Προστατευτική δράση ράβδων και συρμάτινων αλεξικέραυνων. Εφαρμογή συρμάτινης αντικεραυνικής προστασίας

Η προστατευτική επίδραση ενός αλεξικέραυνου βασίζεται στο γεγονός ότι ο κεραυνός χτυπά τις υψηλότερες και καλά γειωμένες μεταλλικές κατασκευές. Επομένως, η κατασκευή δεν θα χτυπηθεί από κεραυνό εάν βρίσκεται στη ζώνη προστασίας του αλεξικέραυνου. Ζώνη προστασίας αλεξικέραυνου - μέρος του χώρου δίπλα στο αλεξικέραυνο, το οποίο παρέχει προστασία της κατασκευής από άμεσες κεραυνούς με επαρκή βαθμό αξιοπιστίας (99%)

Οι γρήγορες αλλαγές στο ρεύμα κεραυνού δημιουργούν ηλεκτρομαγνητική επαγωγή - επαγωγή δυναμικών σε ανοιχτά μεταλλικά κυκλώματα, δημιουργώντας τον κίνδυνο δημιουργίας σπινθήρων σε σημεία όπου αυτά τα κυκλώματα πλησιάζουν το ένα το άλλο. Αυτό ονομάζεται δευτερεύουσα εκδήλωση του κεραυνού.

Είναι επίσης δυνατό να εισαχθούν υψηλά ηλεκτρικά δυναμικά που προκαλούνται από κεραυνό στο προστατευμένο κτίριο κατά μήκος εξωτερικών μεταλλικών κατασκευών και επικοινωνιών.

Η προστασία από την ηλεκτροστατική επαγωγή επιτυγχάνεται με τη σύνδεση μεταλλικών θηκών ηλεκτρικού εξοπλισμού σε προστατευτική γείωση ή σε ειδικό αγωγό γείωσης.

Για προστασία από τη μετατόπιση υψηλών δυναμικών, οι υπόγειες μεταλλικές επικοινωνίες, όταν εισέρχονται στο προστατευμένο αντικείμενο, συνδέονται με τα ηλεκτρόδια γείωσης για προστασία από ηλεκτροστατική επαγωγή ή ηλεκτρικό εξοπλισμό.

Τα αλεξικέραυνα αποτελούνται από ένα φέρον μέρος (στήριγμα), ένα αλεξικέραυνο, έναν αγωγό προς τα κάτω και ένα ηλεκτρόδιο γείωσης. Υπάρχουν δύο τύποι αλεξικέραυνων: το καλάμι και το καλώδιο. Μπορούν να είναι ελεύθερα, απομονωμένα και όχι απομονωμένα από το προστατευόμενο κτίριο ή δομή (Εικ. 86, α-γ).

αλεξικέραυνο: μονό καλάμι αλεξικέραυνο: διπλό αλεξικέραυνο: κεραία

Ρύζι. 86. Τύποι αλεξικέραυνων και οι προστατευτικές ζώνες τους:

α - μονή ράβδος? β - ράβδος διπλό? γ - κεραία? 1 - αλεξικέραυνο? 2 - κάτω αγωγός, 3 - γείωση

Τα αλεξικέραυνα είναι μία, δύο ή περισσότερες κάθετες ράβδοι που είναι εγκατεστημένες πάνω ή κοντά στην προστατευμένη κατασκευή. Αλεξικέραυνα καλωδίων - ένα ή δύο οριζόντια καλώδια, το καθένα στερεωμένο σε δύο στηρίγματα, κατά μήκος των οποίων τοποθετείται ένας κάτω αγωγός, συνδεδεμένος σε ξεχωριστό ηλεκτρόδιο γείωσης. Στο προστατευμένο αντικείμενο ή κοντά σε αυτό τοποθετούνται στηρίγματα αλεξικέραυνων. Ως αλεξικέραυνο χρησιμοποιούνται στρογγυλές ράβδοι χάλυβα, σωλήνες, γαλβανισμένο χαλύβδινο καλώδιο κ.λπ. Οι κάτω αγωγοί είναι κατασκευασμένοι από χάλυβα οποιασδήποτε ποιότητας και προφίλ με διατομή τουλάχιστον 35 mm2. Όλα τα μέρη των αλεξικέραυνων και των κάτω αγωγών συνδέονται με συγκόλληση.

Οι διακόπτες γείωσης είναι επιφανειακοί, βαθείς και συνδυασμένοι, κατασκευασμένοι από χάλυβα διαφόρων τμημάτων ή σωλήνων. Τα επιφανειακά ηλεκτρόδια γείωσης (λωρίδα, οριζόντια) τοποθετούνται σε βάθος 1 m ή περισσότερο από την επιφάνεια της γης με τη μορφή μιας ή περισσότερων δοκών μήκους έως 30 m. 8 m (από το πάνω άκρο του ηλεκτροδίου γείωσης στο έδαφος επιφάνεια).

Η αντίσταση του ηλεκτροδίου γείωσης για κάθε αυτόνομο αλεξικέραυνο δεν πρέπει να υπερβαίνει για αντικεραυνική προστασία κτιρίων και κατασκευών κατηγορίας I και II - 10 Ohm και κατηγορία III - 20 Ohm.

4. Συσκευή γείωσης.

