Efek perlindungan dari penangkal petir didasarkan pada fakta bahwa petir menyambar struktur logam yang paling tinggi dan membumi dengan baik. Oleh karena itu, struktur tidak akan tersambar petir jika berada di zona proteksi penangkal petir. Zona perlindungan penangkal petir - bagian dari ruang yang berdekatan dengan penangkal petir, yang memberikan perlindungan struktur dari sambaran petir langsung dengan tingkat keandalan yang cukup (99%)

Perubahan cepat dalam arus petir menghasilkan induksi elektromagnetik - induksi potensial di sirkuit logam terbuka, menciptakan bahaya percikan di tempat-tempat di mana sirkuit ini saling mendekat. Ini disebut manifestasi sekunder petir.

Dimungkinkan juga untuk membawa potensi listrik tinggi yang diinduksi oleh petir ke dalam bangunan yang dilindungi di sepanjang struktur dan komunikasi logam eksternal.

Perlindungan terhadap induksi elektrostatik dicapai dengan menghubungkan kotak logam dari peralatan listrik ke pentanahan pelindung atau ke konduktor pentanahan khusus.

Untuk melindungi dari pengenalan potensi tinggi, komunikasi logam bawah tanah, ketika memasuki objek yang dilindungi, dihubungkan ke elektroda pembumian untuk perlindungan terhadap induksi elektrostatik atau peralatan listrik.

Penangkal petir terdiri dari bagian bantalan (penopang), penangkal petir, konduktor bawah dan elektroda pembumian. Ada dua jenis penangkal petir: batang dan kabel. Mereka dapat berdiri bebas, terisolasi dan tidak terisolasi dari bangunan atau struktur yang dilindungi (Gbr. 86, a-c).

penangkal petir: penangkal petir batang tunggal: penangkal petir batang ganda: antena

Beras. 86. Jenis penangkal petir dan zona pelindungnya:

a - batang tunggal; b - batang ganda; c - antena; 1 - penangkal petir; 2 - konduktor bawah, 3 - pentanahan

Penangkal petir batang adalah satu, dua atau lebih batang vertikal yang dipasang pada atau di dekat struktur yang dilindungi. Penangkal petir kabel - satu atau dua kabel horizontal, masing-masing dipasang pada dua penyangga, di mana konduktor bawah diletakkan, terhubung ke elektroda pembumian yang terpisah; penopang penangkal petir dipasang pada objek yang dilindungi atau di dekatnya. Sebagai penangkal petir, batang baja bulat, pipa, kabel baja galvanis, dll digunakan.Konduktor bawah terbuat dari baja dari berbagai tingkat dan profil dengan penampang minimal 35 mm2. Semua bagian penangkal petir dan konduktor bawah dihubungkan dengan pengelasan.

Sakelar pembumian adalah permukaan, dalam dan gabungan, terbuat dari baja dari berbagai bagian atau pipa. Elektroda pembumian permukaan (strip, horizontal) diletakkan pada kedalaman 1 m atau lebih dari permukaan bumi dalam bentuk satu atau lebih balok dengan panjang hingga 30 m.8 m (dari ujung atas elektroda pembumian ke tanah permukaan).

Tahanan elektroda pembumian untuk setiap penangkal petir yang berdiri sendiri tidak boleh melebihi untuk proteksi petir bangunan dan struktur kategori I dan II - 10 Ohm dan kategori III - 20 Ohm.

