Защитен ефект на прътови и кабелни мълниеотводи. Приложение на телена мълниезащита

Петнадесети уебинар от поредицата „Заземяване и мълниезащита: въпроси и проблеми, възникващи при проектирането“

Не е изненадващо, но кабелният гръмоотвод е най-често срещаният тип гръмоотвод и неговата ефективност е проучена в най-добра степен, тъй като милиони километри въздушни линииелектропреносните линии са защитени с кабелни гръмоотводи, единични или двойни. Международна организацияДълги години СИГРЕ събира световен опит в експлоатацията на кабелна мълниезащита. Надеждността на действието им в зависимост от височината на окачването и ъгъла на защита е надеждно установена най-малко до ниво 0,999. Трябва да се отбележи, че статистическата методология за изчисляване на вероятността от пробив, която беше използвана за определяне на защитните зони на мълниеотводите в националните стандарти RD 34.21.122-87 и SO-153-34.21.122-2003, беше основно калибриран въз основа на опита от експлоатацията на гръмоотводи.

Важен моменте значително по-голямата ефективност на кабелните гръмоотводи спрямо прътовите гръмоотводи със същата височина. Ако сравним надеждността на защитата на система от мълниеотводи и мълниеотводи с равен брой опори, на които са монтирани мълниеотводи, тогава разликата в броя на флуидизираните пробиви на мълния към защитените обекти ще бъде най-малко в рамките на порядък на величина.

При равни други условия най-голямата надеждност на защитата се осигурява чрез организирането на затворени контактни гръмоотводи или подреждането на гръмоотводи с отрицателни защитни ъгли. Това дава възможност да се сведе до минимум височината на окачване на мълниезащитните кабели и по този начин значително да се намали броят на ударите на мълнии в защитената зона и следователно броят на опасните електромагнитни влиянияна микроелектронни схеми, вкл. под земята.

Друго основно предимство на телената мълниезащита е възможността за монтиране на мълниеотводни опори извън защитената зона без значителни материални разходи. По този начин е възможно значително да се отслаби проводимата връзка между заземяващите проводници на тези опори и заземяващия контур на защитения обект, което почти напълно елиминира проникването на ток на мълния в неговите подземни комуникации. И накрая, чрез премахване на опорите на заземяващия проводник от защитената зона е възможно или напълно да се потисне образуването на плъзгащи искрови канали от точката, където токът на мълнията навлиза в земята, или да се ориентират в посока, която е безопасна за обекта.

Резултатът е, че замяната на гръмоотводи с гръмоотводи в редица практически значими ситуации позволява едновременно да се реши проблемът с електромагнитната съвместимост.

Текст на уебинара. Страница 1

Бърза навигация в слайдове:

Приблизително време за четене: 60 минути

— Хубаво е да ви поздравя за първи септември, защото въпреки че днес е седми, за нас все още е първи септември. Когато се подготвях за този семинар, се улових, че мисля по този начин. Знаете, че на стари години всички ставаме малки пичове и когато ме питат за професията ми, с радост казвам, че съм специалист по мълниезащита, че се занимавам със свръхвисоки напрежения и това предизвиква известно уважение към моя приятен човек. Но това, което се хванах, е, че днес се оказва, че няма особена нужда да се говори за свръхвисоки напрежения, защото тези проблеми, които днес се свързват с мълниезащитата по отношение на нивото на напрежение, падат все по-ниско и накрая достигнахме точката, в която, докато се занимаваме с мълниезащита, нека започнем да говорим за единици волтове, защото основното нещастие, което мълнията носи днес, е в края на краищата електромагнитната намеса в автоматизираните контролни вериги, релейната защита в каналите за предаване на информация; важното, най-важното днес. И като говорим за кабелни гръмоотводи, все пак винаги ще се връщам назад към този най-известен проблем за електромагнитната съвместимост, защото той е най-важният за специалистите по мълниезащита днес.

— Така че, ако говорим за кабелни мълниеотводи, тогава трябва да се обърнем към нормативния документ SO-153, който казва, че мълниеотводите могат да бъдат прътови, състоящи се от опънати проводници, тоест кабели и мрежи. Така че дизайнерите разпознават пръти и по някаква причина те също разпознават мрежите. Въпреки че ефективността на тези решетки е изключително ниска. А с кабелите позицията е малко напрегната.

— По някаква причина дизайнерите наистина не харесват кабелните гръмоотводи, въпреки че кабелните гръмоотводи са най-разпространените гръмоотводи в света, защото милиони буквалнодуми, милиони километри електропроводи са защитени с кабелни гръмоотводи. И ако говорим за това, което знаем за гръмоотводите, то най-вече знаем как се държат гръмоотводите на контактната мрежа, как защитават проводниците на електропроводите и цялата информация, която имаме днес, е информация, която е привлечена именно от кабела гръмоотводи. Още в средата на миналия век двама от нашите големи специалисти по мълниезащита Владимир Владимирович Бургсдорф и Михаил Владимирович Костенко обобщиха информацията, събрана от CIGRE - това е международната комисия по далекобойност. електрически мрежии точно тази комисия е обработила данни, които позволяват да се изчисли вероятността от пробиване на мълния през кабелната мълниезащита. Така че това са формулите за изчисление, предложени от нашите специалисти Бургсдорф и Костенко, те все още се появяват днес и тези формули са в две различни видове. В единия случай логаритъмът на вероятността за пробив на мълния е даден в обичайната стойност, а в другия случай като процент, това е единствената разлика между тези две формули.

