Утверждено
Приказом
Министерства
энергетики России
от 30 июня 2003 г.
N 280
ИНСТРУКЦИЯ
ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ,
СООРУЖЕНИЙ И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ
Вводится в действие
с 30 июня 2003 года
1. ВВЕДЕНИЕ
Инструкция по
устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций (СО
153-34.21.122-2003) (далее - Инструкция) распространяется на все виды зданий,
сооружений и промышленные коммуникации независимо от ведомственной
принадлежности и формы собственности.
Инструкция
предназначена для использования при разработке проектов, строительстве,
эксплуатации, а также при реконструкции зданий, сооружений и промышленных
коммуникаций.
В случае, когда
требования отраслевых нормативных документов являются более жесткими, чем в
настоящей Инструкции, при разработке молниезащиты рекомендуется выполнять
отраслевые требования. Также рекомендуется поступать, когда предписания
Инструкции нельзя совместить с технологическими особенностями защищаемого
объекта. При этом используемые средства и методы молниезащиты выбираются исходя
из условия обеспечения требуемой надежности.
При разработке проектов
зданий, сооружений и промышленных коммуникаций, помимо требований Инструкции,
учитываются дополнительные требования к выполнению молниезащиты других
действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.
При нормировании
молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может
предотвратить развитие молнии.
Применение
норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара
молнии.
Тип и размещение
устройств молниезащиты выбираются на стадии проектирования нового объекта,
чтобы иметь возможность максимально использовать проводящие элементы
последнего. Это облегчит разработку и исполнение устройств молниезащиты,
совмещенных с самим зданием, позволит улучшить его эстетический
вид, повысить эффективность молниезащиты, минимизировать ее стоимость и
трудозатраты.
2. ОБЩИЕ
ПОЛОЖЕНИЯ
2.1.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Удар молнии в землю
- электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и
землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.
Точка поражения -
точка, в которой молния соприкасается с землей, зданием или устройством
молниезащиты. Удар молнии может иметь несколько точек поражения.
Защищаемый
объект - здание или сооружение, их часть или пространство, для которых
выполнена молниезащита, отвечающая требованиям настоящего норматива.
Устройство
молниезащиты - система, позволяющая защитить здание или сооружение от
воздействий молнии. Она включает в себя внешние и внутренние устройства. В
частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только
внутренние устройства.
Устройства защиты
от прямых ударов молнии (молниеотводы) - комплекс, состоящий из
молниеприемников, токоотводов и заземлителей.
Устройства защиты
от вторичных воздействий молнии - устройства, ограничивающие воздействия
электрического и магнитного полей молнии.
Устройства для
выравнивания потенциалов - элементы устройств защиты, ограничивающие разность
потенциалов, обусловленную растеканием тока молнии.
Молниеприемник -
часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний.
Токоотвод (спуск) -
часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к
заземлителю.
Заземляющее
устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников.
Заземлитель -
проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей,
находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через
проводящую среду.
Заземляющий контур
- заземляющий проводник в виде замкнутой петли вокруг здания в земле или на ее
поверхности.
Сопротивление
заземляющего устройства - отношение напряжения на заземляющем устройстве к
току, стекающему с заземлителя в землю.
Напряжение на
заземляющем устройстве - напряжение, возникающее при стекании тока с
заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого
потенциала.
Соединенная между
собой металлическая арматура - арматура железобетонных конструкций здания
(сооружения), которая обеспечивает электрическую непрерывность.
Опасное искрение -
недопустимый электрический разряд внутри защищаемого объекта, вызванный ударом
молнии.
Безопасное
расстояние - минимальное расстояние между двумя проводящими элементами вне или
внутри защищаемого объекта, при котором между ними не может произойти опасного
искрения.
Устройство защиты
от перенапряжений - устройство, предназначенное для ограничения перенапряжений
между элементами защищаемого объекта (например, разрядник, нелинейный
ограничитель перенапряжений или иное защитное устройство).
Отдельно стоящий
молниеотвод - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены
таким образом, чтобы путь тока молнии не имел контакта с защищаемым объектом.
Молниеотвод,
установленный на защищаемом объекте - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы
которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться
через защищаемый объект или его заземлитель.
Зона защиты
молниеотвода - пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии,
отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в
его объеме, не превышает заданной величины.
Допустимая
вероятность прорыва молнии - предельно допустимая вероятность Р удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами.
Надежность защиты
определяется как 1 - Р.
Промышленные
коммуникации - силовые и информационные кабели, проводящие трубопроводы,
непроводящие трубопроводы с внутренней проводящей средой.
2.2.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
ПО УСТРОЙСТВУ
МОЛНИЕЗАЩИТЫ
Классификация
объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его
окружения.
Непосредственное
опасное воздействие молнии - это пожары, механические повреждения, травмы людей
и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования.
Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов -
радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.
Удары молнии могут
быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и
электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного
назначения, требуется специальная защита.
Рассматриваемые
объекты могут подразделяться на обычные и специальные.
Обычные объекты -
жилые и административные строения, а также здания и сооружения высотой не более
60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского
хозяйства.
