Paratrăsnet cu cablu dublu. Efectul de protecție și zonele de protecție ale paratrăsnetului Efectul de protecție al paratrăsnetului cu paratrăsnet și cablu

Paratrăsnetul percepe direct o lovitură directă a fulgerului. Prin urmare, trebuie să reziste în mod fiabil efectelor mecanice și termice ale curentului și canalului fulgerului la temperatură înaltă. Structura de susținere poartă un paratrăsnet și un conductor de coborâre și combină toate elementele paratrăsnetului într-un singur mecanism, rigid, mecanic. construcție robustă. În instalațiile electrice, paratrăsnetele sunt instalate în apropierea pieselor sub tensiune care se află sub tensiune de funcționare. Căderea unui paratrăsnet pe elementele purtătoare de curent ale unei instalații electrice provoacă un accident grav. Prin urmare, structura de susținere a paratrăsnetului trebuie să aibă un înalt rezistenta mecanica, care ar elimina în exploatare cazurile de cădere a paratrăsnetului asupra echipamentelor centralelor electrice și stațiilor electrice. Paratrăsnetul trebuie să aibă o conexiune fiabilă la pământ cu o rezistență de 5-25 ohmi la răspândirea curentului de impuls. Proprietatea protectoare a paratrăsnetului cu tijă este că orientează liderul emergentului descărcarea fulgerului. Descărcarea are loc în mod necesar în partea superioară a paratrăsnetului dacă se formează într-o anumită zonă situată deasupra paratrăsnetului. Această zonă arată ca un con care se extinde în sus și se numește zona 100% afectată.

Datele experimentale au stabilit că înălțimea de orientare a trăsnetului H depinde de înălțimea paratrăsnetului h. Pentru paratrăsnet cu o înălțime de până la 30 de metri:

iar pentru paratrăsnet cu o înălţime mai mare de 30 metri H=600 m.

unde este partea activă a paratrăsnetului, corespunzătoare excesului său deasupra înălțimii obiectului protejat:

Figura 1.1 Zona de protecție a unui paratrăsnet cu o singură tijă: 1 - limita zonei de protecție; 2 - secțiune transversală a zonei de protecție la nivel.

Pentru a calcula raza de protecție în orice punct al zonei de protecție, inclusiv la înălțimea obiectului protejat, se utilizează formula:

unde este un factor de corecție egal cu 1 pentru paratrăsnet cu o înălțime mai mică de 30 de metri și egal pentru paratrăsnet mai mari.

Zonele de protecție ale obiectelor extinse în care sunt utilizate mai multe paratrăsnet, este recomandabil ca zonele de distrugere 100% a acestora să se închidă deasupra obiectului sau chiar să se suprapună, excluzând străpungerea fulgerului vertical la obiectul protejat axele paratrăsnetului trebuie să fie egale sau mai mici decât valoarea determinată din dependență:

Zona de protecție a două și patru paratrăsnet în plan la nivelul înălțimii obiectului protejat are contururile prezentate în Figura 1.3, a, b.

Cea mai mică lățime a zonei de protecție, raza de protecție prezentată în desen, se determină în același mod ca pentru un singur paratrăsnet, dar se determină folosind curbe speciale. Figura 1.2 prezintă modelele paratrăsnetului. Dacă paratrăsnetul cu o înălțime de până la 30 de metri sunt amplasate la distanță, cea mai mică lățime a zonei de protecție este zero.

Figura 1.2 Modele de paratrăsnet cu tijă pe suporturi din beton armat: a - din beton vibrat; b - beton centrifugat

Figura 1.3 Paratrăsnet cu tijă pe suporturi metalice: a - paratrăsnet cu cablu (structură de susținere); b - tijă paratrăsnet (structură de susținere)

Figura 1.3 prezintă modelele paratrăsnetului pe suporturi metalice. Razele de protecție se determină în acest caz în același mod ca și pentru paratrăsnet simple. Mărimea este determinată de curbele pentru fiecare pereche de paratrăsnet. Diagonala unui patrulater sau diametrul unui cerc care trece prin vârfurile unui triunghi format din trei paratrăsnet, conform condițiilor de protecție a întregii zone, trebuie să îndeplinească următoarele dependențe:

Pentru paratrăsnet cu o înălțime mai mică de 30 m:

Pentru paratrăsnet cu o înălțime mai mare de 30 m:

Pe ele sunt instalate paratrăsnet cu tije de sine stătătoare cu suporturi metalice fundații din beton armat. Colectorul de curent pentru astfel de paratrăsnet este structuri portante. Pe metal și structuri din beton armat De regulă, aparatele de comutare exterioare instalează paratrăsnet cu părți metalice portante. Designul fixării lor este determinat de caracteristicile designului aparatului de distribuție exterior la care este atașat paratrăsnetul. În mod obișnuit, proiectarea paratrăsnetelor instalate pe structuri de comutatoare exterioare este teava de otel, constând adesea din țevi de mai multe diametre. Paratrăsnetul cu o înălțime mai mare de 5 m la bază au o structură de zăbrele din oțel unghiular. Potențialul de pe paratrăsnet în momentul descărcării este determinat de relația:

unde este rezistența de împământare la impuls a paratrăsnetului 5-25 Ohm;

Curentul de fulger într-un obiect bine împământat.

Potențialul la paratrăsnet este determinat:

unde este panta frontului de undă curent;

• - punct paratrăsnet la înălțimea obiectului;
• - inductanţa specifică a paratrăsnetului.

Pentru a calcula apropierea minimă admisă a unui obiect de un paratrăsnet, se poate proceda de la relația:

unde este intensitatea permisă a câmpului electric pulsat în aer, presupusă a fi 500 kV/m.

Orientările pentru protecția la supratensiune recomandă ca distanța până la paratrăsnet să fie egală cu:

Această dependență este valabilă pentru un curent de trăsnet de 150 kA, o pantă de curent de 32 kA/µsec și o inductanță paratrăsnet de 1,5 µH/m. Indiferent de rezultatele calculului, distanța dintre obiect și paratrăsnet trebuie să fie de cel puțin 6 metri.

