Zibensnovedēja aizsargājošais efekts ir balstīts uz to, ka zibens trāpa visaugstākajās un labi iezemētās metāla konstrukcijās. Tāpēc konstrukcijā zibens nespēs, ja tā atrodas zibensnovedēja aizsargjoslā. Zibensnovedēja aizsargjosla - zibensnovedējam pieguloša telpas daļa, kas nodrošina konstrukcijas aizsardzību no tiešiem zibens spērieniem ar pietiekamu uzticamības pakāpi (99%).

Straujas zibensstrāvas izmaiņas rada elektromagnētisko indukciju - potenciālu indukciju atvērtās metāla ķēdēs, radot dzirksteļu bīstamību vietās, kur šīs ķēdes tuvojas viena otrai. To sauc par zibens sekundāro izpausmi.

Aizsargājamajā ēkā iespējams arī ienest augstus zibens izraisītus elektriskos potenciālus gar ārējām metāla konstrukcijām un komunikācijām.

Aizsardzība pret elektrostatisko indukciju tiek panākta, savienojot elektrisko iekārtu metāla korpusus ar aizsargzemējumu vai speciālu zemējuma vadītāju.

Lai aizsargātu pret augstu potenciālu ieviešanu, pazemes metāla komunikācijas, ieejot aizsargājamā objektā, tiek savienotas ar zemējuma elektrodiem aizsardzībai pret elektrostatisko indukciju vai elektroiekārtām.

Zibensuztvērēji sastāv no nesošās daļas (balsta), zibensnovedēja, novadītāja un zemējuma elektroda. Ir divu veidu zibensnovedēji: stieņi un kabeļi. Tie var būt brīvi stāvoši, izolēti un nav izolēti no aizsargājamās ēkas vai būves (86. att., a-c).

zibensnovedējs: viena stieņa zibens uztvērējs: dubultstieņa zibensnovedējs: antena

Rīsi. 86. Zibensnovedēju veidi un to aizsargjoslas:

a - viens stienis; b - stieņa dubultā; c - antena; 1 - zibensnovedējs; 2 - leju vadītājs, 3 - zemējums

Zibensstieņu stieņi ir viens, divi vai vairāki vertikāli stieņi, kas uzstādīti uz aizsargājamās konstrukcijas vai tās tuvumā. Kabeļu zibensuztvērēji - viens vai divi horizontāli kabeļi, katrs piestiprināts pie diviem balstiem, pa kuriem ir novietots lejas vadītājs, kas savienots ar atsevišķu zemējuma elektrodu; uz aizsargājamā objekta vai tā tuvumā ir uzstādīti zibensnovedēja balsti. Kā zibensnovedēji tiek izmantoti apaļie tērauda stieņi, caurules, cinkots tērauda kabelis u.c.. Dūnvadi ir izgatavoti no jebkuras markas un profila tērauda ar šķērsgriezumu vismaz 35 mm2. Visas zibensnovedēju un novadītāju daļas ir savienotas ar metināšanu.

Zemējuma slēdži ir virsmas, dziļi un kombinēti, izgatavoti no dažādu sekciju vai cauruļu tērauda. Virszemes zemējuma elektrodi (sloksnes, horizontāli) tiek likti 1 m vai vairāk dziļumā no zemes virsmas viena vai vairāku siju veidā līdz 30 m garumā 8 m (no zemējuma elektroda augšējā gala līdz zemei virsma).

Zemes elektrodu pretestība katram atsevišķam zibens stienim nedrīkst pārsniegt I un II kategorijas ēku un būvju zibensaizsardzību - 10 omi un III kategorijas - 20 omi.

