Приложение А (обязательное). Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов

Приложение А
(обязательное)

Типовые зоны защиты стержневых и тросовых молниеотводов

А.1 Зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h₀ < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода, указанный на рисунке А.1. Габариты зоны определены двумя параметрами: высотой конуса h₀ и радиусом конуса на уровне земли r₀.

Приведенные расчетные формулы в таблице А.1 пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. При более высоких молниеотводах следует пользоваться специальной методикой расчета.

Рисунок А.1 - Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Для зоны защиты требуемой надежности (см. рисунок А.1) радиус горизонтального сечения r_х на высоте h_х, м, определяют по формуле

.

(А.1)

Таблица А.1 - Расчет зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода

Надежность защиты Рз	Высота молниеотвода h, м	Высота конуса h0, м	Радиус конуса r0, м
0,9	От 0 до 100 включ.	0,85h	1,2h
	От 100 до 150 включ.	0,85h	[1,2 - 10-3(h - 100)]h
0,99	От 0 до 30 включ.	0,8h	0,8h
	От 30 до 100 включ.	0,8h	[0,8 - 1,4310-3(h - 30)]h
	От 100 до 150 включ.	[0,8 - 10-3(h - 100)]h	0,7h
0,999	От 0 до 30 включ.	0,7h	0,6h
	От 30 до 100 включ.	[0,7 - 7,1410-4(h - 30)]h	[0,6 - 1,4310-3(h - 30)]h
	От 100 до 150 включ.	[0,65 - 10-3(h - 100)]h	[0,5 - 210-3(h - 100)]h

А.2 Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Стандартные зоны защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h ограничены симметричными двускатными поверхностями, образующими в вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершиной на высоте h₀ < h и основанием на уровне земли 2r₀ (см. рисунок А.2).

Приведенные расчетные формулы в таблице А.2 пригодны для молниеотводов высотой до 150 м. Здесь и далее под h понимается минимальная высота троса над уровнем земли (с учетом провеса).

L - расстояние между точками подвеса тросов

Рисунок А.2 - Зона защиты одиночного тросового молниеотвода

Полуширина r_х зоны защиты, м, требуемой надежности (см. рисунок А.2) на высоте h_x от поверхности земли определяют по формуле

.

(А.2)

При необходимости расширить защищаемый объем к торцам зоны защиты собственно тросового молниеотвода могут быть добавлены зоны защиты несущих опор, которые рассчитывают по формулам одиночных стержневых молниеотводов, представленным в таблице А.1. В случае больших провесов тросов, например, у воздушных линий электропередачи, рекомендуется рассчитывать параметры зон защиты, представляя трос в виде совокупности нескольких более коротких участков троса, расположенных на соответствующих высотах, поскольку построение зон защиты по минимальной высоте троса в пролете может привести к неоправданным затратам.

Таблица А.2 - Расчет зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Надежность защиты Рз	Высота молниеотвода h, м	Высота конуса h0, м	Радиус конуса r0, м
0,9	От 0 до 150 включ.	0,87h	1,5h
0,99	От 0 до 30 включ.	0,8h	0,95h
	От 30 до 100 включ.	0,8h	[0,95 - 7,1410-4(h - 30)]h
	От 100 до 150 включ.	0,8h	[0,9 - 10-3(h - 100)]h
0,999	От 0 до 30 включ.	0,75h	0,7h
	От 30 до 100 включ.	[0,75 - 4,2810-4(h - 30)]h	[0,7 - 1,4310-3(h - 30)]h
	От 100 до 150 включ.	[0,72 - 10-3(h - 100)]h	[0,6 - 10-3(h - 100)]h

А.3 Зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

А.3.1 Равновысокие молниеотводы

Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между стержневыми молниеотводами L не превышает предельной величины L_max. В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного стержневого молниеотвода (высотой h и расстоянием L между молниеотводами) представлена на рисунке А.3.

Рисунок А.3 - Зона защиты двойного стержневого молниеотвода

Построение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h₀, r₀) производят по формулам таблицы А.1 для одиночных стержневых молниеотводов. Размеры внутренних областей определены параметрами h₀ и h_c, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у молниеотводов, а второй - минимальную высоту зоны посередине между молниеотводами. При расстоянии между молниеотводами L  L_C граница зоны не имеет провеса (h_c = h₀). Для расстояний L_C  L  L_max высоту h_c, м, определяют по формуле

.

(A.3)

Входящие в нее предельные расстояния L_max и L_C вычисляют по эмпирическим формулам таблицы А.3, пригодным для молниеотводов высотой до 150 м.

Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляют по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты:

- максимальная полуширина зоны r_х, м, в горизонтальном сечении на высоте h_х

;

(А.4)

- длина горизонтального сечения l_х на высоте h_х  h_c

,

(А.5)

причем при h_x < h_c L_x = L/2;

- ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами 2r_сх на высоте h_x  h_c, где

.

