БЕСПАЛОВ Александр Владимирович
кандидат технических наук, доцент, главный специалист отдела локальных экспертиз, Ханты-Мансийский филиал ФАУ «Главгосэкспертиза России», Россия, г. Ханты-Мансийск
Формирование зоны защиты молниеприемников в соответствии с нормативными документами.
Аннотация. Для повышения эффективности и доказательности проектных решений требуется использовать все возможности нормативных документов. Цель настоящей статьи – выяснение принципов расчета зон защиты от прямых ударов молнии и их использование для гибкого проектирования.
Ключевые слова: проектирование, молниезащита.
Явление молнии и её воздействие представляет собой один из серьёзных факторов воздействия природных явлений на здания и сооружения. Вероятностный характер не позволяет гарантировать защиту от молнии даже при правильно спроектированной системе молниезащиты. Наиболее серьезными последствиями грозит прямой удар молнии, поэтому установлению защитных зон молниеотводов уделяется внимание как в научных исследованиях, так и в нормативных документах.
Основные нормативные документы, содержащие расчет молниеотводов:
- ГОСТ Р 59789-2021 (МЭК 62305-3:2010). Национальный стандарт Российской Федерации. Молниезащита. Часть 3. Защита зданий и сооружений от повреждений и защита людей и животных от электротравматизма
- РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»
- СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций»
- СТО Газпром 2-1.11-170-2007 Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и коммуникаций ОАО «Газпром»
- РД-91.020.00-КТН-276-07 Нормы проектирования молниезащиты объектов магистральных нефтепроводов и коммуникаций ОАО «АК «Транснефть» и дочерних акционерных обществ
- СТО РЖД 08.026-2015 «Устройства железнодорожной инфраструктуры. Защита от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Устройства молниезащиты и заземления технических средств. Технические требования»
- СТО 5694700729.240.01.22156947007-221-2016 (ОАО «ФСК ЕЭС») «Руководство по защите электрических сетей напряжением 110-750 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений»
- СТО 56947007-29.240.02.001-2008 (ОАО «ФСК ЕЭС») «Методические указания по защите распределительных электрических сетей напряжением 0,4-10 кВ от грозовых перенапряжений»
- ВСП 22-02-07 (МО РФ) Нормы по проектированию, устройству и эксплуатации молниезащиты объектов военной инфраструктуры
- ГОСТ 35053-2023 Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Обеспечение защиты от молнии и статического электричества. Основные положения.
- ГОСТ Р 54418.24-2023(МЭК 61400-24:2019) Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 24. Молниезащита
Для осознанного выбора требуется оценить возможности нормативного обоснования и область применения документов. Эти вопросы освещались в [5, 6]. В текущей статье анализируются подходы к расчетам зон защиты молниеотводов. Практически в каждом документе искусственные молниеотводы можно разбить на следующие группы: 1) стержневые, тросовые молниеотводы с одним, двумя или несколькими элементами; 2) сетка; 3) молниеотводы сложной формы (в основном комбинации разных типов с участием естественных молниеотводов); 4) активные молниеотводы, использующие разные физически эффекты. Методы расчета применяются только для одного конструктивного типа молниеотводов или являются универсальными.
Для анализа в статье выбираются стержневые молниеотводы трёх типов: одиночные, двойные равной высоты и двойные разной высоты. Выбор обусловлен относительной простотой методов, используемых для стержневых молниеотоводов. Расчет тросовых молниеотводов базируется на расчете стержневых при усложнении формул. Расчет сеток представляет собой простой выбор шага ячеек и не показателен. Расчет молниеотводов сложной формы индивидуален и его описание в нормативных документах неконкретное.
Активные молниеотводы интересны, обладают весьма привлекательными свойствами и могут стать значительно более эффективным, чем молниеотводы традиционной конструкции. Однако в нормативной литература, обладающей доказательной силой, они полностью отсутствуют. Их применение – ответственность разработчика и владельца, что практически полностью исключает их использование в практике проектирования. В связи с этим рассматриваться они не будут.
Развитие методов определения зоны защиты молниеотводов и повышение их эффективности всегда являлось предметом внимания научного сообщества. В процессе развития теоретических положений развития молнии и защиты от прямых ударов были наработаны подходы, которые нашли выражение в методах расчёта, используемых в современных нормативных документах. Эволюция подходов весьма интересна и обязательно должна изучаться теми, кто дерзает развивать практическую часть молниезащиты (см., например [7]).
