7.3. ЗАХИСТ ВІД АТМОСФЕРНОЇ ЕЛЕКТРИКИ. ВИЗНАЧЕННЯ КАТЕГОРІЇ ТА ТИПУ ЗОНИ БЛИСКАВКОЗАХИСТУ
Блискавка — це велетенський іскровий розряд атмосферної електрики між хмарами і землею. Найчастіше виникають та завдають шкоди лінійні блискавки. Струм лінійної блискавки зумовлює електромагнітну, теплову та механічну дію на об'єкт, через який проходить розряд електрики, що може призвести до аварій та пожеж. Статистичні дані щодо шкоди, що завдається блискавками, та висока інтенсивність грозової діяльності зумовлюють необхідність застосування блискавкозахисту будівель та споруд.
Блискавкозахистом обладнуються псі будівлі і споруди за виключенням об'єктів, які пов'язані з виробництвом, застосуванням або зберіганням вибухових речовин.
Будівлі і споруди залежно від їх призначення,, інтенсивності грозової діяльності та віл очікуваної кількості уражень блискавкою за рік захищаються згідно з категоріями пристроїв блискавкозахисту : типу зони захисту (табл. 7.13):
Згідно а ОНТП 24-86 всі приміщення і будинки поділяються на 5 категорій за вибухопожежною та пожежною небезпекою.
Згідно зі СНиП 2.09.02-85 будівлі, споруди, а також їх частими, які виділені протипожежними стінами (пожежні відсіки), поділяються з-з ступенями вогнестійкості, ідо визначаються межами вогнестійкості будівельних конструкцій ~а межами поширення по них вогню. Всього є 5 (1—V) основних ступенів ті 3 додаткові (Ша, Шб. ІУа).
Середньорічна грозова діяльність V годинах визначається за даними місцевої метеорологічної станції або за табл. 7.14.
Очікуване середньорічне число ударів блискавки и І /м<: земної поверхні п залежно від інтенсивності грозової діяльності К подано в табл. 7.15.
Об'єкти, що відносяться за влаштуванням 6лискавкозахисту по І і ІІ категорій захищаються від прямих ударів блискавок електростатичної та електромагнітної індукції та занесення високих потенціалів через наземні та підземні комунікації. Об'єкти IIІ категорії блискавкозахисту захищаються віл прямих ударів блискавок і занесення високих потенціалів через наземні та надземні металеві комунікації.
Для будівель складної конфігурації при розрахунку N величин S і L розглядаються як ширина і довжина найменшого прямокутника в який вписується будинок у плані. Зовнішні установки, віднесені за влаштуванням блискавкозахисту до ІІ категорії захищаються від прямих ударів блискавок та вторинних їх проявів, а віднесені до III категорії — тільки від прямих ударів блискавок.
Категорії пристроїв блискавкозахисту та типи зон захисту (7.15)
П р н м і т к а: К — середня грозова діяльність у годинах на рік; N — очікувана кількість уражень блискавкою за рік будівель та споруд, котрі не обладнані блискавкозахистом для башт, вишок, домових труб.
Середньорічна грозова діяльність
Очікуване середньорічне число ударів блискавки в 1 км2 земно в залежності від інтенсивності грозової діяльності К
Інтенсивність грозової діяльності К
Очікуване середньорічне число ударів блискавки п

