2.6 Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеприемника высотой от 30 до 150м
Для защиты опор воздушных линий, подстанций и открытых распределительных устройств (ОРУ), топливных резервуаров и т.п. часто используют стержневые молниеприемники высотой от 30 до 150 м.
Стандартной зоной защиты молниеприемника высотой до 60м будет «шатер», вершина которого совпадает с вершиной молниеприемника, а основанием будет окружность с радиусом r = 1.5 × h (рис. 2.6.1).
Здесь hx – высота точки на границе защищаемой зоны; hа – активная высота молниеприемника; rx – радиус защиты на высоте hx. Объекты, находящиеся на границе зоны hx защищены с вероятностью р = 0,99.
Для упрощения методики расчета и построения зон защиты производится замена «шатра» на два конуса разной высоты и радиуса (рис. 2.6.2).
Ломаная линия, объединяющая оба конуса, и будет зоной защиты. Величины rx и hx взаимосвязаны:
для 0 < hx < ⅔h
для ⅔h < hx < h
Расчет сводится к нахождению оптимальной высоты молниеприемника (h) по rx и hx, которые определяются по размерам защищаемого объекта с учетом минимально допустимого приближения (S) к молниеприемнику. При этом объект должен полностью вписываться в зону защиты:
для 0 < hx < ⅔h
для ⅔h < hx < h
Для молниеприемников с высотой 60 < h < 100 м зона защиты определяется, исходя из жестко лимитированной величины основания защитного конуса на уровне земли r = 90 м.
Тогда для 0 < hx < ⅔h
для ⅔h < hx < h
Для молниеприемников с высотой 100 < h < 150 м необходимо учитывать тот факт, что сама вершина молниеприемника от ударов молнии не защищена, поэтому зона защиты в этом случае будет представлять собой простой конус с высотой h0 < h (рис. 2.6.3). Зоны защиты для такого высокого молниеотвода различают на два типа: тип А – со степенью надежности 99.5% и выше; тип Б – со степенью надежности 95% и выше. Тип защиты А обычно принимается для промышленной застройки, для объектов сельскохозяйственного назначения, как правило, принимают тип защиты Б.
Для типа А размеры защитной зоны определяются по формулам:
Для типа Б размеры защитной зоны определяются по формулам:
При известных значениях для защищаемого сооружения hx и rx высота одиночного стержня определяется:
Эти расчетные формулы пригодны для простых молниеприемников высотой от 100 до 150 м. При еще более высоких молниеотводах пользуются иной, специализированной методикой расчетов.