Beskyttende virkning av stang og wire lynavledere. Påføring av wire lynbeskyttelse

Femtende webinar i serien "Jording og lynbeskyttelse: spørsmål og problemer som oppstår i designet"

Det er ikke overraskende, men en ledningslynavleder er den vanligste typen lynavleder, og effektiviteten er studert i beste utstrekning, fordi millioner av kilometer med luftledninger er beskyttet av ledningslynavledere, enkle eller doble. I mange år har den internasjonale organisasjonen CIGRE samlet verdenserfaring innen drift av wire lynbeskyttelse. Påliteligheten til deres handling, avhengig av høyden på fjæringen og beskyttelsesvinkelen, er pålitelig etablert, i det minste opp til nivået 0,999. Det skal bemerkes at den statistiske metodikken for å beregne sannsynligheten for et gjennombrudd, som ble brukt til å bestemme beskyttelsessonene til lynavledere i de nasjonale standardene RD 34.21.122-87 og SO-153-34.21.122-2003, hovedsakelig var kalibrert i henhold til erfaringen med å bruke jordledninger.

Et viktig poeng er den betydelig høyere effektiviteten til trådlynavledere sammenlignet med lynavledere i samme høyde. Hvis vi sammenligner beskyttelsespåliteligheten til systemet med lynavledere og jordledninger med et likt antall støtter som lynavledere er installert på, vil forskjellen i antall forutsagte lyngjennombrudd til de beskyttede objektene være minst innenfor en ordre av størrelsesorden.

Ceteris paribus, den største påliteligheten av beskyttelse er sikret ved organisering av lukkede ledningslynavledere eller plasseringen av jordledninger med negative beskyttelsesvinkler. Dette gjør det mulig å minimere høyden på opphenget av jordledninger og dermed redusere antallet lynnedslag i det beskyttede området betydelig, og følgelig antallet farlige elektromagnetiske effekter på mikroelektroniske kretser, inkl. under jorden.

En annen grunnleggende fordel med kabellynbeskyttelse er muligheten for å installere jordledningsstøtter utenfor det beskyttede området uten vesentlige materialkostnader. Dermed er det mulig å betydelig svekke den ledende forbindelsen mellom jordingslederne til disse støttene og jordingssløyfen til det beskyttede objektet, noe som nesten helt eliminerer inntrengningen av lynstrøm i dens underjordiske kommunikasjon. Til slutt, på grunn av fjerning av jordledningsstøtter fra det beskyttede området, er det mulig enten å fullstendig undertrykke dannelsen av glidende gnistkanaler fra inngangspunktet for lynstrømmen i bakken, eller å orientere dem i en retning som er trygt for objektet.

Som et resultat lar utskifting av lynavledere med jordledninger i en rekke praktisk talt viktige situasjoner samtidig løse problemet med elektromagnetisk kompatibilitet.

Webinar tekst. Side 1

Rask lysbilde-navigering:

Estimert lesetid: 60 minutter

– Det er hyggelig å gratulere med første september, for selv om i dag er den sjuende, er det fortsatt første september for oss. Da jeg forberedte meg til dette seminaret, fanget jeg meg selv på en slik tanke. Du vet at vi alle blir små gutter i vår alderdom, og når de spør meg om yrket mitt, er jeg glad for å si at jeg er lynvernspesialist, at jeg takler ultrahøye spenninger og dette skaper respekt for min person, noe som er hyggelig for meg. Men det jeg fanget meg opp i er at det i dag viser seg at det ikke er spesielt nødvendig å snakke om ultrahøye spenninger, for problemene som i dag er forbundet med lynbeskyttelse når det gjelder spenning synker stadig lavere, og endelig har vi nådde det punktet at når vi arbeider med lynbeskyttelse, begynner vi å snakke om enheter av volt, fordi den største ulykken som lynet bringer i dag er tross alt elektromagnetiske pickuper i automatiseringskontrollkretser, relébeskyttelse i informasjonsoverføringskanaler, dette problemet vil være viktig, det viktigste i dag. Og når vi snakker om lynavledere, vil jeg fortsatt se tilbake på dette mest kjente problemet med elektromagnetisk kompatibilitet, fordi det er det viktigste for lynvernspesialister i dag.

— Så hvis vi snakker om ledningslynavledere, så må vi referere til det normative dokumentet SO-153, hvor det er skrevet at lynavledere kan være stang, bestå av strakte ledninger, det vil si ledninger og nett. Så designerne kjenner igjen stenger, de gjenkjenner også rutenett av en eller annen grunn. Selv om effektiviteten til disse rutenettene er ekstremt lav. Og med kablene er situasjonen litt spent.

— Av en eller annen grunn liker ikke designere wirelynavledere, selv om wirelynavledere er de vanligste lynavlederne i verden, fordi bokstavelig talt millioner av kilometer med kraftledninger er beskyttet av wirelynavledere. Og hvis vi snakker om det vi vet om lynavledere, så vet vi mest av alt hvordan ledningslynavledere oppfører seg, hvordan de beskytter ledningene til kraftledninger og all informasjonen vi har i dag er informasjon som tiltrekkes nettopp fra ledningslynavledere. . Tilbake i midten av forrige århundre oppsummerte to av våre store spesialister innen lynbeskyttelse, Vladimir Vladimirovich Burgsdorf og Mikhail Vladimirovich Kostenko, informasjonen som ble samlet inn av CIGRE - dette er den internasjonale kommisjonen for langdistanse elektriske nettverk, og nettopp denne oppdraget ble behandlet data som gjør det mulig å beregne sannsynligheten for et lyngjennombrudd gjennom wire lynbeskyttelse. Så de beregningsformlene som ble foreslått av våre spesialister Burgsdorf og Kostenko, de vises fortsatt, og disse formlene er i to forskjellige former. I det ene tilfellet er logaritmen for sannsynligheten for et lyngjennombrudd gitt i den vanlige verdien, og i det andre tilfellet i prosent er dette den eneste forskjellen mellom disse to formlene.

