Розрахунок та проєктування системи блискавкозахисту виробничих будівель

Abstract

У будівлі, яка зазнала прямого ураження блискавкою, постає ціла низка загрозливих явищ, протистояти яким покликаний внутрішній блискавкозахист – система запобігання вторинним проявам блискавки, або захисту від перехідних напруг. І яким би низьким не був електричний опір заземлюючого пристрою, струм блискавки у десятки кілоампер створює на ньому падіння напруги у десятки кіловольт. Таким чином, лише близько 50% імпульсного струму розпливається у землі, у той час як ще 50% намагається проникнути досередини споруди всіма можливими шляхами. Це відбувається через опір заземлення R, на якому виникає падіння напруги U при протіканні імпульсу струму блискавки I. Ця напруга прикладається між заземленими активними провідниками в ґрунті і внутрішніми провідними елементами споруди, як-от металеві конструкції, струмопровідні внутрішні комунікаційні системи і лінії, які приєднані до будівлі зовні. Наприклад, при імпульсі струму блискавки І=50 кА тривалістю t=10-350 мкс, на опорі заземлення R=1 Ом виникає імпульс напруги U = 50 кВ, що створює загрозу для електричних систем всередині будівлі, оскільки перевищує пробивну міцність ізоляції. Для захисту від імпульсів перенапруги використовують систему зрівнювання потенціалів разом із пристроями захисту від імпульсних перенапруг (ОІВН). Концепцію захисту від блискавок і перенапруги потрібно спланувати так, щоб були захищені всі лінії, пристрої і системи. Під час проєктування концепції захисту необхідно взяти до уваги такі сфери застосування: • електричне живлення; • технологї КВП; • інформаційні технологїї; • передавачі і приймачі. Ефективне захисне коло допомагає забезпечити повний захист від перенапруги. Місця встановлення пристроїв захисту від перенапруги всередині будівлі визначаються так званою концепцією зон блискавкозахисту, описаною в частині 4 стандарту про захист від блискавки IЕС 62305 [4]. Концепція розділяє будівлю на зони блискавкозахисту (lightning protection zone, LPZ), ззовні до середини зі зменшенням рівня небезпеки. Це означає, що в зовнішніх зонах можна використовувати лише нечутливе обладнання, тоді як у внутрішніх зонах можна використовувати чутливе обладнання. Параметри ОІВН і додаткові заходи захисту, як-от екранування проводів і приміщень, визначають характеристики зон захисту. Для забезпечення охорони праці і техніки безпеки передбачається: - використання під час будівельно-монтажних робіт досконалих типів механізмів і приладів, розташування обладнання, яке би забезпечувало його вільне обслуговування; - ознайомлення робітників з монтажної організації з небезпеками роботи на висоті. Усі роботи мають виконуватися у присутності спостерігача від замовника. Виробничий персонал має бути підготовлений для роботи наближеної до напруги і у стислих умовах. Будівельні майданчики мають забезпечуватися первинними засобами пожежогасіння: пожежний інвентар (пожежний інструмент (гаки, ломи, сокири, тощо), ковдри з негорючого теплоізоляційного полотна). Охорона праці й техніка безпеки та експлуатації будинку потрібно забезпечувати прийняттям усіх проектних рішень у відповідності з вимогами, що враховують умови безпечної праці, попередженням травматизму, пожежі, професійних захворювань і вибухів. Об’єкт дослідження – виробнича будівля (корпус №2 по вул. Бориспільській, 13) у Дарницькому районі м. Києва, яка підлягає захисту системою блискавкозахисту. Предмет дослідження – система блискавкозахисту виробничих будівель ПРАТ "фармацевтична фірма "Дарниця" (корпус №2). Мета дослідження – вибір, розрахунок та улаштування системи блискавкозахисту виробничих будівель ПРАТ "фармацевтична фірма "Дарниця".In a building that has been directly struck by lightning, a whole series of threatening phenomena arise, which the internal lightning protection system is designed to counteract - a system for preventing secondary lightning events, or protection against transient voltages. And no matter how low the electrical resistance of the grounding device is, a lightning current of tens of kiloamperes creates a voltage drop of tens of kilovolts on it. Thus, only about 50% of the impulse current dissipates in the ground, while another 50% tries to penetrate the interior of the building by all possible routes. This occurs due to the grounding resistance R, on which a voltage drop U occurs when a lightning current pulse I passes. This voltage is applied between grounded active conductors in the ground and internal conductive elements of the building, such as metal structures, conductive internal communication systems and lines that are connected to the building from the outside. For example, with a lightning current pulse I=50 kA with a duration of t=10-350 мs, a voltage pulse U=50 kV occurs on the grounding resistance R=1 Ohm, which poses a threat to electrical systems inside the building, since it exceeds the breakdown strength of the insulation. To protect against surges, a potential equalization system is used together with surge protection devices (SPDs). The lightning and surge protection concept must be planned so that all lines, devices and systems are protected. When designing the protection concept, the following areas of application must be taken into account: • power supply; • switchgear technology; • information technology; • transmitters and receivers. An effective protective circuit helps to ensure complete protection against surges. The locations of surge protection devices inside a building are determined by the so-called lightning protection zone concept described in Part 4 of the lightning protection standard IEC 62305 [4]. The concept divides the building into lightning protection zones (LPZ), from the outside to the middle with decreasing hazard levels. This means that only insensitive equipment can be used in the outer zones, while sensitive equipment can be used in the inner zones. The parameters of the surge protection device and additional protective measures, such as shielding of wires and premises, determine the characteristics of the protection zones. In order to ensure occupational health and safety, the following is provided: - the use of advanced types of mechanisms and devices during construction and installation work, the placement of equipment that ensures its free maintenance; - familiarization of the installation organization's employees with the peculiarities of working at height. All work can be performed in the presence of an observer from the operating organization. Production personnel must be trained to work near voltage and in confined spaces. Construction sites must be equipped with primary fire extinguishing equipment, which include: fire equipment (blankets made of non-combustible thermal insulation fabric) and fire tools (hooks, crowbars, axes, etc.). Labor protection and safety and operation of the building are ensured by making all design decisions in strict accordance with the requirements that take into account labor safety conditions, prevention of injuries, occupational diseases, fires and explosions. The object of the study is a production building (building No. 2 on ul. Boryspilska, 13) in the Darnytskyi district of Kyiv, which is subject to protection by a lightning protection system. The subject of the study is the lightning protection system of production buildings of PJSC "Pharmaceutical Company "Darnytsia" (building No. 2). The purpose of the study is the selection, calculation and arrangement of a lightning protection system of production buildings of PJSC "Pharmaceutical Company "Darnytsia".