Устройство и требования к молниезащите зданий и сооружений

Рд 34.21.122-87 «инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»

ИНСТРУКЦИЯПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

РД 34.21.122-87

Москва ГНИЭИ им.Кржижановского, 1987 г.

Москва ГОСЭНЕРГОНАДЗОР 1995г.

Смотри РазъяснениеУправления по надзору в электроэнергетике Ростехнадзора о совместном применении»Инструкции по молниезащите зданий и сооружений» (РД 34.21.122-87) и»Инструкции по молниезащите зданий, сооружений и промышленныхкоммуникаций» (СО 153-34.21.122-2003)

Разработчик Государственный научно-исследовательский энергетическийинститут им. Г.М. Кржижановского

Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД34.21.122-87

Инструкция устанавливает комплекс мероприятий и устройств дляобеспечения безопасности людей (сельскохозяйственных животных), предохранениязданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, пожаров, разрушенийпри воздействии молнии. Инструкция обязательна для всех министерств и ведомств.

Предназначена для специалистов, проектирующих здания и сооружения.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Требования настоящей Инструкции обязательны длявыполнения всеми министерствами и ведомствами.

Инструкция устанавливает необходимый комплексмероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей(сельскохозяйственных животных), предохранения зданий, сооружений, оборудованияи материалов от взрывов, пожаров и разрушений, возможных при воздействияхмолнии.

Инструкция должна соблюдаться при разработкепроектов зданий и сооружений.

Инструкция не распространяется на проектирование иустройство молниезащиты линий электропередачи, электрической частиэлектростанций и подстанций, контактных сетей, радио- и телевизионных антенн,телеграфных, телефонных и радиотрансляционных линий, а также зданий и сооружений,эксплуатация которых связана с применением, производством или хранением порохаи взрывчатых веществ.

Настоящая Инструкция регламентирует мероприятия помолниезащите, выполняемые при строительстве, и не исключает использованиядополнительных средств молниезащиты внутри здания и сооружения при проведенииреконструкции или установке дополнительного технологического или электрическогооборудования.

При разработке проектов зданий и сооружений помимотребований Инструкции должны быть учтены требования к выполнению молниезащитыдругих действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.

С введением в действие настоящей Инструкцииутрачивает силу «Инструкция по проектированию и устройству молниезащитызданий и сооружений» СН 305-77.

ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТРОЙСТВУМОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (РД 34.21.122-87)1

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Всоответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнениямолниезащиты и ее категория, а при использовании стержневых и тросовыхмолниеотводов — тип зоны защиты определяются по табл. 1 в зависимости отсреднегодовой продолжительности гроз в месте нахождения здания или сооружения,а также от ожидаемого количества поражений его молнией в год. Устройствомолниезащиты обязательно при одновременном выполнении условий, записанных вграфах 3 и 4 табл. 1.

Оценка среднегодовойпродолжительности гроз и ожидаемого количества поражений молнией зданий илисооружений производится согласно приложению2; построение зон защиты различных типов — согласно приложению 3.

___________

1Настоящая Инструкция разработана Государственным научно-исследовательскимэнергетическим институтом им. Г.М. Кржижановского Минэнерго СССР, согласована сГосстроем СССР (письмо № АЧ-3945-8 от 30 июля 1987 г.) и утвержденаГлавтехуправлением Минэнерго СССР. С введением в действие настоящей Инструкцииутрачивает силу «Инструкция по проектированию и устройству молниезащиты зданийи сооружений» СН 305-77.

Таблица I

№ пп.Здания и сооруженияМестоположениеТип зоны защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводовКатегория молниезащиты
12345
1Здания и сооружения или их части, помещения которых согласно ПУЭ относятся к зонам классов В-I и В-IIНа всей территории СССРАI
2То же классов В-Iа, В-Iб, В-IIаВ местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч в год и болееПри ожидаемом количестве поражений молнией в год здания или сооружения N

ПУЭ (седьмая редакция)

Отдельными пунктами ПУЭ оговаривается, что РУ и ТП 20-750 кВ открытого типа оборудуются молниеприёмниками в обязательном порядке. Для некоторых видов сооружений допускается отсутствие специальной молниезащиты, но лишь при условии ограниченной продолжительности гроз в течение года (не более 20 часов).

Те же сооружения закрытого типа требуют защиты от молнии лишь в районах с показателем продолжительности гроз более 20.