— Så hvis vi generaliserer disse to formlene, får vi følgende ting. Det viser seg at, avhengig av beskyttelsesvinkelen, øker sannsynligheten for et lyngjennombrudd sterkt, det vil si at påliteligheten til beskyttelsen forringes, men hvis vinkelen begynner å avta, og enda mer å gå til negative beskyttelsesvinkler, da blir påliteligheten til beskyttelse ekstremt høy. Hvis du tar denne teoretiske kurven, så se, bare en liten del av denne kurven er gitt av heltrukne linjer. Dette stykket, som er gitt med heltrukne linjer, sier at det er mange eksperimentelle poeng her, og her kan du regne med at dataene gitt av beregningsformlene virkelig er underbygget av lang driftserfaring. Denne solide kurven når omtrent nivået 10-3, det vil si at av tusen lyn bryter en gjennom til det beskyttede objektet. Dette er grenseverdiene som i dag kan brukes til å teste alle beregningsmetoder, for å være ærlig, de sonene med lynavledere som du elsker så mye og som er gitt i regulatoriske dokumenter i RD-34 eller SO-153. De samme sonene oppnås ved å kalibrere dataene gitt av kontaktledninger. Det ville ikke være noen trådlynavledere, og ærlig talt ville det ikke være noen beskyttelsessoner for lynavledere. Det er situasjonen i dag.

— Men dette er ikke poenget, men det faktum at hvis man ser på beskyttelsessonene til lynavledere. Så jeg lastet ned nettbrettet fra SO-153. Og beskyttelsessonene til lynavledere, vil du se at størrelsene på disse sonene er nesten de samme. Hvis de er forskjellige for kontaktledning og lynavledere, skiller de seg innen ti, femten prosent. Og på denne bakgrunn vil jeg nå fortelle deg så opprørske ord at påliteligheten til wirelynavledere er praktisk talt urimelig høyere enn stanglynene du er vant til. På bakgrunn av de to tabellene som er lastet ned fra retningslinjene - det ser kanskje til og med vilt ut, men likevel er dette et rent faktum.

"Og nå, for å demonstrere dette blotte faktum, vil jeg vise deg følgende ting. Jeg har en gjenstand. Et slikt objekt er et stort verksted eller et stort lager med en størrelse på 100 * 100 meter og en høyde på 20 meter. Jeg ønsker å bruke lynavledere for å beskytte dette lageret, og jeg ønsker å tilby lynavledere. Jeg tar 4 stolper, setter disse 4 stolpene i hjørnene på lageret og ser, setter lynavledere på dem. Og jeg har en kurve som viser hvordan sannsynligheten for et lyngjennombrudd endrer seg avhengig av høyden på lynavlederne. Jeg vil fokusere på sannsynligheten for et gjennombrudd på 0,01, det vil si på påliteligheten av beskyttelse på 0,99, og se på hvilke stenger jeg trenger. Det viser seg at jeg trenger lynavledere ca 40 meter høye. Men hvis jeg tar de samme støttene og trekker en kabel langs disse støttene rundt omkretsen av lageret, vil jeg få samme beskyttelsessikkerhet på 0,01 med en kabelopphengshøyde på 28 meter. Tenk deg, en forskjell på 12 meter er en forskjell ikke bare i penger, som vil gå til kostnadene for støtter.

- På grunn av hvilket? Det er veldig viktig å forstå hvorfor denne fordelen. Se, primitive bilder er tegnet. Lynavleder, en gjenstand står betinget i nærheten. Dette bildet viste jeg allerede på et av seminarene. Se, Herren Gud sender lyn til oss fra forskjellige retninger. La oss se på lyn fra punkt A og lyn fra punkt B. Disse lynene har ulik sannsynlighet for å bryte gjennom til det beskyttede objektet. Fra punkt A går kanalen først til objektet. Fra punkt B går den innledningsvis til lynavlederen. Forskjellen i disse avstandene bestemmer påliteligheten til beskyttelsen. En lynstang beskytter objekter godt bare fra den ene siden - bakfra. Hvis vi snakker om lyn som kommer fra motsatt side, så er beskyttelsen her mye svakere og dette bekreftes ganske enkelt av forskjellen mellom den ene og den andre avstanden. Og hva vil skje nå hvis jeg beveger meg bort fra objektet eller vekk fra lynavlederen? Det viser seg at hvis jeg beveger meg bort fra objektet horisontalt til siden, reduseres forskjellen mellom de samme avstandene, og påliteligheten til beskyttelsen min begynner å synke veldig mye. Og hvis jeg beveger meg bort fra lynavlederen, så vil forskjellen mellom disse avstandene øke og påliteligheten til beskyttelsen vil øke, så kablene er gode fordi uansett hvilken side lynet kommer fra, vil kabelen først og fremst komme inn i sin vei. Og takket være en slik kabellynbeskyttelse som omgir det beskyttede området, øker påliteligheten til beskyttelsen betraktelig.

