Di bawah ini dijelaskan pendekatan penentuan zona proteksi penangkal petir, yang konstruksinya dilakukan sesuai rumus aplikasi 3 RD 34.21.122-87.
Efek perlindungan penangkal petir didasarkan pada "sifat petir yang lebih mungkin menyambar objek yang lebih tinggi dan memiliki landasan yang baik dibandingkan dengan objek terdekat yang ketinggiannya lebih rendah. Oleh karena itu, penangkal petir, yang berada di atas objek yang dilindungi, ditugaskan fungsi mencegat petir, yang jika tidak ada penangkal petir akan menyambar suatu benda.Secara kuantitatif, efek perlindungan penangkal petir ditentukan melalui probabilitas terobosan - rasio jumlah sambaran petir pada objek yang dilindungi (jumlah terobosan) hingga jumlah total menyambar penangkal petir dan benda tersebut.
Ada beberapa cara untuk menilai kemungkinan terjadinya terobosan, berdasarkan konsep fisik yang berbeda dari proses kerusakan akibat petir. RD 34.21.122-87 menggunakan hasil perhitungan dengan metode probabilistik yang menghubungkan peluang terjadinya kerusakan suatu penangkal petir dan suatu benda dengan penyebaran lintasan petir ke bawah tanpa memperhitungkan variasi arusnya.
Menurut model perhitungan yang diadopsi, tidak mungkin untuk menciptakan perlindungan ideal terhadap sambaran petir langsung, tanpa sepenuhnya mengecualikan terobosan pada objek yang dilindungi. Namun, dalam praktiknya hal ini dapat dilakukan pengaturan bersama suatu benda dan penangkal petir, memberikan kemungkinan terjadinya terobosan yang rendah, misalnya 0,1 dan 0,01, yang berarti pengurangan jumlah kerusakan pada benda tersebut kira-kira 10 dan 100 kali lipat dibandingkan dengan benda tanpa penangkal petir. Untuk sebagian besar fasilitas modern, tingkat perlindungan seperti itu menjamin sejumlah kecil terobosan sepanjang masa pakainya.
Di atas, kami mempertimbangkan sebuah bangunan industri dengan tinggi 20 m dan dimensi denah 100 × 100 m, terletak di area dengan durasi badai petir 40-60 jam per tahun; Jika gedung ini dilindungi oleh penangkal petir dengan probabilitas terobosan 0,1, maka diharapkan tidak akan ada lebih dari satu terobosan dalam 50 tahun. Pada saat yang sama, tidak semua terobosan sama berbahayanya bagi objek yang dilindungi; misalnya, penyalaan dapat terjadi pada arus tinggi atau muatan yang ditransfer, yang tidak ditemukan pada setiap pelepasan petir. Akibatnya, satu dampak berbahaya dapat diperkirakan terjadi pada objek ini selama jangka waktu yang jelas melebihi 50 tahun, atau untuk sebagian besar tahun fasilitas industri Kategori II dan III tidak lebih dari satu dampak berbahaya sepanjang masa keberadaannya. Dengan probabilitas breakout sebesar 0,01, bangunan yang sama diperkirakan tidak akan mengalami breakout lebih dari satu kali dalam 500 tahun—jangka waktu yang jauh lebih lama dibandingkan umur fasilitas industri mana pun. Perlindungan tingkat tinggi seperti itu hanya dibenarkan untuk objek kategori I yang selalu menimbulkan ancaman ledakan.
Dengan melakukan serangkaian perhitungan probabilitas terobosan di sekitar penangkal petir, dimungkinkan untuk membangun permukaan yang merupakan lokasi geometris dari simpul objek yang dilindungi, yang probabilitas terobosannya adalah nilai konstan. . Permukaan ini merupakan batas luar ruang yang disebut zona proteksi petir; untuk penangkal petir satu batang batas ini adalah permukaan samping kerucut melingkar, untuk satu kabel - permukaan datar pelana.
Biasanya, zona perlindungan ditentukan oleh kemungkinan maksimum terobosan yang sesuai dengan batas luarnya, meskipun di kedalaman zona kemungkinan terobosan berkurang secara signifikan.
Metode perhitungan memungkinkan untuk membangun zona perlindungan untuk penangkal petir batang dan kabel dengan nilai probabilitas terobosan yang berubah-ubah, yaitu. untuk penangkal petir apa pun (tunggal atau ganda), Anda dapat membangun sejumlah zona perlindungan. Namun, untuk sebagian besar bangunan komersial, tingkat perlindungan yang memadai dapat dipastikan dengan menggunakan dua zona, dengan probabilitas terobosan sebesar 0,1 dan 0,01.
Dari segi teori keandalan, probabilitas terjadinya terobosan merupakan parameter yang mencirikan kegagalan penangkal petir sebagai alat pelindung. Dengan pendekatan ini, dua zona perlindungan yang diterima memiliki tingkat keandalan 0,9 dan 0,99. Penilaian keandalan ini berlaku apabila benda tersebut terletak di dekat perbatasan zona proteksi, misalnya benda berbentuk cincin koaksial dengan penangkal petir. Untuk objek nyata (bangunan biasa) di perbatasan zona perlindungan, biasanya hanya elemen atas yang berada, dan sebagian besar objek terletak di kedalaman zona. Menilai keandalan zona perlindungan di sepanjang batas luarnya menyebabkan nilai yang terlalu rendah. Oleh karena itu, untuk memperhitungkan posisi relatif penangkal petir dan objek yang ada dalam praktik, zona proteksi A dan B ditetapkan dalam RD 34.21.122-87 dengan perkiraan tingkat keandalan masing-masing 0,995 dan 0,95.
