Beschermende werking van staaf- en draadbliksemafleiders. Toepassing van draad bliksembeveiliging
Vijftiende webinar in de serie "Aarding en bliksembeveiliging: vragen en problemen die zich voordoen bij het ontwerp"
Het is niet verrassend, maar de bliksemafleider is het meest voorkomende type bliksemafleider en de effectiviteit ervan is tot in de puntjes onderzocht, omdat miljoenen kilometers bovengrondse hoogspanningslijnen worden beschermd door bliksemafleiders, enkel of dubbel. De internationale organisatie CIGRE verzamelt al jaren wereldervaring in de bediening van draadbliksembeveiliging. De betrouwbaarheid van hun actie, afhankelijk van de hoogte van de ophanging en de beschermingshoek, is betrouwbaar vastgesteld, ten minste tot het niveau van 0,999. Opgemerkt moet worden dat de statistische methodologie voor het berekenen van de waarschijnlijkheid van een doorbraak, die werd gebruikt om de beschermingszones van bliksemafleiders te bepalen in de nationale normen RD 34.21.122-87 en SO-153-34.21.122-2003, voornamelijk was gekalibreerd volgens de ervaring van het bedienen van aardingsdraden.
Een belangrijk punt is het significant hogere rendement van draadbliksemafleiders in vergelijking met staafbliksemafleiders van dezelfde hoogte. Als we de beveiligingsbetrouwbaarheid van het systeem van bliksemafleiders en aarddraden vergelijken met een gelijk aantal steunen waarop bliksemafleiders zijn geïnstalleerd, dan zal het verschil in het aantal voorspelde bliksemdoorbraken naar de beschermde objecten minstens binnen een bestelling zijn van omvang.
Ceteris paribus, de grootste betrouwbaarheid van de bescherming wordt verzekerd door de organisatie van bliksemafleiders met gesloten draad of de locatie van aarddraden met negatieve beschermingshoeken. Dit maakt het mogelijk om de hoogte van de ophanging van aarddraden te minimaliseren en daardoor het aantal blikseminslagen in het beschermde gebied aanzienlijk te verminderen, en bijgevolg het aantal gevaarlijke elektromagnetische effecten op micro-elektronische circuits, incl. ondergronds.
Een ander fundamenteel voordeel van kabelbliksembeveiliging is de mogelijkheid om aarddraadsteunen buiten het beschermde gebied te installeren zonder noemenswaardige materiaalkosten. Het is dus mogelijk om de geleidende verbinding tussen de aardgeleiders van deze steunen en de aardingslus van het beschermde object aanzienlijk te verzwakken, waardoor de penetratie van bliksemstroom in de ondergrondse communicatie bijna volledig wordt geëlimineerd. Ten slotte is het door het verwijderen van aarddraadsteunen uit het beschermde gebied mogelijk om ofwel de vorming van glijdende vonkkanalen volledig te onderdrukken vanaf het invoerpunt van de bliksemstroom in de grond, of ze te oriënteren in een richting die is veilig voor het object.
Als gevolg hiervan maakt de vervanging van bliksemafleiders met aardingsdraden in een aantal praktisch belangrijke situaties het gelijktijdig oplossen van het probleem van elektromagnetische compatibiliteit mogelijk.
Webinar tekst. Pagina 1
Snelle dianavigatie:
Geschatte leestijd: 60 minuten
- Het is leuk je te feliciteren met 1 september, want ook al is het vandaag de zevende, het is nog steeds 1 september voor ons. Toen ik me voor dit seminar aan het voorbereiden was, betrapte ik mezelf op zo'n gedachte. Je weet dat we allemaal kleine kerels worden op onze oude dag, en als ze me naar mijn beroep vragen, ben ik blij om te zeggen dat ik een bliksembeveiligingsspecialist ben, dat ik met ultrahoge spanningen werk en dit wekt enig respect voor mijn persoon, wat prettig is voor mij. Maar waar ik mezelf op betrapte, is dat het vandaag blijkt dat het niet bijzonder nodig is om over ultrahoge spanningen te praten, omdat de problemen die tegenwoordig met bliksembeveiliging in termen van spanning te maken hebben, steeds lager worden en eindelijk zijn we bereikt het punt dat we, als we te maken hebben met bliksembeveiliging, we beginnen te praten over eenheden van volt, omdat het grootste ongeluk dat bliksem tegenwoordig met zich meebrengt, immers elektromagnetische opnemers zijn ins, relaisbeveiliging in informatietransmissiekanalen, dit probleem zal belangrijk zijn, het belangrijkste vandaag. En over draadbliksemafleiders gesproken, ik zal nog steeds terugkijken op dit meest bekende probleem van elektromagnetische compatibiliteit, omdat het tegenwoordig het belangrijkste is voor specialisten op het gebied van bliksembeveiliging.
— Dus als we het hebben over draadbliksemafleiders, dan moeten we verwijzen naar het normatieve document SO-153, waar staat dat bliksemafleiders een staaf kunnen zijn, bestaan uit uitgerekte draden, dat wil zeggen draden en netten. Dus de ontwerpers herkennen staven, ze herkennen om de een of andere reden ook roosters. Hoewel het rendement van deze netten extreem laag is. En met de kabels is de situatie een beetje gespannen.
— Om de een of andere reden houden ontwerpers niet echt van draadbliksemafleiders, hoewel draadbliksemafleiders de meest voorkomende bliksemafleiders ter wereld zijn, omdat letterlijk miljoenen kilometers elektriciteitskabels worden beschermd door draadbliksemafleiders. En als we het hebben over wat we weten over bliksemafleiders, dan weten we vooral hoe draadbliksemafleiders zich gedragen, hoe ze de draden van hoogspanningslijnen beschermen en alle informatie die we vandaag hebben is informatie die precies wordt aangetrokken door draadbliksemafleiders . In het midden van de vorige eeuw hebben twee van onze belangrijkste specialisten in bliksembeveiliging, Vladimir Vladimirovich Burgsdorf en Mikhail Vladimirovich Kostenko, de informatie samengevat die door CIGRE is verzameld - dit is de internationale commissie voor elektrische netwerken over lange afstand, en deze commissie verwerkt gegevens die het mogelijk maken om de kans op een blikseminslag door middel van draadbliksembeveiliging te berekenen. Dus die berekeningsformules die werden voorgesteld door onze specialisten Burgsdorf en Kostenko, ze verschijnen nog steeds en deze formules zijn in twee verschillende vormen. In het ene geval wordt de logaritme van de kans op een blikseminslag gegeven in de gebruikelijke waarde, en in het andere geval als percentage is dit het enige verschil tussen deze twee formules.