– Dette punktet gjenspeiles i det normative dokumentet. I det normative dokumentet i SO-153-34.21.122, velkjent for deg, er det en seksjon som få av dere klatret inn i - dette er seksjonen for å beregne en lukket wirelynavleder. Se hva det handler om. Her har du et objekt, dette er en frontal projeksjon. Over er det støtter og på disse støttene er en lynstang hengt opp langs den ytre omkretsen. Nå, uansett fra hvilken side lynet kommer: til høyre, til venstre, herfra, herfra, hvor enn det kommer fra, snubler det først over denne lynavlederen. Og som et resultat av denne saken er påliteligheten til beskyttelse kraftig økt. For eksempel, hvis jeg plasserer lynavledere med en forskyvning på bare 2 meter til siden, så se, beskyttelsespåliteligheten på 0,99, når ett av hundre lyn bare bryter gjennom, er gitt for en gjenstand som er 20 meter høy i tilfelle når høyden på lynavlederen bare er mindre enn 2 meter over taket på den beskyttede gjenstanden. Kabler viser seg å være ekstremt lovende i denne forbindelse, de er ikke bare lovende, de øker nesten ikke høyden på bygningen - dette betyr at de ikke trekker ekstra lyn på seg selv. Og dette betyr at påliteligheten til beskyttelsen av elektromagnetiske pickuper blir mer pålitelig. Dette er den første og viktigste fordelen med wire lynavledere. Lynavledere med høy beskyttelsessikkerhet klarer seg med et lite overskudd over det beskyttede objektet og dette er en veldig god og meget gunstig kvalitet på dem, som dere designere nesten aldri bruker.

LIGHTNING WIRE - en enhet for å beskytte bygninger og strukturer mot direkte lynnedslag. M. omfatter fire hoveddeler: en lynavleder som direkte oppfatter et lynnedslag; nedleder som forbinder lynstangen med jordelektroden; jordelektrode gjennom hvilken lynstrømmen strømmer til bakken; den bærende delen (støtten eller støttene) beregnet for å feste lynavlederen og nedlederen.

Avhengig av utformingen av lynavlederen, skilles stang, kabel, netting og kombinerte lynavledere ut.

I henhold til antall fellesvirkende lynavledere er de delt inn i enkle, doble og multiple.

I tillegg, på stedet til M. er det separate, isolerte og ikke isolerte fra den vernede bygningen. Den beskyttende virkningen av lyn er basert på lynets egenskap til å treffe de høyeste og godt jordede metallstrukturer. På grunn av denne egenskapen blir en fredet bygning som er lavere i høyden praktisk talt ikke truffet av lynet hvis den går inn i vernesonen M. Vernesonen M er den delen av rommet som ligger inntil og med tilstrekkelig grad av pålitelighet (minst. 95 %) gir beskyttelse for strukturer mot direkte lynnedslag. Oftest brukes stang M for å beskytte bygninger og konstruksjoner.

Taulyn brukes oftest for å beskytte bygninger med stor lengde og høyspentledninger. Disse M. er laget i form av horisontale kabler festet på støtter, langs hver av dem er det lagt en strømavtaker. Stang og kabel M. gir samme grad av pålitelighet av beskyttelse.

Som lynavledere kan du bruke et metalltak, jordet i hjørnene og langs omkretsen minst hver 25. m, eller et ståltrådnett med en diameter på minst 6 mm lagt på et ikke-metalltak, med et maskeområde på opptil 150 mm2, med knuter festet ved sveising, og jordet akkurat som et metalltak. Metallhetter er festet til gitteret eller ledende tak over skorsteinene og ventilasjonsrørene, og i fravær av hetter, er ledningsringer spesielt påført rørene.

M. stang - M. med et vertikalt arrangement av lynavlederen.

M. kabel (forlenget) - M. med et horisontalt arrangement av lynstangen, festet på to jordede støtter.

LYNBESKYTTELSESONER

Vanligvis er beskyttelsessonen utpekt av den maksimale sannsynligheten for et gjennombrudd som tilsvarer dens ytre grense, selv om sannsynligheten for et gjennombrudd avtar betydelig i dybden av sonen.

Beregningsmetoden gjør det mulig å konstruere en beskyttelsessone for stang- og trådlynavledere med en vilkårlig verdi av gjennombruddssannsynligheten, d.v.s. for enhver lynavleder (enkelt eller dobbel), kan du bygge et vilkårlig antall beskyttelsessoner. For de fleste offentlige bygg kan det imidlertid gis tilstrekkelig beskyttelse ved bruk av to soner, med en gjennombruddssannsynlighet på 0,1 og 0,01.

Når det gjelder pålitelighetsteori, er gjennombruddssannsynligheten en parameter som karakteriserer svikt i en lynavleder som en beskyttelsesanordning. Med denne tilnærmingen tilsvarer de to aksepterte beskyttelsessonene graden av pålitelighet på 0,9 og 0,99. Denne pålitelighetsvurderingen er gyldig når et objekt befinner seg nær grensen til beskyttelsessonen, for eksempel et objekt i form av en ring koaksial med en lynavleder. For virkelige objekter (vanlige bygninger), på grensen til beskyttelsessonen, er som regel bare de øvre elementene plassert, og det meste av objektet er plassert i dybden av sonen. Vurderingen av påliteligheten til vernesonen langs dens ytre grense fører til for lave verdier. Derfor, for å ta hensyn til det gjensidige arrangementet av lynavledere og gjenstander som eksisterer i praksis, er beskyttelsessonene A og B tildelt i RD 34.21.122-87 en omtrentlig grad av pålitelighet på henholdsvis 0,995 og 0,95.

