СН РК 2.04-29-2005 Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений

Требования настоящих норм обязательны для выполнения всеми министерствами, ведомствами, организациями, акционерными обществами и частными фирмами, осуществляющими проектирование, строительно-монтажные работы и эксплуатацию объектов, а также для органов государственного надзора и экспертизы.

Нормы устанавливают необходимый комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения внешней и внутренней молниезащиты и предохранения от взрывов, пожаров и разрушений строений (зданий, сооружений, оборудования и материалов) и открытых мест (спортивных и туристических площадок, открытых складов) и обеспечения безопасности людей и животных при воздействиях молнии.

Инструкция не распространяется на проектирование и установку молниезащиты линий электропередач, электрической части электростанций и подстанций, контактных сетей, радио- и телевизионных антенн, телеграфных, телефонных, и радиотрансляционных линий. Настоящая инструкция не исключает использования дополнительных средств молниезащиты внутри зданий и сооружений в соответствии со спецификой применяемого оборудования, устройств и приборов.

Молниезащита, разработанная и установленная в соответствии с настоящими нормами, не может обеспечить абсолютную защиту строений, людей или объектов, но значительно сократит риск, связанный с разрушением молнией строений, защищенных в соответствии с настоящими нормами.

С введением в действие настоящих норм утрачивает силу РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений».

При разработке настоящих норм были использованы следующие нормативные документы:

СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»

Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 2004 г.

NFC 17-100. Национальный стандарт Франции. «Система молниезащиты. Защита объектов/конструкций от грозового разряда»

NFC 17-102. Национальный стандарт Франции. «Система молниезащиты. Защита структур и открытых площадей от молнии с использованием ранней стримерной эмиссии (РСЭ) молниеприёмников». NFC

IEC 61024-1-1. Международный стандарт. «Защита конструкций от молний. Часть 1: Общие принципы. Раздел 1: Руководство А - Выбор уровней защиты для систем защиты от молний (СЭМ)»

IEC 61024-1-2. Международный стандарт. «Защита конструкций от молний. Часть 2: Общие принципы. Руководство В - Дизайн, установка, содержание и техническое обслуживание, проверка СЭМ»

Прямой удар молнии (поражение молнией) - непосредственный контакт канала молнии с зданием или сооружением, сопровождающийся протеканием через него тока молнии (РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»).

Вторичное проявление молнии - наведение потенциалов на металлических элементах конструкции, оборудования, в незамкнутых металлических контурах, вызванное близкими разрядами молнии и создающее опасность искрения внутри защищаемого объекта (РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»).

Занос высокого потенциала - перенесение в защищаемое здание или сооружение по протяженным металлическим коммуникациям (подземным, наземным и надземным трубопроводам, кабелям и т.п.) электрических потенциалов, возникающих при прямых и близких ударах молнии и создающих опасность искрения внутри защищаемого объекта (РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»).

Активные системы молниезащиты - системы, использующие ранний примерный эмиттер

(IEC 61024-1-1. Международный стандарт. «Защита конструкций от молний. Часть 1: Общие принципы. Раздел 1: Руководство А - Выбор уровней защиты для систем защиты от молний (СЗМ)»

Ранний стримерный эмиттер является молниеприёмником (молниевым стержнем), который оснащён устройством или сформирован таким образом, что предположительно создаёт верхний размножающийся стример быстрее, чем стандартный (пассивный) молниеприёмник.

(NFC 17-102. Национальный стандарт Франции. «Система молниезащиты. Защита структур и открытых площадей от молнии с использованием ранней стримерной эмиссии (РСЭ) молниеприёмников»)

Стример и лидер - стример находится на кончике лидера и является холодным разрядом, который образует основу для последующего горячего (лидерного) разряда. Также, существует промежуточное состояние, где стример превращается из холодного в полугорячий и далее в полностью горячий лидер, размножающийся внутри окружающего поля достаточной напряжённости.

(NFC 17-102. Национальный стандарт Франции. «Система молниезащиты. Защита структур и открытых площадей от молнии с использованием ранней стримерной эмиссии (РСЭ) молниеприёмников»)

Молниеприёмник  - устройство, воспринимающее удар молнии

(IEC 61024-1-1. Международный стандарт. «Защита конструкций от молний. Часть 1: Общие принципы. Раздел 1: Руководство А - Выбор уровней защиты для систем защиты от молний (СЗМ)

Молниеотвод - устройство, отводящее ток молнии в землю

(IEC 61024-1-1. Международный стандарт. «Защита конструкций от молний. Часть 1: Общие принципы. Раздел 1: Руководство А - Выбор уровней защиты для систем защиты от молний (СЭМ)»

Уровень защиты - Классификация системы молниевой защиты, которая выражает её эффективность.

(IEC 61024-1-1. Международный стандарт. «Защита конструкций от молний. Часть 1: Общие принципы. Раздел 1: Руководство А - Выбор уровней защиты для систем защиты от молний (СЭМ)»

Зона защиты молниеотвода  - пространство, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с надежностью не ниже определенного значения (РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»).

Отдельно стоящие молниеотводы - это те, опоры которых установлены на земле на некотором удалении от защищаемого объекта (РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»).

Заземлитель молниезащиты - один или несколько заглубленных в землю проводников, предназначенных для отвода в землю токов молнии или ограничения перенапряжений, возникающих на металлических корпусах, оборудовании, коммуникациях при близких разрядах молнии. Заземлители делятся на естественные и искусственные (РД 34.2 1.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»).

Естественные заземлители - заглубленные в землю металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений (РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»).

Искусственные заземлители - специально проложенные в земле контуры из полосовой или круглой стали; сосредоточенные конструкции, состоящие из вертикальных и горизонтальных проводников (РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»).

