Под заносом высоких потенциалов понимается перенесение наведенных молнией высоких электрических потенциалов в защищаемое здание по внешним металлическим коммуникациям, например, по эстакадам, монорельсам, канатным дорогам, трубопроводам и электрическим кабелям с металлическими оболочками, проложенными в земле, каналах, туннелях и эстакадах.

Под электромагнитной индукцией понимается наведение потенциалов в незамкнутых металлических контурах в результате быстрых изменений тока молнии, создающих опасность искрения в местах сближения этих контуров.

Под электрической индукцией понимается наведение потенциалов на наземных предметах в результате изменений электрического поля грозового облака, создающих опасность искрения между металлическими элементами конструкций и оборудования.

При строительстве очень широких зданий и сооружений (более 100 м) предварительно должны быть выполнены мероприятия по выравниванию потенциала внутри здания. Для этого устраивают заземлитель, состоящий из протяженных горизонтальных стальных электродов поперечным сечением не менее 100 мм2. Электроды укладывают на глубину не менее 0,5 м, на расстоянии не реже чем 60 м друг от друга по ширине здания. По торцам здания заземляющие электроды должны быть присоединены к металлическим фермам или к наружному контуру заземления, или к арматуре железобетонных фундаментов здания.

Все наружные установки, отнесенные по устройству молниезащиты ко II и III категориям, должны быть защищены от прямых ударов молнии и электростатической индукции. Для этого все подземные и наземные коммуникации должны быть у вводов в помещения присоединены к специальному заземлителю, расположенному за пределами этих помещений, имеющему сопротивление растеканию тока промышленной частоты не более 10 Ом.

В зданиях и сооружениях, совмещающих в себе помещения, требующие устройства молниезащиты I—III категорий, целесообразно выполнять молниезащиту всего здания или сооружения в соответствии с требованиями защиты для I категории.

В зданиях и сооружениях, совмещающих в себе помещения, требующие устройства молниезащиты II и III категорий, целесообразно выполнять молниезащиту всего здания или сооружения в соответствии с требованиями защиты для II категории.

Все внутрицеховые коммуникации, не вводимые извне, должны быть присоединены к заземлителю с импульсным сопротивлением не более 10 Ом.

Для повышения безопасности людей при выполнении молниезащиты зданий и сооружений всех категорий за-землители необходимо располагать в редко посещаемых людьми местах: на газонах, в кустарниках. Заземлители необходимо располагать не ближе 5 м от основных пешеходных дорожек и проезжих грунтовых дорог. Там, где отсутствуют пешеходные дорожки и грунтовые дороги, заземлители требуется располагать под асфальтобетонными покрытиями и устанавливать предупреждающие знаки и плакаты.

Токоотводы необходимо располагать вдали от входов или проездов в здания и сооружения, предохранив людей от контактов с заземлителями.

Снижение опасности шаговых напряжений достигается рассредоточением заземлителей, выполненных в виде расходящихся лучей или колец.

При расположении здания или сооружения рядом со зданием или сооружением, имеющим молниезащиту, необходимо защиту от прямых ударов молнии выполнять только на те ее части, которые остаются вне этой зоны.

Под прямым ударом молнии понимается непосредственный контакт молнии с объектом, сопровождающийся протеканием через него тока молнии.

При защите от прямых ударов молнии отдельных небольших зданий и сооружений целесообразно использовать естественные молниеотводы, к которым относятся: вытяжные трубы, водонапорные башни, воздушные линии электропередачи и другие высокие сооружения.

Под молниеотводом понимается устройство, вызывающее на себя удар молнии и отводящее ток молнии в землю. Молниеотвод состоит из опоры, молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Наибольшее распространение получили следующие типы молниеотводов: стержневой, тросовый и сетка.

Молниезащитные устройства строят одновременно с выполнением основных работ. Для обеспечения безопасности строителей при строительстве или монтаже зданий и сооружений в грозовой период, начиная с высоты 2 м, необходимо устанавливать временные молниезащитные устройства. Для этого могут быть использованы молние-приемники любой конструкции, закрепляемые в верхней части здания или сооружения по всему периметру. Молние-приемники присоединяются к заземлителю, свободно спускающемуся вдоль стен сооружения. При увеличении высоты здания или сооружения молниеприемники с токо-отводами необходимо поднять выше.