Paratrăsnet cu cablu. Valorile coeficienților k și z sunt luate în funcție de probabilitatea admisibilă de pătrundere a trăsnetului în zona de protecție. Probabilitatea ca fulgerul să pătrundă în zona de protecție este egală cu raportul dintre numărul de lovituri de trăsnet în structura protejată și număr total fulgerul se descarcă în paratrăsnet și în structura protejată. Dacă probabilitatea admisibilă de pătrundere a trăsnetului în zona de protecție este 0,01, atunci coeficientul este 1, iar dacă probabilitatea admisă este 0,001, adică zonele de protecție paratrăsnet cu cablu puțin mai mic decât zonele de protecție ale paratrăsnetului cu tijă. Forma zonei de protecție a două paratrăsnet paralele cu înălțime de până la 30 m Limitele exterioare ale zonei de protecție ale fiecărui cablu sunt determinate în același mod ca și pentru un paratrăsnet cu un singur cablu. În funcție de designul suporturilor, se pot folosi unul sau două cabluri, strâns conectate suport metalic sau la împământarea pantelor metalice suporturi din lemn. Pentru a proteja cablul de arderea curentului de fulger și pentru a controla împământarea suportului de fixare a cablului, se realizează folosind un izolator de suspensie, acoperit de un eclator. Eficiența protecției cablului este mai mare, cu atât este mai mic unghiul format de verticala care trece prin cablu și linia care leagă cablul de firul exterior. Acest unghi se numește unghi de protecție, luându-și valoarea în interior

Zona de protecție a două paratrăsnet prin cablu cu o înălțime mai mare de 30 m Metoda de construire a unei zone de protecție pentru acest caz este aceeași ca și pentru paratrăsnet cu cablu cu o înălțime de până la 30 m, dar la o distanță de sus. zona este trunchiată în același mod ca și pentru paratrăsnet cu un singur cablu. Lățimea zonei de protecție, care exclude deteriorarea directă a firelor la nivelul înălțimii de suspensie a acestora, este determinată de relația:

Această dependență este valabilă pentru o înălțime de suspensie de cablu de 30 m și mai jos.

LIGHTNING DRIVE - un dispozitiv pentru protejarea clădirilor și structurilor de loviturile directe ale trăsnetului. M. cuprinde patru părți principale: un paratrăsnet, care percepe direct o lovitură de trăsnet; conductor de coborâre care conectează paratrăsnetul de conductorul de împământare; electrod de masă prin care curentul fulgerului curge în pământ; piesă portantă (suport sau suporturi) destinată securizării paratrăsnetului și conductorului de coborâre.

În funcție de designul paratrăsnetului, se disting tijă, cablu, plasă și M combinat.

Pe baza numărului de paratrăsnet care funcționează în comun, acestea sunt împărțite în simple, duble și multiple.

In plus, in functie de amplasarea cladirii, exista autoportante, izolate si nu izolate fata de cladirea protejata. Efectul protector al lui M. se bazează pe capacitatea fulgerului de a lovi cel mai înalt și bine întemeiat structuri metalice. Datorită acestei proprietăți, o clădire protejată care este mai mică în înălțime practic nu este lovită de trăsnet dacă este inclusă în zona de protecție M. Zona de protecție M este partea din spațiu adiacentă acesteia și cu un grad suficient de fiabilitate (. cel puțin 95%) asigură protecția structurilor împotriva loviturilor directe de trăsnet. Rod M sunt cel mai adesea folosite pentru a proteja clădirile și structurile.

Cablurile sunt cel mai adesea folosite pentru a proteja clădirile lungi și linii de înaltă tensiune. Aceste cabluri sunt realizate sub formă de cabluri orizontale atașate de suporturi, de-a lungul fiecăruia fiind așezat un conductor de jos. Tija și cablul M. asigură același grad de fiabilitate al protecției.

Ca paratrăsnet, puteți folosi un acoperiș metalic, împământat la colțuri și de-a lungul perimetrului cel puțin la fiecare 25 m, sau o plasă de sârmă de oțel cu diametrul de cel puțin 6 mm așezată pe un acoperiș nemetalic, cu o celulă. suprafață de până la 150 mm2, cu noduri asigurate prin sudură și împământate în același mod ca acoperiș metalic. Capacele metalice sunt atașate de plasă sau acoperiș conductiv peste fum și conducte de aerisire, iar în absența capacelor - inele de sârmă special plasate pe țevi.

M. tijă - M. s aranjare verticală paratrăsnet.

Plasă de sârmă de cablu (extinsă) - plasă cu un paratrăsnet orizontal montat pe două suporturi împământate.

ZONE DE PROTECȚIE PENTRU TRASNET

De obicei, o zonă de protecție este desemnată prin probabilitatea maximă a unei străpungeri corespunzătoare graniței sale exterioare, deși în adâncurile zonei probabilitatea unei străpungeri scade semnificativ.

Metoda de calcul face posibilă construirea unei zone de protecție pentru paratrăsnet cu tijă și cablu cu o valoare arbitrară a probabilității unei străpungeri, adică pentru orice paratrăsnet (singură sau dublă), puteți construi un număr arbitrar de zone de protecție. Cu toate acestea, pentru majoritatea clădirilor comerciale, un nivel suficient de protecție poate fi asigurat prin utilizarea a două zone, cu o probabilitate de străpungere de 0,1 și 0,01.

În ceea ce privește teoria fiabilității, probabilitatea unei descoperiri este un parametru care caracterizează defecțiunea unui paratrăsnet ca fiind dispozitiv de protectie. Cu această abordare, cele două zone de protecție acceptate corespund unui grad de fiabilitate de 0,9 și 0,99. Această evaluare a fiabilității este valabilă atunci când obiectul este situat în apropierea graniței zonei de protecție, de exemplu, un obiect sub forma unui inel coaxial cu un paratrăsnet. Pentru obiectele reale (cladiri obisnuite) de la granița zonei de protecție, de regulă, sunt amplasate numai elementele superioare, iar cea mai mare parte a obiectului este situat în adâncurile zonei. Evaluarea fiabilității zonei de protecție de-a lungul graniței sale exterioare duce la valori excesiv de subestimate. Așadar, pentru a ține cont de poziția relativă a paratrăsnetului și a obiectelor care există în practică, zonelor de protecție A și B li se atribuie în RD 34.21.122-87 un grad de fiabilitate aproximativ de 0,995 și, respectiv, 0,95.

Paratrăsnet cu o singură tijă.