- Така че, ако обобщите тези две формули, получавате това нещо. Оказва се, че в зависимост от ъгъла на защита, вероятността от пробив на мълния се увеличава значително, тоест надеждността на защитата се влошава, но ако ъгълът започне да намалява и още повече, преминете към отрицателни ъгли на защита, тогава надеждността на защитата става изключително висока. Ако вземем тази теоретична крива, тогава вижте, дадена е само малка част от тази крива плътни линии. Тази част, която е дадена с плътни линии, казва, че тук има доста експериментални точки и тук можете да разчитате на факта, че данните, предоставени от формулите за изчисление, наистина са оправдани от богат оперативен опит. Тази непрекъсната крива достига приблизително ниво 10-3, т.е. от хиляда удара на мълния един се пробива до защитения обект. Това са граничните стойности, които днес могат да се използват за тестване на всякакви изчислителни методи; честно казано, това са зоните на гръмоотводи, които толкова много обичате и които са дадени в нормативните документи в RD-34 или SO- 153. Същите тези зони се получават чрез калибриране на данните, предоставени от кабелни гръмоотводи. Ако нямаше кабелни гръмоотводи, честно казано нямаше да има защитни зони за прътови гръмоотводи. Това е положението днес.

— Но не това е важното, важното е, че ако погледнете защитните зони на гръмоотводите. Така че току-що изтеглих знака от SO-153. А защитните зони на кабелните гръмоотводи ще видите, че размерите на тези зони са почти еднакви. Ако се различават за кабелните и прътовите гръмоотводи, то те се различават в рамките на десетина, един и половина процента. И на този фон сега ще ви кажа такива бунтовни думи, че надеждността на кабелните гръмоотводи на практика се оказва непропорционално по-висока от прътовите гръмоотводи, с които сте свикнали. На фона на тези две таблици, които бяха изтеглени от ръководството, това може да изглежда дори диво, но все пак това е гол факт.

- И сега, за да демонстрирам този гол факт, искам да ви покажа това нещо. Имам обект. Такъв обект е голяма работилница или голям склад с размери 100 * 100 метра и височина 20 метра. Искам да използвам прътови гръмоотводи за защита на този склад и искам да предложа кабелни гръмоотводи. Вземам 4 опори, поставям тези 4 опори в ъглите склади гледам, слагам им гръмоотводи. И имам крива, която показва как се променя вероятността от пробив на мълния в зависимост от височината на гръмоотводите. Ще се съсредоточа върху вероятността за пробив от 0,01, тоест върху надеждността на защитата при 0,99 и ще разгледам какви пръчки имам нужда. Оказва се, че ми трябват гръмоотводи с височина около 40 метра. Но ако взема същите тези опори и опъна кабел по тези опори по периметъра на склада, тогава ще получа същата надеждност на защита от 0,01 с височина на окачване на кабела от 28 метра. Представете си, разлика от 12 метра е разлика не само в парите, които ще отидат за цената на опорите.

- Заради какво? Много е важно да разберете защо е това предимство. Вижте, нарисувани са примитивни картини. Гръмоотвод с някакъв предмет, стоящ наблизо. Вече показах тази снимка на един от семинарите. Вижте, Господ Бог ни изпраща мълния различни страни. Нека да разгледаме мълния от точка А и мълния от точка Б. Тези мълнии имат различни вероятности да пробият до защитения обект. От точка А каналът отива първоначално към обекта. От точка Б се отива първоначално към гръмоотвода. Разликата в тези разстояния определя надеждността на защитата. Пръчковият гръмоотвод предпазва добре предметите само от едната страна - отзад. Ако говорим за мълния, която идва от противоположната страна, тогава защитата тук се оказва значително по-слаба и това се потвърждава просто от разликата между едното и другото разстояние. Какво ще се случи сега, ако се отдалеча от обекта или от гръмоотвода? Оказва се, че ако се движа хоризонтално от обекта настрани, тогава разликата между същите тези разстояния намалява и надеждността на защитата ми започва да намалява много значително. И ако се отдалеча от гръмоотвода, тогава разликата между тези разстояния ще се увеличи и надеждността на защитата ще се увеличи, така че хубавото на кабелите е, че независимо от коя страна идва мълнията, кабелът първо ще стои в своя път. И благодарение на такава телена мълниезащита, която обгражда защитената зона, надеждността на защитата се увеличава значително.