После завершения строительства временные молние-приемные устройства заменяются постоянными, если это предусмотрено по проекту. Постоянные молниезащитные устройства должны быть приняты и введены в эксплуатацию до окончания строительства.

Молниезащита категории. К I категории молниезащиты от прямых ударов молнии зданий и сооружений относятся отдельно стоящие стержневые или тросовые молниеотводы, а также изолированные, устанавливаемые на защищаемом сооружении (рис. 27).

Под одиночным стержневым молниеотводом понимается один вертикальный молниеотвод, установленный на защищаемом здании или сооружении или вблизи него. Двойной стержневой молниеотвод — это два одиночных стержневых молниеотвода, совместно действующие и образующие общую зону защиты.

Под многократным стержневым молниеотводом понимается три и более одиночных стержневых молниеотвода, совместно действующих и образующих общую зону защиты.

Одиночный тросовый молниеотвод — это устройство, образуемое горизонтальным тросом, закрепленным на двух опорах, по каждой из которых прокладывается токоотвод, присоединяемый к отдельному заземлителю у их основания.

Под двойным тросовым молниеотводом понимаются два одиночных тросовых молниеотвода одинаковой высоты. Тросовые молниеотводы расположены параллельно и действуют совместно, образуя общую зону защиты.

Предлагаемые молниеотводы должны обеспечить зону защиты со степенью надежности 99,5% и выше от прямых ударов молнии (зона А).

Рис. 27. Отдельно стоящие молниеотводы: а — стержневой; б —тросовый; в — изолированный от защищаемого здания диэлектрической стойкой; 1 — защищаемый объект; 2 — металлические коммуникации

Защита от высоких потенциалов защищаемого сооружения по подземным коммуникациям и их вводов выполняется расположением заземлителей и защиты от прямых ударов молнии на расстоянии S 3:

Импульсное сопротивление заземлителя для каждого молниеотвода и каждого токоотвода должно быть не менее 10 Ом.

В грунтах, имеющих сопротивление от 500 Ом-м и выше, разрешается увеличивать импульсное сопротивление каждого заземлителя до 40 Ом с соответствующим расположением молниеотводов от защищаемого сооружения.

В зону защиты молниеотводов зданий и сооружений должно входить пространство, ограниченное полушарием радиусом 5 м, над обрезом прямых газоотводных или дыхательных труб для свободного отвода в атмосферу газов, паров или взвесей взрывоопасной концентрации. На зданиях и сооружениях, где имеются газоотводные и дыхательные трубы, оборудованные колпаками или гуськами, в зону защиты молниеотводов должно входить пространство над обрезом труб, ограниченное цилиндром, имеющим радиус R и высоту Н: для газов тяжелее воздуха и избыточном давлении внутри установки менее 0,005 МПа R = 2 м, Н = 1м; для газов тяжелее воздуха и избыточном давлении внутри установки от 0,005 до 0,025 МПа R = 5 м, Н = 2,5 м; для газов легче воздуха и избыточном давлении внутри установки до 0,025 МПа R = 5 м, Н = 2,5 м, при избыточном давлении внутри установки выше 0,025 МПа R = 5 м, Н = 5 м.

Рис. 28. Наименьшие допустимые расстояния:
а — от стержневого молниеотвода до защищаемого сооружения; б — от троса в середине пролета до защищаемого сооружения; в — от тросостойки до защищаемого объекта

Включение в зону защиты молниеотводов пространства над обрезом труб не обязательно: при выбросе газов невзрывоопасной концентрации; при наличии азотного дыхания; для труб с постоянно горящими факелами и факелами, поджигаемыми в момент выброса газов; для вытяжных вентиляционных шахт, аварийных и предохранительных клапанов, из которых выброс газов взрывоопасной концентрации бывает лишь в аварийных ситуациях.

В зданиях и сооружениях, относимых по устройству молниезащиты к I категории, защита от электростатической индукции должна быть устроена путем присоединения металлического оборудования и аппаратов к специальному заземлителю или к защитному заземлению электрооборудования. Общее сопротивление растеканию тока промышленной частоты заземлителя не должно превышать 10 Ом.

