Для спеціальних об'єктів мінімально допустимий рівень надійності захисту від ПУМ встановлюється в межах 0,9-0,999 в залежності від ступеня його суспільної значимості і тяжкості очікуваних наслідків від ПУМ за погодженням з органами державного контролю.
За бажанням замовника в проект може бути закладений рівень надійності, що перевищує гранично допустимий.
Засоби і способи захисту від блискавки
Блискавкозахист є комплексом заходів, спрямованих на запобігання прямого удару блискавки в об'єкт або на усунення небезпечних наслідків, пов'язаних з прямим ударом блискавки; до цього комплексу відносяться також засоби захисту, що оберігають об'єкт від вторинних дій блискавки і заносу високого потенціалу.
Засобом захисту від прямих ударів блискавки служить громовідвід - пристрій, розрахований на безпосередній контакт з каналом блискавки і відводить її струм в землю.
Громовідводи поділяються на окремо стоять, що забезпечують розтікання струму блискавки, минаючи об'єкт, і встановлені на самому об'єкті.
При цьому розтікання струму відбувається по контрольованим шляхах так, що забезпечується низька ймовірність ураження людей (тварин), вибуху або пожежі.
Блискавковідвід складається з наступних елементів:
Однак на практиці вони можуть утворювати єдину конструкцію, наприклад металева щогла або ферма будівлі являє собою молниеприемник, опору і токоотвод одночасно.
За типом блискавкоприймача громовідводи поділяються на:
- стрижневі (вертикальні);
- тросові (горизонтальні протяжні);
- сітки, що складаються з поздовжніх і поперечних горизонтальних електродів, з'єднаних в місцях перетину.
Стрижневі й тросові громовідводи можуть бути як окремо стоять, так і встановлені на об'єкті; близкавковловлюючі сітки укладаються на неметаллическую покрівлю захисних будівель і споруд. Однак укладання сіток раціональна лише на будівлях з горизонтальними дахами, де равновероятно ураження блискавкою будь-якого їх ділянки. При великих ухилах даху найбільш вірогідні удари блискавки поблизу її коника, і в цих випадках укладання сітки по всій поверхні покрівлі призведе до невиправданих витрат металу; економічніша установка стрижневих або тросових молниеприемников, в зону захисту яких входить весь об'єкт. З цієї причини укладання близкавковловлюючі сітки допускається на неметалевих покрівлях з ухилом не більше 1: 8.
Іноді укладання сітки поверх покрівлі незручна через її конструктивних елементів (наприклад, хвилястою поверхні покриття). У цих випадках допускається укладати сітку під утеплювачем або гідроізоляцією, за умови, що вони виконані з негорючих або важкогорючих матеріалів і їх пробою при розряді блискавки не призведе до загоряння покрівлі.
При виборі засобів захисту від прямих ударів блискавки, типів блискавковідводів необхідно враховувати економічні міркування, технологічні і конструктивні особливості об'єктів. У всіх можливих випадках блізрасположенних високі споруди необхідно використовувати як окремо стоять громовідводи, а конструктивні елементи будівель і споруд, наприклад металеву покрівлю, ферми, металеві та залізобетонні колони і фундаменти, - як молніепріемнікі, струмовідводи і заземлювачі. Захист від термічних впливів прямого удару блискавки здійснюється шляхом належного вибору перетинів молниеприемников і струмовідводів, товщини корпусів зовнішніх установок, розплавлення і проплавление яких не може відбутися при зазначених вище параметрах струму блискавки, що переноситься заряду і температури в каналі.
Захист від перекриттів на об'єкт, що захищається при ураженні окремо розташованих блискавковідводів досягається належним вибором конструкцій заземлювачів і ізоляційних відстаней між громовідводом і об'єктом. Захист від перекриттів всередині будівлі при протіканні по ньому струму блискавки забезпечується належним вибором кількості струмовідводів, прокладених до заземлювачів найкоротшими шляхами.
Захист від напруг дотику і кроку забезпечується шляхом прокладки струмовідводів в малодоступних для людей місцях і рівномірного розміщення заземлювачів по території об'єкта.
Захист від вторинних дій блискавки забезпечується наступними заходами. Від електростатичного індукції і заносу високого потенціалу - обмеженням перенапруг, наведених на обладнанні, металевих конструкціях і вводяться комунікаціях, шляхом їх приєднання до заземлювачів певних конструкцій; від електромагнітної індукції обмеженням площі незамкнутих контурі всередині будівель шляхом накладення перемичок в місцях зближення металевих комунікацій. Для виключення іскріння в місцях з'єднань протяжних металевих комунікацій забезпечуються низькі перехідні опори не більше 0,03 Ом, наприклад, у фланцевих з'єднаннях трубопроводів цій вимозі відповідає затягування шести болтів на кожен фланець.