В настоящее время в нормативных документах сложилось три метода расчета зон защиты молниеотводов:
- Вероятностный или электрогеометрический. Зона защиты представляет собой конус с вершиной, находящейся ниже вершины молниеотвода. Формулы относительно просты, числовые коэффициенты в документах варьируются и зависят от надежности молниезащиты. Параметры зоны определяются только основной геометрией молниеовода. Метод весьма популярен в связи с удобством использования для синтеза молниезащиты (основной задачи проектирования).
- Метод защитного угла. Зона защиты определяется в соответствии со значениями угла защиты, который зависит от высоты молниеотвода и от высоты защищаемого объекта. Зависимость может быть нелинейной и в принципе, способна учесть множество дополнительных факторов (наличие близких молниеотводов, форму, ионизацию и движение воздуха) – эта особенность пока не получила развитие в нормативной литературе. Однако для задачи синтеза метод неудобен, что породило его модификации в виде простых таблиц.
- Метод катящейся (фиктивной) сферы. Зона защиты определяется путем манипуляций с обкатывающей объект сферой, радиус которой определяется уровнем надежности молниезащиты. Метод полностью учитывает геометрические особенности молниеотводов и защищаемых объектов. Задача синтеза практически нерешаема без использования специализированного программного обеспечения.
Ниже приведены формулы расчёта зон защиты, приведённые в нормативных документах. Большая часть формул базируется на параметре «надёжность молниезащиты», определяемая как (1 – Р), где Р - допустимая вероятность прорыва молнии. В логике стандартов МЭК по молниезащите этот параметр отсутствует, уровень надёжности (LPL) определяется риск-подходами. Попытку однозначно сопоставить две оценки надёжности предприняли в СО153-34.21.122-2003, где I уровню соответствует надёжность 0,98, II - 0,95, III - 0,90 и IV - 0,80. Документ действующий, альтернативных версий нет, поэтому в дальнейшем оценку будем использовать.
Нумерация формул заменена нумерацией пунктов, каждый из которых представляет собой подход к расчету зоны защиты заданного типа и уровня надёжности. Подходов много, они отличаются числовыми значениями и методами расчета. Следует отметить, что наличие множества подходов не является противоречиями и разночтениями, а представляет собой гибкость подходов к проектированию. Каждый из способов расчета принят в качестве нормативного, каждый научно обоснован, каждый проверен на практике и признан годным. Разные подходы необходимы для гибкого подхода к проектированию и способствует нахождению наиболее эффективного подхода к процессу «задание – проектирование – строительство – эксплуатация». Нужно помнить, что эффективность бывает разная – оптимизируются сроки, капитальные затраты, эксплуатационные расходы, надёжность. Конкретный заказчик обладает собственным видением и комбинацией факторов эффективности.
Рис 1. Зоны защиты одиночного и двойного стержневого молниеотводов
1.1. Одиночный стержневой молниеотвод высота до 150 м (надёжность 0,995)
h0 = 0,85h, r0 = (1,1 — 0,002h)h, rx = (1,1 — 0,002h)(h - hx/0,85).
1.2. Одиночный стержневой молниеотвод высота до 150 м (надёжность 0,95)
h0 = 0,92h, r0 = 1,5h, rx =1,5(h - hx/0,92).
1.3. Одиночный стержневой молниеотвод высота до 100 м (надёжность 0,9)
h0 = 0,85h, r0 = 1,2h, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.4. Одиночный стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,9)
h0 = 0,85h, r0 = [1,2 - 10-3(h - 100)]h, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.5. Одиночный стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,99)
h0 = 0,8h, r0 = 0,8h, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.6. Одиночный стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,99)
h0 = 0,8h, r0 = [0,8 – 1,43·10-3(h - 30)]h, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.7. Одиночный стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,99)
h0 = [0,8 – 10-3(h - 100)]h, r0 = 0,7h, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.8. Одиночный стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,999)
h0 = 0,7h, r0 = 0,6h, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.9. Одиночный стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,999)
h0 = [0,7 – 7,14·10-4(h - 30)]h, r0 = [0,6 – 1,43·10-3(h - 30)]h,
rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.10. Одиночный стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,999)
h0 = [0,65 – 10-3(h - 100)]h, r0 = [0,5 – 2·10-3(h - 100)]h,
rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.11. Одиночный стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,999)
h0 = [0,7 – 7,14·10-4(h - 30)]h, r0 = [0,6 – 1,97·10-3(h - 30)]h,
rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.12. Одиночный стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,999)
h0 = [0,65 – 10-3(h - 100)]h, r0 = [0,46 – 2,25·10-3(h - 100)]h,
rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.13. Одиночный стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,99)
h0 = 0,85h, r0 = 0,8h, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.14. Одиночный стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,99)
h0 = 0,85h, r0 = [0,8 – 1,43·10-3(h - 30)]h, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
1.15. Одиночный стержневой молниеотвод – метод защитного угла
ОС = r0 = h·tgα,
Рис 2. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
Рис. 3 Защитный угол для каждого класса СМЗ
1.16. Одиночный стержневой молниеотвод – метод защитного угла
Таблица 1.
