 150 м. Схема защиты одиночным тросовым молниеотводом приведена на рис. 3. При такой схеме верхняя зона защиты ограничена горизонтальной прямой, проведенной через точку максимального провеса троса.

При проектировании следует учесть, что сечение стального троса должно быть 35…50 мм², высота его h при длине пролета а<120 м, h=h_оп – 2 (в метрах), а при а=120…150 м h=h_оп – 3 (м).

Зоны защиты молниеотвода находят по формулам:

а) Зона А h₀ = 0,85 h; r₀ = (1,35-0,002 h) h; ;

б) Зона Б h₀ = 0,92h; r₀ =1,7h;

При известных значениях h_x и r_x для зоны Б можно рассчитать высоту одиночного тросового молниеотводе по формуле:

Рис. 3 Зона защиты одиночного тросового молниеотвода

h_оп – высота опоры; h₀ – высота зоны защиты над землей; h – высота

троса над землей в точке максимального провеса; r_x – радиус зоны

защиты на высоте h_x; r₀ – радиус зоны защиты на уровне земли;

а – расстояние между опорами.

4) Заземление молниеотводов

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) [10], глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» для заземления электроустановок разных назначений и напряжений следует применять одно общее заземляющее устройство (кроме объектов с молниезащитой категории 1).

Молниеотводы и заземлители к ним устанавливают на расстоянии не ближе 4 м от здания.

Для предотвращения поражения животных шаговым напряжением место заземления огораживают так, чтобы животные не могли подойти к нему ближе чем на 3 м.

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя (электрода) растеканию тока рассчитывается по формуле:

где ρ – удельное сопротивление грунта. Оно составляет: для глины –

40 Ом∙м; торфа – 20 Ом∙м; суглинка – 100; чернозема – 200;

супеси – 300; гравия – 600; песка -700 Ом∙м;

l_э - длина электрода, (2…3 м , р ис.4);

d_э - диаметр электродов, 0,03…0,05 м;

t – расстояние от поверхности земли до середины электрода, м.

Рис.4 Схема расположения заземлителей:

а – вертикальный заземлитель;

б – горизонтальный электрод (полоса связи);

t₀ – величина углубления заземлителей, (0,7…0,8 м.)

Сопротивление растеканию тока с горизонтального заземлителя (полосы связи) рассчитывается по формуле:

где d_п –диаметр полосы связи, м. Для полосы шириной вd_п = 0,5 в

(Рис.4);

l_п – длина полосы связи, м.

Сопротивление заземляющего устройства молниеприемника должно быть не более 10 Ом. Иногда в зависимости от размеров заземлителя и вида грунта, сопротивление одиночного вертикального заземлителя может быть выше допустимого. Тогда устанавливают несколько заземлителей. Их количество определяется по формуле: n = R₀ / R_g

где R_g - допустимое сопротивление, 10 Ом.

Расстояние между заземлителями принимают в 1…3 раза больше длины вертикального заземлителя.

Завершается раздел общими выводами и предложениями по обеспечению безопасности и экологичности производства на проектируемом объекте (организации, предприятия).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Трудовой кодекс Российской Федерации: текст с изм. и доп. на 1 апреля 2012 г. – М.: Кнорус, 2012. – 224 с.

2. Занько Н.Г. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие
/ Н.Г. Занько, К.Р. Малаян, О.Н. Русак; под ред. О.Н. Русака. – 13-е изд., испр. – СПб; М.; Краснодар: Лань, 2010. – 671 с.

3. Шкрабак В.С. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве / В.С. Шкрабак, А.В. Луковников, А.К. Тургиев. – М.: Колос С, 2007 – 512 с.

4. Сергеев В.С. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях: учеб. пособие для студ. вузов / В.С. Сергеев; Московская открытая социальная академия. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Академический Проект, 2010. – 461 с.

5. Мастрюков Б.С. Безопасность в чрезвычайных ситуациях в природно-техногенной сфере. Прогнозирование последствий: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению «Безопасность жизнедеятельности» / Б.С. Мастрюков. – М.: Академия, 2011. – 368 с. (Высшее профессиональное образование. Безопасность жизнедеятель-ности).

6. Каминский С.Л. Средства индивидуальной защиты в охране труда
/ С.Л. Каминский. – СПб.: Проспект науки, 2010. – 303 с.

7. Охрана труда. Сборник нормативных документов и форм. – Екатеринбург: Правовед- 2007. – 384 с.

8. Сборник официальных материалов по охране труда для руководителей и специалистов АПК, малого и среднего предпринимательства / Сост.: Ахметов А.Ф., Молотков Г.Н., Якупов И.М. и др. – Уфа: НОУ «Межотраслевой институт», 2008. – 372 с.

9. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности)
при эксплуатации электроустановок : ПОТ РМ-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00. – 2-е изд., стер. – М. : Кнорус, 2010. – 168 с.

10. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 176 с.

11. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. – М.: ИКЦ «Март», Ростов Н/Д: Издательский центр «Март», 2003 –
272 с.

12. Правила противопожарного режима в Российской Федерации (утв. постановлением Правительства РФ от 25 апреля 2012 г. № 390).

13. Кабашов В.Ю. Практикум по безопасности жизнедеятельности
/ В.Ю. Кабашов, А.М. Багаутдинов. – Уфа: Башкирский ГАУ, 2013. – 135 с.

14. Кабашов В.Ю. Защита населения и территорий от опасностей в чрезвычайных ситуациях: практикум / В.Ю. Кабашов,
А.М. Багаутдинов, В.П. Бойко; – Уфа : Баш ГАУ, 2012. – 130 с.

15. Приказ Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 16 апреля 2009 г. № 45н «Об утверждении норм и условий бесплатной выдачи работникам, занятым на работах с вредными условиями труда, молока или других равноценных пищевых продуктов, Порядка осуществления компенсационной выплаты в размере, эквивалентном стоимости молока или других равноценных пищевых продуктов, и Перечня вредных производственных факторов, при воздействии которых в профилактических целях рекомендуется употребление молока или других равноценных пищевых продуктов».

16. Юртушкин В.И. Чрезвычайные ситуации: защита населения и территорий [Электронный ресурс]: электронный учебник: рек. УМО вузов / В.И. Юртушкин. – М.: Кнорус, 2009. – 1 эл. опт. диск (CD-ROM).

17. Фасхутдинов В.З. Методические указанияк практическому занятию «Категорирование помещений и зданий пожаровзрывоопасного объекта» по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» / В.З. Фасхутдинов; Башкирский ГАУ. – Уфа : Баш ГАУ, 2012. –20 с.

18. Сайфутдинов А.З. Методические указанияк практическому занятию «Молниезащита объектов» по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» / А.З. Сайфутдинов, В.З. Фасхутдинов; Башкирский ГАУ. – Уфа : Баш ГАУ, 2010. –13 с.

19. Кабашов В.Ю. Методические указанияк проведению лабораторной работы «Исследование освещенности производственных помещений и рабочих мест» по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» / В.Ю. Кабашов, А.З. Сайфутдинов; Башкирский ГАУ. – Уфа : Баш ГАУ, 2010. –20 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Перечень примерный вопросов для разработки мероприятий по обеспечению безопасности и экологичности производства.

1 инженерно-технические средства защиты от выявленных в процессе анализа опасных и вредных производственных факторов на разрабатываемых технических средствах (предохранительные и блокировочные устройства, средства сигнализации, защитные средства от поражения электрическим током, оградительные, тормозные устройства, приборы контроля в рабочем и аварийном режимах и т.п.), средства защиты от различных видов излучений, которые решаются параллельно с конструкторским проектированием, защита работников от отравляющего действия ядохимикатов;

2 совершенствование технологических процессов для устранения воз действия на работающих опасных и вредных производственных факторов в соответствии с требованиями нормативных документов;

3 реконструкция производственных участков, перепланировка размещения производственного оборудования для обеспечения безопасности работающих в соответствии с требованиями строительных норм и правил (СНиП). По переработке растительного сырья при проектировании технологии, замене технологического оборудования, реконструкции здания и помещений до начала проектирования необходимо обосновать категорию помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности;

4 создание оптимального воздушно-теплового режима в производственных помещениях и на рабочих местах путем устройства новых или реконструкции имеющихся вентиляционных систем и систем, очистки воздуха, также внедрение кондиционирования воздуха;

5 приведение естественного и искусственного освещения на проектируемых объектах или участках в соответствие с требованиями (СНиП);

6 приведение уровней шума, вибрации на рабочих местах в соответствие с требованиями СНиП;

7 механизация уборки производственных помещений и работ при хранении, транспортировке сырья, готовой продукции и отходов производства;

8 расширение, реконструкция и оснащение санитарно-бытовых помещений в соответствии с требованиями СНиП;

9 внедрение механизации и автоматизации производственных процессов, существенно сокращающих (или исключающих) ручной труд, обеспечивающих культуру производства и соблюдение режимов труда и отдыха;

10 устройство новых и реконструкция на действующих объектах мест организованного отдыха и обогрева работающих, а также укрытий от солнечных лучей и атмосферных осадков при работах на открытом воздухе;

11 меры защиты от поражения обслуживающего персонала атмосферным и статическим электричеством;

12 улучшение обзорности и устойчивости на мобильной технике;

13 меры и средства по предупреждению пожаров и взрывов (расчет потребности в средствах (в том числе первичных) пожаротушения, потребности в воде для тушения пожаров, размещение их на объекте и т.д., контроль функционирования системы пожарной безопасности на предприятии.