U nastavku je objašnjen pristup određivanju zaštitnih zona gromobrana čija se izgradnja vrši prema formulama aplikacije 3 RD 34.21.122-87.
Zaštitno dejstvo gromobrana zasniva se na „svojstvu munje da je veća verovatnoća da udari u više i dobro uzemljene objekte u odnosu na obližnje objekte niže visine. Stoga se gromobranu, koji se izdiže iznad štićenog objekta, dodeljuje funkcija presretanja groma, koji bi u nedostatku gromobrana udario u objekat. Kvantitativno se zaštitni efekat gromobrana određuje kroz vjerovatnoću proboja - odnos broja udara groma u štićeni objekat (broj proboja) do ukupan broj udari u gromobran i predmet.
Postoji nekoliko načina za procjenu vjerovatnoće proboja, na osnovu različitih fizičkih koncepata procesa oštećenja od groma. RD 34.21.122-87 koristi rezultate proračuna korištenjem probabilističke metode koja povezuje vjerovatnoću oštećenja gromobrana i objekta sa širenjem silazne putanje munje bez uzimanja u obzir varijacija u njegovim strujama.
Prema usvojenom proračunskom modelu, nemoguće je stvoriti idealnu zaštitu od direktnih udara groma, potpuno isključujući prodore do štićenog objekta. Međutim, u praksi je to izvodljivo međusobnog dogovora objekta i gromobrana, pružajući malu vjerovatnoću proboja, na primjer 0,1 i 0,01, što odgovara smanjenju broja oštećenja na objektu za približno 10 i 100 puta u odnosu na objekt bez gromobrana. Za većinu savremenih objekata, ovakvi nivoi zaštite obezbeđuju mali broj prodora tokom celog radnog veka.
Iznad smo razmatrali industrijsku zgradu visine 20 m i tlocrtnih dimenzija 100 × 100 m, koja se nalazi na području sa trajanjem grmljavine od 40-60 sati godišnje; Ako je ova zgrada zaštićena gromobranima sa vjerovatnoćom proboja od 0,1, ne može se očekivati više od jednog proboja u nju u 50 godina. Istovremeno, nisu svi prodori jednako opasni za štićeni objekt; na primjer, moguće je paljenje pri velikim strujama ili prenesenim nabojima, koji se ne nalaze u svakom pražnjenju groma. Shodno tome, jedan opasan uticaj se može očekivati na ovaj objekat u periodu koji očigledno prelazi 50 godina, ili za većinu industrijskih objekata Kategorija II i III ne više od jednog opasnog udara tokom čitavog perioda njihovog postojanja. Sa vjerovatnoćom proboja od 0,01, ista zgrada ne može očekivati više od jednog proboja u 500 godina – period daleko duži od životnog vijeka bilo kojeg industrijskog objekta. Ovako visok stepen zaštite opravdan je samo za objekte I kategorije koji predstavljaju stalnu opasnost od eksplozije.
Izvođenjem serije proračuna vjerovatnoće proboja u blizinu gromobrana moguće je konstruirati površinu koja predstavlja geometrijski položaj vrhova zaštićenih objekata, za koje je vjerovatnoća proboja konstantna vrijednost. . Ova površina je vanjska granica prostora koji se naziva gromobranska zona; za jedan gromobran ovo ograničenje je bočna površina kružni konus, za jedan kabel - zabat ravna površina.
Obično se zaštitna zona označava maksimalnom vjerovatnoćom proboja koja odgovara njenoj vanjskoj granici, iako se u dubini zone vjerovatnoća proboja značajno smanjuje.
Metodom proračuna je moguće izgraditi zaštitnu zonu štapnih i kablovskih gromobrana sa proizvoljnom vrijednošću vjerovatnoće proboja, tj. za bilo koji gromobran (jednostruki ili dvostruki), možete izgraditi proizvoljan broj zaštitnih zona. Međutim, za većinu poslovnih zgrada, dovoljan nivo zaštite može se osigurati korištenjem dvije zone, sa vjerovatnoćom proboja od 0,1 i 0,01.
U smislu teorije pouzdanosti, vjerovatnoća proboja je parametar koji karakterizira kvar gromobrana kao zaštitnog uređaja. Ovim pristupom, dvije prihvaćene zaštitne zone odgovaraju stepenu pouzdanosti od 0,9 i 0,99. Ova procena pouzdanosti važi kada se objekat nalazi u blizini granice zaštitne zone, na primer, objekat u obliku prstena koaksijalnog sa gromobranom. Za stvarne objekte (obične građevine) na granici zaštitne zone u pravilu se nalaze samo gornji elementi, a najveći dio objekta nalazi se u dubini zone. Procjena pouzdanosti zaštitne zone duž njene vanjske granice dovodi do pretjerano potcijenjenih vrijednosti. Stoga, da bi se uzeo u obzir relativni položaj gromobrana i objekata koji postoji u praksi, zaštitnim zonama A i B je u RD 34.21.122-87 dodijeljen približan stepen pouzdanosti od 0,995 i 0,95, respektivno.
Rice. 1. Nomogrami za određivanje visine jednostrukih (a) i dvostrukih jednakih (b) gromobrana u zoni A
Metoda proračuna za vjerovatnoću proboja razvijena je samo za silazne gromove, pretežno udarajuće objekte visine do 150 m. Stoga su u RD 34.21.122 - 87 formule za izgradnju zaštitnih zona za jednostruke i višestruke štapne i kablovske gromobrane ograničeni su na visinu od 150 m. Do danas je obim stvarnih podataka o učestalosti oštećenja objekata veće visine od silazne munje vrlo mali i uglavnom se odnosi na televizijski toranj Ostankino (540 m). Na osnovu fotografskih snimaka, može se tvrditi da se munja koja se spušta nadole lomi više od 200 m ispod njenog vrha i udara u tlo na udaljenosti od oko 200 m od osnove tornja. Ako uzmemo u obzir Ostankinu TV toranj kao gromobrana, možemo zaključiti da se relativne veličine zaštitnih zona gromobrana visine veće od 150 m rijetko smanjuju sa povećanjem visine gromobrana. Uzimajući u obzir ograničene stvarne podatke o osjetljivosti ultravisokih objekata, RD 34.21.122 - 87 sadrži formule za izgradnju zaštitnih zona samo za gromobrane visine veće od 150 m.
