Uproszczony projekt instalacji piorunochronnej wolno stojącego budynku magazynu mps
Artykuł omawia projekt instalacji piorunochronnej w odosobnionym budynku magazynu paliw i smarów (mps). Jest on położony na lotnisku z dala od innych obiektów infrastruktury lotniskowej Fot. pixabay.com
Projektowany budynek jest odosobnionym budynkiem magazynu paliw i smarów (mps), który należy zaliczyć do obiektów zagrożonych wybuchem. Jest on położony na lotnisku z dala od innych obiektów infrastruktury lotniskowej. Obiekty tego typu wymagają co najmniej II poziomu ochrony odgromowej. Uderzenie pioruna w budynek może spowodować pożar, zagrożenie życia ludzkiego, wybuch lub przebicie instalacji elektrycznej.
Zobacz także
SKLEP RTV EURO AGD Domek letniskowy - wszystko, co powinno się w nim znaleźć, aby dobrze wypoczywać
Lubisz spędzać wakacje w otoczeniu natury, najchętniej bez towarzystwa innych ludzi? Najlepiej zdecydować się więc na domek letniskowy położony w jakimś ustronnym miejscu. Jednak jak wyposażyć taki domek,...
Lubisz spędzać wakacje w otoczeniu natury, najchętniej bez towarzystwa innych ludzi? Najlepiej zdecydować się więc na domek letniskowy położony w jakimś ustronnym miejscu. Jednak jak wyposażyć taki domek, by móc korzystać również ze wszystkich zdobyczy techniki? Co powinno się w nim znaleźć, aby cieszyć się zarówno ciszą, jak i rozrywką?
archon.pl Dom tani w budowie - jaki powinien być idealny projekt?
Przed inwestorem, który podjął już decyzję o budowie domu i rozpoczyna przygotowania, otwiera się wiele możliwości w zakresie wyboru idealnego projektu domu. Najważniejsze, aby ten dopasowany był do potrzeb...
Przed inwestorem, który podjął już decyzję o budowie domu i rozpoczyna przygotowania, otwiera się wiele możliwości w zakresie wyboru idealnego projektu domu. Najważniejsze, aby ten dopasowany był do potrzeb domowników, do uwarunkowań działki oraz przepisów lokalnego prawa, a także mieścił się w przeznaczonym na inwestycję budżecie. Pracownia ARCHON+ proponuje różnorodne gotowe projekty domów parterowych, projekty domów z poddaszem użytkowym, piętrowe, wśród których dostępne są interesujące projekty...
mgr inż. Julian Wiatr Uproszczony projekt przyłącza napowietrznego do linii elektroenergetycznej 3 x 230/400 V
Osiedle domków jednorodzinnych, na którym wznoszony będzie projektowany budynek, jest zasilane z linii napowietrznej wykonanej kablem AsXSn 4x70 rozwieszonym na słupach wirowanych. Linia nn jest zasilana...
Osiedle domków jednorodzinnych, na którym wznoszony będzie projektowany budynek, jest zasilane z linii napowietrznej wykonanej kablem AsXSn 4x70 rozwieszonym na słupach wirowanych. Linia nn jest zasilana z systemu elektroenergetycznego przez transformator SN/nn o mocy 250 kVA. Budynek należy przyłączyć do istniejącej elektroenergetycznej linii napowietrznej nn za pomocą kabla AsXSn 4x16 lub o przekroju większym – w zależności od wyników obliczeń.
W artykule:• Podstawa opracowania• Opis stanu istniejącego i opis techniczny • Obliczenia, w tym obliczenia mechaniczne przęsła zwodu poziomego |
Podstawa opracowania
1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku, w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity: DzU z 2015 roku poz. 1422).
2. Wieloarkuszowa norma PN-EN 62305-1; -2; -3; -4: 2008; 2009 Ochrona odgromowa.
3. Katalog do projektowania linii napowietrznych nn, opracowanie Energoprojekt Poznań.
4. Katalog słupów betonowych firmy Strunobet Migacz.
5. Projekt branży konstrukcyjno-architektonicznej oraz plan zagospodarowania terenu.
Opis stanu istniejącego
Projektowany budynek jest odosobnionym budynkiem magazynu paliw i smarów (mps), który należy zaliczyć do obiektów zagrożonych wybuchem. Wymiary budynku wynoszą 20×12×6,3 m. Jest on położony na lotnisku z dala od innych obiektów infrastruktury lotniskowej. Obiekty tego typu wymagają co najmniej II poziomu ochrony odgromowej. Uderzenie pioruna w budynek może spowodować pożar, zagrożenie życia ludzkiego, wybuch lub przebicie instalacji elektrycznej.
