МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

Дніпропетровський державний аграрний університет

Кафедра

Безпеки життєдіяльності

Методичні вказівки

ДЛЯ ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБОТИ

ЗА ТЕМОЮ: « ЗАХИСТ ВІД БЛИСКАВКИ ХАРАКТЕРНОГО ОБ'ЄКТА

ГІДРОМЕЛІОРАЦІЇ»

студентами екологомеліоративного факультету

з дисципліни «Охорона праці»

Дніпропетровськ, 2009

Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи за темою: «Захист від блискавки характерного об’єкта меліорації» Дніпропетровський державний аграрний університет. Дніпропетровськ,2009.

Розроблені для самостійної роботи студентів екологомеліоративного факультету при виконанні розрахунково-графічної роботи.

В методичних вказівках викладені розрахунки елементів захисту від блискавки ( зони захисту ) графічним методом та елементів заземлюючого пристрою.

Розраховані для використання студентами, які вивчають дисципліну «Охорона праці» та викладачами, що викладають цю дисципліну.

Розглянуті та затверджені:

на засіданні кафедри БЖД. Протокол №____від ___________ 2009 р.

Завідувач кафедри БЖД професор______________А.С. Бєліков

методичною комісією екологомеліоративного факультету

Протокол №_____від_____________2009р.

Голова комісії доцент______________В.В. Коваленко

Методичні вказівки уклали: професор А.С. Бєліков,

старший викладач А.М.Кравчук

Рецензенти:

Доцент кафедри БЖД Л.Д. Устимович (ДДАУ)

Доцент кафедри БЖД С.Г. Годяєв (ДДАУ)

Організаційно-методичні вказівки щодо виконання

розрахунково-графічної роботи

1. Для виконання роботи кожному студенту видається завдання за визначеним варіантом.

2. Термін виконання розрахунково-графічної роботи встановлює викладач, про що вказуєтся у завданні до роботи.

3. Для виконання роботи студенту відводиться 12 годин часу, передбаченого робочою навчальною програмою на самостійну роботу.

4. Оформляється робота на аркуші паперу формату А-2, з дотриманням наступних рекомендацій: *

   • в лівій частині аркуша виконати креслення графічного зображення зони захисту блискавковідводу (виконується з урахуванням прийнятого масштабу);

   • в правій, верхній частині аркуша викласти основні значення виконаного розрахунку елементів захисту об’єкта від враження його блискавкою (методику розрахунку див. далі).

   • В розрахунковій частині приводяться таблиці з основними даними, необхідними для розрахунку;

   • в правій, нижній частині аркуша виконати прийняті схеми улаштування блискавковідводу на об’єкті захисту, з коротким письмовим поясненням будови конструкції блискавковідводу.

5. Розрахункову частину роботи оформити у вигляді пояснювальної записки (5-6 аркушів), де визначити тип зони захисту та категорію обладнання захисту об’єкта від блискавки, радіус захисту блискавковідводу та виконати розрахунок елементів контуру заземлення (методику розрахунку див. далі). Математичні дії, в розрахунку показувати повністю, з відповідними поясненнями та таблицями, що були використані. Пояснювальна записка оформляється акуратно, записи виконуються без скорочень (прийняті скорочення – допускаються). **

6. До захисту студент надає роботу, виконану у повному об’ємі і оформлену з дотриманням встановлених вимог.

7. При захисті розрахунково-графічної роботи студент повинен відповісти на запитання викладача, поставлені за її темою.

8. Робота оцінюється за чотирибальною шкалою, в залежності від: якості виконання графічної частини та розрахунку в пояснювальній записці; повноти відповідей на поставлені запитання за темою.

* Приблизна компоновка креслення представлена у додатку 1.

** Пояснювальна записка оформляється на папері формату А-4.

Загальні положення

Захист від блискавки – це комплекс захисних пристроїв, які призначені для забезпечення безпеки людей, збереження будівель та споруд їх обладнання, матеріалів, матеріальних цінностей від можливих загорянь, вибухів та руйнувань, що викликані дією блискавки.

Відома первинна та другорядна дія блискавки. Найбільш небезпечна її первинна дія, або так названий «прямий удар», коли блискавка має безпосередній контакт з об’єктом.

Другорядна дія блискавки зв’язана з виникненням електростатичної та електромагнітної індукції, а також з занесенням високих потенціалів у споруду, які здатні визвати іскроутворення у повітряних проміжках будівельних конструкцій, що може призвести до пожежі і вибуху.

Одним з основних та вирішальних заходів захисту від первинної та другорядної дії блискавки є обладнання блискавковідводів, які приймають на себе електричний струм блискавки і відводять його в землю.

У відповідності з інструкцією по проектуванню та побудові захисту будівель і споруд від блискавки СН 305-77 всі будівлі поділяють на три категорії обладнання захисту (І, ІІ, ІІІ) та два типи зон (А і Б)захисту об’єктів від прямих ударів блискавки.