Захисна дія і зони захисту блискавковідводів
Захисна дія громовідводу. засноване на властивості блискавки з більшою ймовірністю вражати, вищі і добре заземлені предмети, в порівнянні з розташованими поруч об'єктами меншої висоти.
Тому на громовідвід, який піднімається над об'єктом, що захищається, покладається функція перехоплення блискавок, які за відсутності громовідводу вразили б об'єкт. Кількісно захисну дію громовідводу визначається через ймовірність прориву - відношення числа ударів в захищений об'єкт (числа проривів) до загальної кількості ударів в блискавковідвід і об'єкт.
Hевозможно створити ідеальний захист від прямих ударів блискавки, повністю виключає прориви на об'єкт, що захищається. Однак на практиці реалізувати взаємне розташування об'єкта і громовідводи, що забезпечує низьку ймовірність прориву, наприклад 0,1 і 0,01, що відповідає зменшенню числа уражень об'єкта приблизно в 10 і 100 разів в порівнянні з незахищеним об'єктом. Для більшості сучасних об'єктів при таких рівнях захисту забезпечується мала кількість проривів за весь термін їх служби.
Підхід до нормування заземлювачів блискавкозахисту
Одним з ефективних способів обмеження грозових перенапруг в ланцюзі блискавковідводів, а також на металевих конструкціях і обладнанні об'єкта є забезпечення низьких опорів заземлювачів. Тому при виборі блискавкозахисту нормуванню підлягає опір заземлювача або інші його характеристики, пов'язані з опором.
Для зовнішніх установок максимально допустимий імпульсний опір заземлювачів було прийнято рівним 50 Ом.
Нормування параметрів заземлювачів по їх типовим конструкціям має ряд переваг: воно відповідає прийнятій в будівельній практиці уніфікації залізобетонних фундаментів з урахуванням їх повсюдного використання в якості природних заземлювачів; при виборі блискавкозахисту не потрібно виконувати розрахунки імпульсних опорів заземлювачів, що скорочує обсяг проектних робіт.
Загальні положення по влаштуванню блискавкозахисту
Пристрої блискавкозахисту (громовідводи) повинні включати в себе молніепріемнікі, безпосередньо сприймають удар блискавки, струмовідводи і заземлювачі.
Стрижневі молніепріемнікі повинні бути виготовлені зі сталі (круглої, смуговий, кутовий, трубчастої) будь-якої марки перерізом не менше 200 мм2, довжиною не менше 500 мм і укріплені на опорі або безпосередньо на самому защищаемом будинку або споруді.
Тросові молніепріемнікі повинні бути виготовлені із сталевих багатодротяних канатів перерізом не менше 50 мм2.
Струмовідводи, що з'єднують молніепріемнікі всіх видів з заземлювачами, слід виконувати зі сталі. Їх розміри повинні бути не менше наведених нижче:
Близкавковловлюючі сітка повинна бути виконана з оцинкований сталевих провідників діаметром не менше 8 мм, покладена на неметаллическую покрівлю будівлі зверху або під вогнетривкі або важкозгоряє утеплювач або гідроізоляцію. Розмір осередків сітки повинен бути не більше 6x6 м. Сітка в вузлах повинна бути з'єднана зварюванням.
У будівлях з покриттями по металевим фермам або балках близкавковловлюючі сітку на покрівлі не укладають. В цьому випадку несучі конструкції покриття повинні бути пов'язані струмовідводами зі сталевих стрижнів марки А1 діаметром 12 мм. Всі металеві деталі, розташовані на покрівлі (труби, вентиляційні пристрої, водостічні воронки і т.п.) повинні бути з'єднані з близкавковловлюючі сіткою громовідводи. На неметалічних піднімаються частинах будівель слід додатково укласти металеву сітку і з'єднати її за допомогою зварювання з близкавковловлюючі сіткою на покрівлі.
При прокладанні близкавковловлюючі сітки та встановлення блискавковідводів слід використовувати на об'єкті, що підлягає всюди, де це можливо, в якості струмовідводів металеві конструкції будівель і споруд (колони, ферми, рами, пожежні сходи і т.п. а також арматуру залізобетонних конструкцій) за умови забезпечення безперервного електричного зв'язку в сполуках конструкцій і арматури з блискавкоприймача і заземлювачами, виконуваних, як правило, зварюванням.
Залізобетонні фундаменти будівель, споруд, зовнішніх установок, опор блискавковідводів слід, як правило, використовувати в якості заземлювачів блискавкозахисту за умови забезпечення безперервного електричного зв'язку з їх арматурі і приєднання її до закладних деталей за допомогою зварювання.