4. Perangkat pembumian.

Konsep resistansi perangkat pentanahan dari saluran udara mendukung arus petir. Perangkat pentanahan adalah struktur yang terbuat dari bahan penghantar listrik, yang berfungsi untuk mengalirkan arus ke tanah. Elemen struktural utamanya adalah sakelar pembumian dan konduktor pembumian. Konduktor pembumian adalah konduktor (elektroda) atau seperangkat konduktor logam (elektroda) yang saling berhubungan yang bersentuhan dengan tanah. Konduktor pembumian adalah konduktor yang menghubungkan bagian pembumian ke elektroda pembumian. Fungsi utama yang dilakukan oleh perangkat pembumian pendukung saluran udara adalah menghilangkan arus petir ke tanah, yaitu, mengurangi kemungkinan (probabilitas) dari flashover terbalik ketika petir menyambar dukungan dan kabel tanah. Berbeda dengan flashover konvensional yang disebabkan oleh kelembaban atau polusi isolasi, arus petir menciptakan potensi listrik pada kutub, jauh lebih tinggi daripada potensi konduktor fase, dan dengan demikian flashover terjadi dalam arah yang berlawanan. Semakin rendah resistansi perangkat pembumian, semakin rendah kemungkinan flashover terbalik. Hambatan dari perangkat pentanahan adalah rasio tegangan pada perangkat pentanahan dengan arus yang mengalir dari elektroda pentanahan ke tanah. Resistensi perangkat pembumian bukan satu-satunya parameter yang memengaruhi kemungkinan kedipan balik. Juga memiliki dampak yang signifikan: panjang string isolator; ketinggian kabel penangkal petir dan kawat fasa; jarak antara kabel dan kawat, dll. Dengan peningkatan panjang karangan bunga, misalnya, kekuatan listrik dari celah udara yang sesuai meningkat, dan dengan demikian kemungkinan tumpang tindih terbalik berkurang. Ini harus terjadi dengan peningkatan kelas tegangan saluran. Namun, untuk saluran tegangan tinggi, ketinggian kutub juga meningkat, yang menyebabkan peningkatan jumlah sambaran petir ke kutub dan ke kabel ground. Induktansi dukungan juga meningkat, yang meningkatkan kemungkinan flashover terbalik. Arus petir, ketika mengenai penyangga, menyebar di sepanjang kabel penangkal petir. Arus dalam kabel menginduksi arus di kawat dan penyangga, yang pada akhirnya mengarah pada peningkatan tegangan yang diterapkan pada kawat celah isolasi - penyangga. Dengan demikian, probabilitas sambaran petir terbalik ketika petir menyambar tiang adalah nilai fungsional kompleks yang bergantung pada sejumlah parameter. Jika semua parameter, kecuali resistansi perangkat pembumian, dianggap konstan, yaitu, diberikan jenis dukungan tertentu, maka dimungkinkan untuk menghitung kurva probabilitas tumpang tindih belakang. Di bawah ini adalah data awal untuk menghitung kemungkinan flashover terbalik jika terjadi sambaran petir ke penopang perantara tipe P220-2T: Tegangan operasi maksimum, kV 252, tegangan pelepasan 50% dari polaritas positif: kekuatan impuls celah udara, sesuai dengan tinggi bangunan senar isolator, kV 1248 Tinggi tali pada penyangga, m 42 Tinggi kawat atas, m 33 Rentang rata-rata, 400 Jari-jari kabel, 0,007 Jari-jari kawat, m 0,012 Jarak antara kabel dan kawat atas secara horizontal , 3 Jarak antar kabel, m 1 Rope sag, 13 Wire sag, m 15 Jari-jari ekuivalen tumpuan, m 3.2 Berdasarkan data tersebut, dilakukan perhitungan ketergantungan probabilitas tumpang tindih terbalik pada nilai resistansi perangkat pentanahan. Ketergantungan ini ditunjukkan pada gambar. 1. Dapat dilihat dari gambar bahwa sampai dengan hambatan R = 300 , kurva naik cukup tajam, kemudian secara bertahap meningkat menjadi R = 1000 . Di masa depan, kemungkinan tumpang tindih terbalik perlahan mendekati level 0,3, tanpa melebihi nilai ini. Nilai probabilitas numerik 0,3 berarti bahwa dari sekitar 10 sambaran petir, akan ada flashover terbalik dalam tiga kasus. Untuk jenis penyangga lainnya, tingkat batas ini mungkin berbeda, hanya penting untuk ditekankan: jika, karena karakteristik tanah (pasir, batu), hambatan perangkat pembumian ternyata cukup besar, misalnya , 5000 Ohm, kemudian mengurangi resistensi menjadi 1000 Ohm tidak lagi masuk akal. Dengan demikian, kemungkinan flashover terbalik dan jumlah pemadaman petir yang terkait dengannya bergantung pada resistansi perangkat pembumian menara. Ketergantungan ini memanifestasikan dirinya ke tingkat yang lebih besar pada resistensi pentanahan dukungan rendah: dari unit hingga ratusan ohm. Perangkat pembumian tiang saluran listrik adalah sirkuit listrik dengan parameter terdistribusi: resistansi dan induktansi logam, konduktivitas tanah dan kapasitansi. Jika tegangan (atau arus) sinusoidal dengan frekuensi yang cukup tinggi diterapkan pada input rangkaian seperti itu, maka pada jarak yang berbeda dari sumber, rasio tegangan terhadap kekuatan arus, yaitu resistansi pada titik tertentu, akan menjadi berbeda. Beras. Gbr. 1. Ketergantungan kemungkinan flashover balik pada resistansi perangkat pembumian pendukung Bentuk ketergantungan yang lebih kompleks antara tegangan dan arus diamati ketika pulsa arus petir diterapkan ke konduktor pembumian. Pulsa dicirikan oleh dua parameter: nilai terbesar (amplitudo) arus dan waktu naik arus (durasi depan). Pada amplitudo rendah, percikan tidak terjadi di tanah. Namun, arus petir yang besar menyebabkan kerusakan listrik tanah, yang di area yang berdekatan dengan konduktor pembumian memperoleh hambatan listrik nol: konduktor pembumian, seolah-olah, bertambah besar ukurannya. Untuk analisis lengkap proses dalam perangkat pembumian di bawah pengaruh arus petir, perlu mempertimbangkan faktor-faktor seperti panjang konduktor pembumian, resistivitas tanah, amplitudo dan durasi bagian depan pulsa arus petir, dan momen pengamatan. Semua faktor ini diperhitungkan oleh koefisien impuls, yang menunjukkan ai. Ketahanan konduktor pentanahan alami dan buatan. Konduktor pembumian alami disebut bagian konduktif listrik dari komunikasi, bangunan dan struktur untuk keperluan industri atau lainnya yang bersentuhan dengan tanah dan digunakan untuk pembumian. Konduktor pembumian buatan adalah konduktor pembumian yang dibuat khusus untuk pembumian. Beras. Gambar 2. Pelat kaki beton bertulang (c) dan model desainnya (b) Tulangan baja dari fondasi penyangga logam dan bagian terkubur dari penyangga beton bertulang dalam banyak kasus melakukan fungsi pengalihan arus petir ke tanah dengan cukup baik, yaitu , memainkan peran elektroda arde alami. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa beton sebagai penghantar arus listrik adalah benda berpori yang terdiri dari sejumlah besar saluran tipis yang diisi dengan uap air dan dengan demikian menciptakan jalur untuk arus listrik. Pada kekuatan arus tertentu dan waktu alirannya, uap air menguap, percikan dan busur listrik muncul di beton, yang dapat menghancurkan material dan membakar tulangan, yang pada akhirnya menyebabkan penurunan kekuatan mekanik struktur beton bertulang. Dalam hal ini, batang penguat yang digunakan untuk pentanahan diperiksa untuk ketahanan termal selama aliran arus hubung singkat. Juga harus diingat bahwa di lingkungan dengan agresivitas yang signifikan terhadap beton, penggunaan pondasi beton bertulang sebagai elektroda pembumian tidak selalu memungkinkan. Dalam jaringan dengan netral terisolasi, mode sirkuit jangka panjang berbahaya untuk fondasi beton bertulang, dan konstruksi elektroda pembumian buatan diperlukan untuk membongkar elemen alami perangkat pembumian dan melindunginya dari kehancuran dengan mengalirkan arus dan waktu pemaparan. , A/m2: Arus searah kontinu 0,06 Kontinu arus bolak-balik 10 Arus bolak-balik jangka pendek (hingga 3 detik) 10.000 Arus petir 100.000 Elektroda pembumian buatan biasanya dibangun di tanah dengan resistivitas lebih dari 500 Ohm - m Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa elektroda pembumian alami VL35 - 330 kV dukungan di tanah tersebut memiliki resistensi lebih tinggi dari normal. Di baris kelas tegangan tertinggi dengan fondasi yang kuat, konduktor pentanahan buatan tidak secara nyata mengurangi resistansi perangkat pembumian. Elektroda tanah buatan, sebagai suatu peraturan, dibuat dalam bentuk dua hingga empat balok horizontal yang menyimpang dari penyangga, diletakkan pada kedalaman 0,5 m, dan di tanah subur - 1 m berkembang biak. Dengan tidak adanya lapisan ini (tebal setidaknya 0,1 m), direkomendasikan untuk meletakkan elektroda tanah di permukaan batu dengan mengisinya dengan mortar semen. Untuk mengurangi efek korosif dari tanah, elektroda tanah buatan harus berbentuk lingkaran dengan diameter 12-16 mm.
Beras. 3. Lokasi dukungan perantara menara a alami 35-330 kV; b - Tiang perantara berbentuk U dengan kabel pria 330-750 kV Resistansi yang ditunjukkan dari perangkat pembumian juga berlaku untuk kutub tanpa kabel dan perangkat proteksi petir lainnya, tetapi dengan transformator daya atau instrumen, pemisah, sekering atau perangkat lain untuk saluran udara 110 kV dipasang di tiang ini dan lebih tinggi. Penopang beton dan logam bertulang dengan tegangan 110 kV ke atas tanpa kabel dan perangkat proteksi petir lainnya juga diarde jika perlu untuk memastikan pengoperasian proteksi relai dan otomatisasi yang andal. Resistansi perangkat pentanahan dari penopang tersebut ditentukan saat merancang saluran udara. Beton bertulang dan tiang besi dengan tegangan 3 - 35 kV yang tidak memiliki perangkat penangkal petir dan peralatan terpasang lainnya harus diarde, dan di area yang tidak berpenghuni untuk saluran udara 3 - 20 kV, diperbolehkan untuk menahan perangkat pentanahan : 30 Ohm pada p kurang dari 100 Ohm - m dan 0, 3 p - pada p lebih dari 100 Ohm - m Perangkat pembumian pendukung tempat peralatan listrik dipasang. harus memenuhi persyaratan berikut. Dalam jaringan dengan tegangan kurang dari 1 kV dengan netral yang diarde dengan kuat, resistansi perangkat pembumian harus 2, 4, 8 ohm pada tegangan saluran 660.380.220 V tiga fase atau 380.220.127 arus fase tunggal. Resistansi ini harus diberikan dengan mempertimbangkan penggunaan konduktor pembumian alami, serta konduktor pembumian untuk pembumian berulang dari kabel netral. Dalam hal ini, resistansi elektroda arde yang terletak di sekitar netral generator atau transformator atau output dari sumber arus fase tunggal tidak boleh lebih dari 25, 30, 60 Ohm untuk tegangan saluran 660, 380, 220 V tiga fase atau 380.220.127 V arus fase tunggal. Dalam jaringan dengan tegangan di atas 1 kV dengan netral terisolasi, peralatan pembumian yang dipasang pada penopang saluran udara terhubung ke elektroda pembumian horizontal tertutup (sirkuit) yang diletakkan pada kedalaman minimal 0,5 m Jika resistansi perangkat pembumian lebih tinggi dari 10 Ohm, maka elektroda pentanahan horizontal harus diletakkan tambahan pada jarak 0,8 - 1 m dari fondasi penyangga. Ketika p > > 500 Ohm-m, diperbolehkan untuk meningkatkan nilai resistansi sebesar 0,002 p kali, tetapi tidak lebih dari 10 kali. Pengukuran resistansi perangkat pembumian saluran udara harus dilakukan pada arus frekuensi industri. Pada saluran udara dengan tegangan di bawah 1 kV, pengukuran dilakukan pada semua penyangga dengan elektroda pembumian penangkal petir dan elektroda pembumian kawat netral berulang. Pada saluran udara dengan tegangan di atas 1 kV, pengukuran resistansi perangkat pembumian dilakukan pada penyangga dengan arester dan celah pelindung dan dengan peralatan listrik, dan pada penyangga saluran udara 110 kV ke atas - dengan kabel penangkal petir saat jejak tumpang tindih isolator oleh busur listrik terdeteksi. Pada sisa tiang beton bertulang dan logam, pengukuran dilakukan secara selektif pada 2% dari total jumlah tiang dengan elektroda pembumian: di daerah berpenduduk, di daerah dengan tanah yang agresif dan longsor, dan di tanah yang konduktifnya buruk.