Zona de protecție a unui paratrăsnet cu o singură tijă cu înălțimea h este un con circular (Fig. A3.1), al cărui vârf se află la înălțimea h0

1.1. Zone de protectie ale paratrăsnetului cu o singură tijă cu înălțimea h? 150 m au următoarele dimensiuni de gabarit.

Zona A: h0 = 0,85h,

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

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

Zona B: h0 = 0,92h;

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

Pentru zona B, înălțimea unui paratrăsnet cu o singură tijă cu valori cunoscute ale lui h și poate fi determinată prin formula

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

Orez. P3.1. Zona de protecție a unui paratrăsnet cu o singură tijă:

I - limita zonei de protecție la nivelul hx, 2 - aceeași la nivelul solului

Paratrăsnet cu un singur cablu.

Zona de protectie a unui paratrăsnet cu un singur cablu cu înălțimea h? 150 m este prezentat în Fig. A3.5, unde h este înălțimea cablului în mijlocul travei. Ținând cont de înclinarea unui cablu cu o secțiune transversală de 35-50 mm2 cu o înălțime cunoscută a hopului și lungimea travei a, se determină înălțimea cablului (în metri):

h = hop - 2 la a< 120 м;

h = hop - 3 la 120< а < 15Ом.

Orez. P3.5. Zona de protecție a unui singur paratrăsnet catenar. Denumirile sunt aceleași ca în fig. P3.1

Zonele de protecție ale unui paratrăsnet cu un singur cablu au următoarele dimensiuni de gabarit.

Mai jos este explicată abordarea pentru determinarea zonelor de protecție ale paratrăsnetului, a căror construcție se realizează conform formulelor aplicatii 3 RD 34.21.122-87.

Efectul protector al unui paratrăsnet se bazează pe „proprietatea trăsnetului care are mai multe șanse să lovească obiecte mai înalte și bine împământate în comparație cu obiectele din apropiere de înălțime mai mică. Prin urmare, paratrăsnetului, care se ridică deasupra obiectului protejat, i se atribuie funcția de interceptare a trăsnetului, care în absența unui paratrăsnet ar lovi obiectul Cantitativ, efectul protector al unui paratrăsnet este determinat prin probabilitatea unei descoperiri - raportul dintre numărul de lovituri de trăsnet și un obiect protejat (numărul. de străpungeri) la numărul total de lovituri la paratrăsnet și la obiect.

Există mai multe moduri de a evalua probabilitatea unei descoperiri, pe baza diferitelor concepte fizice ale proceselor de daune cauzate de fulgere. RD 34.21.122-87 folosește rezultatele calculelor folosind o metodă probabilistică care raportează probabilitatea de deteriorare a unui paratrăsnet și a unui obiect cu răspândirea traiectoriilor de fulger în jos, fără a lua în considerare variațiile curenților acestuia.

Conform modelului de calcul adoptat, este imposibil să se creeze o protecție ideală împotriva loviturilor directe de trăsnet, excluzând complet străpungerile obiectului protejat. Cu toate acestea, în practică, poziția relativă a obiectului și a paratrăsnetului este fezabilă, oferind o probabilitate scăzută a unei străpungeri, de exemplu, 0,1 și 0,01, ceea ce corespunde unei reduceri a numărului de daune aduse obiectului cu aproximativ 10 și De 100 de ori în comparație cu un obiect în care nu există paratrăsnet. Pentru majoritatea instalațiilor moderne, astfel de niveluri de protecție asigură un număr mic de descoperiri pe întreaga durată de viață.

Mai sus am considerat o clădire industrială cu înălțimea de 20 m și dimensiuni în plan de 100 × 100 m, situată într-o zonă cu o durată de furtună de 40-60 de ore pe an;

Dacă această clădire este protejată de paratrăsnet cu o probabilitate de străpungere de 0,1, nu se poate aștepta mai mult de o străpungere în ea în 50 de ani. În același timp, nu toate descoperirile sunt la fel de periculoase pentru obiectul protejat, de exemplu, aprinderea este posibilă la curenți mari sau la sarcini transferate, care nu se găsesc în fiecare descărcare de fulger. În consecință, se poate aștepta ca o anumită instalație să experimenteze un impact periculos pe o perioadă care depășește în mod evident 50 de ani, sau pentru majoritatea instalațiilor industriale din categoriile II și III, nu mai mult de un impact periculos pe întreaga perioadă de existență.

Cu o probabilitate de erupție de 0,01, aceeași clădire nu se poate aștepta la mai mult de o erupție în 500 de ani - o perioadă mult mai lungă decât durata de viață a oricărei instalații industriale. Un astfel de nivel ridicat de protecție este justificat doar pentru obiectele din categoria I care reprezintă o amenințare constantă de explozie.

Efectuând o serie de calcule ale probabilității unei străpungeri în vecinătatea unui paratrăsnet, este posibil să se construiască o suprafață care este locația geometrică a vârfurilor obiectelor protejate, pentru care probabilitatea unei străpungeri este o valoare constantă. . Această suprafață este limita exterioară a spațiului numit zonă de protecție împotriva trăsnetului;

În ceea ce privește teoria fiabilității, probabilitatea unei descoperiri este un parametru care caracterizează defecțiunea unui paratrăsnet ca dispozitiv de protecție.

Cu această abordare, cele două zone de protecție acceptate corespund unui grad de fiabilitate de 0,9 și 0,99. Această evaluare a fiabilității este valabilă atunci când obiectul este situat în apropierea graniței zonei de protecție, de exemplu, un obiect sub forma unui inel coaxial cu un paratrăsnet. Pentru obiectele reale (cladiri obisnuite) de la granița zonei de protecție, de regulă, sunt amplasate numai elementele superioare, iar cea mai mare parte a obiectului este situat în adâncurile zonei.

Evaluarea fiabilității zonei de protecție de-a lungul graniței sale exterioare duce la valori excesiv de subestimate. Așadar, pentru a ține cont de poziția relativă a paratrăsnetului și a obiectelor care există în practică, zonelor de protecție A și B li se atribuie în RD 34.21.122-87 un grad de fiabilitate aproximativ de 0,995 și, respectiv, 0,95.