— Dus, als we deze twee formules generaliseren, krijgen we het volgende. Het blijkt dat, afhankelijk van de beschermingshoek, de kans op een blikseminslag enorm toeneemt, dat wil zeggen dat de betrouwbaarheid van de bescherming verslechtert, maar als de hoek begint af te nemen, en nog meer om naar negatieve beschermingshoeken te gaan, dan wordt de betrouwbaarheid van de bescherming extreem hoog. Als je deze theoretische curve neemt, kijk, slechts een klein deel van deze curve wordt gegeven door ononderbroken lijnen. Dit stuk, dat wordt weergegeven door ononderbroken lijnen, zegt dat er hier veel experimentele punten zijn, en hier kun je erop rekenen dat de gegevens die door de berekeningsformules worden gegeven echt worden onderbouwd door uitgebreide operationele ervaring. Deze solide curve bereikt ongeveer het niveau van 10-3, dat wil zeggen, van de duizend bliksemschichten breekt er één door naar het beschermde object. Dit zijn de grenswaarden die tegenwoordig kunnen worden gebruikt om alle rekenmethoden te testen, om eerlijk te zijn, die zones van bliksemafleiders waar je zo van houdt en die worden gegeven in regelgevende documenten in RD-34 of SO-153. Deze zelfde zones worden verkregen door de gegevens van bovenleidingen te kalibreren. Er zouden geen draadbliksemafleiders zijn en, eerlijk gezegd, er zouden geen beschermingszones zijn voor bliksemafleiders. Dat is de situatie vandaag.
— Maar dit is niet het punt, maar het feit dat als je kijkt naar de beschermingszones van staafbliksemafleiders. Dus ik heb zojuist de tablet gedownload van SO-153. En de beschermingszones van draadbliksemafleiders, u zult zien dat de afmetingen van deze zones bijna hetzelfde zijn. Als ze verschillen voor bovenleiding en staafbliksemafleiders, verschillen ze binnen tien, vijftien procent. En tegen deze achtergrond zal ik je nu zulke opruiende woorden vertellen dat de betrouwbaarheid van draadbliksemafleiders praktisch onvergelijkelijk hoger is dan de staafbliksemafleiders die je gewend bent. Tegen de achtergrond van die twee tabellen die zijn gedownload uit de richtlijnen - lijkt het misschien zelfs wild, maar toch is dit een naakt feit.
“En nu, om dit naakte feit aan te tonen, wil ik je het volgende laten zien. Ik heb een voorwerp. Een dergelijk object is een grote werkplaats of een groot magazijn met een afmeting van 100 * 100 meter en een hoogte van 20 meter. Ik wil staafbliksemafleiders gebruiken om dit magazijn te beschermen en ik wil draadbliksemafleiders aanbieden. Ik neem 4 palen, zet deze 4 palen in de hoeken van het magazijn en kijk, zet er bliksemafleiders op. En ik heb een curve die laat zien hoe de kans op een blikseminslag verandert, afhankelijk van de hoogte van de bliksemafleiders. Ik zal me concentreren op de waarschijnlijkheid van een doorbraak van 0,01, dat wil zeggen op de betrouwbaarheid van bescherming van 0,99, en kijken welke staven ik nodig heb. Het blijkt dat ik bliksemafleiders nodig heb van ongeveer 40 meter hoog. Maar als ik dezelfde steunen neem en een kabel langs deze steunen strek rond de omtrek van het magazijn, dan krijg ik dezelfde beschermingsbetrouwbaarheid van 0,01 met een kabelophanghoogte van 28 meter. Stel je voor, een verschil van 12 meter is niet alleen een verschil in geld, dat gaat ten koste van de ondersteuning.
- Waardoor? Het is erg belangrijk om te begrijpen waarom dit voordeel. Kijk, er worden primitieve plaatjes getekend. Rod bliksemafleider, een object staat voorwaardelijk in de buurt. Deze foto heb ik al laten zien op een van de seminars. Kijk, de Here God stuurt bliksem naar ons vanuit verschillende richtingen. Laten we eens kijken naar bliksem vanuit punt A en bliksem vanuit punt B. Deze bliksemschichten hebben een verschillende kans om door te breken naar het beschermde object. Vanaf punt A gaat het kanaal aanvankelijk naar het object. Vanaf punt B gaat het in eerste instantie naar de bliksemafleider. Het verschil in deze afstanden bepaalt de betrouwbaarheid van de beveiliging. Een staafbliksemafleider beschermt objecten slechts van één kant goed - vanaf de achterkant. Als we het hebben over bliksem die van de andere kant komt, dan is hier de bescherming veel zwakker en dit wordt eenvoudig bevestigd door het verschil tussen de ene en de andere afstand. En wat gebeurt er nu als ik wegga van het object of weg van de bliksemafleider? Het blijkt dat als ik horizontaal van het object naar de zijkant ga, het verschil tussen deze afstanden kleiner wordt en de betrouwbaarheid van mijn bescherming sterk begint af te nemen. En als ik wegga van de bliksemafleider, dan zal het verschil tussen deze afstanden toenemen en de betrouwbaarheid van de bescherming toenemen, dus de kabels zijn goed, want het maakt niet uit van welke kant de bliksem komt, de kabel zal eerst in zijn manier. En dankzij zo'n kabel-bliksembeveiliging die het beschermde gebied omringt, neemt de betrouwbaarheid van de beveiliging enorm toe.