Enkeltstang lynavleder.

Beskyttelsessonen til en lynavleder med en enkelt stang med høyden h er en sirkulær kjegle (Fig. A3.1), hvis topp er i høyden h0

1.1. Beskyttelsessoner av enstangs lynavledere med høyde h? 150 m har følgende totalmål.

Sone A: h0 = 0,85h,

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

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

Sone B: h0 = 0,92h;

rx \u003d 1,5 (h - hx / 0,92).

For sone B, høyden på en enkelt stang lynavleder for kjente verdier av h og kan bestemmes av formelen

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

Ris. P3.1. Beskyttelsessone for en enkelt stang lynavleder:

I - grensen for beskyttelsessonen på hx-nivå, 2 - den samme på bakkenivå

Enkeltråds lynavleder.

Beskyttelsessonen til en enkelt wire lynavleder med en høyde h? 150 m er vist i fig. P3.5, hvor h er høyden på kabelen i midten av spennet. Tatt i betraktning nedhenget av kabelen med et tverrsnitt på 35-50 mm2, med en kjent høyde på støttehopp og spennlengde a, bestemmes høyden på kabelen (i meter):

h = hopp - 2 ved a< 120 м;

h = hopp - 3 ved 120< а < 15Ом.

Ris. P3.5. Beskyttelsessone for en enkelttråds lynavleder. Betegnelsene er de samme som i fig. P3.1

Beskyttende handling lynavleder er basert på "lynets egenskap med større sannsynlighet for å treffe høyere og godt jordede objekter sammenlignet med objekter i nærheten av lavere høyde. Derfor er lynavlederen, som ruver over det beskyttede objektet, tildelt funksjonen å avskjære lyn, som, i fravær av lynavleder, ville ha truffet objektet Kvantitativt sett bestemmes lynavlederens beskyttende effekt gjennom sannsynligheten for et gjennombrudd - forholdet mellom antall lynnedslag og det beskyttede objektet (antall gjennombrudd) til det totale antallet nedslag til lynavlederen og objektet.

I henhold til den aksepterte designmodellen er det umulig å skape en ideell beskyttelse mot direkte lynnedslag, som helt utelukker gjennombrudd til det beskyttede objektet. I praksis er imidlertid det gjensidige arrangementet av objektet og lynavlederen mulig, noe som gir en lav sannsynlighet for et gjennombrudd, for eksempel 0,1 og 0,01, som tilsvarer en reduksjon i antall skader på objektet med omtrent 10 og 100 ganger sammenlignet med objektet der det ikke er lynavleder. For de fleste moderne anlegg gir slike beskyttelsesnivåer et lite antall gjennombrudd over hele levetiden.

Ris. 11.22. Lynapparat.

Aerial LS-støtter beskytter mot skade ved direkte lynnedslag med lynavledere, som er installert på inngangs-, kabel-, kontroll-, split-, overgangsstøtter, samt på støtter som erstattes på grunn av skader ved lynutladninger. For en lynstang brukes en lineær ståltråd med en diameter på 4 ... 5 mm, hvis nedre ende er trukket tilbake. Denne kranen kalles en jordingsleder. Lengden på jordledningsuttaket (fig. 11.22) avhenger av jordens natur og kan være lik 1 ... 12 m. Jordelektrodens dybde er 0,10 m. På mellom- og hjørnestøtter bøyer de seg vanligvis ikke, men fører ledningene til stangen.

Støtter som gnist- eller gassfylte avledere er installert på er også beskyttet av lynavledere. I henhold til sikkerhetsforskriftene er det laget et gap på støttene som har et skjæringspunkt eller tilnærming til VVL, i en høyde på 30 cm fra bakken, på lynavlederen, noe som skaper et gnistgap på 50 mm.

Effektiviteten til en lynavleder er jo større jo høyere den er plassert. Sonen for beskyttelsesvirkning av en lynavleder bestemmes omtrentlig av formelen S=πh2, hvor h er høyden til lynavlederen.

lynbeskyttelseskabel - en jordet forlenget lynavleder strukket langs kraftledningen over ledningene.

Avhengig av plassering, antall ledninger på luftledningsstøttene, jordmotstanden, spenningsklassen til luftledningen, nødvendig grad av lynbeskyttelse, er det montert en eller flere kabler. Høyden på opphenget av lynbeskyttelseskabler bestemmes avhengig av beskyttelsesvinkelen, det vil si vinkelen mellom den vertikale som går gjennom kabelen og linjen som forbinder kabelen med den ytre ledningen, som kan variere over et bredt område og til og med være negativ.

På luftledninger med spenning inntil 20 kV brukes vanligvis ikke lynbeskyttelseskabler. 110-220 kV luftledninger på trestolper og 35 kV luftledninger (uavhengig av materialet på stolpene) beskytter oftest kun tilløp til nettstasjoner med kabel. Ledninger på 110 kV og over på metall- og armert betongstøtter er beskyttet med kabel gjennomgående.

Som lynbeskyttelseskabler brukes ståltau eller noen ganger stål-aluminiumtråder med en stålkjerne med økt tverrsnitt. Ståltau er konvensjonelt betegnet med bokstaven C og tall som indikerer deres tverrsnittsareal (for eksempel C-35).

