Охорона праці при проектуванні систем автоматизації виробництва

     Зона  захисту являє собою круговий конус висотою  Н₀ з радіусом основи R₀ . Для зони А – вужче і нижче, для зони Б – ширше і вище (при одній і тій же висоті блискавковідводу Н) .

     Співвідношення, що характеризують зони А і Б у одиночного стрижневого блискавковідводу висотою Н<150 м наступні: 

     Зона  А

     Вершина зони Н₀ = 0,85 Н.

     Радіус  кола на рівні землі R₀ = (1,1–0,002Н)Н.

     Радіус Rх кола горизонтального перетину зони захисту на висоті Нх дорівнює:

     Rх  =(1,1–0,002Н)(Н – Нх/0,85) .                                                             (3.19) 

     Зона  Б

     Н₀ = 0,92 Н.

     R₀ =1,5Н.

     Rх  =1,5(Н – Нх/0,92) .                                                                             (3.20)

     Знаючи висоту блискавкоприймача Н, можна визначити габарити зони захисту, або, знаючи Нх – висоту будинку, і Rх, можна визначити висоту блискавковідводу. 

     Для зони А з рівняння (3.19):

                           Н_1,2= ,                                           (3.21)

     де  в=1,1+0,00235 Нх; с = Rх+1,294 Нх.

     З двох коренів Н приймаємо той, що має логічне значення. 

     Для зони Б з рівняння (3.20) :

                            Н=

.                                               (3.22)

     Побудова зони захисту Б одинарного стрижневого блискавковідводу висотою Н<150 м. (рис. 3.10) виконується наступним чином.

     Від основи блискавковідводу (точка О) у протилежні боки відкладаються два відрізки ОА і ОВ, які дорівнюють 1,5 Н, на блискавковідводі відкладається відрізок ОС = 0,92Н. Точки А і В з’єднують з точкою С. Конус АСВ з вершиною в точці С і утворюючими АС і ВС, радіусом основи R₀ і є зона захисту, яку забезпечує даний блискавковідвід.

Рис. 3.10. Зона захисту одинарного блискавковідводу

     Для визначення величині радіуса захисту Rх на будь якій висоті Нх зони захисту використовується формула (3.20):

Rх =1,5

. 

     Зона  захисту двох стрижневих блискавковідводів  однакової висоти при Н<150 м, зображена на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Зона захисту подвійного стрижневого блискавковідводу при L> Н

     Величина  Нх приймається рівною висоті споруди, а Rх – з розрахунку перекривання зоною захисту половини споруди на рівні його висоти Нх.

     Два стрижневі блискавковідводи доцільно застосовувати при розмірах споруди в плані в межах від 1:1,5 до 1:3. Блискавковідводи розташовуються в торцях споруди.

     Розміри зони захисту між блискавковідводами (Нс, Rс, Rсх, Rсо) визначають наступним  чином: 

     Зона  А:

     а)   При L< Н ,             Нс = Но;   Rсх = Rх;  Rсо = Rо   ;                        (3.23)

     б)   При Н < L < 2Н ,      Нс = Но - (0,17+3·10^{- 4}Н)( L -Н);                       (3.24)

                              Rсх=   ;                                           (3.25)

                              Rс = Rо   ;                                                         (3.26)

     в)   При 2Н < L < 4Н,

                         Нс = Но - (0,17+3·10^{- 4}Н)( L -Н);                               (3.27)

                               Rсх = ;                                           (3.28)

                             Rс = Rо ,                                    (3.29)

     де  L – відстань між блискавковідводами. 

     Зона  Б:

     а)   При L< Н ,             

                                 Нс = Но;   Rсх = Rх;  Rсо = Rо ;                        (3.30)

     б)   При Н < L < 6Н,       

                       Нс = Но - 0,14( L -Н);                                                  (3.31)

                                Rсх = ;                                         (3.32)

                               Rсо = Rо .                                                (3.33) 
 

    Зона  захисту одинарного тросового блискавковідводу висотою Н<150 м  зображена на рис. 3.12,  де Н – висота троса в точці найбільшого провисання. З врахуванням стріли провисання висота опори Ноп = Н+3м при L = 120-150м, або Ноп = Н+2м при L = 120м.

Рис. 3.12. Зона захисту одинарного тросового блискавковідводу

     Одинарний тросовий блискавковідвід доцільно застосовувати при співвідношенні сторін споруди більше, ніж 1:3.

     Зона  захисту одинарних тросових блискавковідводів  має габарити: 

     Зона  А:

     Но=0,85Н;

     Rо=(1,35 – 0,0025Н)Н;

     Rх=(1,35–0,0025Н) .                                                             (3.34)

     При розрахунках зони захисту підбирають висоту  Н, або значення Нх та Rх  приймаються як відомі. При цьому Rх, як і у випадку з одинарним  стрижневим блискавковідводом, визначається графічно, виходячи з перекривання споруди на рівні її висоти Нх. Знаючі Нх та Rх, можемо знайти Н, розв’язуючі квадратне рівняння:

                            Н_1,2= ,                                            (3.35)

     де  в=1,35+0,00294 Нх; с = 1,59Нх +Rх.

     З двох коренів Н обирається той, чиє  значення логічне.

     Для об’єктів першої категорії блискавкозахисту при визначенні величини Н враховується мінімальна висота тросу над спорудою. 