Зона захисту А має ступінь надійності 99,5 %, тобто вірогідність ураження для цієї зони складає 0,5 %. Зона захисту типу Б має ступінь надійності 95 % і більше з вірогідністю ураження 5 % і менше.

Категорію обладнання захисту від блискавки встановлюють на підставі класифікації вибухонебезпечних зон, згідно правил будови електроустановок (ПУЕ).

До першої категорії захисту відносяться будівлі та споруди, в приміщеннях яких горючі гази або пара , а також горючі пил і волокна здатні утворювати вибухонебезпечні суміші з повітрям або з іншими окислювачами при нормальних режимах роботи. Вибух в таких приміщеннях супроводжується як правило, значними руйнуваннями та людськими жертвами.

Захист таких об’єктів здійснюється незалежно від середньої річної грозової діяльності або від місця розміщення об’єкта на території України.

До другої категорії захисту відносяться будівлі та споруди, в яких при нормальній експлуатації утворення властивих для першої категорії вибухонебезпечних сумішей не має місця, а можливе лише в результаті аварії або несправної апаратури та обладнання.

До цієї категорії відносяться також будівлі, в котрих у металевих упаковках зберігаються вибухові речовини, що легко загоряються.

Захист таких об’єктів виконується у місцевостях з середньою грозовою діяльністю 10 і більше грозових годин за рік.

До третьої категорії захисту відносяться будівлі та споруди, для яких прямий удар блискавки є небезпечним у відношенні виникнення пожежі, механічних руйнувань, враження людей і тварин.

Захист таких об’єктів виконується у місцевостях з грозовою діяльністю 20 та більше грозових годин за рік при очікуваній кількості уражень блискавкою не менше 0,05.

Середня грозова діяльність за рік визначається за картою (СН 305-77) або за офіційними даними місцевих метеостанцій.

Середньорічна кількість ударів блискавки на 1 км² земної поверхні визначається в залежності від інтенсивності грозової діяльності в годинах (див. табл. 1.).

Таблиця 1

Середня кількість уражень блискавкою за рік

Середня грозова діяльність, годин	10..20	20…40	40…60	60…80	80…100
Середня кількість уражень блискавкою за рік	1	3	6	9	12

Конструкції блискавковідводів

Існують три основні типи блискавковідводів: стержневі, канатні (або антенні) та сітчасті. Елементами блискавковідводу є приймач блискавки, провідник струму, заземлювач та щогла, яка призначена для закріплення приймача блискавки та провідника струму і є опорою для блискавковідводу.

Приймачі блискавки стержневих блискавковідводів виготовляють зі сталі різного профілю з антикорозійним захистом (сталеві стержні, труби, кутова сталь, штабова сталь (смуга), тощо).

В якості приймача блискавки може бути використана спеціальна сталева сітка з чарунками площею не більше 150 м².

Канатний (антенний) приймач блискавки слід виконувати зі сталевого багатодротового каната розрізом не менше 35 мм².

Для провідників струму використовують сталь любого профілю з мінімальним розрізом 48 мм², а діаметр круглої сталі або каната повинен бути не менше 6 мм. Струмовідводи слід прокладати зовні будівель від приймача блискавки до заземлювача найкоротшим шляхом.

Струмовідводи з’єднуються між собою, а також з приймачем блискавки і заземлювачем зварюванням. Довжина зварювального шва має бути не меншою від подвійної ширини прямокутного провідника і не меншою від шести діаметрів зварюваних круглих провідників.

Заземлювачі у блискавковідводах можуть застосовуватись вертикальні або горизонтальні (горизонтальні застосовуються в місцях з постійно вологими верхніми шарами грунту) з кутової сталі 40х40х4мм., круглих сталевих стержнів діаметром 10 – 20 мм., а також труб з зовнішнім діаметром 30 – 60 мм., і товщиною стінок 4 мм.

Щогли блискавковідводів виконують у вигляді вільно стоячих конструкцій зі сталі або дерева.

Захист від прямих ударів блискавки може здійснюватись окремо стоячими або встановленими на будівлях неізольованими стержневими, сітчастими або канатними блискавковідводами.

Найменша відстань від провідників струму окремо стоячого стержневого блискавковідводу до будівлі залежить від опору заземлення, умовно її можна прийняти 5м.

Порядок виконання розрахунково-графічної роботи

1. Розрахунок елементів блискавковідводу.

А. Побудова зони захисту одиночним стержневим блискавковідводом та визначення його висоти.

Зона захисту блискавковідводів – це частина простору, всередині якого будинок або споруда захищена від прямих ударів блискавки з певним ступенем надійності.

Переважна кількість будівель і споруд в сільській місцевості відносяться до третьої категорії захисту від блискавки, у зв’язку з цим, розрахунок проводимо для цієї категорії.

Визначення типу зони захисту залежить від очікуваного числа ураження блискавкою за один рік будівель і споруд, які не мають захисту від блискавки (див. формулу 1).

N = (S+6h_x)(L+6h_x)n*10^-6, (1)

де S, L, h_x – відповідно ширина, довжина та найбільша висота об’єкта захисту, м.;

n – середнє число ударів блискавки в 1км² поверхні землі на місці розміщення об’єкта (див. табл. 1).

Якщо N більше 1, тоді для об’єктів II категорії захисту передбачається зона типу А, а при N менше 1 – типу Б.

Якщо N більше 2, тобто для об’єктів ІІІ категорії захисту приймають зону типу А, а коли N менше або дорівнює 2 – типу Б.

Об’єкти І та ІІ категорії захисту повинні бути захищені від усіх видів впливу блискавки, а об’єкти ІІІ категорії – від прямого удару та від занесення у будівлю високих потенціалів.

Одиночний стержневий блискавковідвід створює навколо споруди, яка ним захищається захисну зону у вигляді, подвійного конуса з круглою основою (див. рис.1). Радіус його основи у півтора рази більше висоти приймача блискавки.

Захисну зону можна побудувати графічно. Для цього проведемо горизонтальну лінію та перпендикулярно до неї, в масштабі, відкладемо висоту приймача блискавки, рівну h (рис.1). На горизонтальній лінії з точки 0 (місця розміщення приймача блискавки) в тому ж масштабі відкладемо радіуси основи конуса r, що дорівнюють 1,5h. Кінці радіусів позначимо літерою Б. На лінії висоти h (лінія 0Н), на відстані 0,8h від основи, відзначимо точку В, а на лінії радіусів основи – точки Г, які ділять радіуси на дві рівні частини - r/2.

Проведемо прямі лінії з точки Н до точки Г, а з точки В до точки Б. В результаті такої побудови отримаємо трикутник, при обертанні якого навколо осі 0Н утвориться зона захисту у вигляді конуса.

Горизонтальний переріз зони захисту на висоті споруди h_x утворює коло радіусом r_х, яке називається радіусом захисту.

При невідомому значенні h значення r_х можна визначити графічним способом використовуючи правила геометрії (коли відомі розміри споруди, яка захищається блискавковідводом).

При відомих r_х та h_х висоту блискавковідводу h можна визначити підставляючи ці значення в формули (2) або (3).

Будівлі і споруди в сільській місцевості як правило невеликої висоти, тому, висота блискавковідводу, що споруджується не перевищуватиме 60 м.

Рис. 1 Зона захисту об’єкта одиночним стержневим блискавковідводом.

1). Зона захисту на рівні h_x;

2).Зона захисту на рівні землі.

При одиночному стержневому блискавковідводі висотою менше 60 м радіус захисту визначають за співвідношеннями:

а) при ; (2)

б) при . (3)

Зона захисту одиночного стержневого блискавковідводу висотою більше 60м, але не вище 100м, за формою аналогічна зоні захисту одиночного стержневого блискавковідводу висотою менше 60м, за основу конуса приймається коло радіусом 90м.

Для цього випадку радіус захисту r_х при висоті споруди, яка захищається блискавковідводом h_х визначається співвідношенням:

а) при (4)

б) при (5)

Б. Побудова зони захисту двома і більше блискавковідводами.

При захисті споруд великої довжини встановлюють два стержневих блискавковідводи. Зона захисту рівних за висотою (h не більше 60м) блискавковідводів з відстанню між ними а, зображена на рис.2.

Рис. 2 Зона захисту об’єкта двома стержневими блискавковідводами

Торцева частина зони захисту визначається як зона одиночних стержневих блискавковідводів.

Верхня границя зони являє собою коло, що проходить через вершини блискавковідводів з центром, який знаходиться на перпендикулярі, проведеному із середини відстані між ними на висоті 4h. Посередині між блискавковідводами в перерізі вертикальною площиною висота зони позначається h₀, а радіус основи r₀ = 1,5 h₀.

Висота зони в середині подвійного стержневого блискавковідводу, визначається за формулою:

(6)

де h – висота одиночного блискавковідводу, м.

а – довжина будови, м.

В. Побудова зони захисту одинарним канатним (антенним) блискавковідводом.

Для захисту від ударів блискавки будівель чи споруд, які мають велику довжину використовують одиночні або подвійні канатні (антенні) блискавковідводи.

При такому блискавковідводі верхня частина захисту обмежується горизонтальною прямою, яка проходить через точку максимального провису каната (дивись рис.3). Зона захисту у вертикальному перерізі, перпендикулярному канату посередині між опорами, за своєю формою аналогічна стержневим блискавковідводам, але радіус основи зони захисту при такому блискавковідводі r = 1,25. При розрахунку зони захисту, що утворюється канатним блискавковідводом у перерізі А-А (рис.3) , слід додержуватись формул 7,8.

Розрахункова висота опор каната складається з розрахункової висоти каната блискавковідводу та величини провісу каната.

Стріла провісу для сталевого каната перерізом 35-50 мм² приймається:

• для прольотів довжиною до 120 м. – 2м.;

• для прольотів довжиною від 120 до 150 м – 3м.

Рис.3 Зона захисту одинарним канатним блискавковідводом