Ris. 21. Bestemmelse av lynavlederbeskyttelsessonen på modellen

Ris. 22. Sone med 100 % nederlag av lynavlederen

Ris. 23. Beskyttelsessone for en enkelt stang lynavleder opp til 60 m høy:
A - lynavleder høyde; hx - høyden på et punkt på grensen til den beskyttede sonen: h& -h-hx - aktiv høyde på lynavlederen

Denne sonen kalles sonen for 100 % ødeleggelse av lynavlederen. For det andre er det en sone rundt lynavlederen med høyde h som ikke påvirkes av utslipp. Dette området er beskyttet av en lynavleder h. Minimumsavstanden fra BC-vertikalen, lik r0=3,5/r, er radiusen til lynavlederbeskyttelsessonen på bakkenivå.
Radiusen til beskyttelsessonen i enhver høyde av lynavlederen h bestemmes også ved eksperimenter i laboratoriet med en stang med høyde hx (se fig. 21), som imiterer det beskyttede objektet og er i samme plan med elektroden A og lynavlederen h. De beveger seg i forhold til hverandre. Med sine ulike plasseringer produseres et visst antall utslipp.
Da finner man den maksimale avstanden rx mellom stangen med høyde hx og lynavstanden i høyden h, hvor stangen ikke påvirkes av utslippet. Denne avstanden gh er radiusen til beskyttelsessonen til lynavlederen i høyden hx.
Beskyttelsessonen til en lynavleder med en høyde h definert på denne måten er et "telt" (fig. 23), med en radius rx, m, som "Retningslinjer for beregning av beskyttelsessoner for stang og wire lynavledere" for lyn stenger opp til 60 m høye anbefaler å beregne
i henhold til formelen

Den beskyttende effekten til en lynavleder er basert på det faktum at lynet er mer sannsynlig å treffe høyere og godt jordede objekter, sammenlignet med nærliggende objekter med lavere høyde. Derfor er lynavlederen, som reiser seg over det beskyttede objektet, tildelt funksjonen å avskjære lyn, som i fravær av en lynavleder ville treffe objektet. Kvantitativt bestemmes den beskyttende effekten til en lynavleder gjennom sannsynligheten for et gjennombrudd - forholdet mellom antall nedslag til det beskyttede objektet (antall gjennombrudd) og det totale antallet nedslag til lynavlederen og objektet.

Det er umulig å skape en ideell beskyttelse mot direkte lynnedslag, som helt utelukker gjennombrudd til det beskyttede objektet. I praksis er imidlertid det gjensidige arrangementet av objektet og lynavlederen mulig, noe som gir en lav sannsynlighet for et gjennombrudd, for eksempel 0,1 og 0,01, som tilsvarer en reduksjon i antall skader på objektet med omtrent 10 og 100 ganger sammenlignet med en ubeskyttet gjenstand. For de fleste moderne anlegg gir slike beskyttelsesnivåer et lite antall gjennombrudd over hele levetiden.

Tilnærming til standardisering av lynbeskyttelsesjordelektroder

En av de effektive måtene å begrense lynstøt i lynavlederkretsen, så vel som på metallstrukturene og utstyret til anlegget, er å sikre lav motstand til jordingsledere. Derfor, når du velger lynbeskyttelse, er motstanden til jordelektroden eller dens andre egenskaper knyttet til motstanden underlagt rasjonering.

For utendørs installasjoner ble den maksimalt tillatte impulsmotstanden for jordelektroder antatt å være 50 ohm.

For tiden er armert betongfundamenter vanlige og anbefalte utforminger av jordingsledere. De er underlagt et tilleggskrav - utelukkelse av mekanisk ødeleggelse av betong under spredning av lynstrømmer gjennom fundamentet. Armerte betongkonstruksjoner tåler høye tettheter av lynstrømmer som sprer seg gjennom armeringen, noe som er forbundet med den korte varigheten av denne spredningen. Enkelt armert betongfundament (peler med en lengde på minst 5 eller fotbrett med en lengde på minst 2 m) er i stand til å motstå lynstrømmer opp til 100 kA uten ødeleggelse. For store fundamenter med tilsvarende større armeringsflate er en strømtetthet som er farlig for betongødeleggelse usannsynlig for eventuelle lynstrømmer.

Rasjonering av parametrene til jordelektroder i henhold til deres typiske design har en rekke fordeler: det tilsvarer foreningen av armert betongfundament akseptert i konstruksjonspraksis, tatt i betraktning deres utbredte bruk som naturlige jordelektroder; når du velger lynbeskyttelse, er det ikke nødvendig å utføre beregninger av impulsmotstander til jordingsledere, noe som reduserer mengden designarbeid.

Generelle bestemmelser for lynbeskyttelsesanordning

Lynbeskyttelsesanordninger (lynavledere) bør inkludere lynavledere som direkte oppfatter et lynnedslag, nedledere og jordelektroder.

Lynavledere må være laget av stål (rundt, bånd, vinkel, rørformet) av enhver karakter med et tverrsnitt på minst 200 mm 2, en lengde på minst 500 mm og montert på en støtte eller direkte på selve den beskyttede bygningen eller strukturen.

Tau lynavledere må være laget av flertrådstau av stål med et tverrsnitt på minst 50 mm 2.

Nedledere som forbinder alle typer lynavledere med jordledere bør være laget av stål. Dimensjonene deres må være minst som følger:

Utendørs bygning Utegrunn

Diameter på avrundede ledere og hoppere, mm 8 -

Diameter på runde vertikale (horisontale) elektroder, mm - 16(14)

Snitt (tykkelse) av rektangulære dunledere, mm 2 (mm) 50(4) 160(4)

Lynbeskyttelsesnettet skal være laget av galvaniserte stålledere med en diameter på minst 8 mm, lagt på bygningens ikke-metalliske tak på toppen eller under brannsikker eller vanskelig brennbar isolasjon eller vanntetting. Størrelsen på gittercellene skal ikke være mer enn 6x6 m. Gitteret ved nodene skal kobles sammen ved sveising.