Rice. 2. Nomogrami za određivanje visine jednostrukih (a) i dvostrukih jednakih (b) gromobrana u zoni B
Metoda za izračunavanje zona zaštite od rastuće munje još nije razvijena. Međutim, prema opservacijskim podacima, poznato je da se uzlazna pražnjenja pobuđuju iz šiljastih objekata u blizini vrhova visokih građevina i ometaju razvoj drugih pražnjenja sa više niske nivoe. Dakle, za tako visoke objekte kao što je armirani beton dimnjaci ili tornja, obezbeđena je zaštita, pre svega, od mehaničkog razaranja betona pri pobuđenju uzlaznom munjom, koja se izvodi ugradnjom štapnih ili prstenastih gromobrana koji obezbeđuju maksimalno mogući, iz projektnih razloga, višak iznad vrha objekta. ( tačka 2.31).
Ovaj priručnik daje nomograme za određivanje visine štapova WITH i ruta T jednostruki i dvostruki gromobran koji obezbjeđuje zaštitne zone A i B (sl. 1 i 2). Upotreba ovih nomograma, konstruisanih u skladu sa proračunskim formulama i notacijama aplikacije 3 RD 34.21.122-87, omogućava vam da smanjite količinu proračuna i pojednostavite izbor gromobranskih sredstava tokom projektovanja.
Zaštitni učinak gromobrana temelji se na činjenici da grom pogađa najviše i dobro utemeljene metalne konstrukcije. Shodno tome, grom neće pogoditi građevinu ako se nalazi u zaštitnoj zoni gromobrana. Zona zaštite gromobrana - dio prostora uz gromobran, koji obezbjeđuje zaštitu konstrukcije od direktnih udara groma sa dovoljnim stepenom pouzdanosti (99%)
Brze promjene struje groma dovode do elektromagnetne indukcije - indukcije potencijala u otvorenim metalnim krugovima, stvarajući opasnost od iskrenja na mjestima gdje se ova kola spajaju. Ovo se zove sekundarna manifestacija munje.
Također je moguće da se visoki električni potencijali izazvani gromom prenesu u štićeni objekat kroz vanjske metalne konstrukcije i komunikacije.
Zaštita od elektrostatičke indukcije postiže se pričvršćivanjem metalnih kućišta električne opreme na zaštitno uzemljenje ili na poseban uzemljivač.
Radi zaštite od unošenja visokih potencijala, podzemne metalne komunikacije, pri ulasku u štićeni objekat, spajaju se na uzemljene elektrode za zaštitu od elektrostatičke indukcije ili električne opreme.
Gromobran se sastoji od nosivog dijela (nosača), zračnog terminala, donjeg provodnika i uzemljivača. Postoje dvije vrste gromobrana: štap i kabl. Mogu biti samostojeći, izolirani ili neizolovani od štićenog objekta ili objekta (Sl. 86, a-c).
gromobran: jednostruki gromobran: dvostruki gromobran: antena
Rice. 86. Vrste gromobrana i njihove zaštitne zone:
a - pojedinačni štap; b - dvostruki štap; c - antena; 1 - gromobran; 2 - donji provodnik, 3 - uzemljenje
Štapni gromobrani su jedan, dva ili više vertikalnih šipki postavljenih na ili blizu štićene konstrukcije. Kablovske gromobrane - jedan ili dva horizontalna kabela, svaki pričvršćen na dva nosača, duž kojih je položen donji provodnik povezan sa zasebnim uzemljivačem; Nosači kablovskog gromobrana postavljaju se na štićeni objekat ili blizu njega. Kao gromobrane koriste se okrugle čelične šipke, cijevi, pocinčani čelični kablovi itd. Donji provodnici se izrađuju od čelika bilo kojeg tipa i profila sa poprečnim presjekom od najmanje 35 mm2. Svi dijelovi gromobrana i provodnika su spojeni zavarivanjem.
Elektrode za uzemljenje mogu biti površinske, duboke i kombinovane, izrađene od čelika različitih presjeka ili cijevi. Površinski uzemljivači (trakasti, horizontalni) polažu se na dubini od 1 m ili više od površine tla u obliku jedne ili više greda dužine do 30 m. Duboki uzemljivači (vertikalne šipke) dužine 2-3 m. u zemlju do dubine od 0,7-0,8 m (od gornjeg kraja uzemljene elektrode do površine zemlje).
Otpor uzemljenja za svaki pojedinačni gromobran ne smije biti veći od 10 Ohma za zaštitu od groma zgrada i objekata kategorije I i II i kategorije III - 20 Ohma.