Projektowany budynek nie jest budynkiem zabytkowym, dlatego nie występuje ryzyko utraty dziedzictwa kulturowego. Uderzenie pioruna w budynek może spowodować zagrożenie życia ludzkiego, wybuch lub pożar, uszkodzenie instalacji elektrycznej oraz awarię zainstalowanych w nim urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Źródłem zagrożeń może być również uderzenie pioruna w pobliżu budynku. Za otoczenie budynku należy uznać obrys w odległości 250 m od jego konturów. Nad stropem budynku wystają wentylatory dachowe. Nad wentylatorami tworzy się kula oparów produktów ropopochodnych o promieniu 1,5 m, tworząca strefę 2 zagrożenia wybuchem. Zasilanie budynku jest realizowane linią kablową wyprowadzoną z rozdzielnicy stacji transformatorowej SN/nn, oddalonej od budynku o 400 m. Na budynku brak jest jakichkolwiek anten. W pobliżu budynku nie występują żadne drzewa. Rezystywność gruntu w miejscu projektowanego posadowienia budynku ustalona w wyniku pomiaru metodą Wennera wynosi ρ = 200 Ω·m.
Budynek jest położony w terenie znajdującym się powyżej szerokości geograficznej 51°30' (jako granicę uznaje się linię łączącą Głogów z Puławami), co pozwala na przyjęcie średniorocznej gęstości wyładowań piorunowych Ng = 1,8 [1/km2/rok].
Opis techniczny
Dla obiektu należy obliczyć ryzyko zagrożenia zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 62305-2:2008, którego wartość stanowi podstawę oceny przyjętego wstępnie poziomu ochrony. Ochroną budynku należy wykonać z wykorzystaniem zwodu poziomego izolowanego rozwieszanego nad budynkiem i mocowanego do słupów wirowanych długości 15 m. Przęsło odgromowe rozwieszane pomiędzy słupami należy wykonać przewodem AFl 6-70 (średnica przewodu wynosi 11,6 mm2 – podstawa: norma PN-74/E 90083). Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 62305-3:2009 Ochrona odgromowa. Część 3. Uszkodzenia fizyczne obiektów budowlanych i zagrożenie życia, należy przyjąć kąt ochrony 50°. Profil przęsła zwodu odgromowego oraz kąty ochrony i przebieg uziomu poziomego, oraz uziomów pionowych przedstawia rysunek 2.
Rys. 2. Strefy ochronne, przekroje i domiar instalacji odgromowej budynku mps /rys. J. Wiatr/
Przewody odprowadzające wykonane z drutu Fe-Zn φ 8 należy mocować do słupów nośnych zwodu poziomego i wprowadzić do złącz kontrolnych posadowionych w gruncie. Uziom odgromowy należy wykonać jako kombinowany przez pogrążenie prętów uziomowych φ 16 pokrywanych warstwą Cu. Dolny koniec uziomów pionowych pogrążać do głębokości 7 m, a górny do głębokości 1 m poniżej poziomu gruntu (rys. 2.).
Uziomy pionowe należy połączyć taśmą Fe-Zn 30×4 układaną na głębokości 1 m poniżej poziomu gruntu.
Przewody odprowadzające należy połączyć z uziemieniem odgromowym poprzez złącza kontrolne instalowane w gruncie i chronić od głębokości 0,3 m poniżej poziomu gruntu do wysokości 2,5 m nad poziomem gruntu od uszkodzeń mechanicznych w nieprzewodzących rurach o grubości ścianki nie mniejszej niż 5 mm. W rejonie obiektu należy zamieścić tablice ostrzegawcze zawierające napis: ZAKAZ PRZEBYWANIA W OBIEKCIE ORAZ W JEGO POBLIŻU PODCZAS BURZY.