— Този момент е отразен в нормативен документ. В нормативния документ SO-153-34.21.122, който ви е добре познат, има раздел, който малко от вас са разглеждали - това е разделът за изчисляване на затворен контактен гръмоотвод. Вижте за какво става въпрос ние говорим за. Тук имате обект, това е фронтална проекция. В горната част има опори и на тези опори по външния периметър е окачен гръмоотвод. Сега, без значение от коя страна идва мълнията: отдясно, отляво, оттук, оттук, независимо откъде идва, тя първоначално се блъска точно в този кабелен гръмоотвод. И в резултат на този случай надеждността на защитата значително се увеличава. Например, ако поставя кабелни гръмоотводи на разстояние само 2 метра отстрани, тогава вижте, надеждност на защита от 0,99, когато една мълния от сто просто пробие, се осигурява за обект с височина 20 метра в случаят, когато височината на гръмоотвода е само по-малко от 2 метра над покрива на защитения обект. Кабелите се оказват изключително обещаващи в това отношение, те не само обещават, но и почти не увеличават височината на сградата - това означава, че те не дърпат допълнителна мълния върху себе си. А това означава, че надеждността на вашата защита срещу електромагнитни смущения става по-надеждна. Това е първото и най-важно предимство на кабелните гръмоотводи. С висока надеждност на защита, кабелните мълниеотводи струват малко повече над защитавания обект и това е много добро и много благоприятно тяхно качество, което проектантите почти не използват.

LIGHTNING DRIVE - устройство за защита на сгради и съоръжения от директни удари на мълния. М. включва четири основни части: гръмоотвод, който директно възприема удар от мълния; проводник надолу, свързващ гръмоотвода със заземителния проводник; земен електрод, през който ток на мълния протича в земята; носеща част (опора или опори), предназначена да закрепи гръмоотвода и токопровода.

В зависимост от конструкцията на гръмоотвода се разграничават прътови, кабелни, мрежести и комбинирани М.

В зависимост от броя на съвместно работещите гръмоотводи се разделят на единични, двойни и многократни.

Освен това, според местоположението на сградата, има отделни, изолирани и неизолирани от охраняваната сграда. Защитният ефект на М. се основава на способността на мълнията да удря най-високо и добре заземено метални конструкции. Благодарение на това свойство, защитена сграда, която е с по-ниска височина, практически не е поразена от мълния, ако е включена в защитната зона М. Защитната зона М е прилежащата към нея част от пространството и с достатъчна степен на надеждност (. най-малко 95%) осигуряване на защита на конструкциите от директни удари на мълния. Rod M се използва най-често за защита на сгради и конструкции.

Кабелните проводници най-често се използват за защита на дълги сгради и високоволтови линии. Тези кабели са направени под формата на хоризонтални кабели, закрепени към опори, по дължината на всяка от които е положен проводник. Прът и кабел М. осигуряват същата степен на надеждност на защитата.

Като гръмоотводи можете да използвате метален покрив, заземен в ъглите и по периметъра поне на всеки 25 m, или мрежа от стоманена тел с диаметър най-малко 6 mm, поставена върху неметален покрив, с клетка площ до 150 mm2, с възли, закрепени чрез заваряване и заземени по същия начин като метален покрив. Металните капачки са прикрепени към мрежата или проводящия покрив над дима и вентилационни тръби, а при липса на капачки - специално поставени върху тръбите телени халки.

М. прът - М. с вертикално разположениегръмоотвод.

Кабелна мрежа (удължена) - мрежа с хоризонтален гръмоотвод, монтиран на две заземени опори.

МЪЛНИЕЗАЩИТНИ ЗОНИ

Обикновено защитната зона се обозначава с максималната вероятност за пробив, съответстваща на нейната външна граница, въпреки че в дълбините на зоната вероятността за пробив значително намалява.

Изчислителният метод дава възможност да се изгради защитна зона за прътови и кабелни мълниеотводи с произволна стойност на вероятността за пробив, т.е. за всеки гръмоотвод (единичен или двоен), можете да изградите произволен брой защитни зони. За повечето търговски сгради обаче може да се осигури достатъчно ниво на защита чрез използване на две зони с вероятност за пробив от 0,1 и 0,01.

От гледна точка на теорията за надеждността, вероятността за пробив е параметър, който характеризира повредата на гръмоотвод като защитно устройство. При този подход двете приети защитни зони отговарят на степен на надеждност от 0,9 и 0,99. Тази оценка на надеждността е валидна, когато обектът е разположен близо до границата на защитната зона, например обект под формата на пръстен, коаксиален с гръмоотвод. За реални обекти (обикновени сгради) на границата на защитната зона по правило се намират само горните елементи, а по-голямата част от обекта се намира в дълбините на зоната. Оценката на надеждността на защитната зона по външната й граница води до прекомерно занижени стойности. Следователно, за да се вземе предвид относителното положение на гръмоотводите и обектите, което съществува на практика, зоните за защита A и B са определени в RD 34.21.122-87 с приблизителна степен на надеждност съответно 0,995 и 0,95.

Еднопрътов гръмоотвод.

Единична защитна зона прътов гръмоотводвисочина h е кръгъл конус (фиг. A3.1), чийто връх е на височина h0

1.1. Защитни зони на единични гръмоотводи с височина h? 150 м са със следните габаритни размери.

Зона A: h0 = 0,85h,

r0 = (1,1 - 0,002h)h,

rx = (1,1 - 0,002h)(h - hx/0,85).

Зона B: h0 = 0.92h;

rx =1,5 (h - hx/0,92).

За зона B, височината на единичен прътов гръмоотвод с известни стойности на h и може да се определи по формулата

h = (rx + 1,63hx)/1,5.