Bangunan dan struktur dilindungi dari sambaran petir langsung oleh penangkal petir dari berbagai desain. Tapi salah satu penangkal petir mencakup empat bagian utama: penangkal petir yang secara langsung merasakan sambaran petir; konduktor bawah yang menghubungkan penangkal petir dengan elektroda arde; elektroda tanah di mana arus petir mengalir ke tanah; bagian bantalan (penyangga atau penyangga) yang dimaksudkan untuk memasang penangkal petir dan konduktor turun.

Tergantung pada desain penangkal petir, batang, kabel, jala, dan penangkal petir gabungan dibedakan. Menurut jumlah penangkal petir yang bekerja bersama, mereka dibagi menjadi tunggal, ganda dan ganda. Selain itu, menurut lokasinya, penangkal petir dapat berdiri sendiri, terisolasi dan tidak terisolasi dari bangunan yang dilindungi.

Tindakan proteksi penangkal petir didasarkan pada sifat petir untuk menyambar struktur logam yang paling tinggi dan membumi dengan baik. Karena sifat ini, bangunan terlindungi dengan ketinggian lebih rendah praktis tidak terpengaruh oleh petir jika memasuki zona perlindungan penangkal petir. Zona perlindungan penangkal petir adalah bagian dari ruang yang berdekatan dengannya dan dengan tingkat keandalan yang cukup (setidaknya 95%) memastikan perlindungan struktur dari sambaran petir langsung.

Paling sering, penangkal petir digunakan untuk melindungi bangunan dan struktur. Penangkal petir dari penangkal petir adalah batang baja yang terletak secara vertikal dari profil apa pun dengan panjang 2 ... 15 m dan luas penampang setidaknya 100 mm2, dipasang pada penyangga yang terletak, sebagai aturan, tidak lebih dekat dari 5 m dari objek yang dilindungi. Penangkal petir terhubung ke elektroda arde dengan konduktor turun yang terbuat dari kabel baja dengan diameter minimal 6 mm, dan dalam hal meletakkan konduktor di tanah - setidaknya 10 mm. Saat memasang penangkal petir langsung di atap gedung, setidaknya dua konduktor turun dibuat, dan dengan lebar atap lebih dari 12 m - empat. Jika panjang benda yang dilindungi lebih dari 20 m, maka untuk setiap panjang 20 m berikutnya, konduktor turun tambahan harus dipasang; dengan lebar bangunan hingga 12m - di kedua sisi bangunan. Semua sambungan (penangkal petir - konduktor bawah, konduktor bawah - elektroda arde) harus dilas.

Sebagai penangkal petir, perlu untuk menggunakan sebanyak mungkin bangunan tinggi yang ada di dekat objek yang dilindungi: menara air, pipa knalpot, dll. Pohon yang tumbuh pada jarak tidak lebih dari 5 m dari bangunan III ... V derajat ketahanan api juga dapat digunakan sebagai penopang penangkal petir , jika di dinding bangunan di seberang pohon, ke seluruh ketinggian dinding, konduktor bawah diletakkan, dilas ke elektroda pentanahan penangkal petir.

Penangkal petir kabel paling sering digunakan untuk melindungi bangunan yang sangat panjang dan saluran tegangan tinggi. Penangkal petir ini dibuat dalam bentuk kabel horizontal yang dipasang pada penyangga, di mana masing-masing konduktor bawah diletakkan. Penangkal petir kawat catenary penangkal petir terbuat dari kabel baja galvanis multikawat dengan penampang minimal 35 mm2.

Perlu dicatat bahwa penangkal petir batang dan kawat memberikan tingkat keandalan perlindungan yang sama.

Sebagai penangkal petir, Anda dapat menggunakan atap logam, dibumikan di sudut dan di sekeliling setidaknya setiap 25 m, atau jaring kawat baja dengan diameter minimal 6 mm ditumpangkan pada atap non-logam, memiliki area jaring hingga 150 mm2, dengan simpul diperbaiki dengan pengelasan, dan diarde seperti atap logam. Tutup logam dipasang pada kisi atau atap konduktif di atas asap dan pipa ventilasi, dan dengan tidak adanya tutup - cincin kawat yang khusus diterapkan pada pipa.

Pendekatan untuk menentukan zona perlindungan penangkal petir dijelaskan di bawah ini, yang konstruksinya dilakukan sesuai dengan rumus aplikasi 3 RD 34.21.122-87.

Tindakan perlindungan penangkal petir didasarkan pada "sifat petir untuk lebih mungkin menyerang objek yang lebih tinggi dan membumi dibandingkan dengan objek di dekatnya lebih rendah. Oleh karena itu, penangkal petir, yang naik di atas objek yang dilindungi, diberi fungsi untuk mencegat petir, yang, jika tidak ada penangkal petir, akan menyambar objek tersebut. Secara kuantitatif, efek perlindungan penangkal petir ditentukan melalui probabilitas sambaran - rasio jumlah sambaran petir ke objek yang dilindungi (jumlah terobosan) dengan jumlah sambaran ke penangkal petir dan objek.

Ada beberapa cara untuk memperkirakan kemungkinan terobosan, berdasarkan konsep fisik yang berbeda dari proses sambaran petir. RD 34.21.122-87 menggunakan hasil perhitungan dengan metode probabilistik yang menghubungkan peluang tersambarnya penangkal petir dan suatu benda dengan penyebaran arah penangkal petir ke bawah tanpa memperhitungkan variasi arusnya.

Menurut model desain yang diterima, tidak mungkin untuk membuat perlindungan ideal terhadap sambaran petir langsung, yang sepenuhnya mengecualikan terobosan ke objek yang dilindungi. Namun, dalam praktiknya, pengaturan timbal balik antara objek dan penangkal petir dimungkinkan, memberikan probabilitas terobosan yang rendah, misalnya 0,1 dan 0,01, yang sesuai dengan penurunan jumlah kerusakan objek sekitar 10 dan 100 kali dibandingkan dengan objek yang tidak memiliki penangkal petir. Untuk sebagian besar fasilitas modern, tingkat perlindungan semacam itu memberikan sejumlah kecil terobosan selama masa pakainya.