Для защиты от электромагнитной индукции необходимо не допускать образования незамкнутых контуров. Для этого между трубопроводами или другими металлическими предметами в местах их сближения на расстояние 10 см и менее через каждые 20 м необходимо припаивать или приваривать металлические перемычки. Переходное электрическое сопротивление в этих соединениях должно быть не более 0,03 Ом на каждый контакт. При фланцевых соединениях труб необходимо устанавливать не менее 6 болтов с нормальной затяжкой на каждое соединение. При слабом контакте во фланцевом соединении, а следовательно, и большом электрическом сопротивлении необходимо устраивать перемычки из стальной проволоки диаметром от 5 мм или стальной ленты сечением от 24 мм2.

Защита от заноса высоких потенциалов по подземным коммуникациям осуществляется путем присоединения на вводе в сооружение к заземлителям от электрической индукции или защитному заземлению электрооборудования.

Электрические сети напряжением до 1000 В должны вводиться в здание или сооружение только кабелем. Металлическая броня и оболочка кабеля должны быть присоединены у ввода в здание или сооружение к защитному заземлителю электрооборудования.

Металлическая броня и оболочка кабеля в местах перехода воздушной линии в кабель, а также крючья изоляторов воздушных линий и штыри должны быть присоединены к заземлителю с импульсным сопротивлением до 10 Ом. В месте перехода между каждой жилой кабеля и заземленными элементами необходимо устраивать закрытые воздушные искровые промежутки с межэлектродным расстоянием 2—3 мм или устанавливать низковольтный вентильный разрядник, например, РВН-0,5.

На ближайшей опоре к месту перехода воздушной линии в кабель Штыри изоляторов должны быть присоединены к заземлителю с импульсным сопротивлением до 20 Ом.

Электрические сети напряжением более 1000 В, вводимые в подстанции, должны выполняться в соответствии с «Правилами устройства электроустановок», чтобы обеспечить молниезащиту воздушных линий.

Молниезащита II категории. Здания и сооружения, отнесенные по устройству молниезащиты ко II категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии отдельно стоящими неизолированными стержневыми и тросовыми молниеотводами, обеспечивающими зону защиты, как указывалось выше. При установке молниеотвода стержневого типа или от каждой стойки тросового молниеотвода необходимо прокладывать не менее двух токоотво-дов. При применении сосредоточенных заземлителей токо-отводы необходимо прокладывать по противоположным сторонам здания. При использовании протяженных заземлителей и заземляющих контуров токоотводы необходимо прокладывать не реже чем через 25 м по периметру здания.

Защита здания или сооружения от прямых ударов молнии может быть обеспечена путем наложения молние-приемной сетки на неметаллическую кровлю. Молние-приемная сетка изготавливается из стальной проволоки диаметром 6 мм и укладывается на кровлю или под негорючий утеплитель. Ячейки сетки должны иметь площадь не более 36 м2. Узлы сетки соединяются сваркой. Трубы и вентиляционные устройства, расположенные на крыше, необходимо соединять с молниеприемной сеткой, а неметаллические части здания, возвышающиеся над кровлей, должны быть оборудованы дополнительными молние-приемниками. Присоединять их необходимо к сетке. Токо-отводы, соединяющие заземлители с молниеприемной сеткой, необходимо прокладывать не реже чем каждые 25 м по периметру здания. Расстояния от отдельно стоящих молниеотводов до защищаемого здания, а также подземных коммуникаций не нормируются.

Импульсное сопротивление каждого заземлителя защиты от прямых ударов молнии должно быть до 10 Ом. В грунтах с сопротивлением 500 Ом и выше разрешается иметь импульсное сопротивление каждого заземлителя не более 40 Ом. В этих грунтах можно использовать в качестве заземлителей железобетонные фундаменты зданий.

Целесообразно производить объединение заземлителей защитного заземления электрооборудования, заземлителя защиты от электростатической индукции и заземлителя от прямых ударов молнии.