Obliczenia
Całkowite ryzyko, na jakie narażony jest budynek, związane jest z utratą życia ludzkiego (typ straty L1: ryzyko R1) oraz fizycznym uszkodzeniem obiektu (typ straty L4: ryzyko R4). Czynniki wpływające na komponenty ryzyka wyznaczone na podstawie normy PN-EN 62305-2:2008 Ochrona odgromowa. Część 2: Zarządzanie ryzykiem, zostały przedstawione w tabeli 1.
Tabela 1. Czynniki wpływające na komponenty ryzyka oraz ich wartość
Uwaga!
R1 = 92,8·10–5 > RT = 10–5, przez co należy uznać zagrożenie występujące podczas burzy jako duże. Na wartość tego ryzyka główny wpływ ma powierzchnia zabierania w pobliżu chronionego obiektu (rys. 1.) oraz powierzchnia zbierania w pobliżu linii zasilającej budynek w energię elektryczną.
Rys. 1. Otoczenie budynku /rys. J. Wiatr/
Analiza uzyskanych wyników potwierdza poprawność przyjęcia II stopnia ochrony przy pominięciu składników RM; RZ oraz RW, które uwzględnia się tylko w przypadku obiektów zagrożonych wybuchem. Składniki te wskazują na możliwość uszkodzenia systemów elektrycznych i elektronicznych wyposażenia budynku. W celu zmniejszenia zagrożenia w instalacjach elektrycznych oraz sygnalizacyjnych należy zainstalować ograniczniki przepięć typu III, oprócz standardu dwustopniowej ochrony przepięciowej. W złączu kablowym budynku należy zainstalować ogranicznik przepięć typu I.
Ryzyko dla straty L1 (utrata życia ludzkiego)
Ryzyko dla straty L4 (utrata wartości ekonomicznej obiektu i jego zawartości)
gdzie:
ra – współczynnik redukcji utraty życia ludzkiego, zależny od rodzaju gruntu lub podłogi, w [-],
Lt – strata, jaka może powstać wskutek porażenia przy napięciach dotykowych i krokowych, dla osób na zewnątrz budynku, w [-],
PA – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w obiekt spowoduje porażenie istot żywych, w przypadku braku ochrony, w [-],
PB – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w obiekt spowoduje uszkodzenie fizyczne obiektu, przy braku ochrony, w [-],
PC – prawdopodobieństwo, że trafienie w obiekt spowoduje uszkodzenie urządzeń zainstalowanych wewnątrz obiektu, w [-],
PU – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w pobliżu obiektu spowoduje uszkodzenie fizyczne, w [-],
PV – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w pobliżu obiektu spowoduje porażenie istot żywych, w [-],
PZ – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w pobliżu linii spowoduje awarię układów wewnątrz obiektu, w [-],
RW – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w linie spowoduje awarię układów wewnątrz obiektu, w [-],
Lt; Lf; Lo; LW; LZ; LW; LV – wartości strat jakie mogą powstać, w [-],
ra; ru – współczynniki redukcji zależne od rodzaju powierzchni gruntu lub podłogi, w [-],
rp – współczynnik zależny od zastosowanych środków przeciwpożarowych, w [-],
rf – współczynnik określający niebezpieczeństwo pożarowe obiektu, w [-],
RM – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w pobliżu obiektu spowoduje awarię układów wewnątrz obiektu, w [-],
hz – współczynnik zwiększający możliwe straty związane z uszkodzeniem fizycznym, gdy występuje specjalne zagrożenie, [-],
rp – współczynnik redukcji w zależności od środków służących ograniczeniu skutków pożaru przy braku środków ochrony, w [-],
rf – wartość współczynnika redukcji w zależności od niebezpieczeństwa pożarowego obiektu przy zwykłym zagrożeniu pożarowym, w [-],
Lf – strata wskutek uszkodzenia fizycznego, w [-],
Ad – równoważna powierzchnia zbierania wyładowań, w [m2],
Am – powierzchnia zbierania wyładowań trafiających w pobliżu obiektu, w [m2],