Beras. 1. Nomogram untuk menentukan tinggi penangkal petir tunggal (a) dan ganda yang sama tingginya (b) di zona A
Metode penghitungan peluang tembus hanya dikembangkan untuk petir ke bawah, terutama menyambar benda setinggi hingga 150 m. Oleh karena itu, dalam RD 34.21.122 - 87, rumus untuk membangun zona proteksi untuk penangkal petir batang tunggal dan ganda dan kabel dibatasi pada ketinggian 150 m Sampai saat ini, volume data aktual tentang kejadian kerusakan objek yang lebih tinggi akibat petir ke bawah sangat kecil dan terutama berlaku untuk menara televisi Ostankino (540 m). Berdasarkan rekaman fotografi, dapat dikatakan bahwa petir ke bawah menyambar lebih dari 200 m di bawah puncaknya dan menyambar tanah pada jarak sekitar 200 m dari dasar menara. Jika kita mempertimbangkan Ostankinskaya menara TV sebagai penangkal petir, kita dapat menyimpulkan bahwa ukuran relatif zona proteksi penangkal petir dengan ketinggian lebih dari 150 m jarang berkurang seiring dengan bertambahnya ketinggian penangkal petir. Mengingat terbatasnya data aktual kerentanan benda ultra-tinggi, RD 34.21.122 - 87 memuat rumusan pembuatan zona proteksi hanya untuk penangkal petir dengan ketinggian lebih dari 150 m.
Beras. 2. Nomogram untuk menentukan tinggi penangkal petir tunggal (a) dan ganda yang sama tingginya (b) di zona B
Metode untuk menghitung zona proteksi terhadap petir yang menyambar belum dikembangkan. Namun menurut data pengamatan, diketahui bahwa pelepasan muatan yang menaik tereksitasi dari benda runcing di dekat puncak bangunan tinggi dan menghambat perkembangan muatan lain yang lebih besar. level rendah. Oleh karena itu, untuk benda tinggi seperti beton bertulang cerobong atau menara, perlindungan diberikan, pertama-tama, terhadap kerusakan mekanis beton ketika tereksitasi oleh petir yang naik, yang dilakukan dengan memasang penangkal petir batang atau cincin yang memberikan kelebihan maksimum, untuk alasan desain, di atas bagian atas objek. ( pasal 2.31).
Manual ini menyediakan nomogram untuk menentukan ketinggian batang DENGAN dan rute T penangkal petir tunggal dan ganda memberikan zona perlindungan A dan B (Gbr. 1 dan 2). Penggunaan nomogram ini, dikonstruksikan sesuai dengan rumus dan notasi perhitungan aplikasi 3 RD 34.21.122-87, memungkinkan Anda mengurangi jumlah perhitungan dan menyederhanakan pemilihan alat proteksi petir selama desain.
Efek perlindungan penangkal petir didasarkan pada fakta bahwa petir menyambar struktur logam yang paling tinggi dan memiliki landasan yang kuat. Oleh karena itu, suatu struktur tidak akan tersambar petir jika terletak pada zona proteksi penangkal petir. Zona proteksi penangkal petir - bagian ruang yang berdekatan dengan penangkal petir, yang memberikan perlindungan struktur dari sambaran petir langsung dengan tingkat keandalan yang memadai (99%)
Perubahan arus petir yang cepat menimbulkan induksi elektromagnetik - induksi potensial pada rangkaian logam terbuka, menciptakan bahaya percikan api di tempat-tempat di mana rangkaian ini bersatu. Ini disebut manifestasi petir sekunder.
Potensi listrik tinggi yang disebabkan oleh petir juga mungkin dibawa ke dalam bangunan yang dilindungi melalui struktur dan komunikasi logam eksternal.
Perlindungan terhadap induksi elektrostatik dicapai dengan memasang penutup logam pada peralatan listrik landasan pelindung atau ke konduktor grounding khusus.
Untuk melindungi terhadap masuknya potensi tinggi, komunikasi logam bawah tanah, ketika memasuki objek yang dilindungi, dihubungkan ke elektroda pembumian untuk perlindungan terhadap induksi elektrostatis atau peralatan listrik.
Penangkal petir terdiri dari bagian penahan beban (penopang), terminal udara, konduktor bawah dan konduktor grounding. Ada dua jenis penangkal petir: penangkal petir dan kabel. Mereka dapat berdiri bebas, terisolasi atau tidak terisolasi dari bangunan atau struktur yang dilindungi (Gbr. 86, a-c).
penangkal petir: penangkal petir tunggal: penangkal petir ganda: antena
Beras. 86. Jenis penangkal petir dan zona proteksinya:
a - batang tunggal; b - batang ganda; c - antena; 1 - penangkal petir; 2 - konduktor bawah, 3 - grounding
Penangkal petir batang adalah satu, dua atau lebih batang vertikal yang dipasang pada atau dekat struktur yang dilindungi. Penangkal petir kabel - satu atau dua kabel horizontal, masing-masing dipasang pada dua penyangga, di mana konduktor turun dihubungkan ke konduktor pembumian terpisah; Penyangga penangkal petir kabel dipasang pada atau di dekat benda yang dilindungi. Batang baja bundar, pipa, kabel baja galvanis, dll digunakan sebagai penangkal petir.Konduktor bawah terbuat dari baja dengan kualitas dan profil apa pun dengan penampang minimal 35 mm2. Seluruh bagian penangkal petir dan konduktor bawah dihubungkan dengan pengelasan.
Elektroda pembumian dapat berupa permukaan, dalam dan gabungan, terbuat dari baja dengan berbagai bagian atau pipa. Konduktor pembumian permukaan (strip, horizontal) dipasang pada kedalaman 1 m atau lebih dari permukaan tanah dalam bentuk satu atau beberapa balok dengan panjang sampai dengan 30 m, konduktor pembumian dalam (batang vertikal) sepanjang 2-3 m digerakkan. ke dalam tanah sampai kedalaman 0,7-0,8 m (dari ujung atas elektroda arde sampai ke permukaan tanah).
Resistansi pentanahan untuk setiap penangkal petir tidak boleh melebihi 10 Ohm untuk proteksi petir bangunan dan struktur kategori I dan II dan kategori III - 20 Ohm.