Фиг. P3.1. Защитна зона на единичен гръмоотвод:

I - граница на защитната зона на ниво hx, 2 - същото на ниво терен

Едножичен гръмоотвод.

Защитна зона на единичен кабелен гръмоотвод с височина h? 150 m е показано на фиг. A3.5, където h е височината на кабела в средата на участъка. Като се вземе предвид провисването на кабел с напречно сечение 35-50 mm2 с известна височина на опорите hop и дължина на обхвата a, се определя височината на кабела (в метри):

h = хоп - 2 при a< 120 м;

h = хоп - 3 при 120< а < 15Ом.

ориз. P3.5. Защитна зона на единичен кабелен гръмоотвод. Обозначенията са същите като на фиг. P3.1

Защитно действие гръмоотвод въз основа на „свойството на мълнията с по-голяма вероятност да удря по-високи и добре заземени обекти в сравнение с близки обекти с по-ниска височина. Следователно, на гръмоотвода, издигащ се над защитения обект, се възлага функцията да прихваща мълния, която в. липсата на гръмоотвод би поразила обекта. Количественият защитен ефект на гръмоотвода се определя чрез вероятността за пробив - съотношението на броя на ударите на мълния в защитен обект (броя на пробивите) към общия брой на ударите. в гръмоотвода и предмета.

Съгласно възприетия изчислителен модел е невъзможно да се създаде идеална защита срещу директни удари на мълнии, напълно изключвайки пробивите към защитения обект. На практика обаче относителната позиция на обекта и гръмоотвода е осъществима, осигурявайки ниска вероятност за пробив, например 0,1 и 0,01, което съответства на намаляване на броя на щетите на обекта с приблизително 10 и 100 пъти в сравнение с обект, където няма гръмоотвод. За повечето съвременни съоръжения такива нива на защита осигуряват малък брой пробиви през целия им експлоатационен живот.

ориз. 11.22. Устройство за гръмоотвод.

Опорите на въздушните електропроводи са защитени от разрушаване по време на директни удари на мълния чрез прътови гръмоотводи, които са монтирани на входни, кабелни, контролни, разделителни, преходни опори, както и на опори, които се сменят поради повреда от мълниеотводи. За гръмоотвод се използва стоманена линейна тел с диаметър 4 ... 5 mm, чийто долен край е прибран. Този кран се нарича заземен електрод. Дължината на заземителния проводник (фиг. 11.22) зависи от естеството на почвата и може да бъде равна на 1 ... 12 m. Дълбочината на заземителния проводник е 0,10 m дължината на заземителния проводник трябва да бъде. На междинни и ъглови опори обикновено не правят кран, а довеждат проводниците до задната част на стълба.

Опорите, върху които са монтирани искрови или газови разрядници, също са защитени с гръмоотводи. Съгласно правилата за безопасност, на опори, които пресичат или се приближават до въздушни линии, се прави празнина върху гръмоотвода на височина 30 cm от земята, създавайки искрова междина с дължина 50 mm.

Колкото по-високо е разположен, толкова по-голяма е ефективността на гръмоотвода. Зоната на защитно действие на гръмоотвода се определя приблизително по формулата S=πh2, където h е височината на гръмоотвода.

Мълниезащитен кабел - заземен дълъг гръмоотвод, опънат по въздушен електропровод над проводниците.

В зависимост от местоположението, броя на проводниците на опорите на ВЛ, устойчивостта на почвата, класа на напрежение на ВЛ и необходимата степен на мълниезащита се монтират един или повече кабели. Височината на окачване на мълниезащитните въжета се определя в зависимост от защитния ъгъл, тоест ъгълът между вертикалата, минаваща през кабела, и линията, свързваща кабела с най-външния проводник, който може да варира в широки граници и дори да бъде отрицателен.

На въздушни линии с напрежение до 20 kV мълниезащитните кабели обикновено не се използват. Въздушни линии 110-220 kV върху дървени опори и 35 kV (независимо от материала на опорите) най-често се защитават с кабели само на подходите към подстанциите. Линии от 110 kV и по-високи върху метални и стоманобетонни опори са защитени с кабел по цялата им дължина.

Като мълниезащитни кабели се използват стоманени въжета или понякога стоманено-алуминиеви проводници със стоманена сърцевина с увеличено напречно сечение. Стоманените въжета обикновено се обозначават с буквата C и цифри, показващи площта на напречното им сечение (например C-35).

ориз. 21. Определяне на защитната зона на гръмоотвод по модел

ориз. 22. 100% зона на повреда на прътов гръмоотвод

ориз. 23. Защитна зона на единичен гръмоотвод с височина до 60м:
А е височината на гръмоотвода; hx - височина на точка на границата на защитената зона: h& -h-hx - активна височина на гръмоотвода