Sudah dibahas di atas bangunan pabrik Tinggi 20 m dan denah 100 × 100 m, terletak di daerah dengan durasi badai petir 40-60 jam per tahun; jika gedung ini dilindungi oleh penangkal petir dengan probabilitas terobosan 0,1, dapat diharapkan memiliki tidak lebih dari satu terobosan dalam 50 tahun. Pada saat yang sama, tidak semua terobosan sama berbahayanya dengan objek yang dilindungi, misalnya, penyalaan dimungkinkan pada arus tinggi atau muatan yang dibawa, yang tidak ditemukan di setiap pelepasan petir. Akibatnya, satu dampak berbahaya dapat diperkirakan pada fasilitas ini untuk jangka waktu yang pasti lebih dari 50 tahun, atau untuk sebagian besar fasilitas industri kategori II dan III, tidak lebih dari satu dampak berbahaya selama keberadaannya. Dengan probabilitas breakout 0,01 di gedung yang sama, tidak lebih dari satu breakout dalam 500 tahun dapat diharapkan, suatu periode yang jauh lebih lama daripada masa pakai fasilitas industri mana pun. Perlindungan tingkat tinggi seperti itu hanya dibenarkan untuk fasilitas kategori I yang menimbulkan ancaman ledakan terus-menerus.

Dengan melakukan serangkaian perhitungan probabilitas terobosan di sekitar penangkal petir, dimungkinkan untuk membangun permukaan yang merupakan lokasi geometris dari simpul objek yang dilindungi, yang probabilitas terobosannya adalah nilai konstan. . Permukaan ini adalah batas luar ruang, yang disebut zona perlindungan penangkal petir; untuk penangkal petir batang tunggal batas ini adalah permukaan sisi kerucut melingkar, untuk kabel tunggal itu adalah permukaan datar pelana.

Biasanya, zona perlindungan ditentukan oleh probabilitas maksimum terobosan yang sesuai dengan batas luarnya, meskipun kemungkinan terobosan menurun secara signifikan di kedalaman zona.

Metode perhitungan memungkinkan untuk membangun zona perlindungan untuk penangkal petir batang dan kawat dengan nilai probabilitas terobosan yang sewenang-wenang, mis. untuk penangkal petir apa pun (tunggal atau ganda), Anda dapat membangun sejumlah zona perlindungan yang berubah-ubah. Namun, untuk sebagian besar bangunan umum, tingkat perlindungan yang memadai dapat diberikan dengan menggunakan dua zona, dengan probabilitas terobosan 0,1 dan 0,01.

Dalam hal teori keandalan, probabilitas terobosan adalah parameter yang mencirikan kegagalan penangkal petir sebagai: perangkat pelindung. Dengan pendekatan ini, dua zona perlindungan yang diterima sesuai dengan tingkat keandalan 0,9 dan 0,99. Penilaian keandalan seperti itu berlaku ketika suatu objek terletak di dekat perbatasan zona perlindungan, misalnya, suatu objek dalam bentuk cincin koaksial dengan penangkal petir. Untuk objek nyata (bangunan biasa), di perbatasan zona perlindungan, sebagai aturan, hanya elemen atas yang berada, dan sebagian besar objek ditempatkan di kedalaman zona. Penilaian keandalan zona perlindungan di sepanjang perbatasan luarnya mengarah pada nilai yang terlalu rendah. Oleh karena itu, untuk mempertimbangkan pengaturan timbal balik penangkal petir dan objek yang ada dalam praktik, zona perlindungan A dan B ditetapkan dalam RD 34.21.122-87 dengan perkiraan tingkat keandalan masing-masing 0,995 dan 0,95.

Beras. 1. Nomogram untuk menentukan ketinggian penangkal petir tunggal (a) dan ganda yang sama tingginya (b) di zona A

Metode perhitungan probabilitas terobosan telah dikembangkan hanya untuk petir ke bawah, terutama objek yang menyambar hingga ketinggian 150 m. Oleh karena itu, dalam RD 34.21.122 - 87, formula untuk membangun zona perlindungan untuk penangkal petir tunggal dan ganda dan penangkal petir kawat adalah terbatas pada ketinggian 150 m Sampai saat ini, volume data aktual Kerentanan objek yang lebih tinggi terhadap petir yang turun sangat kecil dan terutama mengacu pada menara televisi Ostankino (540 m). Berdasarkan rekaman fotografi, dapat dikatakan bahwa petir ke bawah menyambar lebih dari 200 m di bawah puncaknya dan menghantam tanah pada jarak sekitar 200 m dari dasar menara. Jika kita menganggap menara televisi Ostankino sebagai penangkal petir, kita dapat menyimpulkan bahwa ukuran relatif zona perlindungan penangkal petir dengan ketinggian lebih dari 150 m jarang berkurang dengan peningkatan ketinggian penangkal petir. Mengingat data aktual yang terbatas tentang dampak objek ultra-tinggi, RD 34.21.122 - 87 mencakup formula untuk membangun zona perlindungan hanya untuk penangkal petir dengan ketinggian lebih dari 150 m.

Beras. 2. Nomogram untuk menentukan ketinggian penangkal petir tunggal (a) dan ganda (b) di zona B

Metode untuk menghitung zona perlindungan terhadap kerusakan oleh petir naik belum dikembangkan. Namun, menurut data pengamatan, diketahui bahwa pelepasan menaik tereksitasi dari objek runcing di dekat puncak struktur tinggi dan menghambat perkembangan pelepasan lain dengan lebih banyak level rendah. Oleh karena itu, untuk objek tinggi seperti cerobong atau menara beton bertulang, pertama-tama, perlindungan terhadap kerusakan mekanis beton selama eksitasi petir menaik disediakan, yang dilakukan dengan memasang batang atau cincin penangkal petir yang memberikan kelebihan maksimum yang mungkin melebihi bagian atas objek karena alasan struktural ( paragraf 2.31).