4. Perangkat pembumian.
Konsep ketahanan perangkat pembumian pendukung saluran listrik terhadap arus petir. Alat pembumian adalah suatu struktur yang terbuat dari bahan penghantar listrik yang berfungsi untuk mengalirkan arus ke dalam tanah. Elemen struktural utamanya adalah elektroda pembumian dan konduktor pembumian. Elektroda pembumian adalah suatu konduktor (elektroda) atau sekumpulan konduktor logam (elektroda) yang saling berhubungan dan bersentuhan dengan tanah. Konduktor pembumian adalah konduktor yang menghubungkan bagian yang dibumikan ke elektroda pembumian. Fungsi utama yang dilakukan oleh perangkat pembumian suatu penyangga saluran listrik adalah untuk mengalirkan arus petir ke dalam tanah, yaitu mengurangi kemungkinan (probabilitas) terjadinya flashover terbalik ketika petir menyambar penyangga dan kabel proteksi petir. Berbeda dengan flashover konvensional yang disebabkan oleh kelembapan atau kontaminasi pada insulasi, arus petir menimbulkan potensial listrik pada penyangga yang jauh lebih besar daripada potensial kabel fasa, sehingga flashover terjadi dalam arah yang berlawanan. Semakin rendah resistansi perangkat pembumian, semakin rendah kemungkinan terjadinya flashover terbalik. Resistansi alat pembumian adalah perbandingan tegangan pada alat pembumian dengan arus yang mengalir dari alat pembumian ke dalam tanah. Resistansi perangkat pembumian bukan satu-satunya parameter yang mempengaruhi kemungkinan terjadinya flashover terbalik. Hal-hal berikut ini juga mempunyai pengaruh yang signifikan: panjang tali isolator; ketinggian kabel proteksi petir dan kawat fasa; jarak antara kabel dan kawat, dll. Dengan bertambahnya panjang karangan bunga, misalnya, kekuatan listrik dari celah udara yang bersangkutan meningkat dan dengan demikian kemungkinan terjadinya flashover terbalik berkurang. Hal ini akan terjadi ketika kelas tegangan saluran meningkat. Namun, untuk saluran tegangan tinggi, ketinggian penyangga juga meningkat, yang menyebabkan peningkatan jumlah sambaran petir pada penyangga dan kabel proteksi petir. Induktansi dukungan juga meningkat, yang meningkatkan kemungkinan terjadinya flashover terbalik. Ketika sambaran petir menyambar suatu penyangga, arus petir menyebar sepanjang kabel penangkal petir. Arus pada kabel menginduksi arus pada kawat dan penyangga, yang pada akhirnya menyebabkan peningkatan tegangan yang diterapkan pada celah isolasi antara kawat dan penyangga. Dengan demikian, kemungkinan terjadinya flashover terbalik ketika petir menyambar suatu penyangga merupakan nilai fungsional kompleks yang bergantung pada sejumlah parameter. Jika semua parameter, kecuali resistansi perangkat pembumian, dianggap konstan, yaitu ditentukan oleh jenis dukungan tertentu, maka kurva probabilitas tumpang tindih terbalik dapat dihitung. Di bawah ini adalah data awal untuk menghitung kemungkinan penyalaan balik selama sambaran petir ke penyangga perantara tipe P220-2T: Tegangan operasi maksimum, kV 252 Tegangan pelepasan 50% polaritas positif: kekuatan impuls celah udara yang sesuai dengan konstruksi tinggi karangan isolator, kV 1248 Tinggi tali pada penyangga, m 42 Tinggi kawat atas, m 33 Panjang bentang rata-rata, 400 Jari-jari kabel, 0,007 Jari-jari kawat, m 0,012 Jarak horizontal antara kabel dan kawat atas, 3 Jarak antar kabel, m 1 Cable sag boom, 13 Wire sag boom, m 15 Radius tumpuan yang setara, m 3.2 Berdasarkan data ini, dilakukan perhitungan ketergantungan kemungkinan tumpang tindih terbalik pada nilai resistansi perangkat pembumian. Ketergantungan ini ditunjukkan pada Gambar. 1. Terlihat dari gambar bahwa sampai hambatan R = 300 Ohm kurva naik cukup tajam, kemudian perlahan meningkat menjadi R = 1000 Ohm. Di masa depan, kemungkinan terjadinya tumpang tindih terbalik secara perlahan mendekati level 0,3 tanpa melebihi nilai ini. Nilai probabilitas numerik 0,3 berarti bahwa dari sekitar 10 sambaran petir, flashover terbalik akan terjadi dalam tiga kasus. Untuk jenis penyangga lainnya, tingkat batas ini mungkin berbeda, hanya penting untuk ditekankan: jika, karena karakteristik tanah (pasir, batu), resistansi perangkat pembumian ternyata cukup besar, misalnya 5000 Ohm, maka mengurangi resistansi ke 1000 Ohm tidak masuk akal lagi. Dengan demikian, kemungkinan terjadinya flashover terbalik dan jumlah pemadaman petir yang terkait bergantung pada resistansi perangkat pembumian pendukung. Ketergantungan ini lebih memanifestasikan dirinya pada resistansi pentanahan yang rendah dari dukungan: dari satuan hingga ratusan ohm. Perangkat pembumian pendukung saluran transmisi listrik adalah rangkaian listrik dengan parameter terdistribusi: resistansi dan induktansi logam, konduktivitas tanah dan kapasitansi. Jika tegangan (atau arus) sinusoidal dengan frekuensi yang cukup tinggi diterapkan pada input rangkaian tersebut, maka pada jarak yang berbeda dari sumber, rasio tegangan terhadap arus, yaitu resistansi pada titik tertentu, akan berbeda. 