I bygninger med belegg på metallbindingsverk eller bjelker legges det ikke lynbeskyttelsesnett på taket. I dette tilfellet må støttestrukturene til belegget kobles med nedledere laget av A1 stålstenger med en diameter på 12 mm. Alle metalldeler som er plassert på taket (rør, ventilasjonsanordninger, avløpstrakter, etc.) skal kobles til lynbeskyttelsesnettet med lynavledere. På ikke-metalliske forhøyede deler av bygninger skal det legges et ekstra metallnett og kobles ved sveising til lynbeskyttelsesnettet på taket.

Ved legging av lynbeskyttelsesnett og montering av lynavledere, bør metallkonstruksjoner av bygninger og konstruksjoner (søyler, takstoler, rammer, branntrapper, etc., samt armering av armerte betongkonstruksjoner) brukes som nedledere på den beskyttede gjenstanden uansett hvor mulig, forutsatt at kontinuerlig elektrisk forbindelse i leddene til strukturer og beslag med lynavledere og jordingsledere, som regel utført ved sveising

Det er tillatt å bruke alle jordelektroder til elektriske installasjoner anbefalt av PUE, med unntak av nøytrale ledninger til luftledninger med spenning opptil 1 kV, som lynbeskyttelsesjordelektroder.

Armert betongfundament av bygninger, konstruksjoner, utendørs installasjoner, støtte av lynavledere bør som regel brukes som lynbeskyttelsesjordledere, forutsatt at en kontinuerlig elektrisk forbindelse tilveiebringes gjennom deres forsterkning og dens forbindelse til innebygde deler ved sveising.

Bituminøse og bitumen-latex-belegg er ikke til hinder for slik bruk av fundamenter. I middels og svært aggressiv jord, hvor armert betong er beskyttet mot korrosjon av epoksy og andre polymerbelegg, samt når jordfuktigheten er mindre enn 3 %, er det ikke tillatt å bruke fundamenter som jordelektroder.

Kunstig jording bør plasseres under asfaltdekke eller på sjeldent besøkte steder (på plener, i en avstand på 5 m eller mer fra grusveier og gangveier osv.).

Utjevning av potensialer inne i bygninger og konstruksjoner med bredde over 100 m bør skje på grunn av en kontinuerlig elektrisk forbindelse mellom de bærende butikkkonstruksjonene og armert betongfundament, dersom sistnevnte kan brukes som jordelektroder. Ellers bør det legges inne i bygningen i bakken i en dybde på minst 0,5 m av forlengede horisontale elektroder med et tverrsnitt på minst 100 mm 2. Elektroder bør legges minst 60 m på tvers av bygningens bredde og kobles i endene på begge sider til den utvendige jordsløyfen.

I hyppig besøkte åpne områder med økt fare for lynnedslag (nær monumenter, TV-tårn og lignende konstruksjoner over 100 m høye) utføres potensialutjevning ved å koble konstruksjonens strømledere eller beslag til dens armerte betongfundament minst 25 m langs omkretsen av bunnen av strukturen.

Hvis det er umulig å bruke armert betongfundament som jordelektroder under asfaltoverflaten på stedet i en dybde på minst 0,5 m, hver 25. m, radialt divergerende horisontale elektroder med et tverrsnitt på minst 100 mm 2 og en lengde på 2-3 m skal legges, koblet til jordelektrodene som beskytter strukturen mot direkte lynnedslag.

Under bygging av høye bygninger og strukturer på dem i tordenværperioden, fra en høyde på 20 m, er det nødvendig å sørge for følgende midlertidige lynbeskyttelsestiltak. Lynavledere skal festes ved det øvre merket på objektet under konstruksjon, som skal kobles gjennom metallkonstruksjoner eller nedledere som fritt faller ned langs veggene til jordingslederne spesifisert i avsnittene. 3.7 og 3.8 RD. Type B beskyttelsessone for lynavledere bør omfatte alle utearealer der personer kan oppholde seg under bygging. Forbindelser av lynbeskyttelseselementer kan sveises eller boltes. Ettersom høyden på objektet under konstruksjon øker, bør lynavledere flyttes høyere.

Innretninger og tiltak for lynbeskyttelse som oppfyller kravene i disse standardene skal inngå i prosjekt og tidsplan for oppføring eller ombygging av bygget på en slik måte at gjennomføring av lynvern skjer samtidig med hovedkonstruksjons- og installasjonsarbeidene.

Lynbeskyttelsesanordninger for bygninger og konstruksjoner må aksepteres og settes i drift ved begynnelsen av etterbehandlingen, og i nærvær av eksplosive soner - før starten av en omfattende testing av prosessutstyr.

Samtidig tegnes den korrigerte designdokumentasjonen for lynbeskyttelsesanordningen (tegninger og forklarende notat) og handlinger for aksept av lynvernanordninger, inkludert handlinger for skjult arbeid med å koble jordledere til nedledere og nedledere til lynavledere. opp og overført til kunden, med unntak av tilfeller av bruk av stål rammen av bygningen som nedledere og lynavledere, samt resultatene av målinger av motstanden til strømmen av industriell frekvens av jordingsledere av separate lynavledere .

Kontroll av tilstanden til lynbeskyttelsesanordninger bør utføres for bygninger og strukturer i kategori I og II en gang i året før starten av tordenværsesongen, for bygninger og strukturer i kategori III - minst 1 gang på 3 år.