Колонны, фермы, пожарные лестницы, металлические направляющие лифтов, рамы, а также арматуру железобетонных конструкций можно использовать в качестве токоотводов. Соединение конструкций и арматуры выполняется сваркой и между всеми этими элементами должна быть обеспечена непрерывная электрическая связь. Установка молниеприемников или наложение молниеприемной сетки не требуется на здании, если верхние плиты перекрытий уложены на металлические фермы и используются негорючие утеплители. При этом должна быть обеспечена непрерывная связь заземлителя с металлическими фермами.

Внутри больших зданий и сооружений шириной более 100 м для выравнивания потенциалов внутри здания изготавливается заземлитель, состоящий из горизонтальных стальных электродов сечением более 100 мм2. Электроды укладываются на глубину более 0,5 м не реже чем через 60 м по ширине здания. По торцам здания заземляющие электроды необходимо присоединять к металлическим фермам, к арматуре железобетонных фундаментов здания или к наружному контуру заземления. Арматура железобетонных фундаментов внутри цеховых колонн используется в качестве заземлителей и соединяется с молниеприемниками, поэтому дополнительных за-землителей для выравнивания потенциала внутри здания не устраивают.

Молниезащита II категории для наружных металлических установок, содержащих пары взрывоопасных газов, легковоспламеняющиеся жидкости (установки класса В-1г) или сжиженные газы должна выполняться следующим образом:

корпуса установок или отдельных емкостей при толщине металла крыши менее 4 мм необходимо защищать молниеотводами, установленными на самом сооружении или отдельно, как указывалось выше. Корпуса установок при наличии металлической крыши 4 мм и более, а также отдельные емкости менее 200 м3 независимо от толщины металла крыши присоединяются к заземлителям;

наружные установки того же класса (В-1г) с корпусами из железобетона необходимо защищать от прямых ударов молнии молниеотводами, установленными на установках или отдельно;

парки подземных железобетонных резервуаров класса В-1г, не облицованных изнутри металлическим листом, защищаются от прямых ударов молнии отдельно стоящими молниеотводами. Зона защиты молниеотводов должна быть расширена за пределы резервуарного парка на 40 м в каждую сторону, а высота должна быть увеличена на 2,5 м по сравнению с высотой газоотводных или дыхательных клапанов.

Парки подземных железобетонных резервуаров для хранения мазута и предварительного подогрева, а также при подмешивании к нему легких углеводородов должны быть защищены от прямых ударов молнии отдельно стоящими молниеотводами. Зона защиты таких резервуаров составляет основание территориального резервуарного парка. Высота защитной зоны увеличивается на 2,5 м выше газоотводных или дыхательных клапанов.

Очистные сооружения необходимо защищать от прямых ударов молнии отдельно стоящими молниеотводами. Зону защиты молниеотводов необходимо увеличивать на 5 м в каждую сторону от периметра очистного сооружения. Высота должна быть увеличена на 3 м по сравнению с высотой сооружения.

Подземные железобетонные резервуары и наружные установки класса В-1г, облицованные изнутри металлическим листом, а также газоотводные или дыхательные трубы должны быть защищены молниеотводами. Зазем-лители защиты от прямых ударов молнии должны иметь импульсное сопротивление не более 50 Ом на каждый токоотвод. К токоотводу присоединяются все молниеотводы от других металлических ‘конструкций установок. Присоединение к заземлителям производится через 50 м по периметру основания установки. Число присоединений должно быть не менее двух.

Заземлители защиты от прямых ударов молний заглубленных в землю емкостей можно изготавливать из магниевых протекторов, применяемых для защиты от коррозии.

При этом необходимо соблюдать следующие условия:
– импульсное сопротивление заземлителя должно быть не более 50 Ом;
– стальной стержень, установленный в протектор при отливке, и присоединяемый к нему проводник токоотвода должен иметь диаметр не менее 8 мм. Проводник должен быть оцинкован;
– соединение стержня протектора с проводником осуществляется сваркой внахлест на длине не менее 6 диаметров проводника.

Защита от электростатической индукции осуществляется присоединением металлических, станин и оборудования к защитному оборудованию, защита от электромагнитной индукции — установкой металлических перемычек между трубопроводами, расположенными друг от друга на расстоянии 10 см и менее через 25—30 м, защита от заноса высоких потенциалов по подземным коммуникациям — присоединением к любому заземлителю на вводе в здание.