Beras. 1. Ketergantungan kemungkinan penyalaan balik pada resistansi perangkat pembumian pendukung Jenis hubungan yang lebih kompleks antara tegangan dan arus diamati ketika elektroda pembumian terkena pulsa arus petir. Pulsa dicirikan oleh dua parameter: nilai terbesar (amplitudo) arus dan waktu naiknya arus (durasi depan). Pada amplitudo rendah, percikan api tidak terjadi di dalam tanah. Namun, arus petir yang besar menyebabkan gangguan listrik pada tanah, yang di area yang berdekatan dengan elektroda arde memperoleh hambatan listrik nol: elektroda arde tampaknya bertambah besar. Untuk analisis lengkap proses pada perangkat pembumian ketika terkena arus petir, perlu memperhitungkan faktor-faktor seperti panjang elektroda pembumian, resistivitas tanah, amplitudo dan durasi bagian depan pulsa arus petir, dan momen pengamatan. Semua faktor ini diperhitungkan oleh koefisien impuls, yang dilambangkan ai. Ketahanan konduktor pentanahan alami dan buatan. Elektroda pembumian alami adalah bagian komunikasi, bangunan, dan struktur yang menghantarkan listrik untuk keperluan industri atau lainnya yang bersentuhan dengan tanah dan digunakan untuk pembumian. Elektroda ground buatan adalah elektroda ground yang dibuat khusus untuk grounding. Beras. 2. Pondasi beton bertulang (c) dan model perhitungannya (b) Tulangan baja pada pondasi penyangga logam dan bagian pendalaman penyangga beton bertulang dalam banyak kasus mempunyai fungsi yang cukup baik dalam mengalirkan arus petir ke dalam tanah, yaitu, itu memainkan peran konduktor grounding alami. Hal ini disebabkan beton sebagai penghantar arus listrik merupakan benda berpori yang terdiri dari jumlah besar saluran tipis berisi uap air sehingga menciptakan jalur arus listrik. Pada kekuatan arus dan waktu aliran tertentu, uap air menguap, muncul percikan api dan busur listrik pada beton, yang dapat merusak material dan membakar tulangan, yang pada akhirnya menyebabkan penurunan kekuatan mekanik struktur beton bertulang. Dalam hal ini, batang penguat yang digunakan untuk pembumian diperiksa ketahanan termalnya terhadap aliran arus hubungan pendek. Perlu juga diingat bahwa dalam lingkungan dengan agresivitas yang signifikan terhadap beton, penggunaan pondasi beton bertulang sebagai konduktor pentanahan tidak selalu memungkinkan. Dalam jaringan dengan netral yang terisolasi, korsleting jangka panjang berbahaya bagi pondasi beton bertulang, dan konstruksi perangkat pembumian buatan diperlukan untuk melepaskan elemen alami dari perangkat pembumian dan melindunginya dari kerusakan akibat arus yang mengalir. Kerapatan arus listrik yang diijinkan ditetapkan sebagai hasil penelitian untuk perkuatan struktur beton bertulang, tergantung pada jenis arus dan waktu pemaparan, A/m2: Arus searah kontinu 0,06 Kontinu arus bolak-balik 10 Arus bolak-balik jangka pendek (hingga 3 detik) 10.000 Arus petir 100.000 Elektroda pembumian buatan biasanya dibuat pada tanah dengan resistivitas lebih dari 500 Ohm - m. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa elektroda pembumian alami memiliki Penopang BL35 - 330 kV pada tanah tersebut mempunyai ketahanan yang lebih besar dibandingkan dengan tanah yang dinormalisasi. Pada saluran kelas tegangan lebih tinggi dengan fondasi yang kuat, konduktor pembumian buatan tidak secara signifikan mengurangi resistansi perangkat pembumian. Elektroda pembumian buatan, biasanya, dibuat dalam bentuk dua hingga empat balok horizontal yang menyimpang dari penyangga, diletakkan pada kedalaman 0,5 m, dan pada pembajakan - 1 m.Dalam hal pemasangan penyangga di tanah berbatu, diperbolehkan untuk meletakkan elektroda balok bumi langsung di bawah lapisan yang dapat dilipat di atas batuan Jika lapisan ini tidak ada (setidaknya setebal 0,1 m), disarankan untuk meletakkan konduktor pembumian di sepanjang permukaan batu dan mengisinya dengan mortar semen. Untuk mengurangi efek korosif dari tanah, harus ada konduktor pembumian buatan bagian bulat dengan diameter 12-16 mm. 
Beras. 3. Lokasi penyangga perantara menara a alami 35-330 kV; b - Penopang perantara berbentuk U dengan kabel 330-750 kV Resistansi yang ditunjukkan dari perangkat pembumian juga berlaku untuk penopang tanpa kabel dan perangkat proteksi petir lainnya, tetapi dengan transformator daya atau instrumen, pemisah, sekering atau perangkat lain yang dipasang pada penopang ini untuk overhead saluran dengan tegangan 110 kV dan lebih tinggi. Penopang beton dan logam bertulang dengan tegangan 110 kV dan lebih tinggi tanpa kabel dan perangkat proteksi petir lainnya juga dibumikan jika hal ini diperlukan untuk memastikan pengoperasian proteksi relai dan otomatisasi yang andal. Resistansi perangkat pembumian dari penyangga tersebut ditentukan saat merancang saluran udara. Penopang beton dan logam bertulang dengan tegangan 3 - 35 kV, yang tidak mempunyai alat proteksi petir dan perlengkapan terpasang lainnya, harus dibumikan, dan di daerah yang tidak berpenghuni untuk saluran udara 3 - 20 kV, hambatan dari alat pembumian diperbolehkan. : 30 Ohm pada p kurang dari 100 Ohm - m dan 0,3 р - pada р lebih dari 100 Ohm - m Perangkat pembumian pendukung tempat peralatan listrik dipasang. harus memenuhi persyaratan berikut. Dalam jaringan dengan tegangan kurang dari 1 kV dengan ground netral yang kokoh, resistansi perangkat pembumian harus 2, 4, 8 Ohm pada tegangan saluran 660.380.220 V tiga fasa atau 380.220.127 arus fasa tunggal. Resistansi ini harus dipastikan dengan mempertimbangkan penggunaan konduktor pembumian alami, serta konduktor pembumian untuk pengardean berulang pada kabel netral. Dalam hal ini, resistansi konduktor pembumian yang terletak di dekat netral generator atau transformator atau keluaran sumber arus satu fasa tidak boleh lebih dari 25, 30, 60 Ohm untuk tegangan saluran 660, 380 , arus tiga fasa 220 V atau arus satu fasa 380.220.127 V. Dalam jaringan dengan tegangan di atas 1 kV dengan netral terisolasi, peralatan pembumian yang dipasang pada penyangga saluran udara dihubungkan ke konduktor (sirkuit) pembumian horizontal tertutup yang diletakkan pada kedalaman minimal 0,5 m.Jika resistansi perangkat pembumian adalah lebih tinggi dari 10 Ohm, maka konduktor pembumian horizontal tambahan harus dipasang pada jarak 0,8 - 1 m dari pondasi penyangga. Pada p > > 500 Ohm-m, diperbolehkan untuk meningkatkan nilai resistansi sebesar 0,002 p kali, tetapi tidak lebih dari 10 kali lipat. Pengukuran resistansi perangkat pembumian penyangga saluran udara harus dilakukan pada arus frekuensi industri. Pada saluran udara dengan tegangan di bawah 1 kV, pengukuran dilakukan pada semua penyangga dengan konduktor pentanahan proteksi petir dan konduktor pentanahan konduktor netral berulang. Pada saluran udara dengan tegangan di atas 1 kV, pengukuran resistansi perangkat pembumian dilakukan pada penyangga dengan arester dan celah pelindung serta dengan peralatan listrik, dan pada penyangga saluran udara 110 kV ke atas - dengan kabel proteksi petir ketika jejak isolator tumpang tindih terdeteksi busur listrik. Pada sisa penyangga beton bertulang dan logam, pengukuran dilakukan secara selektif pada 2% dari total jumlah penyangga dengan konduktor pembumian: di daerah berpenduduk, di daerah dengan tanah agresif dan rawan longsor, serta di tanah yang konduktifnya buruk.