- Dit punt is terug te vinden in het normatieve document. In het normatieve document in SO-153-34.21.122, dat u welbekend is, is er een sectie waar maar weinigen van u in zijn geklommen - dit is de sectie voor het berekenen van een bliksemafleider met gesloten draad. Kijk waar het over gaat. Hier heb je een object, dit is een frontale projectie. Daarboven bevinden zich steunen en op deze steunen is langs de buitenomtrek een bliksemafleider opgehangen. Het maakt niet uit van welke kant de bliksem komt: naar rechts, naar links, van hier, van hier, waar het ook vandaan komt, het struikelt aanvankelijk op deze zeer bovenleidingsbliksemafleider. En als gevolg van dit geval wordt de betrouwbaarheid van de bescherming aanzienlijk verhoogd. Als ik bijvoorbeeld draadbliksemafleiders plaats met een offset van slechts 2 meter naar de zijkant, kijk dan, de beschermingsbetrouwbaarheid van 0,99, wanneer één bliksem op honderd slechts doorbreekt, is voorzien voor een object van 20 meter hoog in de geval wanneer de hoogte van de bliksemafleider slechts minder dan 2 meter boven het dak van het beschermde object is. Kabels blijken in dit opzicht zeer veelbelovend: ze zijn niet alleen veelbelovend, ze verhogen ook bijna niet de hoogte van het gebouw - dit betekent dat ze geen extra bliksemschichten naar zich toe trekken. En dit betekent dat de betrouwbaarheid van de bescherming van elektromagnetische pickups betrouwbaarder wordt. Dit is het eerste en belangrijkste voordeel van draadbliksemafleiders. Bovenleiding-bliksemafleiders met een hoge betrouwbaarheid van bescherming beheren met een kleine overmaat over het beschermde object, en dit is een zeer goede en zeer gunstige kwaliteit ervan, die ontwerpers bijna nooit gebruiken.
LIGHTNING WIRE - een apparaat voor het beschermen van gebouwen en constructies tegen directe blikseminslag. M. omvat vier hoofdonderdelen: een bliksemafleider die een blikseminslag direct waarneemt; neerwaartse geleider die de bliksemafleider verbindt met de aardelektrode; aardelektrode waardoor de bliksemstroom naar de grond stroomt; het dragende deel (steun of steunen) bedoeld voor het bevestigen van de bliksemafleider en de neerwaartse geleider.
Afhankelijk van het ontwerp van de bliksemafleider, worden staaf, kabel, gaas en gecombineerde bliksemafleiders onderscheiden.
Volgens het aantal gezamenlijk werkende bliksemafleiders zijn ze verdeeld in enkelvoudig, dubbel en meervoudig.
Daarnaast zijn er op de locatie van M. separaat, geïsoleerd en niet geïsoleerd van het beschermde gebouw. De beschermende werking van bliksem is gebaseerd op de eigenschap van bliksem om de hoogste en goed geaarde metalen constructies te treffen. Door deze eigenschap wordt een lager in hoogte beschermd gebouw praktisch niet door bliksem getroffen als het in beschermingsgebied M komt. 95%) die constructies beschermt tegen directe blikseminslagen. Meestal wordt staaf M gebruikt om gebouwen en constructies te beschermen.
Touwbliksem wordt meestal gebruikt om gebouwen van grote lengte en hoogspanningslijnen te beschermen. Deze M. zijn gemaakt in de vorm van horizontale kabels die op steunen zijn bevestigd, waarlangs een stroomafnemer is gelegd. Staaf en kabel M. bieden dezelfde mate van betrouwbaarheid van bescherming.
Als bliksemafleiders kunt u een metalen dak gebruiken, geaard op de hoeken en langs de omtrek ten minste om de 25 m, of een staaldraadgaas met een diameter van ten minste 6 mm bovenop een niet-metalen dak, met een maasoppervlak van maximaal 150 mm2, met knopen gefixeerd door lassen, en geaard net als een metalen dak. Boven de schoorstenen en ventilatieleidingen worden metalen kappen op het rooster of geleidend dak bevestigd en bij afwezigheid van kappen worden speciaal op de leidingen draadringen aangebracht.
M. rod - M. met een verticale opstelling van de bliksemafleider.
M. kabel (verlengd) - M. met een horizontale opstelling van de bliksemafleider, bevestigd op twee geaarde steunen.
BLIKSEMBESCHERMINGSZONES
Doorgaans wordt de beschermingszone aangeduid door de maximale waarschijnlijkheid van een doorbraak die overeenkomt met de buitengrens, hoewel de kans op een doorbraak aanzienlijk afneemt in de diepte van de zone.
De rekenmethode maakt het mogelijk om een beschermingszone voor staaf- en draadbliksemafleiders te construeren met een willekeurige waarde van de doorbraakkans, d.w.z. voor elke bliksemafleider (enkel of dubbel), kun je een willekeurig aantal beschermingszones bouwen. Voor de meeste openbare gebouwen kan echter een voldoende beschermingsniveau worden geboden met behulp van twee zones, met een doorbraakkans van 0,1 en 0,01.
In termen van betrouwbaarheidstheorie is de doorbraakkans een parameter die het falen van een bliksemafleider als een beschermend apparaat kenmerkt. Met deze aanpak komen de twee geaccepteerde beschermingszones overeen met de mate van betrouwbaarheid van 0,9 en 0,99. Deze betrouwbaarheidsbeoordeling is geldig wanneer een object zich nabij de grens van het beschermingsgebied bevindt, bijvoorbeeld een object in de vorm van een ring coaxiaal met een bliksemafleider. Voor echte objecten (gewone gebouwen), aan de rand van de beschermingszone, bevinden zich in de regel alleen de bovenste elementen en wordt het grootste deel van het object in de diepte van de zone geplaatst. De beoordeling van de betrouwbaarheid van het beschermingsgebied langs de buitengrens leidt tot te lage waarden. Om rekening te houden met de onderlinge opstelling van bliksemafleiders en objecten die in de praktijk bestaan, wordt daarom in KB 34.21.122-87 een geschatte betrouwbaarheidsgraad van respectievelijk 0,995 en 0,95 toegekend aan de beschermingszones A en B.
Enkele staaf bliksemafleider.
