Условия выполнения молниезащиты для уравнивания и выравнивания потенциалов. Активная защита. Расчет рисков от ударов молний

алгоритмы расчета необходимости устройства, уровней и средств молниезащиты. Установленные в республике методы определения коэффициента rf.
Влияние величины коэффициента rf на параметры внешней системы молниезащиты.
Примеры расчета коэффициента rf для зданий и сооружений жилого, общественного, производственного назначения при выборе средства защиты от прямого удара молнии.
Проектирование молниеотводов по методу защитного угла: положительные и отрицательные стороны. Выбор высоты молниеотвода. Отечественные примеры новизны технических решений для защиты от прямого удара молнии.

следующие вопросы:

Как и при помощи каких ТНПА производить проектирование?
Какой тип риска необходимо рассчитать для здания? Обоснование.
Где приведен алгоритм расчета определенного типа риска?
Какие элементы риска должны в обязательном порядке учитываться в расчете? Где найти формулы расчета элементов рисков?
Из каких источников выбирать значения коэффициенты элементов рисков, необходимых для проведения расчета?
С чем сравнивать полученное значение элемента риска? Правило необходимости устройства молниезащиты.

«Здания и сооружения, строительные материалы и изделия. Безопасность» во избежание факторов риска поражения электрическим током и ТКП 336-2011 «Молниезащита зданий сооружений и инженерных коммуникаций» при проектировании, реконструкции, ремонте, введении в эксплуатацию зданий и сооружений различного назначения и подводимых к ним инженерных коммуникаций.

ТКП 336-2011.
Требования к оформлению проектной документации изложены в ТКП 45-1.02-295-2014* «Строительство. Проектная документация. Состав и содержание».

уровни и средства молниезащиты, способы молниезащиты. В соответствии с п. А.6.1 ТКП 45-1.02-295-2014* в подразделе архитектурного проекта «Электроснабжение, силовое электрооборудование и электроосвещение» оформляется текстовая часть, в которой приводятся необходимые расчеты, сведения по диаметру (сечению), материалу элементов молниезащиты высотах молниеприемников и размеров защитных зон ими образованных, сведения по месту размещения элементов молниезащиты (на объекте либо вне его). Стадия «А» в обязательном порядке проходит экспертизу. На стадии «А» разработка графической части для молниезащиты определяется на усмотрение (проектировщика, эксперта, особенностей работы института и т.п.).

к текстовой разрабатывается графическая часть. В графической части в соответствии с п. 5.2.1 ТКП 45-1.02-295-2014* указываются узлы молниезащиты, детали и спецификациями по устройству относительно кровли, каркасов витражей и фасадных элементов, самонесущих стен и перегородок, подвесных потолков, пандусов, крылец, ограждений, козырьков, навесов и др.
На стадии приемки объекта в эксплуатацию в наличии должны быть архитектурная и строительная части объекта, наличие выполненной в соответствии с проектом молниезащиты.

«Здания и сооружения, строительные материалы и изделия. Безопасность» молниезащита устраивается во избежание факторов риска поражения электрическим током. Таким образом, для определения необходимости молниезащиты следует рассчитать риск R1 (гибели людей).

необходимости и зон защиты молниеотводов – правильные и неправильные варианты проектирования

молниезащиты должен проводить проектировщик в соответствии с долей каждого элемента риска в общем объеме риска R и в соответствии с техническими и экономическими аспектами различных защитных мер. Устанавливают самые важные параметры для определения наиболее эффективной меры для снижения риска R.

Почему расчет рисков от ударов молнии необходим?

здания (сооружения). Расчет дает оценку необходимости, определяет уровень и минимум необходимых защитных средств. Оценка молниезащиты по таблице 7.2 ТКП 336 дает только необходимость и уровень. Средства защиты таблицей не определяются.