Импульсное сопротивление должно быть не более 10 Ом.

Ввод в здание или сооружение электрических сетей напряжением до 1000 В должен осуществляться только кабелем, как указывалось выше для I категории.

Молниезащита III категории. Здания и сооружения, относимые по молниезащите к III категории, обеспечиваются зашитой от прямых ударов молнии такими же средствами, как и при молниезащите II категории, с небольшой разницей:

молниеприемная сетка укладывается на кровле и имеет большие ячейки площадью не более 150 м2, т. е. ячейки размером 12Х 12 м;

величина импульсного сопротивления заземлителя защиты от прямых ударов молнии должна быть до 20 Ом.

Наружные металлические установки или отдельные емкости, содержащие горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61 °С, необходимо защищать от прямых ударов молнии следующим образом: – при толщине металла крыши менее 4 мм необходимо устанавливать молниеотводы на самом сооружении или отдельно, как указывалось выше; – при толщине металла крыши 4 мм и более, а также отдельные емкости объемом до 200 м3 разрешается присоединять к заземлителям; – пространство над газоотводными и дыхательными трубами может не входить в зону защиты молниеотводов.

Неметаллические вертикальные трубы высотой более 15 м необходимо защищать от прямых ударов молнии “установленными на них молниеотводами.

Для труб высотой до 50 м можно устанавливать один молниеприемник высотой 1 м с прокладкой токоотвода.

Для труб высотой 50—150 м следует устанавливать два и более симметрично расположенных молниеприемни-ка такой же высоты, соединенных на верхнем торце трубы.

Для труб высотой более 150 м необходимо устанавливать стальное кольцо сечением от 100 мм2, уложенное по торцу трубы, которое используется в качестве молние-приемника.

Трубы высотой более 50 м должны иметь по два токоотвода, причем одним из токоотводов может служить металлическая ходовая лестница.

В железобетонных трубах в качестве токоотвода можно использовать их арматуру.

Импульсное сопротивление заземлителей труб должно быть не более 50 Ом.

Защита от заноса высоких потенциалов внешних наземных металлических конструкций должна выполняться следующим образом: при вводе в защищаемое здание или сооружение присоединять их к заземлителю (с импульсным сопротивлением до 20 Ом) электрооборудования или защиты от прямых ударов молнии, а на ближайшей к сооружению опоре присоединять к заземлителю с таким же импульсным сопротивлением.

Защита от прямых ударов молнии небольших строений (площадь застройки не более 150 м2 высотой до 7 м) IV и V степеней огнестойкости допускает использование молние-защитных устройств упрощенного типа. Для этого над коньком крыши натягивается проволока диаметром 5 мм. Расстояние проволоки от конька должно быть не менее 25 см. Для увеличения эффективности защиты в местах крепления планок по торцам строения целесообразно укреплять молниеприемники высотой 40 см. Защита дымовых труб от прямых ударов молнии осуществляется установкой молниеприемников в виде вилки из той же проволоки, прикрепляемой к трубе. Концы вилки должны быть выше трубы на 25 см от молниеприемников. По торцовым стенам строения прокладываются токоотводы, соединенные с заземлителями.

Диаметр проволоки токоотводов и заземлителей должен быть не менее 5 мм. При длине строения не более 10 м можно устанавливать только один токоотвод и за-землитель.

При отсутствии сварочного оборудования соединение молниеприемников с токоотводами и заземлителем можно выполнять на болтовых соединениях или скруткой.

Ветви деревьев вблизи строения необходимо периодически подрезать. Они должны быть не ближе 2 м от крыши строения.

Конструкции опор и молниеприемников. Опоры стержневых молниеотводов рассчитывают на механическую прочность как свободно стоящие конструкции. Опоры тросовых молниеотводов рассчитывают с учетом натяжения троса и ветровой нагрузки. Динамические усилия от токов молнии не учитываются.

Опоры отдельно стоящих молниеотводов могут быть металлические, железобетонные и деревянные. Деревянные опоры необходимо предохранять от гниения пропиткой антисептиками.

В качестве опор молниеотводов можно использовать стволы деревьев, растущих вблизи (не менее 5 м) защищаемых зданий или сооружений.

