Защита объекта от прямых ударов молнии с помощью стержневого молниеотвода
Условие задачи и исходные данные.
Для защиты объекта с шириной «a», длиной «b» и высотой «h» от прямых ударов молнии с амплитудой Iм и временем нарастания фронта τᵩ=10⁻⁶с установлен одиночный молниеотвод. Глубина нижнего конца фундамента молниеотвода от поверхности земли hᵩ=3,2 м, ширина фундамента aᵩ=0,8 м, удельное сопротивление земли p, Ом∙м. Схема расположения молниеотвода и защищаемого объекта приведена на рисунке.
Рисунок 2 – Схема расположения молниеотвода и защищаемого объекта
Требуется
1. Рассчитать устройство заземления молниеотвода, состоящие из естественного заземлителя (фундамента молниеотвода) и искусственного заземлителя из условий, что допустимое импульсное сопротивление устройства заземления R₃ не должно превышать 10 Ом. Начертить эскиз контура заземления совместно с защищаемым объектом.
2. Рассчитать минимально допустимые расстояния от молниеотвода до защищаемого объекта, радиус зоны защиты rₓ на высоте объекта h и высоту молниеотвода H. На эскизе показать сечение зоны защиты стержневого молниеотвода.
Значения соответствующих переменных параметров:
Iм=15 кА, ρ=500 Ом·м, а=4,4 м, b=4,6 м, h=11,5 м.
Нужно полное решение этой работы?
Ответ
Rи=9,9 Ом, Lмин.з =3 м, Lмин.в =5 м H=19 м, м.
Вывод: конструкция и расположение молниеотвода зависят от размеров защищаемого объекта, величины предполагаемого тока молнии и сопротивления грунта.
Решение
Нарисуем схему расположения молниеотвода и защищаемого объекта.
Рисунок 3 – Схема расположения молниеотвода и защищаемого объекта
Рассчитаем импульсное сопротивление фундамента молниеотвода. Импульсный коэффициент для сопротивления фундамента вне зависимости от сопротивления грунта принимаем δиф =0,8, а глубина нижнего конца фундамента равна t=hᵩ.
Величина сопротивления фундамента:
Rф= 1,7(ρ/2πt)ln(4t/b)= 1,7·(500/(2π·4,6))·ln(4·3,2/0,8)=117 Ом.
Импульсное сопротивление фундамента молниеотвода:
Rфи = δu Rф /(ηun)=0,8·117/(1·1)=93,8 Ом,
где ηи=1 – импульсный коэффициент использования заземлителя, учитывающий ухудшение условий растекания тока молнии вследствие взаимного экранирования электродов;
δu=0,8 - импульсный коэффициент;
n=1 – количество заземлителей.
Rи=93,8 Ом, что больше допустимого значения заземлителя Rз=10 Ом, следовательно, искусственный требуется заземлитель.
Требуемое импульсное сопротивление искусственного заземлителя вычисляется по следующей формуле:
Rии =10Rфи/(Rфи – 10)= 10·93,8/(93,8 – 10)=11,2 Ом.
В качестве искусственного заземлителя выберем наиболее простой искусственный заземлитель, состоящий из двух горизонтальных полос шириной 0,04 м и длиной по 10 м, симметрично расходящихся от точки присоединения токоотвода и расположенных на глубине 0,5 м
.
Импульсное сопротивление вертикальной вычисляется по формуле:
Rпи=(ρ/πl)ln(1,5l/(b·t)0,5)δu/(ηun) =
=(500/π·10)·ln(1,5·10/(0,04·0,5)0,5)·0,55 /(1·2)=11,1 Ом,
где ηи=1 – импульсный коэффициент использования заземлителя, учитывающий ухудшение условий растекания тока молнии вследствие взаимного экранирования электродов;
δu=0,3 - импульсный коэффициент;
n=2 – количество заземлителей.
Rи=11,1 Ом< Rии =11,2 Ом, следовательно, сопротивление фундамента с искусственным заземлителем менее 10 Ом.
Общее импульсное сопротивление заземлителя равно:
Rзи = RфиRи/(Rфи+ Rи)= 93,8·11,1/(93,8+11,1)=9,9 Ом ≤ Rз = 10 Ом.
3
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