4. Zemējuma ierīce.

Gaisvadu līnijas atbalsta zemējuma ierīces pretestības jēdziens zibens strāvai. Zemējuma ierīce ir konstrukcija, kas izgatavota no elektriski vadošiem materiāliem, kas kalpo strāvas novadīšanai zemē. Tās galvenie konstrukcijas elementi ir zemējuma vadītāji un zemējuma vadītāji. Zemējuma vadītājs ir vadītājs (elektrods) vai savstarpēji savienotu metāla vadītāju (elektrodu) kopums, kas saskaras ar zemi. Zemējuma vadītājs ir vadītājs, kas savieno iezemētās daļas ar zemējuma elektrodu. Galvenā funkcija, ko veic gaisvadu līnijas balsta zemējuma ierīce, ir zibens strāvas novadīšana uz zemi, t.i., reversās uzliesmošanas iespējamības (iespējamības) samazināšana, zibenim iesperot balstā un zemējuma vadā. Atšķirībā no parastajiem uzliesmojumiem, ko izraisa mitrums vai izolācijas piesārņojums, zibens strāva rada stabā elektrisko potenciālu, kas ir daudz lielāks par fāzes vadītāja potenciālu, un tādējādi uzliesmojums notiek pretējā virzienā. Jo mazāka ir zemējuma ierīces pretestība, jo mazāka ir reversās pārslēgšanās iespēja. Zemējuma ierīces pretestība ir zemējuma ierīces sprieguma attiecība pret strāvu, kas plūst no zemējuma elektroda uz zemi. Zemējuma ierīces pretestība nav vienīgais parametrs, kas ietekmē aizmugures mirgošanas iespējamību. Būtiska ietekme ir arī: izolatoru virknes garums; zibensaizsardzības kabeļa un fāzes vada augstums; attālums starp kabeli un vadu utt. Palielinoties vītnes garumam, piemēram, palielinās attiecīgās gaisa spraugas elektriskā izturība, un līdz ar to samazinās apgrieztās pārklāšanās iespējamība. Tam vajadzētu notikt, palielinot līnijas sprieguma klasi. Taču augstāka sprieguma līnijām palielinās arī stabu augstums, kā rezultātā palielinās zibens spērienu skaits stabos un zemējuma vadā. Palielinās arī atbalsta induktivitāte, kas palielina reversās uzliesmošanas iespējamību. Zibens strāva, atsitoties pret balstu, izplatās pa zibensaizsardzības kabeli. Strāva kabelī inducē strāvu vadā un balstā, kas galu galā noved pie sprieguma palielināšanās, kas tiek pielietots izolācijas spraugas vadam - balstam. Tādējādi apgrieztā uzliesmošanas iespējamība, kad zibens iespērs stabā, ir sarežģīta funkcionāla vērtība, kas ir atkarīga no vairākiem parametriem. Ja visus parametrus, izņemot zemējuma ierīces pretestību, uzskata par nemainīgiem, t.i., ņemot vērā noteikta veida atbalstu, tad ir iespējams aprēķināt aizmugures pārklāšanās varbūtības līkni. Zemāk ir norādīti sākotnējie dati, lai aprēķinātu apgrieztās uzliesmošanas iespējamību zibens spēriena gadījumā P220-2T tipa starpbalstā: Maksimālais darba spriegums, kV 252 50% pozitīvas polaritātes izlādes spriegums: gaisa spraugas impulsa stiprums, atbilstošs līdz izolatora auklas ēkas augstumam, kV 1248 Troses augstums uz balsta, m 42 Augšējās stieples augstums, m 33 Vidējais laidums, 400 Kabeļa rādiuss, 0,007 Vada rādiuss, m 0,012 Attālums starp kabeli un augšējo vadu horizontāli, 3 Attālums starp kabeļiem, m 1 Troses noliekšanās, 13 Stieples noliekšanās, m 15 Ekvivalents balsta rādiuss, m 3.2 Pamatojoties uz šiem datiem, tika veikti aprēķini par apgrieztās pārklāšanās iespējamības atkarību no troses pretestības vērtības. zemējuma ierīce. Šī atkarība ir parādīta attēlā. 1. No attēla redzams, ka līdz pretestībai R = 300 Ω līkne diezgan strauji paceļas, tad pakāpeniski palielinās līdz R = 1000 Ω. Nākotnē reversās pārklāšanās varbūtība lēnām tuvojas 0,3 līmenim, nepārsniedzot šo vērtību. Skaitliskā varbūtības vērtība 0,3 nozīmē, ka no aptuveni 10 zibens spērieniem trīs gadījumos notiks apgrieztā uzliesmojums. Citu veidu balstiem šis robežlīmenis var būt citāds, ir svarīgi tikai uzsvērt: ja augsnes (smiltis, akmens) īpašību dēļ zemējuma ierīces pretestība izrādās diezgan liela, piemēram, , 5000 omi, tad samazināt pretestību līdz 1000 omiem vairs nav jēgas. Tādējādi reversās uzliesmošanas iespējamība un ar to saistīto zibens atslēgumu skaits ir atkarīgs no torņa zemējuma ierīces pretestības. Šī atkarība lielākā mērā izpaužas pie zemām atbalsta zemējuma pretestībām: no vienībām līdz simtiem omu. Elektrolīnijas staba zemējuma ierīce ir elektriskā ķēde ar sadalītiem parametriem: metāla pretestību un induktivitāti, augsnes vadītspēju un kapacitāti. Ja šādas ķēdes ieejai tiek pielikts pietiekami augstas frekvences sinusoidālais spriegums (vai strāva), tad dažādos attālumos no avota sprieguma attiecība pret strāvas stiprumu, ti, pretestība noteiktā punktā, būs vienāda. savādāk. Rīsi. 1. att. Reverso uzplaiksnījumu varbūtības atkarība no balsta zemējuma ierīces pretestības Vēl sarežģītāka sprieguma un strāvas atkarības forma tiek novērota, ja zemējuma vadam tiek pielikts zibens strāvas impulss. Impulsu raksturo divi parametri: strāvas lielākā vērtība (amplitūda) un strāvas pieauguma laiks (priekšpuses ilgums). Zemās amplitūdās zemē nerodas dzirksteles. Tomēr lielas zibens strāvas noved pie augsnes elektriskās pārrāvuma, kas zonā, kas atrodas blakus zemējuma vadītājam, iegūst nulles elektrisko pretestību: zemējuma vadītājs it kā palielinās. Lai pilnībā analizētu procesus zemējuma ierīcē zibens strāvas ietekmē, ir jāņem vērā tādi faktori kā zemējuma vadītāja garums, augsnes pretestība, zibens strāvas impulsa priekšpuses amplitūda un ilgums, un novērošanas brīdis. Visi šie faktori tiek ņemti vērā ar impulsu koeficientiem, kas apzīmē ai. Dabisko un mākslīgo zemējuma vadītāju pretestība. Dabiskos zemējuma