     Зона  Б:

     Но=0,92Н;

     Rо=1,7 Н;

                            Rх=1,7     .                                           (3.36)

     При відомих величинах Нх та Rх висота Н для зони Б може бути визначена за формулою:

                           Н=

  .                                                  (3.37) 
 

     3.5.3 Вибір і розрахунок заземлювачів блискавковідводів

     Заземлюючий пристрій блискавковідводів можна розраховувати за методикою, викладеною в прикладі 3.3 даного посібника чи підібрати за табл. 3.22, виходячи з питомого опору ґрунту і необхідних допустимих імпульсних опорів Rи в наступній послідовності.

     1. За табл. 3.23 визначається величина імпульсного опору заземлювача Rи в залежності від категорійності захищаємого об’єкту і питомого опору ґрунту.

     2. За табл. 3.24 знаходимо величину опору розтіканню струму промислової частоти заземлювача R₅₀ в залежності від величини Rи і питомого опору ґрунту.

     3. За табл. 3.22 обираємо форму заземлювача, який має опір розтікання струму, близький до шуканого R₅₀. 
 

     Приклад 3.7

     Розрахувати і побудувати блискавкозахист димової  труби, яка має висоту Нтр =25 м, зовнішній  діаметр її верхнього отвору Дв = 1 м, зовнішній діаметр нижнього отвору Дн = 2 м, розташованої в місцевості з середньорічною тривалістю гроз від 40 до 60 год. Питомий опор ґрунту ρ = 0,8 · 10⁴ Ом·см. 

     Розв’язок

     1. Визначаємо очікувану кількість  влучень блискавкою в рік за  формулою (3.18); значення n беремо із табл. 3.19 (n=4).

     N= =0,093 рази на рік,

     оскільки  А=В= Дв. 

     2. Встановлюємо категорію блискавкозахисту  і тип зони захисту.

     Із  табл. 3.21 випливає, що димова труба висотою Д більше 15 м у місцевості з середньорічною тривалістю гроз понад 20 год/рік, відноситься до ІІІ категорії блискавкозахисту. Тип зони захисту – зона Б. 

     3. Обираємо одиночний стрижневий  блискавковідвід і визначаємо  його висоту за формулою (3.22):

     Н= м.,

     оскільки Rх = Дн/2 =1м.

     Висота  блискавкоприймача Нм дорівнює:

     Нм= Н–Нтр =27,8–25=2,8 м.

     Перетин сталевого блискавкоприймача і  перетин струмовідводу приймаємо  рівним 100 мм². 

     4. Побудову зони блискавкозахисту  виконуємо за такою послідовністю. Через блискавкоприймач проводимо осьову лінію, на якій відкладаємо відрізок ОА=0,92 Н=25,6м. Від основи труби (точка О) відкладаємо відрізки  ОВ і ОВ₁ рівні 1,5Н=39,5 м. Точку А з’єднуємо з точками В і В₁. Отримуємо зону захисту димової труби у вигляді конусу з основою ВВ₁ і утворюючими АВ і АВ₁. 

     5. Заземлюючий пристрій обираємо  за табл. 3.22, керуючись наступним.

     Для ІІІ категорії блискавкозахисту і ρ = 0,8 · 10⁴ Ом·см, припустимий імпульсний опір Rі не більше 20 Ом (див. табл. 3.23). Із табл.. 3.24 знаходимо величину опору розтікання струму промислової частоти заземлювача R₅₀ для ґрунту з питомим опором  ρ = 0,8 · 10⁴ Ом · см. Він дорівнює 14 Ом.  

Рис. 3.13. Побудова зони захисту блискавковідводу

     Потім за табл. 3.22 обираємо форму заземлювача, який має опір, близький до шуканого. Таким опором володіє заземлювач з порядковим номером 5, а саме: заземлювач двохстрижневий із труби діаметром 50 мм, заглиблений на 0,8 м. Висота електродів L = 2,5м, відстань між ними С = 3 м. 
 

     Приклад 3.8

     Розрахувати і побудувати блискавкозахист виробничого  приміщення, яке відноситься за ПУЕ до класу В-І і має розміри: довжину А = 50 м, ширину В = 20м і висоту h = 10 м. Будинок розташований у Кіровоградській області. Питомий опір ґрунту ρ = 1,8 · 10⁴ Ом · см.  

     Розв’язок

     1. Із табл. 3.20 знаходимо середньорічну грозову діяльність К = 60-80 год. 

     2. Із табл. 3.19 визначаємо очікувану середньорічну кількість ударів блискавки в 1 км² земної поверхні, n = 5,5. 

     3. За формулою (3.18) визначаємо очікувану кількість уражень блискавкою за рік :     N= ,

          N=0,044 рази. 

     4. За табл. 3.21 визначаємо, що  приміщення відноситься до І категорії захисту, зона А. Відношення А/В=50/20=2,5 < 3, тож доцільно застосувати два стрижневі блискавковідводи. 

     5. Приймаємо відстань від стрижневого  блискавковідводу до споруди  Sв = 4 м. (див. рис. 3.14).

Рис. 3.14. Відстань Sв від стрижневого блискавковідводу до споруди

     Визначаємо  відстань між двома окремими блискавковідводами.

     L=2Sв+А=2·4+50=58 м. 

     6. Для забезпечення потрібного блискавкозахисту необхідно, щоб будинок перекривався зонами захисту, утвореними кожним блискавковідводом. Тому приймаємо радіус захисту  Rх =20 м.