Удар молнии в землю – электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.
Точка поражения – точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.
Защищаемый объект – здание или сооружение, их часть или пространство, для которых выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива. Устройство молниезащиты – система, позволяющая защитить здание или сооружение от воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. Устройства защиты от вторичных воздействий молнии – устройства, ограничивающие воздействия электрического и магнитного полей молнии. Устройства для выравнивания потенциалов – элементы устройств защиты, ограничивающие разность потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии. Молниеприемник – часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний. Токоотвод (спуск) – часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю. Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду. Заземляющий контур – заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее поверхности. Сопротивление заземляющего устройства – отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающего с заземлителя в землю. Напряжение на заземляющем устройстве – напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в в заземлитель и зоной нулевого потенциала. Соединенная между собой металлическая арматура – арматура железобетонных конструкций здания (сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность. Опасное искрение – недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом молнии. Безопасное расстояние – минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного искрения. Устройство от перенапряжений – устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений между элементами защищаемого объекта (например, разрядник, нелинейный ограничитель перенапряжения или иное защитное устройство). Отдельно стоящий молниеотвод – молниеотвод молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом. Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте – молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель. Зона защиты молниеотвода – пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины. Допустимая вероятность прорыва молнии – предельно допустимая вероятность P удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами. Надежность защиты определяется как 1-P. Промышленные коммуникации – силовые и информационные кабели, проводящие трубопроводы, непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой. 1.1. Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения. Непосредственное опасное воздействие молнии – это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов – радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов. Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита. Рассматриваемые объекты могут подразделяться на обычные и специальные. Обычные объекты – жилые и административные строения, а также здания и сооружения, высотой не более 60м, 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 60м, игровые площадки, временные сооружения, строящиеся объекты.
В таблице даны примеры разделения объектов на четыре класса.
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, указанные в табл. 2.2.
Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности от ПУМ устанавливается в пределах 0,9 – 0,999 в зависимости от 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. 2.3. Параметры токов молнии Параметры токов молнии необходимы для расчета механических и термических воздействий, а также для нормирования средств защит от электромагнитных воздействий.
2.3.1. Классификация воздействий токов молнии
Для каждого уровня молниезащиты должны быть определены предельно допустимые параметры тока молнии. Данные, приведенные в нормативе, относятся к нисходящими, и восходящими молниям. Соотношение полярностей разрядов молнии зависит от географического положения местности. В отсутствии местных данных принимают это соотношение равным 10% для разрядов с положительными токами и 90% для разрядов с отрицательными токами.
Механические и термические действия молнии обусловлены пиковым значением тока (I), полным зарядом Qполн, зарядом в импульсе Qимп и удельной энергией W/R. Наибольшие значения этих параметров наблюдаются при положительных разрядах.
Повреждения, вызванные индуцированными перенапряжениями, обусловлены крутизной фронта тока молнии. Крутизна оценивается в пределах 30%-ного и 90%-ного уровней от наибольшего значения тока. Наибольшее значение этого параметра наблюдается в последующих импульсах отрицательных разрядов.
2.3.2. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от прямых ударов молнии.
Значения расчетных параметров для принятия в табл. 2.2 уровней защищенности (при соотношении 10% к 90% между долями положительных и отрицательных разрядов) приведены в табл. 2.3.
2.3.3. Плотность ударов молнии в землю
Плотность ударов молнии в землю, выраженная через число поражений 1 км2 земной поверхности за год, определяется по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта.
Если же плотность ударов молнии в землю Ng неизвестна, ее можно рассчитать по следующей формуле, 1/(км2*год):
Ng= (6,7*Td/100), где Td - средняя продолжительность гроз в часах, определенная по региональным картам интенсивности грозовой деятельности.
2.3.4. Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий молнии
Кроме механических и термических воздействий ток молнии создает мощные импульсы электромагнитного излучения, которые могут быть причиной повреждения систем, включающих оборудование связи, управления, автоматики, вычислительные и информационные устройства и т. п. Эти сложные и дорогостоящие системы используются во многих отраслях производства и бизнеса. Их повреждение в результате удара молнии крайне нежелательно по соображениям безопасности, а также по экономическим соображениям.
Удар молнии может содержать либо единственный импульс тока, либо состоять из последовательности импульсов, разделенных промежутками времени, за которые протекает слабый сопровождающий ток. Параметры импульса тока первого компонента существенно отличаются от характеристик импульсов последующих компонентов. Ниже приводятся данные, характеризующие расчетные параметры импульсов тока первого и последующих импульсов (табл. 2.4. и 2.5.) а также длительного тока (табл. 2.6) в паузах между импульсами для обычных объектов при различных уровнях защиты.
Таблица 2.4. - Параметры первого импульса тока молнии.
<Далі буде>
