Помощь студентам в учебе
Молниезащита высотных жилых и общественных зданий
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 МОЛНИЕЗАЩИТА ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ 8
1.1 Последствия удара молнии 8
1.2 Возможности появления встречного разряда 10
1.3 Число ударов молнии в высотные сооружения 15
1.4. Зоны защиты высотных молниеотводов 16
2 АКТИВНАЯ МОЛНИЕЗАЩИТА 18
2.1 Что такое активная молниезащита? 18
2.2 Фазы развития встречного разряда 18
2.2.1 Возникновение короны 18
2.2.2 Стримерная корона 19
2.2.3 Развитие встречного лидера 21
2.3 Энергоемкость управляющих воздействий на молнию 22
3 РАСЧЕТ ПАССИВНОЙ МОНИЕЗАЩИТЫ 25
3.1 Определение категории молниезащиты 25
3.2 Расчет площади поверхности стягивания молнии 25
3.3 Расчет плотности ударов молнии в землю 25
3.4 Выбор молниеприемника 26
3.5 Выбор токоотвода 27
3.6 Выбор заземлителя 28
3.6.1 Расчет импульсного сопротивления 29
3.6.2 Расчет сопротивления заземляющего устройства 29
3.7 Защита от вторичных воздействий молнии 31
4 РАСЧЕТ АКТИВНОЙ МОНИЕЗАЩИТЫ 35
4.1 Расчет площади поверхности стягивания молнии 35
4.2 Расчет плотности ударов молнии в землю 35
4.3 Расчет ожидаемого количества N поражений молнией в год 35
4.4 Расчет допустимого уровня риска No 35
4.5 Требуемая эффективность 37
4.6 Расчет радиуса зоны защиты 37
5 РАЗРАБОТКА МОЛНИЕЗАЩИТЫ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ 40
6 СРАВНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПАССИВНОЙ И АКТИВНОЙ МОЛНИЕЗАЩИТЫ 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 48
ВВЕДЕНИЕ 6
1 МОЛНИЕЗАЩИТА ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ 8
1.1 Последствия удара молнии 8
1.2 Возможности появления встречного разряда 10
1.3 Число ударов молнии в высотные сооружения 15
1.4. Зоны защиты высотных молниеотводов 16
2 АКТИВНАЯ МОЛНИЕЗАЩИТА 18
2.1 Что такое активная молниезащита? 18
2.2 Фазы развития встречного разряда 18
2.2.1 Возникновение короны 18
2.2.2 Стримерная корона 19
2.2.3 Развитие встречного лидера 21
2.3 Энергоемкость управляющих воздействий на молнию 22
3 РАСЧЕТ ПАССИВНОЙ МОНИЕЗАЩИТЫ 25
3.1 Определение категории молниезащиты 25
3.2 Расчет площади поверхности стягивания молнии 25
3.3 Расчет плотности ударов молнии в землю 25
3.4 Выбор молниеприемника 26
3.5 Выбор токоотвода 27
3.6 Выбор заземлителя 28
3.6.1 Расчет импульсного сопротивления 29
3.6.2 Расчет сопротивления заземляющего устройства 29
3.7 Защита от вторичных воздействий молнии 31
4 РАСЧЕТ АКТИВНОЙ МОНИЕЗАЩИТЫ 35
4.1 Расчет площади поверхности стягивания молнии 35
4.2 Расчет плотности ударов молнии в землю 35
4.3 Расчет ожидаемого количества N поражений молнией в год 35
4.4 Расчет допустимого уровня риска No 35
4.5 Требуемая эффективность 37
4.6 Расчет радиуса зоны защиты 37
5 РАЗРАБОТКА МОЛНИЕЗАЩИТЫ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ 40
6 СРАВНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПАССИВНОЙ И АКТИВНОЙ МОЛНИЕЗАЩИТЫ 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 48
Грозы от давних времен являются очаровательным природным явлением. Но нельзя забывать, что они являются значительной природной опасностью для человека и его окружения. Разница в электрическом заряде между облаками и землей приводит к тому, что в атмосфере возникают грозовые фронты, особенно часто это случается в летние месяцы - июль и август. То, что воспринимается нами как молния, на самом деле состоит из негативного тока, проходящего от облака к земле. При попадании молнии в здание ток нагревает не только точку попадания, но и всю его конструкцию, что значительно увеличивает вероятность возгорания. Только высокопрофессиональный монтаж систем молниезащиты в соответствии со всеми техническими нормами сможет обеспечить полную надежность и безопасность.
Молниезащита зданий представляет собой комплекс технических решений, осуществляемых с целью предотвращения возможных отрицательных последствий от прямого удара молнии, а так же вторичных проявлений удара молнии (наведенные перенапряжения, возникающие в электрических цепях при грозовом разряде). Устройство молниезащиты для зданий и промышленных коммуникаций является обязательным мероприятием для обеспечения условий безопасности, поэтому составляют содержание отдельного раздела проекта и закладываются в график строительства здания или сооружения.
Устройство молниезащиты включает в себя такие элементы как молниеприем- ник, токоотводы, систему заземления. Молниеприёмник (громоотвод, молниеотвод) - это устройство, предназначенное для перехвата молнии. Принцип действия молниеприемника состоит в том, что удар молнии приходится на наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения. Следовательно, если объект расположен в зоне защиты молниеотвода, то он не будет поражен молнией.
Почему же нас заинтересовал активный молниеприемник с точки зрения мол- ниезащиты высотных зданий?
Современные средства молниезащиты позволяют надежно защитить здания от поражения молнией. Проектирование молниезащиты высотные сооружение отличает возникновение восходящих молний, которые, стартуя от вершины сооружения, распространяются к облаку. Молния при приближении к поверхности земли несет электрический заряд, усиливающий собой электрические поля вершин объектов, находящихся на поверхности земли, и поля непосредственно у земной поверхности. Эффект продвижения электрического заряда усиливается высотой объектов из чего можно сделать вывод, что высота прямо пропорциональна скорости и времени приближения, благодаря чему увеличивается общее число грозовых ударов и увеличивается площадь стягивания молнии.
Традиционные средства молниезащиты высотных зданий не дают приемлемой зоны защиты от ударов молнии, приходится использовать комплекс защит. Важнейшей задачей электроэнергетики в области обеспечения грозозащиты и повышения надежности эксплуатации при поражениях молнией, является усовершенствование молниеприемника. Поэтому рассмотрение использования активного молниеприемника, является актуальной научно-технической задачей.
Цель работы - разработка молниезащиты высотных зданий на основе применения активных молниеотводов. Сравнение зон защиты активного и пассивного молниеотводов.
Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи исследования:
1 Снижение ущерба от прямого удара молнии. Провести теоретические исследования влияния высоты здания на годовое число отключений.
2 Рассмотреть конструктивные особенности и способы установки оборудования молниеотвода.
3 Рассчитать и сравнить радиусы защиты для пассивного и активного мол- ниеприемника.
4 На примере жилого комплекса «Манхэттен» разработать активную систему молниезащиты, а также модернизировать план зданий и предложить возможный перечень домов, которые будут так же попадать в зону защиты.
5 Обосновать преимущества использования активных молниеотводов в отличие от обычных стержневых молниеотводов. Описать плюсы и минусы использования активных молниеотводов.
Новизна выпускной квалификационной работы заключается в применении активной молниезащиты для здания на примере высотного жилого дома в г.Челябинск.
Результаты исследования - работа ориентирована на решение актуальных проблем улучшения молниезащиты высотных жилых и общественных зданий.
Работа может представлять интерес для организаций, проектирующих молниезащиту, а также для строительных организаций в г.Челябинск.
Молниезащита зданий представляет собой комплекс технических решений, осуществляемых с целью предотвращения возможных отрицательных последствий от прямого удара молнии, а так же вторичных проявлений удара молнии (наведенные перенапряжения, возникающие в электрических цепях при грозовом разряде). Устройство молниезащиты для зданий и промышленных коммуникаций является обязательным мероприятием для обеспечения условий безопасности, поэтому составляют содержание отдельного раздела проекта и закладываются в график строительства здания или сооружения.
Устройство молниезащиты включает в себя такие элементы как молниеприем- ник, токоотводы, систему заземления. Молниеприёмник (громоотвод, молниеотвод) - это устройство, предназначенное для перехвата молнии. Принцип действия молниеприемника состоит в том, что удар молнии приходится на наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения. Следовательно, если объект расположен в зоне защиты молниеотвода, то он не будет поражен молнией.
Почему же нас заинтересовал активный молниеприемник с точки зрения мол- ниезащиты высотных зданий?
Современные средства молниезащиты позволяют надежно защитить здания от поражения молнией. Проектирование молниезащиты высотные сооружение отличает возникновение восходящих молний, которые, стартуя от вершины сооружения, распространяются к облаку. Молния при приближении к поверхности земли несет электрический заряд, усиливающий собой электрические поля вершин объектов, находящихся на поверхности земли, и поля непосредственно у земной поверхности. Эффект продвижения электрического заряда усиливается высотой объектов из чего можно сделать вывод, что высота прямо пропорциональна скорости и времени приближения, благодаря чему увеличивается общее число грозовых ударов и увеличивается площадь стягивания молнии.
Традиционные средства молниезащиты высотных зданий не дают приемлемой зоны защиты от ударов молнии, приходится использовать комплекс защит. Важнейшей задачей электроэнергетики в области обеспечения грозозащиты и повышения надежности эксплуатации при поражениях молнией, является усовершенствование молниеприемника. Поэтому рассмотрение использования активного молниеприемника, является актуальной научно-технической задачей.
Цель работы - разработка молниезащиты высотных зданий на основе применения активных молниеотводов. Сравнение зон защиты активного и пассивного молниеотводов.
Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи исследования:
1 Снижение ущерба от прямого удара молнии. Провести теоретические исследования влияния высоты здания на годовое число отключений.
2 Рассмотреть конструктивные особенности и способы установки оборудования молниеотвода.
3 Рассчитать и сравнить радиусы защиты для пассивного и активного мол- ниеприемника.
4 На примере жилого комплекса «Манхэттен» разработать активную систему молниезащиты, а также модернизировать план зданий и предложить возможный перечень домов, которые будут так же попадать в зону защиты.
5 Обосновать преимущества использования активных молниеотводов в отличие от обычных стержневых молниеотводов. Описать плюсы и минусы использования активных молниеотводов.
Новизна выпускной квалификационной работы заключается в применении активной молниезащиты для здания на примере высотного жилого дома в г.Челябинск.
Результаты исследования - работа ориентирована на решение актуальных проблем улучшения молниезащиты высотных жилых и общественных зданий.
Работа может представлять интерес для организаций, проектирующих молниезащиту, а также для строительных организаций в г.Челябинск.
В данной работе представлено описание проблем молниезащиты высотных жилых и общественных зданий. Рассмотрены стадии развития и условия образования встречного лидера. Влияние высоты объекта на увеличение общего числа грозовых ударов и площадь стягивания молнии. Рассмотрены определение категории молниезащиты, необходимой, согласно оценке факторов риска, для данного здания, определение метода и выполнение общих расчетов конструктивных параметров системы защиты. Приведены формулы и произведен расчет и сравнение защищаемых радиусов для пассивной и активной молниезащит. Представлены рисунки с зонами покрытия.
Сегодня одновременно существуют два типа молниезащиты: традиционные системы и молниеприемники с упреждающей стримерной эмиссией. Активная молниезащита значительно отличается от классической. Она обеспечиваются оптимальные условия для движения молнии, всегда направленного через ионизационный канал в молниеприемник. При этом создаваемый ионизационный канал фактически многократно увеличивает высоту молниеприемника. Для такой системы в большинстве случаев достаточно одного молниеприемника без применения дополнительной молниезащитной сетки на кровле или "пространственной клетки" на зданиях. Основой системы является молниеприемник с упреждающей стримерной эмиссией, который устанавливается на высотные здании. В зависимости от типа головки активного молниеотвода и высоты, на которой она установлена, радиус территории, защищаемой таким молниеприемником, может составлять более 100 метров, а потому защищёнными будут не только дом, а также постройки и прилегающая территория. Это означает, что там, где по классическим схемам защиты для обеспечения равного уровня защиты требуется выстраивать систему штыревых или горизонтальных молниеприемников, "пространственных клеток" с шагом в зависимости от категории молниезащиты, достаточно поставить один активный молниеотвод и степень защиты будет как минимум на том же уровне, что и по классической схеме
В ходе сравнительного анализа активной и пассивной молниезащиты для высотных жилых и общественных зданий, было отдано предпочтение в сторону первой. Это связано с зоной защиты, с наименьшими финансовыми затратами, с простотой монтажа и эксплуатации по отношению к пассивной молниезащите, а также активный молниеотвод занимает минимальное место при установки и не ухудшает эстетический вид объекта.
Сегодня одновременно существуют два типа молниезащиты: традиционные системы и молниеприемники с упреждающей стримерной эмиссией. Активная молниезащита значительно отличается от классической. Она обеспечиваются оптимальные условия для движения молнии, всегда направленного через ионизационный канал в молниеприемник. При этом создаваемый ионизационный канал фактически многократно увеличивает высоту молниеприемника. Для такой системы в большинстве случаев достаточно одного молниеприемника без применения дополнительной молниезащитной сетки на кровле или "пространственной клетки" на зданиях. Основой системы является молниеприемник с упреждающей стримерной эмиссией, который устанавливается на высотные здании. В зависимости от типа головки активного молниеотвода и высоты, на которой она установлена, радиус территории, защищаемой таким молниеприемником, может составлять более 100 метров, а потому защищёнными будут не только дом, а также постройки и прилегающая территория. Это означает, что там, где по классическим схемам защиты для обеспечения равного уровня защиты требуется выстраивать систему штыревых или горизонтальных молниеприемников, "пространственных клеток" с шагом в зависимости от категории молниезащиты, достаточно поставить один активный молниеотвод и степень защиты будет как минимум на том же уровне, что и по классической схеме
В ходе сравнительного анализа активной и пассивной молниезащиты для высотных жилых и общественных зданий, было отдано предпочтение в сторону первой. Это связано с зоной защиты, с наименьшими финансовыми затратами, с простотой монтажа и эксплуатации по отношению к пассивной молниезащите, а также активный молниеотвод занимает минимальное место при установки и не ухудшает эстетический вид объекта.