Integriteten og beskyttelsen mot korrosjon av de synlige delene av lynavledere og nedledere og kontaktene mellom dem, samt verdien av motstanden mot strømmen til den industrielle frekvensen til jordingsledere til separate lynavledere, er gjenstand for verifisering. Denne verdien bør ikke overstige resultatene av de tilsvarende målingene på akseptstadiet med mer enn 5 ganger. Ellers bør jordingslederen revideres.

Avhengig av de spesifikke forholdene er ulike alternativer (eller kombinasjoner av disse) for lynbeskyttelse mulig. Den enkleste måten er å utstyre et hus med et metalltak med et lynbeskyttelsessystem. For å gjøre dette er det nok å bringe en nedleder til to motsatte takhellinger og koble dem til jordingsledere (for eksempel et vannrør). Avløpsrør kan brukes som nedledere, jording dem, om nødvendig, ved hjelp av en vertikal eller horisontal jordelektrode.

En struktur med et ikke-metalltak kan utstyres med et kabellynbeskyttelsessystem i form av en ståltråd strukket langs takets møne med en diameter på 5-6 mm med lynavledere plassert over konstruksjonens høyeste punkt eller dens elementer. En ledning med et gap på 250 mm fra takryggen trekkes mellom trestolper montert på gavler, hvis den er plassert over andre bygningselementer (for eksempel en skorstein), kan den i dette tilfellet betraktes som en lynstang.

Kabel lynbeskyttelsessystem:

a - generelt syn; b - feste "gaffelen" på røret; c - riktig plassering av ledningslynstangen; 1 - stang lynstang; 2 - kabel lynstang; 3 - stativer;

4 - blindt område; 5 - jordelektrode; 6 - fuktingssone; 7 - gangsti; 8 - nedleder

INTRODUKSJON

Distribusjon elektriske nettverk (PC) med en spenning på 0,4-10 kV de siste årene er utstyrt med elektrisk utstyr, enheter, enheter, isolatorer og ledninger, laget på en ny moderne teknisk base. Driften av slike nettverksanlegg krever et pålitelig lynoverspenningsvernsystem ved bruk av moderne tekniske midler. Utviklingen av tekniske midler og metoder for beskyttelse mot overspenninger PC er forbundet med en kvantitativ vurdering av parametrene for lyn og det sannsynlige antallet lynskader. For å beregne tettheten av direkte lynnedslag på bakken, brukes informasjon om intensiteten av tordenværaktivitet. I dette tilfellet er det nødvendig å ta hensyn til skjerming av nettverksobjekter av bygninger, strukturer, trær, etc. Skjerming kan i noen tilfeller redusere antall direkte treff på nettverksobjekter med ~70 %.

Pålitelig beskyttelse oppnås hvis utstyret og strukturene har tilstrekkelig høy isolasjonsstyrke eller det er installert effektive lynoverspenningsvernenheter i PC-en. For å beskytte PC-er med en spenning på 0,4-10 kV fra lynstøt, ikke-lineære overspenningsavledere (OPN), langgnistavledere (RDI), ventilavledere (RV) og rørformede avledere (RT), beskyttende gnistgap (IP) er brukt. Type, antall og installasjonssted for beskyttelsesenheter velges ved utforming av spesifikke nettverksfasiliteter. Ved installasjon av beskyttelsesenheter velges kravene til verdien av jordmotstand i henhold til PUE. For hovedledninger med en spenning på 6-10 kV, laget i dimensjonene til en luftledning med en spenning på 35 kV, anbefales det å bruke wire lynavledere ved tilnærmingene til transformatorstasjoner og distribusjonspunkter.

Oppgaven med å beskytte PC-en med en spenning på 0,4 kV er å forhindre skader på mennesker, dyr og forekomst av brann på grunn av inntrengning av lynnedslag inn i innvendige ledninger i boligbygg og andre bygninger, samt skade på det elektriske utstyr på 6-10 / 0,4 kV nettstasjoner.

EVALUERING AV BESKYTTELSESAKTIVITETEN TIL LYNTÅR

Parametre for stang og wire lynavledere

Parametre for lynavledere

En lynstang er en struktur i form av et vertikalt installert gitterspir, rør eller stang. En lynavleder som et middel for lynbeskyttelse ble foreslått av W. Franklin i 1749. Moderne lynavledere av standardtyper har en høyde på opptil 40 meter. I noen tilfeller, for å lage ikke-standard lynavledere, brukes fabrikkrør, kraftledningsstøtter eller metallportaler av åpne bryterutstyr som bærende strukturer.

Lynavlederen må ha en pålitelig forbindelse med bakken med en motstand på 5-25 ohm til spredning av impulsstrømmen. Den beskyttende egenskapen til lynavledere er at de orienterer lederen av den nye lynutladningen mot seg selv. Utslippet skjer nødvendigvis på toppen av lynstangen, hvis den er dannet i et bestemt område som ligger over lynavlederen. Dette området har form av en oppover ekspanderende kjegle og kalles 100 % lesjonssone. Det har blitt fastslått av eksperimentelle data at lynorienteringshøyden H avhenger av høyden på lynavlederen h. For lynavledere opp til 30 meter høye:

og for lynavledere med en høyde på mer enn 30 meter H=600m, anses det at toppen av kjeglen til sonen med 100% skade er plassert symmetrisk med lynavlederens akse i høyden av det beskyttede objektet, og dens radius er ved orienteringshøyden:

hvor er den aktive delen av lynavlederen, som tilsvarer dens overskudd over høyden på den beskyttede gjenstanden:

I tillegg til den spesifiserte sonen er den beskyttende effekten av en lynstang preget av en beskyttelsessone, dvs. plass der lynnedslag er utelukket. Beskyttelsessonen til en enkelt stang lynavleder har form av et telt som utvider seg nedover (fig. 1.1). For å beregne beskyttelsesradiusen på et hvilket som helst punkt i beskyttelsessonen, inkludert i høyden av det beskyttede objektet, brukes følgende formel:

hvor p er en korreksjonsfaktor lik 1 for lynavledere med høyde mindre enn 30 meter og lik høyere lynavledere.

