Защита от атмосферного электричества. Конструкции молниеотводов и заземляющих устройств молниезащиты.

Защита электроустановок от прямых ударов молнии осуществляется молниеотводами. Молниеотвод представляет собой металлическую конструкцию, которая расположена выше, чем защищаемые объекты, и хорошо заземлена.

Пространства, защищаемые от прямых ударов молнии, называют зоной защиты молниеотвода. Защищаемый объект должен полностью находиться в границе зоны защиты.

Объекты небольшой протяженности, такие как здания, открытые подстанции, защищают стержневыми молниеотводами. Их устанавливают на конструкциях защищаемого объекта или отдельно от них. Линии электропередачи подстанции, занимающие большие территории, более рационально защищать тросовыми молниеотводами. Их закрепляют на опорах и надежно заземляют. Рассмотрим их конструкции и зоны защиты.

Молниеприемник служит для непосредственного восприятия удара молнии. Они изготавливаются из стальных заготовок любых марок, различного профиля: круглой стали, проволоки, трубы, полосовой или угловой стали. Допускается применять любой другой металл. Молниеотводы необходимо предохранять от коррозии оцинкованием, лужением или покраской. Молниеприемниками могут служить также металлические конструкции заземляющих сооружений. Соединение молниеприемников с токоотводами должно выполняться сваркой. При невозможности применения сварки допускается болтовое соединение.

Токоотвод соединяет молниеприемник с заземляющим устройством. Он изготавливается также из стали. Допускается в качестве токоотвода использовать металлические конструкции. Диаметр круглых токоотводов должен быть не менее 6 мм. Токоотводы так же должны быть защищены от коррозии.

Заземляющее устройство служит для отвода молнии в землю. Оно состоит из проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей.

По расположению в грунте и форме электродов заземлители делятся на глубинные, вертикальные, горизонтальные и комбинированные. Глубинные заземлители выполняются из полосовой или круглой стали. Они укладываются на дно котлована в виде протяженных элементов или контуров по периметру фундаментов.

Вертикальные заземлители выполняются из вертикально ввинчиваемых стержней из круглой стали или забиваемых электродов из угловой стали. Их устанавливают в глинистых грунтах при наличии грунтовых вод на небольшой глубине. Длина ввинчиваемых электродов принимается 4,5–5 м, забиваемых – 2,5–3 м. Верхний конец заземлителя должен быть заглублен на 0,6–0,7 м от поверхности земли. Соединение вертикальных заземлителей в единую систему производится при помощи стальной полосы сечением не менее 48 мм².

Горизонтальные заземлители изготавливают из стальных полос шириной 25–40 мм и толщиной не менее 4 мм или круглой стали диаметром не менее 10 мм. Их укладывают на глубину 0,7–0,8 м от поверхности земли в виде одного горизонтального луча или пучка лучей, расходящихся из одной точки, к которой присоединяется токоотвод. Для уменьшения сопротивления концы лучей могут быть соединены общим контуром. Горизонтальные заземлители применяются в местах с постоянно влажным верхним слоем грунта или там, где вертикальные заземлители трудно забить.

Комбинированные заземлители – это комбинация вертикальных и горизонтальных заземлителей, соединенных в общую систему.

Конструкция заземляющего устройства и количество электродов определяются требуемой нормой величины сопротивления растекания тока молнии и геологическим составом почвы.

Молниеотвод характеризуется высотой h и активной высотой h_а. Активная высота – это превышение молниеотвода над защищаемым объектом. Таким образом, высота молниеотвода:

где h_х – высота защищаемого объекта, м.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода (рисунок 6.3) представляет собой конус с криволинейной образующей, удовлетворяющей уравнению

где r_x – радиус зоны защиты на высоте h_x защищаемого объекта, м;

p – коэффициент, зависящий от высоты молниеотвода.

При h < 30 метров — p = 1, при h > 30 метров

Тросовые молниеотводы. Они применяются для защиты протяженных объектов, например линии электропередачи. Основные элементы тросового молниеотвода и их конструкция такие же, как и стержневого. Отличие имеет только молниеприемник Он выполняется из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм². Очертание зоны защиты по высоте одиночного тросового молниеотвода такое же, как и одиночного стержневого молниеотвода. Зона защиты двойного молниеотвода приведена на рисунке 6.5.

Внешняя граница рассчитывается по формуле

Внутренняя представляет дугу окружности, проведенную радиусом R через точку 1 и точки крепления тросов Т. Высота точки 1 над землей равна h-а/4.

Важной характеристикой тросового молниеотвода, по которой оценивают его защитные свойства, является защитный угол. Он образован вертикальной прямой и прямой, проходящей через трос и провод П. Чем меньше защитный угол, тем меньше вероятность удара молнии в провод. Рекомендуется применять угол в пределах от 20 до 30⁰. При угле 30⁰ вероятность удара молнии составляет порядка 0,002, при 20⁰ – практически исключена.

При ударе молнии в объекты, близко расположенные от электроустановки, в проводах линии электропередачи вследствие электростатической и электродинамической индукции возникают наведенные волны перенапряжения.

Для защиты электрооборудования от волн перенапряжения используются искровые промежутки (ИП), трубчатые (РТ), вентильные разрядники (РВ) и ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН). Защитное действие этих аппаратов сводится к тому, что проходящий в нем разряд ограничивает амплитуду атмосферных перенапряжений до величины, не представляющей опасности для изоляции электрооборудования. Возникающая в разряднике дуга гасится в нем раньше, чем срабатывает защита от коротких замыканий.

Защита от статистического электричества: Устранение опасности возникновения электростатич.зарядов достигается: - заземлением произв.оборудования и емкостей для хранения легко воспломеняющихся и горючих жидкостей; -увеличение электропроводности поверхностей электрилизующихся тел, путем повышения влажности воздуха или применения антистат.пимесей к осн.продукту(жидкостей и тд.); - ионизация воздуха с целью увеличения его электропроводности.