Заземление

В том случае, когда здания закрытого типа имеют металлическую кровлю – молниезащита осуществляется с помощью заземляющих устройств, подсоединённых непосредственно к покрытию. Если кровельное перекрытие изготовлено из железобетонных плит, то при наличии хорошего контакта между отдельными элементами строения допускается заземление через входящую в их состав арматуру.

Защита зданий РУ и ТП в закрытом исполнении выполняется либо с помощью молниеотводов стержневого типа, либо путём укладки специальной металлической сетки.

Стержневая и сеточная защита

При установке на защищаемом строении типовых стержневых молниеприёмников, от каждого из них в сторону заземлителя прокладывается не менее 2-х токоотводов, расположенных по разным сторонам здания.

Особой конструкции молниеприемная сетка, укладываемая поверх кровли на специальных держателях, изготавливается из стальной проволоки диаметром 6-8 миллиметров.

При скрытом монтаже согласно ПУЭ такой молниеотвод кладётся под кровельное покрытие (на слой утеплительного или гидроизоляционного материала с негорючими свойствами).

Выполненная в виде сетки защитная конструкция должна состоять из ячеек площадью не более 12х12 метров, а её узлы рекомендуется фиксировать посредством сварки.

Токоотводы или спуски, используемые для соединения молниеприёмной сетки с ЗУ, должны устраиваться по периметру здания через каждые 25 метров (не реже).

Это интересно: Пожарная безопасность в офисе: от А до Я

Части конструкции

Для более точного понимания сути требований следует принять во внимание, что типовая конструкция молниезащиты состоит из следующих основных частей:

  • молниеприёмника, монтируемого в самой верхней точке объекта;
  • специального ленточного токоотвода, используемого в качестве соединителя приёмника разряда с устройством заземления (ЗУ);
  • самого заземлителя, обеспечивающего сток разрядного тока в землю.

Таким образом, каждый из составных элементов молниезащиты выполняет свою, вполне определённую функцию, удовлетворяющую требованиям действующих нормативов, в частности ПУЭ.

Что такое молниезащита

Молния – это такое явление, когда по каналу с огромной разницей в заряженных потенциалах движется поток от туч к земле. Для него не может быть никаких препятствий. Если встречается дом, любое другое строение или же человек, то всё просто прожигается. Самой тяжелой ситуацией может быть, если молния вызовет короткое замыкание или же другие трагедии в виде пожаров, взрывов и т.п.

Ответить на вопрос, для чего нужна молниезащита очень просто. Она необходима для того, чтобы предотвратить все эти печальные ситуации и свести потери после грозы к минимуму. Это комплекс техники и особых устройств, которые смогут предотвратить беду.

1.1.29

Для цветового и цифрового обозначения отдельных изолированных или неизолированных проводников должны быть использованы цвета и цифры в соответствии с ГОСТ Р 50462 «Идентификация проводников по цветам или цифровым обозначениям».

Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в т.ч. шины, должны иметь буквенное обозначение PE и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов.

Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.

Монтажные работы

Монтаж молниезащиты начинается с установки держателей. Закрепив их в нужных местах, где саморезами, где дюбелями, приступают к установке молниеотводов. Они крепятся в держателях с помощью болтовых соединений. Молниеотвод (молниеприемник) и токопровод, если позволяет обстановка, соединяются сваркой, в противном случае применяют болтовое соединение.

Заземление

Чтобы выполнить монтаж заземлителей для молниезащиты, вокруг здания на расстоянии более 1 м вырывают траншею глубиной около 80 см. Туда закладывают металлическую полосу или стержни сечением не менее 100 мм2.

Они при помощи сварки соединяются между собой и затем в местах спусков вбиваются стержни, которые тоже привариваются к полосе. При этом небольшая часть их должна торчать из земли. К ним приваривают токоотводы. Места сварок покрывают антикоррозионной краской. Получившийся контур засыпается.

После монтажа всей системы молниезащиты проверяют сопротивление заземления. Оно должно быть минимальным, в пределах 15 Ом. После этого контур заземления молниезащиты соединяется стальной полосой с общим контуром заземления электроустановок в здании.

Если сопротивление превышает нормативное значение, то придется выполнять специальные мероприятия, такие как замена грунта вокруг заземлителя на более токопроводящую почву или добавка химических реагентов для этих же целей.

Тросовый приемник

Если конек крыши является самой высокой точкой дома, то над ним нужно натянуть грозовой трос. Получится тросовая молниезащита. Расстояние до конька должно быть не менее 25 см. Мачтами могут быть деревянные бруски, которые закрепляются на фронтоне. С каждой стороны присоединяется токоотвод. При длине конька меньше 10 м допускается монтаж одного токоотвода.

