Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений
РД 34.21.122-87
Разработчик Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г.М. Кржижановского
Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.122-87
Инструкция устанавливает комплекс мероприятий и устройств для обеспечения безопасности людей (сельскохозяйственных животных), предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, пожаров, разрушений при воздействии молнии. Инструкция обязательна для всех министерств и ведомств.
Предназначена для специалистов, проектирующих здания и сооружения.
Предисловие
Требования настоящей Инструкции обязательны для выполнения всеми министерствами и ведомствами.
Инструкция устанавливает необходимый комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей (сельскохозяйственных животных), предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, пожаров и разрушений, возможных при воздействиях молнии.
Инструкция должна соблюдаться при разработке проектов зданий и сооружений.
Инструкция не распространяется на проектирование и устройство молниезащиты линий электропередачи, электрической части электростанций и подстанций, контактных сетей, радио- и телевизионных антенн, телеграфных, телефонных и радиотрансляционных линий, а также зданий и сооружений, эксплуатация которых связана с применением, производством или хранением пороха и взрывчатых веществ.
Настоящая Инструкция регламентирует мероприятия по молниезащите, выполняемые при строительстве, и не исключает использования дополнительных средств молниезащиты внутри здания и сооружения при проведении реконструкции или установке дополнительного технологического или электрического оборудования.
При разработке проектов зданий и сооружений помимо требований Инструкции должны быть учтены требования к выполнению молниезащиты других действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.
С введением в действие настоящей Инструкции утрачивает силу «Инструкция по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений» СН 305-77.
1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗРЯДАХ МОЛНИИ И ИХ ПАРАМЕТРАХ
ПОСОБИЕ К «ИНСТРУКЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И
СООРУЖЕНИЙ»
(РД 34.21.122-87)
Содержание
Настоящее пособие ставит задачей пояснить и конкретизировать основные положения РД 34.21.122-87, а также ознакомить специалистов, занятых разработкой и проектированием молниезащиты различных объектов, с существующими представлениями о развитии молнии и ее параметрах, определяющих опасные воздействия на человека и материальные ценности. Приводятся примеры исполнения молниезащиты зданий и сооружений различных категорий в соответствии с требованиями РД 34.21.122-87.
Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.
Разряд молнии начинается с развития лидера — слабо светящегося канала с током в несколько сотен ампер. По направлению движения лидера — от облака вниз или от наземного сооружения вверх — молнии разделяются на нисходящие и восходящие. Данные о нисходящих молниях накапливались продолжительное время в нескольких регионах земного шара. Сведения о восходящих молниях появились лишь в последние десятилетия, когда начались систематические наблюдения за грозопоражаемостью очень высоких сооружений, например Останкинской телевизионной башни.
Лидер нисходящей молнии возникает под действием процессов в грозовом облаке, и его появление не зависит от наличия на поверхности земли каких-либо сооружений. По мере продвижения лидера к земле с наземных объектов могут возбуждаться направленные к облаку встречные лидеры. Соприкосновение одного из них с нисходящим лидером (или касание последнего поверхности земли) определяет место удара молнии в землю или какой-либо объект.
Восходящие лидеры возбуждаются с высоких заземленных сооружений, у вершин которых электрическое поле во время грозы резко усиливается. Сам факт появления и устойчивого развития восходящего лидера определяет место поражения. На равнинной местности восходящие молнии поражают объекты высотой более 150 м, а в горных районах возбуждаются с остроконечных элементов рельефа и сооружений меньшей высоты и потому наблюдаются чаще.
Рассмотрим сначала процесс развития и параметры нисходящей молнии. После установления сквозного лидерного канала следует главная стадия разряда — быстрая нейтрализация зарядов лидера, сопровождающаяся ярким свечением и нарастанием тока от единиц до сотен килоампер. При этом происходит интенсивный разогрев канала (до десятков тысяч кельвин) и его ударное расширение, воспринимаемое на слух как раскат грома. Ток главной стадии состоит из одного или нескольких последовательных импульсов, наложенных на непрерывную составляющую. Большинство импульсов тока имеет отрицательную полярность. Первый импульс при общей длительности в несколько сотен микросекунд имеет длину фронта от 3 до 20 мкс; пиковое значение тока (амплитуда) варьируется в широких пределах: в 50 % случаев (средний ток) превышает 30, а в 1-2 % случаев 100 ка. Примерно в 70 % нисходящих отрицательных молний за первым импульсом наблюдаются последующие с меньшими амплитудами и длиной фронта: средние значения соответственно 12 ка и 0,6 мкс. При этом крутизна (скорость нарастания) тока на фронте последующих импульсов выше, чем для первого импульса.