Het beschermingsgebied van een bliksemafleider met een enkele staaf met een hoogte h is een cirkelvormige kegel (Fig. A3.1), waarvan de bovenkant zich op een hoogte h0 bevindt 1.1. Beschermingszones van enkele staafbliksemafleiders met hoogte h? 150 m hebben de volgende totale afmetingen. Zone A: h0 = 0,85h, r0 = (1,1 - 0,002u)u, rx = (1,1 - 0,002h)(h - hx/0,85). Zone B: h0 = 0,92h; rx \u003d 1,5 (h - hx / 0,92). Voor zone B, de hoogte van een bliksemafleider met enkele staaf voor bekende waarden van h en kan worden bepaald met de formule h = (rx + 1,63hx)/1,5. Rijst. P3.1. Beschermingszone van een bliksemafleider met enkele staaf: I - de grens van het beschermingsgebied op hx-niveau, 2 - hetzelfde op grondniveau Enkele draad bliksemafleider. De beschermingszone van een enkele draad bliksemafleider met een hoogte h? 150 m wordt getoond in Fig. P3.5, waarbij h de hoogte is van de kabel in het midden van de overspanning. Rekening houdend met de doorbuiging van de kabel met een doorsnede van 35-50 mm2, met een bekende hoogte van de steunen hop en spanlengte a, wordt de hoogte van de kabel (in meters) bepaald: h = hop - 2 bij a< 120 м; h = hop - 3 bij 120< а < 15Ом. Rijst. P3.5. Beschermingszone van een bliksemafleider met één draad. De aanduidingen zijn dezelfde als in Fig. P3.1 Beschermende actie bliksemafleider
is gebaseerd op de "eigenschap van bliksem met een grotere kans om hogere en goed geaarde objecten te treffen in vergelijking met nabijgelegen objecten van lagere hoogte. Daarom krijgt de bliksemafleider, die boven het beschermde object uittorent, de functie van het onderscheppen van bliksem, die, bij afwezigheid van een bliksemafleider, het object zou treffen. Kwantitatief wordt het beschermende effect van de bliksemafleider bepaald door de waarschijnlijkheid van een doorbraak - de verhouding van het aantal blikseminslagen tot het beschermde object (het aantal doorbraken) tot het totale aantal inslagen op de bliksemafleider en het object. Volgens het geaccepteerde ontwerpmodel is het onmogelijk om een ideale bescherming te creëren tegen directe blikseminslagen, die doorbraken naar het beschermde object volledig uitsluit. In de praktijk is de onderlinge opstelling van het object en de bliksemafleider echter haalbaar, met een lage kans op een doorbraak, bijvoorbeeld 0,1 en 0,01, wat overeenkomt met een afname van het aantal schade aan het object met ongeveer 10 en 100 keer vergeleken met het object waar geen bliksemafleider is. Voor de meeste moderne faciliteiten bieden dergelijke beschermingsniveaus een klein aantal doorbraken gedurende hun gehele levensduur. Rijst. 11.22. Bliksem apparaat. Antenne LS-steunen beschermen tegen schade tijdens directe blikseminslag met bliksemafleiders, die worden geïnstalleerd op ingangs-, kabel-, besturings-, split-, overgangssteunen, evenals op steunen die worden vervangen als gevolg van schade door bliksemontladingen. Voor een bliksemafleider wordt een lineaire staaldraad met een diameter van 4 ... 5 mm gebruikt, waarvan het onderste uiteinde is ingetrokken. Deze aftakking wordt een aardgeleider genoemd. De lengte van de aardingsdraaduitgang (Fig. 11.22) is afhankelijk van de aard van de grond en kan gelijk zijn aan 1 ... 12 m. De diepte van de aardgeleider is 0,10 m. Op tussen- en hoeksteunen buigen ze meestal niet, maar brengen ze de draden naar de kolf van de paal. Steunen waarop met vonken of gas gevulde afleiders zijn geïnstalleerd, worden ook beschermd door bliksemafleiders. Volgens de veiligheidsvoorschriften wordt een opening gemaakt op de steunen met een kruising of nadering met de VVL, op een hoogte van 30 cm van de grond, op de bliksemafleider, waardoor een vonkbrug van 50 mm lang ontstaat. De efficiëntie van een bliksemafleider is hoe groter, hoe hoger deze is geplaatst. De zone van beschermende werking van een bliksemafleider wordt ongeveer bepaald door de formule S=πh2, waarbij h de hoogte van de bliksemafleider is. bliksembeveiligingskabel
- een geaarde verlengde bliksemafleider gespannen langs de bovenleiding boven de draden. Afhankelijk van de locatie, het aantal draden op de bovenleidingsteunen, de bodemweerstand, de spanningsklasse van de bovenleiding, de vereiste mate van bliksembeveiliging, worden één of meerdere kabels gemonteerd. De hoogte van de ophanging van bliksembeveiligingskabels wordt bepaald afhankelijk van de beschermingshoek, dat wil zeggen de hoek tussen de verticaal die door de kabel gaat en de lijn die de kabel verbindt met de buitendraad, die kan variëren over een breed bereik en zelfs negatief zijn. Op bovengrondse lijnen met een spanning tot 20 kV worden bliksembeveiligingskabels meestal niet gebruikt. Bovenleidingen van 110-220 kV op houten palen en bovenleidingen van 35 kV (ongeacht het materiaal van de palen) beschermen meestal alleen toegangen tot onderstations met een kabel. Leidingen van 110 kV en hoger op metalen en gewapende betonnen steunen zijn overal beschermd met een kabel. Als bliksembeveiligingskabels worden staalkabels of soms staal-aluminiumdraden met een stalen kern met een grotere doorsnede gebruikt. Staalkabels worden gewoonlijk aangeduid met de letter C en cijfers die hun dwarsdoorsnede-oppervlak aangeven (bijvoorbeeld C-35). Rijst. 21. Bepaling van de bliksemafleiderbeschermingszone op het model Rijst. 22. Zone van 100% nederlaag van de bliksemafleider Rijst. 