Защита объекта от прямых ударов молнии с помощью стержневого молниеотвода.
Для защиты объекта с шириной a=4,6 м, длиной b=4,8 м и высотой h=8,5 м от прямых ударов молнии с амплитудой Iм=35 кА и временем нарастания фронта τф=10-6 с установлен одиночный молниеотвод. Глубина нижнего конца фундамента молниеотвода от поверхности земли hФ= 3,2 м; ширина фундамента aФ = 0,8 м; удельное сопротивление грунта ρ=500 Ом*м. Схема расположения молниеотвода и защищаемого объекта приведена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1. Схема расположения молниеотвода и защищаемого объекта
Требуется:
1. Рассчитать устройство заземления молниеотвода, состоящее из естественного заземлителя (фундамента молниеотвода) и искусственного заземлителя из условий, что допустимое импульсное сопротивление устройства заземления Rз не должно превышать 10 Ом.
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.
Решение
Рассчитаем импульсное сопротивление фундамента молниеотвода. Для приближенного расчета сопротивления заземления одиночного стержнеdого молниеотвода используем следующую формулу:
RФ=1,7*ρ2*π*hФ*ln4*hФb=1,7*5002*3,14*3,2*ln4*3,24,8=41,5 Ом.
Определим импульсное сопротивление заземлителя.
Rфи=δи*Rηи*n,
где δи=0,8 - импульсный коэффициент для сопротивления фундамента.
Получаем:
Rфи=0,8*41,51=33,2 Ом.
Рассчитаем необходимое импульсное сопротивление искусственного заземлителя по формуле:
Rии=Rфи*RзRфи-Rз=33,2*1033,2-10=14,3 Ом.
Рассчитаем импульсное сопротивление, состоящее из двух горизонтальных полос по формуле:
Rпи=ρπ*l*ln1,5*lb*t*δиηи*n,
где l=5 м - длина полосы; b=0,04 м - ширина полосы; t=0,5 м - глубина залегания полосы; δи=0,45 – соответствующий импульсный коэффициент; ηи=1.
Таким образом:
Rпи=5003,14*5*ln1,5*50,04*0,5*0,451*2=28,5 Ом.
Достаточность импульсного сопротивления искусственного заземлителя в виде полос определяется из неравенства: Rпи≤Rии.
Имеем:
Rпи=28,5 Ом>Rии=14,3 Ом.
Неравенство не выполняется, значит, искусственного заземлителя в виде полос нам недостаточно.
Для уменьшения сопротивления импульсного заземлителя следует присоединить к горизонтальным полосам (с помощью сварки) вертикальные стержни в виде труб длиной 2,5 м с диаметром 0,05 м
.
Определяем импульсное сопротивление вертикальных труб:
Rтри=ρ2*π*l*ln4*l*2*t+ld*4*t+l*δиηи*n=
=5002*3,14*2,5*ln4*2,5*2*0,5+2,50,05*4*0,5+2,5*0,30,75*3=21,4 Ом.
Сопротивление параллельного соединения Rпи и Rтри:
Rпи1=Rпи*RтриRпи+Rтри=28,5*21,428,5+21,4=12,2 Ом.
Имеем:
Rпи1=12,2 Ом<Rии=14,3 Ом.
Неравенство выполняется, значит искусственного заземлителя в виде полос и приваренных к ним вертикальных труб нам достаточно.
Минимально допустимое расстояние по воздуху lмин
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
