Молниезащита этой категории защищает от прямого удара молнии и от заноса высоких потенциалов в здание через воздушные электрические линии. Для защиты от прямого удара молнии часто применяют стержневые или тросовые молниеотводы. Стержневой молниеотвод представляет собой вертикальный стальной стержень любого профиля, укрепленный на опоре, стоящей поблизости от защищаемого объекта, или на его крыше. Расстояние от отдельно стоящего молниеотвода и его заземлителя до защищаемого здания не нормируется. Сечение стального стержня, называемого молниепри- емником, должно быть не менее 100 мм2, а длина —не менее 200 мм. Его соединяют с заз^млителем с помощью токоотвода из стальной катанки диаметром не менее 6 мм (в земле — не менее 10 мм). Тросовый молниеприемник — это стальной многожильный канат сечением 35 мм2. При установке стержней или опор тросового молниеотвода на коньке крыши от каждого стержня или опоры должны отходить по два токоотвода (по каждому скату крыши). В качестве токоотводов можно использовать металлоконструкции защищаемых зданий и сооружений со сваркой их сочленений: пожарные лестницы, направляющие лифтов. При прокладке по наружной стене токоотводы располагают не ближе чем в 3 м от входов в здание, а на фермах КРС — в 5 м. Сопротивление заземлителей молниезащиты не нормируют. Установлены требования к конструкциям и минимальным размерам заземлителей, сооружаемых специально для молниеотводов. Однако можно использовать любые заземлители электроустановок, а если последние расположены далеко от токоотвода или вообще отсутствуют на объекте (при питании его по кабелю с неметаллической оболочкой), но здание имеет железобетонные фунда менты, то их следует использовать в качестве заземлителя молниеотвода при условиях: обеспечения непрерывности электрической связи по арматуре и присоединения ее к закладным деталям с помощью сварки; отсутствия защиты фундамента эпоксидными или другими полимерными покрытиями, применяемыми в средне- и сильноагрессивных грунтах (битумные и битумно-латексные покрытия не мешают). Когда невозможно использовать заземлители электроустановок или железобетонные фундаменты, сооружают искусственный заземлитель на каждый токоотвод. Он должен состоять из двух вертикальных электродов диаметром 10...20 мм и длиной не менее 3 м, отстоящих один от другого минимум на 5 м, объединенных под землей на глубине не менее 0,5 м горизонтальным электродом из полосовой стали сечением не менее 40 х 4 мм. В качестве молниеприемника можно использовать металлическую кровлю, заземленную по углам и периметру не реже чем через 25 м или наложенную на неметаллическую кровлю при уклоне ее не более 1 : 8 сетку из стальной катанки диаметром 6...8 мм с размерами ячеек сетки не более 12 х 12 м и соединением узлов сваркой. Сетку заземляют так же, как металлическую кровлю. К сетке или кровле присоединяют металлические колпаки над дымовыми трубами или специально наложенное на трубу проволочное кольцо, если нет колпаков. Не требуются сетка или другие молниепри- емники при неметаллической кровле, если перекрытие крыши выполнено из металлических ферм или железобетона, а гидроизоляция и утеплители — негорючие (шлаковата). Когда в качестве молниеприемника используют сетку или металлическую кровлю фермы, искусственный заземлитель выполняют в виде горизонтального контура снаружи здания по его периметру на глубине не менее 0,5 м. В грунтах с удельным сопротивлением более 500 Ом ? м и при площади здания менее 900 м2 к этому контуру в местах присоединения токоотводов следует приварить по одному вертикальному или горизонтальному лучевому электроду длиной 2...3 м, направленному перпендикулярно контуру. При выполнении этих электродов и контура из круглой стали ее диаметр не менее 10 мм, а если из стали прямоугольного сечения, то полосой 40x4 мм. Если такой заземлитель окружает конюшню или помещение КРС, все элементы заземлителя должны располагаться под асфальтовой или бетонной отмосткой. Внутри конюшен и ферм КРС все металлоконструкции, оборудование и трубопроводы, а также устройства для выравнивания электрических потенциалов должны быть присоединены к заземлителям защиты от прямых ударов молнии для защиты животных при таких ударах от поражения напряжением шага или прикосновения. При защите сельских объектов стержневыми молниеотводами обычно достаточно обеспечить защиту с зоной Б. Соотношения, характеризующие эту зону у одиночного стержневого молниеотво да (см. рис. 24), следующие: вершина зоны HQ = 0,92Я. Радиус на уровне земли RQ = 1,5#. Радиус Rx круга