vadītājus sauc par elektriski vadošām komunikāciju, ēku un būvju daļām rūpnieciskiem vai citiem mērķiem, kas saskaras ar zemi un tiek izmantotas zemēšanai. Mākslīgais zemējuma vadītājs ir zemējuma vadītājs, kas īpaši izgatavots zemēšanai. Rīsi. 2.att. Dzelzsbetona kājplate (c) un tās konstrukcijas modelis (b) Metāla balstu pamatu tērauda stiegrojums un dzelzsbetona balstu ieraktā daļa daudzos gadījumos diezgan labi pilda zibens strāvu novirzīšanas uz zemi funkciju, t. , spēlē dabiskā zemējuma elektroda lomu. Tas ir saistīts ar faktu, ka betons kā elektriskās strāvas vadītājs ir porains ķermenis, kas sastāv no liela skaita plānu kanālu, kas piepildīti ar mitrumu un tādējādi radot ceļu elektriskajai strāvai. Pie noteiktas strāvas stipruma un plūsmas laika mitrums iztvaiko, betonā parādās elektriskās dzirksteles un loki, kas var iznīcināt materiālu un izdegt cauri stiegrojumam, kas galu galā noved pie dzelzsbetona konstrukcijas mehāniskās izturības samazināšanās. Šajā sakarā armatūras stieņiem, ko izmanto zemēšanai, tiek pārbaudīta termiskā pretestība īssavienojuma strāvu plūsmas laikā. Jāpatur prātā arī tas, ka vidē ar ievērojamu agresivitāti pret betonu ne vienmēr ir iespējams izmantot dzelzsbetona pamatus kā zemējuma elektrodus. Tīklos ar izolētu neitrālu ilgstošas ​​ķēdes režīms ir bīstams dzelzsbetona pamatiem, un ir nepieciešama mākslīgo zemējuma elektrodu izbūve, lai atslogotu zemējuma ierīces dabiskos elementus un pasargātu tos no iznīcināšanas ar plūstošo strāvu un ekspozīcijas laiku. , A/m2: Nepārtraukta līdzstrāva 0,06 Nepārtraukta maiņstrāva 10 Īslaicīga maiņstrāva (līdz 3 s) 10 000 Zibens strāva 100 000 Mākslīgie zemējuma elektrodi parasti tiek konstruēti augsnēs, kuru pretestība ir lielāka par 500 Ohm - m Tas ir saistīts ar faktu, ka dabiskie zemējuma elektrodi VL35 - 330 kV balstiem šādās augsnēs ir lielāka pretestība nekā normalizētā. Augstāko sprieguma klašu līnijās ar jaudīgiem pamatiem mākslīgie zemējuma vadītāji manāmi nesamazina zemējuma ierīces pretestību. Mākslīgie zemējuma elektrodi, kā likums, tiek izgatavoti divu līdz četru horizontālu staru veidā, kas atšķiras no atbalsta, kas novietoti 0,5 m dziļumā, un aramzemē - 1 m. Ja šī slāņa nav (vismaz 0,1 m biezs), ieteicams uz iežu virsmas uzklāt zemējuma elektrodus, piepildot tos ar cementa javu. Lai samazinātu korozīvo efektu no zemes, mākslīgajiem zemējuma elektrodiem jābūt apļveida šķērsgriezumā ar diametru 12-16 mm.
Rīsi. 3. Dabiskā a - torņa starpbalsta izvietojums 35-330 kV; b - U veida starpstabs ar vadiem 330-750 kV Zemējuma ierīču norādītās pretestības attiecas arī uz stabiem bez kabeļiem un citām zibensaizsardzības ierīcēm, bet ar jaudas vai instrumentu transformatoriem, atdalītājiem, drošinātājiem vai citām ierīcēm 110 kV gaisvadu līnijām. uzstādīts uz šiem stabiem un augstāk. Dzelzsbetona un metāla balsti ar spriegumu 110 kV un augstāk bez kabeļiem un citām zibensaizsardzības ierīcēm nepieciešamības gadījumā tiek arī iezemēti, lai nodrošinātu drošu relejaizsardzības un automatizācijas darbību. Šādu balstu zemējuma ierīču pretestības nosaka, projektējot gaisvadu līnijas. Dzelzsbetona un metāla stabi ar spriegumu 3 - 35 kV, kuriem nav zibensaizsardzības ierīču un citas uzstādītas iekārtas, ir jāiezemē, un neapdzīvotā vietā 3 - 20 kV gaisvadu līnijai ir pieļaujama zemējuma ierīces pretestība. : 30 omi pie p mazāk nekā 100 omi - m un 0, 3 p - pie p vairāk nekā 100 omi - m Balstu zemējuma ierīces, uz kurām ir uzstādītas elektriskās iekārtas. jāatbilst šādām prasībām. Tīklos, kuru spriegums ir mazāks par 1 kV ar stingri iezemētu neitrālu, zemējuma ierīces pretestībai jābūt 2, 4, 8 omi pie līnijas sprieguma 660.380.220 V trīsfāžu vai 380.220.127 vienfāzes strāva. Šī pretestība jānodrošina, ņemot vērā dabisko zemējuma vadu izmantošanu, kā arī zemējuma vadītājus atkārtotai neitrālā vada zemēšanai. Šajā gadījumā zemējuma elektroda pretestība, kas atrodas tiešā ģeneratora vai transformatora neitrāla vai vienfāzes strāvas avota izejas tuvumā, nedrīkst būt lielāka par 25, 30, 60 omi, ja līnijas spriegums ir 660, 380, 220 V trīsfāžu vai 380.220.127 V vienfāzes strāva. Tīklos ar spriegumu virs 1 kV ar izolētu neitrālu, uz gaisvadu līnijas balsta uzstādīta iezemēta iekārta ir savienota ar slēgtu horizontālu zemējuma elektrodu (shēmu), kas ielikts vismaz 0,5 m dziļumā Ja zemējuma ierīces pretestība ir lielāka par 10 omi, tad horizontāli zemējuma elektrodi papildus jāuzliek 0,8 - 1 m attālumā no balsta pamatiem. Kad p > > 500 Ohm-m, ir atļauts palielināt pretestības vērtību 0,002 p reizes, bet ne vairāk kā 10 reizes. Gaisvadu līniju zemējuma ierīču pretestības mērījumi jāveic ar rūpnieciskās frekvences strāvu. Gaisvadu līnijās, kuru spriegums ir zem 1 kV, mērījumus veic uz visiem balstiem ar zibensaizsardzības zemējuma elektrodiem un atkārtotiem neitrālvada zemējuma elektrodiem. Gaisvadu līnijās ar spriegumu virs 1 kV zemējuma ierīču pretestības mērījumus veic uz balstiem ar novadītājiem un aizsargspravām un ar elektroiekārtām, un uz gaisvadu līniju balstiem 110 kV un vairāk - ar zibensaizsardzības kabeļiem, ja ir pārklāšanās pēdas. izolatoru noņemšanu ar elektriskā loka palīdzību. Uz atlikušajiem dzelzsbetona un metāla stabiem mērījumus veic selektīvi pie 2% no kopējā stabu skaita ar zemējuma elektrodiem: apdzīvotās vietās, teritorijās ar agresīvām un nogruvumu augsnēm un slikti vadītspējīgās augsnēs.