Тази зона се нарича зона на 100% повреда на гръмоотвода. Второ, около гръмоотвода с височина h има зона, която не се влияе от разряди. Тази зона е защитена с гръмоотвод h. Минималното разстояние от вертикалното слънце, равно на r0=3,5/r, е радиусът на защитната зона на мълниеотвода на нивото на земята.
Радиусът на защитната зона на всяка височина h от гръмоотвод също се определя чрез експерименти в лабораторията с помощта на прът с височина hx (виж фиг. 21), симулиращ защитения обект и разположен в същата равнина като електрод А и мълния прът h. Те се движат една спрямо друга. При различното им разположение се получават определен брой изхвърляния.
Тогава се намира максималното разстояние rx между пръта с височина hx и гръмоотвода с височина h, при което прътът не се влияе от разряда. Това разстояние rx е радиусът на защитната зона на мълниеотвода на височина hx.
Така дефинираната защитна зона на мълниеотвода с височина h е „палатка“ (фиг. 23), радиус rx, m, която „Указания за изчисляване на защитните зони на прътови и кабелни мълниеотводи“ за мълниеприемници с височина до 60 m препоръчваме изчисление
според формулата

Защитният ефект на гръмоотвода се основава на свойството на мълнията да е по-вероятно да удари по-високи и добре заземени обекти, в сравнение с близки обекти с по-ниска височина. Следователно гръмоотводът, който се издига над охранявания обект, е натоварен с функцията да прихваща мълния, която при липса на гръмоотвод би ударила обекта. Защитният ефект на гръмоотвода се определя количествено чрез вероятността за пробив - съотношението на броя на ударите в защитен обект (броя на пробиви) към общия брой на ударите в гръмоотвода и обекта.

Невъзможно е да се създаде идеална защита срещу директни удари на мълния, като се елиминират напълно пробивите към защитения обект. На практика обаче относителната позиция на обекта и гръмоотвода е осъществима, осигурявайки ниска вероятност за пробив, например 0,1 и 0,01, което съответства на намаляване на броя на щетите на обекта с приблизително 10 и 100 пъти в сравнение с незащитен обект. За повечето съвременни съоръжения такива нива на защита осигуряват малък брой пробиви през целия им експлоатационен живот.

Подход за стандартизиране на мълниезащитни заземители

Един от ефективните начини за ограничаване на мълниеносните пренапрежения в гръмоотводната верига, както и върху металните конструкции и оборудването на съоръжението е осигуряването на ниски съпротивления на заземяване. Следователно, при избора на мълниезащита, съпротивлението на заземителния електрод или други негови характеристики, свързани със съпротивлението, подлежат на стандартизация.

За външни инсталации максимално допустимото импулсно съпротивление на заземяващите проводници се приема за 50 ома.

Понастоящем стоманобетонните основи са обичайни и препоръчителни заземяващи конструкции. Те са обект на допълнително изискване - изключването на механично разрушаване на бетона при разпространение на токове на мълния през основата. Стоманобетонните конструкции могат да издържат на висока плътност на мълниеносни токове, разпространяващи се върху армировката, което е свързано с кратката продължителност на това разпространение. Единични стоманобетонни фундаменти (пилоти с дължина не по-малка от 5 m или основа с дължина не по-малка от 2 m) могат да издържат без разрушаване токове на мълния до 100 kA. За големи основи със съответно по-голяма армировъчна повърхност е малко вероятно да възникне плътност на тока, опасна за разрушаване на бетона, при всякакви възможни токове на мълния.

Стандартизирането на параметрите на заземителите според стандартните им проекти има редица предимства: съответства на стандартизацията на стоманобетонните фундаменти, приета в строителната практика, като се вземе предвид широкото им използване като естествени заземители; при избора на мълниезащита не е необходимо да се изчислява импулсното съпротивление на заземяващите проводници, което намалява обема на проектната работа.

Общи разпоредби за мълниезащитни устройства

Мълниезащитните устройства (гръмоотводи) трябва да включват гръмоотводи, които директно възприемат удар от мълния, токопроводи и заземители.

Родовидни гръмоотводитрябва да бъдат направени от стомана (кръгла, лентова, ъглова, тръбна) от всякакъв клас с напречно сечение най-малко 200 mm 2, дължина най-малко 500 mm и монтирани върху опора или директно върху самата защитена сграда или конструкция .

Кабелни гръмоотводитрябва да бъдат направени от многожични стоманени въжета с напречно сечение най-малко 50 mm 2.

Токопроводите, свързващи мълниеприемници от всички видове със заземителни проводници, трябва да бъдат направени от стомана. Техните размери не трябва да са по-малки от посочените по-долу:

Извън сградата Във въздуха В земята

Диаметър на кръглите надолу проводници и джъмпери, mm 8 -

Диаметър на кръгли вертикални (хоризонтални) електроди, mm - 16(14)

Напречно сечение (дебелина) на правоъгълни проводници, mm 2 (mm) 50(4) 160(4)

Мълниезащитната мрежа трябва да бъде от поцинковани стоманени проводници с диаметър най-малко 8 mm, положени върху неметалния покрив на сградата отгоре или под огнеупорна или трудногорима изолация или хидроизолация. Размерът на клетките на мрежата трябва да бъде не повече от 6x6 m на възлите трябва да бъдат свързани чрез заваряване.

В сгради с покрития върху метални ферми или греди мълниезащитната мрежа не се монтира на покрива. В този случай носещите конструкции на покритието трябва да бъдат свързани с токопроводи от стоманени пръти от клас А1 с диаметър 12 mm. Всички метални части, разположени на покрива (тръби, вентилационни устройства, дренажни фунии и др.), трябва да бъдат свързани към мълниезащитната мрежа с гръмоотводи. На неметалните повдигнати части на сградите трябва да се постави допълнителна метална мрежа и да се свърже чрез заваряване с мълниезащитната мрежа на покрива.