Бітумні і бітумно-латексні покриття не є перешкодою для такого використання фундаментів. У середньо- та сільноагрессівних грунтах, де захист залізобетону від корозії виконується епоксидними та іншими полімерними покриттями, а також при вологості грунту менше 3% використовувати фундаменти як заземлювачі не допускається.
Штучні заземлювачі слід розташовувати під асфальтовим покриттям або в рідко відвідуваних місцях (на газонах, у видаленні на 5 м і більше від грунтових проїжджих і пішохідних доріг і т.п.).
Вирівнювання потенціалів всередині будівель і споруд завширшки понад 100 м повинні відбувається за рахунок безперервного електричного зв'язку між несучими внутрішньоцехових і залізобетонними фундаментами, якщо останні можуть бути використані в якості заземлювачів. В іншому випадку повинна бути забезпечена прокладка всередині будівлі в землі на глибині не менше 0,5 м протяжних горизонтальних електродів перетином не менше 100 мм 2. Електроди слід прокладати не менше, ніж через 60 м по ширині будівлі і приєднувати по його торцях з двох сторін до зовнішнього контуру заземлення.
На часто відвідуваних відкритих майданчиках з підвищеною небезпекою ураження блискавкою (поблизу монументів, телевеж і подібних споруд заввишки більше 100 м) вирівнювання потенціалу виконується приєднанням тоководов або арматури споруди до його залізобетонному фундаменту не рідше ніж через 25 м по периметру підстави споруди.
При неможливості використання залізобетонних фундаментів як заземлювачів під асфальтовим покриттям майданчика на глибині не менше 0,5 м через кожні 25 м повинні бути прокладені радіально розходяться горизонтальні електроди перерізом не менше 100 мм2 і довжиною 2-3 м, приєднані до заземлювачів захисту споруди від прямих ударів блискавки.
При зведенні в грозовий період високих будівель і споруд на них в ході будівництва, починаючи з висоти 20 м, необхідно передбачати такі тимчасові заходи по захисту від блискавки. На верхній позначці споруджуваного об'єкта повинні бути закріплені молніепріемнікі, які через металеві конструкції або вільно спускаються вздовж стін струмовідводи слід приєднувати до заземлювача, зазначеним у пп. 3.7 і 3.8 РД. У зону захисту типу Б блискавковідводів повинні входити всі зовнішні майданчики, де в ході будівництва можуть перебувати люди. З'єднання елементів блискавкозахисту можуть бути звареними або болтовими. У міру збільшення висоти споруджуваного об'єкта молніепріемнікі слід переносити вище.
Пристрої і заходи щодо захисту від блискавки, які відповідають вимогам цих норм, повинні бути закладені в проект і графік будівництва або реконструкції будівлі таким чином, щоб виконання блискавкозахисту відбувалося одночасно з основними будівельно-монтажними роботами.
Пристрої блискавкозахисту будівель і споруд повинні бути прийняті і введені в експлуатацію до початку опоряджувальних робіт, а при наявності вибухонебезпечних зон - до початку комплексного випробування технологічного обладнання.
При цьому оформляється і передається замовнику скоригована При будівництві і монтажі проектна документація по влаштуванню блискавкозахисту (креслення і пояснювальна записка) і акти приймання пристроїв блискавкозахисту, в тому числі акти на приховані роботи з приєднання заземлювачів до струмовідводів і струмовідводів до блискавкоприймача, за винятком випадків використання сталевого каркаса будівлі в якості струмовідводів і молниеприемников, а також результати вимірів опорів току промислової частоти заземлювачів окремо розташованих блискавко тводов.
Перевірці підлягають цілість і захищеність від корозії Доступних огляду частин молниеприемников і струмовідводів і контактів між ними, а також значення опору струму промислової частоту заземлювачів окремо розташованих блискавковідводів. Це значення не повинно перевищувати результати відповідних вимірів на стадії приймання більше ніж в 5 разів. В іншому випадку слід проводити ревізію заземлювача.
Залежно від конкретних умов можливі різні варіанти (або їх комбінації) блискавкозахисту. Найпростіше обладнати системою блискавкозахисту будинку з металевою крівлею. Для цього досить підвести до двох протилежних схилах даху токоотвод і з'єднати їх з заземлювачами (наприклад, водопровідної трубою). Як струмовідводів можна використовувати водостічні труби, занулити їх в разі необхідності за допомогою вертикального або горизонтального заземлювача.
Будова з не металевою крівлею можна обладнати тросової системою блискавкозахисту у вигляді натягнутої уздовж коника даху сталевого дроту діаметром 5-6 мм з блискавкоприймачами, розташованими вище найвищої точки будови або його елементів. Дріт з зазором 250 мм від гребеня даху натягують між дерев'яними стійками, встановленими на фронтонах, якщо вона розташована вище інших елементів будівлі (наприклад, димохідної труби), то в цьому випадку її можна вважати молніепріемніком.