Ēkas un būves no tiešiem zibens spērieniem aizsargā dažāda dizaina zibensnovedēji. Bet jebkurā no zibensnovedējiem ir četras galvenās daļas: zibensnovedējs, kas tieši uztver zibens spērienu; leju vadītājs, kas savieno zibensnovedēju ar zemējuma elektrodu; zemējuma elektrods, caur kuru zibens strāva plūst uz zemi; gultņa daļa (balsts vai balsti), kas paredzēta zibensnovedēja un lejup novadītāja nostiprināšanai.

Atkarībā no zibensnovedēja konstrukcijas izšķir stieni, kabeli, sietu un kombinētos zibensnovedējus. Pēc kopīgi darbojošos zibensnovedēju skaita tos iedala vienvietīgos, divkāršos un daudzkārtējos. Turklāt atkarībā no atrašanās vietas zibensnovedēji var būt brīvi stāvoši, izolēti un nav izolēti no aizsargājamās ēkas.

Zibensnovedēja aizsargdarbības pamatā ir zibens īpašība trāpīt visaugstākajās un labi iezemētās metāla konstrukcijās. Pateicoties šim īpašumam, aizsargājamo ēku, kas ir zemāka augstumā, zibens praktiski neskar, ja tas nonāk zibensnovedēja aizsargjoslā. Zibensnovedēja aizsargjosla ir tai piegulošas telpas daļa un ar pietiekamu uzticamības pakāpi (vismaz 95%), kas nodrošina konstrukciju aizsardzību no tiešiem zibens spērieniem.

Visbiežāk zibensnovedēji tiek izmantoti ēku un būvju aizsardzībai. Zibensnovedēja zibens stienis ir vertikāli novietots jebkura profila tērauda stienis, kura garums ir 2 ... 15 m un šķērsgriezuma laukums ir vismaz 100 mm2, kas uzstādīts uz balsta, kas parasti atrodas ne tuvāk par 5 m no aizsargājamā objekta. Zibensnovedējs ir savienots ar zemējuma elektrodu ar leju vadītāju, kas izgatavots no tērauda trose diametrs ne mazāks par 6 mm, bet kolektora ielikšanas zemē gadījumā – vismaz 10 mm. Uzstādot zibensnovedējus tieši uz ēkas jumta, tiek izgatavoti vismaz divi leju novadītāji, bet ar jumta platumu vairāk nekā 12 m - četri. Ja aizsargājamā objekta garums ir lielāks par 20 m, tad uz katriem nākamajiem 20 m garumā jāierīko papildus lejvadi; ar ēkas platumu līdz 12m - abās ēkas pusēs. Visiem savienojumiem (zibensnovedējs - lejupvads, lejupvērstais vadītājs - zemējuma elektrods) jābūt sametinātiem.

Kā stieņu zibensnovedējus pēc iespējas vairāk jāizmanto aizsargājamā objekta tuvumā esošās augstās konstrukcijas: ūdenstorņi, izplūdes caurules utt. Koki aug ne tālāk kā 5 m attālumā no III ... V ēkām. ugunsizturības pakāpes var izmantot arī kā zibensnovedēja balstu , ja uz ēkas sienas pretī kokam, visā sienas augstumā, ir uzlikts lejvadītājs, kas piemetināts pie zibensnovedēja zemējuma elektroda.

Kabeļu zibens stieņus visbiežāk izmanto liela garuma ēku un augstsprieguma līniju aizsardzībai. Šie zibensuztvērēji ir izgatavoti horizontālu kabeļu veidā, kas piestiprināti pie balstiem, gar kuriem katram ir novietots lejup vadītājs. Kontakttīkla zibens stieņu zibens stieņi ir izgatavoti no tērauda daudzvadu cinkota kabeļa, kura šķērsgriezums ir vismaz 35 mm2.

Jāņem vērā, ka stieņu un stiepļu zibens stieņi nodrošina vienādu aizsardzības uzticamības pakāpi.

Kā zibensnovedējus varat izmantot metāla jumtu, kas iezemēts stūros un pa perimetru vismaz ik pēc 25 m, vai tērauda stiepļu sietu ar vismaz 6 mm diametru, kas uzklāts uz nemetāla jumta ar sieta laukumu. līdz 150 mm2, ar mezgliem, kas fiksēti ar metināšanu un iezemēti tāpat metāla jumts. Metāla vāciņi ir piestiprināti pie režģa vai vadoša jumta virs dūmiem un ventilācijas caurules, un, ja nav vāciņu - stiepļu gredzeni, kas īpaši uzlikti caurulēm.

Zemāk ir izskaidrota pieeja zibensnovedēju aizsargjoslu noteikšanai, kuru konstrukcija tiek veikta pēc formulām pieteikumi 3 RD 34.21.122-87.

Aizsardzības darbība zibensnovedējs ir balstīts uz "zibens īpašību, ka lielāka iespēja trāpīt garākiem un labi iezemētiem objektiem, salīdzinot ar tuvumā esošajiem objektiem zemāks augstums. Tāpēc zibensnovedējam, kas paceļas virs aizsargājamā objekta, tiek piešķirta zibens pārtveršanas funkcija, kas, ja nav zibensnovedēja, ietriektos objektā. Kvantitatīvi zibensnovedēja aizsargefektu nosaka caur izrāviena varbūtību - zibens spērienu skaita attiecību pret aizsargājamo objektu (izrāvienu skaitu) pret kopējo zibensnovedēja un objekta spērienu skaitu.

Ir vairāki veidi, kā novērtēt izrāviena iespējamību, pamatojoties uz dažādām fizikālām koncepcijām par zibens spēriena procesu. RD 34.21.122-87 izmanto aprēķinu rezultātus, izmantojot varbūtības metodi, kas saista varbūtību trāpīt zibensnovedējam un objektam ar lejupejošu zibens trajektoriju izplatību, neņemot vērā tā straumju izmaiņas.

Saskaņā ar pieņemto dizaina modeli nav iespējams izveidot ideālu aizsardzību pret tiešiem zibens spērieniem, kas pilnībā izslēdz izrāvienu uz aizsargājamo objektu. Taču praksē ir iespējama objekta un zibensnovedēja savstarpēja izkārtošana, nodrošinot zemu izrāviena iespējamību, piemēram, 0,1 un 0,01, kas atbilst objekta bojājumu skaita samazinājumam par aptuveni 10 un 100 reizes salīdzinot ar objektu, kur nav zibensnovedēja. Lielākajai daļai mūsdienu iekārtu šādi aizsardzības līmeņi nodrošina nelielu skaitu izrāvienu visā to kalpošanas laikā.