| Надежность защиты от ПУМ | Угол a, °, при вершине молниеотвода для зданий различной высоты h, м | |||
| 20 | 30 | 45 | 60 | |
| 0,98 | 25 | * | * | * |
| 0,95 | 35 | 25 | * | * |
| 0,90 | 45 | 35 | 25 | * |
| 0,80 | 55 | 45 | 35 | 25 |
1.17. Одиночный (внешний) и двойной (внутренний) стержневой молниеотвод – метод защитного угла
Таблица 2.
Требуемая эффективность внешней молниезащиты | Схема молниезащиты объектов высотой до 15 м | ||||||||||
| Одностержневая | Двухстержневая | Четырехстержневая | Тросовая | ||||||||
| Одиночный, молниезащитная сетка (периметр) | Двойной (замкнутый) | ||||||||||
| площадь объекта в плане, м2 | |||||||||||
до 0,5 | до 100 | до 100 | до 400 | до 2000 | до 2500 | до 2000 | до 2500 | ||||
| угол защиты, α0 | |||||||||||
| внешний | внутренний | внешний | внутренний | ||||||||
| 0,99 | 25 | 30 | 45 | 42 | 40 | 52 | 34 | 65 | |||
| 0,95 | 32 | 38 | 50 | 48 | 46 | 60 | 57 | 75 | |||
| 0,9 | 35 | 46 | 56 | 52 | 50 | 68 | 70 | 78 | |||
Рис. 4 Защитные углы одиночного и двойного стержневого молниеотводов
1.18. Одиночный стержневой молниеотвод – метод катящейся сферы
Рис. 5 Иллюстрация определения зоны защиты методом катящейся сферы
rI = 20 м, rII = 30 м, rIII = 45 м, rIV = 60 м
2.1. Двойной стержневой молниеотвод высота до 150 м (надёжность 0,995).
при L £h
hc = h0 - (0,17 + 3·10-3h)(L – h), rc = r0, rcx = r0(hc – hx)/hc,
при 2h < L £ 4h
hc = h0 - (0,17 + 3·10-3h)(L – h), 
,rcx=rc(hc - hx)/hc,
2.2. Двойной стержневой молниеотвод высота до 150 м (надёжность 0,95).