горизонтального сечения зоны защиты на высоте Нх равен: Rx = 1,5(Я — //*/0,92), где Я— высота молниеотвода Если же надо определить Я, зная Нх и Rx, то Н> 2RJ3 + /4/0,92. Два стержневых молниеотвода высотой Я, расположенные на расстоянии L, имеют слившуюся зону защиты двойного стержневого молниеотвода при L < 6 Я. В ней величины Я0, Rq И Rx определяются так же, как для одиночного молниеотвода, а размеры зоны посредине между стержнями, образующими двойной стержневой молниеотвод, приведены ниже. Если Z, < Я, то: на уровне земли R^ = RQ= 1,5Н, Яс = Я0 = 0,92Н; на высоте Нх Rcx = Rx, т. е. зона двойного молниеотвода в этом случае не имеет ни сужения в плане посредине между стержнями до Ra < Rx, ни снижения границы зоны в профиль до Нс< Н0 и значение Я определяют по той же формуле, что и для одиночного стержневого молниеотвода. Если L> Н, то: Rc = R$= 1,5//, но Яс = 1,06Я—0,14Z; Ra = = Ro(l - HJHC). Пример. Прямоугольное в плане здание длиной А — 20 м и шириной В = 6 м предполагается защитить тремя стержневыми молниеотводами, расположенными на коньке крыши тах, что крайние отстоят от торцов здания на R,i = 3 м. Высота конька над землей Як = 5 м одинакова вдоль здания, а высота стены (края крыши) Яст = 4 м. Определить высоту вершин молниеотводов над землей и над коньком. Решение. Находим Я по формуле для одиночного молниеотвода дважды: приняв Rx — 3 м и высоту Нх = Як = 5 м, Нх > 2,67 - 3 + 5/0,92 = 7,46 м; затем, принимая R& равным расстоянию в плане от крайнего молниеотвода до угла крыши Rx г =i32 +(6/2)2 =4’22 м и аг1=ясг=4м, Я2 > 0,67 4,22 + 4/0,92 = 7,15 м. Большее из этих двух значений (Н\) сопоставляем с расстоянием между соседними стержнями L = (20 — 2 - 3)/2 = 7 м. L< Нх =7,46 м. Высота над коньком АЯ = Я, - Як =7,46 - 5 = 2,46 м. Высота тросового молниеотвода Ят считается равной разности высоты его опоры Яоп и стрелы провеса принимаемой равной 2м при L < 120м и Зм при L — 120... 150 м, т. е. Нт = Яоп — F„. Считается, что Ят неизмен но вдоль всего пролета между опорами тросового молниеотвода, как и = Rz. Причем и за пределами тросового пролета Rx определяется высотой Ят, а не //оп; Н0 = 0,92ЯТ; RQ ~ 1,7Ях; RCX=RX= 1,7(ЯТ - Я/0,92). Зная и Нх, можно определить Ят = 0,6 Л* +Яу0,92. Пример. Требуется защитить здание с размерами, как в предыдущем примере, тросовым молниеотводом, опоры которого предполагается укрепить по торцам здания, т. е. Rx = В/2 = 3 м. Найти Яоп. Решение. Ят = 0,6-3 + 4/0,92 = 6,15м. Яоп = 6,15 + 2 = 8,15м. Опоры возвышаются над коньком на Яоп = Яоп—Як = 8,15 — 5 = 3,15м. Это больше, чем высота стержневых молниеотводов из предыдущего примера, но количество опор не 3, а 2 шт. Меньше и токоотводов, и заземлителей (4, а не 6). В конкретном случае это может компенсировать необходимость в тросе. Металлические трубы, башни и вышки служат и молниеприем- ником, и токоотводом. Их надо только заземлить. Наружные установки классов II...III, в которых применяют или хранят горючие жидкости с температурой вспышки паров более 61 °С, защищают от прямого удара молнии так: корпуса этих установок или отдельных емкостей при толщине металла крыши менее 4 мм защищают молниеотводом (отдельно стоящим или установленным на защищаемом сооружении), причем пространство над газоотводными и дыхательными трубами может не входить в зону защиты молниеотвода. Если толщина металла крыши больше 4 мм или независимо от толщины крыши объем отдельных емкостей составляет менее 200 м3, то их достаточно присоединить к за- землителям не реже чем через 50 м по периметру основания и не менее чем в двух местах. Как уже отмечалось, небольшие строения, расположенные в сельской местности, можно защищать от прямого удара молнии упрощенно одним из следующих способов. 1. В качестве опоры молниеотводов используют дерево, растущее на расстоянии 3...10 м от строения, если его высота не меньше чем в 2 раза превышает высоту строения с учетом всех выступающих над кровлей труб, антенн. По стволу дерева прокладывают токоотвод, который должен выступать над кроной дерева не менее чем на 0,2 м. У корней его заземляют. Все элементы упрощенных молниеотводов можно соединять болтами. Заземлителем может служить при любом удельном сопротивлении земли один электрод диаметром не менее 10 мм и длиной 2...3 м, заглубленный вертикально или горизонтально не менее чем на 0,5 м. 2. Если конек крыши соответствует наибольшей высоте строения, над ним подвешивают тросовый молниеприемник, возвышающийся над коньком не менее чем на 0,25 м. Опорами троса могут служить деревянные планки, закрепленные на стенах строения. При длине здания более 10 м токоотводы от обоих концов троса прокладывают по торцевым стенам, а при меньшей длине можно заземлить только один конец троса. 