Η έννοια της αντίστασης της συσκευής γείωσης της υποστήριξης εναέριας γραμμής στο ρεύμα κεραυνού. Μια συσκευή γείωσης είναι μια δομή κατασκευασμένη από ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά, η οποία χρησιμεύει για την αποστράγγιση του ρεύματος στο έδαφος. Τα κύρια δομικά του στοιχεία είναι οι διακόπτες γείωσης και οι αγωγοί γείωσης. Ένας αγωγός γείωσης είναι ένας αγωγός (ηλεκτρόδιο) ή ένα σύνολο διασυνδεδεμένων μεταλλικών αγωγών (ηλεκτρόδια) που βρίσκονται σε επαφή με το έδαφος. Ένας αγωγός γείωσης είναι ένας αγωγός που συνδέει τα γειωμένα μέρη με το ηλεκτρόδιο γείωσης. Η κύρια λειτουργία που εκτελείται από τη συσκευή γείωσης του στηρίγματος εναέριας γραμμής είναι η απομάκρυνση του ρεύματος κεραυνού στο έδαφος, δηλαδή η μείωση της πιθανότητας (πιθανότητας) ανάστροφης λάμψης όταν ο κεραυνός χτυπήσει το στήριγμα και το καλώδιο γείωσης. Σε αντίθεση με τα συμβατικά flashovers που προκαλούνται από υγρασία ή ρύπανση της μόνωσης, το ρεύμα κεραυνού δημιουργεί ένα ηλεκτρικό δυναμικό στον πόλο, πολύ υψηλότερο από το δυναμικό του αγωγού φάσης, και έτσι το flashover συμβαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Όσο μικρότερη είναι η αντίσταση της συσκευής γείωσης, τόσο μικρότερη είναι η πιθανότητα ανάστροφης αναστροφής. Η αντίσταση της συσκευής γείωσης είναι ο λόγος της τάσης της συσκευής γείωσης προς το ρεύμα που ρέει από το ηλεκτρόδιο γείωσης στη γείωση. Η αντίσταση της συσκευής γείωσης δεν είναι η μόνη παράμετρος που επηρεάζει την πιθανότητα αναλαμπών προς τα πίσω. Έχουν επίσης σημαντικό αντίκτυπο: το μήκος της σειράς των μονωτών. ύψος του καλωδίου αντικεραυνικής προστασίας και του καλωδίου φάσης. η απόσταση μεταξύ του καλωδίου και του σύρματος κ.λπ. Με την αύξηση του μήκους της γιρλάντας, για παράδειγμα, αυξάνεται η διηλεκτρική ισχύς του αντίστοιχου διακένου αέρα και ως εκ τούτου μειώνεται η πιθανότητα αντίστροφης επικάλυψης. Αυτό θα πρέπει να συμβαίνει με την αυξανόμενη κατηγορία τάσης γραμμής. Ωστόσο, για γραμμές υψηλότερης τάσης, το ύψος των πόλων αυξάνεται επίσης, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του αριθμού των κεραυνών στους πόλους και στο καλώδιο γείωσης. Η αυτεπαγωγή του στηρίγματος αυξάνεται επίσης, γεγονός που αυξάνει την πιθανότητα ανάστροφης ανατροπής. Το ρεύμα κεραυνού, όταν χτυπά το στήριγμα, εξαπλώνεται κατά μήκος του καλωδίου αντικεραυνικής προστασίας. Το ρεύμα στο καλώδιο προκαλεί ρεύματα στο σύρμα και το στήριγμα, το οποίο τελικά οδηγεί σε αύξηση της τάσης που εφαρμόζεται στο μονωτικό διάκενο σύρμα - στήριγμα. Έτσι, η πιθανότητα μιας αντίστροφης λάμψης όταν ένας κεραυνός χτυπήσει έναν πόλο είναι μια σύνθετη λειτουργική τιμή που εξαρτάται από έναν αριθμό παραμέτρων. Εάν όλες οι παράμετροι, εκτός από την αντίσταση της συσκευής γείωσης, θεωρούνται σταθερές, δηλ. δεδομένου ενός συγκεκριμένου τύπου στήριξης, τότε είναι δυνατός ο υπολογισμός της καμπύλης πιθανότητας οπίσθιων επικαλύψεων. Ακολουθούν τα αρχικά δεδομένα για τον υπολογισμό της πιθανότητας ανάστροφης ανατροπής σε περίπτωση κεραυνού σε ενδιάμεσο στήριγμα τύπου P220-2T: Μέγιστη τάση λειτουργίας, kV 252 50% τάση εκφόρτισης θετικής πολικότητας: δύναμη παλμού του διακένου αέρα, που αντιστοιχεί στο ύψος του κτιρίου της χορδής του μονωτή, kV 1248 Ύψος σχοινιού σε ένα στήριγμα, m 42 Ύψος του άνω σύρματος, m 33 Μέσο άνοιγμα, 400 Ακτίνα καλωδίου, 0,007 Ακτίνα σύρματος, m 0,012 Απόσταση μεταξύ του καλωδίου και του άνω καλωδίου οριζόντια , 3 Απόσταση μεταξύ των καλωδίων, m 1 βύθιση σχοινιού, 13 βύθιση σύρματος, m 15 Ισοδύναμη ακτίνα στήριξης, m 3.2 Με βάση αυτά τα δεδομένα, έγιναν υπολογισμοί της εξάρτησης της πιθανότητας αντίστροφης επικάλυψης από την τιμή της αντίστασης του τη συσκευή γείωσης. Αυτή η εξάρτηση φαίνεται στο σχ. 1. Από το σχήμα φαίνεται ότι η καμπύλη ανεβαίνει αρκετά απότομα μέχρι την αντίσταση R = 300 Ohm, στη συνέχεια αυξάνεται σταδιακά σε R = 1000 Ohm. Στο μέλλον, η πιθανότητα αντίστροφων επικαλύψεων πλησιάζει αργά το επίπεδο του 0,3, χωρίς να υπερβαίνει αυτή την τιμή. Μια αριθμητική τιμή πιθανότητας 0,3 σημαίνει ότι από περίπου 10 κεραυνούς, θα υπάρξει αντίστροφη αναλαμπή σε τρεις περιπτώσεις. Για άλλους τύπους στηρίξεων, αυτό το επίπεδο ορίου μπορεί να είναι διαφορετικό, είναι σημαντικό μόνο να τονιστεί: εάν, λόγω των χαρακτηριστικών του εδάφους (άμμος, βράχος), η αντίσταση της συσκευής γείωσης αποδειχθεί αρκετά μεγάλη, για παράδειγμα , 5000 Ohm, τότε η μείωση της αντίστασης στα 1000 Ohm δεν έχει πλέον νόημα. Έτσι, η πιθανότητα ανάστροφης ανατροπής και ο αριθμός των αστραπών που σχετίζονται με αυτό εξαρτώνται από την αντίσταση της συσκευής γείωσης του πύργου. Αυτή η εξάρτηση εκδηλώνεται σε μεγαλύτερο βαθμό σε χαμηλές αντιστάσεις γείωσης στήριξης: από μονάδες έως εκατοντάδες ohms. Η συσκευή γείωσης ενός πόλου γραμμής μεταφοράς είναι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα με κατανεμημένες παραμέτρους: μεταλλική αντίσταση και επαγωγή, αγωγιμότητα εδάφους και χωρητικότητα. Εάν στην είσοδο ενός τέτοιου κυκλώματος εφαρμόζεται ημιτονοειδής τάση (ή ρεύμα) επαρκώς υψηλής συχνότητας, τότε σε διαφορετικές αποστάσεις από την πηγή, ο λόγος της τάσης προς την ισχύ του ρεύματος, δηλαδή η αντίσταση σε ένα δεδομένο σημείο, θα είναι διαφορετικός. Ρύζι. Εικ. 1. Εξάρτηση της πιθανότητας ανάστροφης ανατροπής από την αντίσταση της διάταξης γείωσης του στηρίγματος Μια ακόμη πιο σύνθετη μορφή της εξάρτησης μεταξύ τάσης και ρεύματος παρατηρείται όταν εφαρμόζεται παλμός ρεύματος κεραυνού στον αγωγό γείωσης. Ο παλμός χαρακτηρίζεται από δύο παραμέτρους: τη μεγαλύτερη τιμή (πλάτος) του ρεύματος και τον χρόνο ανόδου του ρεύματος (μπροστινή διάρκεια). Σε χαμηλά πλάτη, δεν εμφανίζονται σπινθήρες στο έδαφος. Ωστόσο, τα μεγάλα ρεύματα κεραυνού οδηγούν σε ηλεκτρική διάσπαση του εδάφους, το οποίο στην περιοχή δίπλα στον αγωγό γείωσης αποκτά μηδενική ηλεκτρική αντίσταση: ο αγωγός γείωσης, όπως λες, αυξάνεται σε μέγεθος. Για μια πλήρη ανάλυση των διεργασιών στη συσκευή γείωσης υπό την επίδραση του ρεύματος κεραυνού, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη παράγοντες όπως το μήκος του αγωγού γείωσης, η ειδική αντίσταση του εδάφους, το πλάτος και η διάρκεια του μπροστινού μέρους του παλμός ρεύματος κεραυνού και η στιγμή της παρατήρησης. Όλοι αυτοί οι παράγοντες λαμβάνονται υπόψη από τους συντελεστές ώθησης, οι οποίοι δηλώνουν ai. Αντίσταση φυσικών και τεχνητών αγωγών γείωσης. Οι φυσικοί αγωγοί γείωσης ονομάζονται ηλεκτρικά αγώγιμα μέρη επικοινωνιών, κτιρίων και κατασκευών για βιομηχανικούς ή άλλους σκοπούς που βρίσκονται σε επαφή με το έδαφος και χρησιμοποιούνται για γείωση. Ένας τεχνητός αγωγός γείωσης είναι ένας αγωγός γείωσης ειδικά κατασκευασμένος για γείωση. Ρύζι. Εικ. 2. Οπλισμένο σκυρόδεμα (γ) και το μοντέλο σχεδιασμού του (β) Ο χαλύβδινος οπλισμός των θεμελίων μεταλλικών στηρίξεων και του θαμμένου τμήματος στηριγμάτων από οπλισμένο σκυρόδεμα σε πολλές περιπτώσεις εκτελεί αρκετά καλά τη λειτουργία εκτροπής των ρευμάτων κεραυνού προς το έδαφος, π.