I tilfellet når flere lynavledere brukes for å beskytte utstrakte objekter, er det tilrådelig at sonene med deres 100 % nederlag tetter seg over objektet eller til og med overlapper hverandre, unntatt et vertikalt lyngjennombrudd til det beskyttede objektet (fig. 1.2). Avstanden (S) mellom lynavledernes akser må være lik eller mindre enn verdien bestemt fra avhengigheten:

Beskyttelsessonen til to og fire stang lynavledere i planen på nivå med høyden til det beskyttede objektet har konturene vist i fig. 1.3, a, b.

Beskyttelsesradiusen vist i figuren bestemmes på samme måte som for en enkelt lynavleder, og den minste bredden på beskyttelsessonen bestemmes av spesielle kurver. Det bør huskes at med lynavledere opp til 30 meter høye, plassert på avstand, er den minste bredden på beskyttelsessonen lik null.

Figur 1.1 - Beskyttelsessone for en enkelt stang lynavleder:

1 - grensen til beskyttelsessonen; 2 - seksjon av vernesonen på nivået

Figur 1.2 - Skjema for arrangementet av lynavledere, som sikrer lukking av soner med 100 % skade

Figur 1.3 - Grafisk fremstilling av beskyttelsessonen:

a) - for to lynavledere; b) - for fire lynavledere

I nærvær av tre og fire lynavledere ser konturene av beskyttelsessonen ut som fig. 1,3 b. Beskyttelsesradiene bestemmes i dette tilfellet på samme måte som for enkle lynavledere. Størrelsen bestemmes ut fra kurvene for hvert par lynavledere. Diagonalen til en firkant eller diameteren til en sirkel som går gjennom toppunktene til en trekant dannet av tre lynavledere, i henhold til forholdene for beskyttelse av hele området, må tilfredsstille avhengighetene for lynavledere med en høyde på mindre enn 30 m :

for lynavledere med en høyde på mer enn 30 m:

Når du installerer frittstående lynavledere, er det nødvendig å observere visse luftavstander mellom lynavlederen og den beskyttede gjenstanden. Dette kravet kommer fra det faktum at i øyeblikket av et lynnedslag fra en lynavleder, skapes det et høyt potensial på den, som kan føre til en omvendt utladning fra lynavlederen til objektet. Potensialet ved lynavlederen i utladningsøyeblikket bestemmes av avhengigheten:

hvor - impulsjordingsmotstand til lynstangen 5 - 25 Ohm; - lynstrøm i et godt jordet objekt, kA.

Mer presist kan potensialet ved lynavlederen bestemmes under hensyntagen til induktansen

lynavlederaktivitet:

hvor a er brattheten til strømbølgefronten, kA/μs; - lynavleder punkt i høyden av objektet, m; - spesifikk induktans til lynavlederen, μH/m.

For å beregne minimum tillatt tilnærming av et objekt til en lynstang, kan man gå videre fra avhengigheten:

hvor E in er den tillatte impulselektriske feltstyrken i luften, antatt å være 500 kV/m.

Retningslinjer for overspenningsvern anbefaler at avstanden til lynavlederen tas lik:

Denne avhengigheten gjelder for en lynstrøm på 150 kA, en strømhelling på 32 kA/μs og en lynavlederinduktans på 1,5 μH/m. Uavhengig av resultatet av beregningen skal avstanden mellom objektet og lynavlederen være minst 5 m.

Lynavleder av tau

En av de mest pålitelige måtene å forhindre direkte lynnedslag fra kraftoverføringslinjer er suspensjonen av jordede ledningslynstenger over dem. Denne enheten er dyr og brukes derfor kun på førsteklasses linjer med en spenning på 110 kV og over. Når ledningen på metall- eller trestøtter ikke er fullstendig dekket med kabler, dekker de kun tilnærminger til transformatorstasjoner i en strekning på 1-2 km. Avhengig av utformingen av støttene, kan en eller to kabler brukes, tett festet til metallstøtten eller til jordingsmetallskråningene til trestøttene. For å beskytte kabelen mot overbrenning av lynstrøm og for å kontrollere jordingen, er støtten til kabelen laget ved hjelp av en opphengsisolator shuntet med et gnistgap. Effektiviteten til kabelbeskyttelse er jo høyere, jo mindre vinkel dannes ved at vertikalen går gjennom kabelen og linjen som forbinder kabelen med den ytterste av ledningene. Denne vinkelen kalles beskyttelsesvinkelen, og tar verdien i området 20-30 0 .

Beskyttelsessonen for en kabel i tverrsnittet vinkelrett på linjen har form som ligner beskyttelsessonen for en enkelt stang lynavleder. Bredden på beskyttelsessonen, som utelukker direkte skade på ledningene på nivået av deres opphengshøyde, bestemmes av avhengigheten:

Denne avhengigheten gjelder for en kabelopphengshøyde på 30 m og under.