L – długość obiektu, w [m],
W – szerokość obiektu, w [m],
H – wysokość obiektu, w [m],
Nd – średnia roczna liczba groźnych zdarzeń wskutek wyładowań w obiekt,
Ng – gęstość piorunowych wyładowań doziemnych, dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 510 30’,w [1/km2/rok],
Nm – średnia roczna liczba groźnych zdarzeń powstających wskutek wyładowań w pobliżu obiektu podlegającego ochronie,
Cd – współczynnik położenia obiektu, w [-],
Ce – współczynnik środowiskowy, w [-],
Ct – współczynnik transformatora, w [-],
Ai – powierzchnia wyładowań trafiających w pobliżu urządzenia usługowego (linia zasilająca), w [m2],
A1 – powierzchnia wyładowań trafiających w urządzenie usługowe (linia zasilająca), w [m2],
NL – średnia roczna liczba groźnych zdarzeń w skutek wyładowań w linię dochodzącą do obiektu, w [1/km2/rok],
N1 – średnia roczna liczba groźnych zdarzeń w skutek wyładowań w pobliżu linii dochodzącej do obiektu, w [1/km2/rok],
R1 – ryzyko utraty życia ludzkiego,
R4 – ryzyko utraty wartości ekonomicznej,
L1 – straty związane z utratą życia ludzkiego,
L4 – strata związana z utratą wartości ekonomicznej obiektu i jego zawartości,
S1 – bezpośrednie wyładowanie piorunowe w obiekt,
S2 – wyładowanie w pobliżu obiektu,
S3 – wyładowanie w urządzenie usługowe (linia doprowadzona do obiektu),
S4 – wyładowanie w pobliżu urządzenia usługowego,
D1 – szkoda wywołana przez napięcie dotykowe lub krokowe,
D2 – uszkodzenie mechaniczne, termiczne, chemiczne, pożar, wybuch itp.,
D3 – awarie systemów elektrycznych i elektronicznych,
R0 – odległość od budynku określająca granicę jego otoczenia, w [m].
Rezystancja uziemienia
Uziom zostanie wykonany jako uziom kombinowany, przez pogrążenie uziomów pionowych i połączenie ich taśmą Fe-Zn 30 x 4.
Rezystancja pojedynczego uziomu pionowego:
Rezystancja wypadkowa uziemienia odgromowego:
gdzie:
ρ – rezystywność gruntu, w [Ω·m],
R1 – spodziewana rezystancja pojedynczego uziomu pionowego, w [Ω],
Rw – spodziewana rezystancja wypadkowa uziemienia, w [Ω],
l – długość uziomu poziomego, w [m],
k – współczynnik progresji, w [-].
Należy uznać, że projektowany uziom kombinowany spełni wymagania norm.
Obliczenia mechaniczne przęsła zwodu poziomego
Obliczenia zwisu oraz naprężeń dla przewodu AFl 6-70 rozwieszonego bez rozciągania pomiędzy słupami wirowanymi K -16,5/4,3, osadzonymi w gruncie, na wysokości 12,8 m (rys. 2.):
gdzie:
a – rozpiętość przęsła, w [m],
S – przekrój przewodu, w [mm2],
Fx – naciąg przewodu, w [kN],
gv – ciężar właściwy objętościowy, w [kN/m3],
gl – ciężar właściwy liniowy, w [kN/m],
fm – zwis, w [cm],
δGx – naprężenie, w [MPa],
β – współczynnik wydłużenia sprężystego, w [1/Pa].
Przyjmując II poziom ochrony, przy wysokości 12,8 m zawieszenia zwodu poziomego, należy zgodnie z normą PN-EN 62305 przyjąć kąt ochrony α = 50°. Powoduje to, że cały obiekt mps znajdzie się w strefie ochronnej wyznaczonej przez przęsło poziome rozwinięte na wysokości 128 m pomiędzy dwoma słupami o długości 15 m zakotwionymi w ziemi na głębokości 3,1 m (rys. 1.).
Uwagi końcowe
1. Po wykonaniu instalacji piorunochronnej należy sprawdzić ciągłość połączeń oraz zmierzyć rezystancję uziemienia.
2. Miejsca połączeń uziomów pionowych z uziomem poziomym należy zabezpieczyć przed korozją.
3. Przewody odprowadzające należy mocować do słupów w odstępach nie większych niż 1,2 m.
4. Montaż przęsła zwodu poziomego należy wykonać zgodnie z wymaganiami „Katalogu linii napowietrznych niskiego napięcia”, opracowanie ENERGOPROJEKT Poznań.