Tas tika apspriests iepriekš ražošanas ēka 20 m augsts un 100 × 100 m plānā, kas atrodas teritorijā ar pērkona negaisa ilgumu 40-60 stundas gadā; ja šī ēka ir aizsargāta ar zibensnovedējiem ar izrāviena varbūtību 0,1, tad 50 gadu laikā var sagaidīt ne vairāk kā vienu izrāvienu. Tajā pašā laikā ne visi izrāvieni ir vienlīdz bīstami aizsargājamam objektam, piemēram, pie lielām strāvām vai pārnēsātiem lādiņiem iespējamas aizdegšanās, kas nav sastopamas katrā zibens izlādē. Līdz ar to uz šo objektu ir sagaidāms viens bīstams trieciens uz laiku, kas noteikti ir ilgāks par 50 gadiem, vai lielākajai daļai II un III kategorijas industriālo objektu – ne vairāk kā viens bīstams trieciens visā to pastāvēšanas laikā. Ar uzlaušanas iespējamību vienā un tajā pašā ēkā 0,01 var sagaidīt ne vairāk kā vienu izlaušanos 500 gadu laikā, kas ir daudz ilgāks nekā jebkuras rūpnieciskās iekārtas kalpošanas laiks. Tik augsts aizsardzības līmenis ir attaisnojams tikai I kategorijas objektiem, kas rada pastāvīgus sprādziena draudus.

Veicot virkni aprēķinu par izrāviena iespējamību zibensnovedēja tuvumā, ir iespējams konstruēt virsmu, kas ir aizsargājamo objektu virsotņu ģeometriskā atrašanās vieta, kurai izrāviena varbūtība ir nemainīga vērtība. . Šī virsma ir telpas ārējā robeža, ko sauc par zibensnovedēja aizsargzonu; vienam stieņa zibensnovedējam šī robeža ir apļveida konusa sānu virsma, vienam kabelim tā ir frontona plakana virsma.

Parasti aizsardzības zona tiek apzīmēta pēc maksimālās izrāviena varbūtības, kas atbilst tās ārējai robežai, lai gan zonas dziļumā izrāviena iespējamība ievērojami samazinās.

Aprēķina metode dod iespēju izveidot aizsargjoslu stieņu un stiepļu zibensnovedējiem ar patvaļīgu izrāviena varbūtības vērtību, t.i. jebkuram zibensnovedējam (vienam vai dubultam) varat izveidot patvaļīgu skaitu aizsargjoslu. Tomēr lielākajai daļai sabiedrisko ēku pietiekamu aizsardzības līmeni var nodrošināt, izmantojot divas zonas, ar izrāviena varbūtību 0,1 un 0,01.

Runājot par uzticamības teoriju, izrāviena varbūtība ir parametrs, kas raksturo zibensnovedēja bojājumu kā aizsargierīce. Izmantojot šo pieeju, divi akceptētie aizsargjoslas atbilst ticamības pakāpi no 0,9 un 0,99. Šāds uzticamība novērtējums ir spēkā tad, ja objekts atrodas tuvu robežai ar aizsardzības zonā, piemēram, objekts formā gredzena koaksiālo ar zibens stienis. Par reāliem objektiem (parastajiem ēkas), uz robežas no aizsardzības zonas, kā parasti, tikai augšējie elementi atrodas, un lielākā daļa no objekta atrodas dziļumā no zonas. Novērtējumā par uzticamību aizsardzības zonas gar tās ārējām robežām izraisa pārmērīgi zemas vērtības. Tādēļ, lai ņemtu vērā to savstarpējo izkārtojumu Zibensnovedēji un objektiem esošajiem praksē, A un B aizsargjoslas tiek piešķirti RD 34.21.122-87 aptuvenu pakāpi uzticamību 0.995 un 0,95, attiecīgi.

Rīsi. 1. nomogrammās, lai noteiktu augstumu vienu (A) un double vienāds augstums (b) Zibensnovedēji A zonā

Aprēķina metode izrāvienu varbūtības ir izstrādāts tikai lejupejošu zibens, pārsvarā pārsteidzoši objekti līdz 150 m augstumā Tādēļ RD 34.21.122 -. 87, formulas būvei aizsardzības zonas uz vienas un vairāku stieņu un stieples zibens stieņi tikai augstumā 150 m. līdz šim apjoms faktiskie dati par objektu lielāku augstumu līdz dilstošā zibens jutība ir ļoti mazs, un galvenokārt attiecas uz Ostankino televīzijas tornis (540 m). Pamatojoties uz foto ierakstus, var apgalvot, ka lejupvērstā zibens pārtraukumi vairāk nekā 200 m zem tās augšā un atsitas pret zemi attālumā apmēram 200 m attālumā no bāzes torņa. Ja mēs uzskatām, ka Ostankino televīzijas torni kā zibens stienis, mēs varam secināt, ka relatīvais apjoms no aizsargjoslās zibens stieņi ar augstumu vairāk nekā 150 m reti samazinās in augstuma Zibensnovedēji pieaugumu. Ņemot vērā ierobežoto faktiskie dati par ietekmi ultra-augstiem objektiem, RD 34.21.122 - 87 ietver formulas izbūvējot aizsardzības zonas tikai Zibensnovedēji ar augstumu vairāk nekā 150 m.

