Расчет молниезащиты склада взрывчатых материалов

Новосибирская Государственная Академия Водного Транспорта

Кафедра: Техносферная безопасность

Дисциплина: Взрывозащита

Курсовая работа

"Расчет молниезащиты склада взрывчатых материалов"

г. Новосибирск 2011

Содержание

Введение

1. Основная часть

1.1 Расчет молниезащиты склада взрывчатых материалов

1.2 Расчёт опор молниеприемников

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

Молния - гигантская электрическая искра, проскакивающая между соседними облаками и землей. При электрическом разряде выделяется большое количество энергии, затрачивающейся на разогревание воздуха в узком канале - пути распространения электрического разряда. Удар молнии может причинить большие неприятности. Ее разрушающее воздействие обусловлено выделением тепловой энергии, от которой могут загораться или даже разрываться деревья, дома.

В данной курсовой работе необходимо осуществить защиту хранилища взрывчатых материалов от прямых ударов молнии для предотвращения загорания склада.

Хранилище взрывчатых материалов имеет следующие размеры:

Ø  длина склада - 51,7 м.

Ø  ширина на уровне крыши - 16,13 м.

Ø  высота до конька крыш тамбуров - 4,7 м.

Ø  расстояние от оси хранилищ до дверей тамбуров - 11,1 м.

Ø  здание кирпичное

Ø  расчетное электрическое удельное сопротивление грунта 450 Ом∙м.

Ø  требуемое импульсное сопротивление заземлителя молниеотвода

R_и = 10 Ом.

1. Основная часть

1.1 Расчет молниезащиты склада взрывчатых материалов

Защиту от прямых ударов молнии наиболее рационально осуществить двойным стержневым молниеотводом, расположив его у торцевых сторон хранилища.

Наименьшее допустимое расстояние по воздуху S_п от стержневого молниеотвода до хранилища (рис.1) при сопротивлении заземлителя R_и = 10 Ом составляет S_в ≈ 4 м. Расстояние между молниеотводами и хранилищами должно обеспечивать свободный проезд транспортных средств.

С учетом проезда автомашин расстояние от молниеотвода до хранилища принимается 5 м.

Расстояние между молниеотводами составит

L=51.7+2∙5=61.7м

Для обеспечения надежной защиты хранилища взрывчатых материалов от прямых ударов молнии необходимо, чтобы все части хранилища вписывались в зону защиты, образуемую двойным стержневым молниеотводом высотой h (рис.2). При наличии в хранилищах и зданиях металлических коммуникаций, большой протяженности, а также в случаях, когда взрывчатые материалы хранятся в металлических упаковках (коробах), для защиты от электростатической индукции необходимо обеспечивать наложение металлической сетки по крыше здания с соответствующим заземлением и заземление всех металлических конструкций, находящихся в здании. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h показана на рис.2. Торцевые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов. Размеры h₀, r₀, r_xl, r_x2 определяются по формулам для обоих типов зон защиты.

Из условия существования зоны защиты двойного стержневого молниеотвода определим необходимую высоту молниеотвода

По формулам определим основные габариты торцевой зоны защиты как зоны одиночных стержневых молниеотводов. Одиночный стержневой молниеотвод.

Вершина конуса зоны защиты находится на высоте

h₀ = 0,85, м.

Зона защиты на уровне земли образует круг радиусом

м.

Горизонтальное сечение зоны защиты в наиболее удаленной r_y = 11,1 м. от оси хранилища точки на высоте конька крыш тамбуров h_x = 4,7 м. представляет собой круг радиусом

Вершина конуса зоны защиты двойного стержневого молниеотвода находится на высоте

м.

На уровне земли r_с = r₀ = 21,77 м.

Радиус r_cx зоны защиты двойного стержневого молниеотвода на высоте h_х = 4,7 м. в наиболее удаленной точке от оси хранилища составит

Что превышает расстояние r_y =11,1 м.

Произведя аналогичные графические построения, легко убедиться, что все части хранилища вписываются в зону защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h = 20,56 м.

1.2 Расчёт опор молниеприемников

Опоры молниеотводов следует выполнять из стали любой марки, железобетона или древесины (рис.3). Металлические трубчатые опоры допускается изготовлять из некондиционных стальных труб. Металлические опоры должны быть предохранены от коррозии. Окрашивать контактные поверхности в соединениях не допускается, деревянные опоры и пасынки должны предохраняться от гниения пропиткой антисептиками.