4. Uređaj za uzemljenje.
Koncept otpora uređaja za uzemljenje nosača dalekovoda na struju groma. Uređaj za uzemljenje je konstrukcija napravljena od električno provodljivih materijala koja služi za odvod struje u zemlju. Njegovi glavni strukturni elementi su elektrode za uzemljenje i uzemljivači. Elektroda za uzemljenje je provodnik (elektroda) ili skup međusobno povezanih metalnih provodnika (elektroda) koji su u kontaktu sa zemljom. Provodnik za uzemljenje je provodnik koji povezuje uzemljene delove sa elektrodom za uzemljenje. Osnovna funkcija koju obavlja uzemljivač na dalekovodnom nosaču je odvođenje struje groma u zemlju, odnosno smanjenje mogućnosti (vjerovatnosti) povratnih preskoka kada grom udari u nosač i gromobranski kabel. Za razliku od konvencionalnih preskoka uzrokovanih vlagom ili kontaminacijom izolacije, struja groma stvara električni potencijal na nosaču koji je mnogo veći od potencijala fazne žice, pa se tako preskakanje događa u suprotnom smjeru. Što je manji otpor uređaja za uzemljenje, to je manja mogućnost obrnutog preskakanja. Otpor uređaja za uzemljenje je omjer napona na uređaju za uzemljenje i struje koja teče iz uređaja za uzemljenje u zemlju. Otpor uređaja za uzemljenje nije jedini parametar koji utječe na vjerojatnost obrnutih preskoka. Značajan uticaj imaju i: dužina izolatorske žice; visina gromobranskog kabla i fazne žice; rastojanje između kabla i žice, itd. Kako se dužina vijenca povećava, na primjer, električna snaga odgovarajućeg zračnog raspora se povećava i time se smanjuje vjerovatnoća povratnog preskakanja. To bi se trebalo dogoditi kako se klasa napona mreže povećava. Međutim, za vodove većeg napona povećava se i visina nosača, što dovodi do povećanja broja udara groma na nosače i gromobranski kabel. Povećava se i induktivnost nosača, što povećava vjerovatnoću povratnih preskoka. Kada udar groma udari u oslonac, struja groma se širi duž gromobranskog kabla. Struja u kabelu inducira struje u žici i nosaču, što u konačnici dovodi do povećanja napona primijenjenog na izolacijski razmak između žice i nosača. Dakle, vjerovatnoća povratnog preskoka kada grom udari u oslonac je složena funkcionalna vrijednost koja ovisi o nizu parametara. Ako se svi parametri, osim otpora uređaja za uzemljenje, smatraju konstantnim, tj. specificiranim određenom vrstom nosača, tada se može izračunati krivulja vjerojatnosti obrnutog preklapanja. Ispod su početni podaci za proračun vjerovatnoće povratnih preskoka tokom udara groma u međunosač tipa P220-2T: Maksimalni radni napon, kV 252 50% napon pražnjenja pozitivnog polariteta: impulsna jačina zračnog raspora koji odgovara konstrukciji visina izolatorskog vijenca, kV 1248 Visina užeta na nosaču, m 42 Visina gornje žice, m 33 Prosječna dužina raspona, 400 Poluprečnik kabla, 0,007 Poluprečnik žice, m 0,012 Horizontalni razmak između kabla i gornje žice, 3 Udaljenost između kablova, m 1 Progib kabla, 13 Progib žice, m 15 Ekvivalentni poluprečnik nosača, m 3,2 Na osnovu ovih podataka napravljeni su proračuni zavisnosti vjerovatnoće obrnutog preklapanja od vrijednosti otpora uređaja za uzemljenje. Ova zavisnost je prikazana na sl. 1. Sa slike se može vidjeti da do otpora od R = 300 Ohma kriva raste prilično strmo, a zatim glatko raste na R = 1000 Ohma. U budućnosti, vjerovatnoća obrnutog preklapanja polako se približava nivou od 0,3, bez prekoračenja ove vrijednosti. Brojčana vrijednost vjerovatnoće od 0,3 znači da će od otprilike 10 udara groma, u tri slučaja biti uočen obrnuti bljesak. Za druge vrste nosača ovaj granični nivo može biti drugačiji, važno je samo naglasiti: ako se zbog karakteristika tla (pijesak, kamen) otpor uređaja za uzemljenje pokaže prilično velikim, npr. 5000 Ohma, a onda smanjenje otpora na 1000 Ohma više nema smisla. Dakle, vjerovatnoća obrnutih preskoka i pripadajući broj ispada groma zavise od otpora uređaja za uzemljenje nosača. Ova se ovisnost manifestira u većoj mjeri pri niskim otporima uzemljenja nosača: od jedinica do stotina oma. Uređaj za uzemljenje nosača dalekovoda je električni krug sa raspoređenim parametrima: otporom i induktivnošću metala, vodljivošću tla i kapacitivnošću. Ako se na ulaz takvog kola primijeni sinusoidni napon (ili struja) dovoljno visoke frekvencije, tada će na različitim udaljenostima od izvora omjer napona i struje, odnosno otpora u datoj točki, biti drugačiji. 