Внутренняя защита

Установка внутренней молниезащиты применяется для стабильной работы компьютеров и другой дорогостоящей электронной техники. Для этого требуется монтаж устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Это грозоразрядник, который при перенапряжениях очень быстро замыкает на себя избыточную энергию, не давая проникнуть ей на защищаемую аппаратуру.

Монтаж одного прибора происходит в главном распределительном щите, а второго – в домовом электрощитке. Третий устанавливается непосредственно около защищаемого устройства. Каждый из них при попадании молнии снижает перенапряжения многократно, доводя в конце концов до приемлемого уровня.

Активные системы

В последнее время стали популярны активные системы молниезащиты. Они представляют собой молниеприемник с электронным блоком, вырабатывающим высокое напряжение на его конце.

Вокруг происходит ионизация воздуха, что провоцирует попадание молнии именно в данный молниеотвод. Установка одной активной системы на участке обеспечивает надежную защиту от поражения молнией.

Ионизация приводит к многократному увеличению защищаемой площади. Кроме этого, активная защита не портит внешний вид дома. Она устанавливается в стороне от него, но при этом, как зонтиком закрывает весь участок от прямого попадания молнии.

Монтаж внутренней и наружной молниезащиты позволит надежно защитить дом, электрооборудование и находящихся в нем людей от ударов молнии.

Заземление

Устройство — металлическая конструкция, закопанная или забитая в землю и обеспечивающая хороший контакт системы с землей. При влажных почвах нет смысла оборудовать заземлитель глубже 80 см. Как правило, используют стальной пруток 18 – 20 мм либо уголок 40 – 50 мм, стальную полосу шириной 40 мм. Длина заземлителя должна быть не менее 3 метров.

Конструкция может иметь форму треугольника либо напоминать перевернутую букву «Ш». Соединение элементов заземлителя проводится с помощью сварки либо болтовым скручиванием. Конструкция должна быть надежна на протяжении многих лет, не ослабевать и не иметь люфтов.

2.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60 м имеет форму, показанную на рис. 1, размеры зоны определяются соотношением

(1)

где rx

— радиус защиты на высотеhx ;ha — превышение молниеотвода над уровнем высотоюhx .p = 1 при h ≤ 30 м; при h > 30 м.

Рис. 1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60 м

h

— высота молниеотвода;hx — высота точки на границе защищаемой зоны;ha = h — hx — активная высота молниеотвода

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h

от 60 до 250 м усечена на расстоянии Δh от вершины (рис. 2) и определяется соотношениями: (2) Δh = 0,5(h — 60) при 60 <h ≤ 100 м; (3) Δh = 0,2 ·h при 100 <h ≤ 250 м. (4)

Рис. 2. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой более 60 м Δh

= 0,5(h — 60) при 60 <h ≤ 100 м; Δh = 0,2 ·h приh > 100 м.

На рис. 3 показаны графики для определения размеров зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 30 м, рассчитанные по формуле (1), а на рис. 4 и 5 — номограммы для стержневого молниеотвода высотой до 30 и 100 м соответственно. Через точки заданных значений на шкалах hx и rx проводится прямая линия, пересечение которой со шкалой Z = hx/h определяет соответствующее значение отношения hx/h, а следовательно искомую высоту молниеотвода. Если hx = 0, высота молниеотвода определяется по шкале hx точкой пересечения с прямой, проведенной через точку С на шкале Z и через точку с заданным значением на шкале rx.

Рис. 3. Зависимость высоты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 30 м от радиуса защиты на различных уровнях hx

Рис. 4. Номограмма для расчета зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 30 м

Для защищаемых объектов высотой 60 — 100 м высота молниеотвода h, определенная по номограмме рис. 5, сравнивается с критической высотой hкр, определяющей границу усечения зоны защиты, hкр = 2hx — 60. (5)

Рис. 5. Номограмма для расчета зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 100 м

Вследствие усечения зон защиты при h меньше hкр высота молниеотвода выбирается равной критической. При высоте молниеотводов h > 100 м построение зоны защиты производится непосредственно по формулам (2), (3) и (4).

Виды молниеприемников

Молниеприемники по конструкции и материалу бывают:

  • стержневые — отдельно расположенные и на крыше;
  • тросовые;
  • сетчатые — на крыше.

