Склады взрывчатых материалов (ВМ) промышленного назначения относятся к особо опасным объектам, где даже незначительное воздействие молнии может привести к катастрофическим последствиям. Требования к их молниезащите регламентируются федеральными нормами и правилами (ФНП), утвержденными Ростехнадзором.
Данная статья подробно раскрывает ключевые аспекты проектирования и расчета систем молниезащиты для таких объектов в соответствии с Приказом Ростехнадзора от 03.12.2020 N 494.
Нормативная база и общие требования
Согласно ФНП 494, молниезащита складов ВМ является обязательной независимо от уровня грозовой активности в регионе. Исключение составляют только объекты, расположенные выше 66°33’ северной широты и кратковременные склады ВМ. Основные нормативные документы, регулирующие проектирование и эксплуатацию систем молниезащиты, включают:
- ФНП 494 «Правила безопасности при производстве, хранении и применении взрывчатых материалов промышленного назначения»;
- СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций»;
- ТР ТС 028/2012 «О безопасности взрывчатых веществ и изделий на их основе».
Все взрывчатые материалы относятся к 1 классу опасности и требуют особых условий хранения и защиты.
Конструктивные элементы системы молниезащиты
Для складов ВМ устанавливается повышенный уровень надежности защиты от прямых ударов молнии. Проектируемая система молниезащиты должна обеспечивать 99% вероятность перехвата молнии и безопасного отвода её тока в землю для основных объектов хранения.
Система молниезащиты включает три основных компонента:
- Молниеотводы — устройства, перехватывающие разряд молнии.
Для складов ВМ применяются:- Стержневые молниеотводы;
- Тросовые системы (натянутые между опорами).
- Токоотводы — проводники, отводящие ток молнии от молниеотводов к заземлителю. Выполняются из материалов с высокой проводимостью.
- Заземляющее устройство — обеспечивает растекание тока в земле.
ЗУ включает:
- Горизонтальные заземлители;
- Вертикальные электроды.
Расчёт проводится в соответствии с приложением № 31 к ФНП 494 и предусматривает определение зон защиты молниеотводов.
Исходные данные, необходимые для расчёта включают:
- вид молниеотвода (стержневой, тросовый);
- тип молниеотвода (одиночный/двойной);
- высота молниеотвода/опоры (для стержневого/тросового молниеотвода);
- высоту защищаемого объекта;
- расстояние между молниеотводами (для двойных молниеотводов);
- расстояние между опорами (для тросовых молниеотводов);
| Высота вершины конуса молниезащиты, м | h0 = 0.85 · h |
| Радиус зоны молниезащиты на уровне земли, м | r0 = (1.1 − 0.002·h)·h |
| Радиус зоны молниезащиты на высоте защищаемого объекта, м | rx = (1.1 − 0.002·h) · (h − hx/0.85) |
| Минимальная высота двойного молниеотвода, м | hmin = L/3 |
| Высота вершины конуса молниезащиты, м | h0 = 0.85·h |
| Радиус зоны молниезащиты на уровне земли, м | r0 = (1.1 − 0.002·h)·h |
| Радиус зоны молниезащиты на высоте защищаемого объекта, м | rx = (1.1 − 0.002·h) · (h − hx/0.85) |
| Высота зоны молниезащиты в середине между молниеотводами, м |
Если L>h,
то
hc = h0
− (0.17 + 3·10-4·h)·(L − h)
Если L≤h, то hc = r0 |
| Полуширина горизонтального сечения в середине между молниеотводами на высоте защищаемого объекта, м |
Если L>h,
то
rcx = r0·
(hc − hx)
/
hc
Если L≤h, то rcx = rx |
| Высота вершины конуса молниезащиты, м | h0 = 0.85·h |
| Радиус зоны молниезащиты на уровне земли, м | r0 = (1.1 − 0.002·h)·h |
| Радиус зоны молниезащиты на высоте защищаемого объекта, м | rx = (1.1 − 0.002·h) · (h − hx/0.85) |
| Высота зоны молниезащиты в середине между молниеотводами, м |
Если L>h,
то
hc = h0
− (0.17 + 3·10-4·h)·(L − h)
Если L≤h, то hc = r0 |
| Полуширина горизонтального сечения в середине между молниеотводами на высоте защищаемого объекта, м |
Если L>h,
то
rcx =
r0·(hc − hx)
/
hc
Если L≤h, то rcx = rx |
| Радиус зоны молниезащиты на уровне земли, м | r0 = r01 + r02 / 2 |
| Высота зоны молниезащиты в середине между молниеотводами, м | hc = hc1 + hc2 / 2 |
| Полуширина горизонтального сечения в середине между молниеотводами на высоте защищаемого объекта, м | rcx = rc· hc − hx / hc |
| Высота троса в точке наибольшего провеса, м |
Если L<120 м,
то
h = hоп − 2
Если L = 120 – 150 м, то h = hоп − 3 |
| Высота вершины конуса молниезащиты, м | h0 = 0.85 · h |
| Радиус зоны молниезащиты на уровне земли, м | r0 = (1.35 − 0.0025·h)·h |
| Радиус зоны молниезащиты на высоте защищаемого объекта, м | rx = (1.35 − 0.0025·h) · (h − hx/0.85) |
| Высота троса в точке наибольшего провеса, м |
Если L<120 м,
то
h = hоп − 2
Если L = 120 – 150 м, то h = hоп − 3 |
| Высота вершины конуса молниезащиты, м | h0 = 0.85 · h |
| Радиус зоны молниезащиты на уровне земли, м | r0 = (1.35 − 0.0025·h)·h |
| Радиус зоны молниезащиты на высоте защищаемого объекта, м | rx = (1.35 − 0.0025·h) · (h − hx/0.85) |
| Высота зоны молниезащиты в середине между молниеотводами, м |
Если L>h,
то
hc = h0
− (0.14 + 5·10-4·h)·(L − h)
Если L≤h, то hc = r0 |
| Полуширина горизонтального сечения в середине между молниеотводами на высоте защищаемого объекта, м |
Если L>h,
то
rcx = r0·
(hc − hx)
/
hc
Если L≤h, то rcx = rx |
Молниезащита хранилища предусмотрена двумя стержневыми молниеотводами.
Расстояние между устанавливаемыми молниеотводами составляет L = 42.7 м. Высота защищаемого объекта принимается hx = 2.591 м (высота хранилища).
Из условия существования зоны защиты двойного стержневого молниеотвода определим необходимую высоту молниеотвода: h ≥ L/3 = 42.7/3 = 14.24 м. Исходя из этого требования, выбраны молниеотводы высотой h = 15 м.
Расстояние от стержневого молниеотвода до защищаемого объекта равным Sв = 3.0 м.
Расчет габаритов зоны защиты хранилища двойным стержневым молниеотводом высотой 15 м:
| Обозначение | Расчет габаритов зоны молниезащиты |
|---|---|
| h, м | h = 15 |
| h0, м | h0 = 0.85·15 = 12.75 |
| r0, м | r0 = (1.1 − 0.002·15)·15 = 16.05 |
| rx, м | rx = (1.1 − 0.002·15)·(15 − 2.591/0.85) = 12.78 |
| hc, м | hc = 12.75 − (0.17 + 3·10−4·15)·(42.7 − 15) = 7.91 |
| rcx, м | rcx = 16.05·7.91 − 2.591/7.91 = 10.79 |
Хранилище полностью входит в зону покрытия молниезащиты двойного стержневого молниеотвода высотой 15 м.