Расчетная часть

Все расчеты производятся согласно Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (утв. приказом Минэнерго РФ от 30 июня 2003 г. №280).

Предприятия энергетического комплекса можно отнести к объектам с ограниченной опасностью (табл. 1)

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ).

Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается в пределах 0,9 – 0,999.

Уровень защиты от ПУМ возьмем первый. Ему соответствует надежность защиты от ПУМ, равная 0,99.

Для каждого уровня молниезащиты должны быть определены предельно допустимые параметры тока молнии. Данные, приведенные в нормативе, относятся к нисходящим и восходящим молниям.

Параметры тока молнии следующие (табл. 2):

Пиковое значение тока I, 200 кА

Полный заряд Qполн, 300 Кл

Заряд в импульсе Qимп, 100 Кл

Удельная энергия W/R, 10 000 кДж / Ом

Средняя крутизна di/dt_30/90%, 200 кА/мкс

Плотность ударов молнии в землю определяется следующей формулой

, (2)

где Ng – плотность ударов молнии в землю;

Td – средняя продолжительность гроз в часах, определенная по региональным картам интенсивности грозовой деятельности.

Параметры первого импульса тока молний (табл. 3):

Максимум тока I, 200 кА

Длительность фронта T1, 10 мкс

Время полуспада Т2, 350 мкс

Заряд в импульсе Qсум,100 Кл

Удельная энергия в импульсе W/R, 10 МДж / Ом

Параметры последовательного импульса тока молний (табл. 4)

Максимум тока I, 50 кА

Длительность фронта Т1, 0,25 мкс

Время полуспада Т2, 100 мкс

Средняя крутизна а, 200 кА/мкс

Параметры длительного тока молнии в промежутке между импульсами (табл. 5):

Заряд Qдл, 200 Кл

Длительность Т, 0,5 с

Форма импульсов тока определяется следующей формулой

, (3)

где I – максимум тока;

h – коэффициент, корректирующий значение максимума тока;

t – время;

τ1 – постоянная времени для фронта;

τ2 – постоянная времени для спада.

Параметры для расчета формы импульса тока молнии (табл. 6):

для первого импульса

I = 200 кА; h = 0,93; τ1 = 19,0 мкс; τ2 = 485 мкс

i(t) = – 0,5 Кл/с

для последующего импульса

I = 50 кА; h = 0,993; τ1 = 0,454 мкс; τ2 = 143 мкс

i(t) = – 0, 18 Кл/с

Длительный импульс может быть принят прямоугольным со средним током I и длительностью Т, соответствующими данным табл. 5. Средний ток приблизительно равен

2.1 Комплекс средств молниезащиты

Комплекс средств молниезащиты зданий или сооружений включает в себя устройства защиты от прямых ударов молнии (внешняя молниезащитная система – МЗС) и устройства защиты от вторичных воздействий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства. В общем случае часть токов молнии протекает по элементам внутренней молниезащиты.

Внешняя МЗС может быть изолирована от сооружения (отдельно стоящие молниеотводы – стержневые или тросовые, а также соседние сооружения, выполняющие функции естественных молниеотводов) или может быть установлена на защищаемом сооружении и даже быть его частью.

Внутренние устройства молниезащиты предназначены для ограничения электромагнитных воздействий тока молнии и предотвращения искрений внутри защищаемого объекта.