Ток непрерывной составляющей нисходящей молнии варьируется от единиц до сотен ампер и существует на протяжении всей вспышки, продолжающейся в среднем 0,2 с, а в редких случаях 1-1,5 с.
Заряд, переносимый в течение всей вспышки молнии, колеблется от единиц до сотен к
РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»
Для зданий и сооружений, более 70% общей площади которых составляют помещения, не подлежащие
молниезащите согласно табл. 1, а остальную часть здания составляют помещения I, II или III категории
молниезащиты, должна быть предусмотрена только защита от заноса высоких потенциалов по
коммуникациям, вводимым в помещения, подлежащие молниезащите: по I категории — согласно пп. 2.8, 2.9;
по II и III категориям — путем присоединения коммуникаций к заземляющему устройству электроустановок,
соответствующему указаниям п. 1.7, или к арматуре железобетонного фундамента здания (с учетом
требований п. 1.8). Такое же присоединение должно быть предусмотрено для внутренних коммуникаций (не
вводимых извне).
1.6. В целях защиты зданий и сооружений любой категории от прямых ударов молнии следует
максимально использовать в качестве естественных молниеотводов существующие высокие сооружения
(дымовые трубы, водонапорные башни, прожекторные мачты, воздушные линии электропередачи и т.п.), а
также молниеотводы других близрасположенных сооружений.
Если здание или сооружение частично вписывается в зону защиты естественных молниеотводов или
соседних объектов, защита от прямых ударов молнии должна предусматриваться только для остальной
незащищенной его части. Если в ходе эксплуатации здания или сооружения реконструкция или демонтаж
соседних объектов приведет к увеличению этой незащищенной части, соответствующие изменения защиты
от прямых ударов молнии должны быть выполнены до начала ближайшего грозового сезона; если демонтаж
или реконструкция соседних объектов проводятся в течение грозового сезона, на это время должны быть
предусмотрены временные мероприятия, обеспечивающие защиту от прямых ударов молнии незащищенной
части здания или сооружения.
1.7. В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые ПУЭ
заземлители электроустановок, за исключением нулевых проводов воздушных линий электропередачи
напряжением до 1 кВ.
1.8. Железобетонные фундаменты зданий, сооружений, наружных установок, опор молниеотводов
следует, как правило, использовать в качестве заземлителей молниезащиты при условии обеспечения
непрерывной электрической связи по их арматуре и присоединения ее к закладным деталям с помощью
сварки.
Битумные и битумно-латексные покрытия не являются препятствием для такого использования
фундаментов. В средне- и сильноагрессивных грунтах, где защита железобетона от коррозии выполняется
эпоксидными и другими полимерными покрытиями, а также при влажности грунта менее 3% использовать
железобетонные фундаменты в качестве заземлителей не допускается.
Искусственные заземлители следует располагать под асфальтовым покрытием или в редко
посещаемых местах (на газонах, в удалении на 5 м и более от грунтовых проезжих и пешеходных дорог и
т.п.).
1.9. Выравнивание потенциалов внутри зданий и сооружений шириной более 100 м должно
происходить за счет непрерывной электрической связи между несущими внутрицеховыми конструкциями и
железобетонными фундаментами, если последние могут быть использованы в качестве заземлителей
согласно п. 1.8.
В противном случае должна быть обеспечена прокладка внутри здания в земле на глубине не менее
0,5 м протяженных горизонтальных электродов сечением не менее 100 мм2. Электроды следует
прокладывать не реже чем через 60 м по ширине здания и присоединять по его торцам с двух сторон к
наружному контуру заземления.
1.10. На часто посещаемых открытых площадках с повышенной опасностью поражения молнией
(вблизи монументов, телебашен и подобных сооружений высотой более 100 м) выравнивание потенциала
выполняется присоединением токоотводов или арматуры сооружения к его железобетонному фундаменту не
реже чем через 25 м по периметру основания сооружения.
При невозможности использования железобетонных фундаментов в качестве заземлителей под
асфальтовым покрытием площадки на глубине не менее 0,5 м через каждые 25 м должны быть проложены
радиально расходящиеся горизонтальные электроды сечением не менее 100 мм2 и длиной 2 — 3 м,
присоединенные к заземлителям защиты сооружения от прямых ударов молнии.
