Расчет устройства молниезащиты

Одним из природных явлений, которое может привести к возникновению ненормального (аварийного) режима функционирования системы

электроснабжения промышленного предприятия, технологического объекта, а также к человеческим жертвам, выходу из строя электроустановок, нарушению технологического процесса является гроза, а именно удары молний, сопровождающие грозы и являющиеся «ударным» проявлением грозы. Наиболее опасным проявлением грозы с точки зрения поражения зданий и сооружений является прямой удар молнии.

Производственные, жилые и общественные здания и сооружения в зависимости от их назначения, а также интенсивности грозовой деятельности в районе их местонахождения выделены в категории по степени устройства молниезащиты. Молниезащита указанных объектов должна быть выполнена в соответствии с категориями молниезащиты, для промышленных предприятий и технологических объектов категория устройства молниезащиты и тип зоны защиты указаны в. [5, таблица 12.3]

Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к I-ой и II-ой категориям, должны быть защищены от прямых ударов молнии, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические конструкции. Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III-ей категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземные металлические конструкции.

При ширине зданий и сооружений более 100 м должны выполняться мероприятия по выравниванию потенциала внутри здания.

Под зоной защиты молниеотвода понимают часть пространства, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Различают зоны защиты типа А, где степень надежности составляет 99.5% и выше, и зону защиты типа Б со степенью надежности 95% и выше. Молниеотводы располагают на растоянии не менее 5 м. от токоведущих частей линии. Аналогично требование к заземлению молниеотводов на самой территории открытой подстанции, сопротивление заземления молниеотводов на подходах линии 20 кВ и выше не должно превышать 25 Ом. В соответствии с ПУЭ, защиты закрытых РУ и зданий станции от прямых ударов молнии не требуется.

Подходы ЛЭП к подстанции напряжением 20 кВ и выше на длине 1-2 км должны быть защищены от прямых ударов молнии путем подвески защитных тросов (тросов молниеотводов) или установки стержневых молниеотводов. Название молниеотвода определяется типом молниеприемника.

Молниеотводы располагают на расстоянии не менее 5 м от токоведущих частей линии. Заземляющее устройство молниезащиты выполняют аналогично заземляющим устройствам электроустановок. В ряде случаев эти устройства можно объединять.

Необходимо отличать заземлители, входящие в комплекс защиты от прямого удара молнии и заноса высоких потенциалов, от заземлителей, входящих в комплекс защиты от вторичных воздействий молнии.

Тип, количество и взаимное расположение молниеотводов определяют геометрическую форму зоны защиты.

Молниеотводы должны иметь высоту h большую, чем высота защищаемого объекта h_x, причем превышение молниеотвода над защищаемым объектом называется его активной высотой – h_a, то есть h_a = h-h_x.

Коэффициентом защиты k_x стержневого молниеотвода называется отношение радиуса зоны защиты r_x к активной высоте h _a, то есть k_x = r_x/h_a.

Цель расчета молниезащиты – обеспечить молниезащиту цеха с размерами (м), следовательно

(м); В = 30 (м); n = 4 (ед./ )

n – среднегодовое число ударов молнии в 1 земной поверхности в месте нахождения здания или сооружения, то есть удельная плотность ударов молнии в землю [1, табл. 1.14.2, с.99], формула 49.

(49)

где - среднегодовая продолжительность гроз, г/год, определяется по картам составленным на основании метеосводок за 10 лет., для Тамбовской области равно 41-60 г/год.

Тип молниезащиты – одностержневая.

Требуется определить параметры зон молниезащиты и изобразить их; возможную поражаемость объекта.

Основные соотношения молниеотводов при h не более 150 м, [1, табл. 1.14.1, с.98].

Различают две зоны защиты А и Б.

Зона А, формулы 50, 51, 52.

(50)

(51)

(52)

Зона Б, формулы 53, 54, 55.

(53)

(54)

(55)

где – высота вершины конуса стержневого молниеотвода, м;

, - радиусы защиты на уровне земли и на высоте защищаемого сооружения, м;

- высота защищаемого сооружения, м.

1)

2) Находим , формула 56.

=28

(56)

Тогда для нахождения h_x используем формулу 52:

Из чего после находим

;

.

не используем по экономическим соображениям, следовательно,

3) Рассчитываем параметры молниезащиты.

Зона А формулы 53, 54, 55, 57, 58, 59, 60, 61:

;

;

;

(м)

(57)

	(58)
	(59)

=

(60)

;

(61)

.

Аналогично рассчитываем зону Б.

;

;

;

;

;

;

= ;

;

;

;

4) Далее определяем возможную поражаемость защищаемого объекта в зонах при отсутствии молниезащиты, формула 62.

(62)

Таким образом, в зоне молниезащиты Б поражений в год больше [Приложение А, рис. А.1].