Rīsi. 2. nomogrammās, lai noteiktu augstumu vienu (A) un double vienāds augstums (b) Zibensnovedēji in B zonā

vēl nav izstrādāta, lai aprēķinātu aizsardzības zonas pret bojājumiem, ko augošā zibens metode. Tomēr, saskaņā ar novērojumu datiem, ir zināms, ka uzlikšana izvadīšana ir sajūsmā no asiem priekšmetiem augšpusē Augstceltņu struktūru un kavē attīstību citu noplūžu vairāk zems līmenis. Tāpēc tādiem augstiem objektiem kā dzelzsbetona skursteņi vai torņi, pirmkārt, tiek nodrošināta aizsardzība pret betona mehānisku iznīcināšanu augšupejoša zibens ierosināšanas laikā, ko veic, uzstādot stieņu vai gredzenveida zibens stieņus, kas nodrošina maksimāli iespējamo pārpalikumu. objekta augšdaļa strukturālu iemeslu dēļ ( punktu 2.31).

Šajā rokasgrāmatā ir nomogrammas stieņa augstuma noteikšanai NO un šoseja T vienvietīgi un dubulti zibensnovedēji, kas nodrošina A un B aizsargjoslu (1. un 2. att.). Šo nomogrammu izmantošana, kas veidota saskaņā ar aprēķinu formulām un apzīmējumiem pieteikumi 3 RD 34.21.122-87 ļauj samazināt aprēķinu apjomu un vienkāršot zibensaizsardzības līdzekļu izvēli projektēšanā.

Zibensnovedēji - ierīce ēku aizsardzībai no tiešiem zibens spērieniem. M ietver četras galvenās daļas: gaisa terminālis, kas tieši uztver zibens spērienu; leju vadītājs, kas savieno zibensnovedēju ar zemējuma elektrodu; zemējuma elektrods, caur kuru zibens strāva plūst uz zemi; gultņa daļa (balsts vai balsti), kas paredzēta zibensnovedēja un lejup novadītāja nostiprināšanai.

Atkarībā no gaisa termināļa konstrukcijas izšķir stieni, kabeli, vadu un kombinēto M.

Pēc līdzāspastāvošo zibensnovedēju skaita tos iedala vienvietīgos, divkāršos un daudzkārtējos.

Turklāt atrašanās vieta M. Ir atsevišķas, izolētas un nav izolētas no aizsargājamās ēkas. MM aizsargājošā iedarbība balstās uz zibens īpašību trāpīt visaugstākajās un labi iezemētās metāla konstrukcijās. Sakarā ar šo īpašumu zemāka augstuma aizsargājamā ēka, nonākot aizsargjoslā aizsargjoslā, zibens gandrīz neietekmē. Aizsargjosla M. M. sauc par tai piegulošās telpas daļu un ar pietiekamu uzticamības pakāpi (ne mazāk kā 95%) aizsargā konstrukcijas no tiešiem zibens triecieniem. . Visbiežāk ēku un objektu aizsardzībai izmanto stieni M.

Trose M. bieži izmanto, lai aizsargātu ēkas liela garuma un augstsprieguma līnijas. Šie M. ražoti kā horizontālas stieples, kas piestiprinātas pie balstiem, uz katra no kuriem bruģa kolektors. Stienis un virve M nodrošina tādu pašu aizsardzības pakāpi.

Kā zibensnovedējus varat izmantot metāla jumtu, kas iezemēts stūros un pa perimetru vismaz ik pēc 25 m, vai tērauda stiepļu sietu ar vismaz 6 mm diametru, kas uzklāts uz nemetāla jumta ar sieta laukumu. līdz 150 mm2, ar mezgliem, kas fiksēti ar metināšanu, un iezemēti tāpat kā metāla jumts. Virs skursteņiem un ventilācijas caurulēm pie režģa vai vadoša jumta ir piestiprināti metāla vāciņi, un, ja vāciņu nav, caurulēm speciāli uzlikti stiepļu gredzeni.

M. stienis - M. ar zibensnovedēja vertikālo izvietojumu.

M. kabelis (pagarināts) - M. ar zibens stieņa horizontālu izvietojumu, fiksēts uz diviem iezemētiem balstiem.

ZIBENS AIZSARDZĪBAS ZONAS

Parasti aizsardzības zona tiek apzīmēta pēc maksimālās izrāviena varbūtības, kas atbilst tās ārējai robežai, lai gan zonas dziļumā izrāviena iespējamība ievērojami samazinās.

Aprēķina metode dod iespēju izveidot aizsargjoslu stieņu un stiepļu zibensnovedējiem ar patvaļīgu izrāviena varbūtības vērtību, t.i. jebkuram zibensnovedējam (vienam vai dubultam) varat izveidot patvaļīgu skaitu aizsargjoslu. Tomēr lielākajai daļai sabiedrisko ēku pietiekamu aizsardzības līmeni var nodrošināt, izmantojot divas zonas, ar izrāviena varbūtību 0,1 un 0,01.

No uzticamības teorijas viedokļa izrāviena varbūtība ir parametrs, kas raksturo zibensnovedēja kā aizsargierīces atteici. Izmantojot šo pieeju, divas pieņemtās aizsargjoslas atbilst 0,9 un 0,99 uzticamības pakāpei. Šis uzticamības novērtējums ir spēkā, ja objekts atrodas netālu no aizsargjoslas robežas, piemēram, objekts gredzenveida koaksiālā formā ar zibensnovedēju. Reāliem objektiem (parastām ēkām) uz aizsargjoslas robežas, kā likums, atrodas tikai augšējie elementi, un lielākā daļa objekta atrodas zonas dziļumā. Aizsargjoslas uzticamības novērtējums gar tās ārējo robežu rada pārmērīgi zemas vērtības. Tāpēc, lai ņemtu vērā praksē esošo zibensnovedēju un objektu savstarpējo izvietojumu, RD 34.21.122-87 A un B aizsargjoslām ir noteikta aptuvenā ticamības pakāpe attiecīgi 0,995 un 0,95.

Viena stieņa zibensnovedējs.