χ. , παίζει το ρόλο ενός φυσικού ηλεκτροδίου γείωσης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σκυρόδεμα ως αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ένα πορώδες σώμα που αποτελείται από μεγάλο αριθμό λεπτών καναλιών γεμάτα με υγρασία και έτσι δημιουργείται μια διαδρομή ηλεκτρικού ρεύματος. Σε μια συγκεκριμένη ένταση ρεύματος και χρόνο ροής, η υγρασία εξατμίζεται, εμφανίζονται ηλεκτρικοί σπινθήρες και τόξα στο σκυρόδεμα, τα οποία μπορούν να καταστρέψουν το υλικό και να καούν μέσω του οπλισμού, γεγονός που οδηγεί τελικά σε μείωση της μηχανικής αντοχής της κατασκευής από οπλισμένο σκυρόδεμα. Από αυτή την άποψη, οι ράβδοι οπλισμού που χρησιμοποιούνται για τη γείωση ελέγχονται για θερμική αντίσταση κατά τη ροή των ρευμάτων βραχυκυκλώματος. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι σε ένα περιβάλλον με σημαντική επιθετικότητα στο σκυρόδεμα, η χρήση θεμελίων από οπλισμένο σκυρόδεμα ως ηλεκτροδίων γείωσης δεν είναι πάντα δυνατή. Σε δίκτυα με απομονωμένο ουδέτερο, η λειτουργία μακροπρόθεσμου κυκλώματος είναι επικίνδυνη για θεμέλια από οπλισμένο σκυρόδεμα και η κατασκευή ηλεκτροδίων τεχνητής γείωσης είναι απαραίτητη για την εκφόρτωση των φυσικών στοιχείων της συσκευής γείωσης και την προστασία τους από την καταστροφή από το ρεύμα ροής και το χρόνο έκθεσης , A/m2: Συνεχές συνεχές ρεύμα 0,06 Συνεχές εναλλασσόμενο ρεύμα 10 Βραχυπρόθεσμο εναλλασσόμενο ρεύμα (έως 3 s) 10.000 Ρεύμα κεραυνού 100.000 Τα τεχνητά ηλεκτρόδια γείωσης κατασκευάζονται συνήθως σε εδάφη με ειδική αντίσταση μεγαλύτερη από 500 Ohm - m. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα φυσικά ηλεκτρόδια γης VL35 - 330 kV τα στηρίγματα σε τέτοια εδάφη έχουν αντιστάσεις υψηλότερες από τις κανονικές. Στις γραμμές των υψηλότερων κατηγοριών τάσης με ισχυρά θεμέλια, οι τεχνητοί αγωγοί γείωσης δεν μειώνουν αισθητά την αντίσταση της συσκευής γείωσης. Τα τεχνητά ηλεκτρόδια γείωσης, κατά κανόνα, κατασκευάζονται με τη μορφή δύο έως τεσσάρων οριζόντιων δοκών που αποκλίνουν από το στήριγμα, που τοποθετούνται σε βάθος 0,5 m και σε καλλιεργήσιμη γη - φυλές 1 m. Ελλείψει αυτής της στρώσης (τουλάχιστον πάχους 0,1 m), συνιστάται η τοποθέτηση ηλεκτροδίων γείωσης στην επιφάνεια του βράχου με πλήρωσή τους με τσιμεντοκονίαμα. Για τη μείωση της διαβρωτικής επίδρασης από το έδαφος, τα ηλεκτρόδια τεχνητής γείωσης πρέπει να είναι κυκλικής διατομής με διάμετρο 12-16 mm.
Ρύζι. 3. Θέση φυσικής ενδιάμεσης στήριξης πύργου 35-330 kV; β - Ενδιάμεσος πόλος σχήματος U με καλώδια τύπου U 330-750 kV Οι υποδεικνυόμενες αντιστάσεις των συσκευών γείωσης ισχύουν επίσης για πόλους χωρίς καλώδια και άλλες συσκευές αντικεραυνικής προστασίας, αλλά με μετασχηματιστές ισχύος ή οργάνων, αποζεύκτες, ασφάλειες ή άλλες συσκευές για εναέριες γραμμές 110 kV εγκατεστημένα σε αυτούς τους πόλους και ψηλότερα. Τα στηρίγματα από οπλισμένο σκυρόδεμα και μέταλλο με τάση 110 kV και άνω χωρίς καλώδια και άλλες συσκευές αντικεραυνικής προστασίας γειώνονται επίσης εάν είναι απαραίτητο για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη λειτουργία της προστασίας ρελέ και του αυτοματισμού. Οι αντιστάσεις των συσκευών γείωσης τέτοιων στηρίξεων προσδιορίζονται κατά το σχεδιασμό εναέριων γραμμών. Στύλοι από οπλισμένο σκυρόδεμα και μέταλλο με τάση 3 - 35 kV που δεν διαθέτουν αντικεραυνική προστασία και άλλο εγκατεστημένο εξοπλισμό πρέπει να είναι γειωμένοι και σε ακατοίκητη περιοχή για εναέρια γραμμή 3 - 20 kV επιτρέπεται η αντίσταση της διάταξης γείωσης : 30 Ohm στο p λιγότερο από 100 Ohm - m και 0, 3 p - στο p πάνω από 100 Ohm - m. Συσκευές γείωσης στηριγμάτων στα οποία είναι εγκατεστημένος ηλεκτρικός εξοπλισμός. πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες απαιτήσεις. Σε δίκτυα με τάση μικρότερη από 1 kV με σταθερά γειωμένο ουδέτερο, η αντίσταση της συσκευής γείωσης πρέπει να είναι 2, 4, 8 ohms σε τάσεις γραμμής 660.380.220 V τριφασικό ρεύμα ή 380.220.127 μονοφασικό ρεύμα. Αυτή η αντίσταση πρέπει να παρέχεται λαμβάνοντας υπόψη τη χρήση φυσικών αγωγών γείωσης, καθώς και αγωγών γείωσης για επαναλαμβανόμενη γείωση του ουδέτερου καλωδίου. Στην περίπτωση αυτή, η αντίσταση του ηλεκτροδίου γείωσης που βρίσκεται σε άμεση γειτνίαση με τον ουδέτερο της γεννήτριας ή του μετασχηματιστή ή την έξοδο της μονοφασικής πηγής ρεύματος δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 25, 30, 60 Ohm για τάσεις γραμμής 660, Τριφασικό ρεύμα 380, 220 V ή μονοφασικό ρεύμα 380.220.127 V. Σε δίκτυα με τάσεις πάνω από 1 kV με απομονωμένο ουδέτερο, ο γειωμένος εξοπλισμός που είναι εγκατεστημένος σε ένα στήριγμα εναέριας γραμμής συνδέεται με ένα κλειστό οριζόντιο ηλεκτρόδιο γείωσης (κύκλωμα) τοποθετημένο σε βάθος τουλάχιστον 0,5 m. Εάν η αντίσταση της συσκευής γείωσης είναι υψηλότερη από 10 Ohm, τότε θα πρέπει να τοποθετηθούν επιπρόσθετα οριζόντια ηλεκτρόδια γείωσης σε απόσταση 0,8 - 1 m από τη βάση του στηρίγματος. Όταν p > > 500 Ohm-m, επιτρέπεται η αύξηση της τιμής αντίστασης κατά 0,002 p φορές, αλλά όχι περισσότερο από 10 φορές. Οι μετρήσεις αντίστασης των συσκευών γείωσης των εναέριων γραμμών πρέπει να πραγματοποιούνται σε βιομηχανικό ρεύμα συχνότητας. Σε εναέριες γραμμές με τάσεις κάτω του 1 kV, γίνονται μετρήσεις σε όλα τα στηρίγματα με ηλεκτρόδια γείωσης αντικεραυνικής προστασίας και επαναλαμβανόμενα ηλεκτρόδια γείωσης ουδέτερου καλωδίου. Σε εναέριες γραμμές με τάσεις πάνω από 1 kV, μετρήσεις της αντίστασης των συσκευών γείωσης γίνονται σε στηρίγματα με απαγωγείς και προστατευτικά κενά και με ηλεκτρικό εξοπλισμό και σε στηρίγματα εναέριων γραμμών 110 kV και άνω - με καλώδια αντικεραυνικής προστασίας όταν υπάρχουν ίχνη επικάλυψης ανιχνεύονται μονωτές από ηλεκτρικό τόξο. Στους υπόλοιπους πόλους από οπλισμένο σκυρόδεμα και μέταλλο, οι μετρήσεις γίνονται επιλεκτικά στο 2% του συνολικού αριθμού πόλων με ηλεκτρόδια γείωσης: σε κατοικημένες περιοχές, σε περιοχές με επιθετικά και κατολισθητικά εδάφη και σε εδάφη με κακή αγωγιμότητα.

