Зона молниезащиты

Молниезащита (грозозащита) это комплекс мер и приспособлений, применяемых для обеспечения безопасности сооружений и всего, что в них находится.

Молниезащита по принципам действия различается на активную и пассивную. Пассивная состоит из молниеприемника, молниеотвода и заземления. Ее действие заключается в том, чтобы перехватить молнию и провести разряд к земле. Активная громозащита, в отличие от пассивной, самостоятельно притягивает к себе молнии, генерируя восходящий поток ионов. Существуют стержневая и тросовая молниезащиты.

Пространство, находящееся в зоне защиты тросового или стержневого молниеотвода, вероятность попадание молнии в которое обычно составляет более 1 %, можно условно назвать зоной молниезащиты. Существует две зоны грозозащиты: А и Б. В зоне типа А пространство защищенности составляет 99.5 % и более. Расположена она ближе к молниеотводу внутри зоны молниезащиты. В зоне типа Б степень надежности составляет 95% и более. Если здание полностью находится в зоне защиты, то оно практически на 100% не будет поражено молнией.

При прямом попадании молнии в незащищенное или малозащищеное строение действующие факторы могут привести к значительному, а иногда и полному его разрушению, выходу из строя электрооборудования и электроники, что может привести к пожару. В случае присутствия животных или людей в здании прямое попадание молнии может привести к их травмированию или смерти. Поэтому для обеспечения максимальной безопасности любых промышленных, жилых и гражданских сооружений и эффективной работы системы внешней грозозащиты необходимо грамотно и точно выполнить расчет зон молниезащиты.

Категории молниезащиты

Категория молниезащиты каждого конкретного здания определяется в соответствии с его значимостью и классификацией помещений в соответствии с правилами устройства электрооборудования. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений выделяет три таких категории.

Молниезащита взрывоопасных зон относится к I категории. Если взрывоопасная зона занимает не более 30% помещений одноэтажного здания или верхнего этажа многоэтажного сооружения необходимо обеспечить молниезащиту II категории. III категория выбирается для всех остальных зданий и сооружений. Если помещение одновременно относятся к нескольким категориям молниезащиты, то специалисты рекомендуют остановиться на обустройстве громозащиты высшей категории.

Расчет зон молниезащиты

Зоны защиты могут иметь различную конфигурацию. Это зависит от типа молниеотводов, их количества и расположения. Для одного стержневого молниеотвода, изготовленного из нержавейки, алюминия или меди в России выбран круговой конус. Его вершина совпадает с макушкой стержня. В этом случае параметры зоны молниезащиты определены высотой конуса и его радиусом у земли. Сегодня вершину конуса размещают ниже макушки, чтобы повысить эффективность молниеотвода, обычно она составляет 0,85 высоты молниеотвода (h₀ = 0,85h). Чем ниже вершина конуса, тем выше надежность защиты. Для тросовых молниеотводов зона молниезащиты выглядит как симметричная двухскатная поверхность. Если выполнить ее поперечное сечение, то получится равнобедренный треугольник с такими же размерами, как и у поверхности, полученной в результате осевого сечения конуса для стержневого молниеотвода.

Любой расчет и построение зоны молниезащиты начинается с определения категории защиты имеющегося здания (в соответствии с ПУЭ), установления его габаритов (длина, ширина и высота). Для расчета важно знать значение удельной плотности ударов молнии в землю, средней продолжительности гроз в год для региона, где расположено здание, а также тип защиты (А или Б), количество и тип грозоотводов. Проводится расчет зон молниезащиты в соответствии с набором определенных формул, которые указаны в нормативных документах.

Для вычисления зоны молниезащиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 150 метров, как правило, используют следующие формулы:

1. Для зоны молниезащиты типа А:

h₀ = 0,85h; r₀ = (1,1 - 0,002h)h; r_х = (1,1 - 0,002h)(h – h_х/0,85), где

r₀– радиус основания образующегося конуса на уровне земли;

r_х– радиус зоны необходимой надежности (А или Б) на высоте от земли h_х.

2. Для зоны молниезащиты типа Б:

h₀ = 0,92h; r₀ = 1,5h; r _х = 1,5(h – h _х/0,92). 

Расчет для одиночного молниеотвода тросового типа высотой до 150 метров проводится по следующим формулам:

1. Для зоны типа А:

h ₀ = 0,85/h; r ₀ = (1,35 - 0,0025h)h; r _x = (1,35 - 0,0025h)(h - h_x/0,85).

2. Для зоны типа Б:

h₀ = 0,92h; r₀ = 1,7h; r_х = 1,7(h - h_х/0,92).

Расчет зон молниезащиты для двойного стержневого или тросового молниеотводов более сложный, так как необходимо учесть расстояние между молниеотводами. В настоящее время, существует масса специальных компьютерных программ, в том числе и онлайн, для расчета зон молниезащиты.