Viena stieņa zibensnovedēja ar augstumu h aizsargjosla ir apļveida konuss (A3.1. att.), kura augšdaļa atrodas augstumā h0

1.1. Viena stieņa zibensnovedēju aizsargjoslas ar augstumu h? 150 m ir šādi izmēri.

A zona: h0 = 0,85h,

r0 = (1,1–0,002h)h,

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

B zona: h0 = 0,92h;

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

B zonas viena augstuma zibensnovedējs zināmām h vērtībām, un to var definēt pēc formulas

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

Rīsi. A3.1. viena zibensnovedēja aizsardzības zona:

I - aizsargājamās zonas robeža līmenī hx 2 -tas pats zemes līmenī

Vienas virves zibensnovedējs.

vienas virves zibensnovedēja aizsargjosla augstums h? 150 m ir parādīts attēlā. A3.5, kur h - kabeļa augstums laiduma vidū. Ņemot vērā kabeļa noliekuma posmu 35-50 mm2 zināmā augstumā lēciena balsti un laiduma garums un kabeļa augstums (metros) tiek noteikts pēc:

h = hop - 2 a< 120 м;

h = lēciens - 3 pie 120< а < 15Ом.

Rīsi. A3.5. viena virves novirzītāja aizsargjosla. Apzīmējums ir tāds pats kā attēlā. A3.1

vienas virves zibensnovedēja aizsargjoslai ir šādi izmēri.

B tipa apgabalam vienas virves novirzītāja augstums zināmām vērtībām hx un rx tiek definēts ar formulu

Vertikālo zemējumu veic, secīgi iegremdējot mehanizētos elektrodus, vītņots garums 1,2-3 m, savstarpēji savienojamas misiņa uzmavas. Tērauda 14,2-17,2 mm diametra elektrodi ar elektroķīmisko vara pārklājumu (tīrība 99,9%) 0,25 mm biezumā. Tas garantē augstu izturību pret koroziju un zemējuma zemējuma kalpošanas laiku vismaz 40 gadus. Augsta mehāniskā izturība ļauj zemējumu iegremdēt līdz 30 metru dziļumam. Vara pārklājuma elektrodam ir augsta adhēzija un plastiskums, kas ļauj iegremdēt stieņus zemē, netraucējot vara slāņa integritāti un atslāņošanos.

IEVADS

Elektroenerģijas sadales tīkli (PC) 0,4-10 kV pēdējos gados ir aprīkoti ar elektroiekārtām, mašīnām, ierīcēm, izolatoriem un vadītājiem, kas izgatavoti uz jaunas modernas tehnoloģiskās bāzes. Tīkla objektu darbībai ir nepieciešama uzticama aizsardzības sistēma pret zibens pārspriegumiem, izmantojot mūsdienīgus tehniskos līdzekļus. Tehnisko līdzekļu un metožu izstrāde aizsardzībai pret pārspriegumu PC ir saistīta ar zibens parametru un iespējamo vētras postījumu skaita kvantitatīvo novērtēšanu. Zibens spērienu blīvuma aprēķināšanai tieši zemē, izmantojot informāciju par vētras aktivitātes intensitāti. Jāņem vērā ēku, koku u.c. skrīninga režģa iekārtas. Pārmeklēšana dažos gadījumos var samazināt tiešo trāpījumu skaitu tīkla objektos līdz ~ 70%.

Droša aizsardzība tiek panākta, ja iekārtām un konstrukcijām būs pietiekami augsta izolācijas pretestība vai datorā uzstādītas efektīvas aizsargierīces pret zibens pārspriegumiem. Lai aizsargātu datoru 0,4-10 kV zibens novadītājs Pārsprieguma pielietots nelineārs (ARF), izlādes garas dzirksteles (DDR), pārsprieguma vārsts (RV) un cauruļveida (PT) aizsargdzirksteļu spraugas (SP). Izvēlēto aizsargierīču veids, skaits un novietojums konkrētu tīkla iekārtu projektēšanā. Uzstādīšanas aizsardzības iekārtas prasības zemējuma pretestības vērtībai tiek izvēlētas saskaņā ar SAE. 6-10 kV maģistrālajām līnijām, kas izgatavotas 35 kV gaisvadu līnijas izmēros, apakšstaciju un sadales punktu pieejās ieteicams izmantot virvju zibens.

Objekts aizsardzības PC 0,4 kV ir novērst iznīcināšanu cilvēku, dzīvnieku un ugunsgrēku dēļ zibens pārspriegumu iekļūšanu iekšējās elektroinstalācijas māju un citu ēku, kā arī kaitējumu elektrisko iekārtu apakšstaciju 6-10 / 0,4 kV.

Zibensnovedēju aizsargdarbības novērtējums

Zibensnovedēja un virves parametri

Zibensnovedēju parametri

Zibens stieņa konstrukcija, ko sauc par vertikālu režģa smailes cauruli vai stieni. Zibensnovedējs kā zibensaizsardzības līdzeklis V.Franklinoms tika ierosināts 1749.gadā. Mūsdienu zibens standarta tipiem ir 40 metru augstums. Dažos gadījumos, veidojot nestandarta zibens kā nesošās konstrukcijas izmanto dūmu skursteņi, piloni vai metāla portāli atvērts sadales ierīces.

Zibensnovedējam jābūt uzticamam savienojumam ar zemi ar 5-25 omi izkliedējamu impulsu strāvu. Zibensnovedēju aizsargājošās īpašības ir tādas, ka tie orientējas uz topošo zibensizlādes līderi. Izlāde obligāti notiek zibens stieņa augšdaļā, ja tā veidojas reģionā, kas atrodas virs zibensnovedēja. Šai zonai ir konusa forma, kas izplešas uz augšu, un to sauc par 100% iznīcināšanas zonu. Eksperimentālie dati noteica, ka orientācijas zibens augstums H ir atkarīgs no augstuma novirzītāja h. Zibensnovedējiem līdz 30 metriem augstiem:

un zibensnovedējiem, kuru augstums ir lielāks par 30 metriem H=600m, tiek uzskatīts, ka 100% bojājuma zonas konusa augšdaļa atrodas simetriski pret zibensnovedēja asi aizsargājamā objekta augstumā, un tā rādiuss ir orientācijas augstumā:

kur ir zibensnovedēja aktīvā daļa, kas atbilst tās pārsniegumam virs aizsargājamā objekta augstuma:

Papildus norādītajai zonai stieņa zibensnovedēja aizsargefektu raksturo aizsargjosla, t.i. vieta, kur zibens spēriens ir izslēgts. Viena stieņa zibensnovedēja aizsargjoslai ir telts forma, kas izplešas uz leju (1.1. att.). Lai aprēķinātu aizsardzības rādiusu jebkurā aizsargjoslas punktā, tostarp aizsargājamā objekta augstumā, tiek izmantota šāda formula:

kur p ir korekcijas koeficients, kas vienāds ar 1 zibensnovedējiem, kuru augstums ir mazāks par 30 metriem un vienāds ar augstākiem zibensnovedējiem.