3. Если над коньком имеется труба, на ней укрепляют стержневой молниеприемник, возвышающийся над трубой не менее чем на 0,2 м; от него достаточно одного токоотвода к заземлителю. 4. Металлическую кровлю достаточно заземлить хотя бы в одной точке, причем к кровле присоединяют все металлические предметы, выступающие над ней, а токоотводами могут служить водосточные трубы, металлические лестницы. Молниезащита категории II обеспечивает защиту от прямого удара молнии и заноса высоких потенциалов не только через надземные коммуникации, но и через подземные, а также защиту от электростатической и электромагнитной индукции, т. е. от наведения различных потенциалов в незамкнутых металлических контурах при протекании тока молнии, отчего может быть искрение в местах сближения этих контуров. Защиту от электростатической индукции обеспечивают заземлением или занулением, а для защиты от электромагнитной индукции устраивают металлические перемычки между протяженными металлическими предметами (трубами, оболочками кабелей) в местах их сближения на расстояние 10 см и менее не реже чем через 30 м. В стыках трубопроводов перемычки не требуются при условии нормальной затяжки не менее четырех болтов на каждый фланец. Воздушные вводы электрических линий, телефона и радиотрансляции не допускаются: должна быть кабельная вставка длиной не менее 50 м с металлической оболочкой или броней или без них, но с прокладкой кабеля в металлической трубе. Эту трубу или оболочку кабеля на вводе в здание и последней опоре BJ1 заземляют на отдельные для эти концов заземлители: на вводе — на заземлитель молниеотвода, железобетонный фундамент или искусственный заземлитель, состоящий минимум из трех вертикальных стержней. На последней опоре BJI напряжением до 1000 В крюки изоляторов заземляют на тот же заземлитель, что и кабель, и включают между жилами кабеля и его броней низковольтные вентильные разрядники, например типа РВН-0,5. Заземлитель здесь должен иметь 3 стержня. Если заземлитель молниезащиты выполняется в виде горизонтального контура вокруг здания, то добавлять по одному стержню в местах присоединения к нему токоотводов требуется уже при р < 500 Ом - м, если площадь здания менее 250 м2, а при р > 500 Ом ? м и площади менее 900 м2 надо в каждом таком узле присоединять два электрода: вертикальный и горизонтальный длиной 2...3 м. Когда помещения В-Ia, В-б, В-Иа занимают менее 30 % объема здания и оно все защищается по категории III, все подземные и надземные внутрицеховые коммуникации у вводов в эти помещения надо присоединять к внутрицеховому заземлителю. Если здание, требующее молниезащиты категории II, защищено сеткой, то размеры ее ячеек должны быть не более 6x6м. Газоотводные и дыхательные трубы, а также пространство над ними на высоте 2,5 м с радиусом защиты на этой высоте 5 м должны входить в зону защиты молниеотводов, которые обычно допускается устанавливать прямо на этих трубах. В остальном установки В-1г в сельском хозяйстве защищают так же, как установки категории III. Заземление металлических резервуаров с нефтепродуктами необходимо не только для молниезащиты, но и для защиты от статического электричества, которое образуется из-за трения частиц нефтепродуктов при их сливе и наливе и может быть причиной образования искр. Для борьбы с накоплением зарядов заземляют и автоцистерны, а также металлические трубопроводы (через каждые 200 м длины); между звеньями трубопровода припаивают металлические перемычки; поплавки указателей уровня в резервуарах соединяют гибким проводником с корпусом резервуара; на резиновые шланги для перекачки нефтепродуктов навивают проволоку, соединяющую наконечник с заземленным металлическим трубопроводом. Контрольные вопросы 1. Как надо вести себя во время грозы в поле, автомашине, доме? 2. Какие объекты требуют молниезащиты I, II, III категорий? 3. Когда обязательна молниезащита животноводческих построек? 4. Как может быть выполнена молниезащита III категории? 5. Как защищаются от проникновения грозовых перенапряжений в здания с ВЛ по электропроводке? 6. От каких проявлений атмосферного электричества защищает молниезащита категории II и как? 7. Чем отличается молниезащита категории II от молниезащиты категории III? 8. Как защищают от молнии склады топливно-смазочных материалов с бензином и без него? 9. Какие существуют меры борьбы со статическим электричеством?