20. Zona proteksi penangkal petir catenary ganda ditunjukkan pada Gambar. 12. Dimensi r, h, r ditentukan dengan rumus (5) Instruksi ini. Dimensi zona perlindungan yang tersisa ditentukan oleh rumus:
Pada L h h = h, r = r r = r ; (6)
Pada L>h (7)
Gambar 12 Diagram zona proteksi penangkal petir kabel ganda:
1
, 2, 3-
batas-batas zona perlindungan masing-masing pada permukaan tanah dan ketinggian bangunan yang dilindungi; 4 -
kabel
Zona perlindungan ada ketika L 3 jam.
Implementasi struktural penangkal petir
Penopang, penangkal petir dan konduktor bawah
21. Penyangga penangkal petir harus terbuat dari baja dengan kualitas apa pun, beton bertulang atau kayu (Gbr. 13). Penopang tabung logam dapat dibuat dari pipa baja di bawah standar. Penyangga logam harus dilindungi dari korosi. Tidak diperbolehkan mengecat permukaan kontak pada sambungan, penyangga kayu dan anak tiri harus dilindungi dari pembusukan dengan diresapi dengan antiseptik.
22. Penyangga penangkal petir harus diperhitungkan kekuatan mekaniknya secara bebas struktur berdiri, dan kabel - dengan mempertimbangkan tegangan kabel dan beban angin pada kabel, tanpa memperhitungkan gaya dinamis dari arus petir dalam kedua kasus.
23. Penerima petir dipasang pada ujung atas penyangga / 2,
menonjol di atas penyangga tidak lebih dari 1,5 m (lihat Gambar 13). Penangkal petir dihubungkan dengan konduktor bawah 3
dengan landasan 4
dan dipasang pada tiang dengan tanda kurung 5. Untuk fasilitas penyimpanan besar, digunakan penyangga yang rumit.
Gambar 13 Pemasangan penangkal petir pada penyangga kayu: A - dua; b - satu
Untuk meningkatkan masa pakai, penyangga kayu dapat dipasang pada rel atau sambungan beton bertulang.
Dimensi penyangga kayu
Tinggi penangkal petir, m...... 9 11 13 14 16 18 20 22
Tinggi komposit bagian kayu mendukung m:
atas A . . . . . . . . . . . . . 6 7 8 9 10 11 12 13
dasar B. . . . . . . . . . . . . 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 10,5 11,5 12,5
24. Penggunaan pohon sebagai penyangga penangkal petir tidak diperbolehkan.
25. Luas penampang penangkal petir baja minimal harus 100 mm (Gbr. 14). Panjang penangkal petir minimal harus 200 mm. Penangkal petir harus dilindungi dari korosi dengan menggembleng, melapisinya atau mengecatnya.
Beras. 14. Desain penangkal petir terbuat dari baja bulat (A), kawat baja dengan diameter 2-3 mm ( B), pipa baja (V), baja strip ( G), baja sudut (d): 1 - konduktor bawah
26. Penangkal petir penangkal petir kabel harus terbuat dari kabel baja galvanis multi kawat dengan luas penampang minimal 35 mm.
27. Penyambungan penangkal petir dengan konduktor bawah harus dilakukan dengan pengelasan, dan jika pengelasan tidak memungkinkan - sambungan baut dengan transisi hambatan listrik tidak lebih dari 0,05 Ohm. Menggabungkan atap baja dengan konduktor bawah dapat dilakukan dengan menggunakan klem (Gbr. 15). Luas permukaan kontak pada sambungan harus paling sedikit dua kali luas penampang konduktor bawah.
Beras. 15. Penjepit untuk menyambung datar (A) dan bulat (B) konduktor bawah ke atap logam: 1 - konduktor bawah; 2 - atap; 3 - paking timah; 4 - pelat baja; 5 -pelat dengan konduktor arus yang dilas
| Lokasi konduktor bawah | ||
| Melihat | di luar gedung di udara | di tanah |
| Bulatkan konduktor dan jumper dengan diameter, mm | - | |
| Elektroda vertikal bulat dengan diameter, mm | - | |
| Elektroda horizontal bulat dengan diameter, mm *1 | - | |
| Persegi panjang (dari baja persegi dan strip): | ||
| luas penampang, mm | ||
| ketebalan, mm | ||
| Baja sudut: | ||
| luas penampang, mm | - | |
| ketebalan rak, mm | - | |
| Pipa baja dengan ketebalan dinding, mm | - | 3,5 |
_____
*1 Hanya digunakan untuk grounding yang dalam dan potensi pemerataan di dalam bangunan.
28. Konduktor bawah, jumper dan konduktor grounding harus terbuat dari baja berbentuk 113 dengan dimensi elemen tidak kurang dari yang ditentukan pada halaman 217.