Gadījumā, ja izvērstu objektu aizsardzībai tiek izmantoti vairāki zibensnovedēji, to 100% sakāves zonas vēlams noslēgties virs objekta vai pat pārklāties viena ar otru, izslēdzot vertikālu zibens izrāvienu uz aizsargājamo objektu (1.2. att.). Attālumam (S) starp zibensnovedēju asīm jābūt vienādam vai mazākam par vērtību, kas noteikta no atkarības:

Divu un četru stieņu zibensnovedēju aizsargjoslai plānā aizsargājamā objekta augstuma līmenī ir att. 1.3, a, b.

Attēlā redzamais aizsardzības rādiuss tiek noteikts tāpat kā vienam zibensnovedējam, un mazākais aizsargjoslas platums tiek noteikts ar īpašām līknēm. Jāpatur prātā, ka ar zibensnovedējiem līdz 30 metriem augstumā, kas atrodas attālumā, aizsargjoslas mazākais platums ir vienāds ar nulli.

1.1. attēls — viena zibensstieņa aizsargjosla:

1 - aizsargjoslas robeža; 2 - aizsargjoslas posms līmenī

1.2. attēls - stieņu zibensnovedēju izvietojuma shēma, nodrošinot 100% bojājumu zonu slēgšanu

1.3. attēls — aizsargjoslas grafiskais attēlojums:

a) - diviem zibensnovedējiem; b) - četriem zibensnovedējiem

Trīs un četru zibensnovedēju klātbūtnē aizsargjoslas kontūras izskatās kā att. 1.3 b. Aizsardzības rādiusus šajā gadījumā nosaka tāpat kā atsevišķiem zibensnovedējiem. Izmēru nosaka pēc līknēm katram zibensnovedēju pārim. Četrstūra diagonālei vai apļa diametram, kas iet caur trīs zibensnovedēju veidota trijstūra virsotnēm, saskaņā ar visa laukuma aizsardzības nosacījumiem ir jāatbilst zibensnovedēju, kuru augstums ir mazāks par 30 m, atkarības. :

zibensnovedējiem, kuru augstums pārsniedz 30 m:

Uzstādot brīvi stāvošus zibensnovedējus, ir jāievēro noteikti gaisa attālumi starp zibensnovedēju un aizsargājamo objektu. Šī prasība izriet no tā, ka zibensnovedēja zibens spēriena brīdī uz tā tiek izveidots liels potenciāls, kas var izraisīt reverso izlādi no zibensnovedēja uz objektu. Potenciālu pie zibens stieņa izlādes brīdī nosaka atkarība:

kur - zibens stieņa impulsa zemējuma pretestība 5 - 25 Ohm; - zibens strāva labi iezemētā objektā, kA.

Precīzāk, potenciālu pie zibens stieņa var noteikt, ņemot vērā induktivitāti

zibens stieņa darbība:

kur a ir strāvas viļņa frontes stāvums, kA/μs; - zibensnovedēja punkts objekta augstumā, m; - zibensnovedēja īpatnējā induktivitāte, μH/m.

Lai aprēķinātu minimāli pieļaujamo objekta pieeju zibensnovedējam, var balstīties uz atkarību:

kur E in ir pieļaujamais impulsa elektriskā lauka stiprums gaisā, kas pieņemts kā 500 kV/m.

Vadlīnijas aizsardzībai pret pārspriegumu iesaka attālumu līdz zibens stienim uzskatīt par vienādu ar:

Šī atkarība ir spēkā zibens strāvai 150 kA, strāvas slīpumam 32 kA/μs un zibens stieņa induktivitātei 1,5 μH/m. Neatkarīgi no aprēķina rezultātiem attālumam starp objektu un zibensnovedēju jābūt vismaz 5 m.

Virves zibensnovedējs

Viens no uzticamākajiem līdzekļiem, kā novērst tiešus zibens spērienus elektropārvades līnijās, ir iezemētu stiepļu zibens stieņu piekare virs tām. Šī ierīce ir dārga, tāpēc to izmanto tikai pirmās klases līnijās ar spriegumu 110 kV un vairāk. Ja līnija uz metāla vai koka balstiem nav pilnībā pārklāta ar kabeļiem, tie aptver tikai apakšstaciju pieejas 1-2 km posmā. Atkarībā no balstu konstrukcijas var izmantot vienu vai divus kabeļus, kas cieši piestiprināti pie metāla balsta vai koka balstu zemējuma metāla nogāzēm. Lai aizsargātu kabeli no pārdegšanas ar zibens strāvu un kontrolētu zemējumu, kabeļa balsts tiek veikts, izmantojot vienu piekares izolatoru, kas šunts ar dzirksteļu spraugu. Jo augstāka ir kabeļa aizsardzības efektivitāte, jo mazāks ir leņķis, ko veido vertikāle, kas iet caur kabeli, un līnija, kas savieno kabeli ar attālāko no vadiem. Šo leņķi sauc par aizsargleņķi, ņemot tā vērtību diapazonā no 20 līdz 30 0 .

Viena kabeļa aizsargjoslai šķērsgriezumā, kas ir perpendikulārs līnijai, ir tāda pati forma kā viena stieņa zibensnovedēja aizsargjoslai. Aizsargjoslas platumu, kas izslēdz tiešus vadu bojājumus to piekares augstuma līmenī, nosaka atkarība:

Šī atkarība ir spēkā kabeļa piekares augstumam 30 m un zemāk.