Jaké konstrukční typy se instalují pro hromosvody?

Prostředkem ochrany před přímým úderem blesku je hromosvod – zařízení určené k přímému kontaktu s hromosvodem a svedení jeho proudu do země.

Konstrukční realizace hromosvodů

Budovy a stavby jsou před přímými údery chráněny hromosvody, z nichž každý se konstrukčně skládá z hromosvodu, který přímo vnímá úder blesku, svodu spojujícího hromosvod se zemní elektrodou a zemnící tyče, kterou protéká bleskový proud. do země. Svislá konstrukce (stožár, stožár) nebo část konstrukce určená k zajištění vzduchového terminálu a svodu se nazývá podpěra hromosvodu.

Podpěry tyčových a kabelových hromosvodů, samostatně stojících i instalovaných na chráněném objektu, mohou být dřevěné, kovové a železobetonové (obr. 8.9).

dřevěná podpěra obvykle sestává z hlavního sloupku a nevlastních synů vyrobených ze dřeva nebo železobetonu (výhodnější je ten druhý). Dřevěné části, zejména podzemní, jsou antiseptické. Výška takového hromosvodu zřídka přesahuje 25 m. Podpěra je zapuštěna do země v 0,1–0,2 své plné výšky, v závislosti na půdě. Na podpěry se používá jehličnaté dřevo (borovice, modřín, smrk, jedle). Průměr kulatiny v horním rámu musí být minimálně 100 mm.

Podpěry s výškou větší než 8-10 m se vyrábějí na jednom nebo dvou nevlastních synech (obr. 8.9, а), jehož výška závisí na výšce hromosvodu. Pro zvýšení životnosti dřevěných podpěr se doporučuje používat železobetonové nevlastní syny, zejména v půdách, kde je proces hnití nejintenzivnější (u hlíny). Železobetonové nevlastní syny jsou vyrobeny z betonu třídy ne nižší než M200, vyztužené kruhovou ocelí jakosti St 3 nebo St 5. Průměr nevlastních synů může být obdélníkový I-nosník, kruhový a jiné profily.

Rýže. 8.9. Konstrukce tyčových hromosvodů a hromosvodů:

а– na dřevěné podložce;б– kovová mříž typ M-25;в– na železobetonové podpěře;г– hromosvod z kovových trubek instalovaný na střeše;1– podpora (stojan);2– bleskosvod;3– opěrka nohou;4– dirigent (sestup);5– příruba;6– chlap

Kovová podpěra pro hromosvod o výšce 20-75 m (obr. 8.9, б) se nejčastěji provádí ve formě tuhé příhradové konstrukce. Je instalován na čtyřech železobetonových stupačkách, nahoře je k němu přivařen hromosvod a je chráněn před korozí běžným nátěrem. Takový hromosvod nevyžaduje speciální svod, protože dobře vede proud.

Železobetonové podpěry může mít různé tvary (obr. 8.9, в), výztuž v nich je částečně nebo úplně předpjatá. Beton lze vibrovat nebo odstřeďovat. V horní části podpěry je instalován hromosvod a připojen ke svodu, který je položen podél podpěry. V některých případech je hromosvod připojen k armaturám používaným jako svod. Ale právě tato místa se často ukazují jako nespolehlivá, protože je nutné buď vyvést část výztuže ven, nebo do ní protáhnout připojovací vodiče. V těchto oblastech postupně začíná ničení, zejména v pobřežních oblastech moří. Železobetonové podpěry jsou hospodárnější, snadněji se obsluhují a jsou odolné. Podpěry tyčových hromosvodů musí být navrženy na mechanickou pevnost jako samostatně stojící konstrukce a podpěry kabelových hromosvodů – s přihlédnutím k napětí kabelu a vlivu zatížení větrem a ledem na něj.