Manual ini berisi nomogram untuk menentukan ketinggian batang DARI dan jalan raya T penangkal petir tunggal dan ganda menyediakan zona perlindungan A dan B (Gbr. 1 dan 2). Penggunaan nomogram ini, dibangun sesuai dengan rumus perhitungan dan notasi aplikasi 3 RD 34.21.122-87 memungkinkan untuk mengurangi jumlah perhitungan dan menyederhanakan pilihan sarana proteksi petir dalam desain.

KAWAT PETIR - perangkat untuk melindungi bangunan dan struktur dari sambaran petir langsung. M. mencakup empat bagian utama: penangkal petir yang secara langsung merasakan sambaran petir; konduktor bawah yang menghubungkan penangkal petir dengan elektroda arde; elektroda tanah melalui mana arus petir mengalir ke tanah; bagian bantalan (penyangga atau penyangga) yang dimaksudkan untuk memasang penangkal petir dan konduktor turun.

Tergantung pada desain penangkal petir, batang, kabel, jala, dan penangkal petir gabungan dibedakan.

Menurut jumlah penangkal petir yang bekerja bersama, mereka dibagi menjadi tunggal, ganda dan ganda.

Selain itu, di lokasi M. terdapat terpisah, terisolasi dan tidak terisolasi dari bangunan lindung. Tindakan proteksi petir didasarkan pada sifat petir untuk menyambar struktur logam yang tertinggi dan memiliki landasan yang baik. Karena sifat ini, bangunan terlindung yang lebih rendah ketinggiannya praktis tidak tersambar petir jika memasuki zona proteksi M. Zona proteksi M adalah bagian dari ruang yang berdekatan dengannya dan dengan tingkat keandalan yang cukup (setidaknya 95%) memberikan perlindungan untuk struktur dari sambaran petir langsung. Paling sering, batang M digunakan untuk melindungi bangunan dan struktur.

Petir tali paling sering digunakan untuk melindungi bangunan yang sangat panjang dan saluran tegangan tinggi. M. ini dibuat dalam bentuk kabel horizontal yang dipasang pada penyangga, di mana masing-masing pengumpul arus diletakkan. Batang dan kabel M. memberikan tingkat keandalan perlindungan yang sama.

Sebagai penangkal petir, Anda dapat menggunakan atap logam, dibumikan di sudut dan di sepanjang perimeter setidaknya setiap 25 m, atau jaring kawat baja dengan diameter minimal 6 mm ditumpangkan pada atap non-logam, memiliki area jaring hingga 150 mm2, dengan simpul diikat dengan pengelasan, dan diarde seperti atap logam. Tutup logam melekat pada kisi atau atap konduktif di atas cerobong asap dan pipa ventilasi, dan jika tidak ada tutup, cincin kawat khusus diterapkan pada pipa.

M. rod - M. dengan susunan vertikal penangkal petir.

M. kabel (diperpanjang) - M. dengan susunan horizontal penangkal petir, dipasang pada dua penyangga yang diarde.

ZONA PERLINDUNGAN Petir

Biasanya, zona perlindungan ditentukan oleh probabilitas maksimum terobosan yang sesuai dengan batas luarnya, meskipun kemungkinan terobosan menurun secara signifikan di kedalaman zona.

Metode perhitungan memungkinkan untuk membangun zona perlindungan untuk penangkal petir batang dan kawat dengan nilai probabilitas terobosan yang sewenang-wenang, mis. untuk penangkal petir apa pun (tunggal atau ganda), Anda dapat membangun sejumlah zona perlindungan yang berubah-ubah. Namun, untuk sebagian besar bangunan umum, tingkat perlindungan yang memadai dapat diberikan dengan menggunakan dua zona, dengan probabilitas terobosan 0,1 dan 0,01.

Dari segi teori keandalan, peluang tembus merupakan parameter yang mencirikan kegagalan penangkal petir sebagai alat pelindung. Dengan pendekatan ini, dua zona perlindungan yang diterima sesuai dengan tingkat keandalan 0,9 dan 0,99. Penilaian reliabilitas ini berlaku apabila suatu benda berada di dekat batas zona proteksi, misalnya benda berupa cincin koaksial dengan penangkal petir. Untuk objek nyata (bangunan biasa), di perbatasan zona perlindungan, sebagai aturan, hanya elemen atas yang berada, dan sebagian besar objek ditempatkan di kedalaman zona. Penilaian keandalan zona perlindungan di sepanjang perbatasan luarnya mengarah pada nilai yang terlalu rendah. Oleh karena itu, untuk mempertimbangkan pengaturan timbal balik penangkal petir dan objek yang ada dalam praktik, zona perlindungan A dan B ditetapkan dalam RD 34.21.122-87 dengan perkiraan tingkat keandalan masing-masing 0,995 dan 0,95.

Penangkal petir batang tunggal.

Zona perlindungan penangkal petir batang tunggal dengan ketinggian h adalah kerucut melingkar (Gbr. A3.1), yang puncaknya berada pada ketinggian h0

1.1. Zona proteksi penangkal petir batang tunggal dengan ketinggian h? 150 m memiliki dimensi keseluruhan sebagai berikut.

Zona A: h0 = 0.85h,

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

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

Zona B: h0 = 0,92j;

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

Untuk zona B, ketinggian penangkal petir tunggal untuk nilai h yang diketahui dan dapat ditentukan dengan rumus:

h = (rx + 1.63hx)/1.5.

Beras. P3.1. Zona perlindungan penangkal petir batang tunggal:

I - batas zona perlindungan di tingkat hx, 2 - sama di permukaan tanah

Penangkal petir kawat tunggal.