Τα κτίρια και οι κατασκευές προστατεύονται από άμεσους κεραυνούς από αλεξικέραυνα διαφόρων σχεδίων. Αλλά οποιοδήποτε από τα αλεξικέραυνα περιλαμβάνει τέσσερα κύρια μέρη: ένα αλεξικέραυνο που αντιλαμβάνεται άμεσα έναν κεραυνό. κάτω αγωγός που συνδέει το αλεξικέραυνο με το ηλεκτρόδιο γείωσης. ηλεκτρόδιο γείωσης μέσω του οποίου το ρεύμα κεραυνού ρέει στο έδαφος. το ρουλεμάν (στήριγμα ή στηρίγματα) που προορίζεται για τη στερέωση του αλεξικέραυνου και του κάτω αγωγού.

Ανάλογα με τον σχεδιασμό του αλεξικέραυνου, διακρίνονται η ράβδος, το καλώδιο, το πλέγμα και τα συνδυασμένα αλεξικέραυνα. Ανάλογα με τον αριθμό των αλεξικέραυνων κοινής δράσης, χωρίζονται σε μονές, διπλές και πολλαπλές. Επιπλέον, ανάλογα με την τοποθεσία, τα αλεξικέραυνα μπορούν να είναι ανεξάρτητα, απομονωμένα και όχι απομονωμένα από το προστατευόμενο κτίριο.

Η προστατευτική δράση ενός αλεξικέραυνου βασίζεται στην ιδιότητα του κεραυνού να χτυπά τις υψηλότερες και καλά γειωμένες μεταλλικές κατασκευές. Λόγω αυτής της ιδιότητας, το προστατευόμενο κτίριο, που είναι χαμηλότερο σε ύψος, πρακτικά δεν επηρεάζεται από κεραυνό εάν εισέλθει στη ζώνη προστασίας του αλεξικέραυνου. Η ζώνη προστασίας ενός αλεξικέραυνου είναι μέρος του χώρου που γειτνιάζει με αυτό και με επαρκή βαθμό αξιοπιστίας (τουλάχιστον 95%) παρέχει προστασία στις κατασκευές από άμεσες κεραυνούς.

Τις περισσότερες φορές, τα αλεξικέραυνα χρησιμοποιούνται για την προστασία κτιρίων και κατασκευών. Το αλεξικέραυνο ενός αλεξικέραυνου ράβδου είναι μια κάθετα τοποθετημένη χαλύβδινη ράβδος οποιουδήποτε προφίλ με μήκος 2 ... 15 m και επιφάνεια διατομής τουλάχιστον 100 mm2, τοποθετημένη σε ένα στήριγμα που βρίσκεται, κατά κανόνα , όχι πιο κοντά από 5 μέτρα από το προστατευόμενο αντικείμενο. Το αλεξικέραυνο συνδέεται με το ηλεκτρόδιο γείωσης με έναν αγωγό προς τα κάτω από ατσάλινο σύρμαμε διάμετρο τουλάχιστον 6 mm και σε περίπτωση τοποθέτησης αγωγού στο έδαφος - τουλάχιστον 10 mm. Κατά την εγκατάσταση αλεξικέραυνων απευθείας στην οροφή του κτιρίου, κατασκευάζονται τουλάχιστον δύο κάτω αγωγοί και με πλάτος στέγης μεγαλύτερο από 12 m - τέσσερα. Εάν το μήκος του προστατευμένου αντικειμένου είναι μεγαλύτερο από 20 m, τότε για κάθε επόμενο μήκος 20 m, πρέπει να εγκατασταθούν πρόσθετοι αγωγοί κάτω. με πλάτος κτιρίου έως 12m - και στις δύο πλευρές του κτιρίου. Όλες οι συνδέσεις (αλεξικέραυνο - κάτω αγωγός, κάτω αγωγός - ηλεκτρόδιο γείωσης) πρέπει να είναι συγκολλημένες.

Ως ράβδοι αλεξικέραυνου, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν όσο το δυνατόν περισσότερο οι ψηλές κατασκευές που υπάρχουν κοντά στο προστατευμένο αντικείμενο: πύργοι νερού, σωλήνες εξάτμισης κ.λπ. Δέντρα που αναπτύσσονται σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από 5 m από κτίρια III ... V βαθμοί πυραντίστασης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως στήριγμα αλεξικέραυνου, εάν στον τοίχο του κτιρίου απέναντι από το δέντρο, σε όλο το ύψος του τοίχου, τοποθετηθεί ένας κάτω αγωγός, συγκολλημένος στο ηλεκτρόδιο γείωσης του αλεξικέραυνου.

Οι αλεξικέραυνα καλωδίων χρησιμοποιούνται συχνότερα για την προστασία κτιρίων μεγάλου μήκους και γραμμές υψηλής τάσης. Αυτές οι αλεξικέραυνα κατασκευάζονται με τη μορφή οριζόντιων καλωδίων στερεωμένων σε στηρίγματα, κατά μήκος καθενός από τα οποία τοποθετείται ένας κάτω αγωγός. Τα αλεξικέραυνα από συρμάτινα αλεξικέραυνα είναι κατασκευασμένα από χαλύβδινο γαλβανισμένο καλώδιο πολλαπλών συρμάτων με διατομή τουλάχιστον 35 mm2.

Πρέπει να σημειωθεί ότι τα αλεξικέραυνα με ράβδο και σύρμα παρέχουν τον ίδιο βαθμό αξιοπιστίας προστασίας.

Ως αλεξικέραυνο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια μεταλλική οροφή, γειωμένη στις γωνίες και περιμετρικά τουλάχιστον κάθε 25 m, ή ένα μεταλλικό συρμάτινο πλέγμα με διάμετρο τουλάχιστον 6 mm επάλληλο σε μια μη μεταλλική οροφή, με περιοχή πλέγματος έως 150 mm2, με κόμπους που στερεώνονται με συγκόλληση και γειώνονται όπως ακριβώς μεταλλική στέγη. Τα μεταλλικά καπάκια είναι στερεωμένα στο πλέγμα ή την αγώγιμη οροφή πάνω από τον καπνό και σωλήνες εξαερισμού, και ελλείψει καπακιών - συρμάτινων δακτυλίων που εφαρμόζονται ειδικά στους σωλήνες.

Η προσέγγιση για τον προσδιορισμό των ζωνών προστασίας των αλεξικέραυνων εξηγείται παρακάτω, η κατασκευή των οποίων πραγματοποιείται σύμφωνα με τους τύπους εφαρμογές 3 RD 34.21.122-87.

Προστατευτική δράσηΤο αλεξικέραυνο βασίζεται στην «ιδιότητα του κεραυνού να είναι πιο πιθανό να χτυπήσει ψηλότερα και καλά γειωμένα αντικείμενα σε σύγκριση με κοντινά αντικείμενα χαμηλότερο ύψος. Επομένως, στο αλεξικέραυνο, που υψώνεται πάνω από το προστατευμένο αντικείμενο, ανατίθεται η λειτουργία της αναχαίτισης του κεραυνού, ο οποίος, ελλείψει αλεξικέραυνου, θα χτυπούσε το αντικείμενο. Ποσοτικά, το προστατευτικό αποτέλεσμα ενός αλεξικέραυνου προσδιορίζεται μέσω της πιθανότητας διάρρηξης - η αναλογία του αριθμού των κεραυνών προς ένα προστατευμένο αντικείμενο (ο αριθμός των επισκέψεων) προς τον συνολικό αριθμό χτυπημάτων στο αλεξικέραυνο και στο αντικείμενο.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να εκτιμηθεί η πιθανότητα μιας σημαντικής ανακάλυψης, με βάση διαφορετικές φυσικές έννοιες των διαδικασιών του κεραυνού. Το RD 34.21.122-87 χρησιμοποιεί τα αποτελέσματα των υπολογισμών χρησιμοποιώντας μια πιθανολογική μέθοδο που συσχετίζει την πιθανότητα να χτυπήσει ένα αλεξικέραυνο και ένα αντικείμενο με την εξάπλωση των καθοδικών τροχιών κεραυνού χωρίς να λαμβάνει υπόψη τις διακυμάνσεις των ρευμάτων του.