Hromosvody instalované na konstrukci se dělí na nástěnné и zastřešení. Ty první se používají častěji, jejich hromosvody jsou vyrobeny z trubkové nebo rohové oceli a zajištěny sponkami, svorkami nebo konzolami. Střešní hromosvody (obr. 8.9, г) jsou nejčastěji vyrobeny z trubek různých průměrů a opatřeny přírubami pro upevnění ke střeše pomocí šroubů. Další stability je dosaženo kotevními dráty vyrobenými z pásové nebo úhelníkové oceli. Výška těchto hromosvodů se pohybuje od 5 do 10 m. Podpěrami tyčových hromosvodů mohou být kmeny stromů rostoucí v blízkosti chráněných budov a objektů. Navíc, pokud je strom umístěn ve vzdálenosti menší než 5 m od budov a staveb III, IV a V stupně požární odolnosti (II a III kategorie ochrany před bleskem), je nutné položit svod podél zeď chráněného objektu proti kmeni a pod zemí ho připojte k zemnící elektrodě nebo z hromosvodu.odhoďte na jiný strom, na samostatný stojan, vzdálený od objektu více než 5 m. Pokud strom není vysoký, tak je na něm instalován sloup s hromosvodem, tím se snižují náklady na ochranu před bleskem. Stromy navíc vytvářejí další stínění před nabitým mrakem.

Pro kabelové hromosvody lze použít stejné podpěry, někdy je však nutné zvýšit jejich stabilitu kotevními dráty nebo vzpěrami. Výběr konkrétního nosného materiálu je dán především požadovanou výškou hromosvodu, výpočtovým mechanickým zatížením a také ekonomickými úvahami. Zohlednit by se měla i jejich kombinace s architekturou chráněného objektu a klimatickými podmínkami.

Bleskové přijímače tyč, kabel a pletivo přímo pohlcují přímý úder blesku a musí odolávat jeho tepelným a dynamickým účinkům a být spolehlivé v provozu.

Tyčové hromosvody jsou vyrobeny z kruhové a úhlové oceli potažené antikorozní ochranou (pozink, pocínování, lakování) nebo z nekvalitního vodovodního a plynového potrubí. Konec trubky je zploštělý nebo bezpečně uzavřený kovovou zátkou. Nejmenší průřez hromosvodu by měl být 100 mm 2 (to umožňuje odolávat tepelným a dynamickým účinkům bleskového proudu) a délka by měla být alespoň 200 mm.

Jako hromosvod lze použít kouřové, výfukové a jiné kovové potrubí objektu, deflektory (pokud nevypouštějí hořlavé páry a plyny), střešní krytinu a další kovové prvky konstrukcí.

Bleskosvody se používají i ve formě pletiva svařeného z kruhové oceli o průměru 6-8 mm nebo pásové oceli o průřezu minimálně 48 mm 2, položené na střeše pod hydroizolací nebo tepelnou izolací (pokud jsou ohnivzdorné). Nebude to bránit odvádění vody ze střechy a odklízení sněhu. Rozteč buněk je 66 m pro budovy kategorie II a pro budovy kategorie III – 1212 m.

Pokládání sítí je však racionální pouze v budovách s vodorovnými střechami, kde je stejně pravděpodobné, že do jakékoli jejich části zasáhne blesk. Při velkých sklonech střechy jsou údery blesku s největší pravděpodobností v blízkosti hřebene střechy a v těchto oblastech povede položení sítě po celé ploše střechy k neodůvodněným nákladům na kov. V tomto případě je ekonomičtější variantou instalace tyčových nebo kabelových hromosvodů, jejichž ochranné pásmo zahrnuje celé zařízení. Z tohoto důvodu se doporučuje pokládka sítě na ochranu před bleskem na nekovové střechy se sklonem maximálně 1:8.

Někdy jsou zvýšené střešní prvky vybaveny hromosvody spojenými s pletivem svařováním. Na stromech může jako hromosvod sloužit vyčnívající konec svodu ve formě smyčky v oblasti do 400 mm od horního bodu. Kabelový hromosvod je vyroben z vícedrátové oceli a pouze pozinkovaného kabelu o průměru do 7 mm (průřez minimálně 35 mm 2).