1.11. При возведении в грозовой период высоких зданий и сооружений на них в ходе строительства,
начиная с высоты 20 м, необходимо предусматривать следующие временные мероприятия по
молниезащите. На верхней отметке строящегося объекта должны быть закреплены молниеприемники,
которые через металлические конструкции или свободно спускающиеся вдоль стен токоотводы следует
присоединять к заземлителям, указанным в пп. 3.7 и 3.8. В зону защиты типа Б молниеотводов должны
входить все наружные площадки, где в ходе строительства могут находиться люди. Соединения элементов
молниезащиты могут быть сварными или болтовыми. По мере увеличения высоты строящегося объекта
молниеприемники следует переносить выше.
1. Краткие сведения о разрядах молнии и их параметрах
Нормативные
документы в сфере деятельности
Федеральной службы по экологическому,
технологическому и атомному надзору
Серия 17
Документы
по надзору
в электроэнергетике
Выпуск 27
УСТРОЙСТВО МОЛНИЕЗАЩИТЫ
ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ
И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ
Сборник документов
Москва
ЗАО НТЦ ПБ
2017
Составители:
В.И. Поливанов, В.В. Шатров, А.В. Цапенко
Инструкции предназначены для использования при разработке проектов, строительстве, эксплуатации, а также при реконструкции зданий и промышленных сооружений.
Пособие
к Инструкции
по устройству молниезащиты зданий и сооружений
(РД
34.21.122-87)
Настоящее пособие ставит задачей пояснить и конкретизировать основные положения Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений (РД 34.21.122-87), а также ознакомить специалистов, занятых разработкой и проектированием молниезащиты различных объектов, с существующими представлениями о развитии молнии и ее параметрах, определяющих опасные воздействия на человека и материальные ценности. Приводятся примеры исполнения молниезащиты зданий и сооружений различных категорий в соответствии с требованиями РД 34.21.122-87.
Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.
Разряд молнии начинается с развития лидера — слабо светящегося канала с током в несколько сотен ампер. По направлению движения лидера — от облака вниз или от наземного сооружения вверх — молнии разделяются на нисходящие и восходящие. Данные о нисходящих молниях накапливались продолжительное время в нескольких регионах земного шара. Сведения о восходящих молниях появились лишь в последние десятилетия, когда начались систематические наблюдения за грозопоражаемостью очень высоких сооружений, например Останкинской телевизионной башни.
Лидер нисходящей молнии возникает под действием процессов в грозовом облаке, и его появление не зависит от наличия на поверхности земли каких-либо сооружений. По мере продвижения лидера к земле с наземных объектов могут возбуждаться направленные к облаку встречные лидеры. Соприкосновение одного из них с нисходящим лидером (или касание последнего поверхности земли) определяет место удара молнии в землю или какой-либо объект.
Восходящие лидеры возбуждаются с высоких заземленных сооружений, у вершин которых электрическое поле во время грозы резко усиливается. Сам факт появления и устойчивого развития восходящего лидера определяет место поражения. На равнинной местности восходящие молнии поражают объекты высотой более 150 м, а в горных районах возбуждаются с остроконечных элементов рельефа и сооружений меньшей высоты и потому наблюдаются чаще.
Рассмотрим сначала процесс развития и параметры нисходящей молнии. После установления сквозного лидерного канала следует главная стадия разряда — быстрая нейтрализация зарядов лидера, сопровождающаяся ярким свечением и нарастанием тока до пиковых значений, варьирующихся от единиц до сотен килоампер. При этом происходит интенсивный разогрев канала (до десятков тысяч кельвин) и его ударное расширение, воспринимаемое на слух как раскат грома. Ток главной стадии состоит из одного или нескольких последовательных импульсов, наложенных на непрерывную составляющую. Большинство импульсов тока имеет отрицательную полярность. Первый импульс при общей длительности в несколько сотен микросекунд имеет длину фронта от 3 до 20 мкс; пиковое значение тока (амплитуда) варьируется в широких пределах: в 50 % случаев (средний ток) превышает 30 кА, а в 1 — 2 % случаев 100 кА. Примерно в 70 % нисходящих отрицательных молний за первым импульсом наблюдаются последующие с меньшими амплитудами и длиной фронта: средние значения соответственно 12 кА и 0,6 мкс. При этом крутизна (скорость нарастания) тока на фронте последующих импульсов выше, чем для первого импульса.
Ток непрерывной составляющей нисходящей молнии варьируется от единиц до сотен ампер и существует на протяжении всей вспышки, продолжающейся в среднем 0,2 с, а в редких случаях 1 — 1,5 с.
Заряд, переносимый в течение всей вспышки молнии, колеблется от единиц до сотен кулон, из которых на долю отдельных импульсов приходится 5 - 15 Кл, а на непрерывную составляющую 10 — 20 Кл.
Нисходящие молнии с положительными импульсами тока наблюдаются примерно в 10 % случаев. Часть из них имеет форму, аналогичную форме отрицательных импульсов.