Rice. 1. Zavisnost vjerovatnoće obrnutih bljeskova od otpora uzemljivača nosača Još složeniji tip odnosa između napona i struje se uočava kada je uzemljiva elektroda izložena impulsu struje groma. Impuls karakteriziraju dva parametra: najveća vrijednost (amplituda) struje i vrijeme porasta struje (prednje trajanje). Pri malim amplitudama ne dolazi do varničenja u tlu. Međutim, velike struje munje dovode do električnog sloma tla, koje u području uz elektrodu uzemljenja dobiva nulti električni otpor: izgleda da se uzemljiva elektroda povećava. Za potpunu analizu procesa u uzemljivaču kada je izložen struji groma potrebno je uzeti u obzir faktore kao što su dužina uzemljivača, otpornost tla, amplituda i trajanje fronta impulsa struje groma i trenutak posmatranja. Svi ovi faktori su uzeti u obzir impulsnim koeficijentima, koji se označavaju kao ai. Otpornost prirodnih i umjetnih uzemljivača. Prirodne elektrode za uzemljenje su električno vodljivi dijelovi komunikacija, zgrada i objekata za industrijsku ili drugu namjenu koji su u kontaktu sa zemljom i služe za uzemljenje. Umjetna elektroda za uzemljenje je uzemljiva elektroda koja je posebno napravljena za uzemljenje. Rice. 2. Armiranobetonska podloga (c) i njen proračunski model (b) Čelična armatura temelja metalnih nosača i ukopanog dijela armiranobetonskih nosača u mnogim slučajevima prilično dobro obavlja funkciju odvođenja struja groma u tlo, tj. igra ulogu prirodnog uzemljivača. To je zbog činjenice da je beton, kao provodnik električne struje, porozno tijelo koje se sastoji od veliki broj tanki kanali ispunjeni vlagom i tako stvaraju put za električnu struju. Pri određenoj jakosti struje i vremenu njenog protjecanja, vlaga isparava, u betonu se pojavljuju električne iskre i lukovi koji mogu uništiti materijal i izgorjeti armaturu, što u konačnici dovodi do smanjenja mehaničke čvrstoće armiranobetonske konstrukcije. S tim u vezi, armaturne šipke koje se koriste za uzemljenje provjeravaju se na toplinski otpor kada teče struje kratki spoj. Takođe treba imati na umu da se u okruženju sa značajnom agresivnošću prema betonu može koristiti armirano-betonske osnove jer uzemljenje nije uvijek moguće. U mrežama sa izolovanim neutralnim elementom, dugotrajni kratki spoj je opasan za armiranobetonske temelje, a izgradnja uređaja za veštačko uzemljenje neophodna je da bi se prirodni elementi uzemljivača rasteretili i zaštitili od uništenja strujom koja teče. dozvoljena gustina električne struje utvrđena kao rezultat istraživanja za armiranje armiranobetonskih konstrukcija, u zavisnosti od vrste struje i vremena izlaganja, A/m2: Kontinuirana jednosmerna struja 0,06 Kontinuirana naizmjenična struja 10 Kratkotrajna naizmjenična struja (do 3 s) 10000 Struja groma 100000 Vještačke elektrode za uzemljenje konstruišu se po pravilu u zemljištima sa otpornošću većom od 500 Ohm - m. To je zbog činjenice da prirodne elektrode za uzemljenje od Nosači BL35 - 330 kV u takvim tlima imaju otpor veći od normiranih. U vodovima viših naponskih klasa sa snažnim temeljima, umjetni uzemljivači ne smanjuju značajno otpor uređaja za uzemljenje. Umjetne uzemljene elektrode, po pravilu, izrađuju se u obliku dvije do četiri horizontalne grede koje odstupaju od nosača, položene na dubini od 0,5 m, au oranju - 1 m. U slučaju postavljanja nosača u kamenito tlo, dozvoljeno je polaganje uzemljenih elektroda direktno ispod sklopivog sloja iznad stenskih vrsta U nedostatku ovog sloja (debljine najmanje 0,1 m), preporučuje se polaganje uzemljivača duž površine stijene i punjenje cementnim malterom. Da bi se smanjio korozivni učinak tla, moraju biti umjetni provodnici za uzemljenje okrugli presjek prečnika 12-16 mm. 
Rice. 3. Lokacija prirodnog a - stuba međuoslonca 35-330 kV; b - srednji nosač u obliku slova U sa tipovima 330-750 kV Navedeni otpori uređaja za uzemljenje važe i za nosače bez kablova i drugih uređaja za zaštitu od groma, ali sa energetskim ili instrumentalnim transformatorima, rastavljačima, osiguračima ili drugim uređajima ugrađenim na ove nosače za nadzemne vodovi napona 110 kV i više. Armiranobetonski i metalni nosači napona od 110 kV i više bez kablova i drugih gromobranskih uređaja također se uzemljuju ako je to potrebno za pouzdan rad relejne zaštite i automatike. Otpori uređaja za uzemljenje takvih nosača određuju se prilikom projektovanja nadzemnih vodova. Armiranobetonski i metalni nosači napona 3 - 35 kV, koji nemaju gromobranske uređaje i drugu ugrađenu opremu, moraju biti uzemljeni, a u nenaseljenim područjima za nadzemne vodove 3 - 20 kV dozvoljen je otpor uređaja za uzemljenje. : 30 oma pri p manjem od 100 oma - m i 0,3 r - pri r više od 100 oma - m. Uređaji za uzemljenje nosača na kojima je ugrađena električna oprema. mora ispuniti sljedeće zahtjeve. U mrežama napona manjim od 1 kV sa čvrsto uzemljenim neutralnim elementom, otpor uređaja za uzemljenje treba da bude 2, 4, 8 Ohma pri naponu mreže od 660,380,220 V trofazne ili 380,220,127 monofazne struje. Ovaj otpor mora biti osiguran uzimajući u obzir korištenje prirodnih vodiča za uzemljenje, kao i vodiča za uzemljenje za ponovno uzemljenje neutralne žice. U ovom slučaju, otpor vodiča za uzemljenje koji se nalazi u neposrednoj blizini nule generatora ili transformatora ili izlaza jednofaznog izvora struje ne bi trebao biti veći od 25, 30, 60 Ohma za mrežne napone od 660, 380 , 220 V trofazna ili 380,220,127 V jednofazna struja. U mrežama napona iznad 1 kV sa izolovanim neutralnim elementom, uzemljena oprema instalirana na nosaču nadzemnog voda povezana je sa zatvorenim horizontalnim uzemljivačem (kolo) položenim na dubini od najmanje 0,5 m. Ako je otpor uređaja za uzemljenje veći od 10 Ohma, tada treba položiti dodatne horizontalne uzemljivače na udaljenosti od 0,8 - 1 m od temelja nosača. Pri p > > 500 Ohm-m, dozvoljeno je povećati vrijednost otpora za 0,002 p puta, ali ne više od 10 puta. Mjerenja otpora uzemljivača nosača nadzemnih vodova treba izvršiti na struji industrijske frekvencije. Na nadzemnim vodovima napona ispod 1 kV mjerenja se vrše na svim nosačima sa gromobranskim uzemljivačima i uzemljivačima s ponovljenim neutralnim provodnicima. Na nadzemnim vodovima napona iznad 1 kV mjerenja otpora uređaja za uzemljenje vrše se na nosačima sa odvodnicima i zaštitnim prazninama i sa električnom opremom, a na nosačima nadzemnih vodova 110 kV i više - na gromobranskim kablovima kada postoje tragovi izolatora. otkrivena su preklapanja električni luk. Na preostalim armiranobetonskim i metalnim nosačima mjerenja se vrše selektivno na 2% od ukupnog broja nosača sa uzemljivačima: u naseljenim mjestima, u područjima s agresivnim i klizištima i slabo vodljivim tlima.