При полагане на мълниезащитна мрежа и монтиране на гръмоотводи металните конструкции на сгради и конструкции (колони, ферми, рамки, пожарни стълби и др., както и армировка на стоманобетонни конструкции) трябва да се използват като долни проводници на защитения обект, когато е възможно , при условие че непрекъснатата електрическа връзка във връзките на конструкции и фитинги с гръмоотводи и заземителни проводници, обикновено се извършва чрез заваряване

Всички заземителни електроди за електрически инсталации, препоръчани от PUE, могат да се използват като мълниезащитни заземителни проводници, с изключение на неутралните проводници на въздушни електропроводи с напрежение до 1 kV.

Стоманобетонните основи на сгради, конструкции, външни инсталации, гръмоотводни опори по правило трябва да се използват като заземителни проводници за мълниезащита, при условие че непрекъснатата електрическа връзка е осигурена чрез тяхната армировка и свързана към вградените части чрез заваряване.

Битумните и битумно-латексните покрития не са пречка за такова използване на основи. При умерено и силно агресивни почви, където стоманобетонът е защитен от корозия с епоксидни и други полимерни покрития, както и когато влажността на почвата е под 3%, не се допуска използването на фундаменти като заземителни проводници.

Електродите за изкуствено заземяване трябва да бъдат разположени под асфалтова настилка или на рядко посещавани места (на тревни площи, на разстояние 5 m или повече от черни пътища и пешеходни пътища и др.).

Изравняването на потенциала вътре в сгради и конструкции с ширина над 100 m трябва да се осъществи чрез непрекъсната електрическа връзка между носещи вътрешноцехови конструкции и стоманобетонни основи, ако последните могат да се използват като заземителни проводници. В противен случай трябва да се гарантира, че удължените хоризонтални електроди с напречно сечение най-малко 100 mm 2 са положени вътре в сградата в земята на дълбочина най-малко 0,5 m. Електродите трябва да бъдат положени най-малко 60 m по ширината на сградата и свързани по краищата й от двете страни към външния заземяващ контур.

В често посещавани открити зони с повишен риск от поражение от мълния (в близост до паметници, телевизионни кули и подобни конструкции с височина над 100 m) изравняването на потенциала се извършва чрез свързване на токопроводниците или укрепване на конструкцията към нейната стоманобетонна основа поне 25 м по периметъра на основата на конструкцията.

Ако е невъзможно да се използват стоманобетонни основи като заземителни електроди, под асфалтовата повърхност на обекта на дълбочина най-малко 0,5 m, на всеки 25 m, радиално разминаващи се хоризонтални електроди с напречно сечение най-малко 100 mm 2 и дължина от 2-3 m трябва да бъдат положени, свързани към заземителните електроди, за да предпазят конструкцията от директни удари на мълния.

При издигане на високи сгради и конструкции върху тях по време на гръмотевични бури по време на строителството, като се започне от височина 20 m, е необходимо да се осигурят следните временни мерки за мълниезащита. На най-горното ниво на изграждащия се обект трябва да се закрепят гръмоотводи, които чрез метални конструкции или свободно спускащи се по стените надолу проводници се свързват със заземителите, посочени в ал. 3.7 и 3.8 RD. Защитната зона на мълниеприемници тип В трябва да включва всички външни площи, където могат да присъстват хора по време на строителството. Връзките на мълниезащитните елементи могат да бъдат заварени или болтови. С увеличаване на височината на строящото се съоръжение гръмоотводите трябва да се преместват по-високо.

Мълниезащитните устройства и мерките, които отговарят на изискванията на тези стандарти, трябва да бъдат включени в проекта и графика на строителството или реконструкцията на сграда по такъв начин, че мълниезащитата да се извършва едновременно с основните строителни и монтажни работи.

Мълниезащитните устройства за сгради и конструкции трябва да бъдат приети и пуснати в експлоатация до началото на довършителните работи, а при наличие на експлозивни зони - преди началото на цялостното изпитване на технологичното оборудване.

В същото време се изготвят проектната документация за мълниезащитното устройство (чертежи и обяснителна бележка) и сертификатите за приемане на мълниезащитни устройства, включително актове за скрита работа по свързване на заземителни проводници към долни проводници и долни проводници към мълниеотводи, и прехвърлени на клиента, включително актове за скрити работи по свързване на заземителни проводници към заземителни проводници и заземителни проводници към гръмоотводи към строителна рамка като заземителни проводници и мълниеотводи, както и резултатите от измерванията на съпротивлението на тока на индустриалната честота на заземителните проводници. на свободно стоящи гръмоотводи.

Състоянието на мълниезащитните устройства трябва да се проверява за сгради и конструкции от категории I и II веднъж годишно преди началото на сезона на гръмотевичните бури, за сгради и конструкции от категория III - най-малко веднъж на всеки 3 години.

