Типові конструкції заземлювачів і значення їх опору

розтіканню струму промислової частоти R_p

№ з/п	Тип заземлювача	Матеріал	Значення опору Rp (в Ом) при різних питомих опорах ґрунту, Ом×м
до 50	50...	100..	500..1000
	Вертикальний стержневий	кутник 40 х 40 х 4
l = 2 м
l = 3 м
сталь кругла Æ 10 ... 20 мм
l = 2 м
l = 3 м
l = 5 м
	Горизонтальний штабовий	штаба 4 х 40 мм
l = 2 м
l = 5 м
l = 10 м
продовження табл. 2.3
	Комбінований двохстержневий	кутник 40 х 40 х 4, штаба 4 х 40 мм c = 3 м; l = 2,5 м c = 3 м; l = 3,0 м c = 6 м; l = 2,5 м c = 6 м; l = 3,0 м	5,5 4,5	9,1
сталь кругла Æ 10...20 мм, штаба 4 х 40 мм c = 3 м; l = 2,5 м c = 3 м; l = 3,0 м c = 5 м; l = 2,5 м c = 5 м; l = 3,0 м c = 3 м; l = 5,0 м c = 5 м; l = 5,0 м	7,5 6,8 6,0 5,5 5,5 4,0
	Комбінований трьохстержневий	кутник 40 х 40 х 4, штаба 4 х 40 мм c = 3 м; l = 2,5 м c = 6 м; l = 2,5 м c = 7 м; l = 3,0 м	2,7	5,4
сталь кругла Æ 10 … 20 мм, штаба 4 х 40 мм c = 2,5 м; l = 2,5 м c = 2,5 м; l = 3,0 м c = 5 м; l = 2,5 м c = 5 м; l = 3,0 м c = 6 м; l = 5,0 м	4,8   4,4   3,5   3,3   2,7	9,7   8,9   7,1   6,6   5,4
продовження табл. 2.3
	Комбінований п’ятистержневий	кутник 40 х 40 х 4, штаба 4 х 40 мм c = 5 м; l = 2,0 м c = 5 м; l = 3,0 м c = 7,5 м; l = 2 м c = 7,5 м; l = 3 м	2,2   1,9   1,8   1,6	4,4   3,8   3,7   3,2	18,5
сталь кругла Æ 10 ... 20 мм, штаба 4 х 40 мм c = 5 м; l = 2,0 м c = 5 м; l = 3,0 м c = 7,5 м; l = 2 м c = 7,5 м; l = 3 м c = 5 м; l = 5,0 м c = 7,5 м; l = 5,0 м	2,4       1,7   1,9   1,6	4,8   4,1     3,5   3,8   3,2	20,5     17,5

& Задача 2.1

Запроектувати блискавкозахист від прямих ударів блискавки для окремої будівлі довжиною l = 30 м, шириною b = 12 м і висотою h = 15 м. Будівля відноситься до 2-ої категорії захисту. Ґрунт навколо будівлі суглинок (питомий опір ґрунту r = 100 Ом×м).

Розв’язок:

Підрахуємо очікувану кількість уражень будівлі без влаштування блискавкозахисту на протязі року за формулою:

(2.12)

N=[(b+6h)(l+6h)-7.7h²] n 10^-6=

=[(12+6 15)(30+6 15)-7.7·15²] 3 10^-6= 0,03152<1.

де: l, b, h – розміри будівлі, м; n – середня кількість уражень блискавкою 1 км² земної поверхні в рік в районі будівництва. Для території України n=3.

Так як N<1приймаємо зону захисту типу Б(інакше – типА).

FПри проектуванні блискавкозахисту цього типу будівель можуть бути застосовані три варіанти:

1) одиночний стержневий блискавковідвід установлюється по середині бокової стінки будівлі;

2) одиночний стержневий блискавковідвід установлюється на даху будинку, по центру його;

3) по середині торцевих стін будівлі встановлюються два стержневих блискавковідводи.

Проведемо визначення висоти блискавковідводу для вказаних варіантів.

Варіант 1.

Накреслимо будівлю (в плані) у певному масштабі. З точки, в якій розміщений блискавковідвід, проводимо коло такого радіусом (R_x), щоб будівля повністю виявилась в середині кола. Радіус R_x визначається шляхом безпосереднього вимірювання його на кресленні з врахуванням масштабу.

Рис. 2.11. Схема зони захисту (варіант 1)

В даному випадку R_x можна визначити і розрахувати, тобто

м

Визначаємо висоту блискавковідводу по формулі:

м

Варіант 2.

Накреслимо будівлю (в плані) у певному масштабі і визначимо радіус R_x графічним способом або в нашому випадку по формулі:

м

Рис. 2.12 Схема зони захисту (варіант 2)

Визначаємо висоту блискавковідводу

м

Варіант 3.

При розташуванні блискавковідводів по середині торцевих стін будівлі приймаємо, що

м

Тоді

м

Визначаємо співвідношення відстані між двома одиночними блискавковідводами (вона в даному випадку дорівнює довжині будівлі) і висотою блискавковідводу, тобто

В цьому випадку вираховуємо інші параметри зони захисту із співвідношень:

м

м

м

м

Аналізуючи отримані результати, можна зробити висновок, що розраховане значення висоти блискавковідводу h = 19 м недостатнє, так як по середині будівлі ширина захисту на висоті будівлі буде м, що недостатньо, так як b=12 м. Тому необхідно збільшити висоту блискавковідводу. Якщо її збільшити до величини h = 20 м, то отримаємо:

,

а при такому співвідношенні:

м

м

м

Виходячи з розрахованих варіантів бачимо, що другий варіант, у порівнянні з першим, має перевагу, тому що блискавковідвід є на 2 м нижчим. Однак, закріплювати опору блискавковідводу на даху будівлі значно важче, ніж на боковій стіні. Помітну перевагу в порівнянні з першим і другим варіантами має третій варіант, по якому висота блискавковідводу становить 20 м. Так як висота будівлі дорівнює 15 м, то над її дахом блискавковідвід буде виступати лише на 5 м (а не на 14м чи 12м, як у першому так і другому варіантах). Таку невисоку опору блискавковідводу неважко закріпити на торцевих стінах будівлі. У якості опори блискавковідводу приймаємо дерев’яний брус, який прикріплюється до стіни будівлі у верхній його частині. До бруса закріплюється блискавкоприймач із стального стержня Æ12 мм і довжиною 1,0 м. У якості струмовідводу приймаємо стальний дріт Æ7 мм, що приварюється до блискавкоприймача, а другий кінець струмовідводу прокладається у ґрунті і приєднується до заземлювача.Так як питомий опір ґрунту біля будівлі, що підлягає блискавкозахисту, менший 500 Ом×м, то імпульсний опір приймаємо R_i = 10 Ом.

Визначаємо опір розтікання струму за формулою:

Ом

де: a = 0,9 з табл. 2.2.

Користуючись таблицею 2.3, підбираємо заземлювач.

Для опору R_p = 11 Ом підходить комбінований двохстержневий заземлювач (кутник 40 х 40 х 4 мм, довжиною l = 3м з відстанню між ними c = 6 м), для якого R = 9,1 Ом < 11 Ом.

РОЗДІЛ 3