Стержневые молниеприемники

Главная особенность — длинный вертикальный штырь, основная функция которого — принять удар молнии. Прибор должен отличаться высокой прочностью, устойчивостью к осадкам и агрессивной среде, но быть легким и простым в монтаже.

В зависимости от площади крыши можно устанавливать несколько таких мачт. Такие конструкции нужно устанавливать на самую высокую точку крыши или стену. Необходимо, чтобы штырь возвышался не менее чем на 1,5 м.

Можно устанавливать такую систему и отдельно от жилья. Во втором случае мачта может достигать нескольких десятков метров. Стержневая конструкция образует вокруг жилья воображаемый конус — зону защищенного пространства. Размер мачты можно определить из диаметра конуса и его высоты.

Тросовые молниеприемники

Система горизонтального монтажа представляет натянутый стальной трос по всей длине конька. Удар молнии принимает на себя трос. Можно на разных концах крыши установить штыри и натянуть между ними трос, в результате чего получается комбинированный тип защиты. Это подходит крышам, у которых длина во много раз превышает ширину. Диаметр троса должен быть не менее 12 мм. Толщина троса определяется длиной монтажного пролета.

В системе есть особые требования к прочности натяжного элемента, что связано с ветровыми нагрузками и обледенением. Чтобы избежать повреждений системы, рекомендуется по всей длине крыши установить натяжение нескольких промежуточных креплений.

Экономичный и простой вариант получается с использованием вместо троса стальной катанки, которая легка в монтаже (можно приваривать к конструкциям и между собой) и достаточно прочна. Для крепления проволоки можно применять специальные болтовые зажимы — клеммы.

Сетчатые молниеприемники

Система горизонтальная, монтируется на плоских крышах. Сетка изготавливается из проволоки-катанки диаметром 10 мм или стальной полосы любого диаметра. Такие приемники монтируются с помощью сварки и требуют большого расхода материала, поэтому система считается очень трудоемкой в монтаже.

Ее можно устанавливать и на скатных крышах. В таком случае сетку монтируют по периметру плоскости. Это основная причина, по которой на скатных крышах устанавливают более дешевые, простые и безопасные при выполнении работ системы. Такой тип защиты подходит для монтажа на крышах школ и детских садов, институтов и государственных учреждений. Считается самым надежным.

Виды молниеприемников

Молниеприемники по конструкции и материалу бывают:

  • стержневые — отдельно расположенные и на крыше;
  • тросовые;
  • сетчатые — на крыше.

Стержневые молниеприемники

Главная особенность — длинный вертикальный штырь, основная функция которого — принять удар молнии. Прибор должен отличаться высокой прочностью, устойчивостью к осадкам и агрессивной среде, но быть легким и простым в монтаже.

В зависимости от площади крыши можно устанавливать несколько таких мачт. Такие конструкции нужно устанавливать на самую высокую точку крыши или стену. Необходимо, чтобы штырь возвышался не менее чем на 1,5 м.

Можно устанавливать такую систему и отдельно от жилья. Во втором случае мачта может достигать нескольких десятков метров. Стержневая конструкция образует вокруг жилья воображаемый конус — зону защищенного пространства. Размер мачты можно определить из диаметра конуса и его высоты.

Тросовые молниеприемники

Система горизонтального монтажа представляет натянутый стальной трос по всей длине конька. Удар молнии принимает на себя трос. Можно на разных концах крыши установить штыри и натянуть между ними трос, в результате чего получается комбинированный тип защиты. Это подходит крышам, у которых длина во много раз превышает ширину. Диаметр троса должен быть не менее 12 мм. Толщина троса определяется длиной монтажного пролета.

В системе есть особые требования к прочности натяжного элемента, что связано с ветровыми нагрузками и обледенением. Чтобы избежать повреждений системы, рекомендуется по всей длине крыши установить натяжение нескольких промежуточных креплений.

Экономичный и простой вариант получается с использованием вместо троса стальной катанки, которая легка в монтаже (можно приваривать к конструкциям и между собой) и достаточно прочна. Для крепления проволоки можно применять специальные болтовые зажимы — клеммы.

Сетчатые молниеприемники

Система горизонтальная, монтируется на плоских крышах. Сетка изготавливается из проволоки-катанки диаметром 10 мм или стальной полосы любого диаметра. Такие приемники монтируются с помощью сварки и требуют большого расхода материала, поэтому система считается очень трудоемкой в монтаже.