Perangkat pembumian
29. Berdasarkan letaknya di dalam tanah dan bentuk elektrodanya, elektroda pembumian dibedakan menjadi:
A) tersembunyi - terbuat dari baja strip (luas penampang 40 X 4 mm) atau bulat (diameter 20 mm), diletakkan di dasar lubang dalam bentuk elemen memanjang atau kontur di sepanjang perimeter pondasi. Pada tanah dengan resistivitas listrik 500 Ohm·m, tulangan tiang pancang beton bertulang dan jenis pondasi beton bertulang lainnya dapat digunakan sebagai konduktor pentanahan dalam;
B) horizontal - dari baja strip (luas penampang 40 X 4 mm) atau bulat (diameter 20 mm), diletakkan secara horizontal pada kedalaman 0,6-0,8 m dari permukaan tanah atau dalam beberapa balok yang menyimpang dari satu titik yang terhubung. konduktor bawah;
C) vertikal - terbuat dari baja, batang yang disekrup secara vertikal (diameter 32-56 mm) atau elektroda penggerak yang terbuat dari baja sudut (40X40 mm). Panjang elektroda yang disekrup harus 3-5 m, elektroda yang digerakkan - 2,5-3 m Ujung atas elektroda arde vertikal harus dikubur 0,5-0,6 m dari permukaan tanah;
D) digabungkan - vertikal dan horizontal, digabungkan menjadi sistem umum. Sambungan konduktor bawah harus dilakukan di tengah-tengah bagian horizontal dari elektroda arde gabungan.
Sebagai jerat gabungan, jerat dengan kedalaman 0,5-0,6 m atau jerat dengan elektroda vertikal harus digunakan. Jarak sel kisi harus minimal 5-6 m;
E) pelat - untuk kapal dengan VM, yang lambungnya terbuat dari bahan non-konduktif.
30. Semua sambungan elektroda pembumian satu sama lain dan ke konduktor bawah harus dilakukan dengan pengelasan. Panjang lapisan las harus paling sedikit dua kali lebar strip yang akan dilas dan paling sedikit 6 diameter konduktor bulat yang akan dilas,
Kontak yang dibaut hanya diperbolehkan ketika memasang konduktor pembumian sementara dan di tempat-tempat di mana masing-masing sirkuit dihubungkan satu sama lain, dibuat sesuai dengan pasal 11 Petunjuk ini. Luas penampang strip penghubung konduktor pembumian harus tidak kurang dari yang ditentukan dalam pasal 28 Petunjuk ini.
31. Desain konduktor pentanahan harus dilakukan dengan mempertimbangkan heterogenitas tanah.
32. Desain konduktor pentanahan dipilih tergantung pada resistansi impuls yang diperlukan, dengan mempertimbangkan struktur dan resistivitas listrik tanah, serta kenyamanan pemasangannya. Desain yang khas konduktor pentanahan dan nilai ketahanannya terhadap penyebaran arus frekuensi industri , Ohm, diberikan dalam tabel. 1p.
Pada tanah dengan resistivitas listrik kurang dari 500 Ohm · m, elektroda grounding horizontal atau vertikal harus digunakan. Untuk tanah dengan konduktivitas yang tidak seragam, konduktor pentanahan horizontal harus digunakan jika bersifat listrik resistivitas lapisan tanah bagian atas lebih kecil dari lapisan bawah, dan konduktor pentanahan vertikal jika konduktivitas lapisan bawah lebih baik daripada lapisan atas.
33. Setiap elektroda arde dicirikan oleh ketahanan impulsnya, yaitu ketahanan terhadap penyebaran arus petir R. Resistansi impuls elektroda arde dapat berbeda secara signifikan dari resistansi , diperoleh dengan metode yang diterima secara umum. Nilainya ditentukan dengan rumus:
R= (8)
Di mana - koefisien impuls, tergantung pada parameter arus petir, resistivitas listrik tanah dan desain elektroda arde.
Batasi panjang konduktor pembumian horizontal yang menjamin 1 pada resistivitas tanah yang berbeda R, diberikan di bawah ini.
| , ohm*m | Hingga 500 | ||||
| aku, M |
Tabel 1P
| Gambar | Jenis | Bahan | Nilai resistansi (Ohm) terhadap penyebaran arus frekuensi industri pada berbagai resistivitas listrik tanah, Ohm m | |||
| l00 | ||||||
| Batang vertikal | Baja siku 40 X 40 X 4 mm: aku = 2 ml = 3 m Baja bulat dengan diameter 10-20 mm: aku = 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 | |
| Garis horisontal | Strip baja 4 X 40 mm: aku = 2 m aku = 5 ml = 10 M aku = 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 | |
| Strip horizontal dengan masukan arus di tengah | Strip baja 4 X 40 mm: aku = 5 ml = 10 ml = 12 M aku = 24 ml = 32 M aku = 40 m | 9.5 5.85 5.4 3.1 Tidak berlaku Sama | 19 12 11 6.2 Tidak berlaku Sama | 95 60 54 31 24 20 | 190 120 110 62 48 40 | |
| Tiga balok horizontal | Strip baja 4 X 40 mm: aku = 6 M aku = 12 M aku = 16 M aku = 20 ml = 32 ml = 40 m | 4.6 2.6 2 1.7 Tidak berlaku Sama | 9 5.2 4 3.4 Tidak berlaku Sama | 45 26 20 17 14 12 | 90 50 40 34 28 24 | |
| Gabungan dua batang | Baja sudut 40 X 40 mm, baja strip 4 X 40 mm: C = 3 m; aku = 2,5 mC = 3 m; aku = 3 mС = 6 m; aku = 2,5 mC = 6 m; aku = 3 m C = 3 m; aku = 2,5 mC = 3 m; aku = 3 mС = 5 m; aku = 2,5 mC = 5 m; aku = 3 mC = 3 m; aku = 5 mS = 5 m; aku = 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 | |
| Gabungan tiga batang | Baja sudut 40 X 40 X 4 mm, baja strip 4x40 mm: C = 3 m; aku = 2,5 mC = 6 m; aku = 7,5 mC = 7 m; aku = 3 m Baja bulat diameter 10-20 mm, baja strip 4 X 40 mm: C = 2,5 m; aku = 2,5 mC = 2,5 m; aku = 2 mS = 5 m; aku = 2,5 mC = 5 m; aku = 3 mС = 6 m; aku = 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 | |
| Gabungan lima batang | C = 5 m; aku = 2 mC = 5 m; aku = 3 mC = 7,5 m; aku = 2 mС = 7,5 m; aku = 3 m Baja bulat diameter 10-20 mm, baja strip 4 X 40 mm: C = 5 m; aku = 2 mC = 5 m; aku = 3 mС = 7,5 m; aku = 2 mС = 7,5 m; aku = 3 mС = 5 m; aku = 5 mC = 7,5 m; aku = 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 | |
| Gabungan empat batang | Baja siku 40 X 40 X 4 mm, baja strip 4 X 40 mm: C = 6 m; aku = 3 m | 2,1 | 4,3 | 21,5 | 43 | |
| Horisontal dengan masukan arus di tengah | Strip baja 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 |
Elektroda pembumian yang lebih panjang praktis tidak menghilangkan arus pulsa pada bagian yang melebihi aku.