20. Zaštitna zona dvostrukog gromobrana je prikazana na sl. 12. Dimenzije r, h, r određene su formulama (5) ovog uputstva. Preostale dimenzije zaštitne zone određene su formulama:
At L h h = h, r = r r = r ; (6)
At L>h (7)
Slika 12 Dijagram zaštitne zone dvokabelnog gromobrana:
1
, 2, 3-
granice zaštitnih zona u nivou tla, odnosno visinama štićenog objekta; 4 -
kabl
Zaštitna zona postoji kada L 3h.
Konstrukcijska izvedba gromobrana
Nosači, gromobrani i provodnici
21. Nosači gromobrana treba da budu izrađeni od čelika bilo koje vrste, armiranog betona ili drveta (Sl. 13). Metalni cijevni nosači mogu biti izrađeni od nestandardnih čeličnih cijevi. Metalni nosači moraju biti zaštićeni od korozije. Nije dozvoljeno farbati kontaktne površine u fugama, drveni nosači i pastorci moraju biti zaštićeni od truljenja impregnacijom antisepticima.
22. Oslonci štapnih gromobrana moraju se računati na mehaničku čvrstoću kao slobodno stojeće strukture, i kablovske - uzimajući u obzir napetost kabela i opterećenje vjetrom na kabel, bez uzimanja u obzir dinamičkih sila od struja groma u oba slučaja.
23. Gromobran je pričvršćen na gornji kraj nosača / 2,
štrče iznad oslonca za najviše 1,5 m (vidi sliku 13). Gromobran je povezan spuštenim provodnikom 3
sa uzemljenjem 4
i pričvršćen je na stub pomoću konzola 5. Za velike skladišne prostore koriste se složeni nosači.
Slika 13 Ugradnja štapnih gromobrana na drveni nosači: A - dva; kost
Da bi se produžio vijek trajanja, drveni nosači mogu se ugraditi na šine ili armiranobetonske priključke.
Dimenzije drvenih nosača
Visina gromobrana, m...... 9 11 13 14 16 18 20 22
Kompozitna visina drveni dijelovi podržava m:
top A . . . . . . . . . . . . . 6 7 8 9 10 11 12 13
dnu b. . . . . . . . . . . . . 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 10,5 11,5 12,5
24. Upotreba drveća kao nosača gromobrana nije dozvoljena.
25. Površina poprečnog presjeka čeličnog gromobrana mora biti najmanje 100 mm (Sl. 14). Dužina gromobrana mora biti najmanje 200 mm. Gromobrane treba zaštititi od korozije pocinčavanjem, kalajisanjem ili farbanjem.
Rice. 14. Projekti gromobrana od okruglog čelika (A),čelična žica prečnika 2-3 mm ( b), čelična cijev (V), trakasti čelik ( G), ugaoni čelik (d): 1 - donji provodnik
26. Gromobrani kablovskih gromobrana moraju biti izrađeni od višežilnog pocinkovanog čeličnog kabla poprečnog presjeka od najmanje 35 mm.
27. Spajanje gromobrana sa odvodnicima mora se izvršiti zavarivanjem, a ako zavarivanje nije moguće - vijčani spoj sa prelaznim električni otpor ne više od 0,05 Ohma. Compound čelični krov sa odvodnim provodnicima može se izvesti pomoću stezaljki (slika 15). Površina kontakta u spoju mora biti najmanje dvostruko veća od površine poprečnog presjeka donjih provodnika.
Rice. 15. Stezaljka za spajanje ravan (A) i okrugli (b) donji provodnici do metalni krov: 1 - donji vodič; 2 - krov; 3 - olovna brtva; 4 - čelična ploča; 5 -ploča sa zavarenim strujnim provodnikom
| Lokacija donjeg provodnika | ||
| Pogled | van zgrade u vazduhu | u zemlji |
| Zaobljeni provodnici i kratkospojnici promjera mm | - | |
| Okrugle vertikalne elektrode promjera mm | - | |
| Okrugle horizontalne elektrode prečnika mm *1 | - | |
| Pravokutni (od kvadratnog i trakastog čelika): | ||
| površina poprečnog presjeka, mm | ||
| debljina, mm | ||
| Ugaoni čelik: | ||
| površina poprečnog presjeka, mm | - | |
| debljina police, mm | - | |
| Čelične cijevi debljine stijenke mm | - | 3,5 |
_____
*1 Koristi se samo za duboko uzemljenje i izjednačavanje potencijala unutar zgrada.
28. Donji provodnici, kratkospojnici i provodnici za uzemljenje moraju biti izrađeni od čelika oblika 113 sa dimenzijama elementa ne manjim od onih navedenih na strani 217.
Uređaji za uzemljenje
29. Na osnovu položaja u zemlji i oblika elektroda, uzemljene elektrode se dijele na:
A) udubljeni - izrađeni od trakastog (površine presjeka 40 X 4 mm) ili okruglog (promjera 20 mm) čelika, položenog na dno jame u obliku proširenih elemenata ili kontura po obodu temelja. U tlima sa električnom otpornošću od 500 Ohm m, armatura od armiranobetonskih šipova i drugih vrsta armiranobetonskih temelja može se koristiti kao provodnici dubokog uzemljenja;
B) horizontalni - od trake (površine presjeka 40 X 4 mm) ili okruglog (prečnika 20 mm) čelika, položenog vodoravno na dubini od 0,6-0,8 m od površine tla ili u nekoliko greda koje se razilaze od jedne tačke na koju je spojen donji vodič;
C) vertikalne - izrađene od čelika, vertikalno ušrafljene šipke (prečnika 32-56 mm) ili gonjene elektrode od ugaonog čelika (40X40 mm). Dužina ušrafljenih elektroda treba da bude 3-5 m, nabijenih - 2,5-3 m. Gornji kraj vertikalne uzemljene elektrode treba da bude zakopan 0,5-0,6 m od površine tla;
D) kombinovano - vertikalno i horizontalno, kombinovano u zajednički sistem. Spajanje donjih provodnika treba izvršiti na sredini horizontalnog dela kombinovane uzemljene elektrode.