10—20
20—40
40—60
60—80
80—100
100 і більше
1
2
4
5,5
7.0
8,5

Для будівель і споруд, які мають приміщення, що потребують влаштування алисіч2вхоза:систу всієї будівлі або споруди І і II або І і III категорій, рекомендується блискявкозахист всієї будівлі або споруді! виконувати у відповідності з вимогами, що ставляться до І категорії.
Якщо площа приміщень, які вимагають захисту І категорії, складає менше ніж 30% всієї площі одноповерхової будівлі (або площі верхнього поверху), блискавкозахист всієї будівлі може бути виконаній у відповідності з II категорією.
Для будівель І споруд, які мають приміщення, що потребують блисхавкозахисту II і Ш категорії, рекомендується блискавкозахнет всієї будівлі або споруди згідно з вимогами, що ставляться до блискавкозахнету II категорії.
Коли площа приміщень, які вимагають захисту II категорії, складає менше ніж 30% всієї площі одноповерхової будівлі (або плоті верхнього поверху), блискавкозахист всієї будівлі може бути виконаний за III категорією, але при ньому потрібно передбачити захист від занесення високого потенціалу в приміщення II категорії по всіх комунікаціях у відповідності з вимогами, які встановлені для споруд ІІ категорії
Для будівель та споруд, в яких більше ніж 70% площі займають приміщення, що не вимагають блискавкозахисту згідно з табл. 7.13, а іншу частику складають приміщення І, II або Ш категорій блискавкозахисту, потрібний захист лише від занесення високих потенціалів по металевих комунікаціях, влаштування якого потрібно виконувати з врахуванням категорії блискавкозахисту.
Для різних частин будівель і споруд блискавкозахист І, II або III категоріїможна вибрати за табл. 7.13.
При виконанні блискавкозахисту з метою підвищення безпеки людей і тварин заземлювачі потрібно розміщувати в малолюдних місцях, на віддалі не менше 5 м доріг, під асфальтовим покриттям або встановлювати попереджувальні плакати. Для зниження небезпеки крокової напруги рекомендується застосовувати заглиблені заземлювачі. Струмоводи треба розташовувати в місцях, які виключають випадковий дотик до них.
7.4. ВЛАШТУВАННЯ БЛИСКАВКОЗАХИСТУ
Захист від прямих ударів блискавок та вторинного прояву атмосферної електрики забезпечується:
— влаштуванням блискавковідводів;
— влаштуванням металевих заземлених сіток на відкритих предметах;
заземленням обладнання, що знаходиться всередині будівлі (споруди);
утворенням замкнених контурів поміж близько розташованими трубопроводами та іншими металевими предметами, розташованими поруч, а також заземленням металевих комунікацій перед їх введенням у споруду.
Захист будівель та споруд від прямих ударів блискавок виконується окремо розташованими стержневими або тросовими блискавковідводами, які встановлюються на спорудах, що підлягають захисту.
Вибір типу блискавковідводів залежить від розмірів у плані, висоти та форми споруди. Для об"єктів з блискавкозахистом І категорії блискавковідводи на спорудах не встановлюються, а стержневий блискавковідвід у цьому випадку повинен мати діелектричний стояк (частину його) висотою не менше 8 м над спорудою при спорі заземлення не більше R = 10 Ом. Віддаль струмовода від споруди повинна бути не менше 8 м. Допустима віддаль від стержневого блискавковідводи або від тросовою стояка до споруди, яка захищається, при R = 10 Ом приймається не менше 4 м. При цьому ж висота троса над спорудою приймається в межах 3—7 м (при висоті тросового стояка від 65 до 150 м відповідно). Слід також врахувати і прогин троса.
Для блискавкозахисту III категорії R приймається не більше 20 Ом.
Захист від прямого удару блискавки будівель та споруд, які за влаштуванням блискавкозахисту відносяться до II та Ш категорій, може бути вирішений як такий, що стоїть окремо, або неізольованими стрижневими та тросовими блискавковідводами, що встановлюються на будівлях (віддаль від них до будівлі не нормується), а також шляхом заземлення металевої покрівлі, або влаштуванням блискавкоприймача з металевої сітки зі стального дроту діаметром 6—8л.--(з чарункою 6х6 м та 12х12 м для II і Ш категорії відповідно). Сітка кладеться на діелектричну покрівлю, або під її гідроізоляцію (утеплювач). Струмоводи, які з'єднують струмсприймальну сїтку або метал покрівлі з заземлювачами, повинні бути покладені не рідше, ніж через 25 м по периметру будівлі. Як струмоводи слід використовувати металеві конструкції будівель та споруд (колони, ферми тощо). В будь-якому випадку рекомендується об'єднувати заземлювачі захисного заземлення електропристроїв з захистом від прямого удару блискавок та від електростатичної індукції.
Захист від електростатичної індукції здійснюється шляхом заземлення металевих корпусів обладнання та апаратів, встановлених у будівлі, що захищається, і металевих конструкцій. З цією метою використовується захисне заземлення електрообладнання. Захист від електростатичної індукції забезпечують також заземлена металева покрівля та сітка для приймання блискавки на даху споруди (будівлі).
Захист від електромагнітної індукції виконується утворенням замкнених контурів шляхом влаштування металевих перемичок між трубопроводами та іншими металевими предметами в місцях їх взаємного зближений на віддалі 10 см та менше через кожні 20—25 м. Електричний опір кожної перемички (контакту) не повинен перевищувати 0.03 Ом.
Захист в;д занесення високих потенціалів по металевих комунікаціях та конструкціях забезпечується приєднанням їх перед введенням у споруду, яка захищається, до заземлювачів.
7.5. КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ БЛИСКАВКОВІДВОДІВ
Блискавковідводи складаються з опори, блискавкоприймача струмовідводу та заземлювача. З'єднання блискавкопрнймачів з струмовідводамн, окремих частин струмовідводів і струмовідводів з заземлювачами повинні виконуватися за допомогою зварювання і, як виняток, для об'єктів з блискавкозахистом ІІІ категорії -- болтами. З'єднання сталевої покрівлі та струмоприймальної сітки з струмовідводами виконується спеціальними затискачами.
Опори стержневих блискавковідводів розраховуються на міцність як вільно стоячі конструкції, а в тросових - з врахуванням натягу троса та вітрового навантаження на трос. Спори можна виконувати зі сталі залізобетону та дерева. Як опори блискавковідводів допускається використовувати стовбури дерев, які ростуть на віддалі більше ніж 5 м від будівлі, що захищається, а також самі споруди.
Блискавкоприймачі встановлюють зі сталі будь-якої марки різного профілю, перетином не менше 100мм2, довжиною не менше 200 мм.
Запобігання корозії блискавкоприймачів досягається шляхом оцинкування, лудіння або фарбування. Як блискавкоприймачі можуть бути використані металеві конструкції, що знаходяться над будівлями (труби, дефлектори, покрівля, сітка тощо).
Блискавкоприймачі грозових блискавковідводів виконуються з сталевого багатодротового оцинкованого троса перетином не менше Зо мм .
Струмоводи виготовляються зі сталі круглого (діаметром 6 мм) і прямокутного (4х12 мм) перетину. Допускається використовувати металеві конструкції (напрямні ліфтів, поздовжню арматуру залізобетонних колон, пожежні драбини тощо). З'єднання струмоводів здійснюється за допомогою болтів з перехідним опором не більше 0,05 Ом.
Заземлювачі виконуються;
заглиблені — зі стрічкової або круглої сталі, вкладені на дно котлованіву вигляді протяжних елементів або контурів по периметру фундаментів на глибині не менше 0,6 0,8 м.
вертикальні — загвинчені стрижні з круглої сталі (довжина 2—5м, діаметр — 10—20 мм) або забиті електроди з кутникової сталі (довжина 2—3 М, кутник 40x40мм); верхній кінець вертикального заземлювача повинен бути заглиблений від поверхні землі на 0,6—0,7 л;
— горизонтальні — з круглої або штабової сталі (перетином не менше 160 мм) довжиною від 2 до 40,-,:, які укладені горизонтально на глибині 0,6—0,8 м від поверхні землі одним або кількома променями; ці заземлювачі використовуються і для зв'язку між собою електродів вертикальних заземлювачів;
— комбіновані — вертикальні та горизонтальні, об'єднані в загальну систему. Перерік елементів заземлювачів приймається: круглих — діаметром 10—20 мм, прямокутних — 150 мм2- (товщиною 4 мм); з кутникової сталі — 160 мм2 (товщиною 4 мм); зі стальних труб з товщиною стінки 3,5 мм.
7.6. РОЗРАХУНОК ЗОН ЗАХИСТУ БЛИСКАВКОВІДВОДІВ
Зона захисту одинарного стержневого блискавковідводу являє собою конус (рис. 7.4) висотою h0<h з радіусом основи r0 , де h < 150 — висота блискавковідводу (з врахуванням бликавкоприймача); г— радіус кола зони захисту на висоті споруди h. що захищається.