Σύμφωνα με το αποδεκτό μοντέλο σχεδίασης, είναι αδύνατο να δημιουργηθεί μια ιδανική προστασία από άμεσες κεραυνούς, γεγονός που αποκλείει εντελώς τις ανακαλύψεις στο προστατευμένο αντικείμενο. Ωστόσο, στην πράξη, η αμοιβαία διευθέτηση του αντικειμένου και του αλεξικέραυνου είναι εφικτή, παρέχοντας μια μικρή πιθανότητα διάσπασης, για παράδειγμα, 0,1 και 0,01, που αντιστοιχεί σε μείωση του αριθμού των ζημιών στο αντικείμενο κατά περίπου 10 και 100 φορές σε σύγκριση με το αντικείμενο όπου δεν υπάρχει αλεξικέραυνο. Για τις περισσότερες σύγχρονες εγκαταστάσεις, τέτοια επίπεδα προστασίας παρέχουν έναν μικρό αριθμό ανακαλύψεων σε όλη τη διάρκεια ζωής τους.

Συζητήθηκε παραπάνω κατασκευή κτιρίου 20 m ύψος και 100 × 100 m σε κάτοψη, που βρίσκεται σε περιοχή με διάρκεια καταιγίδας 40-60 ωρών ετησίως. Εάν αυτό το κτίριο προστατεύεται από αλεξικέραυνα με πιθανότητα διάσπασης 0,1, μπορεί να αναμένεται ότι δεν θα έχει περισσότερες από μία ανακάλυψη σε 50 χρόνια. Ταυτόχρονα, δεν είναι όλες οι ανακαλύψεις εξίσου επικίνδυνες για το προστατευμένο αντικείμενο, για παράδειγμα, είναι δυνατές αναφλέξεις σε υψηλά ρεύματα ή μεταφερόμενα φορτία, τα οποία δεν βρίσκονται σε κάθε εκκένωση κεραυνού. Κατά συνέπεια, μπορεί να αναμένεται μια επικίνδυνη πρόσκρουση σε αυτό το αντικείμενο για μια περίοδο που είναι σίγουρα μεγαλύτερη από 50 χρόνια ή για τα περισσότερα βιομηχανικά αντικείμενα των κατηγοριών ΙΙ και ΙΙΙ, όχι περισσότερες από μία επικίνδυνες κρούσεις για όλο το χρόνο της ύπαρξής τους. Με πιθανότητα ξέσπασης 0,01 στο ίδιο κτίριο, δεν μπορεί να αναμένεται περισσότερο από ένα ξέσπασμα σε 500 χρόνια, περίοδος πολύ μεγαλύτερη από τη διάρκεια ζωής οποιασδήποτε βιομηχανικής εγκατάστασης. Ένα τέτοιο υψηλό επίπεδο προστασίας δικαιολογείται μόνο για εγκαταστάσεις κατηγορίας Ι που αποτελούν διαρκή κίνδυνο έκρηξης.

Εκτελώντας μια σειρά υπολογισμών της πιθανότητας διάσπασης κοντά στο αλεξικέραυνο, είναι δυνατό να κατασκευαστεί μια επιφάνεια που είναι η γεωμετρική θέση των κορυφών των προστατευόμενων αντικειμένων, για την οποία η πιθανότητα διάσπασης είναι σταθερή τιμή . Αυτή η επιφάνεια είναι το εξωτερικό όριο του χώρου, που ονομάζεται ζώνη προστασίας του αλεξικέραυνου. για ένα μονό αλεξικέραυνο αυτό το όριο είναι η πλευρική επιφάνεια ενός κυκλικού κώνου, για ένα μονό καλώδιο είναι μια επίπεδη επιφάνεια με αέτωμα.

Συνήθως, η ζώνη προστασίας ορίζεται από τη μέγιστη πιθανότητα διάρρηξης που αντιστοιχεί στο εξωτερικό της όριο, αν και η πιθανότητα διάρρηξης μειώνεται σημαντικά στο βάθος της ζώνης.

Η μέθοδος υπολογισμού καθιστά δυνατή την κατασκευή μιας ζώνης προστασίας για αλεξικέραυνα ράβδου και σύρματος με αυθαίρετη τιμή της πιθανότητας διάρρηξης, δηλ. για οποιοδήποτε αλεξικέραυνο (μονό ή διπλό), μπορείτε να φτιάξετε έναν αυθαίρετο αριθμό ζωνών προστασίας. Ωστόσο, για τα περισσότερα δημόσια κτίρια, μπορεί να παρασχεθεί επαρκές επίπεδο προστασίας χρησιμοποιώντας δύο ζώνες, με πιθανότητα διάβασης 0,1 και 0,01.

Όσον αφορά τη θεωρία αξιοπιστίας, η πιθανότητα διάσπασης είναι μια παράμετρος που χαρακτηρίζει την αστοχία ενός αλεξικέραυνου ως προστατευτική συσκευή. Με αυτή την προσέγγιση, οι δύο αποδεκτές ζώνες προστασίας αντιστοιχούν στον βαθμό αξιοπιστίας 0,9 και 0,99. Μια τέτοια αξιολόγηση αξιοπιστίας ισχύει όταν ένα αντικείμενο βρίσκεται κοντά στα όρια της ζώνης προστασίας, για παράδειγμα, ένα αντικείμενο με τη μορφή δακτυλίου ομοαξονικού με αλεξικέραυνο. Για πραγματικά αντικείμενα (συνήθη κτίρια), στα όρια της ζώνης προστασίας, κατά κανόνα, βρίσκονται μόνο τα ανώτερα στοιχεία και το μεγαλύτερο μέρος του αντικειμένου τοποθετείται στο βάθος της ζώνης. Η αξιολόγηση της αξιοπιστίας της ζώνης προστασίας κατά μήκος των εξωτερικών συνόρων της οδηγεί σε υπερβολικά χαμηλές τιμές. Επομένως, προκειμένου να ληφθεί υπόψη η αμοιβαία διάταξη αλεξικέραυνων και αντικειμένων που υπάρχουν στην πράξη, οι ζώνες προστασίας Α και Β αποδίδονται στο RD 34.21.122-87 με κατά προσέγγιση βαθμό αξιοπιστίας 0,995 και 0,95, αντίστοιχα.

Ρύζι. 1. Νομογράμματα για τον προσδιορισμό του ύψους απλών (α) και διπλού ίσου ύψους (β) αλεξικέραυνων στη ζώνη Α.

Η μέθοδος υπολογισμού της πιθανότητας διάρρηξης έχει αναπτυχθεί μόνο για αστραπές προς τα κάτω, που χτυπούν κυρίως αντικείμενα ύψους έως 150 m. Επομένως, στο RD 34.21.122 - 87, οι τύποι για την κατασκευή ζωνών προστασίας για μονές και πολλαπλές ράβδους και συρμάτινες αλεξικέραυνα είναι περιορίζεται σε ύψος 150 μ. Μέχρι σήμερα, ο όγκος των πραγματικών δεδομένων για Η ευαισθησία αντικειμένων μεγαλύτερου ύψους σε κατερχόμενο κεραυνό είναι πολύ μικρή και αναφέρεται κυρίως στον τηλεοπτικό πύργο Ostankino (540 m). Με βάση τις φωτογραφικές καταγραφές, μπορεί να υποστηριχθεί ότι ο καθοδικός κεραυνός σπάει πάνω από 200 μέτρα κάτω από την κορυφή του και προσκρούει στο έδαφος σε απόσταση περίπου 200 μέτρων από τη βάση του πύργου. Εάν θεωρήσουμε τον τηλεοπτικό πύργο Ostankino ως αλεξικέραυνο, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα σχετικά μεγέθη των ζωνών προστασίας των αλεξικέραυνων με ύψος μεγαλύτερο από 150 m σπάνια μειώνονται με την αύξηση του ύψους των αλεξικέραυνων. Δεδομένων των περιορισμένων πραγματικών δεδομένων για την πρόσκρουση υπερυψηλών αντικειμένων, το RD 34.21.122 - 87 περιλαμβάνει τύπους για την κατασκευή ζωνών προστασίας μόνο για αλεξικέραυνα με ύψος μεγαλύτερο από 150 m.

Ρύζι. 2. Νομογράμματα για τον προσδιορισμό του ύψους μονού (α) και διπλού ίσου ύψους (β) αλεξικέραυνων στη ζώνη Β.