Таблица 1 - Классификация зданий и сооружений по устройству молниезащиты 

	

		

			
Здания и сооружения
			
Категория молниезащиты
		
		

			
1
			
2
		
		

			
Здания и сооружения или их части, помещения которых согласно ПУЭ относятся к зонам классов В-I и В-II
			
I
		
		

			
То же классов B-Iа, B-Iб, B-Iia
			
II
		
		

			
Наружные установки, создающие согласно ПУЭ зону класса В-Iг
			
II
		
		

			
Здания и сооружения или их части, помещения которых согласно ПУЭ относятся к зонам классов П-I, П-II, П-IIа
			
III
		
		

			
Расположенные в сельской местности небольшие строения III-V степеней огнестойкости, помещения которых согласно ПУЭ относятся к зонам классов П-I, П-II, П-IIа
			
III
		
		

			
Наружные установки и открытые склады, создающие согласно ПУЭ зону классов П-III
			
III
		
		

			
Здания и сооружения III, IIIа, IIIб, IV, V степеней огнестойкости, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных классов
			
III
		
		

			
Здания и сооружения из легких металлических конструкций со сгораемым утеплителем (IVа степени огнестойкости), в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЗ к зонам взрыво- и пожароопасных классов
			
III
		
		

			
Небольшие строения Ш-V степеней огнестойкости, расположенные в сельской местности, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПЭУ к зонам взрыво- и пожароопасных классов
			
III
		
		

			
Здания вычислительных центров, в том числе расположенные в городской застройке
			
II
		
		

			
Животноводческие и птицеводческие здания и сооружения III-V степеней огнестойкости: для крупного рогатого скота и свиней на 100 голов и более, для овец на 500 голов и более, на птицы на 1000 голов и более, для лошадей на 40 голов и более
			
III
		
		

			
Дымовые и прочие трубы предприятий и котельных, башни и вышки всех назначений высотой 15 м и более
			
III
		
		

			
Жилые и общественные здания, высота которых более чем на 25 м превышает среднюю высоту окружающих зданий в радиусе 400 м, а также отдельно стоящие здания высотой более 30 м, удаленные от других зданий более чем на 400 м
			
III
		
		

			
Отдельно стоящие жилые и общественные здания в сельской местности высотой более 30 м
			
III
		
		

			
Общественные здания III-V степеней огнестойкости следующего назначения: детские дошкольные учреждения, школы и школы-интернаты, стационары лечебных учреждений, спальные корпуса и столовые учреждений здравоохранения и отдыха, культурно-просветительные и зрелищные учреждения, административные здания, вокзалы, гостиницы, мотели и кемпинги
			
III
		
		

			
Открытые зрелищные учреждения (зрительные залы открытых кинотеатров, трибуны открытых стадионов и т.п.)
			
III
		
		

			
Здания и сооружения, являющиеся памятниками истории, архитектуры и культуры (скульптуры, обелиски и т.п.)
			
III
		
	

В образовании молний одну из ключевых ролей играют высокоэнергетические заряженные частицы космических лучей, которые производят колонную ионизацию воздуха. При наличии в грозовом облаке достаточно сильного электрического поля ~ 3 кВ/см в ионизованных следах этих частиц происходит электрический пробой воздуха и следы становятся электропроводящими. Через систему следов, обладающую минимальным сопротивлением, проходит лидер, или предзаряд молнии. За ним немедленно следует возвратный удар - основной молниевый разряд, который переносит отрицательный, реже положительный, заряд из облака на землю или с поверхности земли в облако.

Молния обладает мощным поражающим фактором, в результате которого разрушаются здания и гибнут люди и животные.

Характеристики молнии включают уровни токов, достигающих 400 кА с 50% средним значением около 25 кА, температуры до 15000°С и напряжений в сотни миллионов вольт. Около 10 внутриоблачных молний приходится на одну молнию между облаком и землёй. Глобально, около 2000 происходящих гроз вызывают около 50-100 разрядов на землю каждую секунду. Молния - это явление, которое поддерживает электрический баланс земли. По современным представлениям процесс развития молнии между облаком и землёй является процессом развития канала плазмы нисходящего лидера (стрелы), продвигающегося ступенями от грозового облака к земле. Расположенные на земле наружные терминалы как изгороди, деревья, трава, углы зданий, люди, громоотводы, столбы электропередач и т.д. вызывают разную степень индукционной электрической активности. При напряжении электрического пробоя на этих терминалах могут формироваться восходящие стримеры. При усиливающемся электрическом поле некоторые нисходящие лидеры придут в контакт с восходящими стримерами. В результате этого контакта происходит молниевый разряд на землю, обычно с серией последующих возвратных ударов.

Абсолютная защита от молнии может существовать только в полностью замкнутой и толстостенной клетке Фарадея и то только гипотегически, да и к тому же такое решение в большинстве случаев непрактично.

Предотвратить возникновение молнии в настоящее время не представляется возможным.

Около 40 % молний на землю раздваиваются, то есть имеют два или более каналов на землю одновременно. Радиальные горизонтальные дуговые разряды длинной более 20 метров от базовой точки контакта молнии с землёй увеличивают размеры зоны повреждения.

Когда молния поражает объект или сооружение, ток возвратного удара разветвляется между всеми параллельными цепями, существующими между точкой контакта и землёй. Разделение тока происходит обратно пропорционально импедансу соответствующей цеп и Z :

Z = (R 2  +(X C   - X L  ) 2  ) 1  / 2     (1)

где R - активное сопротивление цепи,

X L  - реактивное (индуктивное) сопротивление цепи,