при L £h
hc = h0, rc = r0, rcx = rx,
при h < L £ 6h
hc = h0 - 0,14(L – h), rc = r0, rcx=rc(hc - hx)/hc,
2.3. Двойной стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,9)
h0 = 0,85h, r0 = 1,2h, Lmax = 5,75h, L0 = 2,5h, hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc)
, rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
2.4. Двойной стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,9)
h0 = 0,85h, r0 = 1,2h, Lmax = [5,75 – 3,57·10-3(h - 30)]h, L0 = 2,5h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc. rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.5. Двойной стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,9)
h0 = 0,85h, r0 = [1,2 - 10-3(h - 100)]h, Lmax = 5,5h, L0 = 2,5h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc. rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.6. Двойной стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,99)
h0 = 0,8h, r0 = 0,8h, Lmax = 4,75h, L0 = 2,25h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.7. Двойной стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,99)
h0 = 0,8h, r0 = [0,8 – 1,43·10-3(h - 30)]h,
Lmax = [4,75 – 3,57·10-3(h - 30)]h, L0 = [2,25 – 0,0107(h - 30)]h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.8. Двойной стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,99)
h0 = [0,8 – 10-3(h - 100)]h, r0 = 0,7h, Lmax = 4,5h, L0 = 1,5h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.9. Двойной стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,999)
h0 = 0,7h, r0 = 0,6h, Lmax = 4,25h,L0 = 2,25h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.10. Двойной стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,999)
h0 = [0,7 – 7,14·10-4(h - 30)]h, r0 = [0,6 – 1,43·10-3(h - 30)]h,
Lmax = [4,25 – 3,57·10-3(h - 30)]h, L0 = [2,25 – 0,0107(h - 30)]h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.11. Двойной стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,999)
h0 = [0,65 – 10-3(h - 100)]h, r0 = [0,5 – 2·10-3(h - 100)]h, Lmax = 4,0h,
L0 = 1,5h, hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.12. Двойной стержневой молниеотвод высота до 100 м (надёжность 0,95)
h0 = 0,92h, r0 = 1,5h, Lmax = 6h, L0 = 2,5h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.13. Двойной стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,99)
h0 = 0,85h, r0 = 0,8h, Lmax = 4,75h, L0 = 2,25h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.14. Двойной стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,99)
h0 = 0,85h, r0 = [0,8 – 1,43·10-3(h - 30)]h,
Lmax = [4,75 – 3,57·10-3(h - 30)]h, L0 = [2,25 – 0,0107(h - 30)]h,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), 
,
rcx = r0 (hc - hx)/hc, rx = r0 (h0 - hx)/h0.
2.15. Двойной стержневой молниеотвод высота до 150 м (надёжность 0,95).
при L £ 1,5h
hc = h0, rc = r0, rcx = rx,
при 1,5h < L £ 5h
hc = h0 - 0,14(L – 1,5h), rc = r0, rcx=rc(hc - hx)/hc,
Рис 6. Зоны зашиты двух стержневых молниеотводов разной высоты
3.1. Двойной стержневой молниеотвод разной высоты до 150 м (надёжность 0,995).
при L £h
hc1 = h01 - (0,17 + 3·10-3h1)(L – h1), rc1 = r01,
hc2 = h02 - (0,17 + 3·10-3h2)(L – h2), rc2 = r02,
hc = (hС1 + hС2)/2, rc = (rС1 + rС2)/2, rcx=rc(hc - hx)/hc,
при 2h < L £ 4h
hc1 = h01 - (0,17 + 3·10-3h1)(L – h1), 
,
hc2 = h02 - (0,17 + 3·10-3h2)(L – h2), 
,
hc = (hc1 + hc2)/2, rc = (rc1 + rc2)/2, rcx=rc(hc - hx)/hc,
3.2. Двойной стержневой молниеотвод разной высоты до 150 м (надёжность 0,95).
при L £h
hc1 = h01, rc1 = r01, hc2 = h02, rc2 = r02,
hc = (hc1 + hc2)/2, rc = (rc1 + rc2)/2, rcx = rx,
при h < L £ 6h
hc1 = h01 - 0,14(L – h1), rc1 = r01, hc2 = h02 - 0,14(L – h2), rc2 = r02,
hc = (hc1 + hc2)/2, rc = (rc1 + rc2)/2, rcx=rc(hc - hx)/hc,
3.3. Двойной стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,9)
h01 = 0,85h1, r01 = 1,2h1, h02 = 0,85h2, r02 = 1,2h2,