Orez. 1. Nomograme pentru determinarea înălțimii paratrăsnetului simplu (a) și dublu egal înălțime (b) în zona A

O metodă pentru calcularea zonelor de protecție împotriva trăsnetului în creștere nu a fost încă dezvoltată. Cu toate acestea, se știe din datele observaționale că descărcările ascendente sunt excitate de la obiecte ascuțite din apropierea vârfului structurilor înalte și împiedică dezvoltarea altor descărcări de la niveluri inferioare. Prin urmare, pentru obiecte atât de înalte precum coșurile de fum sau turnurile din beton armat, se asigură, în primul rând, protecție împotriva distrugerii mecanice a betonului atunci când este excitat de trăsnetul ascendent, care se realizează prin instalarea de paratrăsnet cu tijă sau inel care asigură maximul posibil, pt. motive de design, exces deasupra vârfului obiectului ( clauza 2.31).

Acest manual oferă nomograme pentru determinarea înălțimii tijelor CUși traseu T paratrăsnet simplu și dublu care asigură zonele de protecție A și B (Fig. 1 și 2). Utilizarea acestor nomograme, construite în conformitate cu formule de calcul și notații aplicatii 3 RD 34.21.122-87, vă permite să reduceți cantitatea de calcule și să simplificați selecția mijloacelor de protecție împotriva trăsnetului în timpul proiectării.

Efectul de protecție al unui paratrăsnet se bazează pe faptul că fulgerul lovește cele mai înalte și bine împământate structuri metalice. În consecință, o structură nu va fi lovită de trăsnet dacă se află în zona de protecție a unui paratrăsnet. Zona de protecție a paratrăsnetului - parte a spațiului adiacent paratrăsnetului, care asigură protecția structurii împotriva loviturilor directe de trăsnet cu un grad suficient de fiabilitate (99%)

Schimbările rapide ale curentului fulgerului dau naștere la inducția electromagnetică - inducția de potențiale în circuitele metalice deschise, creând pericolul de a produce scântei în locurile în care aceste circuite se unesc. Aceasta se numește manifestare secundară a fulgerului.

De asemenea, este posibil ca potențialele electrice ridicate induse de trăsnet să fie transportate în clădirea protejată prin structuri metalice externe și comunicații.

Protecția împotriva inducției electrostatice se realizează prin conectarea carcaselor metalice ale echipamentelor electrice la o împământare de protecție sau la un electrod special de împământare.

Pentru a proteja împotriva introducerii de potențial ridicat, comunicațiile metalice subterane, la intrarea în obiectul protejat, sunt conectate la electrozii de împământare pentru protecție împotriva inducției electrostatice sau a echipamentelor electrice.

Paratrăsnetul constau dintr-o parte portantă (suport), un terminal de aer, un conductor de coborâre și un conductor de împământare. Există două tipuri de paratrăsnet: lansetă și cablu. Ele pot fi de sine stătătoare, izolate sau nu de clădirea sau structura protejată (Fig. 86, a-c).

paratrăsnet: paratrăsnet cu o singură tijă: paratrăsnet dublu: antenă

Orez. 86. Tipuri de paratrăsnet și zonele lor de protecție:

a - o singură tijă; b - tija dubla; c - antena; 1 - paratrăsnet; 2 - conductor de jos, 3 - împământare

Paratrăsnetul cu tije sunt una, două sau mai multe paratrăsne verticale instalate pe sau în apropierea structurii protejate. Paratrăsnet cu cablu - unul sau două cabluri orizontale, fiecare fixat pe două suporturi, de-a lungul cărora este așezat un conductor de coborâre conectat la un conductor de împământare separat; Suporturile paratrăsnetului cu cablu sunt instalate pe obiectul protejat sau în apropierea acestuia. Ca paratrăsnet se folosesc tije rotunde din oțel, țevi, cablu din oțel galvanizat etc. Conductoarele de coborâre sunt fabricate din oțel de orice calitate și profil cu o secțiune transversală de cel puțin 35 mm2. Toate părțile paratrăsnetului și conductoarele de coborâre sunt conectate prin sudare.

Electrozii de împământare pot fi de suprafață, adânci și combinați, din oțel de diferite secțiuni sau țevi. Conductoarele de împământare de suprafață (fâșie, orizontale) sunt așezate la o adâncime de 1 m sau mai mult de suprafața solului sub formă de una sau mai multe grinzi de până la 30 m lungime în pământ la o adâncime de 0,7-0 m (de la capătul superior al electrodului de împământare până la suprafața pământului).

Rezistența de împământare pentru fiecare paratrăsnet individual nu trebuie să depășească 10 Ohmi pentru protecția împotriva trăsnetului a clădirilor și structurilor din categoriile I și II și categoria III - 20 Ohmi.