Рис. 7.4. Зона захисту одинарного стержневого блискавковідводу
Одинарні стержневі блискавковідводи доцільно використовувати при співвідношенні сторін споруди в плані не більше, ніж 1:2
Блискавковідвід розташовується з розрахунку отримання найменшого значення rх.
При розрахунку зони захисту підбирається висота h або, якщо величини h та r приймаються відомими тоді rз визначається графічним шляхом з врахуванням планових розмірів споруди і місця розташування блискавковідводу.
Основні габарити зони захисту визначаються наступним чином:
— зона А;

(7.22) (7-23)
З цієї рівності складаємо квадратне рівняння для Н При відомих Н та г можна знайти необхідне значення з розв'язанням складеного рівняння за формулою

З двох коренів Н приймаємо логічне його значення.
— зона Б:
(7.25) (7.26)
За відомих величин /;г та гг висота блискг.ііконілі'оду може бути визначена з формули

Зона захисту двох стержневих блискавковідводів однакової висоти при Н<150 м зображена на рис. 7.5.
Значення величин Н, Н,г,г, Нх торцевих областей зони захисту визначаються як відповідні величини стержневих блискавковідводів. Величина Нх приймається різною висоті споруди, а гх — з розрахунку перекривання зоною захисту половини споруди на рівні його висоти Нх. Два стержневі блискавковідводи доцільно застосовувати при розмірах споруди з плані в межах від 1:1.5 до 1:3. Блискавковідводи розташовуються в торцях споруди.
Розміри зони захисту між блискавковідводами (Н,г,г,г) визначаються наступним чином.
— зона А:
При L < h (7.28)
При Н<1< Тп
(7.30) (7.31) 7.29
Рис. 7.5. Зона захисту подвійного стержневого блисказковідводу
При 2Н <L< 4H(7,32)(7.34)
Зона А існує при. L <4h, де L — віддаль між блискавковідводами. При L>4h для побудови зони А блискавковідводи потрібно розглядати як одинарні.
-- зона Б:
При L<h (7.35)
При Н<L<6h (7.37)