h0 = (h01 + h02)/2, r0 = (r01 + r02)/2, Lmax = 5,75hmin, L0 = 2,5hmin,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
3.4. Двойной стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,9)
h01 = 0,85h1, r01 = 1,2h1, h02 = 0,85h2, r02 = 1,2h2,
h0 = (h01 + h02)/2, r0 = (r01 + r02)/2,
Lmax = [5,75 – 3,57·10-3(hmin - 30)]hmin, L0 = 2,5hmin,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
3.5. Двойной стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,9)
h01 = 0,85h1, r01 = [1,2 - 10-3(h1 - 100)]h1,
h02 = 0,85h2, r02 = [1,2 - 10-3(h2 - 100)]h2,
h0 = (h01 + h02)/2, r0 = (r01 + r02)/2, Lmax = 5,5hmin, L0 = 2,5hmin,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
3.6. Двойной стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,99)
h01 = 0,8h1, r01 = 0,8h1, h02 = 0,8h2, r02 = 0,8h2,
h0 = (h01 + h02)/2, r0 = (r01 + r02)/2, Lmax = 4,75hmin, L0 = 2,25hmin,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
3.7. Двойной стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,99)
h01 = 0,8h1, r01 = [0,8 – 1,43·10-3(h1 - 30)]h1,
h02 = 0,8h2, r02 = [0,8 – 1,43·10-3(h2 - 30)]h2,
h0 = (h01 + h02)/2, r0 = (r01 + r02)/2,
Lmax = [4,75 – 3,57·10-3(hmin - 30)]hmin, L0 = [2,25 – 0,01007(hmin - 30)]hmin,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
3.8. Двойной стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,99)
h01 = [0,8 – 10-3(h1 - 100)]h1, r01 = 0,7h1,
h02 = [0,8 – 10-3(h2 - 100)]h2, r02 = 0,7h2,
h0 = (h01 + h02)/2, r0 = (r01 + r02)/2, Lmax = 4,5hmin, L0 = 1,5hmin,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
3.9. Двойной стержневой молниеотвод высота до 30 м (надёжность 0,999)
h01 = 0,7h1, r01 = 0,6h1, h02 = 0,7h2, r02 = 0,6h2,
h0 = (h01 + h02)/2, r0 = (r01 + r02)/2, Lmax = 4,25hmin,L0 = 2,25hmin,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
3.10. Двойной стержневой молниеотвод высота от 30 до 100 м (надёжность 0,999)
h01 = [0,7 – 7,14·10-4(h1 - 30)]h1, r01 = [0,6 – 1,43·10-3(h1 - 30)]h1,
h02 = [0,7 – 7,14·10-4(h2 - 30)]h2, r02 = [0,6 – 1,43·10-3(h2 - 30)]h2,
h0 = (h01 + h02)/2, r0 = (r01 + r02)/2,
Lmax = [4,25 – 3,57·10-3(hmin - 30)]hmin,
L0 = [2,25 – 0,01007(hmin - 30)]hmin,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
3.11. Двойной стержневой молниеотвод высота от 100 до 150 м (надёжность 0,999)
h01 = [0,65 – 10-3(h1 - 100)]h1, r01 = [0,5 – 2·10-3(h1 - 100)]h1,
h02 = [0,65 – 10-3(h2 - 100)]h2, r02 = [0,5 – 2·10-3(h2 - 100)]h2,
h0 = (h01 + h02)/2, r0 = (r01 + r02)/2, Lmax = 4,0hmin, L0 = 1,5hmin,
hc = h0(Lmax - L)/ (Lmax - Lc), rx = r0 (h0 - hx)/h0, rcx = r0 (hc - hx)/hc.
Таблица 3.
Используемы в нормативных документах группы формул
| Одиночный стержневой молниеотвод | Двойной стержневой молниеотвод | Двойной стержневой молниеотвод разной высоты | |
| ГОСТ Р МЭК 62305/59789 | 1.15, 1.18 | 1.15, 1.18 | 1.15, 1.18 |
| РД 34.21.122-87 | 1.1, 1.2 | 2.1, 2.2 | 3.1, 3.2 |
| СО 153-34.21.122-2003 | 1.3 – 1.10, 1.16 | 2.3 – 2.11 | - |
| СТО Газпром 2-1.11-170 | 1.1-1.8, 1.11, 1.12 | 2.3 – 2.11 | - |
| РД-91...(АК «Транснефть») | 1.2, 1.13, 1.14 | 2.12, 2.13, 2.14 | - |
| СТО РЖД 08.026-2015 | 1.3 – 1.10 | 2.3 – 2.11 | 3.3 – 3.11 |
| СТО … (ОАО «ФСК ЕЭС») | 1.2, 1.3 – 1.10 | 2.3 – 2.11, 2.15 | - |
| ВСП 22-02-07 (МО РФ) | 1.17 | 1.17 | 1.17 |
| ГОСТ 35053-2023 | 1.3 – 1.10 | 2.3 – 2.11 | - |
| ГОСТ Р 54418.24 | 1.18 | - | - |
Как видно из таблицы 3, в нормативных документах используются все известные методы расчетов и их модификации. Модификации направлены на облегчение задачи синтеза, как основной задачи при проектировании. В наборах формул основной характеристикой является уровень надёжности, а нормативные документы характеризуются областью применения. Области применения исследованы в [6], на этой основе можно построить совмещённую таблицу
Таблица 4.