Деревья, растущие на расстоянии менее 5 м от защищаемых зданий, могут использоваться в качестве опор молниеотводов при условии:
– от молниеприемника, установленного на дереве, токоотвод перекидывается на другое дерево, отстоящее от здания более 5 м, и присоединяется к заземлителю;
– против дерева по всей высоте здания прокладывается токоотвод, нижний конец которого заглубляется в землю и присоединяется к заземлителю.

Рис. 29. Конструкции молниеприемников:
а — из круглой стали; б — из стальной проволоки; в — из стальной трубы; г — из полосовой стали; д — из уголковой стали; 1 — токоотвод; 2 — стальная проволока 0 2 — 3 мм

Молниеприемники могут изготавливаться из стали любых марок, различного профиля, сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 20 см (рис. 29). Молниеприемники необходимо предохранять от коррозии покраской, лужением или оцинкованием.

Молниеприемниками могут быть дымовые, выхлопные трубы, кровля, сетка и другие металлические конструкции, возвышающиеся над зданиями или сооружениями.

Соединение молниеприемников с токоотводами лучше всего выполнять сваркой или болтовыми соединениями, как это указано на рис. 30. При болтовых соединениях электрическое сопротивление не должно превышать 0,05 Ом. В молниеприемниках тросовых молниеотводов необходимо применять многопроволочные тросы общим дигметром не менее 7 мм из оцинкованных стальных проволок.

Токоотводы. Для соединения стержневых и тросовых молниеприемников, а также стальной крыши и молние-приемных сеток с заземлителями применяют стальные токоотводы.

В качестве токоотводов можно использовать продольную арматуру железобетонных опор и колонн, пожарные лестницы, металлические трубы, направляющие лифтов.

Рис. 30. Зажим для присоединения плоского (а) и круглого (б) токоотводов к металлической кровле:
1 — свинцовая прокладка; 2 — кровля; 3 — стальная пластина; 4 — токоотвод; 5 — пластина с приваренным токоотводом

Токоотводы к заземлителю необходимо выполнять кратчайшим путем по защищаемому зданию или сооружению. Соединения токоотводов с заземлителями и мол-• ниеприемниками выполняются сварными. В виде исключения для токоотводов зданий и сооружений III категории можно применять болтовые соединения. Токоотводы должны быть защищены от коррозии.

Разъемные соединения (рис. 31) изготавливают и устанавливают снаружи здания или сооружения на высоте 1 —1,5 м от земли и используют на токоотводах, присоединяемых к отдельным заземлителям, к молниеприемной сетке и молниеприемной металлической кровле.

Заземлители. По форме электродов и их расположению в грунте заземлители делятся на следующие группы:

углубленные — из круглой или полосовой стали, укладываемые в виде протяженных элементов или контуров по периметру фундаментов на дно котлована. В грунтах с сопротивлением 500 Ом могут использоваться железобетонные фундаменты, сваи или подножки;

вертикальные — из стальных вертикально ввинчиваемых стержней или забиваемых электродов из уголковой стали. Длина ввинчиваемых электродов должна быть 4,5—5 м, а забиваемых 2,5—3 м. Верхний конец вертикального заземлителя необходимо заглубить на 0,6—0,7 м от поверхности земли;

горизонтальные из полосовой стали или круглые — укладываются горизонтально на глубине 0,6—0,8 м от поверхности земли одним или несколькими лучами, расходящимися из одной точки, к которой присоединяется токоотвод;

комбинированные — горизонтальные и вертикальные, объединенные в единую систему. Токоотводы в этих случаях присоединяются к середине горизонтальной части комбинированного заземлителя.

Типовые конструкции заземлителей и значения их сопротивления растеканию тока промышленной частоты Rом приведены в табл. 8.

Длина сварного шва при соединении заземлителей между собой и с токоотводами должна быть не менее двойной ширины прямоугольного проводника и не менее шести диаметров свариваемых круглых проводников.

Зоны защиты молниеотводов. Под зоной защиты молниеотводов понимается часть пространства, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Постоянной и наименьшей по величине степенью надежности является поверхность зоны защиты. По мере продвижения внутрь зоны защиты надежность увеличивается.