Kao kombinovane mreže treba koristiti mreže dubine 0,5-0,6 m ili mreže sa vertikalnim elektrodama. Nagib ćelija mreže mora biti najmanje 5-6 m;
E) ploča - za brodove sa VM, čiji su trupovi izrađeni od neprovodnog materijala.
30. Sve veze elektroda za uzemljenje jedna na drugu i na donje provodnike moraju se izvesti zavarivanjem. Dužina zavarenog šava mora biti najmanje dvostruko veća od širine traka koje se zavaruju i najmanje 6 prečnika okruglih vodiča koji se zavaruju,
Vijčani kontakt je dozvoljen samo pri ugradnji privremenih uzemljivača i na mjestima gdje su pojedinačni krugovi međusobno povezani, u skladu sa tačkom 11. ovog Uputstva. Površina poprečnog presjeka spojnih traka uzemljivača ne smije biti manja od navedene u tački 28. ovog uputstva.
31. Projektovanje uzemljivača treba izvesti uzimajući u obzir heterogenost tla.
32. Dizajn uzemljivača bira se u zavisnosti od potrebnog otpora impulsa, uzimajući u obzir strukturu i električnu otpornost tla, kao i pogodnost njihovog polaganja. Tipični dizajni uzemljivači i vrijednosti njihovog otpora na širenje struje industrijske frekvencije , Ohm, date su u tabeli. 1P.
U tlima sa električnom otpornošću manjom od 500 Ohm m treba koristiti horizontalne ili vertikalne elektrode za uzemljenje. Za tla s neujednačenom provodljivošću treba koristiti horizontalne provodnike za uzemljenje ako su električni otpornost gornji sloj tla je manji od donjeg, a vertikalni uzemljivači ako je provodljivost donjeg sloja bolja od gornjeg.
33. Svaka uzemljiva elektroda karakterizira njena impulsna otpornost, odnosno otpornost na širenje struje groma R. Impulsni otpor uzemljene elektrode može se značajno razlikovati od otpora , dobijene općeprihvaćenim metodama. Njegova vrijednost je određena formulom:
R= (8)
Gdje - impulsni koeficijent, u zavisnosti od parametara struje groma, električne otpornosti tla i konstrukcije uzemljive elektrode.
Granične dužine horizontalnih provodnika za uzemljenje koje garantuju 1 pri različitim otporima tla R, dati su u nastavku.
| , Ohm * m | Do 500 | ||||
| l, m |
Tabela 1P
| Crteži | Tip | Materijal | Vrijednost otpora (Ohm) na širenje struje industrijske frekvencije pri različitim električnim otporima tla, Ohm m | |||
| l00 | ||||||
| Vertikalni štap | Ugaoni čelik 40 X 40 X 4 mm: l = 2 ml = 3 m Okrugli čelik prečnika 10-20 mm: l = 2 ml = 3 ml = 5 m | 19 14 24 17 14 | 38 28 48 34 28 | 190 140 240 170 140 | 380 280 480 340 280 | |
| Horizontalna traka | Čelična traka 4 X 40 mm: l = 2 m l = 5 ml = 10 m l = 20 ml = 30 m | 22 12 7 4 3,2 | 44 24 14 8 6,5 | 220 120 70 40 35 | 440 240 140 80 70 | |
| Horizontalna traka sa strujnim ulazom u sredini | Čelična traka 4 X 40 mm: l = 5 ml = 10 ml = 12 m l = 24 ml = 32 m l = 40 m | 9,5 5,85 5,4 3,1 Nije primjenjivo Isto | 19 12 11 6.2 Nije primenljivo Isto | 95 60 54 31 24 20 | 190 120 110 62 48 40 | |
| Horizontalna trosnovna | Čelična traka 4 X 40 mm: l = 6 m l = 12 m l = 16 m l = 20 ml = 32 ml = 40 m | 4,6 2,6 2 1,7 Nije primjenjivo Isto | 9 5.2 4 3.4 Nije primjenjivo Isto | 45 26 20 17 14 12 | 90 50 40 34 28 24 | |
| Kombinovana dva štapa | Ugaoni čelik 40 X 40 mm, čelik za traku 4 X 40 mm: C = 3 m; l = 2,5 mC = 3 m; l = 3 mS = 6 m; l = 2,5 mC = 6 m; l = 3 m C = 3 m; l = 2,5 mC = 3 m; l = 3 mS = 5 m; l = 2,5 mC = 5 m; l = 3 mC = 3 m; l = 5 mS = 5 m; l = 5 m | 7 6 5,5 4,5 7,5 6,8 6 5,5 5,5 4 | 14 12 11 9,1 15 14 12 11 11 8 | 70 60 55 45 75 70 60 55 55 40 | 140 120 110 90 150 140 120 110 110 80 | |
| Kombinovani tri štapa | Ugaoni čelik 40 X 40 X 4 mm, čelik za traku 4x40 mm: C = 3 m; l = 2,5 mC = 6 m; l = 7,5 mC = 7 m; l = 3 m Okrugli čelik prečnika 10-20 mm, čelik za traku 4 X 40 mm: C = 2,5 m; l = 2,5 mC = 2,5 m; l = 2 mS = 5 m; l = 2,5 mC = 5 m; l = 3 mS = 6 m; l = 5 m | 4 3 2,7 4,8 4,4 3,5 3,3 2,7 | 8 6 5,4 9,7 8,9 7,1 6,6 5,4 | 40 30 27 50 45 36 33 27 | 80 60 55 100 90 70 65 55 | |
| Kombinovani petošipci | C = 5 m; l = 2 mC = 5 m; l = 3 mC = 7,5 m; l = 2 mS = 7,5 m; l = 3 m Okrugli čelik prečnika 10-20 mm, čelik za traku 4 X 40 mm: C = 5 m; l = 2 mC = 5 m; l = 3 mS = 7,5 m; l = 2 mS = 7,5 m; l = 3 mS = 5 m; l = 5 mC = 7,5 m; l = 5 m | 2,2 1,9 1,8 1,6 2,4 2 2 1,7 1,9 1,6 | 4,4 3,8 3,7 3,2 4,8 4,1 4 3,5 3,8 3,2 | 22 19 18,5 16 24 20,5 20 17,5 19 16 | 44 38 37 32 48 41 40 35 38 32 | |
| Kombinovana četiri štapa | Čelik ugaonik 40 X 40 X 4 mm, čelik za traku 4 X 40 mm: C = 6 m; l = 3 m | 2,1 | 4,3 | 21,5 | 43 | |
| Horizontalno sa strujnim ulazom u sredini | Čelična traka 4 X 40 mm: D=4 m D = 6 mD = 8 mD = 10 mD = 12 m | 4,5 3,3 2,65 2,2 1,9 | 9 6 5,3 4,4 3,8 | 45 33 26,5 22 19 | 90 66 53 44 38 |
Elektrode za uzemljenje veće dužine praktično ne uklanjaju impulsnu struju preko preseka preko l.