4. Dispozitiv de împământare.

Conceptul de rezistență a dispozitivului de împământare al unei linii de alimentare electrică la curentul de fulger. Un dispozitiv de împământare este o structură realizată din materiale conductoare electric care servește la scurgerea curentului în pământ. Elementele sale structurale principale sunt electrozii de împământare și conductorii de împământare. Un electrod de împământare este un conductor (electrod) sau un set de conductori metalici interconectați (electrozi) care sunt în contact cu pământul. Un conductor de împământare este un conductor care conectează părțile împământate la electrodul de împământare. Funcția principală îndeplinită de dispozitivul de împământare al unui suport de linie electrică este de a drena curentul de trăsnet în pământ, adică reducerea posibilității (probabilității) apariției fulgerelor inverse atunci când fulgerul lovește suportul și cablul de protecție împotriva trăsnetului. Spre deosebire de fulgerările convenționale cauzate de umiditate sau contaminarea izolației, curentul de fulger creează pe suport un potențial electric mult mai mare decât potențialul firului de fază și astfel fulgerul are loc în sens opus. Cu cât rezistența dispozitivului de împământare este mai mică, cu atât este mai mică posibilitatea de aprindere inversă. Rezistența dispozitivului de împământare este raportul dintre tensiunea dispozitivului de împământare și curentul care curge de la dispozitivul de împământare în pământ. Rezistența dispozitivului de împământare nu este singurul parametru care afectează probabilitatea apariției luminii inverse. Au o influență semnificativă și următoarele: lungimea șirului izolatorului; înălțimea cablului de protecție împotriva trăsnetului și a firului de fază; distanța dintre cablu și sârmă etc. Pe măsură ce lungimea ghirlandei crește, de exemplu, rezistența electrică a spațiului de aer corespunzător crește și, astfel, probabilitatea de aprindere inversă scade. Acest lucru ar trebui să se întâmple pe măsură ce clasa de tensiune de linie crește. Totuși, pentru liniile de tensiune mai mare crește și înălțimea suporturilor, ceea ce duce la creșterea numărului de lovituri de trăsnet pe suporturi și pe cablul de protecție împotriva trăsnetului. Crește, de asemenea, inductanța suportului, ceea ce crește probabilitatea apariției luminii inverse. Când fulgerul lovește un suport, curentul fulgerului se răspândește de-a lungul cablului de protecție împotriva trăsnetului. Curentul din cablu induce curenți în fir și suport, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere a tensiunii aplicate spațiului izolator dintre fir și suport. Astfel, probabilitatea de flashover invers atunci când un fulger lovește un suport este o valoare funcțională complexă care depinde de un număr de parametri. Dacă toți parametrii, cu excepția rezistenței dispozitivului de împământare, sunt considerați constanți, adică specificați de un anumit tip de suport, atunci curba de probabilitate a suprapunerilor inverse poate fi calculată. Mai jos sunt datele inițiale pentru calcularea probabilității de aprindere inversă în timpul unei lovituri de fulger într-un suport intermediar de tip P220-2T: Tensiune maximă de funcționare, kV 252 50% tensiune de descărcare de polaritate pozitivă: puterea impulsului întrefierului corespunzătoare construcției înălțimea ghirlandei izolatoare, kV 1248 Înălțimea cablului pe suport, m 42 Înălțimea firului superior, m 33 Lungime medie, 400 Raza cablului, 0,007 Raza firului, m 0,012 Distanța orizontală dintre cablu și firul superior, 3 Distanța dintre cabluri, m 1 Braț de înclinare a cablului, 13 Braț de înclinare a cablului, m 15 Raza echivalentă a suportului, m 3.2 Pe baza acestor date, s-au efectuat calcule ale dependenței probabilității de suprapunere inversă de valoarea rezistenței dispozitivului de împământare. Această dependență este prezentată în Fig. 1. Din figură se poate observa că până la o rezistență de R = 300 Ohmi curba crește destul de abrupt, apoi crește ușor până la R = 1000 Ohmi. În viitor, probabilitatea suprapunerilor inverse se apropie încet de nivelul de 0,3, fără a depăși această valoare. O valoare a probabilității numerice de 0,3 înseamnă că din aproximativ 10 lovituri de fulger, se va observa o suprapunere inversă în trei cazuri. Pentru alte tipuri de suporturi, acest nivel limită poate fi diferit este important doar de subliniat: dacă, datorită caracteristicilor solului (nisip, rocă), rezistența dispozitivului de împământare se dovedește a fi destul de mare, de exemplu; 5000 Ohmi, apoi reducerea rezistenței la 1000 Ohmi nu mai are sens. Astfel, probabilitatea apariției fulgerelor inverse și numărul asociat de întreruperi ale fulgerelor depind de rezistența dispozitivului de împământare al suportului. Această dependență se manifestă într-o măsură mai mare la rezistențele de împământare scăzute ale suportului: de la unități la sute de ohmi. Dispozitivul de împământare al unui suport de linie de transmisie a energiei este un circuit electric cu parametri distribuiți: rezistența și inductanța metalului, conductivitatea solului și capacitatea. Dacă la intrarea unui astfel de circuit este aplicată o tensiune sinusoidală (sau curent) cu o frecvență suficient de mare, atunci la distanțe diferite de sursă raportul dintre tensiune și curent, adică rezistența la un punct dat, va fi diferit. Orez. 1. Dependența probabilității de aprindere inversă de rezistența dispozitivului de împământare al suportului Un tip și mai complex de relație între tensiune și curent este observat atunci când electrodul de masă este expus la un impuls de fulger. Pulsul este caracterizat de doi parametri: cea mai mare valoare (amplitudine) a curentului și timpul de creștere a curentului (durata frontului). La amplitudini mici, în sol nu apar scântei. Curenții mari de fulger duc însă la defectarea electrică a solului, care în zona adiacentă electrodului de pământ capătă rezistență electrică zero: electrodul de pământ pare să crească în dimensiune. Pentru o analiză completă a proceselor din dispozitivul de împământare atunci când este expus la curentul fulgerului, este necesar să se țină cont de astfel de factori precum lungimea electrodului de împământare, rezistivitatea solului, amplitudinea și durata frontului impulsului curentului de fulger și momentul observarii. Toți acești factori sunt luați în considerare prin coeficienți de impuls, care se notează ai. Rezistența conductorilor naturali și artificiali de împământare. Electrozii naturali de împământare sunt părți conductoare de electricitate ale comunicațiilor, clădirilor și structurilor în scopuri industriale sau de altă natură care sunt în contact cu pământul și sunt