Документы по молниезащите, соответствующие надёжности и области применения для одиночных стержневых молниеотводов
| Уровень надёжности | |||||||
| 0,999 | 0,995 | 0,99 | 0,98 | 0,95 | 0,9 | 0,8 | |
| Группы формул | |||||||
1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 | 1.1 | 1.5 1.6 1.7 1.13 1.14 1.17 | 1.15 1.16 1.18 | 1.2 1.15 1.16 1.17 1.18 | 1.3 1.4 1.15 1.16 1.17 1.18 | 1.15 1.16 1.18 | |
| Общественные и жилые здания | 1.8 1.9 1.10
| 1.1 | 1.5 1.6 1.7 1.17 | 1.15 1.16 1.18 | 1.2 1.15 1.17 1.18 | 1.3 1.4 1.15 1.17 1.18 | 1.15 1.18 |
| Промышленные здания и сооружения | 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 | 1.1 | 1.5 1.6 1.7 1.13 1.14 1.17 | 1.15 1.16 1.18 | 1.2 1.15 1.17 1.18 | 1.3 1.4 1.15 1.17 1.18 | 1.15 1.18 |
| Железнодорожные объекты | 1.8 1.9 1.10 | 1.1 | 1.5 1.6 1.7 1.13 1.14 | 1.2 | 1.3 1.4
| ||
| Взрывоопасные установки | 1.8 1.11 1.12
| 1.1 | 1.5 1.6 1.7 1.13 1.14 1.17 | 1.15 1.18 | 1.2 1.15 1.17 1.18 | 1.3 1.4 1.15 1.17 1.18 | 1.15 1.18 |
| Нефтепродуктопроводы | 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 | 1.1 | 1.5 1.6 1.7 1.13 1.14 | 1.2 | 1.3 1.4
| ||
| ЛЭП, подстанции | 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 | 1.1 | 1.5 1.6 1.7 1.13 1.14 | 1.15 1.16 1.18 | 1.2 1.15 1.18 | 1.3 1.4 1.15 1.18 | 1.15 1.18 |
| Контактные сети | 1.8 1.9 1.10 | 1.5 1.6 1.7 | 1.15 1.16 1.18 | 1.15 1.18 | 1.3 1.4 1.15 1.18 | 1.15 1.18 | |
| Радио- и телевизионные антенны, и линии | 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 | 1.1 | 1.5 1.6 1.7 | 1.15 1.16 1.18 | 1.2 1.15 1.18 | 1.3 1.4 1.15 1.18 | 1.15 1.18 |
| Здания и сооружения, где обращаются взрывчатые вещества | 1.8 1.9 1.10 | 1.5 1.6 1.7 1.17 | 1.16
| 1.17 | 1.3 1.4 1.17 | ||
| Ветроэнергетические установки | 1.8 1.9 1.10 | 1.1 | 1.5 1.6 1.7 | 1.16
| 1.2 1.18 | 1.3 1.4 1.18 | 1.18 |
Таблица 4 даёт представление о возможности проектирования молниеотводов с разными уровнями надёжности при гибком использовании нормативной документации. Именно поэтому важны альтернативные версии и разнообразие подходов. Конечно, использование научной или справочной литературы может дать тот-же эффект, но при проектировании важно пользоваться документами, входящими в доказательную базу технических регламентов. Такой подход позволяет обеспечить технологическую устойчивость строительной отрасли.
Литература
- РД 34.21.122-87 Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений.
- СО-153-34.21.122-2003 Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. - М. Издательство МЭИ, 2004 г.
- ГОСТ Р 59789-2021 (МЭК 62305-3:2010) Молниезащита. Часть 3. Защита зданий и сооружений от повреждений и защита людей и животных от электротравматизма.
- ГОСТ 35053-2023 Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Обеспечение защиты от молнии и статического электричества. Основные положения.
- Беспалов А.В. Нормативное обеспечение молниезащиты / А.В. Беспалов // Вестник государственной экспертизы. – № 02/2022 (23). – С. 36-45.
- Беспалов А.В. Нормативные основы организации молниезащиты / А.В. Беспалов // Актуальные исследования. – 2025. - № 49 (284) Часть I. – С. 24-30.
- Ротанов А. Эволюция российских зон молниезащиты. // Вести в электроэнергетике, № 2, 2021, с. 36–50.
