В зависимости от требуемой высоты молниеотвода опоры могут выполняться из деревянных, железобетонных и металлических конструкций. Металлические конструкции в свою очередь могут быть трубчатыми — из труб одного и разных диаметров, а также решетчатыми. Металлические молниеотводы необходимо предохранять от ржавления покраской, а деревянные — пропитывать антисептиком от гниения. Устанавливать молниеотводы лучше всего свободными без растяжек.
Деревянные опоры молниеотводов наименее долговечны, однако в силу доступности материала применяются для осуществления молниезащиты небольших сооружений ГРС, временной молниезащиты.
Наиболее применимыми по эксплуатационным качествам и сроку службы являются железобетонные или металлические конструкции опор молниеотводов.
Широко применяются телескопические железобетонные опоры, выполненные из предварительно напряженного железобетона, а также телескопические металлические опоры, выполняемые из отходов или некондиционных труб.
Металлические опоры для молниеотводов выполняются из углового железа — решетчатые опоры и телескопические — трубчатые. Эти опоры применяются в основном для молниеприемников взрывоопасных помещений газопроводов.
Материал этих опор наиболее долговечен в эксплуатации, не поддается эрозии. Опоры обслуживаются без специальных подъемников. Срок службы металлических опор при своевременной окраске в среднем 50 лет. Кроме того, секционное исполнение металлических опор молниеприемников без особых затруднений дает возможность изменять их высоту.
Молниеприемники молниеотводов изготовляют из металлических стержней различного профиля. Полное сечение молниеприемника, рассчитанное на максимальную амплитуду тока молнии, должно быть не менее 100 мм2. В качестве молниеприемников могут использоваться круглые стальные стержни диаметром 12 мм, уголки 20 х 20 х 3 мм, полосовая сталь 35 х 3 мм и др.
Молниеприемниками могут служить металлическая кровля или сетка, дымовые трубы и другие возвышающиеся над объектами сооружения.
Для лучшего приема отвода потенциала молнии, если молниеотводы изготовлены из труб, верхний конец следует заварить или расплющить. Высота молниеприемника не должна превышать 2 м.
В качестве токоотводов можно использовать сталь любого профиля сечением не менее 35 мм2. Токоотвод присоединяют к контуру заземления сваркой или болтами. Площадь токоотводов в местах соединений должна не менее чем в 2 раза превышать площадь его сечения. Места болтовых соединений следует лудить.
Токоотводы прокладывают в хорошо просматриваемых местах. На высоту 2—2,5 м от уровня земли и глубину 0,3 м токоотводы следует защищать от механических повреждений уголком или швеллером. Применение стальных труб в качестве защитного материала не допускается. Весь токоотвод, за исключением мест соединений, защищают от коррозии краской.
В качестве молниеотвода не допускается использовать многожильные стальные тросы.
Если несколько молниеотводов, имеющих свои контуры заземления, связаны между собой (например, устанавливаемые на крыше), токоотводы присоединяют к контурам заземления через болтовые соединения, чтобы иметь возможность проверить сопротивление растеканию каждого контура.
В качестве токоотводов для объектов II и III категории можно также использовать конструктивные элементы самих защищаемых сооружений, выполненных из металла, например колонны очистки газа, фермы зданий, стенки резервуаров и пылеуловителей и т. п.
Использование в качестве токоотводов арматуры железобетона не рекомендуется, так как невозможно осуществлять периодический контроль состояния арматуры, которая также разрушается от воздействия коррозии.
Заземлителем или заземляющим устройством называют совокупность металлических проводников, которые служат для непосредственного контакта с грунтом и отводят токи молнии в землю.
Заземлители подразделяются по способу укладки в грунт на три категории:
поверхностные, укладываемые в верхних слоях грунта на глубине 0,5—0,8 м; выполняются из полосовой, круглой или уголковой стали сечением не менее 100 мм2. У заземлителей молниеотводов, предназначенных для защиты от прямого удара молнии, длина каждого луча, считая от места присоединения молниеотвода, не должна превышать 30 м;
расходящиеся лучи могут закольцовываться стальными полосами;
углубленные — выполняются из некондиционированных стальных труб диаметром 30-60 мм с толщиной стенки не менее 3,5 мм, стальных стержней диаметром 15-20 мм, уголка с толщиной стенки не менее 4 мм. Углубленные заземлители длиной 2—3 м погружают в грунт с таким расчетом, чтобы расстояние от поверхности земли до верхнего конца заземлителей было не менее 0,7—0,8 м;
комбинированные — выполняют из поверхностных и углубленных.
Заземлители присоединяют к токоотводам в середине системы заземления.
Электроды заземлителей соединяют между собой сваркой с таким расчетом, чтобы длина сварного шва была не менее двойной ширины свариваемых полос или не менее шести диаметров круглых проводников. Болтовые соединения заземлителей допускаются только при устройстве временных контуров заземления.
Выбор того или иного типа конструкции заземлителей определяется требуемой величиной сопротивления растеканию тока и удельным сопротивлением грунта. Если верхние слои грунта имеют значительно меньшее сопротивление растеканию, чем нижние, то выбирается поверхностная конструкция контура заземления и наоборот.
Сопротивление растеканию заземлителей.
Для заземлителей молниеотводов одной из важнейших характеристик является импульсное сопротивление растеканию и сопротивление растеканию промышленной частоты. Импульсное сопротивление растеканию — это электрическое переходное сопротивление между электродами заземлителя и землей при протекании токов молнии, не поддающееся измерению общепринятыми методами. Сопротивление заземлителя растеканию тока промышленной частоты — электрическое переходное сопротивление электродов заземлителя относительно земли при протекании тока промышленной частоты, измеряемое общепринятыми методами (измеритель заземления, метод амперметра и вольтметра).
Импульсное сопротивление растеканию и сопротивление растеканию промышленной частоты связаны соотношением
ан — импульсный коэффициент, связывающий сопротивление заземлителя при промышленной частоте с его импульсным сопротивлением.
Значения импульсного коэффициента ан приведены в табл. 40.
Если заземление молниеотвода выполняется несколькими стержнями или полосами, то сопротивление его при стекании тока молнии можно рассчитать по формуле
где n — число электродов; — импульсный коэффициент использования, который зависит от длины электродов, расстояния между ними и их расположения.
Значения импульсного коэффициента в зависимости от типа заземлителя
Вертикальные стержни, соединенные полосой, расстояние между стержнями равно их двойной длине 0,75
Две горизонтальные полосы, расходящиеся в противоположные стороны 1
Три горизонтальные симметрично расходящиеся полосы ... 0,75
Коэффициент может быть меньше или больше единицы и зависит от удельного сопротивления грунта. На практике импульсное сопротивление заземлителей устанавливают по сопротивлению растеканию тока промышленной частоты в зависимости от удельного сопротивления грунта. В табл. 41 даны соотношения импульсного сопротивления растекания в зависимости от удельного сопротивления грунта.
Таблица 40
Значения импульсного коэффициента ан
Таблица 41
Предельно допустимые величины сопротивлений растеканию тока промышленной частоты (Ом)