На проверка подлежат целостта и защитата от корозия на видимите части на мълниеприемниците и токоотводите и контактите между тях, както и стойността на съпротивлението на тока на промишлена честота на заземителите на отделните мълниеотводи. Тази стойност не трябва да надвишава резултатите от съответните измервания на етапа на приемане повече от 5 пъти. В противен случай трябва да се провери заземителният електрод.

В зависимост от конкретните условия са възможни различни варианти (или комбинации от тях) на мълниезащита. Най-лесният начин за оборудване на мълниезащитна система е за къщи с метален покрив. За да направите това, достатъчно е да свържете проводник към два противоположни наклона на покрива и да ги свържете към заземителни проводници (например водопровод). Дренажните тръби могат да се използват като проводници надолу, заземявайки ги, ако е необходимо, с помощта на вертикален или хоризонтален заземяващ електрод.

Сграда с неметален покрив може да бъде оборудвана с кабелна мълниезащитна система под формата на стоманена тел с диаметър 5-6 мм, опъната по билото на покрива с гръмоотводи, разположени над най-високата точка на сградата или неговите елементи. Тел с разстояние от 250 mm от билото на покрива се изтегля между дървени стълбове, монтирани на фронтони, ако е разположен над други елементи на сградата (например комин), тогава в този случай може да се счита за мълния; прът.

Кабелна мълниезащитна система:

а - общ изглед; b - закрепване на "вилицата" към тръбата; c - правилното разположение на кабелния гръмоотвод; 1 - прътов гръмоотвод; 2 - кабелен гръмоотвод; 3 - стелажи;

4 - сляпа зона; 5 - заземен електрод; 6 - зона на овлажняване; 7 - пешеходна пътека; 8 – токов проводник

ВЪВЕДЕНИЕ

През последните години електрическите разпределителни мрежи (PC) с напрежение 0,4-10 kV са оборудвани с електрическо оборудване, устройства, устройства, изолатори и проводници, произведени на нова модерна техническа основа. Работата на такива мрежови съоръжения изисква надеждна система за защита от мълниезащита с помощта на съвременни технически средства. Разработването на технически средства и методи за защита срещу компютърни пренапрежения е свързано с количествена оценка на параметрите на мълнията и вероятния брой щети от мълния. За изчисляване на плътността на директните удари на мълния в земята се използва информация за интензитета на светкавичната активност. В този случай е необходимо да се вземе предвид екранирането на мрежови обекти от сгради, конструкции, дървета и др. Екранирането в някои случаи може да намали броя на директните удари към мрежови обекти с ~70%.

Надеждна защита се постига, ако оборудването и конструкциите имат достатъчно висока изолационна якост или ако в компютъра са инсталирани ефективни устройства за защита от мълния. За защита на персонални компютри с напрежение от 0,4-10 kV от пренапрежения от мълния се използват нелинейни отводители за пренапрежение (OSN), отводители с дълга искра (LDS), отводители от вентилен тип (VV) и тръбни (RT) и защитни искрови междини (IS). използвани. Типът, броят и мястото на монтаж на защитните устройства се избират при проектиране на конкретни мрежови съоръжения. При инсталиране на защитни устройства изискванията за стойността на съпротивлението на заземяване се избират в съответствие с PUE. За главни линии с напрежение 6-10 kV, изпълнени в размерите на въздушна линия с напрежение 35 kV, се препоръчва използването на кабелни мълниеотводи на подходите към подстанции и разпределителни точки.

Задачата за защита на персонални компютри с напрежение 0,4 kV е да се предотвратят щети на хора, животни и пожари поради проникване на пренапрежения от мълния във вътрешното окабеляване на жилищни сгради и други сгради, както и повреда на електрическото оборудване на 6- Подстанции 10/0,4 kV.

ОЦЕНКА НА ЗАЩИТНИЯ ЕФЕКТ НА МЪЛНИЕВИ РАДИТОРИ

Параметри на прътови и кабелни мълниеотводи

Параметри на прътови мълниеотводи

Пръчковият гръмоотвод е конструкция под формата на вертикално монтиран решетъчен шпил, тръба или прът. Гръмоотводът като средство за мълниезащита е предложен от У. Франклин през 1749 г. Съвременните гръмоотводи от стандартни типове имат височина до 40 метра. В някои случаи, за създаване на нестандартни гръмоотводи, фабрични тръби, опори за електропроводи или метални портали на отворени разпределителни уредби се използват като носещи конструкции.

Гръмоотводът трябва да има надеждна връзка със земята със съпротивление от 5-25 ома за разпространение на импулсен ток. Защитното свойство на прътовите гръмоотводи е, че те насочват към себе си лидера на образуващия се мълниеотвод. Разрядът задължително се получава в горната част на гръмоотвода, ако се образува в определена зона, разположена над гръмоотвода. Тази област изглежда като конус, разширяващ се нагоре и се нарича 100% засегната област. Експерименталните данни показват, че височината на ориентация на мълнията H зависи от височината на гръмоотвода h. За гръмоотводи с височина до 30 метра:

и за гръмоотводи с височина над 30 метра H = 600 m, общоприето е, че върхът на конуса на 100% зона на повреда е разположен симетрично на оста на гръмоотвода на височината на защитения обект. и неговият радиус на височината на ориентация:

където е активната част на гръмоотвода, съответстваща на превишението му над височината на защитения обект:

В допълнение към посочената зона, защитното действие на гръмоотвода се характеризира със защитна зона, т.е. пространство, в което са изключени удари на мълнии. Защитната зона на единичен гръмоотвод има формата на палатка, разширяваща се надолу (фиг. 1.1). За изчисляване на радиуса на защита във всяка точка на защитната зона, включително на височината на защитения обект, се използва формулата:

където p е корекционен коефициент, равен на 1 за гръмоотводи с височина под 30 метра и равен за по-високи гръмоотводи.