Η μέθοδος για τον υπολογισμό των ζωνών προστασίας από ζημιές από ανιόντες κεραυνούς δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί. Ωστόσο, σύμφωνα με δεδομένα παρατήρησης, είναι γνωστό ότι οι ανοδικές εκκενώσεις διεγείρονται από μυτερά αντικείμενα κοντά στην κορυφή ψηλών κατασκευών και εμποδίζουν την ανάπτυξη άλλων εκκενώσεων με περισσότερες χαμηλά επίπεδα. Επομένως, για τόσο ψηλά αντικείμενα όπως καμινάδες ή πύργοι από οπλισμένο σκυρόδεμα, παρέχεται πρώτα απ 'όλα προστασία από τη μηχανική καταστροφή του σκυροδέματος κατά τη διέγερση του ανιούσας κεραυνού, η οποία πραγματοποιείται με την τοποθέτηση ράβδων ή δακτυλίων αλεξικέραυνων που παρέχουν τη μεγαλύτερη δυνατή υπέρβαση. στην κορυφή του αντικειμένου για δομικούς λόγους ( παράγραφος 2.31).

Αυτό το εγχειρίδιο περιέχει νομογράμματα για τον προσδιορισμό του ύψους της ράβδου ΜΕκαι αυτοκινητόδρομο Τμονές και διπλές αλεξικέραυνα που παρέχουν ζώνες προστασίας Α και Β (Εικ. 1 και 2). Η χρήση αυτών των νομογραμμάτων, κατασκευασμένη σύμφωνα με τους τύπους υπολογισμού και τη σημειογραφία εφαρμογές 3Το RD 34.21.122-87 επιτρέπει τη μείωση του όγκου των υπολογισμών και την απλοποίηση της επιλογής των μέσων αντικεραυνικής προστασίας στο σχεδιασμό.

ΣΥΡΜΑ ΚΕΡΑΥΝΟΥ - μια συσκευή για την προστασία κτιρίων και κατασκευών από άμεσους κεραυνούς. Το Μ. περιλαμβάνει τέσσερα κύρια μέρη: ένα αλεξικέραυνο που αντιλαμβάνεται άμεσα έναν κεραυνό. κάτω αγωγός που συνδέει το αλεξικέραυνο με το ηλεκτρόδιο γείωσης. ηλεκτρόδιο γείωσης μέσω του οποίου το ρεύμα κεραυνού ρέει στο έδαφος. το ρουλεμάν (στήριγμα ή στηρίγματα) που προορίζεται για τη στερέωση του αλεξικέραυνου και του κάτω αγωγού.

Ανάλογα με τον σχεδιασμό του αλεξικέραυνου, διακρίνονται η ράβδος, το καλώδιο, το πλέγμα και τα συνδυασμένα αλεξικέραυνα.

Ανάλογα με τον αριθμό των αλεξικέραυνων κοινής δράσης, χωρίζονται σε μονές, διπλές και πολλαπλές.

Επιπλέον, στη θέση Μ. υπάρχουν χωριστά, απομονωμένα και μη απομονωμένα από το προστατευόμενο κτίριο. Η προστατευτική δράση του κεραυνού βασίζεται στην ιδιότητα του κεραυνού να χτυπά τις υψηλότερες και καλά γειωμένες μεταλλικές κατασκευές. Λόγω αυτής της ιδιότητας, ένα προστατευόμενο κτίριο χαμηλότερου ύψους πρακτικά δεν χτυπιέται από κεραυνό εάν εισέλθει στη ζώνη προστασίας Μ. Η ζώνη προστασίας Μ είναι το τμήμα του χώρου που γειτνιάζει με αυτό και με επαρκή βαθμό αξιοπιστίας (τουλάχιστον 95%) παρέχοντας προστασία για κατασκευές από απευθείας χτυπήματα κεραυνών. Τις περισσότερες φορές, η ράβδος M χρησιμοποιείται για την προστασία κτιρίων και κατασκευών.

Ο κεραυνός με σχοινί χρησιμοποιείται συχνότερα για την προστασία κτιρίων μεγάλου μήκους και γραμμές υψηλής τάσης. Αυτά τα Μ. κατασκευάζονται με τη μορφή οριζόντιων καλωδίων στερεωμένων σε στηρίγματα, κατά μήκος καθενός από τα οποία τοποθετείται ένας συλλέκτης ρεύματος. Ράβδος και καλώδιο Μ. παρέχουν τον ίδιο βαθμό αξιοπιστίας προστασίας.

Ως αλεξικέραυνο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια μεταλλική οροφή, γειωμένη στις γωνίες και κατά μήκος της περιμέτρου τουλάχιστον κάθε 25 m, ή ένα μεταλλικό συρμάτινο πλέγμα με διάμετρο τουλάχιστον 6 mm επάλληλο σε μια μη μεταλλική οροφή, με επιφάνεια πλέγματος έως 150 mm2, με κόμπους που στερεώνονται με συγκόλληση και γειώνονται ακριβώς όπως μια μεταλλική οροφή. Τα μεταλλικά καλύμματα είναι προσαρτημένα στο πλέγμα ή την αγώγιμη οροφή πάνω από τις καμινάδες και τους σωλήνες εξαερισμού, και ελλείψει καλυμμάτων, συρμάτινα δαχτυλίδια εφαρμόζονται ειδικά στους σωλήνες.

Μ. καλάμι - Μ. με κατακόρυφη διάταξη του αλεξικέραυνου.

M. καλώδιο (εκτεταμένο) - M. με οριζόντια διάταξη του αλεξικέραυνου, στερεωμένο σε δύο γειωμένα στηρίγματα.

ΖΩΝΕΣ ΚΕΡΑΥΝΙΚΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ

Όσον αφορά τη θεωρία αξιοπιστίας, η πιθανότητα διάσπασης είναι μια παράμετρος που χαρακτηρίζει την αστοχία ενός αλεξικέραυνου ως προστατευτικής διάταξης. Με αυτή την προσέγγιση, οι δύο αποδεκτές ζώνες προστασίας αντιστοιχούν στον βαθμό αξιοπιστίας 0,9 και 0,99. Αυτή η αξιολόγηση αξιοπιστίας ισχύει όταν ένα αντικείμενο βρίσκεται κοντά στα όρια της ζώνης προστασίας, για παράδειγμα, ένα αντικείμενο με τη μορφή δακτυλίου ομοαξονικού με αλεξικέραυνο. Για πραγματικά αντικείμενα (συνήθη κτίρια), στα όρια της ζώνης προστασίας, κατά κανόνα, βρίσκονται μόνο τα ανώτερα στοιχεία και το μεγαλύτερο μέρος του αντικειμένου τοποθετείται στο βάθος της ζώνης. Η αξιολόγηση της αξιοπιστίας της ζώνης προστασίας κατά μήκος των εξωτερικών συνόρων της οδηγεί σε υπερβολικά χαμηλές τιμές. Επομένως, προκειμένου να ληφθεί υπόψη η αμοιβαία διάταξη αλεξικέραυνων και αντικειμένων που υπάρχουν στην πράξη, οι ζώνες προστασίας Α και Β αποδίδονται στο RD 34.21.122-87 με κατά προσέγγιση βαθμό αξιοπιστίας 0,995 και 0,95, αντίστοιχα.

Αλεξικέραυνο μονής ράβδου.

Η ζώνη προστασίας ενός αλεξικέραυνου μονής ράβδου με ύψος h είναι ένας κυκλικός κώνος (Εικ. Α3.1), η κορυφή του οποίου βρίσκεται σε ύψος h0

1.1. Ζώνες προστασίας αλεξικέραυνων μονής ράβδου με ύψος h; Τα 150 m έχουν τις ακόλουθες συνολικές διαστάσεις.

Ζώνη Α: h0 = 0,85h,

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

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

Ζώνη Β: h0 = 0,92h;

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

Για τη ζώνη Β, το ύψος μιας μονής ράβδου αλεξικέραυνου για γνωστές τιμές h και μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο

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

Ρύζι. P3.1. Ζώνη προστασίας ενός αλεξικέραυνου μονής ράβδου:

I - το όριο της ζώνης προστασίας στο επίπεδο hx, 2 - το ίδιο στο επίπεδο του εδάφους

Μονόσυρμα αλεξικέραυνο.