Nilai koefisien impuls untuk resistivitas tanah yang berbeda diberikan dalam Tabel. 2P.
Tabel 2P
Koefisien impuls ditentukan untuk nilai amplitudo arus petir 60 kA dan kemiringan 20 kA/µs.
34. Setelah pemasangan konduktor grounding resistensi desain penyebarannya harus diklarifikasi dengan pengukuran langsung. Pengukuran harus dilakukan pada musim panas dalam cuaca kering.
Menghubungkan masing-masing konduktor pentanahan penangkal petir dengan strip baja diperbolehkan di tanah dengan resistivitas listrik > 500 Ohm·m.
Jika resistansi terukur dari konduktor pembumian melebihi yang dihitung, maka pada tanah dengan resistivitas listrik 500 m m atau lebih, konduktor pembumian penangkal petir dari fasilitas penyimpanan yang berdekatan harus dihubungkan satu sama lain pada jarak di antara mereka tidak. lebih dari yang ditentukan dalam paragraf 10 Instruksi ini.
Bangunan dan struktur dilindungi dari sambaran petir langsung dengan penangkal petir dengan berbagai desain. Namun penangkal petir mana pun mencakup empat bagian utama: penangkal petir yang secara langsung mendeteksi sambaran petir; konduktor bawah yang menghubungkan penangkal petir dengan konduktor pembumian; elektroda pembumian yang melaluinya arus petir mengalir ke dalam tanah; bagian penahan beban (penopang atau penyangga) yang dirancang untuk mengamankan penangkal petir dan konduktor bawah.
Tergantung pada desain penangkal petir, penangkal petir, kabel, jaring, dan penangkal petir gabungan dibedakan. Berdasarkan jumlah penangkal petir yang beroperasi bersama, dibedakan menjadi tunggal, ganda, dan ganda. Selain itu, tergantung pada lokasinya, penangkal petir dapat berdiri bebas, terisolasi atau tidak terisolasi dari bangunan yang dilindungi.
Efek perlindungan penangkal petir didasarkan pada kemampuan petir untuk menyambar struktur logam yang paling tinggi dan memiliki landasan yang kuat. Berkat sifat tersebut, bangunan terlindung yang tingginya lebih rendah praktis tidak tersambar petir jika memasuki zona proteksi penangkal petir. Zona proteksi penangkal petir adalah bagian ruang yang berdekatan dengannya dan dengan tingkat keandalan yang cukup (minimal 95%) memberikan perlindungan struktur dari sambaran petir langsung.
Penangkal petir paling sering digunakan untuk melindungi bangunan dan struktur. Terminal udara penangkal petir adalah batang baja yang ditempatkan secara vertikal dari profil apa pun dengan panjang 2... 15 m dan luas penampang minimal 100 mm2, dipasang pada penyangga yang terletak, sebagai suatu peraturan , tidak lebih dekat dari 5 m dari objek yang dilindungi. Penangkal petir dihubungkan ke konduktor pembumian dengan konduktor bawah yang terbuat dari kawat baja dengan diameter minimal 6 mm, dan jika konduktor bawah diletakkan di tanah - setidaknya 10 mm. Saat memasang penangkal petir langsung di atap bangunan, setidaknya dipasang dua konduktor bawah, dan untuk lebar atap lebih dari 12 m - empat. Jika panjang benda yang dilindungi lebih dari 20 m, maka untuk setiap panjang 20 m berikutnya perlu dipasang konduktor bawah tambahan; dengan lebar bangunan sampai dengan 12 m - pada kedua sisi bangunan. Semua sambungan (penangkal petir - konduktor bawah, konduktor bawah - konduktor grounding) harus dilas.
Sebagai penangkal petir, perlu memanfaatkan secara maksimal struktur tinggi yang ada di dekat objek yang dilindungi: menara air, pipa knalpot dll. Pohon yang tumbuh pada jarak tidak lebih dari 5 m dari bangunan dengan tingkat ketahanan api III...V juga dapat digunakan sebagai penopang penangkal petir, jika konduktor bawah dipasang pada dinding bangunan di seberangnya. pohon ke seluruh ketinggian dinding, mengelasnya ke konduktor ground penangkal petir.
Penangkal petir kabel paling sering digunakan untuk melindungi bangunan panjang dan saluran tegangan tinggi. Penangkal petir ini dibuat dalam bentuk kabel horizontal yang dipasang pada penyangga, yang masing-masing dipasang konduktor bawah. Penangkal petir penangkal petir kabel terbuat dari kabel baja galvanis multi kawat dengan luas penampang minimal 35 mm2.
Perlu dicatat bahwa penangkal petir batang dan kabel memberikan tingkat keandalan perlindungan yang sama.
Dapat digunakan sebagai penangkal petir atap logam, dibumikan di sudut-sudut dan di sepanjang keliling setidaknya setiap 25 m, atau jaring kawat baja dengan diameter minimal 6 mm ditempatkan di atas atap non-logam, memiliki luas sel hingga 150mm2, dengan simpul diamankan dengan pengelasan, dan dibumikan dengan cara yang sama seperti atap logam. Tutup logam dipasang pada jaring atau atap konduktif di atas asap dan pipa ventilasi, dan jika tidak ada penutup, cincin kawat dipasang khusus pada pipa.