23. Beschermingszone van een enkele bliksemafleider tot 60 m hoog: Deze zone wordt de zone van 100% vernietiging van de bliksemafleider genoemd. Ten tweede is er een zone rond de bliksemafleider met een hoogte h die niet wordt beïnvloed door ontladingen. Dit gebied wordt beschermd door een bliksemafleider h. De minimale afstand van de BC-verticaal, gelijk aan r0=3,5/r, is de straal van de bliksemafleiderbeschermingszone op grondniveau. Het beschermende effect van een bliksemafleider is gebaseerd op het feit dat bliksem eerder hogere en goed geaarde objecten treft dan nabije objecten van lagere hoogte. Daarom krijgt de bliksemafleider, die boven het beschermde object uitsteekt, de functie van het onderscheppen van bliksem, die bij afwezigheid van een bliksemafleider het object zou treffen. Kwantitatief wordt het beschermende effect van een bliksemafleider bepaald door de waarschijnlijkheid van een doorbraak - de verhouding van het aantal stakingen tot het beschermde object (het aantal doorbraken) tot het totale aantal stakingen tot de bliksemafleider en het object. Het is onmogelijk om een ideale bescherming te creëren tegen directe blikseminslag, die doorbraken naar het beschermde object volledig uitsluit. In de praktijk is de onderlinge opstelling van het object en de bliksemafleider echter haalbaar, met een lage kans op een doorbraak, bijvoorbeeld 0,1 en 0,01, wat overeenkomt met een afname van het aantal schade aan het object met ongeveer 10 en 100 keer vergeleken met een onbeschermd object. Voor de meeste moderne faciliteiten bieden dergelijke beschermingsniveaus een klein aantal doorbraken gedurende hun gehele levensduur. Aanpak van standaardisatie vann Een van de effectieve manieren om bliksempieken in het bliksemafleidercircuit te beperken, evenals op de metalen constructies en uitrusting van de faciliteit, is om te zorgen voor een lage weerstand van aardgeleiders. Daarom is bij het kiezen van bliksembeveiliging de weerstand van de aardelektrode of de andere kenmerken die verband houden met de weerstand onderhevig aan rantsoenering. Voor buiteninstallaties werd aangenomen dat de maximaal toelaatbare impulsweerstand van aardelektroden 50 ohm was. Op dit moment zijn funderingen van gewapend beton gebruikelijk en aanbevolen ontwerpen van aardgeleiders. Ze zijn onderworpen aan een aanvullende vereiste - de uitsluiting van mechanische vernietiging van beton tijdens de verspreiding van bliksemstromen door de fundering. Gewapende betonconstructies zijn bestand tegen hoge dichtheden van bliksemstromen die zich door de wapening verspreiden, wat gepaard gaat met de korte duur van deze verspreiding. Enkelvoudige funderingen van gewapend beton (palen met een lengte van minimaal 5 of treeplanken met een lengte van minimaal 2 m) zijn bestand tegen bliksemstromen tot 100 kA zonder vernietiging. Voor grote funderingen met een overeenkomstig groter wapeningsoppervlak is een stroomdichtheid die gevaarlijk is voor betonvernietiging onwaarschijnlijk voor eventuele bliksemstromen. Het rantsoeneren van de parameters van aardelektroden volgens hun typische ontwerpen heeft een aantal voordelen: het komt overeen met de unificatie van funderingen van gewapend beton die in de bouwpraktijk worden geaccepteerd, rekening houdend met hun wijdverbreide gebruik als natuurlijke aardelektroden; bij het kiezen van bliksembeveiliging is het niet nodig om berekeningen van impulsweerstanden van aardgeleiders uit te voeren, wat de hoeveelheid ontwerpwerk vermindert. Algemene bepalingen voor bliksembeveiligingsapparatuur Bliksembeveiligingsinrichtingen (bliksemafleiders) moeten bliksemafleiders omvatten die een blikseminslag direct waarnemen, neerwaartse geleiders en aardelektroden. Staaf bliksemafleiders moet zijn gemaakt van staal (rond, strip, hoek, buis) van elke kwaliteit met een doorsnede van ten minste 200 mm 2, een lengte van ten minste 500 mm en gemonteerd op een steun of direct op het beschermde gebouw of de constructie zelf. Touw bliksemafleiders moet zijn gemaakt van stalen meeraderige kabels met een doorsnede van minimaal 50 mm 2. Neerwaartse geleiders die alle soorten bliksemafleiders verbinden met aardgeleiders, moeten van staal zijn. Hun afmetingen moeten minimaal als volgt zijn: Buiten bouwen Buiten Grond Diameter van naar beneden afgeronde geleiders en jumpers, mm 8 - Diameter ronde verticale (horizontale) elektroden, mm - 16(14) Doorsnede (dikte) van rechthoekige neerwaartse geleiders, mm 2 (mm) 50(4) 160(4) Het bliksembeveiligingsnet moet zijn gemaakt van gegalvaniseerde stalen geleiders met een diameter van minimaal 8 mm, gelegd op het niet-metalen dak van het gebouw bovenop of onder vuurvaste of moeilijk brandbare isolatie of waterdichting. De grootte van de rastercellen mag niet meer zijn dan 6x6 m. Het raster op de knooppunten moet worden verbonden door middel van lassen. In gebouwen met coatings op metalen spanten of balken wordt geen bliksembeveiligingsgaas op het dak gelegd. In dit geval moeten de draagstructuren van de coating worden verbonden met neerwaartse geleiders van A1-stalen staven met een diameter van 12 mm. Alle metalen delen die zich op het dak bevinden (leidingen, ventilatie-inrichtingen, afvoertrechters, enz.) moeten met bliksemafleiders op het bliksembeveiligingsnet worden aangesloten. Op niet-metalen verhoogde delen van gebouwen moet een extra metalen gaas worden gelegd en door lassen worden verbonden met het bliksembeveiligingsnet op het dak. Bij het leggen van een bliksembeveiligingsnet en het installeren van bliksemafleiders, moeten metalen constructies van gebouwen en constructies (kolommen, spanten, frames, brandtrappen, enz. mogelijk, op voorwaarde dat een continue elektrische verbinding in de verbindingen van constructies en fittingen met bliksemafleiders en aardgeleiders, in de regel wordt uitgevoerd door lassen Het is toegestaan om alle door de PUE aanbevolen aardelektroden van elektrische installaties, met uitzondering van nulleiders van bovengrondse hoogspanningslijnen met een spanning tot 1 kV, als bte gebruiken. Gewapende betonnen funderingen van