utilizați pentru împământare. Un electrod de împământare artificial este un electrod de împământare care este special conceput pentru împământare. Orez. 2. Soclu din beton armat (c) și modelul său de calcul (b) Armarea cu oțel a fundațiilor suporturilor metalice și a părții îngropate a suporturilor din beton armat îndeplinește în multe cazuri destul de bine funcția de drenare a curenților de fulgere în pământ, adică joacă rolul unui conductor natural de împământare. Acest lucru se datorează faptului că betonul, ca conductor de curent electric, este un corp poros format dintr-un număr mare de canale subțiri umplute cu umiditate și creând astfel o cale pentru curentul electric. La o anumită putere a curentului și timpul curgerii sale, umiditatea se evaporă, în beton apar scântei și arcuri electrice, care pot distruge materialul și pot arde armătura, ceea ce duce în cele din urmă la o scădere a rezistenței mecanice a structurii din beton armat. În acest sens, tijele de armare utilizate pentru împământare sunt testate pentru rezistența termică atunci când curg curenții de scurtcircuit. De asemenea, trebuie avut în vedere că într-un mediu cu agresivitate semnificativă față de beton, utilizarea fundațiilor din beton armat ca conductori de împământare nu este întotdeauna posibilă. În rețelele cu un neutru izolat, un scurtcircuit pe termen lung este periculos pentru fundațiile din beton armat, iar construcția dispozitivelor de împământare artificială este necesară pentru a descărca elementele naturale ale dispozitivului de împământare și pentru a le proteja de distrugerea prin curgerea curentului densitatea admisibilă a curentului electric stabilită în urma cercetărilor pentru armarea structurilor din beton armat, în funcție de tipul curent și timpul de expunere, A/m2: Curent continuu de lungă durată 0,06 Curent alternativ de lungă durată 10 Curent alternativ de scurtă durată (până). la 3 s) 10000 Curent de fulger 100000 Conductoarele de împământare artificiale sunt de obicei construite în soluri cu o rezistivitate mai mare de 500 Ohm - m. Acest lucru se datorează faptului că conductoarele naturale de împământare ale suporturilor BL35 - 330 kV din astfel de soluri au o rezistență mai mare decât cele normalizate. În liniile de clase de tensiune superioare cu fundații puternice, conductorii artificiali de împământare nu reduc în mod semnificativ rezistența dispozitivului de împământare. Electrozii de împământare artificiali, de regulă, sunt realizați sub formă de două până la patru grinzi orizontale divergente de la suport, așezate la o adâncime de 0,5 m, iar la arat - 1 m În cazul instalării suporturilor în soluri stâncoase. este permisă amplasarea electrozilor de pământ direct sub stratul pliabil deasupra raselor de rocă În absența acestui strat (de cel puțin 0,1 m grosime), se recomandă așezarea conductoarelor de împământare de-a lungul suprafeței rocii și umplerea acestora cu mortar de ciment. Pentru a reduce efectul coroziv al solului, conductorii artificiali de împământare ar trebui să aibă o secțiune transversală circulară cu un diametru de 12-16 mm.
Orez. 3. Amplasarea suportului intermediar natural a - turn 35-330 kV; b - Suport intermediar în formă de U cu tiranți 330-750 kV Rezistențele indicate ale dispozitivelor de împământare se aplică și suporturilor fără cabluri și altor dispozitive de protecție împotriva trăsnetului, dar cu transformatoare de putere sau de instrumente, secționare, siguranțe sau alte dispozitive instalate pe acești suporti pentru aerisire. linii cu o tensiune de 110 kV și mai mare. Suporturile din beton armat și metalice cu tensiuni de 110 kV și mai mari fără cabluri și alte dispozitive de protecție împotriva trăsnetului sunt de asemenea împământate dacă acest lucru este necesar pentru a asigura funcționarea fiabilă a protecției și automatizării releului. Rezistențele dispozitivelor de împământare ale unor astfel de suporturi sunt determinate la proiectarea liniilor aeriene. Suporturile din beton armat și metalice cu tensiunea de 3 - 35 kV, care nu au dispozitive de protecție împotriva trăsnetului și alte echipamente instalate, trebuie împământate, iar în zonele nelocuite pentru liniile aeriene 3 - 20 kV, rezistența dispozitivului de împământare este admisă. : 30 Ohm la p mai puțin de 100 Ohm - m și 0, 3 р - la р mai mult de 100 Ohm - m Dispozitive de împământare ale suporturilor pe care sunt instalate echipamente electrice. trebuie să îndeplinească următoarele cerințe. În rețelele cu o tensiune mai mică de 1 kV cu un neutru solid împământat, rezistența dispozitivului de împământare ar trebui să fie de 2, 4, 8 ohmi la tensiuni de linie de 660.380.220 V trifazat sau 380.220.127 curent monofazat. Această rezistență trebuie asigurată ținând cont de utilizarea conductorilor naturali de împământare, precum și a conductorilor de împământare pentru împământarea repetată a firului neutru. În acest caz, rezistența conductorului de împământare situat în imediata apropiere a neutrului generatorului sau transformatorului sau ieșirea unei surse de curent monofazat nu trebuie să fie mai mare de 25, 30, 60 Ohmi pentru tensiuni de linie de 660, 380 , 220 V trifazat sau 380.220.127 V curent monofazat. În rețelele cu tensiuni peste 1 kV cu un neutru izolat, echipamentul împământat instalat pe suportul liniei aeriene este conectat la un conductor de împământare orizontal închis (circuit) așezat la o adâncime de cel puțin 0,5 m Dacă rezistența dispozitivului de împământare este mai mare de 10 ohmi, atunci conductoare orizontale suplimentare de împământare trebuie așezate la o distanță de 0,8 - 1 m de fundația de sprijin. La p > > 500 Ohm-m, este permisă creșterea valorii rezistenței de 0,002 p ori, dar nu mai mult de 10 ori. Măsurătorile rezistenței dispozitivelor de împământare ale suporturilor de linii aeriene ar trebui să fie efectuate la curent de frecvență industrială. Pe liniile aeriene cu tensiuni sub 1 kV, măsurătorile se fac pe toate suporturile cu conductori de împământare paratrăsnet și conductori de împământare cu conductor neutru repetat. Pe liniile aeriene cu tensiuni de peste 1 kV, măsurătorile rezistenței dispozitivelor de împământare se efectuează pe suporturi cu descărcători și goluri de protecție și cu echipamente electrice, iar pe suporturi ale liniilor aeriene de 110 kV și mai sus - cu cabluri de protecție împotriva trăsnetului când există urme de izolator. sunt detectate suprapuneri printr-un arc electric. Pe restul suporturilor din beton armat si metal, masuratorile se fac selectiv la 2% din numarul total de suporturi cu conductori de impamantare: in zone populate, in zone cu soluri agresive si predispuse la alunecari de teren si in soluri slab conductoare.