(А.6)

Таблица А.3 - Расчет параметров зоны защиты двойного стержневого молниеотвода

Надежность защиты Рз	Высота молниеотвода h, м	Lmax, м	LC, м
0,9	От 0 до 30 включ.	5,75h	2,5h
	От 30 до 100 включ.	[5,75 - 3,5710-3(h - 30)]h	2,5h
	От 100 до 150 включ.	5,5h	2,5h
0,99	От 0 до 30 включ.	4,75h	2,25h
	От 30 до 100 включ.	[4,75 - 3,5710-3(h - 30)]h	[2,25 - 0,0107 (h - 30)]h
	От 100 до 150 включ.	4,5h	1,5h
0,999	От 0 до 30 включ.	4,25h	2,25h
	От 30 до 100 включ.	[4,25 - 3,5710-3(h - 30)]h	[2,25 - 0,0107 (h - 30)]h
	От 100 до 150 включ.	4,0h	1,5h

А.3.2 Разновысокие молниеотводы

Конфигурации сечений зон защиты двойного разновысокого стержневого молниеотвода определяют аналогично методике, приведенной в А.3.1. Молниеотвод считается двойным, когда расстояние между стержневыми молниеотводами L не превышает предельной величины L_max, которая определяется по таблице А.3 при подстановке вместо h среднего арифметического высот молниеотводов h_cp. В противном случае оба молниеотвода рассматриваются как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного разновысокого стержневого молниеотвода (высотой h₁ и h₂ и расстоянием L между молниеотводами) представлена на рисунке А.3. Построение внешних областей зон двойного молниеотвода (полуконусов с габаритами h₀₁, r₀₁, h₀₂, r₀₂) производят по формулам таблицы А.1 для одиночных стержневых молниеотводов. Размеры внутренних областей определяют параметрами h_0-cp и h_c-cp. При этом h_0-cp определяют как среднеарифметическое h₀₁ и h₀₂.

При расстоянии между молниеотводами L  L_C граница зоны не имеет провеса (h_c-cp = h_0-cp). Для расстояний L_C  L  L_mах высоту h_с-ср, м, определяют по формуле

.

(A.7)

Входящие в него предельные расстояния L_max и L_C вычисляют по эмпирическим формулам таблицы А.3 для h = h_min, пригодным для молниеотводов высотой до 150 м.

Размеры горизонтальных сечений зоны вычисляют по следующим формулам, общим для всех уровней надежности защиты.

Полуширину зоны r_xi (i - номер молниеотвода), м, со стороны, где молниеотводы не взаимодействуют, в горизонтальном сечении на высоте h_х, определяют по формуле

.

(А.8)

Полуширину горизонтального сечения в центре между молниеотводами r_с, м, на высоте h = 0 определяют по формуле

.

(А.9)

Рисунок А.4 - Зона защиты двойного разновысокого стержневого молниеотвода

Длину горизонтального сечения l_х1, м, на высоте h_x  h_c-cp определяют по формуле

,

(А.10)

причем при h_x < h_c L_x = L/2.

Ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами составляет 2r_сх, м, на высоте h_x  h_c, где r_сх определяют по формуле

.

(А.11)

Аналогично определяют конфигурации сечений зон защиты двойного тросового молниеотвода.

А.4 Зоны защиты двойного тросового молниеотвода

Молниеотвод следует считать двойным, если расстояние между тросами L не превышает предельной величины L_max. В противном случае оба молниеотвода следует рассматривать как одиночные.

Конфигурация вертикальных и горизонтальных сечений стандартных зон защиты двойного тросового молниеотвода (высотой h и расстоянием между тросами L) представлена на рисунке А.5. Построение внешних областей зон (двух односкатных поверхностей с габаритами h₀, r₀) производят по формулам таблицы А.2 для одиночных тросовых молниеотводов.

Рисунок А.5 - Зона защиты двойного тросового молниеотвода

Размеры внутренних областей определяют параметрами h₀ и h_c, первый из которых задает максимальную высоту зоны непосредственно у тросов, а второй - минимальную высоту зоны посередине между тросами. При расстоянии между тросами L  L_C граница зоны не имеет провеса (h_с = h₀). Для расстояний L_C  L  L_max высоту h_c, м, определяют по выражению

.

(А.12)

Входящие в него предельные расстояния L_max и L_C вычисляют по эмпирическим формулам таблицы А.4, пригодным для тросов с высотой подвеса до 150 м.

Длину горизонтального сечения зоны защиты l_х, м, на высоте h_x определяют по формуле

.

(A.13)

Для расширения защищаемого объема на зону двойного тросового молниеотвода может быть наложена зона защиты опор, несущих тросы, которую строят как зону двойного стержневого молниеотвода, если расстояние L между опорами меньше L_max, вычисленного по формулам таблицы А.3. В противном случае опоры необходимо рассматривать как одиночные стержневые молниеотводы.

Когда тросы не параллельны, либо их высота изменяется по длине пролета, для оценки надежности их защиты рекомендуется рассчитывать параметры зоны защиты, представляя тросы в виде совокупности более коротких участков, расположенных на соответствующих высотах. Также рекомендуется поступать при больших провесах тросов в пролете, чтобы избежать излишних запасов по надежности защиты.

Когда тросы разновысоки, для расчетов используют формулы, аналогичные тем, что приведены в разделе А.3.2.

Таблица А.4 - Расчет параметров зоны защиты двойного тросового молниеотвода

Надежность защиты Рз	Высота молниеотвода h, м	Lmax, м	LС, м
0,9	От 0 до 150 включ.	6,0h	3,0h
0,99	От 0 до 30 включ.	5,0h	2,5h
	От 30 до 100 включ.	5,0h	[2,5 - 7,1410-3(h - 30)]h
	От 100 до 150 включ.	[5,0 - 510-3(h - 100)]h	[2,0 - 510-3(h - 100)]h
0,999	От 0 до 30 включ.	4,75h	2,25h
	От 30 до 100 м включ.	[4,75 - 3,5710-3(h - 30)]h	[2,25 - 3,5710-3(h - 30)]h
	От 100 до 150 включ.	[4,5 - 510-3(h - 100)]h	[2,0 - 510-3(h - 100)]h