Zona proteksi penangkal petir kawat tunggal dengan ketinggian h? 150 m ditunjukkan pada gambar. P3.5, di mana h adalah tinggi kabel di tengah bentang. Dengan mempertimbangkan sag kabel dengan penampang 35-50 mm2, dengan ketinggian hop pendukung yang diketahui dan panjang bentang a, ketinggian kabel (dalam meter) ditentukan:

h = loncat - 2 pada a< 120 м;

h = lompat - 3 pada 120< а < 15Ом.

Beras. P3.5. Zona perlindungan penangkal petir kawat tunggal. Penunjukannya sama seperti pada Gambar. P3.1

Zona perlindungan penangkal petir kawat tunggal memiliki dimensi keseluruhan sebagai berikut.

Untuk zona tipe B, ketinggian penangkal petir kawat tunggal dengan nilai hx dan rx yang diketahui ditentukan oleh rumus

Sistem elektroda pembumian vertikal dibuat dengan pencelupan mekanis berturut-turut dari elektroda berulir sepanjang 1,2-3 meter, dihubungkan satu sama lain dengan kopling kuningan. Elektroda baja dengan diameter 14,2-17,2 mm, dengan lapisan tembaga elektrokimia (kemurnian 99,9%), tebal 0,25 mm. menjamin ketahanan korosi yang tinggi dan masa pakai elektroda pembumian di dalam tanah setidaknya selama 40 tahun. Kekuatan mekanik yang tinggi dari elektroda bumi memungkinkannya untuk dibenamkan hingga kedalaman hingga 30 meter. Lapisan tembaga dari elektroda memiliki daya rekat dan plastisitas tinggi, yang memungkinkan untuk merendam batang di tanah tanpa merusak integritas dan mengelupas lapisan tembaga.

PENGANTAR

Jaringan listrik distribusi (PC) dengan tegangan 0,4-10 kV dalam beberapa tahun terakhir dilengkapi dengan peralatan, perangkat, perangkat, isolator, dan kabel listrik, dibuat berdasarkan basis teknis modern baru. Pengoperasian fasilitas jaringan tersebut memerlukan sistem proteksi surja petir yang andal dengan menggunakan sarana teknis modern. Pengembangan sarana teknis dan metode perlindungan terhadap lonjakan PC dikaitkan dengan penilaian kuantitatif parameter petir dan kemungkinan jumlah kerusakan petir. Untuk menghitung kerapatan sambaran petir langsung di tanah, digunakan informasi intensitas aktivitas badai petir. Dalam hal ini, perlu memperhitungkan perlindungan objek jaringan oleh bangunan, struktur, pohon, dll. Perisai dalam beberapa kasus dapat mengurangi jumlah serangan langsung ke objek jaringan hingga ~ 70%.

Perlindungan yang andal tercapai jika peralatan dan struktur memiliki kekuatan insulasi yang cukup tinggi atau perangkat proteksi surja petir yang efektif dipasang di PC. Untuk melindungi PC dengan tegangan 0,4-10 kV dari surja petir, arester surja non linier (OPN), arester loncatan panjang (RDI), arester katup (RV) dan arester tubular (RT), pelindung celah percikan (IP) digunakan. Jenis, jumlah, dan lokasi pemasangan perangkat proteksi dipilih saat merancang fasilitas jaringan tertentu. Saat memasang perangkat proteksi, persyaratan untuk nilai resistansi arde dipilih sesuai dengan PUE. Untuk saluran utama dengan tegangan 6-10 kV, dibuat dalam dimensi saluran udara dengan tegangan 35 kV, disarankan untuk menggunakan penangkal petir kawat pada pendekatan ke gardu induk dan titik distribusi.

Tugas melindungi PC dengan tegangan 0,4 kV adalah untuk mencegah kerusakan pada manusia, hewan dan terjadinya kebakaran akibat penetrasi sambaran petir ke dalam kabel internal bangunan tempat tinggal dan bangunan lainnya, serta kerusakan pada kelistrikan. peralatan gardu 6-10 / 0,4 kV.

EVALUASI AKTIVITAS PROTEKSI KABEL PETIR

Parameter penangkal petir batang dan kawat

Parameter penangkal petir batang

Penangkal petir batang adalah struktur dalam bentuk kisi, pipa atau batang yang dipasang secara vertikal. Batang penangkal petir sebagai alat penangkal petir diusulkan oleh W. Franklin pada tahun 1749. Penangkal petir modern tipe standar memiliki ketinggian hingga 40 meter. Dalam beberapa kasus, untuk membuat penangkal petir non-standar, pipa pabrik, penyangga saluran listrik atau portal logam dari switchgear terbuka digunakan sebagai struktur penahan beban.

Penangkal petir harus memiliki koneksi yang andal dengan tanah dengan resistansi 5-25 ohm terhadap penyebaran arus impuls. Properti pelindung penangkal petir adalah bahwa mereka mengarahkan pemimpin pelepasan petir yang muncul ke arah diri mereka sendiri. Pelepasan harus terjadi di bagian atas penangkal petir, jika terbentuk di area tertentu yang terletak di atas penangkal petir. Area ini berbentuk kerucut yang meluas ke atas dan disebut zona lesi 100%. Telah ditetapkan oleh data eksperimen bahwa ketinggian orientasi petir H tergantung pada ketinggian penangkal petir h. Untuk penangkal petir setinggi hingga 30 meter:

dan untuk penangkal petir dengan ketinggian lebih dari 30 meter H=600m, dianggap bahwa puncak kerucut zona kerusakan 100% terletak simetris dengan sumbu penangkal petir pada ketinggian objek yang dilindungi, dan jari-jarinya berada pada ketinggian orientasi:

di mana bagian aktif penangkal petir, sesuai dengan kelebihannya di atas ketinggian objek yang dilindungi:

Selain zona yang ditentukan, efek perlindungan penangkal petir dicirikan oleh zona perlindungan, mis. ruang di mana sambaran petir dikecualikan. Zona perlindungan penangkal petir batang tunggal berbentuk tenda, melebar ke bawah (Gbr. 1.1). Untuk menghitung radius perlindungan di setiap titik zona pelindung, termasuk pada ketinggian objek yang dilindungi, rumus berikut digunakan:

di mana p adalah faktor koreksi sama dengan 1 untuk penangkal petir dengan ketinggian kurang dari 30 meter dan sama dengan penangkal petir yang lebih tinggi.