на стр. 58-60 или на рисунке 6.1 кодекса

Пошаговый алгоритм расчета рисков от ударов молнии приведен:

ТР2009/013/BY «Здания и сооружения, строительные материалы и изделия. Безопасность» молниезащита устраивается во избежание факторов риска поражения электрическим током. Таким образом, для определения необходимости молниезащиты следует рассчитать риск R1 (гибели людей):

R1 = RA + RB + RC + RM + RU + RV + RW + Rz > RТ

Риски: стр. 47 ТКП 336

Элементы рисков: стр. 45-46, 58-60 ТКП 336

Необходимость: стр. 55 ТКП 336

Считаются для определения средств молниезащиты здания

= LM = LW = LZ = Lo

ND = Ng ∙ Ad/b ∙ Сd/b ∙10-6,
где Ng – плотность ударов молнии в землю, 1/(км2 ∙ год);
Ad/b – участок сбора данных, касающихся изолированного здания, м2;
Сd/b – фактор влияния местоположения здания.

– Элементы риска, рассматриваемые для каждого типа ущерба в здании

экономическое преимущество молниезащиты ТКП 336»

R1>Rт – мониезащита зданию (части) требуется

R1≤Rт – мониезащита зданию (части) не требуется

0,0022,
Ng ≈ 0,1∙Тd = 0,1∙24 = 2,4 удара,
Аd = 18,9∙18,6 + 6∙7,65∙(18,9 + 18,6) + 9∙3,14∙7,652 = 3726,6 м2
PС – коэффициент, указывающий, что удар молнии в здание станет причиной физического повреждения внутренних систем. Зависит от применения устройств защиты от перенапряжений (УЗП), а, следовательно, от уровней молниезащиты. Во вводном электрическом устройстве здания имеется УЗП не ниже III уровня, следовательно, согласно т. В.3 [2] PС=0,03.
LC = LM = LW = LZ = LO,
где LO – ущерб, зависящий от типа здания. По т. С.1 [2] ущерб равен 0,001.
RС = 0,0022∙0,03∙0,001 = 0,000000066;
RС < 0,00001 – неравенство выполняется.
Из этого следует, что для защиты электрических сетей от заноса высокого потенциала дополнительных устройств молниезащиты (УЗП) не требуется.

зависимости от риска возгорания здания

Минискэнерго по определению rf

Для жилых, общественных, предприятий обслуживания, спортивных, и т.д. зданий и сооружений

Для производственных и складских зданий, сооружений и н/у

ТКП 474-2013
G=Q/S,
где Q – произведение количества веществ на их теплоту сгорания, МДж;
S – площадь размещения пожарной нагрузки (линейная проекция на пол), МДж/м2

СТБ 2129
G=Q/S,
где Q – произведение количества веществ в строительных конструкциях зданий на их теплоту сгорания, МДж;
S – площадь здания (отсека), МДж/м2

зависит от возможности возникновения взрыва.
При рабочей среде, в которой продолжительное время или при нормальном режиме работы, или при аварии образовывается взрывоопасная смесь.

значения rf зависит от возможности возникновения взрыва.
Предпосылки взрыва при выборе rf определены только возможность (наличием)возникновения взрыва. Иных сведений по выбору коэффициента относительно продолжительности присутствия взрывоопасных сред нет, режима образования взрывоопасной среды и т.д. нет.

Примеры выбора величины rf для СТО

(взрыв)
Значение rf зависит от возможности возникновения взрыва.
При рабочей среде, в которой продолжительное время или при нормальном режиме работы, или при аварии образовывается взрывоопасная смесь.

ТКП 474 или специальным нормам.
Если категория выбрана по формальному признаку – Г1 (непожароопасная) либо получена расчетным путем, при которой удельная пожарная нагрузка не превышает 400 МДж/м2 коэффициент принимается равным 0,001. При полученных пожароопасных категориях В2-В3 (при удельной пожарной нагрузке от 400 до 800 МДж/м2) принимается rf = 0,01.