Proudové sběrače hromosvody slouží ke spojení hromosvodů s uzemňovacími vodiči z oceli libovolného profilu. Jsou navrženy tak, aby prošly plným bleskovým proudem bez poruch nebo výrazného přehřátí. Měly by být pozinkované, pocínované nebo natřené, aby se zabránilo korozi. Nedoporučuje se používat vícežilové ocelové lanko, pokud není každý závit pozinkovaný. Nejmenší průřez svodů z úhlové a pásové oceli umístěných vně konstrukce ve vzduchu je 48 mm 2, pro ty umístěné uvnitř – 24 mm 2 a kruhové svody musí mít nejmenší průměr 6 mm. Svody mohou sloužit jako výztuž železobetonových konstrukcí, vedení výtahů, požárních schodišť, vodovodních, drenážních a kanalizačních potrubí, sloupů, stěn nádrží, elektricky spolehlivě propojené po celé délce.

Spoje svodů, speciální a přirozené, musí být svařené (překrývající se). Jejich počet musí být výrazně omezen. Šroubové spoje jsou povoleny pouze u objektů s bleskosvodem kategorie III a pak se nenatírají, ale pocínují. Spodní vodiče jsou spojeny s uzemňovacími vodiči pouze svařováním a kontaktní plocha je ve všech případech alespoň dvojnásobkem plochy průřezu dílů a délka je asi šest průměrů drátu nebo dvojnásobek šířky pásu nebo rohu příruba. Pokud jsou svody připojeny k samostatným zemnicím elektrodám a jsou vzájemně elektricky propojeny, je ve výšce asi 1,5 m od povrchu země instalována spolehlivá šroubová svorka, která umožňuje odpojit svod pro ovládání zemnící elektrody. (obr. 8.10). Svody z hromosvodů jsou položeny nejkratší cestou k zemnící elektrodě. Musí být umístěny v takové vzdálenosti od vchodů do objektů, aby s nimi lidé nemohli přijít do kontaktu. Je nutné se vyvarovat ostrých rohů a zejména smyček ve spádovém vodiči, protože významné elektrodynamické síly při vysokých bleskových proudech jej mohou v těchto oblastech zlomit nebo způsobit překrytí jisker mezi nejbližšími body smyčky. Kovové střešní krytiny, potrubí a potrubí lze připojit k svodům pomocí šroubových svorek (obr. 8.11).

Uzemňovací zařízení jsou nejdůležitějším prvkem v komplexu prostředků zajišťujících ochranu objektů před přímým úderem blesku, vnášením vysokých potenciálů prostřednictvím komunikací a elektrostatické indukce. Jejich hlavní částí jsou samotné zemnící elektrody umístěné v celkem dobře vodivém prostředí.

Zemnící vodič ochrany před bleskem – jeden nebo více vodičů uložených v zemi, určených k odvodu bleskových proudů do země nebo k omezení přepětí, ke kterému dochází na kovových budovách a komunikacích během blízkých úderů blesku. Oni jsou osamělý (jednoduché) nebo složité (kombinované). Mezi první patří trubky, elektrody z kruhové, pásové, úhelníkové a plechové oceli, železobetonové stupně a piloty a složité jsou tvořeny z kombinací jednoduchých. Singles se dělí na soustředěné a prodloužené. U prvního se potenciál po délce prakticky nemění, u druhého se počáteční a koncový potenciál od sebe liší velkou délkou elektrod, jejich malým průřezem, vysokým měrným odporem materiálů nebo vysokou vodivostí elektrod. půda.

Atmosférické jevy se vznikem blesků, doprovázené jasnými záblesky světla a hromy, se nazývají bouřky. Blesk je bouřkový výboj elektřiny, ke kterému dochází mezi mraky a Zemí; uvnitř mraků.

Blesk udeří do domu

Nebezpečí pro lidský život, bezpečnost průmyslových a veřejných budov, výškové inženýrské stavby – komíny, televizní antény, radiokomunikace, včetně mobilních; věže, podpěry elektrické sítě; technologická zařízení umístěná na otevřených průmyslových areálech, například pro destilační kolony podniků na zpracování ropy, blesky jsou prvního typu.