Vrijednosti impulsnog koeficijenta za različite otpornosti tla date su u tabeli. 2P.
Tabela 2P
Impulsni koeficijenti su određeni za vrijednosti amplitude struje groma od 60 kA i nagiba od 20 kA/µs.
34. Nakon ugradnje uzemljivača otpornost na dizajnširenje treba razjasniti direktnim mjerenjem. Mjerenja treba obavljati ljeti po suhom vremenu.
Spajanje pojedinačnih uzemljivača gromobrana sa čeličnom trakom dozvoljeno je u tlima sa električnom otpornošću > 500 Ohm m.
Ako izmjereni otpor uzemljivača premašuje izračunati, tada je u zemljištima s električnom otpornošću od 500 m m ili više potrebno spojiti uzemljivače gromobrana susjednih skladišnih objekata jedan s drugim na udaljenosti između njih ne više od navedenog u stavu 10. ovog uputstva.
Zgrade i objekti su zaštićeni od direktnih udara groma gromobranima različitih izvedbi. Ali bilo koji od gromobrana uključuje četiri glavna dijela: gromobran koji direktno opaža udar groma; donji provodnik koji povezuje gromobran sa uzemljivačem; uzemljiva elektroda kroz koju struja groma teče u zemlju; nosivi dio (nosač ili oslonci) dizajniran za pričvršćivanje gromobrana i donjeg provodnika.
U zavisnosti od dizajna gromobrana, razlikuju se štap, kabl, mreža i kombinovani gromobran. Na osnovu broja zajedničkih gromobrana dijele se na jednostruke, dvostruke i višestruke. Osim toga, ovisno o njihovoj lokaciji, gromobrani mogu biti samostojeći, izolirani ili neizolovani od objekta koji se štiti.
Zaštitni efekat gromobrana zasniva se na sposobnosti munje da udari u najviše i dobro utemeljene metalne konstrukcije. Zahvaljujući ovom svojstvu, zaštićeni objekat niže visine praktično nije pogođen gromom ako uđe u zonu zaštite gromobrana. Zaštitna zona gromobrana je dio prostora koji se nalazi uz njega i sa dovoljnim stepenom pouzdanosti (najmanje 95%) pruža zaštitu konstrukcija od direktnih udara groma.
Gromobrani se najčešće koriste za zaštitu zgrada i građevina. Zračni terminal štapnog gromobrana je vertikalno postavljena čelična šipka bilo kojeg profila dužine 2...15 m i površine poprečnog presjeka od najmanje 100 mm2, postavljena na nosač koji se u pravilu nalazi , ne bliže od 5 m od štićenog objekta. Gromobran je sa uzemljivačem povezan svodom od čelične žice prečnika najmanje 6 mm, a u slučaju polaganja odvodnog provodnika u zemlju - najmanje 10 mm. Prilikom postavljanja gromobrana direktno na krov zgrade, postavljaju se najmanje dva odvodna provodnika, a za širinu krova veću od 12 m - četiri. Ako je dužina štićenog objekta veća od 20 m, tada je za svakih sljedećih 20 m dužine potrebno ugraditi dodatne odvodne provodnike; sa građevinskom širinom do 12 m - sa obje strane objekta. Svi spojevi (gromobran - donji provodnik, donji provodnik - uzemljivač) treba da budu zavareni.
Kao štapni gromobran, potrebno je maksimalno iskoristiti visoke konstrukcije koje postoje u blizini štićenog objekta: vodotornjevi, izduvne cijevi itd. Drveće koje raste na udaljenosti ne većoj od 5 m od objekata III...V stepena otpornosti na vatru može se koristiti i kao oslonac za gromobran, ako se na zid zgrade naspram polaže odvodni vodič. drvo do cijele visine zida, zavarivši ga na uzemljivač gromobrana.
Kabelski gromobrani najčešće se koriste za zaštitu dugih objekata i visokonaponskih vodova. Ovi gromobrani su napravljeni u obliku horizontalnih kablova pričvršćenih na nosače, duž svakog od kojih je položen donji vodič. Gromobrani kablovskih gromobrana izrađuju se od višežilnog pocinčanog čeličnog kabela poprečnog presjeka od najmanje 35 mm2.
Treba napomenuti da štapni i kablovski gromobrani pružaju isti stepen pouzdanosti zaštite.