Al cincisprezecelea webinar din seria „Protecția la pământ și la trăsnet: probleme și probleme care apar în timpul proiectării”

Nu este de mirare, dar paratrăsnetul cu sârmă este cel mai răspândit tip de paratrăsnet, iar eficiența lui a fost studiată în cea mai bună măsură, deoarece milioane de kilometri de linii electrice aeriene sunt protejate de paratrăsnet din sârmă, simple sau duble. Organizația internațională CIGRE strânge de mulți ani experiență mondială în operarea protecției trăsnetului cu fir. Fiabilitatea acțiunii lor în funcție de înălțimea suspensiei și de unghiul de protecție a fost stabilită în mod fiabil la cel puțin nivelul de 0,999. De remarcat că metodologia statistică de calcul a probabilității unei descoperiri, care a fost utilizată pentru determinarea zonelor de protecție a paratrăsnetului în standardele naționale RD 34.21.122-87 și SO-153-34.21.122-2003, a fost în principal calibrat pe baza experienței de exploatare a paratrăsnetului.

Un punct important este eficiența semnificativ mai mare a paratrăsnetului cu cablu în comparație cu paratrăsnetul cu tijă de aceeași înălțime. Dacă comparăm fiabilitatea protecției unui sistem de paratrăsnet și paratrăsnet cu un număr egal de suporturi pe care sunt instalate paratrăsnet, atunci diferența dintre numărul de străpungeri de trăsnet fluidizate față de obiectele protejate va fi cel puțin în limita unui ordinul de mărime.

Toate celelalte lucruri fiind egale, cea mai mare fiabilitate a protecției este asigurată de organizarea de paratrăsnet catenare închise sau aranjarea paratrăsnetului cu unghiuri negative de protecție. Acest lucru face posibilă reducerea la minimum a înălțimii suspendării firelor de împământare și, prin urmare, reducerea semnificativă a numărului de fulgere în zona protejată și, în consecință, a numărului de influențe electromagnetice periculoase asupra circuitelor microelectronice, inclusiv. subteran.

Un alt avantaj fundamental al protecției la trăsnet este capacitatea de a instala suporturi de sârmă de trăsnet în afara zonei protejate fără costuri semnificative de material. Astfel, este posibilă slăbirea semnificativă a conexiunii conductoare dintre conductoarele de împământare ale acestor suporturi și bucla de împământare a obiectului protejat, ceea ce elimină aproape complet pătrunderea curentului de fulger în comunicațiile sale subterane. În cele din urmă, prin îndepărtarea suporturilor firului de împământare din zona protejată, este posibil fie să se suprima complet formarea canalelor de scânteie glisante din punctul în care curentul fulgerului intră în pământ, fie să le orienteze într-o direcție sigură pentru obiect.

Rezultatul este că înlocuirea paratrăsnetului cu paratrăsnet într-o serie de situații practic semnificative permite rezolvarea simultană a problemei compatibilității electromagnetice.

Textul webinarului. Pagina 1

Navigare rapidă prin diapozitive:

Timp de citire estimat: 60 de minute

— Mă bucur să vă felicit pe 1 septembrie, pentru că, deși astăzi este a șaptea, pentru noi este încă 1 septembrie. Când mă pregăteam pentru acest seminar, m-am surprins gândind astfel. Știți că la bătrânețe devenim cu toții niște băieți, iar când mă întreabă de profesia mea, sunt bucuros să spun că sunt specialist în protecție împotriva trăsnetului, că lucrez cu tensiuni ultra-înalte, iar asta provoacă o anumită respect pentru persoana mea plăcută. Dar ceea ce m-am prins este că astăzi se dovedește că nu este nevoie în mod special să vorbim despre tensiuni ultra-înalte, pentru că acele probleme care sunt asociate astăzi cu protecția împotriva trăsnetului în ceea ce privește nivelul tensiunii scad din ce în ce mai jos și în sfârșit am ajuns. punctul în care, în timp ce ne ocupăm de protecția împotriva trăsnetului, Să începem să vorbim despre unități de volți, deoarece principala nenorocire pe care o aduce fulgerul astăzi este, până la urmă, interferența electromagnetică în circuitele de control al automatizării, protecția releului în canalele de transmisie a informațiilor important, cel mai important astăzi. Și vorbind despre paratrăsnet cu cablu, voi privi mereu înapoi la această cea mai cunoscută problemă a compatibilității electromagnetice, pentru că este cea mai importantă pentru specialiștii în protecția împotriva trăsnetului de astăzi.

— Deci, dacă vorbim despre paratrăsnet cu cablu, atunci trebuie să apelăm la documentul normativ SO-153, care spune că paratrăsnetul poate fi pe bază de paratrăsnet, constând din fire tensionate, adică cabluri și ochiuri. Deci, designerii recunosc tijele și, din anumite motive, recunosc și ochiurile. Deși eficiența acestor grile este extrem de scăzută. Și cu cablurile poziția este puțin tensionată.

— Din anumite motive, designerilor nu prea le plac paratrăsnetul cu cablu, deși paratrăsnetul cu cablu sunt cele mai comune paratrăsnet din lume, deoarece literalmente milioane de kilometri de linii electrice sunt protejate de paratrăsnet cu cablu. Și dacă vorbim despre ceea ce știm despre paratrăsnet, atunci cel mai mult știm despre cum se comportă paratrăsnetele catenare, cum protejează firele liniilor electrice și toate informațiile pe care le avem astăzi sunt informații care sunt atrase tocmai de cablu. paratrăsnet. La mijlocul secolului trecut, doi dintre specialiștii noștri majori în protecția trăsnetului, Vladimir Vladimirovici Burgsdorf și Mihail Vladimirovici Kostenko, au rezumat informațiile colectate de CIGRE - aceasta este comisia internațională pentru rețelele electrice de lungă distanță, iar această comisie a procesat date care fac posibilă calcularea probabilității unei străpungeri de trăsnet prin protecția la trăsnet prin cablu. Deci acestea sunt formulele de calcul care au fost propuse de specialiștii noștri Burgsdorf și Kostenko, ele apar și astăzi și aceste formule sunt în două forme diferite. Într-un caz, logaritmul probabilității unei străpungeri fulgerului este dat în valoarea obișnuită, iar în celălalt caz ca procent, aceasta este singura diferență dintre aceste două formule.