Опоры стержневых молниеотводов необходимо рассчитывать на механическую прочность как свободно стоящие конструкции, а тросовые - с учетом натяжения троса и ветровой нагрузки на трос, без учета динамических усилий от токов молнии в обоих случаях.

К верхнему концу опоры 1 прикрепляется молниеприемник 2, выступающий над опорой не более чем на 1,5 м (рис.2). Молниеприемник соединяется токоотводом 3 с заземлением 4 и крепится к столбу скобами 5. Для больших хранилищ применяются сложные опоры.

Для увеличения срока службы деревянные опоры можно устанавливать на рельсовые или железобетонные приставки.

склад молниезащита стержневой молниеприемник

Размеры деревянных опор

Заземлители устраиваются у основания каждого молниеотвода. В нашем примере импульсное сопротивление для грунтов с электрическим удельным сопротивлением 450 Ом∙м составляет R_и =10 Ом. Оно определяется также расстоянием в земле от заземлителя до предметов, имеющих связь с хранилищем. Таким предметом, связанным с хранилищем, является заземлитель вторичных воздействий, выполненный из полосовой стали, укладываемый в землю вокруг хранилища на расстоянии 0,8 м от его стен. Следовательно, импульсное сопротивление заземлителя молниеотводов должно быть не более

в качестве заземлителя молниеотводов принимаем по таблице 1. приложения горизонтальный трехлучевой с длиной луча l = 20 м, выполненный из полосовой стали 40×4 мм и находящийся на глубине 0,8 м от поверхности земли.

Сопротивление растеканию тока промышленной частоты такого заземлителя, составит R_и = 15,3 Ом.

Горизонтальные - из полосовой (площадью сечения 40х4 мм) или круглой (диаметром 20 мм) стали, уложенные горизонтально на глубине 0,6-0,8 м от поверхности земли или несколькими лучами, расходящимися из одной точки, к которой присоединяется токоотвод.

Каждый заземлитель характеризуется своим импульсным сопротивлением, т.е. сопротивлением растеканию тока молнии R_и. Импульсное сопротивление заземлителя может существенно отличаться от сопротивления R_~, получаемого обычно принятыми способами. Его величина определяется по формуле:

где α - импульсный коэффициент, зависящий от параметров тока молнии, электрического удельного сопротивления грунта и конструкции заземлителя.

Импульсный коэффициент горизонтального заземлителя в грунте с удельным сопротивлением ρ = 450 Ом∙м - α ≈ 0,6.

При принятых электрическом сопротивлении грунта и конструкции заземлителя замеренному приборами сопротивлению растекания 15,3 Ом будет соответствовать импульсное сопротивление заземлителя

Ом

Ввиду наличия в хранилище металлических предметов, а также кабельной подводки освещения необходимо предусмотреть защиту от вторичных воздействий.

Защита от вторичных воздействий осуществляется наложением на здание хранилища сетки из стальной проволоки. Проволока прокладывается по коньку и краям крыши и присоединяется к заземлителю защиты от вторичных воздействий посредством 14 вертикальных спусков. К этому же заземлителю присоединяются оболочки и броня кабеля освещения.

Заключение

Для хранилищ постоянных и временных поверхностных, полу углубленных и углубленных (при толщине покрывающего слоя менее 10 м) складов взрывчатых материалов, расположенных на земной, поверхности зданий подготовки взрывчатых материалов, а также пунктов изготовления боевиков с электродетонаторами обязательна защита как от прямых ударов, так и от вторичных воздействий молний.

Стационарные пункты изготовления и подготовки взрывчатых веществ в организациях, ведущих взрывные работы, также должны оборудоваться молниезащитой.

Площадки для хранения взрывчатых материалов в контейнерах и пункты отстоя транспортных средств, с взрывчатыми материалами должны защищаться только от прямого удара молнии. Кратковременные склады взрывчатых материалов (за исключением плавучих складов) молниезащитой могут не оборудоваться.

Во время грозы перемещение людей в зоне расположения заземляющих устройств молниезащиты не должно допускаться.

В целях снижения опасности шаговых напряжений следует применять углубленные и рассредоточенные заземлители в виде колец и расходящихся лучей.

Защиту от прямых ударов молнии наиболее рационально осуществить двойным стержневым молниеотводом, расположив его у торцевых сторон хранилища.

Список литературы

1.      Клишин И.В. Проектирование, устройство и эксплуатация молниезащиты складов взрывчатых материалов. Методические указания по курсовой работе для студентов специальности ЗЧС ГТФ. Новосибирск, НГАВТ, 2004.

Приложения

Таблица 1.