Η ζώνη προστασίας ενός μονοσυρμάτινου αλεξικέραυνου με ύψος h; 150 m φαίνεται στο σχ. P3.5, όπου h είναι το ύψος του καλωδίου στο μέσο του ανοίγματος. Λαμβάνοντας υπόψη την κλίση του καλωδίου με διατομή 35-50 mm2, με γνωστό ύψος στηρίξεων hop και μήκος ανοίγματος a, προσδιορίζεται το ύψος του καλωδίου (σε μέτρα):

h = hop - 2 στο a< 120 м;

h = hop - 3 στις 120< а < 15Ом.

Ρύζι. P3.5. Ζώνη προστασίας ενός μονοσυρμάτινου αλεξικέραυνου. Οι ονομασίες είναι οι ίδιες όπως στο Σχ. P3.1

Οι ζώνες προστασίας ενός μονοσυρμάτινου αλεξικέραυνου έχουν τις ακόλουθες συνολικές διαστάσεις.

Για μια ζώνη τύπου Β, το ύψος ενός μόνο συρμάτινου αλεξικέραυνου με γνωστές τιμές hx και rx καθορίζεται από τον τύπο

Το σύστημα κάθετου ηλεκτροδίου γείωσης κατασκευάζεται με διαδοχική μηχανοποιημένη βύθιση ηλεκτροδίων με σπείρωμα μήκους 1,2-3 μέτρων, συνδεδεμένων μεταξύ τους με ορειχάλκινους συνδέσμους. Ηλεκτρόδια χάλυβα διαμέτρου 14,2-17,2 mm, με ηλεκτροχημική επίστρωση χαλκού (99,9% καθαρότητας), πάχους 0,25 mm. εγγυάται υψηλή αντοχή στη διάβρωση και διάρκεια ζωής του ηλεκτροδίου γείωσης στο έδαφος για τουλάχιστον 40 χρόνια. Η υψηλή μηχανική αντοχή του ηλεκτροδίου γείωσης του επιτρέπει να βυθιστεί σε βάθος έως και 30 μέτρα. Η επικάλυψη χαλκού των ηλεκτροδίων έχει υψηλή πρόσφυση και πλαστικότητα, γεγονός που καθιστά δυνατή τη βύθιση των ράβδων στο έδαφος χωρίς να σπάσει η ακεραιότητα και να ξεκολλήσει το στρώμα χαλκού.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Τα ηλεκτρικά δίκτυα διανομής (PC) με τάση 0,4-10 kV τα τελευταία χρόνια είναι εξοπλισμένα με ηλεκτρικό εξοπλισμό, συσκευές, συσκευές, μονωτές και καλώδια, κατασκευασμένα σε νέα σύγχρονη τεχνική βάση. Η λειτουργία τέτοιων εγκαταστάσεων δικτύου απαιτεί αξιόπιστο σύστημα αντικεραυνικής προστασίας με χρήση σύγχρονων τεχνικών μέσων. Η ανάπτυξη τεχνικών μέσων και μεθόδων προστασίας από υπερτάσεις Η/Υ συνδέεται με μια ποσοτική εκτίμηση των παραμέτρων του κεραυνού και του πιθανού αριθμού ζημιών από κεραυνό. Για τον υπολογισμό της πυκνότητας των απευθείας κεραυνών στο έδαφος, χρησιμοποιούνται πληροφορίες για την ένταση της δραστηριότητας της καταιγίδας. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η θωράκιση των αντικειμένων του δικτύου από κτίρια, κατασκευές, δέντρα κ.λπ. Η θωράκιση σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να μειώσει τον αριθμό των απευθείας επισκέψεων σε αντικείμενα δικτύου κατά ~ 70%.

Αξιόπιστη προστασία επιτυγχάνεται εάν ο εξοπλισμός και οι κατασκευές έχουν αρκετά υψηλή αντοχή μόνωσης ή έχουν εγκατασταθεί αποτελεσματικές συσκευές αντικεραυνικής προστασίας από υπέρταση στον υπολογιστή. Για την προστασία υπολογιστών με τάση 0,4-10 kV από κεραυνούς, μη γραμμικούς απαγωγείς υπερτάσεων (OPN), απαγωγείς μακράς σπινθήρα (RDI), απαγωγείς βαλβίδων (RV) και σωληνοειδείς απαγωγείς (RT), προστατευτικά διάκενα σπινθήρα (IP) είναι μεταχειρισμένα. Ο τύπος, ο αριθμός και η θέση εγκατάστασης των συσκευών προστασίας επιλέγονται κατά το σχεδιασμό συγκεκριμένων εγκαταστάσεων δικτύου. Κατά την εγκατάσταση συσκευών προστασίας, οι απαιτήσεις για την τιμή της αντίστασης γείωσης επιλέγονται σύμφωνα με το PUE. Για κύριες γραμμές με τάση 6-10 kV, κατασκευασμένες σε διαστάσεις εναέριας γραμμής με τάση 35 kV, συνιστάται η χρήση συρμάτινων αλεξικέραυνων στις προσεγγίσεις σε υποσταθμούς και σημεία διανομής.

Ο στόχος της προστασίας του υπολογιστή με τάση 0,4 kV είναι η αποφυγή τραυματισμού ανθρώπων, ζώων και η εκδήλωση πυρκαγιών λόγω της διείσδυσης κεραυνών στην εσωτερική καλωδίωση κτιρίων κατοικιών και άλλων κτιρίων, καθώς και ζημιές στο ηλεκτρολογικός εξοπλισμός υποσταθμών 6-10 / 0,4 kV.

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΗΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΚΕΡΑΥΝΟσυρμάτων

Παράμετροι αλεξικέραυνων ράβδων και συρμάτων

Παράμετροι αλεξικέραυνων ράβδων

Ένα αλεξικέραυνο ράβδου είναι μια κατασκευή με τη μορφή ενός κάθετα τοποθετημένου πλέγματος, σωλήνα ή ράβδου. Ένα αλεξικέραυνο ως μέσο αντικεραυνικής προστασίας προτάθηκε από τον W. Franklin το 1749. Τα σύγχρονα αλεξικέραυνα τυπικών τύπων έχουν ύψος έως και 40 μέτρα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, για τη δημιουργία μη τυποποιημένων αλεξικέραυνων, ως φέρουσες κατασκευές χρησιμοποιούνται εργοστασιακές σωλήνες, στηρίγματα γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας ή μεταλλικές πύλες ανοιχτού εξοπλισμού διανομής.

Το αλεξικέραυνο πρέπει να έχει αξιόπιστη σύνδεση με το έδαφος με αντίσταση 5-25 ohms στη διασπορά του παλμικού ρεύματος. Η προστατευτική ιδιότητα των αλεξικέραυνων ράβδων είναι ότι προσανατολίζουν τον οδηγό της αναδυόμενης αστραπής εκκένωσης προς τον εαυτό τους. Η εκκένωση συμβαίνει απαραίτητα στην κορυφή του αλεξικέραυνου, εάν σχηματίζεται σε μια συγκεκριμένη περιοχή που βρίσκεται πάνω από το αλεξικέραυνο. Αυτή η περιοχή έχει τη μορφή ενός διαστελλόμενου κώνου προς τα πάνω και ονομάζεται ζώνη βλάβης 100%. Έχει διαπιστωθεί με πειραματικά δεδομένα ότι το ύψος προσανατολισμού του κεραυνού H εξαρτάται από το ύψος του αλεξικέραυνου h. Για αλεξικέραυνα ύψους έως 30 μέτρα:

και για αλεξικέραυνα με ύψος μεγαλύτερο από 30 μέτρα H=600m, θεωρείται ότι η κορυφή του κώνου της ζώνης 100% ζημιάς βρίσκεται συμμετρικά προς τον άξονα του αλεξικέραυνου στο ύψος του προστατευόμενου αντικειμένου, και η ακτίνα του είναι στο ύψος προσανατολισμού:

όπου βρίσκεται το ενεργό μέρος του αλεξικέραυνου, που αντιστοιχεί στην περίσσευσή του πάνω από το ύψος του προστατευμένου αντικειμένου:

Εκτός από την καθορισμένη ζώνη, το προστατευτικό αποτέλεσμα ενός αλεξικέραυνου ράβδου χαρακτηρίζεται από μια ζώνη προστασίας, δηλ. χώρο όπου αποκλείονται οι κεραυνοί. Η ζώνη προστασίας ενός αλεξικέραυνου μονής ράβδου έχει τη μορφή σκηνής, που εκτείνεται προς τα κάτω (Εικ. 1.1). Για τον υπολογισμό της ακτίνας προστασίας σε οποιοδήποτε σημείο της προστατευτικής ζώνης, συμπεριλαμβανομένου του ύψους του προστατευόμενου αντικειμένου, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος:

όπου p είναι συντελεστής διόρθωσης ίσος με 1 για αλεξικέραυνα με ύψος μικρότερο από 30 μέτρα και ίσο με υψηλότερα αλεξικέραυνα.