gebouwen, constructies, buiteninstallaties, steunen van bliksemafleiders moeten in de regel worden gebruikt als aardingsgeleiders voor bliksembeveiliging, op voorwaarde dat er een continue elektrische verbinding is via hun wapening en de verbinding met ingebedde delen door lassen. Bitumineuze en bitumen-latex coatings vormen geen belemmering voor een dergelijk gebruik van funderingen. In medium en zeer agressieve bodems, waar gewapend beton wordt beschermd tegen corrosie door epoxy en andere polymeercoatings, evenals wanneer het bodemvocht minder dan 3% is, is het niet toegestaan om funderingen als aardelektroden te gebruiken. Kunstmatige aarding moet worden aangebracht onder asfaltverharding of op zelden bezochte plaatsen (op gazons, op een afstand van 5 m of meer van onverharde wegen en voetpaden, enz.). Potentiaalvereffening binnen gebouwen en constructies met een breedte van meer dan 100 m moet plaatsvinden door een continue elektrische verbinding tussen de dragende winkelconstructies en gewapende betonnen funderingen, als deze laatste kunnen worden gebruikt als aardelektroden. Anders moeten in het gebouw in de grond op een diepte van ten minste 0,5 m verlengde horizontale elektroden met een doorsnede van ten minste 100 mm2 worden aangebracht. De elektroden moeten ten minste 60 m over de breedte van het gebouw worden gelegd en aan de uiteinden aan beide zijden worden aangesloten op de externe aardlus. In veel bezochte open gebieden met een verhoogd risico op blikseminslag (in de buurt van monumenten, tv-torens en soortgelijke constructies met een hoogte van meer dan 100 m), wordt potentiaalvereffening uitgevoerd door de stroomgeleiders of fittingen van de constructie aan te sluiten op de gewapend betonnen fundering 25 m langs de omtrek van de basis van de constructie. Indien het onmogelijk is om funderingen van gewapend beton als grondelektroden te gebruiken onder het asfaltoppervlak van de site op een diepte van minstens 0,5 m, om de 25 m, radiaal divergerende horizontale elektroden met een doorsnede van minstens 100 mm 2 en een lengte van 2-3 m moet worden gelegd, verbonden met de aardelektroden die de structuur beschermen tegen directe blikseminslagen. Tijdens de constructie van hoge gebouwen en constructies daarop tijdens de onweersperiode, vanaf een hoogte van 20 m, is het noodzakelijk om te voorzien in de volgende tijdelijke bliksembeveiligingsmaatregelen. Bliksemafleiders moeten worden bevestigd aan de bovenste markering van het object in aanbouw, dat moet worden verbonden via metalen constructies of neerwaartse geleiders die vrij langs de muren afdalen naar de aardingsgeleiders die in de paragrafen zijn gespecificeerd. 3.7 en 3.8 KB. De beschermingszone van bliksemafleiders type B moet alle buitenruimten omvatten waar mensen zich tijdens de bouw kunnen bevinden. Aansluitingen van bliksembeveiligingselementen kunnen worden gelast of geschroefd. Naarmate de hoogte van het object in aanbouw toeneemt, moeten bliksemafleiders hoger worden verplaatst. Apparaten en maatregelen voor bliksembeveiliging die aan de eisen van deze normen voldoen, moeten zodanig in het project en de planning voor de constructie of reconstructie van het gebouw worden opgenomen dat de implementatie van bliksembeveiliging gelijktijdig met de hoofdconstructie- en installatiewerkzaamheden plaatsvindt. Bliksembeveiligingsinrichtingen voor gebouwen en constructies moeten worden geaccepteerd en in gebruik worden genomen bij het begin van de afwerking en in de aanwezigheid van explosieve zones - vóór het begin van een uitgebreide test van procesapparatuur. Tegelijkertijd worden de gecorrigeerde ontwerpdocumentatie voor de bliksembeveiligingsinrichting (tekeningen en toelichting) en acceptatiehandelingen van bliksembeveiligingsinrichtingen, inclusief handelingen voor geheime werkzaamheden voor het aansluiten van aardgeleiders op neerwaartse geleiders en neerwaartse geleiders op bliksemafleiders, getekend op en overgedragen aan de klant, met uitzondering van gevallen van het gebruik van staal het frame van het gebouw als neerwaartse geleiders en bliksemafleiders, evenals de resultaten van metingen van de weerstand tegen de stroom van industriële frequentie van aardingsgeleiders van afzonderlijke bliksemafleiders . Het controleren van de staat van bliksembeveiligingsinrichtingen moet voor gebouwen en constructies van de categorieën I en II eenmaal per jaar vóór het begin van het onweersseizoen worden uitgevoerd, voor gebouwen en constructies van categorie III - minstens 1 keer in de 3 jaar. De integriteit en bescherming tegen corrosie van de zichtbare delen van bliksemafleiders en neerwaartse geleiders en de contacten daartussen, evenals de waarde van de weerstand tegen stroom van de industriële frequentie van aardingsgeleiders van afzonderlijke bliksemafleiders, zijn onderworpen aan verificatie. Deze waarde mag de resultaten van de overeenkomstige metingen in de acceptatiefase niet meer dan 5 keer overschrijden. Anders moet de aardingsgeleider worden herzien. Afhankelijk van de specifieke omstandigheden zijn er verschillende opties (of combinaties daarvan) van bliksembeveiliging mogelijk. De eenvoudigste manier is om een huis met een metalen dak uit te rusten met een bliksembeveiligingssysteem. Om dit te doen, volstaat het om een neerwaartse geleider naar twee tegenover elkaar liggende dakhellingen te brengen en deze aan te sluiten op aardgeleiders (bijvoorbeeld een waterleiding). Afvoerbuizen kunnen worden gebruikt als geleiders en kunnen indien nodig worden geaard met een verticale of horizontale aardelektrode. Een constructie met een niet-metalen dak kan worden uitgerust met een kabelbliksembeveiligingssysteem in de vorm van een staaldraad gespannen