Može se koristiti kao gromobran metalni krov, uzemljena na uglovima i duž perimetra najmanje svakih 25 m, ili mreža od čelične žice prečnika najmanje 6 mm postavljena na nemetalni krov, površine ćelije do 150 mm2, sa čvorovima osiguran zavarivanjem i uzemljen na isti način kao i metalni krov. Metalne kape se pričvršćuju na mrežasti ili provodni krov preko dima i ventilacione cevi, a u nedostatku kapa - žičani prstenovi posebno postavljeni na cijevi.
Zaštitna akcija gromobran na osnovu „svojstva munje sa većom vjerovatnoćom udara u više i dobro uzemljene objekte u odnosu na obližnje objekte niže visine. Stoga se gromobranu, koji se izdiže iznad štićenog objekta, dodjeljuje funkcija presretanja groma, koja u odsustvo gromobrana bi udarilo u objekat Kvantitativni zaštitni efekat gromobrana određuje se kroz vjerovatnoću proboja - odnos broja udara groma u štićeni objekat (broja proboja) i ukupnog broja udara. u gromobran i predmet.
Prema usvojenom proračunskom modelu, nemoguće je stvoriti idealnu zaštitu od direktnih udara groma, potpuno isključujući prodore do štićenog objekta. Međutim, u praksi je relativni položaj objekta i gromobrana izvodljiv, pružajući malu vjerovatnoću proboja, na primjer, 0,1 i 0,01, što odgovara smanjenju broja oštećenja na objektu za približno 10 i 100 puta u poređenju sa objektom gde nema gromobrana. Za većinu savremenih objekata, ovakvi nivoi zaštite obezbeđuju mali broj prodora tokom celog radnog veka.
Rice. 11.22. Gromobranski uređaj.
Nosači nadzemnih dalekovoda su zaštićeni od uništenja pri direktnim udarima groma gromobranima, koji se postavljaju na ulazne, kablovske, upravljačke, razdjelne, prelazne nosače, kao i na nosače koji se zamjenjuju zbog oštećenja od udara groma. Za gromobran se koristi čelična linearna žica promjera 4 ... 5 mm, čiji je donji kraj uvučen. Ova slavina se naziva uzemljiva elektroda. Dužina žice uzemljivača (slika 11.22) zavisi od prirode tla i može biti jednaka 1 ... 12 m. Dubina uzemljivača je 0,10 m. Što je veći otpor tla, veći je dužina uzemljivača treba da bude. Na srednjim i kutnim nosačima obično ne prave slavinu, već dovode žice do stražnjice stupa.
Nosači na koje se postavljaju odvodniki iskri ili plinom također su zaštićeni gromobranima. Prema sigurnosnim propisima, na nosačima koji se sijeku ili približavaju nadzemnim vodovima, na gromobranu se pravi razmak na visini od 30 cm od tla, stvarajući iskrište dužine 50 mm.
Što se više nalazi, to je veća efikasnost gromobrana. Zona zaštitnog djelovanja gromobrana određena je približno formulom S=πh2, gdje je h visina gromobrana.
Gromobranski kabl - uzemljeni produženi gromobran ispružen uzduž nadzemni vod prijenos energije preko žica.
U zavisnosti od lokacije, broja žica na nosačima dalekovoda, otpornosti tla, klase napona nadzemnog voda i potrebnog stepena gromobranske zaštite, postavlja se jedan ili više kablova. Visina ovjesa gromobranskih kabela određuje se ovisno o zaštitnom kutu, odnosno kutu između vertikale koja prolazi kroz kabel i linije koja povezuje kabel sa krajnjom žicom, a koji može varirati u velikoj mjeri, pa čak i biti negativan.
Na nadzemnim vodovima napona do 20 kV obično se ne koriste gromobranski kablovi. Nadzemni vodovi 110-220 kV na drvenim nosačima i nadzemni vodovi 35 kV (bez obzira na materijal nosača) najčešće se štite kablovima samo na prilazima trafostanicama. Vodovi 110 kV i više na metalnim i armiranobetonskih nosača zaštićen kablom u cijelom.
Kao gromobranski kablovi koriste se čelična užad ili ponekad čelično-aluminijske žice sa čeličnom jezgrom povećanog poprečnog presjeka. Čelična užad konvencionalno označeni slovom C i brojevima koji označavaju njihovu površinu poprečnog presjeka (na primjer, C-35).
Rice. 21. Određivanje zaštitne zone gromobrana na modelu
Rice. 22. 100% zona oštećenja štapnog gromobrana
Rice. 23. Zaštitna zona jednošipnog gromobrana visine do 60 m:
A je visina gromobrana; hx - visina tačke na granici zaštićene zone: h& -h-hx - aktivna visina gromobrana
Ova zona se zove zona 100% oštećenja gromobrana. Drugo, oko gromobrana visine h postoji zona koja nije pod uticajem pražnjenja. Ovo područje je zaštićeno gromobranom h. Minimalna udaljenost od vertikale BC, jednako r0=3,5/g, i radijus gromobranske zaštitne zone u nivou tla.
Polumjer zaštitne zone na bilo kojoj visini h gromobranom se također određuje eksperimentima u laboratoriji sa štapom visine hx (vidi sliku 21), simulirajući štićeni objekt i smješten u istoj ravni sa elektrodom A i munjom. rod h. Kreću se relativno jedno prema drugom. Sa njihovim različitim lokacijama, proizvodi se određeni broj pražnjenja.
Tada se nađe maksimalna udaljenost rx između štapa visine hx i gromobrana visine h, na kojoj na štap ne utiče pražnjenje. Ovo rastojanje rx je polumjer zaštitne zone gromobrana na visini hx.
Ovako definisana zaštitna zona gromobrana visine h je „šator“ (sl. 23), poluprečnika rx, m, koji je u „Smernicama za proračun zaštitnih zona štapnih i kablovskih gromobrana“ za gromobrane visine do 60 m preporučujemo proračun
prema formuli