Специальные
объекты:
объекты,
представляющие опасность для непосредственного окружения;
объекты,
представляющие опасность для социальной и физической окружающей среды (объекты,
которые при поражении молнией могут вызвать вредные биологические, химические и
радиоактивные выбросы);
прочие объекты, для
которых может предусматриваться специальная
молниезащита, например строения высотой более 60 м, игровые площадки, временные
сооружения, строящиеся объекты.
В табл. 2.1 даны
примеры разделения объектов на четыре класса.
Таблица 2.1
Примеры
классификации объектов
┌────────────┬─────────────────┬─────────────────────────────────┐
│ Объект
│ Тип объекта │
Последствия удара молнии │
├────────────┼─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│Обычные
│Жилой дом
│Отказ электроустановок, пожар и
│
│объекты │ │повреждение имущества.
Обычно │
│ │ │небольшое повреждение
предметов, │
│ │ │расположенных
в месте удара │
│ │ │молнии или задетых ее каналом
│
│
├─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│ │Ферма │Первоначально - пожар и
занос │
│ │ │опасного напряжения,
затем - │
│ │ │потеря электропитания с
риском │
│ │ │гибели животных из-за
отказа │
│ │ │электронной системы управления │
│ │ │вентиляцией, подачи
корма и т.д. │
├────────────┼─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│Обычные
│Театр; школа;
│Отказ электроснабжения (например,│
│объекты │универмаг; спор-
│освещения), способный вызвать
│
│ │тивное
сооружение│панику. Отказ системы пожарной │
│ │ │сигнализации, вызывающий задержку│
│ │ │противопожарных
мероприятий │
│
├─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│
│Банк; страховая
│Отказ электроснабжения (например,│
│ │компания; коммер-│освещения), способный вызвать │
│ │ческий офис │панику. Отказ системы пожарной │
│ │ │сигнализации, вызывающий задержку│
│ │ │противопожарных
мероприятий. │
│ │ │Потери средств связи, сбои
│
│ │ │компьютеров с потерей
данных │
│
├─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│
│Больница; детский│Отказ электроснабжения (например,│
│ │сад; дом для │освещения), способный вызвать │
│ │престарелых │панику. Отказ системы
пожарной │
│ │ │сигнализации, вызывающий задержку│
│ │ │противопожарных
мероприятий. │
│ │ │Потери средств связи, сбои
│
│ │ │компьютеров с потерей
данных. │
│ │ │Необходимость помощи
тяжело- │
│ │ │больным и неподвижным
людям │
│
├─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│ │Промышленные │Дополнительные последствия,
зави-│
│ │предприятия │сящие от условий производства, -
│
│ │ │от незначительных
повреждений до │
│ │ │больших ущербов из-за
потерь │
│ │ │продукции │
│
├─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│ │Музеи │Невосполнимая потеря культурных │
│ │и археологические│ценностей │
│ │памятники │ │
├────────────┼─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│Специальные
│Средства связи;
│Недопустимое нарушение коммуналь-│
│объекты
│электростанции;
│ного обслуживания (телекоммуника-│
│с
ограничен-│пожароопасные │ций). Косвенная опасность пожара
│
│ной
опасно- │производства │для соседних объектов │
│стью │ │ │
├────────────┼─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│Специальные
│Нефтеперерабаты- │Пожары и взрывы внутри
объекта и │
│объекты, │вающие предприя-
│в непосредственной близости
│
│представляю-│тия; заправочные │ │
│щие
опас-
│станции; произ-
│
│
│ность
для │водства петард и
│
│
│непосред-
│фейерверков
│
│
│ственного │ │ │
│окружения │ │ │
├────────────┼─────────────────┼─────────────────────────────────┤
│Специальные
│Химический завод;│Пожар и нарушение работы оборудо-│
│объекты, │атомная электро-
│вания с вредными последствиями
│
│опасные
для │станция; биохими-│для окружающей
среды │
│экологии │ческие фабрики и │ │
│ │лаборатории │ │
└────────────┴─────────────────┴─────────────────────────────────┘
При строительстве и
реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые
уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных
объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты, указанные в
табл. 2.2.
Таблица 2.2
Уровни
защиты от ПУМ для обычных объектов
┌────────────────────────────────┬───────────────────────────────┐
│ Уровень защиты │ Надежность защиты от ПУМ │
├────────────────────────────────┼───────────────────────────────┤
│ I │ 0,98 │
│ II │ 0,95 │
│ III │ 0,90 │
│ IV │ 0,80 │
└────────────────────────────────┴───────────────────────────────┘
Для специальных
объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от ПУМ устанавливается
в пределах 0,9 - 0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и
тяжести ожидаемых последствий от ПУМ по согласованию с органами
государственного контроля.
По желанию
заказчика в проект может быть заложен уровень надежности, превышающий предельно
допустимый.
2.3.
ПАРАМЕТРЫ ТОКОВ МОЛНИИ
Параметры токов
молнии необходимы для расчета механических и термических воздействий, а также
для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий.
2.3.1.
Классификация воздействий токов молнии
Для каждого уровня
молниезащиты должны быть определены предельно допустимые параметры тока молнии.
Данные, приведенные в нормативе, относятся к нисходящим и восходящим молниям.
Соотношение
полярностей разрядов молнии зависит от географического положения местности. В
отсутствие местных данных принимают это соотношение равным
10% для разрядов с положительными токами и 90% для разрядов с отрицательными
токами.
Механические и
термические действия молнии обусловлены пиковым значением тока I, полным
зарядом