langs de nok van het dak met een diameter van 5-6 mm met bliksemafleiders die zich boven het hoogste punt van de constructie bevinden of zijn elementen. Een draad met een opening van 250 mm vanaf de nok wordt getrokken tussen houten palen die op gevels zijn gemonteerd, als deze zich boven andere bouwelementen bevindt (bijvoorbeeld een schoorsteen), dan kan deze in dit geval als een bliksemafleider worden beschouwd. Kabel bliksembeveiligingssysteem: a - algemeen beeld; b - de "vork" op de buis bevestigen; c - de juiste plaats van de draadbliksemafleider; 1 - staaf bliksemafleider; 2 - kabel bliksemafleider; 3 - rekken; 4 - blind gebied; 5 - aardelektrode; 6 - bevochtigingszone; 7 - voetpad; 8 - neerwaartse geleider Elektrische distributienetwerken (PC) met een spanning van 0,4-10 kV in de afgelopen jaren zijn uitgerust met elektrische apparatuur, apparaten, apparaten, isolatoren en draden, vervaardigd op een nieuwe moderne technische basis. De werking van dergelijke netwerkvoorzieningen vereist een betrouwbaar bliksembeveiligingssysteem met moderne technische middelen. De ontwikkeling van technische middelen en methoden voor bescherming tegen overspanningen PC wordt geassocieerd met een kwantitatieve beoordeling van de parameters van bliksem en het waarschijnlijke aantal bliksemschade. Om de dichtheid van directe blikseminslagen op de grond te berekenen, wordt informatie over de intensiteit van onweersbuien gebruikt. In dit geval moet rekening worden gehouden met de afscherming van netwerkobjecten door gebouwen, constructies, bomen, enz. Afscherming kan in sommige gevallen het aantal directe treffers op netwerkobjecten met ~ 70% verminderen. Betrouwbare beveiliging wordt bereikt als de apparaten en constructies een voldoende hoge isolatiesterkte hebben of effectieve bliksembeveiligingsapparaten in de pc zijn geïnstalleerd. Ter bescherming van pc's met een spanning van 0,4-10 kV tegen blikseminslag, niet-lineaire overspanningsafleiders (OPN), vonkafleiders met lange vonken (RDI), klepafleiders (RV) en buisafleiders (RT), beschermende vonkenbruggen (IP) worden gebruikt. Bij het ontwerpen van specifieke netwerkvoorzieningen wordt het type, het aantal en de installatieplaats van beveiligingsapparatuur gekozen. Bij het installeren van beveiligingsapparatuur worden de vereisten voor de waarde van de aardingsweerstand geselecteerd volgens de PUE. Voor hoofdlijnen met een spanning van 6-10 kV, gemaakt in de afmetingen van een bovenleiding met een spanning van 35 kV, wordt het aanbevolen om draadbliksemafleiders te gebruiken bij de naderingen van onderstations en distributiepunten. De taak van het beschermen van de pc met een spanning van 0,4 kV is het voorkomen van schade aan mensen, dieren en het ontstaan van brand door het binnendringen van blikseminslagen in de interne bedrading van woongebouwen en andere gebouwen, evenals schade aan de elektrische uitrusting van 6-10 / 0,4 kV onderstations. Een staafbliksemafleider is een structuur in de vorm van een verticaal geïnstalleerde roosterspits, pijp of staaf. W. Franklin stelde in 1749 een bliksemafleider voor als bliksemafleider. Moderne bliksemafleiders van standaardtypen hebben een hoogte tot 40 meter. In sommige gevallen worden voor het maken van niet-standaard bliksemafleiders fabrieksleidingen, hoogspanningslijnsteunen of metalen portalen van open schakelapparatuur gebruikt als dragende constructies. De bliksemafleider moet een betrouwbare verbinding met de grond hebben met een weerstand van 5-25 ohm tegen de verspreiding van de impulsstroom. De beschermende eigenschap van staafbliksemafleiders is dat ze de leider van de opkomende bliksemontlading naar zichzelf richten. De ontlading vindt noodzakelijkerwijs plaats aan de bovenkant van de bliksemafleider, als deze wordt gevormd in een bepaald gebied boven de bliksemafleider. Dit gebied heeft de vorm van een naar boven uitzettende kegel en wordt de 100% laesiezone genoemd. Door experimentele gegevens is vastgesteld dat de bliksemoriëntatiehoogte H afhangt van de hoogte van de bliksemafleider h. Voor bliksemafleiders tot 30 meter hoog: en voor bliksemafleiders met een hoogte van meer dan 30 meter H=600m, wordt aangenomen dat de bovenkant van de kegel van de zone met 100% schade zich symmetrisch bevindt ten opzichte van de as van de bliksemafleider ter hoogte van het beschermde object, en de straal is op de oriëntatiehoogte: waar is het actieve deel van de bliksemafleider, overeenkomend met het overschot boven de hoogte van het beschermde object: Naast de gespecificeerde zone wordt de beschermende werking van een bliksemafleider gekenmerkt door een beschermingszone, d.w.z. ruimte waar blikseminslagen zijn uitgesloten. De beschermingszone van een bliksemafleider met één staaf heeft de vorm van een tent die zich naar beneden uitbreidt (Fig. 1.1). Om de beschermingsradius op elk punt van de beschermingszone te berekenen, ook ter hoogte van het beschermde object, wordt de volgende formule gebruikt: waarbij p een correctiefactor is gelijk aan 1 voor bliksemafleiders met een hoogte van minder dan 30 meter en gelijk aan hogere bliksemafleiders. In het geval dat meerdere bliksemafleiders worden gebruikt om uitgestrekte objecten te beschermen, is het raadzaam dat de zones van hun 100% nederlaag zich over het object sluiten of elkaar zelfs overlappen, met uitzondering van een verticale bliksemdoorbraak naar het beschermde object (Fig. 1.2). De afstand (S) tussen de assen van de bliksemafleiders moet gelijk zijn aan of kleiner zijn dan de waarde bepaald uit de afhankelijkheid: Het beschermingsgebied van bliksemafleiders met twee en vier staafjes in het plan ter hoogte van het beschermde object heeft de contouren weergegeven in Fig. 1.3, een, b. De