Ее можно устанавливать и на скатных крышах. В таком случае сетку монтируют по периметру плоскости. Это основная причина, по которой на скатных крышах устанавливают более дешевые, простые и безопасные при выполнении работ системы. Такой тип защиты подходит для монтажа на крышах школ и детских садов, институтов и государственных учреждений. Считается самым надежным.

На риск попадания молнии в здание влияет сразу несколько факторов.

Прежде всего – это частота гроз в конкретном регионе, которую можно определить по специальной грозовой карте. Значение также имеет высота постройки и ее месторасположение. Скажем, трехэтажный дом, стоящий на пригорке в пустынной местности намного больше подвержен удару молнии, чем одноэтажный дом, окруженный высокими деревьями. Математика здесь простая – чем меньше вокруг объектов сопоставимых по высоте, тем выше вероятность попадания молнии. Вероятность повышается также и из-за таких особенностей архитектуры, как мезонин, круглая крыша, башни, шпили, флюгеры и т.д. Если высота дома более 15 м, то он в обязательном порядке должен оснащаться наружной системой молниезащиты. Если два предмета будут расположены на одинаковой высоте, то разряд пройдет через тот, который лучше проводит электричество.

Молниезащита мягкой кровли: проблемы и решения ↑

Начнем рассмотрения с пассивной системы. Молниеприемную сетку выполняют из стальной проволоки (диаметр не меньше 6 мм). В зависимости от класса строения наибольший шаг ее ячеек должен составлять либо 6х6, 12х12 м. Сетку укладывают непосредственно на мягкую кровлю или под слой несгораемого или трудносгораемого утеплителя.

При монтаже молниеприемной сетки, выполняемой в процессе кровельных работ, как правило, особых проблем не возникает. Другое дело, если мягкая кровля уже уложена и необходимо выполнить молниезащиту здания при помощи молниеприемной сетки. Здесь и начинают возникать сложности.

Самой большой проблемой, пожалуй, является возникновение возможных повреждений кровли в процессе установки молниеприемной сетки. Связано это со стальной проволокой, используемой для выполнения сетки. Ее поставляют в бухтах, и проволоку приходится «раскатывать», выпрямлять и т. д. непосредственно на крыше.

Есть, конечно, возможность применения проволоки в прутках (длина по 3-6 м), однако, если площадь крыши здания большая, количество используемых соединителей резко возрастет, вследствие чего стоимость системы значительно возрастет.

К тому же выполнение подобного монтажа требует лишнего хождения по крыше, и рассчитывать на бережное отношение к покрытию в процессе работ приходится далеко не всегда.

Таким образом, возникает естественный вопрос, каким образом можно при установке молниезащиты сохранить его целостность. Если обратиться к другим классическим системам – тросовой молниезащиты или к отдельно стоящим молниеприемникам, то и при этих вариантах вероятность повреждения покрытия – велика, поскольку значительная часть работ также выполняется непосредственно на крыше.

Единственным безболезненным способом молниезащиты мягкой кровли на сегодняшний день считается система активной молниезащиты зданий. К тому же ее монтаж можно выполнять своими руками.

Технические нормативы

К перечню рабочих документов, регламентирующих чисто технические вопросы устройства молниезащиты, относятся различные стандарты, нормативы и поправки, оформленные в виде свода специальных рекомендаций.

За образец таких поправок и специальных замечаний может быть принят целый ряд стандартов, входящих в нормативную базу и перечисленных во втором разделе статьи.

Последнее замечание касается строительных норм и правил, а также ряда ГОСТов и стандартов, имеющих отношение к разработке и эксплуатации современных средств защиты от молний.

В заключении следует отметить, что все рассмотренные документы естественно дополняют друг друга, охватывая полный перечень вопросов, касающихся обустройства и обслуживания систем защиты от разряда природного электричества.

Части конструкции

Для более точного понимания сути требований следует принять во внимание, что типовая конструкция молниезащиты состоит из следующих основных частей:

  • молниеприёмника, монтируемого в самой верхней точке объекта;
  • специального ленточного токоотвода, используемого в качестве соединителя приёмника разряда с устройством заземления (ЗУ);
  • самого заземлителя, обеспечивающего сток разрядного тока в землю.

Таким образом, каждый из составных элементов молниезащиты выполняет свою, вполне определённую функцию, удовлетворяющую требованиям действующих нормативов, в частности ПУЭ.

Это интересно: Как не допустить пожара в лесу. Защитим лес от пожара

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий