Qué edificios requieren protección contra rayos. ¿Necesitas protección contra rayos? Protección activa contra rayos

La protección contra rayos de edificios y estructuras es un sistema raro en los techos de casas nuevas y modernas. Esto se debe a la confianza de la persona en que la descarga de un rayo caerá en cualquier lugar, pero no en las cercanías.

Cuando los rayos golpean el techo, las tuberías y otras estructuras elevadas de los territorios adyacentes, se producen sobretensiones e impulsos electromagnéticos, que representan una amenaza para cualquier aparato eléctrico conectado a la red eléctrica de CA.

Características del sistema de protección contra rayos.

La protección contra rayos de un objeto es un conjunto de medidas y dispositivos que pueden proteger edificios y estructuras separados de la caída de rayos.

Hay tres factores principales de impacto de los rayos:

• impacto directo de un rayo en el techo del edificio;
• huelga en las instalaciones técnicas y de comunicación cercanas;
• un golpe en el suelo cerca de la casa o en un objeto cercano con una descarga adicional de la descarga en el suelo.

En el primer caso, un golpe directo puede provocar daños graves: un aumento brusco de la temperatura y la cocción de los materiales del techo y, en casos excepcionales, incluso un incendio en estructuras de madera y losas del techo. El principal factor destructivo se esconde en la onda de choque que genera el rayo.

Al golpear las instalaciones de comunicación o las líneas eléctricas, se crea una corriente de impulso de rayo, que ingresa a la vivienda a través de cables y tuberías eléctricas. Esto puede ocasionar descargas eléctricas a una persona, daños a las fundas y núcleos de los cables, avería del equipo y mal funcionamiento de los sistemas internos.

En la tercera variante, la descarga golpea el suelo. Con una gran resistencia a tierra o debido a otros factores, el voltaje puede pasar a través del electrodo de tierra al cable neutro de regreso a la casa. En casas particulares, el cero está conectado a tierra en las subestaciones transformadoras del pueblo. Puede surgir un caso cuando el voltaje está tanto en fase como en cero, lo que también conducirá a la avería de instrumentos y equipos. Pero este es un caso raro: como regla general, la corriente, al caer al suelo, se distribuye uniformemente.

¡Importante! Las consecuencias más terribles son la destrucción o incendio del techo como consecuencia de la caída directa de un rayo.

Tipos de protección contra rayos.

Según la ejecución del sistema de protección existen:

• externo;
• interno.

Cada sistema tiene su propio propósito y deben usarse en combinación para eliminar los tres factores de daño por rayos.

Un dispositivo externo de protección contra rayos para edificios y estructuras se monta en techos, dependencias cercanas, estructuras y consta de un pararrayos, un conductor de bajada y un electrodo de tierra. Su función principal es desviar la descarga de corriente al suelo, evitando que alcance la superficie del techo. La descarga a través del conductor de bajada ingresa al electrodo de tierra y luego se esparce en el suelo.

El sistema de protección contra rayos de tipo interno consiste en instalar el dispositivo en el interior del edificio y sirve para proteger contra sobretensiones.

Existen los siguientes tipos de dispositivos internos:

1. Relé de control de voltaje con la capacidad de ajustar manualmente los indicadores de voltaje mínimo y máximo en la red. En caso de violación de los indicadores de puntos críticos, el dispositivo realiza un apagado de voltaje. Se puede instalar en toda la casa o por separado en cada dispositivo. La opción más fácil y económica.
2. Regulador de voltaje.
3. Relé de control de fase (a tensión trifásica). Se refiere a dispositivos con microprocesador.

Tipos de pararrayos

Los pararrayos por diseño y material son:

• varilla - ubicada por separado y en el techo;
• cable;
• malla - en el techo.

Los más comunes y frecuentes son la varilla y el cable, que se utilizan en cubiertas a dos aguas simples y complejas. Si la estructura del techo es de varios niveles, se recomienda utilizar un sistema combinado utilizando dos tipos diferentes de receptores.

Pararrayos de varilla

La característica principal es un pasador vertical largo, cuya función principal es recibir un rayo. El dispositivo debe ser muy duradero, resistente a las precipitaciones y a los entornos agresivos, pero ligero y fácil de instalar.

Dependiendo del área del techo, se pueden instalar varios de estos mástiles. Dichas estructuras deben instalarse en el punto más alto del techo o pared. Es necesario que el pasador se eleve al menos 1,5 m.

Puede instalar dicho sistema por separado de la vivienda. En el segundo caso, el mástil puede alcanzar varias decenas de metros. La estructura central forma un cono imaginario alrededor de la vivienda, una zona de espacio protegido. El tamaño del mástil se puede determinar a partir del diámetro del cono y su altura.

Pararrayos de cuerda

El sistema de montaje horizontal es un cable de acero tensado en toda la longitud de la cumbrera. El rayo se hace cargo del cable. Es posible instalar pasadores en diferentes extremos del techo y pasar un cable entre ellos, lo que da como resultado un tipo combinado de protección. Esto es adecuado para techos que son muchas veces más largos que anchos. El diámetro del cable debe ser de al menos 12 mm. El grosor del cable está determinado por la longitud del tramo de instalación.

El sistema tiene requisitos especiales para la resistencia del elemento de tensión, que está asociado con cargas de viento y formación de hielo. Para evitar daños al sistema, se recomienda tensar varios sujetadores intermedios a lo largo de todo el techo.

Una opción económica y sencilla se obtiene utilizando alambrón de acero en lugar de un cable, que es fácil de instalar (se puede soldar a las estructuras y entre sí) y lo suficientemente fuerte. Para sujetar el cable, puede usar abrazaderas de perno especiales: terminales.

Pararrayos de malla

El sistema es horizontal, montado sobre cubiertas planas. La rejilla está hecha de una varilla de alambre con un diámetro de 10 mm o una tira de acero de cualquier diámetro. Dichos receptores se montan mediante soldadura y requieren mucho material, por lo que el sistema se considera muy laborioso de instalar.

También se puede instalar en cubiertas inclinadas. En este caso, la rejilla se monta alrededor del perímetro del avión. Esta es la razón principal por la que se instalan sistemas más económicos, sencillos y seguros en cubiertas inclinadas. Este tipo de protección es adecuado para su instalación en los techos de escuelas y jardines de infancia, institutos y organismos gubernamentales. Considerado el más confiable.

Conductores de bajada

Este elemento conecta el pararrayos al electrodo de tierra. Para la fabricación, se utiliza alambre de acero con un diámetro de 6 a 10 mm, también es adecuada una tira de acero o una tubería de agua de media pulgada.

Es muy importante hacer una conexión fuerte y confiable entre los conductores de bajada y los pararrayos con conductores de puesta a tierra. La más fuerte se considera una conexión soldada o atornillada. Para que el conductor de bajada sea invisible en la fachada, se puede pintar en el color del revestimiento o decoración de la casa. A lo largo de todo el descenso, es necesario realizar fijaciones intermedias a una distancia de 1,5 a 2 metros.

toma de tierra

Dispositivo - una estructura metálica enterrada o martillada en el suelo y que asegura un buen contacto del sistema con el suelo. Con suelos húmedos, no tiene sentido equipar un electrodo de tierra de más de 80 cm de profundidad, como regla general, usan una barra de acero de 18 a 20 mm o una esquina de 40 a 50 mm, una tira de acero de 40 mm de ancho. La longitud del electrodo de tierra debe ser de al menos 3 metros.

El diseño puede tener la forma de un triángulo o parecerse a una letra "Sh" invertida. Los elementos de puesta a tierra se conectan mediante soldadura o pernos. El diseño debe ser confiable por muchos años, no debilitarse y no tener contragolpes.

¡Importante! Si hay un bucle de tierra listo para usar cerca de la casa, se puede conectar la protección contra rayos de los edificios.

Instalación de pararrayos

La instalación debe comenzar con la disposición de los pararrayos. Siga las normas de seguridad cuando trabaje en altura. Si planea instalarlo usted mismo, comience con un proyecto primitivo. Cuando vaya a conectarse a un bucle de tierra ya preparado, planifique la instalación teniendo en cuenta este punto de conexión.

Siga siempre la regla: los conductores de bajada deben ser lo más cortos y rectos posible. Elija la distancia más corta desde el pararrayos hasta el electrodo de tierra.

¡Nota! Si no confía en sus habilidades, confíe la instalación de protección contra rayos de objetos a profesionales. Los especialistas completarán el proyecto y realizarán pruebas preoperacionales.

Prueba y verificación

Antes de utilizar la protección contra rayos, es necesario comprobar los siguientes elementos del sistema:

1. Juntas de soldadura para mayor resistencia. Se lleva a cabo visualmente o golpeando con un martillo.
2. Conexiones atornilladas y acopladores. Es necesario bloquear todas las conexiones, especialmente aquellas que estarán en el suelo o en el techo.
3. Resistencia de tierra. Se mide con un dispositivo especial: un medidor de resistencia de aislamiento.
4. La resistencia transitoria de contactos y empalmes se mide con un medidor de resistencia de aislamiento o un ohmímetro.
5. Medición de la resistencia de propagación de corriente con un medidor de resistencia de aislamiento.
6. Comprobar el cumplimiento de la documentación del proyecto.
7. Fiabilidad de fijación del pararrayos y abrazaderas intermedias.

No vale la pena ahorrar dinero en la protección contra descargas eléctricas a una persona y la seguridad de la vivienda y los electrodomésticos. La mejor opción es un conjunto de medidas para prevenir las consecuencias y daños de los rayos.

¿Necesitas protección contra rayos?

Los relámpagos, las descargas atmosféricas son un compañero constante y casi omnipresente de las personas. Su poder aterrador fue presentado a nuestros antepasados ​​como una manifestación de la voluntad de los dioses. En la ciencia y la práctica mundiales, se han desarrollado métodos efectivos de protección contra las consecuencias de las descargas atmosféricas. La protección contra el rayo es un conjunto de medidas para proteger la vida y la salud de una persona y sus bienes. Actualmente, la protección contra rayos, como conjunto de normas, métodos y medios, es una parte de la tecnología mundial que se desarrolla dinámicamente.

El rayo y sus factores llamativos.

Las descargas atmosféricas tienen una fuerza aplastante y sus diversas consecuencias suponen una grave amenaza para la vida humana y la propiedad.

Hay varias teorías sobre los rayos, pero la principal es que una diferencia de potencial de hasta 1000 kV en las nubes con respecto a la superficie terrestre provoca una monstruosa descarga de hasta 200kA, que va acompañada de relámpagos y truenos. El calentamiento del canal de descarga atmosférica alcanza los 30.000 grados. La duración media de la descarga, el rayo nube-tierra más común, es de aproximadamente 60-100 µs. Es más conveniente analizar la variedad de factores dañinos y consecuencias utilizando el ejemplo de una tabla.

De lo anterior, podemos concluir:

• relámpagos, el potencial de los rayos representa una amenaza real y diversa para la vida humana y la propiedad.
• El entorno humano, a medida que se satura con equipos electrónicos modernos y sensibles, se vuelve extremadamente vulnerable a los efectos de las sobretensiones atmosféricas y de conmutación.

Como ejemplo, se pueden citar las siguientes estadísticas: más del 25 % de los pagos de seguros en Alemania corresponden a daños por rayos y sobretensiones.

La necesidad de protección contra rayos y sobretensiones está fuera de toda duda para todos los que han sido testigos de las consecuencias de las descargas atmosféricas.

Una breve lista de problemas relacionados con la seguridad de las estructuras existentes, el diseño y la implementación de protección contra rayos de edificios en el territorio de la Federación Rusa.

En esencia, los problemas de la protección contra rayos en Rusia son de carácter normativo. Las normas vigentes en el territorio de la Federación Rusa en el campo de la protección contra rayos no reflejan completamente los logros de la ciencia y la tecnología modernas. Los métodos y medios efectivos de protección contra rayos se presentan de forma más completa en las normas IEC (Comisión Electrotécnica Internacional) y se confirman mediante una amplia aplicación práctica en países industrializados.

Para una mejor comprensión del texto del artículo, es necesario dar los nombres funcionales de las secciones básicas del sistema de protección contra rayos adoptado en la práctica internacional.

Con una comparación muy generalizada de los estándares mundiales y rusos, se pueden extraer varias conclusiones fundamentales.

Según el apartado de protección exterior contra el rayo:

• A diferencia de las normas de la Federación Rusa, las normas IEC han desarrollado un método detallado de protección mediante la aplicación de circuitos de protección contra rayos (malla) a techos complejos de edificios en combinación con la protección de partes sobresalientes.
• El documento rector ruso "Instrucciones para la instalación de protección contra rayos en edificios y estructuras" (RD 34.21.122-87) no fija la práctica mundial de utilizar materiales anticorrosivos y elementos prefabricados, incluidos los electrodos de tierra y los conectores atornillados de acero galvanizado. acero en dispositivos de puesta a tierra.
• Las mismas instrucciones estipulan la práctica inequívoca de recibir un rayo con un techo de metal. Al mismo tiempo, en los documentos normativos de IEC, este método se usa solo cuando no hay necesidad de garantizar la seguridad de este recubrimiento.

Según el apartado de protección interior contra el rayo:

Por el momento, el concepto internacional de protección contra sobretensiones zonales para instalaciones eléctricas de edificios, sistemas de información y telecomunicaciones, equipos electrónicos y dispositivos terminales está prácticamente fuera del campo de actividad de los especialistas rusos.

• Las normas IEC desarrollaron cuidadosamente reglas y recomendaciones para el uso de pararrayos de acuerdo con el concepto zonal de protección interna contra rayos, así como los requisitos para ellos. Al mismo tiempo, la nueva edición del PUE contiene solo una indicación fragmentaria de la necesidad de instalar pararrayos en los gabinetes eléctricos de entrada durante la entrada de aire de la línea de suministro.
• Los estándares rusos no han desarrollado un conjunto de métodos y medios para la protección contra rayos y sobretensiones de conmutación de redes, equipos y dispositivos modernos de bajo voltaje.

Como resultado, esta no es una lista exhaustiva de los problemas reales que enfrentan los desarrolladores, contratistas y propietarios.

En ausencia de la práctica de usar elementos prefabricados, es posible implementar una protección contra rayos externa efectiva de casas de campo, fincas y edificios similares solo con el uso de pararrayos de barra alta independientes. Como regla general, los desarrolladores y propietarios no están satisfechos con esta decisión, porque. se viola la identidad arquitectónica del edificio y su implementación está asociada con costos significativos.

El uso de un techo de metal (especialmente tejas metálicas) como pararrayos puede provocar la deformación y destrucción del material laminar, así como la ignición de los materiales combustibles subyacentes de las estructuras del techo.

Surgen dificultades en la disposición de protección externa contra rayos en edificios industriales, públicos y administrativos reconstruidos. En tales instalaciones, es más económico realizar protección externa contra rayos y puesta a tierra, independientemente de las estructuras del edificio que lleven corriente, que determinar su idoneidad y reconstruir. En condiciones de falta de disponibilidad práctica de elementos listos para la fábrica en el mercado, es difícil implementar de manera efectiva y económica la protección contra rayos de estos objetos.

Las partes de los dispositivos de protección contra rayos y puesta a tierra hechas de materiales improvisados ​​en condiciones de construcción, por lo general, tienen una baja durabilidad, un grado insuficiente de protección contra un rayo directo y carecen de medios de protección contra el potencial de rayo provocado e inducido.

Los edificios públicos e industriales en áreas urbanas que están protegidos contra rayos directos utilizando estructuras de construcción conductoras, por regla general, están equipados con instalaciones eléctricas sin dispositivos internos de protección contra rayos. Los propietarios y las organizaciones operadoras pueden incurrir en costos significativos para eliminar las consecuencias y cubrir los daños causados ​​por rayos y sobretensiones de conmutación en las redes.

Cada año, los equipos de tecnología de la información, las telecomunicaciones y los sistemas de automatización caros y sensibles a la tensión de impulso se utilizan cada vez más en la vida cotidiana, la gestión, la industria y las comunicaciones. Su funcionamiento ininterrumpido y su seguridad requieren equipos complejos y de alta calidad para limitar las sobretensiones de rayos y maniobras con reglas de aplicación, instalación y operación comprensibles para los especialistas.

En estas condiciones, el tema de una posible reducción de los riesgos de las compañías de seguros y, en consecuencia, del tamaño de las tarifas de las aseguradoras inmobiliarias y patrimoniales, es de gran interés.

Los expertos le ofrecen crear un nuevo nivel de seguridad para las casas en las que vive, que construye, equipa y diseña. El equipo complejo con equipamiento de sistema del fabricante líder alemán OBO Bettermann es una solución eficaz y comprobada para la protección contra rayos y sobretensiones.

La protección contra el rayo es un conjunto de medidas destinadas a reducir los daños materiales y las lesiones a las personas por la caída de un rayo.

Dispositivo de protección contra rayos en el techo

Peligros de la caída de un rayo:

• destrucción total o parcial de estructuras y edificios, redes de ingeniería;
• falla de los aparatos eléctricos ubicados en la zona de impacto del rayo;
• lesión y muerte de organismos vivos que se encuentran dentro o cerca de la estructura que fue alcanzada por un rayo.

¿Qué es un rayo?

Los rayos representan un gran peligro tanto para los humanos como para los edificios y estructuras. Los rayos son descargas eléctricas de alta potencia que, si golpean, pueden destruir estructuras, inutilizar aparatos eléctricos y líneas eléctricas. Al erigir pararrayos de alta calidad, se reduce la cantidad de lesiones y destrucción de estructuras y redes de ingeniería. La naturaleza del rayo es tal que al llegar a las capas inferiores de la atmósfera, el rayo cae en el punto más alto dentro del radio de la zona de peligro.

La condición principal para la formación de nubes tormentosas es un cambio rápido de temperatura y alta humedad. Bajo tales condiciones, aparecen cúmulos de nubes cargadas negativamente en la atmósfera. Debido a la inducción electrostática en una nube cargada en movimiento en la atmósfera, se forman descargas. Aquellos. condicionalmente, es un capacitor, y la distancia entre la nube y la superficie terrestre es el espacio entre las placas. Con el tiempo, la intensidad del campo eléctrico aumenta y las estructuras altas (árboles), que ionizan el aire, reducen la resistencia específica y provocan la caída de rayos al suelo.

Debido a esta propiedad, se han desarrollado estructuras que pueden recibir un golpe y desviar el potencial peligroso hacia el suelo sin daños ni incendios. Normas para el diseño e instalación de pararrayos: PUE, instrucción RD 34.21.122-87, GOST R IEC 62561.2-2014, SNiP 3.05.06-85. Los pararrayos son una medida de protección obligatoria contra la caída de rayos si el edificio no está ubicado en un edificio urbano de gran altura, si hay un embalse cerca, etc.

Factores llamativos del rayo

1. Primario. Se caracteriza por efectos térmicos y mecánicos. Un rayo directo cae sobre un edificio o una línea eléctrica, lo que genera un riesgo de incendio. Sin equipo adicional, es imposible protegerse del factor principal. Se requiere un dispositivo de protección contra rayos.

Acción del rayo: fusión de estructuras metálicas (menos de 4 mm de espesor), destrucción parcial o total de edificios de hormigón, ladrillo y piedra (por impacto mecánico). El calentamiento rápido de las estructuras provoca tensiones en las mismas, provocando explosiones (instrucción RD 34.21.122-87).

1. Secundario. Cuando una descarga golpea estructuras cercanas, aparece una inducción electromagnética en la red eléctrica, que puede inhabilitar los aparatos eléctricos. Para protegerse contra un factor secundario, basta con desconectar todos los dispositivos electrónicos de la red. Este factor es imposible sin la manifestación de la influencia primaria (instrucción RD 21.122-87).

Aparece como:

• inducción electrostática, expresada por chispas entre las superficies metálicas de estructuras, aparatos eléctricos. Causado por cargas estáticas de nubes en estructuras terrestres;
• inducción electromagnética. Ocurre durante la descarga de un rayo debido a un campo magnético cambiante. La inducción provoca el calentamiento de los circuitos cerrados, acompañado de un calentamiento que no es peligroso para los equipos y las personas.

Porque El rayo es una carga eléctrica que se mueve a lo largo del camino de menor resistencia. La protección contra la caída de rayos debe desviar eficazmente las cargas a tierra. Cuando los rayos caen sobre los pararrayos, la corriente penetra en el suelo sin causar daños a los edificios dentro y fuera de la zona de protección.

El tipo de protección contra rayos depende del tipo de edificio, los aparatos eléctricos, el tipo de puesta a tierra de la red eléctrica, la frecuencia de las tormentas eléctricas en la región climática seleccionada.

Cuerda de protección contra rayos del edificio.

Los edificios y estructuras, según la necesidad de construir protección contra rayos, se dividen en categorías:

1. Categoría 1. Las sustancias explosivas e inflamables no se almacenan permanentemente en los edificios Las sustancias peligrosas se procesan y almacenan al aire libre o en contenedores sin envasar. La ocurrencia de explosiones en dichas estructuras se acompaña de destrucción significativa y pérdida de vidas (RD).
2. Categoría 2. En los edificios, las sustancias peligrosas se almacenan en contenedores sellados. Las mezclas explosivas se forman sólo en caso de accidentes industriales. La explosión va acompañada de daños menores, sin víctimas humanas (RD).
3. Categoría 3. La caída directa de un rayo provoca incendios, destrucción de gran parte de edificios y redes de ingeniería, daños a personas y animales. Dichos edificios deben tener una protección eficaz contra la caída directa de rayos (RD).

Opciones de protección

1. Activo. Un nuevo tipo de protección contra la caída de rayos. Atrae artificialmente las descargas con la ayuda de un ionizador incorporado (RD).

Protección activa contra rayos

ventajas:

• 100% de rendimiento;
• exclusión de la aparición de un factor secundario de daño por rayo.

Defectos:

• Precio.

1. Pararrayos pasivos. La peculiaridad del trabajo es que la caída de un rayo no ocurre en todos los casos.

Defectos:

• no funciona en todos los casos.

ventajas:

• alta fiabilidad;
• bajo costo de trabajo;
• la posibilidad de construir manualmente.

Tipo de protección (RD y GOST R IEC 62561.2-2014)

Tipo externo

Protege los edificios del factor principal del impacto del rayo: de la destrucción y los incendios. Le permite interceptar las descargas y desviar el golpe al suelo.

Durante la caída de un rayo, los pararrayos se hacen cargo de la corriente y la desvían a través del sistema hacia el suelo, donde la energía se disipa por completo.

Protección externa contra rayos del edificio.

Requisitos para la protección contra rayos: con un diseño e instalación adecuados del sistema, se garantiza una seguridad completa fuera y dentro del edificio.

Tipos de protección exterior (instrucción RD 34.21.122-87):

• pararrayos de malla;
• Pararrayos;
• cable de rayos estirado.

Construcción de cables para protección contra rayos.

Componentes de protección contra rayos (RD y GOST R IEC 62561.2-2014):

1. Los pararrayos son estructuras que interceptan la descarga. Están hechos de metal, generalmente acero inoxidable, cobre o aluminio.
2. Descensos (conductores de bajada): liberaciones de metal, a través de las cuales la descarga se desvía del pararrayos al electrodo de tierra.
3. Un conductor de puesta a tierra es un dispositivo de puesta a tierra de protección que consta de materiales conductores que están en contacto con la tierra. Tiene una parte exterior y otra subterránea (ground loop).

tipo interno

Protege las casas del factor secundario de la influencia de la corriente eléctrica. Se compone de una serie de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD). El objetivo de los dispositivos es evitar la falla de los electrodomésticos por sobretensiones en la red eléctrica, que son causadas por la caída de rayos.

Las sobretensiones pueden ser causadas por descargas de rayos directas (cuando un rayo cae sobre un edificio o una línea de transmisión de energía) e indirectas (caen en las inmediaciones de estructuras o líneas eléctricas).

Según el tipo de golpe, se distinguen varios tipos de sobretensiones:

• 1 tipo Provocados por golpes directos, representan el mayor peligro.
• 2 tipo. Provocada por choques de corriente indirecta, la energía almacenada es 20 veces menor que en las sobretensiones de tipo 1.

Tipos de SPD según GOST R 50571.26-2002

• 1 tipo Capaz de soportar completamente las cargas de corriente de la descarga del rayo recibida. Los SPD tipo 1 se recomiendan para la instalación en áreas rurales con líneas eléctricas aéreas en edificios con pararrayos, en edificios separados ubicados muy cerca de objetos altos.

• 2 tipo. Se utiliza junto con el tipo 1. Los dispositivos no son capaces de soportar los rayos. El pico de tensión admisible es de 1,5 a 1,7 kV.
• 3 tipo. El SPD tipo 3 se utiliza después de la protección de las etapas 1 y 2. Diseñado para la instalación en el consumidor: protectores contra sobretensiones, dispositivos de automatización en electrodomésticos (calderas, etc.).

Los SPD se instalan junto con interruptores automáticos para evitar que se queme y se incendie el panel eléctrico. Las sobretensiones a largo plazo pueden dañar el SPD.

Los autómatas introductorios con una corriente operativa nominal de menos de 25 A pueden actuar como protección SPD (GOST R 50571.26-2002).

La protección contra rayos está conectada de acuerdo con dos esquemas:

1. Con prioridad de seguridad. SPD no se destruye, la protección contra rayos funciona sin problemas. Cuando cae un rayo, apaga por completo a los consumidores.
2. Con prioridad de continuidad. En este caso, la desconexión de los consumidores es inaceptable; los rayos desactivan la protección contra rayos.

Al instalar dispositivos, es necesario mantener una distancia mínima permitida de 10 m, lo que proporciona la inductancia necesaria para el funcionamiento de la máquina de un nivel superior.

Protector contra sobretensiones tipo 1

Es posible la instalación conjunta de SPD de 1ra y 2da etapa en una carcasa (GOST R 50571.26-2002). Para cada sistema de puesta a tierra, se han desarrollado SPD de acuerdo con su diseño.

pararrayos de varilla

Se instala en el techo de los edificios para que la estructura sea más alta que todos los demás puntos. Para mantener la estética de la apariencia de la casa, el pararrayos debe instalarse en un soporte independiente (árbol).

Como pararrayos (según el PUE) utilizan: acero angular 50x50, acero redondo de sección superior a 25mm 2.

Como pararrayos, también está permitido usar un tubo de metal con un diámetro de 40 a 50 mm con cortes soldados en ambos extremos.

El número de pararrayos se elige según el cálculo, dependiendo del tamaño de la estructura. Para casas con un área de menos de 200 m 2, un diseño es suficiente. Para edificios con un área de más de 200 m 2, es necesario instalar dos varillas, cuya distancia no debe exceder los 10 m Para evitar que la corriente fluya hacia la casa, la varilla se fija en el techo con materiales aislantes, por ejemplo, bloques de madera, etc.

Movimientos de tierra para protección contra rayos

Pararrayos de cuerda

Se utilizan para proteger edificios y estructuras de gran longitud y líneas eléctricas de alta tensión, es decir, para estructuras estrechas y largas.

El elemento principal es un cable de metal, que está suspendido a lo largo de todo el techo. Se fija sobre soportes de madera para que no haya contacto con la superficie del techo. En todos los lados del edificio, los conductores de bajada se construyen en una cantidad de al menos 2.

Para pararrayos, use cable de acero galvanizado TK con la sección de diseño requerida, pero no menos de 35 mm 2. El diseño de pararrayos a partir de un cable se realiza teniendo en cuenta el área sobre hielo y los requisitos del PUE. El área de cobertura de este tipo de pararrayos tiene forma de prisma triédrico, cuya cara superior será un cable tensado en la cubierta de los edificios. Si el techo tiene una gran pendiente o varias estructuras de diferentes alturas, es necesario instalar pararrayos debido a la reducción de los costos económicos.

En el caso de pararrayos de varilla y de hilo, la distancia a las estructuras más próximas debe ser de al menos 15 m, o se supone que la instalación es en lados diferentes del edificio.

Pararrayos de malla

Están hechos de alambre de acero (aluminio) con una sección transversal de 6 mm en forma de celdas con un área de no más de 150 mm 2 para que la malla no tenga puntos de contacto con el techo ( 6..8 cm desde la superficie). La malla se tiende en toda la superficie de la cubierta a lo largo de soportes aislados, con un tamaño total de al menos 6x6m. Los conductores de bajada se colocan en las esquinas del edificio por cada 25 m del perímetro.

Todas las partes sobresalientes de la estructura deben caer en el área de protección de los pararrayos. Todos los conductos de ventilación y salida de gases deben estar incluidos en la zona de protección contra rayos, siempre que estén protegidos por estructuras especiales.

Pararrayos separados se utilizan en los siguientes casos:

• es necesario proteger varios edificios con una estructura;
• es imposible equipar pararrayos en el techo.

Los pararrayos metálicos se utilizan para proteger edificios de más de 30 m de altura.

Conductores de bajada

La tarea de los conductores de bajada es descargar efectivamente la carga del pararrayos a la estructura de puesta a tierra.

Como conductores de bajada, se utilizan un alambre de acero con un diámetro de 6 mm, una cinta de metal con una pared de al menos 2 mm y un ancho de 30 mm.

Siempre que las paredes no contengan elementos conductores, los conductores de bajada se fijan a lo largo de la pared en cualquier lugar, sujeto al espacio libre de proximidad a puertas y ventanas. Para fijar la estructura, se utilizan pernos y soldaduras.

El número de colectores de corriente se toma en función del número de pararrayos. Para varillas, se toman igual al número de varillas, para malla y cable, el número mínimo es al menos 2.

toma de tierra

Se está construyendo un circuito con un sistema de electrodo de tierra común. El diseño más simple es el bucle de tierra triangular. Picos: electrodos verticales clavados en el suelo a una profundidad de 3 m. La distancia óptima entre los picos es de 3 m.

La puesta a tierra horizontal (que conecta los vértices de un triángulo en una sola estructura) se coloca a una profundidad de al menos 0,5 m. La conexión se realiza exclusivamente por soldadura.

Instalación de pararrayos

Para casas particulares, la protección pasiva contra rayos de barra se construye con mayor frecuencia.

Trabajo de preparatoria:

• En primer lugar, es necesario tomar todas las medidas: el ancho, la altura de la casa, el radio de protección estimado (para pararrayos).
• Después de eso, es necesario determinar la altura del pararrayos, el método de fijación.
• La longitud del conductor de bajada se calcula después de determinar el punto de instalación del pararrayos. El camino desde el punto de impacto hasta el suelo debe ser lo más corto posible, por lo tanto, no se recomienda el diseño de estructuras complejas, se prohíben las conexiones en forma de anillo.
• El elemento de puesta a tierra, según el PUE y SNiP, debe estar ubicado a una distancia de al menos 1 m de la pared del edificio, no debe cruzar las aceras y el porche.

Después de realizar cálculos precisos de la longitud y la estructura de puesta a tierra, es necesario proceder directamente al trabajo de construcción e instalación.

Dispositivo de puesta a tierra:

• Para la puesta a tierra se utiliza acero angular 50x50 (GOST 8509-93) o acero plano 40x4 (GOST 103-76). También se puede utilizar acero redondo.
• El bucle de tierra está hecho en forma de polígono, en cuyos vértices se martillan electrodos verticales con una longitud de al menos 2 m. Los vértices del triángulo están conectados por soldadura de tiras de acero en una sola estructura metálica.

Instalación de pararrayos:

• Se instalan soportes de madera en el techo del edificio, cuya instalación elimina por completo el contacto de la varilla con el techo del edificio.

Instalación de bajantes:

• La última etapa es la instalación de un conductor de bajada y la conexión de todos los elementos de protección contra rayos. Los conductores de bajada están montados en estructuras especiales: patines, que también excluyen el contacto con la superficie de la casa.
• Después de completar los trabajos de excavación y construcción e instalación, es necesario medir la resistencia del pararrayos y el cumplimiento de los valores obtenidos con los calculados.
• Para casas de madera, el proceso de construcción de un sistema de pararrayos es similar. Todos los elementos de la estructura de protección contra rayos deben estar a 150 mm del plano de la pared.

Protección contra rayos para casas de madera.

Protección interior de edificios y estructuras.

Los SPD protegen los equipos eléctricos de sobretensiones y grandes cargas inductivas.

Fuentes de sobretensiones de impulso durante una tormenta eléctrica:

• DSL (descarga directa de rayos) en el dispositivo de protección contra rayos, descargas en líneas eléctricas cercanas;
• los rayos caen cerca de los objetos.

Los SPD se instalan en edificios residenciales y administrativos, instalaciones industriales. Es obligatorio incluir un SPD en el esquema de suministro de energía en casas de campo, con edificios de uno y dos pisos en el área (GOST R 50571.26-2002).

Beneficios de usar un SPD:

• protección confiable contra sobretensiones de impulso;
• dispositivos de bajo costo.

El principio de funcionamiento de los dispositivos se basa en la no linealidad de la característica corriente-tensión. Con un aumento significativo en el voltaje, el varistor conserva la capacidad de pasar corriente eléctrica.

Los dispositivos fallan después de varios disparos de protección. El SPD debe comprobarse después de cada ciclo de funcionamiento.

Los fusibles para protección contra corrientes intensas están incluidos en el circuito frente al SPD.

En redes de hasta 1 kV, se proporcionan tres etapas de protección contra sobretensiones.:

1. SPD 1 etapa. Clase B. Diseñado para sobretensiones de hasta 100 kA. Se instalan en gabinetes metálicos preparados en el tablero de entrada o en el tablero eléctrico principal.
2. SPD 2ª etapa. Clase C. La amplitud de las corrientes de impulso es de 15 a 20 kA. Se utilizan en áreas completamente protegidas de la caída directa de rayos. La instalación se realiza en cuadros de distribución a las entradas de edificios y locales.
3. SPD 3 etapas. Clase D. Diseñado para proteger equipos de sobretensiones residuales. La instalación se proporciona directamente frente a los aparatos eléctricos, la distancia mínima permitida es de 5 m.

Parámetros de selección de SPD según GOST R 50571.26-2002:

• tensión nominal de la red;
• voltaje de operación permisible a largo plazo del dispositivo de protección: el voltaje más alto que se puede aplicar antes del tiempo de operación de protección;
• corriente de fuga del varistor;
• tiempo de respuesta de protección;
• corriente de pulso;
• valor máximo de voltaje cuando la corriente fluye a través del SPD;
• tensión de clasificación;
• corriente máxima de descarga de pulso: la carga de corriente máxima, durante el paso del cual el dispositivo permanece operativo.

El retardo de distancia entre dispositivos es necesario para garantizar el tiempo de retardo y dar impulso a la operación de la siguiente etapa de protección:

• entre SPD de 1er y 2do grado - al menos 10 m;
• entre SPD 2 y 3 etapas - al menos 5 m;
• entre SPD de 3ra clase (entre ellos) - al menos 1m.

Cada SPD debe estar conectado al dispositivo de puesta a tierra por un conductor separado.

Un SPD de 3 etapas protege los dispositivos a una distancia de hasta 10 m Si es necesario proteger más la red, se requiere la instalación del siguiente dispositivo.

Para una protección confiable de edificios y estructuras, es necesario utilizar protección contra rayos interna y externa. Los dispositivos de protección contra sobretensiones no realizarán sus funciones si no hay pararrayos efectivos.

Vídeo sobre protección contra rayos

Para las casas de campo, un sistema de protección contra rayos de alta calidad es extremadamente importante porque. ayuda a prevenir la destrucción de casas y daños a la propiedad. La construcción de sistemas pasivos de protección contra el rayo se puede hacer a mano, de acuerdo con los requisitos de la PUE. Las defensas activas requieren altas calificaciones y no se pueden organizar sin la ayuda de especialistas.

MINISTERIO DE ENERGÍA Y ELECTRIFICACIÓN DE LA URSS

Desarrollador Instituto Estatal de Investigación en Energía. G. M. Krzhizhanovsky

Instrucciones para el dispositivo de protección contra rayos de edificios y estructuras. RD 34.21.122-87

La instrucción establece un conjunto de medidas y dispositivos para garantizar la seguridad de las personas (animales de granja), proteger edificios, estructuras, equipos y materiales de explosiones, incendios, destrucción cuando se exponen a rayos. La instrucción es obligatoria para todos los ministerios y departamentos.

Diseñado para profesionales que diseñan edificios y estructuras.

PREFACIO

Los requisitos de esta Instrucción son de obligado cumplimiento para todos los ministerios y departamentos.

La instrucción establece el conjunto necesario de medidas y dispositivos diseñados para garantizar la seguridad de las personas (animales de granja), la protección de edificios, estructuras, equipos y materiales contra explosiones, incendios y destrucción, posible bajo la influencia de rayos.

La instrucción debe observarse al desarrollar proyectos para edificios y estructuras.

La instrucción no se aplica al diseño e instalación de pararrayos para líneas eléctricas, la parte eléctrica de plantas y subestaciones eléctricas, redes de contacto, antenas de radio y televisión, líneas de telégrafo, teléfono y radiodifusión, así como edificios y estructuras cuya operación esté asociado al uso, producción o almacenamiento de pólvora y explosivos.

Esta Instrucción regula las medidas de protección contra rayos realizadas durante la construcción y no excluye el uso de equipos adicionales de protección contra rayos dentro del edificio y la estructura durante la reconstrucción o instalación de equipos tecnológicos o eléctricos adicionales.

Al desarrollar proyectos para edificios y estructuras, además de los requisitos de la Instrucción, se deben tener en cuenta los requisitos para la implementación de la protección contra rayos de otras normas, reglas, instrucciones y estándares estatales aplicables.

Con la introducción de esta Instrucción, la "Instrucción para el diseño e instalación de protección contra rayos de edificios y estructuras" SN 305-77 deja de ser válida.

1. DISPOSICIONES GENERALES

1.1. De acuerdo con el propósito de los edificios y estructuras, la necesidad de protección contra rayos y su categoría, y cuando se usan pararrayos de varilla y cable, el tipo de zona de protección se determina en la Tabla. 1 en función de la duración media anual de las tormentas eléctricas en la ubicación del edificio o estructura, así como del número esperado de rayos al año. El dispositivo de protección contra el rayo es obligatorio con el cumplimiento simultáneo de las condiciones registradas en las columnas 3 y 4 de la Tabla. una.

La evaluación de la duración media anual de las tormentas eléctricas y el número previsto de rayos sobre edificios o estructuras se realiza de conformidad con el Apéndice 2; construcción de zonas de protección de varios tipos, según el Apéndice 3.

tabla 1

1.2. Los edificios y estructuras clasificados por el dispositivo de protección contra el rayo en las categorías I y II deben protegerse de los impactos directos del rayo, sus manifestaciones secundarias y la introducción de alto potencial a través de comunicaciones subterráneas (sobre el suelo) y metálicas.

Los edificios y estructuras clasificados como categoría III según el dispositivo de protección contra rayos deben protegerse de la caída directa de rayos y la introducción de alto potencial a través de comunicaciones metálicas terrestres (overground). Las instalaciones exteriores clasificadas como categoría II según el dispositivo de protección contra el rayo deben protegerse de los impactos directos y manifestaciones secundarias del rayo.

Las instalaciones exteriores clasificadas como categoría III según el dispositivo de protección contra el rayo deben estar protegidas de la caída directa del rayo.

Las medidas de compensación de potencial deben realizarse en el interior de edificios de gran superficie (más de 100 m de ancho).

1.3. Para edificios y estructuras con locales que requieran dispositivos de protección contra rayos de las categorías I y II o I y III, la protección contra rayos de todo el edificio o estructura debe realizarse de acuerdo con la categoría I.

Si el área de los locales de protección contra rayos de categoría I es inferior al 30% del área de todos los locales del edificio (en todos los pisos), se permite llevar a cabo la protección contra rayos de todo el edificio de acuerdo con la categoría II , independientemente de la categoría de otros locales. Al mismo tiempo, en la entrada a los locales de categoría I, se debe proporcionar protección contra la deriva de alto potencial a través de comunicaciones subterráneas y terrestres (sobre el suelo), que se lleva a cabo de acuerdo con los párrafos. 2.8 y 2.9.

1.4. Para edificios y estructuras con locales que requieran dispositivos de protección contra rayos de las categorías II y III, la protección contra rayos de todo el edificio o estructura debe llevarse a cabo de acuerdo con la categoría II

Si el área de los locales de la categoría II de protección contra rayos es inferior al 30% del área de todos los locales del edificio (en todos los pisos), se permite llevar a cabo la protección contra rayos de todo el edificio. según la categoría III. Al mismo tiempo, en la entrada a los locales de categoría II, protección contra la deriva de alto potencial a través de comunicaciones subterráneas y terrestres (superficiales), realizada de conformidad con los párrafos. 2.22 y 2.23.

1.5. Para edificios y estructuras, al menos el 30% del área total de la cual cae en locales que requieren dispositivos de protección contra rayos de categoría I, II o III, la protección contra rayos de esta parte de edificios y estructuras debe realizarse de acuerdo con cláusula 1.2.

Para edificios y estructuras, más del 70% del área total de los cuales son locales que no están sujetos a protección contra rayos según Tabla. 1, y el resto del edificio esté constituido por locales de categoría I, II o III de protección contra el rayo, sólo debe preverse la protección contra la introducción de altos potenciales por comunicaciones introducidas en los locales sujetos a la protección contra el rayo: para la categoría I - en acuerdo con los párrafos. 2.8, 2.9; para las categorías II y III - conectando las comunicaciones al dispositivo de puesta a tierra de las instalaciones eléctricas, correspondiente a las instrucciones de la cláusula 1.7, o al refuerzo de los cimientos de hormigón armado del edificio (sujeto a los requisitos de la cláusula 1.8). Se debe prever la misma conexión para las comunicaciones internas (no introducidas desde el exterior)

1.6. Para proteger edificios y estructuras de cualquier categoría de la caída directa de rayos, las estructuras altas existentes (chimeneas, torres de agua, mástiles de reflectores, líneas eléctricas aéreas, etc.), así como los pararrayos de otras estructuras cercanas, deben usarse como pararrayos naturales. cuanto más se pueda.

Si un edificio o estructura encaja parcialmente en la zona de protección de los pararrayos naturales o de los objetos vecinos, la protección contra el impacto directo del rayo debe proporcionarse solo para el resto de su parte no protegida. Si, durante la explotación de un edificio o estructura, la reconstrucción o desmantelamiento de objetos colindantes supusiera un aumento de esta parte desprotegida, se deberán realizar los cambios correspondientes en la protección contra impactos directos de rayos antes del inicio de la próxima temporada de tormentas; si el desmantelamiento o la reconstrucción de instalaciones vecinas se lleva a cabo durante la temporada de tormentas, se deben proporcionar medidas temporales para este tiempo para garantizar la protección contra rayos directos de la parte no protegida del edificio o estructura.

1.7. Como conductores de puesta a tierra para protección contra rayos, se permite utilizar todos los sistemas de electrodos de tierra recomendados por el Código de Instalaciones Eléctricas, con excepción de los hilos neutros de las líneas eléctricas aéreas con tensión de hasta 1 kV.

1.8. Los cimientos de hormigón armado de edificios, estructuras, instalaciones al aire libre, soportes de pararrayos deben, por regla general, usarse como electrodos de tierra de protección contra rayos, siempre que se proporcione una conexión eléctrica continua a través de su refuerzo y su conexión a partes empotradas mediante soldadura.

Los revestimientos bituminosos y de látex bituminoso no son un obstáculo para tal uso de cimientos. En suelos de mediana y alta agresividad, donde el hormigón armado está protegido de la corrosión por Epoxi y otros recubrimientos poliméricos, así como cuando la humedad del suelo es inferior al 3%, no se permite el uso de cimientos de hormigón armado como electrodos de tierra.

La puesta a tierra artificial debe colocarse debajo del pavimento asfáltico o en lugares poco frecuentados (sobre césped, a una distancia de 5 m o más de caminos de tierra y caminos peatonales, etc.).

1.9. Igualación de potenciales en el interior de edificios y estructuras con un ancho de más de 100 metro debe ocurrir debido a la conexión eléctrica continua entre las estructuras portantes dentro del taller y los cimientos de hormigón armado, si estos últimos pueden usarse como conductores de puesta a tierra de acuerdo con la cláusula 1.8.

De lo contrario, tendido dentro del edificio en el suelo a una profundidad de al menos 0,5 metro electrodos horizontales extendidos con una sección transversal de al menos 100 milímetro. Los electrodos deben colocarse al menos cada 60 metro a lo ancho del edificio y conectado en sus extremos en ambos lados al bucle de tierra externo.

1.10. En áreas exteriores frecuentadas con mayor riesgo de caída de rayos (cerca de monumentos, torres de televisión y estructuras similares con una altura de más de 100 metro) la igualación de potencial se lleva a cabo conectando los conductores de bajada o accesorios de la estructura a su cimentación de hormigón armado al menos después de 25 metro alrededor de la base del edificio.

Si es imposible utilizar cimientos de hormigón armado como conductores de puesta a tierra debajo de la superficie de asfalto del sitio a una profundidad de al menos 0,5 metro cada 25 metro electrodos horizontales radialmente divergentes con una sección transversal de al menos 100 milímetro y longitud 2-3 metro conectado a los electrodos de tierra que protegen la estructura de los rayos directos.

1.11. Durante la construcción de edificios altos y estructuras sobre ellos durante el período de tormenta, a partir de una altura de 20 metro, es necesario proporcionar las siguientes medidas temporales para la protección contra rayos. En la marca superior de la instalación en construcción, se deben fijar pararrayos, que a través de estructuras metálicas o bajantes que descienden libremente a lo largo de las paredes se deben conectar a los electrodos de tierra especificados en los párrafos. 3.7 y 3.8. La zona de protección tipo B de los pararrayos debe incluir todas las áreas exteriores donde pueda haber personas durante la construcción. Las conexiones de los elementos de protección contra rayos se pueden soldar o atornillar. A medida que aumenta la altura del objeto en construcción, los pararrayos deben moverse más alto.

Al erigir estructuras metálicas altas, sus cimientos al comienzo de la construcción deben estar conectados a los electrodos de tierra especificados en los párrafos. 3.7 y 3.8.

1.12. Los dispositivos y medidas para la protección contra rayos que cumplan con los requisitos de estas normas deben incluirse en el proyecto y cronograma para la construcción o reconstrucción de un edificio o estructura de tal manera que la implementación de la protección contra rayos ocurra simultáneamente con los trabajos principales de construcción e instalación. .

1.13. Los dispositivos de protección contra rayos para edificios y estructuras deben aceptarse y ponerse en funcionamiento al comienzo del trabajo de acabado y en presencia de zonas explosivas, antes del inicio de una prueba exhaustiva del equipo de proceso.

Al mismo tiempo, la documentación de diseño del dispositivo de protección contra rayos (dibujos y notas explicativas) ajustada durante la construcción e instalación y los actos de aceptación de los dispositivos de protección contra rayos, incluidos los actos para trabajos encubiertos en la conexión de los electrodos de tierra a los conductores de bajada y los conductores de bajada a los rayos. pararrayos, son elaborados y trasladados al cliente, salvo en los casos de utilización de la estructura metálica del edificio como bajantes y pararrayos, así como los resultados de las medidas de la resistencia a la corriente de la frecuencia industrial de los electrodos de tierra de pararrayos separados.

1.14. Se debe verificar el estado de los dispositivos de protección contra rayos para edificios y estructuras de I y II categorías I una vez al año antes del inicio de la temporada de tormentas, para edificios y estructuras de categoría III, al menos una vez cada 3 años.

Están sujetos a verificación la integridad y protección contra la corrosión de las partes accesibles de los pararrayos y bajantes y los contactos entre ellos, así como el valor de la resistencia a la corriente de frecuencia industrial de los conductores de puesta a tierra de pararrayos separados. Este valor no debe exceder los resultados de las mediciones correspondientes en la etapa de aceptación en más de 5 veces (cláusula 1.13). De lo contrario, se debe revisar el conductor de puesta a tierra.

2. REQUISITOS PARA LA PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO DE EDIFICIOS Y ESTRUCTURAS. PROTECCIÓN CONTRA RAYOS CATEGORÍA I

2.1. La protección contra la caída directa del rayo de edificios y estructuras clasificadas como categoría I según el dispositivo de protección contra el rayo debe realizarse mediante pararrayos separados de varilla (Fig. 1) o de cable (Fig. 2).

Arroz. 1. Pararrayos independiente:
1 — objeto protegido; 2 - comunicaciones metálicas

Arroz. 2. Pararrayos de alambre colocado por separado. Las designaciones son las mismas que en la Fig. una

Estos pararrayos deben proporcionar una zona de protección tipo A de acuerdo con los requisitos del Anexo 3. Esto asegura la eliminación de los elementos del pararrayos del objeto protegido y las comunicaciones metálicas subterráneas de acuerdo con los párrafos. 2.3, 2.4, 2.5.

2.2. La elección del electrodo de tierra para la protección contra rayos directos (naturales o artificiales) está determinada por los requisitos de la cláusula 1.8.

Al mismo tiempo, los siguientes diseños de electrodos de tierra son aceptables para pararrayos independientes (Tabla 2):

a) uno (o más) estribos de hormigón armado con una longitud de al menos 2 metro o uno (o más) pilotes de hormigón armado con una longitud de al menos 5 metro;

b) uno (o más) enterrados en el suelo por al menos 5 metro poste de soporte de hormigón armado con un diámetro de al menos 0,25 metro;

c) cimentación de hormigón armado de forma arbitraria con una superficie de contacto con el suelo de al menos 10 metro 2;

d) puesta a tierra artificial, que consta de tres o más electrodos verticales con una longitud de al menos 3 metro, unidos por un electrodo horizontal, con una distancia entre electrodos verticales de al menos 5 metro. Las secciones mínimas (diámetros) de los electrodos se determinan según la Tabla. 3.

Tabla 2

conductor de puesta a tierra	Bosquejo	Dimensiones, metro
estribo de hormigón armado		≥ 1,8 b ≥ 0,4 l ≥ 2.2
pilote de hormigón armado		d = 0,25-0,4 l ≥ 5
Varilla doble de acero: tira tamaño 40×4 milímetro varillas con diámetro d=10-20 milímetro		t ≥ 0,5 l = 3-5 c=3-5
Tres varillas de acero: tamaño de tira 40×4 milímetro varillas con diámetro d=10-20 milímetro		t ≥ 0,5 l = 3-5 c=5-6

Tabla 3

2.3. La distancia más pequeña permitida S en el aire desde el objeto protegido hasta el soporte (conductor de bajada) de la barra o pararrayos de alambre (ver Fig. 1 y 2) se determina según la altura del edificio, el diseño del electrodo de tierra sistema y la resistividad eléctrica equivalente del suelo ρ, ohmios m

Para edificios y estructuras con una altura de no más de 30 metro la distancia más pequeña permitida S en, metro, es igual a:

en ρ Ohm m. para un conductor de puesta a tierra de cualquier diseño dado en la cláusula 2.2, S in = 3 metro;

a 100 ohmios m.

para conductores de puesta a tierra que consisten en una pila de hormigón armado, una pata de hormigón armado o un bastidor empotrado de un soporte de hormigón armado, cuya longitud se indica en la cláusula 2.2a, b, S c \u003d 3 + l0 -2 (ρ - 100 );

para electrodos de tierra que consisten en cuatro pilotes o estribos de hormigón armado ubicados en las esquinas de un rectángulo a una distancia de 3-8 metro uno del otro, o una cimentación de hormigón armado de forma arbitraria con una superficie de contacto con el suelo de al menos 70 metro 2 o conductores de puesta a tierra artificiales especificados en la cláusula 2.2d, S in = 4 metro.

Para edificios y estructuras de mayor altura, el valor S en definido anteriormente debe incrementarse en 1 metro por cada 10 metro altura del objeto superior a 30 metro.

2.4. La distancia más pequeña permitida S in desde el objeto protegido hasta el cable en el medio del tramo (Fig. 2) se determina según el diseño del electrodo de tierra, la resistividad equivalente del suelo ρ, ohmios m, y la longitud total l de pararrayos y bajantes.

con una longitud yo m la distancia más pequeña permitida S in1, metro, es igual a:

en ρ Ohm m. para un conductor de puesta a tierra de cualquier diseño dado en la cláusula 2.2, S in1 = 3.5 metro;

a 100 ohmios m.

para conductores de puesta a tierra que consisten en una pila de hormigón armado, un pie de hormigón armado o un bastidor empotrado de un soporte de hormigón armado, cuya longitud se indica en la cláusula 2.2a, b, S c = 3.5 + 3 10 -3 (ρ-100) ;

para electrodos de tierra, formado por cuatro pilotes o estribos de hormigón armado, situados a una distancia de 3-8 metro uno del otro, o conductores de puesta a tierra artificiales especificados en la cláusula 2.2d, S v1 = 4 metro.

Con la longitud total de pararrayos y bajantes yo = 200-300 metro la distancia más pequeña permitida S in1 debe aumentarse en 2 metro en comparación con los valores anteriores.

2.5. Para evitar la entrada de alto potencial en el edificio o estructura protegida, pero las comunicaciones metálicas subterráneas (incluidos los cables eléctricos para cualquier propósito), los conductores de puesta a tierra para protección contra rayos directos deben, si es posible, retirarse de estas comunicaciones a las distancias máximas permitidas por requerimientos tecnológicos. Las distancias más pequeñas permitidas S z, (ver Fig. 1 y 2) en el suelo entre los electrodos de tierra para protección contra rayos directos y comunicaciones introducidas en edificios y estructuras de categoría 1, deben ser S z \u003d S en + 2 ( metro), con S en según la cláusula 2.3.

2.6. Si en los edificios y estructuras existen conductos directos de salida y respiración de gases para la libre evacuación de gases, vapores y suspensiones de concentración explosiva a la atmósfera, la zona de protección del pararrayos debe comprender el espacio por encima del borde de los conductos, limitado por una semiesfera con un radio de 5 metro.

Para los conductos de salida y respiración de gases provistos de sombreretes o "ganders", la zona de protección de los pararrayos debe comprender el espacio por encima del borde de los conductos, limitado por un cilindro de altura H y radio R:

para gases más pesados ​​que el aire a una sobrepresión en el interior de la instalación inferior a 5,05 kPa (0,05 a) N = 1 m, R = 2 metro; 5,05-25,25 kPa (0,05 — 0,25 a) H = 2,5 metro, R = 5 metro,

para gases más ligeros que el aire en exceso de presión en el interior de la instalación:

hasta 25.25 kPa H=2,5 metro, R = 5 metro;

más de 25,25 kPa H=5 metro, R = 5 metro

No se requiere incluir el espacio sobre el borde de las tuberías en la zona de protección de los pararrayos: en caso de emisión de gases de concentración no explosiva; la presencia de respiración nitrogenada; con antorchas encendidas constantemente y antorchas encendidas en el momento de la liberación de gases; para pozos de ventilación de escape, válvulas de seguridad y emergencia, cuya liberación de gases de concentración explosiva se lleva a cabo solo en casos de emergencia.

2.7. Para proteger contra manifestaciones secundarias de rayos, se deben proporcionar las siguientes medidas:

a) las estructuras metálicas y los alojamientos de todos los equipos y aparatos ubicados en el edificio protegido deben estar conectados al dispositivo de puesta a tierra de las instalaciones eléctricas especificado en la cláusula 1.7, o a la cimentación de hormigón armado del edificio (sujeto a los requisitos de la cláusula 1.8). Las distancias más pequeñas permitidas en el suelo entre este electrodo de tierra y los electrodos de tierra que protegen contra rayos directos deben estar de acuerdo con la cláusula 2.5;

b) dentro de edificios y estructuras entre tuberías y otras estructuras metálicas extendidas en lugares de su convergencia mutua a una distancia de menos de 10 cm cada 20 metro los puentes deben soldarse o soldarse con alambre de acero con un diámetro de al menos 5 mm o cinta de acero con una sección transversal de al menos 24 milímetro 2, para cables con cubiertas o armaduras metálicas, los puentes deben estar hechos de un conductor de cobre flexible de acuerdo con las instrucciones de SNiP 3.05.06-85;

c) en las uniones de elementos de tubería u otros objetos metálicos extendidos, se deben proporcionar resistencias de transición de no más de 0.03 Ohm para cada contacto. Si es imposible garantizar el contacto con la resistencia de contacto especificada mediante conexiones atornilladas, es necesario instalar puentes de acero, cuyas dimensiones se indican en el subpárrafo "b".

2.8. La protección contra la introducción de alto potencial a través de comunicaciones metálicas subterráneas (tuberías, cables con cubiertas exteriores de metal o tuberías) debe realizarse conectándolos en la entrada del edificio o estructura al refuerzo de su cimentación de hormigón armado, y si está imposibilidad de utilizar este último como electrodo de tierra, a un conductor de tierra artificial, especificado en la cláusula 2.2.

2.9. La protección contra la deriva de alto potencial a través de comunicaciones metálicas de tierra externa (overground) debe realizarse aterrando las mismas en la entrada al edificio o estructura y en los dos soportes de comunicación más cercanos a esta entrada. Como conductores de puesta a tierra se deben utilizar los cimientos de hormigón armado de la edificación o estructura y cada uno de los soportes, y si tal uso es imposible (ver cláusula 1.8), conductores de puesta a tierra artificiales, de acuerdo con la cláusula 2.2d.

2.10. Entrar en el edificio de líneas eléctricas aéreas con voltaje de hasta 1 kV, el teléfono, la radio, las redes de alarma deben llevarse a cabo solo mediante cables con una longitud de al menos 50 metro con armadura o cubierta metálica o cables tendidos en tubos metálicos.

A la entrada del edificio, las tuberías metálicas, armaduras y cubiertas de cables, incluidos aquellos con un revestimiento aislante de una cubierta metálica (por ejemplo, AASHv, AASHp), deben unirse a los cimientos de hormigón armado del edificio o (ver cláusula 1.8 ) al conductor de puesta a tierra artificial especificado en la cláusula .2.2g.

En el punto de transición de la línea eléctrica aérea al cable, la armadura metálica y la cubierta del cable, así como los pines o ganchos de los aisladores de la línea aérea, deben conectarse al electrodo de tierra especificado en la cláusula 2.2d. Los pines o ganchos de los aisladores en el soporte de la línea aérea de transmisión de energía más cercana al punto de transición del cable deben estar conectados al mismo conductor de puesta a tierra.

Además, en el punto de transición de la línea eléctrica aérea al cable entre cada núcleo del cable y los elementos puestos a tierra, se cerraron las vías de chispas de aire 2–3 milímetro se instala un pararrayos de válvula de bajo voltaje, por ejemplo, RVN-0.5.

Protección contra la deriva de altos potenciales a través de líneas eléctricas aéreas con tensiones superiores a 1 kV introducidos en las subestaciones ubicadas en el edificio protegido (intratienda o anexas), deberán realizarse de acuerdo con el PUE.

PROTECCIÓN CONTRA RAYOS CATEGORÍA II

2.11. La protección contra rayos directos de edificios y estructuras de categoría II con techo no metálico debe realizarse con pararrayos independientes o instalados en el objeto protegido con pararrayos de varilla o alambre, proporcionando una zona de protección de acuerdo con los requisitos de la Tabla. 1, cláusula 2.6 y anexos 3. Al instalar pararrayos en la instalación, se deben proporcionar al menos dos conductores de bajada desde cada pararrayos de varilla o cada poste de un pararrayos de cable. Con una pendiente de techo no superior a 1:8, también se puede utilizar una malla de protección contra rayos, sujeto al cumplimiento obligatorio de los requisitos de la cláusula 2.6.

La malla de protección contra rayos debe ser de alambre de acero con un diámetro de al menos 6 milímetro y colocados en el techo desde arriba o debajo de un aislamiento o impermeabilización ignífugo o de combustión lenta. El espaciado de las celdas de la cuadrícula no debe ser superior a 6 × 6 metro. Los nodos de la red deben conectarse mediante soldadura. Los elementos metálicos que sobresalgan de la cubierta (tuberías, pozos, dispositivos de ventilación) deberán conectarse a la malla de protección contra rayos, y los elementos no metálicos que sobresalgan deberán equiparse con pararrayos adicionales, también conectados a la malla de protección contra rayos.

No se requiere la instalación de pararrayos ni la imposición de una malla de protección contra el rayo en los edificios y estructuras con cerchas metálicas, siempre que en sus cubiertas se utilicen aislamientos e impermeabilizantes ignífugos o de combustión lenta.

En edificios y estructuras con techo de metal, el techo en sí debe usarse como pararrayos. En este caso, todos los elementos no metálicos que sobresalgan deberán estar provistos de pararrayos fijados al techo metálico, c. también se cumplen los requisitos de la cláusula 2.6.

Los conductores de bajada de un techo metálico o malla de protección contra rayos deben tenderse a los conductores de puesta a tierra al menos cada 25 metro a lo largo del perímetro del edificio.

2.12. Al colocar una malla de protección contra rayos e instalar pararrayos en el objeto protegido, siempre que sea posible, las estructuras metálicas de edificios y estructuras (columnas, cerchas, marcos, escaleras de incendios, etc., así como el refuerzo de estructuras de hormigón armado) deben usarse como conductores de bajada, siempre que la conexión eléctrica continua en las uniones de estructuras y accesorios con pararrayos y conductores de puesta a tierra, se realice, por regla general, por soldadura.

Los conductores de bajada colocados a lo largo de las paredes exteriores de los edificios no deben ubicarse a menos de 3 metro de entradas o en lugares no accesibles al tacto de las personas.

2.13. En todos los casos posibles (véase la cláusula 1.8), los cimientos de hormigón armado de edificios y estructuras deben utilizarse como conductores de puesta a tierra para la protección contra rayos directos.

Si es imposible utilizar los cimientos, se proporcionan conductores de puesta a tierra artificiales:

en presencia de pararrayos de varilla y cable, cada conductor de bajada está conectado a un electrodo de tierra que cumpla con los requisitos de la cláusula 2.2d;

en presencia de una malla de protección contra rayos o un techo de metal, se coloca un contorno externo del siguiente diseño a lo largo del perímetro de un edificio o estructura:

en suelos con resistividad equivalente ρ ≤ 500 ohmio m con una edificabilidad de más de 250 metro 2 un contorno está hecho de electrodos horizontales colocados en el suelo a una profundidad de al menos 0,5 metro, y con una edificabilidad inferior a 250 metro 2 un electrodo de haz vertical u horizontal de 2-3 de largo está soldado a este circuito en los puntos de conexión de los cables de corriente metro;

en suelos con una resistividad de 500 Ohm m con un área de construcción de más de 900 metro 2 es suficiente hacer un circuito solo a partir de electrodos horizontales y con un área de construcción de menos de 900 metro 2 al menos dos electrodos de haz vertical u horizontal de 2-3 de largo están soldados a este circuito en los puntos de conexión de los cables de corriente metro a una distancia de 3-5 metro uno del otro.

En edificios grandes, el bucle de tierra externo también se puede usar para igualar el potencial dentro del edificio de acuerdo con los requisitos de la cláusula 1.9.

En todos los casos posibles, el conductor de puesta a tierra de protección contra el impacto directo del rayo debe combinarse con el conductor de puesta a tierra de las instalaciones eléctricas de acuerdo con las instrucciones de la cláusula 1.7.

2.14. Al instalar pararrayos independientes, la distancia desde ellos a través del aire y en el suelo hasta el objeto protegido y los servicios subterráneos introducidos en él no están estandarizados.

2.15. Las instalaciones exteriores que contengan gases inflamables y licuados y líquidos inflamables deben protegerse de la caída directa de rayos de la siguiente manera:

a) cascos de instalaciones de hormigón armado, cascos metálicos de instalaciones y tanques individuales con techo de espesor metálico inferior a 4 milímetro debe estar equipado con pararrayos instalados en el objeto protegido o de pie por separado;

b) cascos metálicos de instalaciones y tanques individuales con techo de metal de espesor 4 milímetro y más, así como tanques individuales con una capacidad de menos de 200 metro 3 independientemente del grosor del techo metálico, así como de las carcasas metálicas de las instalaciones con aislamiento térmico, basta con conectarlo al electrodo de tierra.

2.16. Para parques de tanques que contengan gases licuados con una capacidad total de más de 8000 metro 3, así como para parques de tanques con construcciones de metal y hormigón armado que contengan gases inflamables y líquidos inflamables, con capacidad total de un grupo de tanques superior a 100 mil toneladas. metro 3 la protección contra los impactos directos de los rayos debería, por regla general, llevarse a cabo mediante pararrayos separados.

2.17. Las instalaciones de tratamiento están sujetas a protección contra la caída directa de rayos si el punto de inflamación del producto contenido en las aguas residuales supera su temperatura de funcionamiento en menos de 10 °C. La zona de protección de los pararrayos debe incluir el espacio, cuya base se extiende más allá de los límites de la planta de tratamiento por 5 metro a cada lado de sus paredes, y la altura es igual a la altura de la estructura más 3 metro.

2.18. Si en instalaciones exteriores o en depósitos (suelo o subterráneos) que contengan gases inflamables o líquidos inflamables, existan conductos de salida de gases o de respiración, éstos y el espacio sobre ellos (ver cláusula 2.6) deberán estar protegidos de la caída directa de rayos. El mismo espacio se protege por encima del corte del cuello de los depósitos, en el que se vierte el producto a cielo abierto sobre la rejilla de descarga. Las válvulas de respiración y el espacio sobre ellas, limitado por un cilindro de 2,5 de altura, también están sujetos a protección contra la caída directa del rayo. metro con radio 5 metro.

Para tanques con techos flotantes o pantalanes, la zona de protección de los pararrayos debe incluir un espacio delimitado por una superficie, cualquier punto de la cual es 5 metro de líquido inflamable en el espacio anular.

2.19. Para instalaciones exteriores enumeradas en los párrafos. 2.15 - 2.18, como electrodos de tierra para protección contra rayos directos, si es posible, use cimientos de hormigón armado de estas instalaciones o (soportes de pararrayos independientes o realice electrodos de tierra artificiales que consisten en un electrodo vertical u horizontal con una longitud de al menos menos 5 metro.

A estos conductores de puesta a tierra, ubicados al menos a 50 metro a lo largo del perímetro de la base de la instalación, se deben unir las carcasas de las instalaciones exteriores o las bajantes de los pararrayos instalados en ellas, el número de conexiones es al menos dos.

2.20. Para proteger edificios y estructuras de manifestaciones secundarias de rayos, se deben proporcionar las siguientes medidas:

a) las cajas metálicas de todos los equipos y aparatos instalados en la edificación protegida (estructura) deben estar conectadas al dispositivo de puesta a tierra de las instalaciones eléctricas que cumpla con las instrucciones de la cláusula 1.7, o al cimiento de hormigón armado de la edificación (sujeto a las requisitos de la cláusula 1.8);

b) dentro del edificio entre tuberías y otras estructuras metálicas extendidas en lugares de su convergencia a una distancia de menos de 10 cm cada 30 metro los puentes deben hacerse de acuerdo con las instrucciones de la cláusula 2.76;

c) en conexiones de bridas de tuberías dentro del edificio, al menos cuatro pernos para cada brida deben estar debidamente apretados.

2.21. Para proteger las instalaciones al aire libre de las manifestaciones secundarias del rayo, las cajas metálicas de los dispositivos instalados en ellas deben conectarse al dispositivo de puesta a tierra del equipo eléctrico o al conductor de puesta a tierra para protección contra rayos directos.

En tanques con techos flotantes o pantalanes, se deben instalar por lo menos dos puentes flexibles de acero entre los techos flotantes o pontones y el cuerpo metálico del tanque o bajantes de pararrayos instalados en el tanque.

2.22. La protección contra la introducción de alto potencial a través de servicios subterráneos se realiza conectándolos en la entrada del edificio o estructura al electrodo de tierra de las instalaciones eléctricas o protección contra rayos directos.

2.23. La protección contra la introducción de alto potencial a través de comunicaciones externas de tierra (overground) se realiza conectándolas en la entrada del edificio o estructura al sistema de electrodos de tierra de las instalaciones eléctricas o protección contra la caída directa de rayos, y en el soporte de comunicación más cercano a la entrada - a su base de hormigón armado. Si es imposible utilizar la base (ver cláusula 1.8), se debe instalar un electrodo de tierra artificial, que consta de un electrodo vertical u horizontal con una longitud de al menos 5 metro.

2.24. La protección contra la deriva de alto potencial a través de líneas eléctricas aéreas, redes telefónicas, de radio y señalización debe realizarse de acuerdo con la cláusula 2.10.

PROTECCIÓN CONTRA RAYOS CATEGORÍA III

2.25. La protección contra impactos directos de rayos de edificios y estructuras clasificadas como categoría III según el dispositivo de protección contra rayos debe realizarse por uno de los métodos especificados en la cláusula 2.11, de conformidad con los requisitos de las cláusulas. 2.12 y 2.14.

En este caso, en el caso de utilizar una rejilla de protección contra rayos, el paso de sus celdas no debe ser superior a 12 × 12 m.

2.26. En todos los casos posibles (véase la cláusula 1.7), los cimientos de hormigón armado de edificios y estructuras deben utilizarse como conductores de puesta a tierra para la protección contra rayos directos.

Si es imposible usarlos, se realiza una puesta a tierra artificial:

cada conductor de bajada de pararrayos de varilla y de alambre debe estar conectado a un conductor de puesta a tierra que consta de al menos dos electrodos verticales con una longitud de al menos 3 metro, unidos por un electrodo horizontal con una longitud de al menos 5 metro;

cuando se utilice como malla pararrayos o cubierta metálica en todo el perímetro de la edificación en el suelo a una profundidad de al menos 0,5 metro debe colocarse un circuito exterior formado por electrodos horizontales. En suelos con una resistividad equivalente de 500 Ohm m y con un área de construcción de menos de 900 metro 2 a este circuito en los puntos de conexión de los cables de corriente, un electrodo de haz vertical u horizontal de 2-3 de largo metro.

Las secciones mínimas permitidas (diámetros) de los electrodos de puesta a tierra artificial se determinan de acuerdo con la Tabla. 3.

En edificios de gran superficie (más de 100 de ancho) metro) el bucle de tierra externo también se puede utilizar para la compensación de potencial dentro del edificio de acuerdo con los requisitos de la cláusula 1.9

En todos los casos posibles, el conductor de puesta a tierra de protección contra el impacto directo del rayo debe combinarse con el conductor de puesta a tierra de la instalación eléctrica especificado en el Cap. 1.7 PUE.

2.27. Al proteger edificios para ganado y establos con pararrayos independientes, sus soportes y conductores de puesta a tierra deben ubicarse a no menos de 5 metro de las entradas del edificio.

Al instalar pararrayos o colocar una rejilla en un edificio protegido, se debe utilizar una base de hormigón armado (ver cláusula 1.8) o un contorno externo colocado a lo largo del perímetro del edificio bajo un área ciega de asfalto u hormigón como conductores de puesta a tierra de acuerdo con el instrucciones de la cláusula 2.26.

Las estructuras metálicas, los equipos y las tuberías ubicadas en el interior del edificio, así como los dispositivos de ecualización de potencial eléctrico, deben conectarse a los conductores de puesta a tierra para la protección contra la caída directa de rayos.

2.28. Protección contra impactos directos de rayos de esculturas metálicas y obeliscos, especificado en el párrafo 17 de la tabla. 1 está garantizado por su conexión a un conductor de puesta a tierra de cualquier diseño, indicado en el párrafo 2.26.

En presencia de sitios visitados con frecuencia cerca de tales estructuras de gran altura, la compensación de potencial debe realizarse de acuerdo con la cláusula 1.10.

2.29. Protección contra rayos de instalaciones exteriores que contengan líquidos inflamables con un punto de inflamación de vapor superior a 61 °C y correspondientes a la cláusula 6 de la Tabla 1 debe hacerse así:

a) cascos de instalaciones de hormigón armado, así como cascos metálicos de instalaciones y tanques con un espesor de techo inferior a 4 milímetro debe estar equipado con pararrayos instalados en la estructura protegida o de pie por separado;

b) cajas metálicas de instalaciones y tanques con un espesor de techo de 4 milímetro y más deben estar conectados al electrodo de tierra. Los diseños de conductores de puesta a tierra deben cumplir con los requisitos de la cláusula 2.19.

2.30. Pequeñas edificaciones ubicadas en zonas rurales con techo no metálico, correspondientes a las especificadas en los numerales. Pestaña 5 y 9. 1 están sujetos a protección contra la caída directa del rayo en una de las formas simplificadas:

a) si hay árboles a una distancia de 3-10 m de la estructura que son 2 veces o más altos que su altura, teniendo en cuenta todos los objetos que sobresalen del techo (chimeneas, antenas, etc.), se debe instalar un conductor de bajada colocarse a lo largo del tronco del árbol más cercano, cuyo extremo superior sobresalga por encima de la copa del árbol en al menos 0,2 metro. En la base del árbol, el conductor de bajada debe estar conectado al electrodo de tierra;

b) si la cumbrera del techo corresponde a la altura más alta del edificio, se debe suspender un pararrayos de alambre que se eleve por encima de la cumbrera al menos 0,25 metro. Los tablones de madera fijados en las paredes del edificio pueden servir como soportes para el pararrayos. Los conductores de bajada se colocan en ambos lados a lo largo de las paredes de los extremos del edificio y se conectan a los electrodos de tierra. Con una longitud de construcción de menos de 10 metro la puesta a tierra del colector de corriente se puede hacer solo en un lado;

c) en presencia de una chimenea que se eleva por encima de todos los elementos del techo, se debe instalar un pararrayos con una altura de al menos 0.2 sobre ella metro, coloque un conductor de bajada a lo largo del techo y la pared del edificio y conéctelo al electrodo de tierra;

d) si hay un techo de metal, debe estar conectado al electrodo de tierra por lo menos en un punto; en este caso, las escaleras metálicas externas, los desagües, etc. pueden servir como conductores de bajada. Todos los objetos metálicos que sobresalgan deben fijarse al techo.

En todos los casos se deben utilizar pararrayos y bajantes con un diámetro mínimo de 6 milímetro, y como electrodo de tierra - un electrodo vertical u horizontal con una longitud de 2-3 metro diámetro mínimo 10 milímetro colocado a una profundidad de al menos 0,5 metro.

Las conexiones de elementos de pararrayos se permiten soldadas y atornilladas.

2.31. Protección contra rayos directos de tuberías no metálicas, torres, torres con una altura de más de 15 metro debe realizarse instalando en estas estructuras a su altura:

hasta 5 Ohm- un pararrayos de varilla con una altura de al menos 1 metro;

de 50 a 150 metro- dos pararrayos de varilla con una altura de al menos 1 metro conectado en el extremo superior de la tubería;

más de 150 metro- al menos tres pararrayos de varilla con una altura de 0,2 - 0,5 metro o un anillo de acero con una sección transversal de al menos 160 milímetro 2 .

También se puede utilizar como pararrayos una caperuza protectora instalada en una chimenea o estructuras metálicas como antenas instaladas en torres de TV.

Con una altura de construcción de hasta 50 metro de los pararrayos, se debe proporcionar el tendido de un conductor de bajada; con una altura de construcción de más de 50 metro Los conductores de bajada deben colocarse al menos cada 25 metro a lo largo del perímetro de la base de la estructura, su número mínimo es dos.

Las secciones transversales (diámetros) de los conductores de bajada deben cumplir con los requisitos de la Tabla. 3, y en zonas de alta contaminación gaseosa o emisiones agresivas a la atmósfera, los diámetros de las bajantes deben ser como mínimo de 12 milímetro.

Las escaleras metálicas corrientes, incluidas las que tienen conexiones atornilladas, y otras estructuras metálicas verticales se pueden utilizar como conductores de bajada.

En las tuberías de hormigón armado, se deberían utilizar como conductores de bajada barras de refuerzo conectadas a lo largo de la altura de la tubería mediante soldadura, torsión o superposición; en este caso, no se requiere el tendido de bajantes exteriores. La conexión del pararrayos con el inducido debe realizarse al menos en dos puntos.

Todas las conexiones de pararrayos con bajantes deben realizarse mediante soldadura.

Para tuberías metálicas, torres, torres, no se requiere instalación de pararrayos y bajantes.

Como electrodos de tierra para la protección contra rayos directos de tuberías, torres, torres metálicas y no metálicas, sus cimientos de hormigón armado deben usarse de acuerdo con la cláusula 1.8. Si no es posible utilizar cimientos, cada conductor de bajada debe estar provisto de un electrodo de tierra artificial compuesto por dos varillas conectadas por un electrodo horizontal (ver Tabla 2); con el perímetro de la base de la estructura no más de 25 metro la puesta a tierra artificial se puede hacer en forma de un contorno horizontal colocado a una profundidad de al menos 0.5 metro y hecho de un electrodo de sección transversal circular (ver Tabla 3). Cuando se utilicen barras de refuerzo como conductores de bajada, su conexión con conductores de puesta a tierra artificial deberá realizarse por lo menos cada 25 metro con un número mínimo de conexiones igual a dos.

Al erigir tuberías no metálicas, torres, torres, las estructuras metálicas del equipo de montaje (montacargas de carga y pasajeros y de minas, grúa giratoria, etc.) deben estar conectadas a conductores de puesta a tierra. En este caso, no se podrán realizar medidas temporales de protección contra rayos para el período de construcción. 22

2.32. Para proteger contra la introducción de alto potencial a través de comunicaciones metálicas externas a tierra (overground), deben conectarse en la entrada del edificio o estructura al sistema de electrodos de tierra de las instalaciones eléctricas o protección contra impactos directos de rayos.

2.33. Protección contra derrapes de alto potencial a través de líneas eléctricas aéreas con tensión hasta 1 kV y las líneas de comunicación y señalización deberán realizarse de acuerdo con la EMP y las normas departamentales.

3. CONSTRUCCIONES PARA RAYOS

3.1. Los soportes de los pararrayos deben diseñarse para resistencia mecánica como estructuras independientes y soportes de pararrayos, teniendo en cuenta la tensión del cable y el efecto de las cargas de viento y hielo sobre él.

3.2. Los soportes de los pararrayos independientes pueden ser de acero de cualquier calidad, hormigón armado o madera.

3.3. Los pararrayos deben estar hechos de acero de cualquier grado con una sección transversal de al menos 100 milímetro 2 y una longitud de al menos 200 milímetro y están protegidos contra la corrosión por galvanización, estañado o pintura.

Los pararrayos de cable deben estar hechos de cables de acero de varios hilos con una sección transversal de al menos 35 milímetro 2 .

3.4. Las conexiones de pararrayos con conductores de bajada y conductores de bajada con conductores de puesta a tierra deben realizarse, por regla general, mediante soldadura, y si el trabajo en caliente es inaceptable, se permite realizar conexiones atornilladas con una resistencia de contacto de no más de 0,05. Ohm con control anual obligatorio de estos últimos antes del inicio de la temporada de tormentas.

3.5. Los conductores de bajada que conectan pararrayos de todo tipo con conductores de puesta a tierra deben ser de acero con dimensiones no menores a las indicadas en la Tabla. 3.

3.6. Al instalar pararrayos en el objeto protegido y la imposibilidad de utilizar estructuras metálicas del edificio como conductores de bajada (ver cláusula 2.12), los conductores de bajada deben tenderse a los electrodos de tierra a lo largo de las paredes exteriores del edificio de la manera más corta posible.

3.7. Se permite utilizar cualquier estructura de cimentación de hormigón armado de edificios y estructuras (pilotes, tiras, etc.) como protección contra rayos de puesta a tierra natural (sujeto a los requisitos de la cláusula 1.8).

Las dimensiones admisibles de estructuras individuales de cimientos de hormigón armado utilizados como electrodos de tierra se dan en la Tabla. 2.

ANEXO 1

TÉRMINOS BÁSICOS

1. Rayo directo (relámpago): contacto directo de un canal de rayos con un edificio o estructura, acompañado por el flujo de corriente de un rayo a través de él.

2. La manifestación secundaria del rayo es la inducción de potenciales sobre elementos metálicos de la estructura, equipos, en circuitos metálicos abiertos, provocados por descargas cercanas del rayo y creando peligro de chispas en el interior del objeto protegido.

3. Deriva de alto potencial: transferencia al edificio o estructura protegidos a través de comunicaciones metálicas extendidas (tuberías, cables, etc. subterráneos, superficiales y sobre el suelo) de potenciales eléctricos que surgen de impactos directos y cercanos de rayos y crean el peligro de chispas en el interior. el objeto protegido.

4. Pararrayos: un dispositivo que percibe la caída de un rayo y desvía su corriente hacia el suelo.

En general, un pararrayos consta de un soporte; pararrayos que percibe directamente la caída de un rayo; un conductor de bajada a través del cual se transmite la corriente del rayo a tierra; conductor de puesta a tierra, que asegura la propagación de la corriente del rayo en el suelo.

En algunos casos, las funciones de soporte, pararrayos y bajante se combinan, por ejemplo, cuando se utilizan tuberías metálicas o trusses como pararrayos.

5. Zona de protección contra rayos: el espacio dentro del cual un edificio o estructura está protegido contra rayos directos con una confiabilidad no inferior a un cierto valor. La superficie de la zona de protección tiene la menor y constante confiabilidad; En la profundidad de la zona de protección, la fiabilidad es mayor que en su superficie.

El tipo de zona de protección A tiene una fiabilidad del 99,5 % o más, y el tipo B tiene una fiabilidad del 95 % o más.

6. Estructuralmente, los pararrayos se dividen en los siguientes tipos:

varilla - con una disposición vertical del pararrayos;

cable (extendido) - con una disposición horizontal del pararrayos, fijado en dos soportes puestos a tierra;

Las mallas son múltiples pararrayos horizontales que se cruzan en ángulo recto y se colocan sobre el objeto protegido.

7. Los pararrayos autónomos son aquellos cuyos soportes se instalan en el suelo a cierta distancia del objeto protegido.

8. Un pararrayos simple es un diseño simple de un pararrayos de varilla o alambre.

9. Los pararrayos dobles (múltiples) son dos (o más) pararrayos de varilla o cable que forman una zona de protección común.

10. Conductor de puesta a tierra de protección contra rayos: uno o más conductores enterrados en el suelo, diseñados para desviar las corrientes de rayos hacia el suelo o limitar las sobretensiones que ocurren en cajas metálicas, equipos, comunicaciones en caso de descargas de rayos cercanas. Los conductores de puesta a tierra se dividen en naturales y artificiales.

11. Puesta a tierra natural: estructuras metálicas y de hormigón armado de edificios y estructuras enterradas en el suelo.

12. Puesta a tierra artificial: especialmente colocada en los contornos del suelo de tiras o acero redondo; Estructuras concentradas formadas por conductores verticales y horizontales.

APÉNDICE 2

CARACTERÍSTICAS DE LA INTENSIDAD DE LA ACTIVIDAD DEL RAYO Y EL PROBLEMA DEL RAYO EN EDIFICIOS Y ESTRUCTURAS

La duración media anual de las tormentas en horas en un punto arbitrario del territorio de la URSS se determina a partir de un mapa (Fig. 3), o de mapas regionales de duración de tormentas aprobados para algunas regiones de la URSS, o de promedio a largo plazo (alrededor de 10 años) datos de una estación meteorológica más cercana a la ubicación de un edificio o estructuras.

El cálculo del número esperado N de rayos al año se realiza según las fórmulas:

para edificios y estructuras concentradas (chimeneas, torres de perforación, torres)

norte \u003d 9π h 2 norte 10 -6;

N \u003d [ (S + 6h) (L + 6h) - 7.7h 2] n 10 -6,

donde h es la altura máxima de un edificio o estructura, metro; S, L - respectivamente, el ancho y largo del edificio o estructura, metro; n es el número medio anual de rayos en 1 kilómetros la superficie de la tierra (densidad específica, caída de rayos en el suelo) en la ubicación de un edificio o estructura.

Para edificios y estructuras de configuración compleja, S y L se consideran el ancho y el largo del rectángulo más pequeño en el que se puede inscribir un edificio o estructura en planta.

Para un punto arbitrario en el territorio de la URSS, la densidad específica de los rayos que caen al suelo n se determina en función de la duración anual promedio de las tormentas eléctricas en horas de la siguiente manera:

Arroz. 3. Mapa de la duración media anual de las tormentas en horas para el territorio de la URSS

APÉNDICE 3

ZONAS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS

1. Pararrayos de varilla simple.

La zona de protección de un pararrayos de una sola varilla con una altura h es un cono circular (Fig. A3.1), cuya parte superior está a una altura h 0

1.1. Zonas de protección de pararrayos monovarilla de altura h ≤ 150 metro tener las siguientes dimensiones.

Para la zona B, la altura de un pararrayos de una sola varilla para valores conocidos de h y puede determinarse mediante la fórmula

h \u003d (r x + 1,63 h x) / 1,5.

Arroz. P3.1. Zona de protección de un pararrayos monovarilla:
I - el límite de la zona de protección en el nivel hx, 2 - lo mismo en el nivel del suelo

1.2. Las zonas de protección de los pararrayos monopunta de altura 150 m tienen las siguientes dimensiones totales.

2. Pararrayos de doble varilla.

2.1. Zona de protección de un pararrayos de doble varilla h ≤ 150 metro mostrado en la fig. P3.2. Las áreas finales de la zona de protección se definen como zonas de pararrayos de un solo pararrayos, cuyas dimensiones totales h 0 , r 0 , r x1 , r x2 están determinadas por las fórmulas del apartado 1.1 de este apéndice para ambos tipos de zonas de protección. .

Arroz. P3.2. Zona de protección de un pararrayos de doble varilla:
1 — límite de la zona de protección en el nivel h x1; 2 - lo mismo en el nivel h x2 ,
3 - lo mismo a nivel del suelo

Las áreas internas de las zonas de protección de un pararrayos de doble varilla tienen las siguientes dimensiones totales.

Cuando la distancia entre los pararrayos L >

Con una distancia entre pararrayos pararrayos L > 6h, para construir la zona B, los pararrayos deben considerarse como uno solo.

Con valores conocidos de h c y L (en r cx = 0), la altura del pararrayos para la zona B está determinada por la fórmula

h \u003d (h c + 0.14L) / 1.06.

2.2. Zona de protección de dos pararrayos de diferente altura h 1 y h 2 ≤ 150 metro mostrado en la fig. PZ.Z. Las dimensiones totales de las áreas finales de las zonas de protección h 01 , h 02 , r 01 , r 02 , r x1 , r x2 están determinadas por las fórmulas de la cláusula 1.1, en cuanto a las zonas de protección de ambos tipos de pararrayos de un solo pararrayos varilla. Las dimensiones generales del área interior de la zona de protección están determinadas por las fórmulas:

donde los valores de h c1 y h c2 se calculan utilizando las fórmulas para h c en la cláusula 2.1 de este apéndice.

Para dos pararrayos de diferentes alturas, la construcción de la zona A de un pararrayos de doble pararrayos se realiza en L ≤ 4h min, y la zona B - en L ≤ 6h min. Con grandes distancias correspondientes entre los pararrayos, se consideran como únicos.

Arroz. ПЗ.З La zona de protección de dos pararrayos de varilla de diferentes alturas. Las designaciones son las mismas que en la Fig. P3.1

3. Pararrayos de varilla múltiple.

La zona de protección de un pararrayos de pararrayos múltiple (Fig. A3.4) se define como la zona de protección de pararrayos de pararrayos vecinos tomados por pares con una altura h ≤ 150 metro(ver párrafos 2.1, 2.2 de este apéndice).

Arroz. P3.4. Zona de protección (en planta) de un pararrayos de múltiples puntas. Las designaciones son las mismas que en la Fig. P3.1

La condición principal para la protección de uno o más objetos de altura h x con una fiabilidad correspondiente a la fiabilidad de la zona A y la zona B es el cumplimiento de la desigualdad r cx > 0 para todos los pararrayos tomados por pares. En caso contrario, la construcción de las zonas de protección deberá realizarse para pararrayos de simple o doble varilla, según se cumplan las condiciones del apartado 2 de este anexo.

4. Pararrayos de un solo cable.

Zona de protección de un pararrayos de un solo hilo de catenaria h≤150 metro mostrado en la fig. P3.5, donde h es la altura del cable en la mitad del vano. Teniendo en cuenta el pandeo del cable con una sección de 35-50 milímetro 2 Con una altura conocida de los soportes h op y la longitud del vano a, la altura del cable (en metros) viene determinada por:

h = h op - 2 en un m;

h = h op - 3 a 120 m.

Arroz. P3.5. Zona de protección de un pararrayos monofilar. Las designaciones son las mismas que en la Fig. P3.1

Las zonas de protección de un pararrayos monofilar tienen las siguientes dimensiones totales.

Cuando la distancia entre los pararrayos de hilo sea L > 4h, para la construcción de la zona A, los pararrayos deben considerarse como uno solo.

Cuando la distancia entre los pararrayos de hilo sea L > 6h, para la construcción de la zona B, los pararrayos deben considerarse como uno solo. Con valores conocidos de h c y L (en r cx = 0), la altura del pararrayos para la zona B está determinada por la fórmula

h \u003d (h c + 0.12L) / 1.06.

Arroz. P3.7. Zona de protección de pararrayos de dos hilos de diferente altura

5.2. La zona de protección de dos cables de diferentes alturas h 1 y h 2 se muestra en la fig. P3.7. Los valores r 01 , r 02 , h 01 , h 02 , r x1 , r x1 se determinan mediante las fórmulas del apartado 4 de este apéndice como para un pararrayos de un solo hilo. Para determinar las dimensiones r c y h c, se utilizan las siguientes fórmulas:

donde h c1 y h c1 se calculan según las fórmulas para hc A.5.1 de este apéndice.

APÉNDICE 4

MANUAL DE "INSTRUCCIONES PARA LA PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO DE EDIFICIOS Y ESTRUCTURAS" (RD34.21.122-87)

Este manual pretende aclarar y precisar las principales disposiciones del RD 3421.122-87, así como familiarizar a los especialistas involucrados en el desarrollo y diseño de pararrayos de diversos objetos con las ideas existentes sobre el desarrollo del rayo y sus parámetros que determinan la peligrosidad. efectos sobre los seres humanos y los valores materiales. Se dan ejemplos de protección contra rayos de edificios y estructuras de varias categorías de acuerdo con los requisitos del RD 34.21.122-87.

1. BREVE DATOS SOBRE LA DESCARGA DE RAYOS Y SUS PARÁMETROS

El rayo es una descarga eléctrica de varios kilómetros de largo que se desarrolla entre una nube de tormenta y el suelo o cualquier estructura terrestre.

La descarga de un rayo comienza con el desarrollo de un líder, un canal que brilla débilmente con una corriente de varios cientos de amperios. En la dirección del movimiento del líder, desde la nube hacia abajo o desde la estructura del suelo hacia arriba, el relámpago se divide en descendente y ascendente. Los datos de rayos hacia abajo se han estado acumulando durante mucho tiempo en varias regiones del mundo. La información sobre los rayos ascendentes apareció solo en las últimas décadas, cuando comenzaron las observaciones sistemáticas sobre la resistencia a los rayos de estructuras muy altas, por ejemplo, la torre de televisión Ostankino.

El líder de un relámpago descendente aparece bajo la acción de procesos en una nube de tormenta, y su apariencia no depende de la presencia de ninguna estructura en la superficie de la tierra. A medida que el líder se mueve hacia el suelo, los contralíderes dirigidos hacia la nube pueden ser excitados por los objetos del suelo. El contacto de uno de ellos con el líder descendente (o el contacto de este último con la superficie de la tierra) determina la ubicación del impacto del rayo en el suelo o en algún objeto.

Los líderes ascendentes se excitan desde estructuras altas puestas a tierra, en la parte superior de las cuales el campo eléctrico aumenta bruscamente durante una tormenta eléctrica. El hecho mismo del surgimiento y desarrollo sostenible de un líder ascendente determina el lugar de la derrota. En terreno plano, un rayo ascendente golpea objetos con una altura de más de 150 metro, y en las zonas montañosas se excitan a partir de elementos de relieve puntiagudos y estructuras de menor altura y por tanto se observan con más frecuencia.

Consideremos primero el proceso de desarrollo y los parámetros del rayo descendente. Después del establecimiento de un canal líder pasante, sigue la etapa principal de la descarga: la rápida neutralización de las cargas líder, acompañada de un brillo brillante y un aumento en la corriente a valores máximos que van desde unos pocos hasta cientos de kiloamperios. En este caso, se produce un intenso calentamiento del canal (hasta decenas de miles de kelvin) y su expansión de choque, que el oído percibe como un trueno. La corriente de la etapa principal consta de uno o más pulsos sucesivos superpuestos a la componente continua. La mayoría de los pulsos de corriente tienen una polaridad negativa. El primer pulso con una duración total de varios cientos de microsegundos tiene una longitud frontal de 3 a 20 milisegundo; el valor máximo de la corriente (amplitud) varía ampliamente: en el 50% de los casos (corriente promedio) supera los 30, y en el 1-2% de los casos 100 kA. Aproximadamente en el 70% de los rayos negativos descendentes, el primer pulso es seguido por otros posteriores con amplitudes y longitud de frente menores: los valores promedio son 12, respectivamente. kA y 0.6 milisegundo. En este caso, la inclinación (velocidad de aumento) de la corriente al frente de los pulsos subsiguientes es mayor que la del primer pulso.

La corriente de la componente continua del relámpago hacia abajo varía de unos pocos a cientos de amperios y existe durante todo el relámpago, con una duración promedio de 0,2 Con, y en casos raros 1-1.5 Con.

La carga transportada durante todo el relámpago varía desde unidades hasta cientos de culombios, de los cuales 5-15 corresponden a impulsos individuales y 10-20 a la componente continua. cl.

Se observan relámpagos hacia abajo con pulsos de corriente positivos en aproximadamente el 10% de los casos. Algunos de ellos tienen una forma similar a la de los pulsos negativos. Además, se registraron pulsos positivos con parámetros significativamente mayores: una duración de alrededor de 1000 milisegundo, longitud frontal alrededor de 100 milisegundo y carga transportada en promedio 35 cl. Se caracterizan por variaciones en las amplitudes de corriente en un rango muy amplio: a una corriente media de 35 kA en 1-2% de los casos, la aparición de amplitudes superiores a 500 kA.

Los datos reales acumulados sobre los parámetros de los rayos descendentes no nos permiten juzgar sus diferencias en diferentes regiones geográficas. Por lo tanto, para todo el territorio de la URSS, se supone que sus características probabilísticas son las mismas.

El relámpago ascendente se desarrolla de la siguiente manera. Una vez que el líder ascendente ha alcanzado la nube de tormenta, comienza el proceso de descarga, acompañado en aproximadamente el 80% de los casos por corrientes de polaridad negativa. Se observan corrientes de dos tipos: la primera es una corriente continua sin pulso de hasta varios cientos de amperios y una duración de décimas de segundo, con una carga de 2 a 20 cl; el segundo se caracteriza por la superposición de pulsos cortos con una amplitud promedio de 10–12 kA y solo en el 5% de los casos supera los 30 kA, y la carga transferida llega a 40 cl. Estos impulsos son similares a los impulsos posteriores de la etapa principal del rayo negativo descendente.

En las zonas montañosas, los rayos ascendentes se caracterizan por corrientes continuas más largas y cargas transferidas más grandes que en las llanuras. Al mismo tiempo, las variaciones en los componentes del pulso de la corriente en las montañas y en la llanura difieren poco. Hasta la fecha, no se ha encontrado relación entre las corrientes ascendentes de rayos y la altura de las estructuras desde las que se excitan. Por lo tanto, se estima que los parámetros de los rayos ascendentes y sus variaciones son los mismos para cualquier región geográfica y altura de los objetos.

En el RD 34.21.122-87, los datos sobre los parámetros de las corrientes de rayo se tienen en cuenta en los requisitos para los diseños y dimensiones de los equipos de protección contra el rayo. Por ejemplo, las distancias mínimas permitidas desde los pararrayos y sus conductores de puesta a tierra a objetos de categoría I (cláusulas 2.3-2.5 *) se determinan a partir de la condición de los pararrayos golpeados por un rayo hacia abajo con la amplitud y pendiente del frente de corriente dentro de 100 , respectivamente. kA y 50 kA/µs. Esta condición corresponde al menos al 99% de los rayos aguas abajo.

2. CARACTERÍSTICAS DE LA ACTIVIDAD DE TRUENOS

La intensidad de la actividad de las tormentas en varias ubicaciones geográficas se puede juzgar a partir de los datos de una extensa red de estaciones meteorológicas sobre la frecuencia y duración de las tormentas registradas en días y horas por año a partir de truenos audibles al principio y al final de una tormenta. Sin embargo, una característica más importante e informativa para evaluar el posible número de impactos de rayos sobre objetos es la densidad de impactos descendentes de rayos por unidad de superficie terrestre.

La densidad de los rayos que caen en el suelo varía mucho entre las regiones del mundo y depende de factores geológicos, climáticos y de otro tipo. Con una tendencia general al alza en este valor desde los polos hasta el ecuador, por ejemplo, disminuye bruscamente en los desiertos y aumenta en regiones con procesos intensivos de evaporación. La influencia del relieve es especialmente grande en áreas montañosas, donde los frentes de rayos se propagan principalmente a lo largo de corredores estrechos, por lo tanto, dentro de un área pequeña, son posibles fluctuaciones bruscas en la densidad de descargas en el suelo.

En general, sobre el territorio del globo, la densidad de rayos varía prácticamente de cero en las regiones polares a 20-30 descargas por 1 kilómetros tierra por año en los trópicos húmedos. Para la misma región, las variaciones de un año a otro son posibles, por lo tanto, para una evaluación confiable de la densidad de las descargas al suelo, es necesario promediar a largo plazo.

Actualmente, un número limitado de lugares en todo el mundo están equipados con contadores de rayos y, para áreas pequeñas, es posible realizar estimaciones directas de la densidad de las descargas al suelo. A escala masiva (por ejemplo, para todo el territorio de la URSS), el registro de la cantidad de rayos en el suelo aún es imposible debido a la laboriosidad y la falta de equipos confiables.

Sin embargo, para ubicaciones geográficas donde se instalan contadores de rayos y se realizan observaciones meteorológicas de tormentas, se ha encontrado una correlación entre la densidad de las descargas al suelo y la frecuencia o duración de las tormentas, aunque cada uno de estos parámetros está sujeto a dispersión de un año a otro. o de tormenta en tormenta. En el RD 34.21.122-87, esta dependencia de correlación, presentada en el Apéndice 2, se extiende a todo el territorio de la URSS y conecta los rayos puramente descendentes a 1 kilómetro 2 superficie de la tierra con una duración específica de las tormentas eléctricas en horas. Los datos de las estaciones meteorológicas sobre la duración de las tormentas se promediaron durante el período de 1936 a 1978 y se trazaron en el mapa geográfico de la URSS en forma de líneas, caracterizadas por un número constante de horas con una tormenta por año (Fig. 3 RD 34.21.122-87); en este caso, la duración de una tormenta para cualquier punto se da en el intervalo entre las dos líneas más cercanas a él. Para algunas regiones de la URSS, sobre la base de estudios instrumentales, se compilaron mapas regionales de la duración de las tormentas eléctricas, estos mapas también se recomiendan para su uso (ver Apéndice 2 RD34.21.122-87)

De esta forma indirecta (a través de datos sobre la duración de las tormentas), es posible introducir la zonificación del territorio de la URSS según la densidad de los rayos en el suelo.

3. NÚMERO DE CAÍDAS DE RAYOS SOBRE INSTALACIONES TERRESTRES

De acuerdo con los requisitos de la tabla. 1 RD 34.21.122-87 para una serie de objetos, el número esperado de rayos es un indicador que determina la necesidad de protección contra rayos y su fiabilidad. Por lo tanto, es necesario tener una forma de evaluar este valor en la etapa de diseño del objeto. Es deseable que este método tenga en cuenta las características conocidas de la actividad de las tormentas eléctricas y otra información sobre los rayos.

A la hora de contar el número de impactos de un rayo descendente, se utiliza la siguiente representación: un objeto imponente adquiere descargas que, en su ausencia, incidirían en la superficie terrestre de una zona determinada (la denominada superficie de retracción). Esta área es circular para un objeto agrupado (tubería vertical o torre) y rectangular para un objeto extenso, como una línea eléctrica aérea. El número de impactos sobre un objeto es igual al producto del área de contracción y la densidad de descargas de rayos junto con su ubicación. Por ejemplo, para un objeto concentrado

donde R 0 es el radio de contracción; n es el número medio anual de rayos en 1 kilómetro 2 superficie de la Tierra. Para un objeto extendido con longitud yo

Las estadísticas disponibles de daños a objetos de diferentes alturas en áreas con diferentes duraciones de tormentas permitieron determinar aproximadamente la relación entre el radio de contracción R 0 y la altura del objeto h. A pesar de la dispersión significativa, en promedio, podemos tomar R 0 = 3h.

Los ratios dados forman la base de las fórmulas para calcular el número esperado de impactos de rayos de objetos concentrados y objetos con dimensiones dadas en el Apéndice 2 del RD 34.21.122-87. La resistencia a los rayos de los objetos depende directamente de la densidad de las descargas de rayos en el suelo y, en consecuencia, de la duración regional de las tormentas de acuerdo con los datos del Apéndice 2. Se puede suponer que la probabilidad de golpear un objeto aumenta, por ejemplo, con un aumento en la amplitud de la corriente del rayo, y depende de otros parámetros de la descarga. Sin embargo, las estadísticas de daños disponibles se obtuvieron mediante métodos (fotografiar rayos, registrar con contadores especiales) que no permiten distinguir la influencia de otros factores, excepto la intensidad de la actividad de la tormenta.

Estimemos ahora, utilizando las fórmulas del Apéndice 2, con qué frecuencia un rayo puede alcanzar objetos de diferentes tamaños y formas. Por ejemplo, con una duración promedio de tormenta de 40-60 h por año en un objeto concentrado con una altura de 50 metro(por ejemplo, una chimenea) no puede esperar más de una derrota en 3-4 años, y en un edificio con una altura de 20 metro y dimensiones en términos de 100x100 m (típico en términos de dimensiones para muchos tipos de producción): no más de una derrota en 5 años. Así, con tamaños moderados de edificios y estructuras (altura en el rango de 20-50 metro, largo y ancho alrededor de 100 metro) ser golpeado por un rayo es un evento raro. Para edificios pequeños (con dimensiones de aproximadamente 10 metro) el número esperado de rayos rara vez supera los 0,02 por año, lo que significa que no puede ocurrir más de un rayo durante toda su vida útil. Por ello, según el RD 34.21.122-87, para algunos edificios pequeños (incluso con baja resistencia al fuego), la protección contra el rayo no se proporciona en absoluto o se simplifica significativamente.

Para objetos concentrados, el número de impactos de rayos descendentes aumenta en una dependencia cuadrática de la altura y en áreas con una duración moderada de tormentas a una altura del objeto de alrededor de 150 metro es uno o dos golpes por año. De los objetos concentrados de mayor altura se excitan relámpagos ascendentes, cuyo número es también proporcional al cuadrado de la altura. Esta idea de la susceptibilidad de los objetos altos está confirmada por las observaciones realizadas en la torre de televisión Ostankino con una altura de 540 metro: en él ocurren alrededor de 30 rayos cada año y más del 90% de ellos son descargas ascendentes, el número de rayos descendentes se mantiene en el nivel de uno o dos por año. Así, para objetos concentrados con una altura de más de 150 metro el número de rayos aguas abajo depende poco de la altura.

4. EFECTOS PELIGROSOS DE LOS RAYOS

La lista de términos básicos (Anexo 1 al RD 34.21.122-87) enumera los posibles tipos de efectos del rayo en varios objetos terrestres. En este párrafo, la información sobre los efectos peligrosos de los rayos se presenta con más detalle.

El impacto de los rayos se suele dividir en dos grandes grupos:

primaria, causada por un rayo directo, y secundaria, inducida por sus descargas cercanas o traída al objeto por comunicaciones metálicas extendidas. El peligro de impacto directo y efectos secundarios del rayo para edificios y estructuras y las personas o animales que se encuentran en ellos está determinado, por un lado, por los parámetros de la descarga del rayo, y por otro lado, por las características tecnológicas y de diseño. del objeto (la presencia de fuego o zonas peligrosas de incendio, la resistencia al fuego de las estructuras de los edificios, el tipo de comunicaciones de entrada, su ubicación dentro del objeto, etc.). La caída directa de un rayo provoca los siguientes efectos sobre el objeto: eléctricos, asociados a la derrota de personas o animales por la corriente eléctrica y la aparición de sobretensiones en los elementos afectados. La sobretensión es proporcional a la amplitud y pendiente de la corriente del rayo, la inductancia de las estructuras y la resistencia de los conductores de puesta a tierra, a través de los cuales la corriente del rayo es desviada a tierra. Incluso cuando se realiza la protección contra rayos, los impactos directos de rayos con altas corrientes y pendientes pueden provocar sobretensiones de varios megavoltios. En ausencia de protección contra rayos, los caminos de propagación de la corriente del rayo son incontrolables y su impacto puede crear un peligro de descarga eléctrica, voltajes de paso y de contacto peligrosos, que se superponen a otros objetos;

térmico, asociado con una fuerte liberación de calor durante el contacto directo del canal del rayo con el contenido del objeto y cuando la corriente del rayo fluye a través del objeto. La energía liberada en el canal del rayo está determinada por la carga transferida, la duración del destello y la amplitud de la corriente del rayo; y el 95% de los casos de descargas de rayos, esta energía (calculada para la resistencia 1 Ohm) supera 5,5 j, es de dos a tres órdenes de magnitud mayor que la energía mínima de ignición de la mayoría de las mezclas de gas, vapor y polvo-aire utilizadas en la industria. Por lo tanto, en tales entornos, el contacto con el canal del rayo siempre crea un riesgo de ignición (y en algunos casos de explosión), lo mismo se aplica a los casos de penetración de los edificios de instalaciones explosivas al aire libre por el canal del rayo. Cuando la corriente del rayo fluye a través de conductores delgados, existe el peligro de que se fundan y rompan;

mecánico, debido a una onda de choque que se propaga desde el canal del rayo, y fuerzas electrodinámicas que actúan sobre los conductores con corrientes de rayo. Este impacto puede provocar, por ejemplo, el aplastamiento de tubos metálicos delgados. El contacto con un canal de rayos puede provocar la formación repentina de vapor o gas en algunos materiales, seguida de fallas mecánicas, como el agrietamiento de la madera o el agrietamiento del concreto.

Las manifestaciones secundarias de los rayos están asociadas con la acción del campo electromagnético de descargas cercanas sobre el objeto. Este campo generalmente se considera en forma de dos componentes: el primero se debe al movimiento de cargas en el líder y el canal del rayo, el segundo se debe al cambio en la corriente del rayo con el tiempo. Estos componentes a veces se denominan inducción electrostática y electromagnética.

La inducción electrostática se manifiesta en forma de sobretensión que se produce en las estructuras metálicas de un objeto y depende de la corriente del rayo, la distancia al lugar del impacto y la resistencia del electrodo de tierra. En ausencia de un conductor de puesta a tierra adecuado, la sobretensión puede alcanzar cientos de kilovoltios y crear un riesgo de lesiones para las personas y superposiciones entre las diferentes partes del objeto.

La inducción electromagnética está asociada con la formación de campos electromagnéticos en circuitos metálicos, que es proporcional a la pendiente de la corriente del rayo y el área cubierta por el circuito. Las comunicaciones extendidas en los edificios industriales modernos pueden formar circuitos que cubren un área grande, en la que es posible inducir un EMF de varias decenas de kilovoltios. En los lugares de convergencia de estructuras metálicas extendidas, en los huecos de los circuitos abiertos, existe el peligro de descargas disruptivas y chispas con una posible disipación de energía del orden de las décimas de julio.

Otro tipo de impacto peligroso del rayo es la deriva de alto potencial a lo largo de las comunicaciones introducidas en el objeto (cables de líneas eléctricas aéreas, cables, tuberías). Es una sobretensión que se produce en las comunicaciones durante la caída directa y cercana de un rayo y se propaga en forma de onda incidente sobre el objeto. El peligro se crea debido a posibles superposiciones de comunicaciones a las partes del objeto conectadas a tierra. Los servicios públicos subterráneos también representan un peligro, ya que pueden absorber algunas de las corrientes de rayos que se propagan por el suelo y llevarlas a las instalaciones.

5. CLASIFICACIÓN DE LOS OBJETOS PROTEGIDOS

La gravedad de las consecuencias de la caída de un rayo depende principalmente del riesgo de explosión o incendio de un edificio o estructura bajo los efectos térmicos del rayo, así como de las chispas y techos provocados por otro tipo de impactos. Por ejemplo, en industrias que están constantemente asociadas con fuego abierto, procesos de combustión, el uso de materiales y estructuras ignífugas, el flujo de corriente del rayo no representa un gran peligro. Por el contrario, la presencia de un entorno explosivo dentro del objeto creará una amenaza de destrucción, víctimas humanas y grandes daños materiales.

Con tal variedad de condiciones tecnológicas, imponer los mismos requisitos para la protección contra rayos de todos los objetos significaría invertir en ella, realizar reservas excesivas o soportar la inevitabilidad de daños significativos causados ​​por rayos. Por ello, en el RD 34.21.122-87 se adopta un enfoque diferenciado para la implantación de la protección contra el rayo de diversos objetos, en relación con lo cual en la Tabla. 1 de esta Instrucción, los edificios y estructuras se dividen en tres categorías, que difieren en la gravedad de las posibles consecuencias de la caída de un rayo.

La categoría I incluye locales industriales en los que, en condiciones tecnológicas normales, se pueden ubicar y formar concentraciones explosivas de gases, vapores, polvos, fibras. Cualquier rayo que cause una explosión crea un mayor peligro de destrucción y muertes no solo para este objeto, sino también para los que están cerca.

La Categoría II incluye edificios y estructuras industriales en los que se produzca la aparición de una concentración explosiva como consecuencia de una violación del régimen tecnológico normal, así como las instalaciones al aire libre que contengan líquidos y gases explosivos. Para estos objetos, la caída de un rayo crea riesgo de explosión sólo cuando coincide con un accidente tecnológico o con el funcionamiento de válvulas de respiración o de emergencia en instalaciones exteriores. Debido a la duración moderada de las tormentas eléctricas en el territorio de la URSS, la probabilidad de que estos eventos coincidan es bastante pequeña.

La categoría III incluye objetos, cuyas consecuencias de destrucción están asociadas con menos daños materiales que en un entorno explosivo. Esto incluye edificios y estructuras con instalaciones con riesgo de incendio o estructuras de edificios de baja resistencia al fuego, y para ellos los requisitos de protección contra rayos se vuelven más estrictos con un aumento en la probabilidad de golpear un objeto (el número esperado de rayos). Además, la categoría III incluye objetos, cuya derrota representa un peligro de efectos eléctricos en personas y animales: grandes edificios públicos, edificios para ganado, estructuras altas como tuberías, torres, monumentos. Finalmente, la categoría III incluye edificios pequeños en áreas rurales, donde se utilizan con mayor frecuencia estructuras combustibles. Según las estadísticas, estos objetos representan una proporción significativa de los incendios provocados por tormentas eléctricas. Debido al bajo coste de estos edificios, su protección contra el rayo se realiza mediante métodos simplificados que no requieren costes materiales significativos (p. 2.30).

6. MEDIOS Y MÉTODOS DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO

Los requisitos para la implantación de todo el conjunto de medidas de protección contra el rayo de los objetos de las categorías I, II y III y los diseños de pararrayos se establecen en los § 2 y 3 del RD 34.21.122-87. Esta sección del manual explica las disposiciones principales de estos requisitos.

La protección contra rayos es un conjunto de medidas destinadas a evitar que un rayo caiga directamente sobre un objeto o a eliminar las consecuencias peligrosas asociadas con un impacto directo; este complejo también incluye equipos de protección que protegen el objeto de los efectos secundarios del rayo y la deriva de alto potencial.

Un medio de protección contra los rayos directos es un pararrayos, un dispositivo diseñado para el contacto directo con el canal del rayo y desviar su corriente a tierra.

Los pararrayos se dividen en otros separados, que aseguran la propagación de la corriente del rayo que pasa por alto el objeto y se instalan en el objeto mismo. En este caso, la corriente se propaga a lo largo de rutas controladas, de modo que se proporciona una baja probabilidad de lesiones a personas (animales), explosión o incendio.

La instalación de pararrayos independientes excluye la posibilidad de impacto térmico en el objeto en caso de impacto de un pararrayos; para objetos con peligro de explosión constante, clasificados como categoría I, se adopta este método de protección, que asegura el mínimo número de efectos peligrosos durante una tormenta. Para objetos de las categorías II y III, caracterizados por un menor riesgo de explosión o incendio, es igualmente aceptable el uso de pararrayos independientes y los instalados en el objeto protegido.

El pararrayos consta de los siguientes elementos: pararrayos, soporte, bajante y electrodo de tierra. Sin embargo, en la práctica, pueden formar una sola estructura, por ejemplo, un mástil metálico o una armadura de construcción es a la vez pararrayos, soporte y bajante.

Según el tipo de pararrayos, los pararrayos se dividen en varilla (vertical), cable (horizontal extendido) y rejillas, que consisten en electrodos horizontales longitudinales y transversales conectados en las intersecciones. Los pararrayos de varilla y alambre pueden ser independientes o instalados en la instalación; Las mallas de protección contra rayos se colocan en el techo no metálico de edificios y estructuras protegidas. Sin embargo, la colocación de rejillas es racional solo en edificios con techos horizontales, donde el daño por rayo en cualquiera de sus secciones es igualmente probable. Con grandes pendientes del techo, lo más probable es que caiga un rayo cerca de su cumbrera y, en estos casos, colocar la rejilla sobre toda la superficie del techo generará costos de metal injustificados; es más económico instalar pararrayos de varilla o alambre, cuya zona de protección incluye todo el objeto. Por ello, en la cláusula 2.11 se permite la colocación de malla de protección contra rayos en cubiertas no metálicas con pendiente no superior a 1:8. A veces, colocar la malla sobre el techo es un inconveniente debido a sus elementos estructurales (por ejemplo, la superficie ondulada del techo). En estos casos, se permite colocar la malla debajo del aislamiento o impermeabilización, siempre que sean de materiales incombustibles o de combustión lenta y su rotura durante la descarga de un rayo no provoque el incendio de la cubierta (cláusula 2.11).

Al elegir medios de protección contra rayos directos, tipos de pararrayos, es necesario tener en cuenta consideraciones económicas, características tecnológicas y de diseño de los objetos. En todos los casos posibles, las estructuras altas cercanas deben usarse como pararrayos independientes, y los elementos estructurales de edificios y estructuras, como techos metálicos, cerchas, columnas y cimientos metálicos y de hormigón armado, como pararrayos, conductores de bajada y electrodos de tierra. . Estas disposiciones se tienen en cuenta en los párrafos. 1.6, 1.8, 2.11, 2.12, 2.25. La protección contra los efectos térmicos de un rayo directo se lleva a cabo mediante la selección adecuada de las secciones transversales de los pararrayos y conductores de bajada (Tabla 3), el espesor de las carcasas de las instalaciones al aire libre (cláusula 2.15), cuya fusión y penetración no pueden ocurrir con los parámetros anteriores de corriente del rayo, carga transferida y temperatura en el canal.

Se lleva a cabo la protección contra la destrucción mecánica de varias estructuras de edificios durante la caída directa de rayos: hormigón - mediante refuerzo y asegurando contactos confiables en las uniones con refuerzo (cláusula 2.12); partes sobresalientes no metálicas y revestimientos de edificios: el uso de materiales que no contienen sustancias generadoras de humedad o gas.

La protección contra descargas disruptivas al objeto protegido en caso de derrota de los pararrayos independientes se logra mediante la elección adecuada de los diseños de los conductores de puesta a tierra y las distancias de aislamiento entre el pararrayos y el objeto (cláusulas 2.2 - 2.5). La protección contra descargas disruptivas en el interior del edificio cuando la corriente del rayo lo atraviesa se garantiza mediante la elección adecuada del número de conductores de bajada tendidos a los conductores de puesta a tierra de la forma más corta (cláusula 2.11).

La protección contra la tensión de contacto y de paso (cláusulas 2.12, 2.13) se proporciona mediante el tendido de conductores en lugares inaccesibles para las personas y la colocación uniforme de electrodos de tierra en toda la instalación.

La protección contra los efectos secundarios de los rayos se proporciona mediante las siguientes medidas. Desde la inducción electrostática y la deriva de alto potencial, al limitar los sobrevoltajes inducidos en equipos, estructuras metálicas y comunicaciones de entrada al conectarlos a conductores de puesta a tierra de ciertos diseños; de la inducción electromagnética, al limitar el área de los circuitos abiertos dentro de los edificios al imponer puentes en los lugares de convergencia de las comunicaciones metálicas. Para evitar chispas en las uniones de comunicaciones metálicas extendidas, se proporcionan resistencias transitorias bajas: no más de 0,03 ohmios, por ejemplo, en conexiones de tuberías con bridas, este requisito corresponde al apriete de seis pernos para cada brida (cláusula 2.7).

7. ZONAS DE ACCIÓN PROTECTORA Y PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO

A continuación se explica el planteamiento para la determinación de las zonas de protección de los pararrayos, cuya construcción se realiza según las fórmulas del Anexo 3 del RD 34.21.122-87.

La acción protectora de un pararrayos se basa en la "propiedad del rayo de golpear objetos más altos y bien conectados a tierra con mayor probabilidad que objetos cercanos de menor altura. Por lo tanto, a un pararrayos que se eleva sobre el objeto protegido se le asigna la función de interceptar el rayo, que, en ausencia de un pararrayos, golpearía el objeto Cuantitativamente, la acción protectora de un pararrayos se determina a través de la probabilidad de un avance: la relación entre el número de rayos y un objeto protegido (el número de avances) al número total de impactos al pararrayos y al objeto.

Hay varias formas de estimar la probabilidad de un avance, en función de diferentes conceptos físicos de los procesos de caída de rayos. El RD 34.21.122-87 utiliza los resultados de los cálculos mediante un método probabilístico que relaciona la probabilidad de impacto de un pararrayos y un objeto con la dispersión de las trayectorias descendentes del rayo sin tener en cuenta las variaciones de sus corrientes.

De acuerdo con el modelo de diseño aceptado, es imposible crear una protección ideal contra rayos directos, lo que excluye por completo los avances en el objeto protegido. Sin embargo, en la práctica, la disposición mutua del objeto y el pararrayos es factible, proporcionando una baja probabilidad de penetración, por ejemplo, 0,1 y 0,01, lo que corresponde a una disminución en el número de daños al objeto de alrededor de 10 y 100 veces en comparación con un objeto desprotegido. Para la mayoría de las instalaciones modernas, estos niveles de protección proporcionan una pequeña cantidad de avances durante toda su vida útil.

Arriba, consideramos un edificio industrial de 20 m de altura y 100 x 100 m en planta, ubicado en un área con una duración de tormentas de 40-60 horas al año; si este edificio está protegido por pararrayos con una probabilidad de penetración de 0,1, se puede esperar que no tenga más de una penetración en 50 años. Al mismo tiempo, no todas las rupturas son igualmente peligrosas para el objeto protegido, por ejemplo, las igniciones son posibles con corrientes altas o cargas transportadas, que no se encuentran en todas las descargas de rayos. En consecuencia, se puede esperar un impacto peligroso sobre este objeto durante un período que ciertamente es superior a 50 años, o para la mayoría de los objetos industriales de las categorías II y III, no más de un impacto peligroso durante todo el tiempo de su existencia. Con una probabilidad de ruptura de 0,01, el mismo edificio no puede esperar más de una ruptura en 500 años, un período mucho más largo que la vida útil de cualquier instalación industrial. Un nivel tan alto de protección se justifica solo para objetos de categoría I, que presentan una amenaza constante de explosión.

Realizando una serie de cálculos de la probabilidad de penetración en las proximidades del pararrayos, es posible construir una superficie que es la ubicación geométrica de los vértices de los objetos protegidos, para los cuales la probabilidad de penetración es un valor constante. . Esta superficie es el límite exterior del espacio, denominada zona de protección del pararrayos; para un pararrayos de una sola varilla, este límite es la superficie lateral de un cono circular, para un solo cable es una superficie plana a dos aguas.

Por lo general, la zona de protección se designa por la probabilidad máxima de ruptura correspondiente a su borde exterior, aunque la probabilidad de ruptura disminuye significativamente en la profundidad de la zona.

El método de cálculo permite construir una zona de protección para pararrayos de varilla y de alambre con un valor arbitrario de la probabilidad de penetración, es decir para cualquier pararrayos (simple o doble), puede construir un número arbitrario de zonas de protección. Sin embargo, para la mayoría de los edificios públicos, se puede proporcionar un nivel de protección suficiente utilizando dos zonas, con una probabilidad de penetración de 0,1 y 0,01.

En términos de la teoría de la confiabilidad, la probabilidad de ruptura es un parámetro que caracteriza la falla de un pararrayos como dispositivo de protección. Con este enfoque, las dos zonas de protección aceptadas corresponden al grado de confiabilidad de 0,9 y 0,99. Esta evaluación de confiabilidad es válida cuando un objeto se encuentra cerca del borde de la zona de protección, por ejemplo, un objeto en forma de anillo coaxial con un pararrayos. Para objetos reales (edificios ordinarios), en el borde de la zona de protección, por regla general, solo se ubican los elementos superiores y la mayor parte del objeto se coloca en la profundidad de la zona. La evaluación de la fiabilidad de la zona de protección a lo largo de su borde exterior conduce a valores excesivamente bajos. Por tanto, para tener en cuenta la disposición mutua de pararrayos y objetos existente en la práctica, se asigna a las zonas de protección A y B en el RD 34.21.122-87 un grado de fiabilidad aproximado de 0,995 y 0,95, respectivamente.

Las dependencias lineales entre los parámetros calculados de las zonas de protección tipo B permiten estimar las alturas de los pararrayos con suficiente precisión para la práctica utilizando nomogramas que reducen la cantidad de cálculos. Dichos nomogramas, construidos de acuerdo con las fórmulas y notación del Apéndice 3 del RD 34.21.122-87, se muestran en la Fig. P4.1 para determinar las alturas de varilla C y cable T de pararrayos simples y dobles (desarrollo de Giproprom).

Arroz. P4.1. Nomogramas para determinar la altura de pararrayos simple (a) y doble igual altura (b) en la zona B

El método de cálculo para la probabilidad de un avance se desarrolla solo para rayos hacia abajo, principalmente objetos que golpean hasta 150 metro. Por ello, en el RD 34.21.122 - 87, las fórmulas de construcción de zonas de protección para pararrayos mono y multivarilla y de hilo quedan limitadas a una altura de 150 metro. Hasta la fecha, la cantidad de datos reales sobre la susceptibilidad de objetos de mayor altura a la caída de rayos es muy pequeña y en su mayor parte se relaciona con la torre de televisión Ostankino. Sobre la base de grabaciones fotográficas, se puede argumentar que los rayos hacia abajo rompen más de 200 m por debajo de su parte superior y golpean el suelo a una distancia de unos 200 metro desde la base de la torre. Si consideramos la torre de televisión Ostankino como un pararrayos, podemos concluir que las dimensiones relativas de las zonas de protección de los pararrayos con una altura de más de 150 metro disminuir bruscamente con un aumento en la altura de los pararrayos. Dados los escasos datos reales sobre el impacto de objetos ultraaltos, el RD 34.21.122 - 87 incluye fórmulas para la construcción de zonas de protección únicamente para pararrayos de altura superior a 150 metro.

Aún no se ha desarrollado el método para calcular las zonas de protección contra daños por rayos ascendentes. Sin embargo, se sabe a partir de datos de observación que las descargas ascendentes son excitadas por objetos puntiagudos cerca de la parte superior de estructuras altas y dificultan el desarrollo de otras descargas desde niveles más bajos. Por lo tanto, para objetos tan altos como chimeneas o torres de hormigón armado, en primer lugar, se proporciona protección contra la destrucción mecánica del hormigón durante la excitación de un rayo ascendente, que se lleva a cabo instalando pararrayos de varilla o anillo que proporcionen el máximo exceso posible sobre la parte superior del objeto (cláusula 2.31) .

8. ENFOQUE DE LA REGULACIÓN DE PUESTA A TIERRA DE PROTECCIÓN CONTRA EL RAYO

A continuación se explica el enfoque adoptado en el RD 34.21.122-87 para la elección de los sistemas de puesta a tierra para la protección contra el rayo de edificios y estructuras.

Una de las formas efectivas de limitar las sobretensiones por rayos en el circuito de pararrayos, así como en las estructuras metálicas y equipos de la instalación, es asegurar una baja resistencia de los conductores de puesta a tierra. Por lo tanto, al elegir la protección contra rayos, la resistencia del electrodo de tierra o sus otras características asociadas a la resistencia están sujetas a racionamiento.

Hasta hace poco tiempo, para los conductores de puesta a tierra para protección contra rayos, la resistencia al impulso a la propagación de las corrientes de rayo estaba normalizada: su valor máximo permitido se tomaba igual a 10 Ohm para edificios y estructuras de categorías I y II y 20 Ohm para edificios y estructuras de categoría III. En este caso, se permitió aumentar la resistencia al impulso hasta 40 Ohm en suelos con resistividad superior a 500 ohmio m mientras se retiran los pararrayos de los objetos de categoría I a una distancia que garantice contra averías en el aire y en el suelo. Para instalaciones al aire libre, la resistencia de impulso máxima permitida de los electrodos de tierra se tomó igual a 50 Ohm.

La resistencia al impulso del conductor de puesta a tierra es una característica cuantitativa de procesos físicos complejos durante la propagación de corrientes de rayos en el suelo. Su valor difiere de la resistencia del conductor de tierra durante la propagación de las corrientes de frecuencia industrial y depende de varios parámetros de la corriente del rayo (amplitud, inclinación, longitud del frente), que varían en un amplio rango. Con un aumento en la corriente del rayo, la resistencia al impulso del electrodo de tierra cae, y en el posible rango de distribución de las corrientes del rayo (desde unidades hasta cientos de kiloamperios), su valor puede disminuir de 2 a 5 veces.

Al diseñar un conductor de puesta a tierra, es imposible predecir los valores de las corrientes de rayo que fluirán a través de él y, por lo tanto, es imposible estimar de antemano los valores correspondientes de las resistencias de impulso. En estas condiciones, el racionamiento de los electrodos de tierra en función de su resistencia al impulso presenta inconvenientes evidentes. Es más razonable elegir diseños específicos de conductores de puesta a tierra de acuerdo con la siguiente condición. La resistencia al impulso de los conductores de puesta a tierra en todo el rango posible de corrientes de rayo no debe exceder los valores máximos permitidos especificados.

Esta normalización fue adoptada en los párrs. 2.2, 2.13, 2.26, tab. 2: para varios diseños típicos, se calcularon resistencias de impulso para fluctuaciones en las corrientes de rayo de 5 a 100 kA y de acuerdo a los resultados de los cálculos se procedió a la selección de conductores de puesta a tierra que cumplan con la condición aceptada.

En la actualidad, las cimentaciones de hormigón armado son habituales y recomendables (RD 34.21.122-87, inciso 1.8) de las estructuras de electrodos de puesta a tierra. Se les impone un requisito adicional: la exclusión de la destrucción mecánica del hormigón durante la propagación de las corrientes de rayo a través de los cimientos. Las estructuras de hormigón armado soportan altas densidades de corrientes de rayo que se propagan a través de la armadura, lo que está asociado a la corta duración de esta propagación. Cimientos simples de hormigón armado (pilotes con una longitud de al menos 5 o estribos con una longitud de al menos 2 metro) son capaces de soportar corrientes de rayo de hasta 100 kA, de acuerdo con esta condición en la Tabla. 2 RD 34.21.122-87 especifica las dimensiones permitidas de los electrodos de tierra de hormigón armado individuales. Para cimientos grandes con una superficie de refuerzo correspondientemente mayor, una densidad de corriente peligrosa para la destrucción del hormigón es improbable para posibles corrientes de rayo.

Racionar los parámetros de los conductores de puesta a tierra según sus diseños típicos tiene una serie de ventajas: corresponde a la unificación de los cimientos de hormigón armado aceptados en la práctica de la construcción, teniendo en cuenta su uso generalizado como conductores de puesta a tierra naturales, al elegir la protección contra el rayo, no es necesarios para realizar cálculos de resistencia al impulso de los conductores de puesta a tierra, lo que reduce la cantidad de trabajo de diseño.

9. EJEMPLOS DE RENDIMIENTO DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS DE VARIOS OBJETOS* (FIG. P4.2-P4.E)

* Desarrollado por VNIPI Tyazhpromepsktroproekt, Instituto Giprotruboprovod y GIAP,

Arroz. P4.2. Protección contra el rayo de un edificio de categoría I con un pararrayos bidireccional autoportante (ρ = 300 ohmio m, S en ≤ 4 metro, S ≤ 6 metro):

1 - el borde de la zona de protección; 2 - pies de página de puesta a tierra de los cimientos; 3 - zona de protección alrededor de 8.0 metro

Arroz. P4.3. Protección contra el rayo de un edificio de categoría I con un pararrayos de alambre autoportante (ρ = 300 ohmio m, S ≤ 4 metro, S ≤ 6 metro, S en 1 ≥ 3,5 metro):

1 cable; 2 - límite de la zona de protección; 3 - entrada de una tubería subterránea; 4 - borde de distribución de concentración explosiva; 5 - conexiones de refuerzo realizadas por soldadura; 6 - cimientos de hormigón armado; 7 - elementos integrados para conectar equipos; 8 - conductor de puesta a tierra de acero 4 × 40 milímetro; 9 - puesta a tierra - escalones de hormigón armado; 10 - el borde de la zona de protección alrededor de 10,5

Figura P4.4. Protección contra rayos de un edificio de categoría II con una malla colocada en el techo para impermeabilización:

1 - malla de protección contra rayos; 2 - impermeabilización de edificios; 3 - apoyo a la construcción; 4 - puente de acero; 5 - refuerzo de columna; 6 - electrodos de tierra, cimientos de hormigón armado; 7 - parte incrustada; 8 - soporte de paso elevado; 9 - paso elevado tecnológico

Arroz. P4.5. Protección contra rayos de un edificio de categoría II con cerchas metálicas (se utilizaron columnas de hormigón armado y refuerzo de cimientos como bajantes y conductores de puesta a tierra):

1 - refuerzo de columna; 2 - refuerzo de cimientos; 3 - electrodo de tierra; 4 - armadura de acero; 5 - columna de hormigón armado; 6 - pernos de anclaje soldados al refuerzo; 7 - parte incrustada

Arroz. P4.6. Plano del taller de compresión de mezcla nítrico-hidrógeno (se refiere a explosivo con zona clase B-1a):

Símbolos: — varilla pararrayos (No. 1-6); —.—.—.- tira metálica conductora; - tuberías de salida de gas para ventear gases de concentración no explosiva a la atmósfera; - la misma concentración explosiva

Figura, P4.7. Protección contra rayos de un tanque de metal con una capacidad de 20 mil metros cúbicos. metro 3 con techo esférico:

1 - válvula de respiración; 2 - área de emisión de gases de concentración explosiva; 3 - el borde de la zona de protección; 4 - zona de protección en altura h x = 23,7 metro; 5 - lo mismo a la altura h x =22,76 metro

Arroz. P4.8. Protección contra rayos de un tanque de metal con una capacidad de 20 mil m 3 con un techo esférico y un pontón:

1 - válvula de liberación de gas de emergencia; 2, 3 - igual que en la Fig. 4,7; 4 - pontón; 5 - zona de protección en altura hх = 23 metro; 6 - cable flexible

Arroz. P4.9. Protección contra el rayo de una casa rural con pararrayos de alambre instalado en el tejado:

1 - pararrayos de cable; 2 - entrada de una línea eléctrica aérea (VL) y puesta a tierra de ganchos VL en la pared; 3 - conductor de bajada; 4 - puesta a tierra

¿Cómo evitar que un rayo golpee un objeto?

Los sistemas de protección contra rayos permiten solucionar este problema. Ellos "atraen" la descarga hacia sí mismos y la redirigen al sistema de puesta a tierra. Si bien aún no existen tecnologías que prevengan los elementos mismos, el equipo de protección contra rayos ayuda al dirigir los impulsos de sobrevoltaje al circuito del sistema de puesta a tierra.

¿Cuál es la diferencia entre un sistema de protección contra rayos interno y uno externo?

Los sistemas que protegen edificios e instalaciones industriales de los impactos de la electricidad atmosférica se denominan sistemas de protección contra rayos externos. Dichos sistemas consisten en un receptor de rayos, un pararrayos y conductores de puesta a tierra. En general, dicho diseño realiza las funciones de interceptar una descarga entrante y la posterior desviación de electricidad al suelo.
Las estructuras internas de protección contra rayos protegen el cableado eléctrico del edificio, así como los equipos eléctricos instalados en el interior, de los efectos secundarios adicionales de un rayo (por ejemplo, interferencia o deriva de corriente a través de la puesta a tierra o de otras fuentes). El componente más importante de los sistemas internos de protección contra rayos es el SPD. Limita las sobretensiones.

¿En qué tipos y/o clases se dividen los SPD?

De acuerdo con las tres clasificaciones más comunes: GOST, IEC (válida en la Federación Rusa), así como la especificación DIM utilizada en Alemania, los dispositivos de protección se dividen en categorías según sus métodos de prueba y el lugar donde se instala el dispositivo.
La primera clase de operaciones de prueba del SPD es equivalente a la clase de requisitos técnicos bajo la letra "B" y Tipo 1; La segunda clase de prueba es idéntica a la clase de requisito con la letra "C" y, en consecuencia, el Tipo 2, la tercera clase de prueba corresponde a la clase de requisito con la letra "D" y el Tipo 3.

¿Cuál es la diferencia entre los SPD tipo 1 y los SPD tipo 2?

Los dispositivos de protección del primer tipo, por regla general, se instalan en la entrada del edificio protegido si el suministro de energía se realiza por aire o si se utiliza un sistema externo de protección contra rayos. En tales situaciones, se utiliza un SPD para desviar parte de la corriente de descarga directa. De acuerdo con la especificación GOST R-514352-2008, los dispositivos de protección del primer tipo (y, en consecuencia, la primera clase de pruebas) se prueban con pulsos de corriente que tienen una forma de onda de 10/350 µs.
Los dispositivos de protección del segundo tipo se utilizan para proteger estructuras de impulsos inducidos secundarios. Se instalan cerca del SPD del primer tipo o en la entrada del edificio (si se elimina por completo el riesgo de que una parte de la descarga entre en el edificio). Cuando se prueban los SPD del segundo tipo (y, en consecuencia, la clase de prueba 2), se utilizan pulsos de corriente de 8/20 µs.

¿Es necesario reemplazar o revisar el SPD de alguna manera después de que termine la tormenta?

El diseño de cualquier SPD prevé su recuperación automática. Puede encenderse y apagarse muchas veces, brindando protección continua contra sobretensiones eléctricas en la red. Cada dispositivo está equipado con un indicador de estado, que señala la necesidad de reemplazo o reparación del SPD.

¿Es necesario instalar un DPS en los casos en que los equipos de protección contra rayos en un edificio o estructura estén instalados de acuerdo con la norma y estén conectados a tierra?

Sí, se requiere un SPD. Un sistema externo de protección contra rayos está diseñado para desviar los rayos directos, pero no puede proteger el equipo y el cableado de los efectos secundarios de los rayos y las descargas inducidas. Un sistema de protección externo no puede evitar la ocurrencia de cambios repentinos en la diferencia de potencial en el sistema de puesta a tierra. Un sistema de protección instalado fuera de la instalación no es capaz de proteger la red eléctrica de los impulsos inducidos, que suelen aparecer en estructuras metálicas situadas cerca del lugar de caída del rayo.

¿Dónde está instalado el SPD: delante del medidor o después?

Si necesita proteger el equipo eléctrico y el medidor de sobretensiones secundarias, se deben instalar dispositivos de protección frente al medidor. Lo más importante es cumplir con el requisito principal: de acuerdo con los estándares, el dispositivo de protección no debe tener corriente de fuga. Por lo tanto, es mejor elegir SPD con tecnología VG desarrollada por CITEL. Dichos medidores, en primer lugar, no desperdician electricidad mientras están en modo de espera y, en segundo lugar, pueden reducir el voltaje en la red a un nivel aceptable, correspondiente a la tercera clase de dispositivos de protección. El esquema específico para conectar equipos de protección frente al medidor debe acordarse con cualquier sucursal de la compañía MZK-Electro.

¿Es necesario instalar un sistema de puesta a tierra en la instalación (en una cabaña) si hay un SPD funcional en la entrada?

De acuerdo con las reglas para la instalación de instalaciones eléctricas, es imperativo instalar una conexión a tierra en la entrada de la instalación. Además, sin conectar el conductor de tierra, el dispositivo de protección no funcionará.

¿Es necesario conectar el circuito de tierra de la cabaña al suelo del pararrayos?

Sí, es necesario. Todos los documentos que determinan la instalación de un sistema de protección contra rayos para un objeto, así como la organización del suministro de energía para instalaciones industriales, requieren la creación de un circuito de puesta a tierra que cubra todos los sistemas de protección del objeto. Como resultado, se reduce el riesgo de chispas o perforación del sistema de protección y, en consecuencia, se incrementa el nivel de seguridad de la instalación. Se deben utilizar dispositivos de protección para garantizar una protección adecuada de los dispositivos interiores de los efectos secundarios que se producen después de la caída de un rayo. Cuando se instala un sistema externo de protección contra rayos en el edificio protegido, es obligatorio utilizar un DPS de clase 1.

¿Para qué están destinados los pararrayos activos?

Dichos dispositivos están montados en una cerilla de metal alta. Se utilizan para ionizar el aire circundante antes de llegar a la electricidad atmosférica. La conductividad del aire aumenta y el rayo que sigue el camino de menor resistencia en el medio es "atraído" hacia el receptor. Los dispositivos activos, esta es una de las diferencias con los pasivos, tienen un radio mucho mayor de la zona de protección.