Примеры выбора величины rf для котельных и мини-котельных на твердом виде топлива

выбор коэффициента связан с хранением и обращением древесины в больших количествах, теплота сгорания которой 13,8 МДж на кг. В результате чего штабелирование 500 кг древесины на площади в 10 кв.м дает пожарную нагрузку по ТКП 474 от 400 МДж/м2.
Цеха распиловки леса, места хранения леса, цеха шлифовки, окраски, склады продукции имеют rf = 0,1.
Цеха заготовок, цеха изготовления продукции, сушилки и т.п. имеют rf = 0,01.

здание (сооружение), крыши которых выполнены из горючих материалов, или здания с особой пожарной нагрузкой, превышающей 800 МДж/м2, рассматривают как здания с высоким уровнем пожароопасности.
Справочно: Крыша – часть здания, ограничивающая сверху внутреннее пространство верхнего (мансардного этажа) или чердака и защищающая внутреннее пространство здания, конструкции элементы от атмосферных и других внешних воздействий [Большой строительный терминологический словарь справочник].

выбора величины rf для жилых домов с деревянной стропильной системой

обычный)
Пожарная нагрузка для жилых зданий с учетом расчетов по СТБ 2129.
Удельная расчетная пожарная нагрузка для многоэтажных жилых домов (10 и выше) находится в пределах более 800 МДж/м2.
Удельная расчетная пожарная нагрузка для протяженных (многоподъездных , 5-ти этажных) жилых домов находится в пределах более 800 МДж/м2.

значения rf зависит в том числе от пожарной нагрузки.
Величины пожарной нагрузки, исходя из разъяснения Минэнерго, предпочтительно выбирать по СТБ 2129 и ТКП 474.
Гаражи – область применения ТКП 474. Пожарная нагрузка в гаражах по ТКП 474 получается преимущественно в пределах до 800 800 МДж/м2.

Примеры выбора величины rf для гаражей

и обращение различных веществ и материалов в больших количествах.
Пожарная опасность складов характеризуется категориями В1-В3 по пожарной опасности согласно ТКП 474.
Удельная расчетная пожарная нагрузка для складов категорий В1-В2 находится в пределах более 800 МДж/м2. Для складов категорий В3 – в пределах до 800 МДж/м2.

различного рода веществ и материалов, но не в больших количествах.
Пожарная опасность столярных цехов характеризуется категорией В4 по пожарной опасности согласно ТКП 474.
Удельная расчетная пожарная нагрузка для указанных цехов находится в пределах до 200 МДж/м2 (менее 400 МДж/м2 )

П 62305-2– Значения фактора уменьшения rf в зависимости от риска возгорания здания

Согласно ТР012:
2.4.1 зона класса 0: Зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени.
2.4.2 зона класса 1: Зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации.
2.4.3 зона класса 2: Зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время.

в виде конуса, вершина которого совпадает с вершиной молниеотвода.
По методу защитного угла выбирается только угол защиты по предложенным диаграммам в зависимости от высоты молниеприемника и уровня молниезащиты.
Метод защитного угла ограничен высотой над защищаемой поверхностью до 60 м.
Метод защитного угла универсален (стержневой, тросовый молниеприемники, молниеприемная сетка).
Метод требует навыков построений геометрических фигур.
Не учитывается опыт эксплуатации стержневых молниеотводов и молниеприемников.

Определение зоны защиты молниеприемника по методу защитного угла: особенности

80
70
60
50
40
30
20
10
0

I

II

III

IV

рисунок 7.1 ТКП 336-2011

59°

Определение зоны защиты молниеприемника по методу защитного угла согласно рис. 7.1 ТКП 336

2. По правилу прямоугольного треугольника определяется размер зоны защиты (Rз).

где β – угол защиты, образованный высотой молниеотвода над защищаемой поверхностью и наклонной линией, образованной крайними точкам зоны защиты молниеотвода, Град4
Нв.з. – высота молниеотвода над защищаемой поверхностью, м.

рисунка 7.1 ТКП 336 угол защиты для указанной высоты и уровня молниезащиты составляет 59 Град.
Находим, что tg59= 1,664.
Находим размер зоны защиты, образованный высотой 9 м:

Пример определения зоны защиты молниеприемника по рис. 7.1 ТКП 336

м

Размер зоны защиты – катет конуса (радиус защиты) на уровне высоты объекта защиты.