Tindakan protektif penangkal petir berdasarkan "sifat petir dengan kemungkinan lebih besar untuk menyambar benda-benda yang lebih tinggi dan membumi dibandingkan dengan benda-benda terdekat yang ketinggiannya lebih rendah. Oleh karena itu, penangkal petir, yang berada di atas benda yang dilindungi, diberi fungsi untuk mencegat petir, yang dalam tidak adanya penangkal petir akan menyambar suatu objek. Efek perlindungan kuantitatif dari penangkal petir ditentukan melalui probabilitas terobosan - rasio jumlah sambaran petir ke objek yang dilindungi (jumlah terobosan) dengan jumlah total sambaran ke dalam penangkal petir dan benda tersebut.
Menurut model perhitungan yang diadopsi, tidak mungkin untuk menciptakan perlindungan ideal terhadap sambaran petir langsung, tanpa sepenuhnya mengecualikan terobosan pada objek yang dilindungi. Namun, dalam praktiknya, posisi relatif benda dan penangkal petir dapat dilakukan, memberikan kemungkinan terobosan yang rendah, misalnya 0,1 dan 0,01, yang setara dengan pengurangan jumlah kerusakan pada benda sekitar 10 dan 100 kali lipat dibandingkan benda yang tidak ada penangkal petir. Untuk sebagian besar fasilitas modern, tingkat perlindungan seperti itu menjamin sejumlah kecil terobosan sepanjang masa pakainya.
Beras. 11.22. Perangkat penangkal petir.
Tiang-tiang saluran listrik overhead dilindungi dari kerusakan apabila terjadi sambaran petir langsung oleh penangkal petir yang dipasang pada tiang masukan, kabel, kendali, belah, tiang peralihan, serta pada tiang penyangga yang diganti akibat rusaknya sambaran petir. Untuk penangkal petir, digunakan kawat baja linier dengan diameter 4 ... 5 mm, yang ujung bawahnya ditarik. Keran ini disebut elektroda ground. Panjang kawat konduktor pentanahan (Gbr. 11.22) tergantung pada sifat tanah dan dapat sama dengan 1 ... 12 m Kedalaman konduktor pentanahan adalah 0,10 m Semakin besar resistivitas tanah, semakin besar panjang konduktor pentanahan harus. Pada penyangga tengah dan sudut, mereka biasanya tidak mengetuk, tetapi membawa kabel ke pangkal tiang.
Penyangga tempat dipasangnya arester berisi percikan api atau gas juga dilindungi oleh penangkal petir. Menurut peraturan keselamatan, pada penyangga yang berpotongan atau mendekati saluran udara, dibuat celah pada penangkal petir pada ketinggian 30 cm dari permukaan tanah sehingga menimbulkan celah percikan sepanjang 50 mm.
Semakin tinggi letaknya, semakin besar efektivitas penangkal petir. Zona aksi proteksi penangkal petir ditentukan kira-kira dengan rumus S=πh2, di mana h adalah tinggi penangkal petir.
Kabel penangkal petir - penangkal petir yang dibumikan dan direntangkan saluran udara transmisi daya melalui kabel.
Tergantung pada lokasi, jumlah kabel pada penyangga saluran udara, ketahanan tanah, kelas tegangan saluran udara, dan tingkat proteksi petir yang diperlukan, satu atau lebih kabel dipasang. Ketinggian suspensi kabel proteksi petir ditentukan tergantung pada sudut proteksi, yaitu sudut antara garis vertikal yang melewati kabel dan garis yang menghubungkan kabel ke kabel terluar, yang dapat sangat bervariasi bahkan negatif.
Pada saluran udara dengan tegangan hingga 20 kV, kabel proteksi petir biasanya tidak digunakan. Saluran udara 110-220 kV pada penyangga kayu dan saluran udara 35 kV (terlepas dari bahan penyangganya) paling sering dilindungi dengan kabel hanya pada pendekatan ke gardu induk. Saluran 110 kV dan lebih tinggi pada logam dan penyangga beton bertulang dilindungi dengan kabel di seluruh bagiannya.
Tali baja atau kadang-kadang kabel baja-aluminium dengan inti baja dengan penampang yang lebih besar digunakan sebagai kabel proteksi petir. Tali baja secara konvensional ditandai dengan huruf C dan angka yang menunjukkan luas penampangnya (misalnya, C-35).
Beras. 21. Penentuan zona proteksi penangkal petir pada suatu model
Beras. 22. 100% zona kerusakan penangkal petir
Beras. 23. Zona proteksi penangkal petir batang tunggal setinggi hingga 60 m:
A adalah tinggi penangkal petir; hx - ketinggian suatu titik di perbatasan zona lindung: h& -h-hx - ketinggian aktif penangkal petir
Zona ini disebut dengan zona 100% kerusakan penangkal petir. Kedua, disekitar penangkal petir dengan ketinggian h terdapat zona yang tidak terpengaruh oleh pelepasan muatan listrik. Daerah ini dilindungi oleh penangkal petir h. Jarak minimal dari BC vertikal, sama dengan r0=3,5/g, dan merupakan radius zona proteksi penangkal petir di permukaan tanah.
Jari-jari zona proteksi pada ketinggian berapa pun h oleh penangkal petir juga ditentukan melalui percobaan di laboratorium menggunakan batang setinggi hx (lihat Gambar 21), yang mensimulasikan benda yang dilindungi dan terletak pada bidang yang sama dengan elektroda A dan petir. batang h. Mereka bergerak relatif satu sama lain. Dengan lokasinya yang berbeda-beda, sejumlah pelepasan tertentu akan dihasilkan.
Kemudian dicari jarak maksimum rx antara penangkal petir dengan tinggi hx dan penangkal petir dengan tinggi h, dimana penangkal petir tersebut tidak terpengaruh oleh pelepasan muatan listrik. Jarak rx ini adalah jari-jari zona proteksi penangkal petir pada ketinggian hx.
Zona proteksi penangkal petir dengan ketinggian h yang ditentukan dengan cara ini adalah “tenda” (Gbr. 23), radius rx, m, yang merupakan “Pedoman penghitungan zona proteksi penangkal petir dan kabel” untuk penangkal petir dengan ketinggian hingga 60 m merekomendasikan perhitungan
sesuai dengan rumusnya