in de afbeelding getoonde beschermingsstraal wordt op dezelfde manier bepaald als voor een enkele bliksemafleider, en de kleinste breedte van de beschermingszone wordt bepaald door speciale bochten. Houd er rekening mee dat met bliksemafleiders tot 30 meter hoog, op een afstand gelegen, de kleinste breedte van de beschermingszone gelijk is aan nul. Figuur 1.1 - Beschermingszone van een bliksemafleider met één staaf: 1 - de grens van het beschermingsgebied; 2 - sectie van de beschermingszone op het niveau Figuur 1.2 - Schema van de opstelling van bliksemafleiders, waardoor zones met 100% schade worden gesloten Figuur 1.3 - Grafische weergave van de beschermingszone: a) - voor twee bliksemafleiders; b) - voor vier bliksemafleiders In aanwezigheid van drie en vier bliksemafleiders zien de contouren van de beschermende zone eruit als in Fig. 1.3 b. De beschermingsstralen worden in dit geval op dezelfde manier bepaald als voor enkele bliksemafleiders. De grootte wordt bepaald aan de hand van de curven voor elk paar bliksemafleiders. De diagonaal van een vierhoek of de diameter van een cirkel die door de hoekpunten van een driehoek gaat die wordt gevormd door drie bliksemafleiders, volgens de beschermingsvoorwaarden van het hele gebied, moet voldoen aan de afhankelijkheden voor bliksemafleiders met een hoogte van minder dan 30 m : voor bliksemafleiders met een hoogte van meer dan 30 m: Bij het installeren van vrijstaande bliksemafleiders is het noodzakelijk om bepaalde luchtafstanden tussen de bliksemafleider en het beschermde object in acht te nemen. Deze vereiste komt voort uit het feit dat op het moment van een blikseminslag van een bliksemafleider er een hoog potentieel op wordt gecreëerd, wat kan leiden tot een omgekeerde ontlading van de bliksemafleider naar het object. De potentiaal bij de bliksemafleider op het moment van ontlading wordt bepaald door de afhankelijkheid: waar - impulsaardingsweerstand van de bliksemafleider 5 - 25 Ohm; - bliksemstroom in een goed geaard object, kA. Meer precies, de potentiaal bij de bliksemafleider kan worden bepaald rekening houdend met de inductantie bliksemafleider activiteit: waarbij a de steilheid is van het huidige golffront, kA/μs; - bliksemafleiderpunt ter hoogte van het object, m; - specifieke inductantie van de bliksemafleider, μH/m. Om de minimaal toelaatbare nadering van een object tot een bliksemafleider te berekenen, kan men uitgaan van de afhankelijkheid: waarbij Ein de toelaatbare elektrische veldsterkte van de impuls in de lucht is, verondersteld 500 kV / m te zijn. Richtlijnen voor overspanningsbeveiliging bevelen aan dat de afstand tot de bliksemafleider gelijk is aan: Deze afhankelijkheid geldt voor een bliksemstroom van 150 kA, een stroomhelling van 32 kA/μs en een bliksemafleiderinductantie van 1,5 μH/m. Ongeacht de resultaten van de berekening moet de afstand tussen het object en de bliksemafleider minimaal 5 m zijn. Een van de meest betrouwbare manieren om directe blikseminslagen van hoogspanningslijnen te voorkomen, is de ophanging van geaarde draadbliksemafleiders erboven. Dit apparaat is duur en wordt daarom alleen gebruikt op eersteklas lijnen met een spanning van 110 kV en hoger. Wanneer de lijn op metalen of houten steunen niet volledig is bedekt met kabels, bestrijken ze alleen benaderingen van onderstations in een sectie van 1-2 km. Afhankelijk van het ontwerp van de steunen kunnen één of twee kabels worden gebruikt, stevig bevestigd aan de metalen steun of aan de aardende metalen hellingen van de houten steunen. Om de kabel te beschermen tegen overbranden door bliksemstroom en om de aarding te regelen, is de ondersteuning van de kabel gemaakt met behulp van één ophangisolator die is overbrugd met een vonkbrug. De efficiëntie van kabelbescherming is hoe hoger, hoe kleiner de hoek gevormd door de verticaal door de kabel en de lijn die de kabel verbindt met de buitenste van de draden. Deze hoek wordt de beschermende hoek genoemd en heeft een waarde in het bereik van 20-30 0 . De beschermingszone voor één kabel in de dwarsdoorsnede loodrecht op de lijn heeft de vorm vergelijkbaar met de beschermingszone voor een bliksemafleider met één staaf. De breedte van de beschermende zone, die directe schade aan de draden ter hoogte van hun ophanghoogte uitsluit, wordt bepaald door de afhankelijkheid: Deze afhankelijkheid geldt voor een kabelophanghoogte van 30 m en lager.
A - hoogte van de bliksemafleider; hx - hoogte van een punt op de grens van het beschermde gebied: h& -h-hx - actieve hoogte van de bliksemafleider
De straal van de beschermingszone op elke hoogte door de bliksemafleider h wordt ook bepaald door experimenten in het laboratorium met behulp van een staaf met een hoogte hx (zie Fig. 21), die het beschermde object imiteert en in hetzelfde vlak ligt als de elektrode A en de bliksemafleider h. Ze bewegen ten opzichte van elkaar. Met hun verschillende locaties wordt een bepaald aantal lozingen geproduceerd.
Dan wordt de maximale afstand rx tussen de staaf van hoogte hx en de bliksemafleider van hoogte h gevonden, waarbij de staaf niet wordt beïnvloed door de ontlading. Deze afstand gh is de straal van het beschermingsgebied van de bliksemafleider ter hoogte van hx.
De beschermingszone van een bliksemafleider met een hoogte h die op deze manier is gedefinieerd, is een "tent" (Fig. 23), met een straal rx, m, die "Richtlijnen voor het berekenen van de beschermingszones van staaf- en draadbliksemafleiders" voor bliksem staven tot 60 m hoog raden berekening aan
volgens de formuleINVOERING
EVALUATIE VAN DE BESCHERMENDE ACTIVITEIT VAN BLIKSEMDRADEN
Parameters van staaf- en draadbliksemafleiders:
Parameters van staafbliksemafleiders:
Touw bliksemafleider