- Deci, dacă generalizezi aceste două formule, primești chestia asta. Se dovedește că, în funcție de unghiul de protecție, probabilitatea unei străpungeri de fulger crește foarte mult, adică fiabilitatea protecției se deteriorează, dar dacă unghiul începe să scadă și, cu atât mai mult, treceți la unghiuri negative de protecție, atunci fiabilitatea protecției devine extrem de ridicată. Dacă luați această curbă teoretică, uitați-vă, doar o mică parte a acestei curbe este dată de linii continue. Această piesă, care este dată de linii continue, spune că aici sunt destul de multe puncte experimentale și aici puteți conta pe faptul că datele furnizate de formulele de calcul sunt într-adevăr justificate de o experiență vastă de operare. Această curbă continuă atinge aproximativ nivelul de 10-3, adică dintr-o mie de fulgere, unul străpunge obiectul protejat. Acestea sunt valorile limită care astăzi pot fi folosite pentru a testa orice metode de calcul sincer, acestea sunt zonele de paratrăsnet pe care le iubiți atât de mult și care sunt date în documentele de reglementare în RD-34 sau SO-; 153. Aceleași zone sunt obținute prin calibrarea datelor furnizate de paratrăsnet cu cablu. Dacă nu ar exista paratrăsnet cu cablu, nu ar exista, la drept vorbind, zone de protecție pentru paratrăsnet. Aceasta este situația de astăzi.

— Dar nu acesta este ideea, ideea este că dacă te uiți la zonele de protecție ale paratrăsnetului. Așa că tocmai am descărcat semnul de la SO-153. Și zonele de protecție ale paratrăsnetului cu cablu, veți vedea că dimensiunile acestor zone sunt aproape aceleași. Dacă diferă pentru paratrăsnet cu cablu și tijă, atunci diferă într-o duzină, un procent și jumătate. Și pe acest fond, vă voi spune acum cuvinte atât de sedițioase, încât fiabilitatea paratrăsnetelor cu cablu este practic necomensurabil mai mare decât paratrăsnetul cu care sunteți obișnuit. Pe fundalul acelor două tabele care au fost descărcate din ghiduri, acest lucru poate chiar părea sălbatic, dar, cu toate acestea, acesta este un fapt simplu.

- Și acum, pentru a demonstra acest simplu fapt, vreau să vă arăt acest lucru. Am un obiect. Un astfel de obiect este un atelier mare sau un depozit mare care măsoară 100 * 100 de metri și 20 de metri înălțime. Doresc sa folosesc paratrăsnet cu tije pentru a proteja acest depozit și vreau să ofer paratrăsnet cu cablu. Iau 4 suporti, asez acesti 4 suporti in colturile depozitului si vad daca asez paratrăsnet pe ele. Și am o curbă care arată cum se modifică probabilitatea unei străpungeri de fulger în funcție de înălțimea paratrăsnetului. Mă voi concentra pe probabilitatea unei descoperiri de 0,01, adică pe fiabilitatea protecției la 0,99 și mă voi uita la ce tije am nevoie. Se pare că am nevoie de paratrăsnet de aproximativ 40 de metri înălțime. Dar dacă iau aceleași suporturi și întind un cablu de-a lungul acestor suporturi de-a lungul perimetrului depozitului, atunci voi obține aceeași fiabilitate de protecție de 0,01 cu o înălțime de suspensie a cablului de 28 de metri. Imaginați-vă, o diferență de 12 metri este o diferență nu numai de bani, care vor merge spre costul suporturilor.

- Din cauza ce? Este foarte important să înțelegeți de ce este acest avantaj. Uite, sunt desenate imagini primitive. Un paratrăsnet cu tijă cu un obiect în apropiere. Am arătat deja această poză la unul dintre seminarii. Uite, Domnul Dumnezeu ne trimite fulgere din diferite direcții. Să ne uităm la fulgerele din punctul A și fulgerele din punctul B. Aceste fulgere au probabilități diferite de a pătrunde spre obiectul protejat. Din punctul A canalul merge la obiect inițial. Din punctul B se duce initial la paratrăsnet. Diferența dintre aceste distanțe determină fiabilitatea protecției. Un paratrăsnet cu tijă protejează bine obiectele doar dintr-o parte - din spate. Dacă vorbim despre fulgere care vine din partea opusă, atunci protecția aici se dovedește a fi semnificativ mai slabă și acest lucru este confirmat pur și simplu de diferența dintre una și cealaltă distanță. Ce se va întâmpla acum dacă mă îndepărtez de obiect sau de paratrăsnet? Se pare că dacă mă mișc orizontal de la obiect în lateral, atunci diferența dintre aceleași distanțe scade, iar fiabilitatea protecției mele începe să scadă foarte semnificativ. Și dacă mă îndepărtez de paratrăsnet, atunci diferența dintre aceste distanțe va crește și fiabilitatea protecției va crește, așa că lucrul bun despre cabluri este că indiferent de ce parte provine fulgerul, cablul va sta mai întâi în interior. calea sa. Și datorită unei astfel de protecție împotriva trăsnetului, care înconjoară zona protejată, fiabilitatea protecției crește foarte mult.

— Acest punct este reflectat în documentul de reglementare. În documentul de reglementare SO-153-34.21.122, care vă este bine cunoscut, există o secțiune pe care puțini dintre voi ați cercetat-o ​​- aceasta este secțiunea pentru calcularea unui paratrăsnet catenar închis. Vezi despre ce vorbim. Aici aveți un obiect, aceasta este o proiecție frontală. Există suporturi în partea de sus și un paratrăsnet este suspendat pe acești suporti de-a lungul perimetrului exterior. Acum, indiferent din ce parte vine fulgerul: din dreapta, din stânga, de aici, de aici, indiferent de unde vine, inițial se lovește de acest paratrăsnet cu cablu. Și ca urmare a acestui caz, fiabilitatea protecției crește foarte mult. De exemplu, dacă așez paratrăsnet cu cablu cu o distanță laterală de numai 2 metri, atunci uite, o fiabilitate a protecției de 0,99, atunci când un fulger dintr-o sută tocmai sparge, este prevăzută pentru un obiect de 20 de metri înălțime. cazul în care înălțimea paratrăsnetului este doar mai mică de 2 metri deasupra acoperișului obiectului protejat. Cablurile se dovedesc a fi extrem de promițătoare în acest sens, nu numai că sunt promițătoare, ci aproape că nu măresc înălțimea clădirii - asta înseamnă că nu trag fulgere suplimentare asupra lor. Și asta înseamnă că fiabilitatea protecției dumneavoastră împotriva interferențelor electromagnetice devine mai fiabilă. Acesta este primul și cel mai important avantaj al paratrăsnetului cu cablu. Cu o fiabilitate ridicată a protecției, paratrăsnetul cu cablu costă un mic exces față de obiectul protejat și aceasta este o calitate foarte bună și foarte favorabilă a acestora, pe care designerii nu o folosesc aproape niciodată.