целью установления факторов, отрицательно влияющих на защитные параметры молниезащиты

ось защиты по проекту

ось защиты после отклонения

Практика эксплуатации молниеотводов указывает, что средства стержневые молниеотводы в процессе эксплуатации испытывают различного рода деформации, из-за чего изменяются зоны защиты, снижается их эффективность и в результате чего может ухудшаться производственная безопасность и происходить пожары.

и определение размеров зон защиты молниеотвода I уровня на высоте над защищаемой поверхностью

21

Аналитический метод определения зон защиты молниеотводов

Конфигурация и определение размеров зон защиты молниеотвода II уровня на высоте над защищаемой поверхностью

диаметром не менее 8 мм, заостренная к вершине - молниеприемник;
2 – средняя часть диаметром не менее 55 мм - токоотвод;
3 – нижняя часть токоотвода диаметром не менее 80 мм;
4 - место контактного соединения нижней части токоотвода и заземлителя;
5 – токопроводник между нижней частью и заземлителем;
6 – бетонный груз;
7 – опора груза.

17

336, где указано, что контрольный стык должен быть на каждом токоотводе (за исключением естественного). Требований к конструктивному исполнению по стыку нет!!!!!!!!

асфальтовое покрытие толщиной 1 мм или покрытие из ПВХ толщиной 0,5 мм не рассматривают в качестве изолятора.

см

2,6 см

1 см

1-1,5 м держатели типа 165 )

и минимальное сечение которого выбраны с учетом требований таблицы 7.7 ТКП 336.
С целью практичного, надежного и эстетичного крепления токоотвод крепится при помощи держателей. Расстояния между держателями согласно ТКП 336 не нормируются.
Заземлитель присоединен к через контрольный стык, который предусматривается в соответствии со стр. 83 ТКП 336.
Расстояние от фасада здания до заземлителя, так как в соответствии с требованиями ТКП 336 расстояние от здания до заземлителя типа А не нормируется
Плюсы решения: удобство и простота монтажа, надежность крепления
Минусы решения: большой расход на комплектующие элементы+монтажные работы.

Не
нормируется!!!

Не
нормируется!!!

в водосточной трубой.
Высота держателя и стрела провиса токоотвода до плоскости стены не имеет значения, так как стена из негорючего материала (стр. 83 ТКП 336).
Заземлитель типа А – расстояние до фундамента не нормируется (стр. 86 ТКП 336).
Минусы:
ОТСУТСТВИЕ КОНТРОЛЬНОО СТЫКА!!!

Кровлю можно использовать в качестве естественного молниеприемника если при ус ловии соблюдекния условия на Стр. 77 ТКП 336: если предотвращение пробоя обшивки не имеет большого значения или не рассматривается воспламенение находящихся под ним каких-либо легковоспламеняемых материалов

горючих материалов Г4, РП4

На стр. 76 ТКП 366 указано, что безопасным считается расстояние 10 см от горючей кровли до токоотводов или молниеприемников.
В случае, когда высота держателей меньше 10 см, возможно прокладывать токоотвод на меньшем расстоянии. При этом сечение токоотвода должно быть не менее 100 кв. мм (сечение 10 мм)

горючих материалов Г4, РП4

На стр. 76 ТКП 366 указано, что безопасным считается расстояние 10 см от горючей кровли до токоотводов или молниеприемников.
В случае, когда высота держателей меньше 10 см, следует воспользоваться требованием, примечания 2 к таблице 7.7 ТКП 336 (стр. 80):
«Если тепловые и механические аспекты имеют большее значение, эти размеры могут быть увеличены до 60 кв. мм для сплошных плоских проводников, 78 кв. мм – круглых проводников (диаметром 12 мм).»
Аналогичное и более конкретно указанное требование для токоотводов прописано на стр. 83 ТКП (второй абзац сверху)