Στην περίπτωση που χρησιμοποιούνται πολλά αλεξικέραυνα για την προστασία εκτεταμένων αντικειμένων, συνιστάται οι ζώνες της 100% ήττας τους να κλείνουν πάνω από το αντικείμενο ή ακόμη και να επικαλύπτονται μεταξύ τους, αποκλείοντας κάθετη αστραπιαία διάρρηξη στο προστατευμένο αντικείμενο (Εικ. 1.2). Η απόσταση (S) μεταξύ των αξόνων των αλεξικέραυνων πρέπει να είναι ίση ή μικρότερη από την τιμή που καθορίζεται από την εξάρτηση:

Η ζώνη προστασίας δύο και τεσσάρων αλεξικέραυνων στην κάτοψη στο ύψος του προστατευμένου αντικειμένου έχει τα περιγράμματα που φαίνονται στο Σχ. 1.3, α, β.

Η ακτίνα προστασίας που φαίνεται στο σχήμα προσδιορίζεται με τον ίδιο τρόπο όπως για ένα μόνο αλεξικέραυνο και το μικρότερο πλάτος της ζώνης προστασίας καθορίζεται από ειδικές καμπύλες. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι με αλεξικέραυνα ύψους έως 30 μέτρων, που βρίσκονται σε απόσταση, το μικρότερο πλάτος της ζώνης προστασίας είναι ίσο με μηδέν.

Εικόνα 1.1 - Ζώνη προστασίας ενός αλεξικέραυνου μονής ράβδου:

1 - τα σύνορα της ζώνης προστασίας. 2 - τμήμα της ζώνης προστασίας στο επίπεδο

Εικόνα 1.2 - Σχέδιο διάταξης αλεξικέραυνων ράβδων, που εξασφαλίζει το κλείσιμο ζωνών 100% ζημιάς

Εικόνα 1.3 - Γραφική αναπαράσταση της ζώνης προστασίας:

α) - για δύο αλεξικέραυνα. β) - για τέσσερα αλεξικέραυνα

Με την παρουσία τριών και τεσσάρων αλεξικέραυνων, τα περιγράμματα της προστατευτικής ζώνης μοιάζουν με το Σχ. 1.3 β. Οι ακτίνες προστασίας προσδιορίζονται σε αυτή την περίπτωση με τον ίδιο τρόπο όπως για τα μεμονωμένα αλεξικέραυνα. Το μέγεθος καθορίζεται από τις καμπύλες για κάθε ζεύγος αλεξικέραυνων. Η διαγώνιος ενός τετράπλευρου ή η διάμετρος ενός κύκλου που διέρχεται από τις κορυφές ενός τριγώνου που σχηματίζεται από τρία αλεξικέραυνα, σύμφωνα με τις συνθήκες προστασίας ολόκληρης της περιοχής, πρέπει να ικανοποιεί τις εξαρτήσεις για αλεξικέραυνα με ύψος μικρότερο από 30 m :

για αλεξικέραυνα με ύψος μεγαλύτερο από 30 m:

Κατά την εγκατάσταση ανεξάρτητων αλεξικέραυνων, είναι απαραίτητο να τηρούνται ορισμένες αποστάσεις αέρα μεταξύ του αλεξικέραυνου και του προστατευμένου αντικειμένου. Αυτή η απαίτηση προέρχεται από το γεγονός ότι τη στιγμή ενός κεραυνού ενός αλεξικέραυνου δημιουργείται πάνω του ένα υψηλό δυναμικό, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε αντίστροφη εκκένωση από το αλεξικέραυνο προς το αντικείμενο. Το δυναμικό στο αλεξικέραυνο τη στιγμή της εκφόρτισης καθορίζεται από την εξάρτηση:

όπου - αντίσταση παλμικής γείωσης του αλεξικέραυνου 5 - 25 Ohm. - ρεύμα κεραυνού σε καλά γειωμένο αντικείμενο, kA.

Πιο συγκεκριμένα, το δυναμικό στο αλεξικέραυνο μπορεί να προσδιοριστεί λαμβάνοντας υπόψη την αυτεπαγωγή

δραστηριότητα αλεξικέραυνου:

όπου a είναι η απότομη κλίση του μετώπου κύματος ρεύματος, kA/μs. - σημείο αλεξικέραυνου στο ύψος του αντικειμένου, m. - ειδική αυτεπαγωγή του αλεξικέραυνου, μH/m.

Για τον υπολογισμό της ελάχιστης επιτρεπόμενης προσέγγισης ενός αντικειμένου σε ένα αλεξικέραυνο, μπορεί κανείς να προχωρήσει από την εξάρτηση:

όπου E in είναι η επιτρεπόμενη ένταση παλμικού ηλεκτρικού πεδίου στον αέρα, που υποτίθεται ότι είναι 500 kV / m.

Οι κατευθυντήριες οδηγίες για την προστασία από υπερτάσεις συνιστούν να λαμβάνεται η απόσταση από το αλεξικέραυνο ίση με:

Αυτή η εξάρτηση ισχύει για ρεύμα κεραυνού 150 kA, κλίση ρεύματος 32 kA/μs και αυτεπαγωγή αλεξικέραυνου 1,5 μH/m. Ανεξάρτητα από τα αποτελέσματα του υπολογισμού, η απόσταση μεταξύ του αντικειμένου και του αλεξικέραυνου πρέπει να είναι τουλάχιστον 5 m.

Σχοινί αλεξικέραυνο

Ένα από τα πιο αξιόπιστα μέσα για την πρόληψη των άμεσων κεραυνών των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι η ανάρτηση γειωμένων συρμάτινων αλεξικέραυνων πάνω από αυτές. Αυτή η συσκευή είναι ακριβή και επομένως χρησιμοποιείται μόνο σε γραμμές πρώτης κατηγορίας με τάση 110 kV και άνω. Όταν η γραμμή σε μεταλλικά ή ξύλινα στηρίγματα δεν καλύπτεται πλήρως με καλώδια, καλύπτουν μόνο προσεγγίσεις σε υποσταθμούς σε ένα τμήμα 1-2 km. Ανάλογα με τον σχεδιασμό των στηριγμάτων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ένα ή δύο καλώδια, σφιχτά στερεωμένα στο μεταλλικό στήριγμα ή στις μεταλλικές πλαγιές γείωσης των ξύλινων στηρίξεων. Για την προστασία του καλωδίου από υπερκαύση από ρεύμα κεραυνού και για τον έλεγχο της γείωσης, η στήριξη του καλωδίου γίνεται με χρήση ενός μονωτή ανάρτησης με διάκενο σπινθήρα. Η αποτελεσματικότητα της προστασίας του καλωδίου είναι όσο μεγαλύτερη, τόσο μικρότερη είναι η γωνία που σχηματίζεται από την κατακόρυφη διέλευση από το καλώδιο και τη γραμμή που συνδέει το καλώδιο με το πιο εξωτερικό μέρος των καλωδίων. Αυτή η γωνία ονομάζεται προστατευτική γωνία, λαμβάνοντας την τιμή της στην περιοχή από 20-30 0 .

Η προστατευτική ζώνη για ένα καλώδιο στη διατομή κάθετα στη γραμμή έχει τη μορφή παρόμοια με την προστατευτική ζώνη για ένα μόνο αλεξικέραυνο. Το πλάτος της προστατευτικής ζώνης, που αποκλείει την άμεση ζημιά στα καλώδια στο επίπεδο του ύψους ανάρτησής τους, καθορίζεται από την εξάρτηση:

Αυτή η εξάρτηση ισχύει για ύψος ανάρτησης καλωδίου 30 m και κάτω.