Potřeba ochrany před bleskem je způsobena skutečností, že napětí během výbojů blesku dosahuje 50 milionů V a proudová síla – až 100 tisíc A; s uvolňováním obrovského množství světelné, zvukové a tepelné energie. Výboje blesku jsou elektrické výbuchy, podobné detonaci, způsobující destrukci budov, lámání stromů, které sloužily jako uzemňovací zdroje; zranit a otřesit lidi, což často vede k jejich smrti.

Ochrana před bleskem je soubor technických řešení, která spolehlivě zajišťují bezpečnost osob, ochranu budov pro různé účely a výškových objektů; technologické a inženýrské vybavení výrobních zařízení; komunikační infrastruktura obydlených oblastí, elektrické vedení, a to jak z přímých dopadů výbojů blesku, elektromagnetické, elektrostatické indukce, tak z přenosu elektrického proudu kovovými konstrukcemi, komunikace.

Uzemnění a ochrana před bleskem – tím musí být podle norem vybaveny průmyslové budovy, inženýrské sítě a další zařízení. Kromě toho odstavec 4 článku 50 federálního zákona Ruské federace č. 123-FZ předepisuje jako jeden ze způsobů odstranění zdrojů vznícení zajistit ochranu budov a zařízení před bleskem pro zvýšení úrovně požární bezpečnosti v zařízeních.

Normy pro zařízení ochrany před bleskem

Vzhledem k tomu, že budovy, stavby, technologická zařízení, komunikace jsou svým designem a provedením zcela odlišné, byly vyvinuty státní, resortní a podnikové normy; normy, návrhová pravidla pro organizaci optimální a účinné ochrany před bleskem pro každý typ zařízení – od průmyslových zařízení, kde byla poprvé použita, až po obytné budovy.

Normy, které upravují vytváření technické ochrany před bleskem, jsou založeny na zkušenostech s organizováním elektrické bezpečnosti budov různých typů a účelů, s přihlédnutím k vlastnostem, které jsou vlastní moderním budovám, konstrukcím a komunikační infrastruktuře a komunikacím.

Požadavky na ochranu před bleskem jsou stanoveny v mnoha úředních dokumentech. Návrh a výpočet ochrany před bleskem se provádí na základě následujícího regulačního a technického rámce:

• “Pravidla pro elektrické instalace.” V současné době je v platnosti sedmá a některé kapitoly šestého vydání tohoto základního dokumentu, bez znalosti požadavků, pro které nelze navrhovat žádné typy, typy elektrických instalací, zařízení, zařízení na ochranu před úrazem elektrickým proudem včetně blesku. ochrana. Bez tohoto typu ochrany před elektrickými výboji vysokého napětí není možná ani průmyslová bezpečnost chráněných objektů s kategoriemi nebezpečí výbuchu a požáru prostor a budov. To zohledňuje požadavky na organizaci a provádění ochrany před bleskem pro různé typy budov, inženýrské stavby, elektrické komunikace, uvedené v několika kapitolách PUE. Kapitoly 2.4, 2.5 – pro nadzemní elektrická vedení s provozním napětím menším než a vyšším než 1 kV, včetně zónové mapy území Ruska s vyznačením trvání bouřek za rok, což je nezbytné při navrhování systémů ochrany před bleskem a zařízení. Kapitola 4.2 – pro rozváděče, elektrické rozvodny s napětím vyšším než 1 tis. V. Kapitola 4.3 – pro měnírny a instalace. . Jeho účel je jasný už z názvu. Navzdory tomu, že dokument po dohodě se Státním stavebním výborem schválilo Ministerstvo energetiky Sovětského svazu, platí dodnes.
• Některá z jeho ustanovení jsou nevyhnutelně zastaralá a nedrží krok s vědeckým a technologickým pokrokem, proto při navrhování moderních technických systémů a zařízení na ochranu před bleskem používají ruské GOST, které jsou shodné s normami Mezinárodní elektrotechnické komise; stejně jako domácí pokyny k ochraně před bleskem, zveřejněné později.
• Jeden z těchto dokumentů SO 153-34.21.122-2003, vyvinutý stejným týmem vědců, reguluje návrh ochrany před bleskem jak pro budovy, tak pro infrastrukturní komunikace.
• GOST R IEC 62305-1-2010, GOST R IEC 62305-2-2010, představující dvě části jedné národní normy o řízení rizik při ochraně objektů před bleskem. První část formuluje obecné zásady, druhá – metody hodnocení rizik smrti a úrazu elektrickým proudem pro osoby; úplné/částečné zničení objektů, veřejných komunikací; ekonomické ztráty způsobené údery blesku.
• Je důležité vzít v úvahu takové faktory, jako je požární bezpečnost, protože výpočty berou v úvahu prostory s hořlavým prostředím – vzdušnou směsí par hořlavých kapalin, plynů a prachu.
• GOST R IEC 62561.1-2014. Toto je první část národní normy o prvcích systémů ochrany před bleskem, týkající se požadavků na jejich části a připojení.
• GOST R IEC 62561.2-2014 – k vodičům, zemnicím elektrodám.
• GOST R IEC 62561.3-2014 – do distribučních svodičů.
• GOST R IEC 62561.4-2014 – k upevňovacím prvkům.
• GOST R IEC 62561.5-2014 – do kontrolních jímek, těsnění zemnících elektrod.

Požadavky na návrh, uzemnění, ochranu před bleskem elektrických instalací, zařízení budov, elektrického vedení v SSSR byly také stanoveny SNiP 3.05.06-85 o elektrických zařízeních. Dnes existuje soubor pravidel vydaný jako jeho aktualizovaná verze – SP 76.13330.2016.

Kromě norem platných na území Ruské federace je třeba zmínit obdobné požadavky na systémy ochrany před bleskem uplatňované ve spojeneckých státech. V Republice Kazachstán to tak je SP RK 2.04-103-2013 o zařízení ochrany objektů před bleskem, vydáno místo obdobného pokynu SN RK 2.04-29-2005; v Běloruské republice – technický předpis TKP 336-2011 o ochraně objektů a inženýrských sítí před bleskem.

Typ zón ochrany před bleskem

Systémy ochrany před bleskem objektů, inženýrských, komunikačních a technologických zařízení se rozumí vnější a vnitřní technická zařízení, která je umožňují chránit jak před přímým úderem blesku, tak před sekundárními dopady – elektrickými, elektromagnetickými poli, které doprovázejí výboj blesku.

Existují aktivní a pasivní systémy ochrany před bleskem.

Pasivní, schopný zachytit blesk před jeho výbojem na konstrukci staveniště, těleso zařízení nebo části inženýrské, komunikační konstrukce a vypuštění nálože do země, se skládá z následujících prvků:

• Bleskový přijímač.
• Bleskosvody.
• Uzemňovací zařízení.

Na aktivním systému k těmto integrálním prvkům jsou přidána zařízení, která generují vzestupný tok iontů, který přitahuje výboj blesku.

Je navrženo a instalováno několik typů systémů ochrany před bleskem – tyčové, kabelové, které na základě výsledků výpočtů, v závislosti na počtu tyčí/kabelů, jejich uspořádání/umístění, konfiguraci ochranného prostoru, mohou vytvořit dva typy blesků ochranná pásma:

• A. Stupeň spolehlivosti ochrany je od 99 %.
• B – z 95 %.

Typy systémů ochrany před bleskem

V praxi, pokud je staveniště, technologická instalace, věž, stožár, inženýrská anténa zcela umístěna v zóně ochrany před úderem blesku, pravděpodobnost jejich poškození elektrickým výbojem blesku se blíží nule.