В случай, че няколко гръмоотвода се използват за защита на разширени обекти, препоръчително е зоните на тяхното 100% увреждане да са близо над обекта или дори да се припокриват, като се изключи вертикален пробив на мълния към защитения обект (фиг. 1.2). Разстоянието (S) между осите на гръмоотводите трябва да бъде равно или по-малко от стойността, определена от връзката:

Защитната зона от два и четири мълниеотвода в план на нивото на височината на защитения обект има очертанията, показани на фиг. 1.3, а, б.

Радиусът на защита, показан на фигурата, се определя по същия начин, както за единичен гръмоотвод, а най-малката ширина на защитната зона се определя с помощта на специални криви. Трябва да се има предвид, че при разположени на разстояние гръмоотводи с височина до 30 метра най-малката ширина на защитната зона е нула.

Фигура 1.1 - Защитна зона на единичен гръмоотвод:

1 - граница на защитната зона; 2 - напречно сечение на защитната зона на ниво

Фигура 1.2 - Разположение на гръмоотводи, осигуряващи затваряне на 100% зони на повреда

Фигура 1.3 - Графично представяне на защитната зона:

а) - за два гръмоотвода; б) - за четири гръмоотвода

Ако има три или четири гръмоотвода, очертанията на защитната зона изглеждат като фиг. 1.3 б. Радиусите на защита в този случай се определят по същия начин, както при единичните мълниеотводи. Размерът се определя от кривите за всяка двойка гръмоотводи. Диагоналът на четириъгълник или диаметърът на окръжност, минаващ през върховете на триъгълник, образуван от три гръмоотвода, според условията на защита на цялата площ трябва да отговаря на зависимостите за гръмоотводи с височина под 30 m. :

за гръмоотводи с височина над 30 m:

При монтаж на свободностоящи гръмоотводи е необходимо да се поддържат определени въздушни разстояния между гръмоотвода и защитавания обект. Това изискване се основава на факта, че в момента, в който гръмоотводът е ударен от мълния, върху него се създава висок потенциал, който може да доведе до обратен разряд от гръмоотвода към обекта. Потенциалът на гръмоотвода в момента на разреждане се определя от връзката:

където е импулсното заземително съпротивление на гръмоотвода 5 - 25 Ohm; - ток на мълния в добре заземен обект, kA.

По-точно потенциалът на гръмоотвод може да се определи, като се вземе предвид индуктивността

гръмоотводна дейност:

където a е наклонът на фронта на вълната на тока, kA/μs; - точка на гръмоотвод на височината на обекта, m; - специфична индуктивност на гръмоотвода, μH/m.

За да се изчисли минимално допустимото приближаване на обект към гръмоотвод, може да се изхожда от зависимостта:

където E in е допустимата импулсна напрегнатост на електрическото поле във въздуха, приета за 500 kV/m.

Указанията за защита от пренапрежение препоръчват разстоянието до гръмоотвода да бъде равно на:

Тази зависимост е валидна за ток на мълния 150 kA, наклон на тока 32 kA/μs и индуктивност на гръмоотвода 1,5 μg/m. Независимо от резултатите от изчислението, разстоянието между обекта и гръмоотвода трябва да бъде най-малко 5 m.

Кабелен гръмоотвод

Едно от най-надеждните средства за предотвратяване на директни удари на мълния върху проводниците на електропроводите е да се окачат заземени кабелни гръмоотводи над тях. Това устройство е скъпо и затова се използва само на първокласни линии с напрежение 110 kV и повече. Когато линията върху метални или дървени опори не е изцяло покрита с кабели, те покриват само подходите към подстанциите в участък от 1-2 km. В зависимост от конструкцията на опорите могат да се използват един или два кабела, плътно свързани към метална опора или към заземяващите метални наклони на дървени опори. За да се предпази кабела от изгаряне от ток на мълния и да се контролира заземяването на опората за закрепване на кабела, то се извършва с помощта на един окачен изолатор, преодолян с искрова междина. Ефективността на защитата на кабела е толкова по-висока, колкото по-малък е ъгълът, образуван от вертикалата, минаваща през кабела, и линията, свързваща кабела с най-външния проводник. Този ъгъл се нарича защитен ъгъл, като стойността му е в диапазона 20-30 0.

Защитната зона за един кабел в участък, перпендикулярен на линията, има форма, подобна на защитната зона за единичен гръмоотвод. Ширината на защитната зона, която изключва директно увреждане на проводниците на нивото на тяхната височина на окачване, се определя от съотношението:

Тази зависимост е валидна за височина на окачване на кабела 30 m и по-ниска.