Зона Б існує при L< 6h. При L>6H стержневі блискавковідводи слід розглядати як одинарні. За відомих величин Нс та L (при rеі = 0) висота блискавковідводу для зони Б визначається за формулою(739)

Зона захисту двох стержневих блискавковідводів різної висоти Н та Н<150 м (при різній висоті частин будинку), а також її габарити Н, Н<л,г, г, гг,г, визначаються за формулами, наведеними вище для торцевих областей одинарних блискавкоприймачів. Габарити внутрішніх областей зони захисту визначаються за
(7.40)
Для двох різновисоких блискавковідводів побудова зони А подвійного стержневого блискавковідводу виконується при L<4h, а зони Б при L<6hт . При відповідно більших відстанях між блискавковідводами вони розглядаються як одинарні.
Зона захисту багатократного стержневого блискавковідводу однакової висоти визначається як зона захисту попарно взятих сусідніх стержневих блискавковідводів. Основною умовою захисту однієї споруди чи груп споруд висотою Н з надійністю, яка відповідає зонам захисту А і Б, є дотримання нерівності гех> 0 для всіх попарно взятих блискавковідводів; г визначається за формулами, що наведені вище; г,г,г,г відкладаються відповідно від ліній, які попарно з'єднують у плані сусідні блискавковідводи. Захисну площу доцільно розбивати на рівні ділянки за кількістю блискавковідводів.
Зона захисту одинарного тросового блискавковідводу висотою Н< 150 м зображена на рис 7.6, де Н — висота троса в точці найбільшого провисання. З врахуванням стріли провисання висота опори Н =Н+3 м при L=120—150 м.
Одинарний тросовий блискавковідвід доцільно застосовувати при співвідношенні сторін споруди більше ніж 1:3.
Зона захисту одинарних тросових блискавковідводів має габарити:
-- Зона А
(7.43)
При розрахунках зони захисту підбирають висоту Н, або значення Нх та гл . приймаються як відомі, при цьому га, як і у випадку з одинарним стержневим блискавковідводом, визначається графічно, виходячи з перекривання споруди на рівні її висоти Н . Знаючи Н та г, можемо знайти Н, розв'язуючи квадратне рівняння:

Рис. 7.6. Зона захисту одинарного тросового блискавковідводу
де В = 1,33 + 0,00294Нх; с = 1,59Нж + гя.
З двох коренів Н приймається його логічне значення.
Для об'єктів першої категорії блискавкозахисту при визначені Н враховується мінімальна висота троса над спорудою.
зона Б:
За відомих величин Н та г висота Н для зони Б може бути визначена за формулою
Подвійний або потрійний тросовий блискавковідвід застосовується для захисту об'єктів великої площі (рис. 7.7)
При цьому споруда розбивається на смуги з співвідношенням сторін більш ніж 1:3, які захищаються звичайними тросовими блискавковідводами висотою Н<150 Величини Н, го, Но, гя визначаються для обох тросових блискавковідводів :. формулами:
Рис. 7.7. Зона захисту подвійного тросового блискавковідводу
зона А:
При L<Н При h<L<3h
Зона А існує при L< Зh
зон'а Б:
При L<Н
При h<L<5h
7.3. ЗАХИСТ ВІД АТМОСФЕРНОЇ ЕЛЕКТРИКИ. ВИЗНАЧЕННЯ КАТЕГОРІЇ ТА ТИПУ ЗОНИ БЛИСКАВКОЗАХИСТУ 1
Категорії пристроїв блискавкозахисту та типи зон захисту (7.15) 2
Середньорічна грозова діяльність 2
7.4. ВЛАШТУВАННЯ БЛИСКАВКОЗАХИСТУ 4
7.5. КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ БЛИСКАВКОВІДВОДІВ 5
7.6. РОЗРАХУНОК ЗОН ЗАХИСТУ БЛИСКАВКОВІДВОДІВ 6
Зона захисту одинарного стержневого блискавковідводу 6
Зона захисту двох стержневих блискавковідводів однакової висоти 8
Зона захисту двох стержневих блискавковідводів різної висоти 9
Зона захисту багатократного стержневого блискавковідводу однакової висоти 10
Зона захисту одинарного тросового блискавковідводу 10
Подвійний або потрійний тросовий блискавковідвід 11