Dalam kasus ketika beberapa penangkal petir digunakan untuk melindungi objek yang diperpanjang, disarankan agar zona kekalahan 100% mereka dekat dengan objek atau bahkan tumpang tindih satu sama lain, tidak termasuk penembusan petir vertikal ke objek yang dilindungi (Gbr. 1.2). Jarak (S) antara sumbu penangkal petir harus sama atau kurang dari nilai yang ditentukan dari ketergantungan:

Zona perlindungan dua dan empat penangkal petir dalam denah pada tingkat ketinggian objek yang dilindungi memiliki garis besar yang ditunjukkan pada Gambar. 1.3, a, b.

Jari-jari perlindungan yang ditunjukkan pada gambar ditentukan dengan cara yang sama seperti untuk penangkal petir tunggal, dan lebar terkecil dari zona perlindungan ditentukan oleh kurva khusus. Harus diingat bahwa dengan penangkal petir setinggi hingga 30 meter, terletak di kejauhan, lebar terkecil dari zona perlindungan sama dengan nol.

Gambar 1.1 - Zona proteksi penangkal petir batang tunggal:

1 - perbatasan zona perlindungan; 2 - bagian dari zona perlindungan di tingkat

Gambar 1.2 - Skema pengaturan penangkal petir, memastikan penutupan zona kerusakan 100%

Gambar 1.3 - Representasi grafis dari zona pelindung:

a) - untuk dua penangkal petir; b) - untuk empat penangkal petir

Di hadapan tiga dan empat penangkal petir, garis besar zona pelindung terlihat seperti Gambar. 1.3 b. Jari-jari proteksi ditentukan dalam kasus ini dengan cara yang sama seperti untuk penangkal petir tunggal. Ukurannya ditentukan dari kurva untuk setiap pasang penangkal petir. Diagonal segi empat atau diameter lingkaran yang melalui titik sudut segitiga yang dibentuk oleh tiga penangkal petir, sesuai dengan kondisi perlindungan seluruh area, harus memenuhi dependensi untuk penangkal petir dengan ketinggian kurang dari 30 m :

untuk penangkal petir dengan ketinggian lebih dari 30 m:

Saat memasang penangkal petir yang berdiri sendiri, perlu untuk mengamati jarak udara tertentu antara penangkal petir dan objek yang dilindungi. Persyaratan ini berasal dari fakta bahwa pada saat sambaran petir penangkal petir, potensi tinggi dibuat di atasnya, yang dapat menyebabkan pelepasan terbalik dari penangkal petir ke objek. Potensial pada penangkal petir pada saat pelepasan ditentukan oleh ketergantungan:

di mana - tahanan pentanahan impuls penangkal petir 5 - 25 Ohm; - arus petir di objek yang diarde dengan baik, kA.

Lebih tepatnya, potensi pada penangkal petir dapat ditentukan dengan mempertimbangkan induktansi

aktivitas penangkal petir:

di mana a adalah kecuraman muka gelombang arus, kA/μs; - titik penangkal petir pada ketinggian objek, m; - induktansi spesifik penangkal petir, H/m.

Untuk menghitung pendekatan minimum yang diizinkan dari suatu objek ke penangkal petir, seseorang dapat melanjutkan dari ketergantungan:

di mana E in adalah kekuatan medan listrik impuls yang diizinkan di udara, diasumsikan 500 kV / m.

Pedoman proteksi lonjakan arus merekomendasikan agar jarak ke penangkal petir diambil sama dengan:

Ketergantungan ini berlaku untuk arus petir 150 kA, kemiringan arus 32 kA/μs dan induktansi penangkal petir 1,5 H/m. Terlepas dari hasil perhitungan, jarak antara objek dan penangkal petir harus minimal 5 m.

Penangkal petir tali

Salah satu cara paling andal untuk mencegah sambaran petir langsung dari saluran transmisi daya adalah penangguhan penangkal petir kawat yang diarde di atasnya. Perangkat ini mahal dan oleh karena itu hanya digunakan pada saluran kelas satu dengan tegangan 110 kV ke atas. Ketika garis pada penyangga logam atau kayu tidak sepenuhnya ditutupi dengan kabel, mereka hanya menutupi pendekatan ke gardu induk di bagian 1-2 km. Tergantung pada desain penyangga, satu atau dua kabel dapat digunakan, terpasang erat pada penyangga logam atau ke lereng logam pentanahan penyangga kayu. Untuk melindungi kabel dari overburning oleh arus petir dan untuk mengontrol pentanahan, penyangga kabel dibuat menggunakan satu isolator suspensi yang dishunt dengan celah percikan. Efisiensi perlindungan kabel semakin tinggi, semakin kecil sudut yang dibentuk oleh garis vertikal yang melewati kabel dan garis yang menghubungkan kabel dengan kabel terluar. Sudut ini disebut sudut pelindung, mengambil nilainya dalam kisaran 20-30 0 .

Zona proteksi satu kabel pada penampang tegak lurus garis mempunyai bentuk yang mirip dengan zona proteksi penangkal petir satu batang. Lebar zona pelindung, yang tidak termasuk kerusakan langsung pada kabel pada tingkat ketinggian suspensinya, ditentukan oleh ketergantungan:

Ketergantungan ini berlaku untuk ketinggian suspensi kabel 30 m ke bawah.