Klasifikace budov a staveb podle zařízení ochrany před bleskem

Následující kategorie ochrany stavenišť před bleskem, v závislosti na účelu, významu, třídě požárního nebezpečí a možnosti výbuchu; požární zatížení – přítomnost, množství, druh výbušných a požárně nebezpečných látek; regionální četnost výbojů blesku; zaznamenané údery blesku:

• I kategorie, který má nejvyšší stupeň ochrany proti případným přímým úderům blesku do objektu. Jedná se o výrobní objekty s výbušnými zónami třídy nebezpečnosti B-I, II. Typ ochranné zóny – A.
• kategorie II. Jedná se o průmyslové a skladové objekty, volné plochy pro skladování hořlavých kapalin, hořlavých kapalin a na nich instalovaných technologických zařízení, kde dochází k jejich oběhu; stejně jako výroba výbušnin, venkovní instalace s třídou nebezpečnosti nižší než B-Ia. Typ ochranného pásma pro technologické zařízení instalované na otevřených průmyslových areálech – B; pro objekty – A nebo B, v závislosti na předpokládaném počtu výbojů blesku za rok.
• III kategorie. To zahrnuje stavební projekty pro různé účely se stupněm požární odolnosti III–V v oblastech, kde roční doba trvání bouřek přesahuje 20 hodin. Hlavním typem ochrany před bleskem je B.

Všechny hlavní parametry systému ochrany před bleskem pro jakékoli konkrétní zařízení lze určit pomocí tabulky 1 v RD 34.21.122.

Typy ochrany před bleskem

V závislosti na kategorii objektů může být systém ochrany před bleskem několika typů:

• Chrání před přímými nárazy. K tomu sloužící zařízení se nazývají hromosvody, skládají se z nosné podpěry, kterou může být samotná budova, výbojového přijímače, svodu a zemnícího vodiče. Používají se tyčové i kabelové hromosvody a kovové pletivo položené na střeše chráněného objektu. U nadzemního elektrického vedení se používají kabely na ochranu před bleskem, které pohlcují údery blesku.
• Z elektrostatické indukce. To se provádí připojením všech elektrických zařízení k uzemňovacímu systému objektu.
• Z elektromagnetické indukce. K tomu jsou na spojovacích bodech mezi úseky potrubí a nadjezdy instalovány vodivé propojky.
• Z driftu elektrického potenciálu způsobeného výbojem blesku. K tomu jsou všechny komunikace vstupující do budov a konstrukcí, včetně kovového pláště elektrických kabelů s napětím do 1 XNUMX V, uzemněny. Nadzemní elektrické vedení na přístupech k objektu je vybaveno kabely ochrany před bleskem a na podpěrách jsou namontovány svodiče a tlumiče přepětí.

Prostředky a způsoby ochrany před bleskem

Mezi prostředky ochrany před elektrickými výboji blesku patří:

• tyčové přijímače blesků;
• Kabely na ochranu před bleskem;
• síťované hromosvody;
• svody;
• uzemňovací obrysy stavenišť.

Existují dva typy možností ochrany před bleskem:

• Vnější, chránící před přímým dopadem vysokopotenciálního elektrického výboje, který může způsobit destrukci, výbuchy a požáry, v důsledku jeho výboje do země rozptýlí energii.
• Interiér. Pro ochranu před sekundárními faktory přímého nebo blízkého úderu blesku do chráněného objektu. K tomuto účelu se používají různé typy speciálních zařízení, nazývaných SPD – přepěťová ochrana.

Montáž ochrany před bleskem a testování ochrany před bleskem po dokončení instalačních prací provádějí organizace provádějící elektromontážní práce.

Provoz ochrany před bleskem nevyžaduje dodatečné náklady a je navržen na dlouhou dobu. Stále je však nutná kontrola ochrany před bleskem pro zjištění mechanického poškození výbojových přijímačů, proudových, zemnících prvků a spojení mezi nimi.

Kontrola ochrany před bleskem umožňuje vlastníkům zařízení, vedení podniků a organizacím mít jistotu, že během nebezpečné bouřky neselže.