Практичні методи розрахунку зон захисту блискавковідводів - Студопедія
Як мовилося раніше, при практичних розрахунках вибір типу і висоти блискавковідводів проводиться з значень необхідної надійностіРз. Об'єкт вважається захищеним, якщо сукупність всіх його блискавковідводів забезпечує надійність захисту не меншеРз.
У всіх випадках система захисту від прямих ударів блискавки вибирається так, щоб максимально використовувалися природні блискавковідводи, а якщо захищеність, що забезпечується, недостатня – у комбінації зі спеціально встановленими блискавковідводами.
Якщо захист об'єкта забезпечується найпростішими блискавковідводами (одиночним стрижневим, одиночним тросовим, подвійним стрижневим, подвійним тросовим, замкнутим тросовим), розміри блискавковідводів можна визначати, користуючись заданими в інструкції з влаштування блискавкозахисту зонами спрощеної форми.
Так як стандартна зона захисту одиночного стрижневого блискавковідводу заввишкиhприймається круговий конус заввишкиh0
На практиці широкого поширення набула емпірична формула, яка пов'язує ймовірність прориву блискавки до проводів із захисним кутом.
, (7.8)
деА= 90 і В = 4 з аналізу досвіду експлуатації ліній 110-220 кВ;А= 75іВ= 3,95 з досвіду експлуатації ліній 500 кВ; -Кут захисту, градуси;hоп – висота опори, м. З помилкою до 300 % вона дає підтверджені досвідом експлуатації значення ймовірності прориву. До формули слід ставитися з обережністю, коли справа стосується опор вище 50 м при малих позитивних і особливо при негативних кутах захисту. Це пов'язано з тим, що переважна більшість експлуатаційних даних відноситься до ліній заввишки до 40 м з позитивними кутами захисту 20-30 °. До того ж лише мала частинаданих, покладених основою емпіричних формул, є результатом безпосередніх вимірів. Більшість даних отримано з реєстрованого числа грозових відключень за вирахуванням розрахункової кількості зворотних перекриттів.
У разі проектування блискавкозахисту для звичайного об'єкта можливе визначення зон захисту відповідно до стандарту МЕК за умови, що розрахункові вимоги МЕК виявляються жорсткішими, ніж вимоги Інструкції, що діє під час розрахунків.
Нижче наведено правила визначення зон захисту для об'єктів висотою до 60 м, викладені у стандарті МЕК (IEC 61024-1-1). При проектуванні може бути обраний будь-який спосіб захисту, проте практика показує доцільність використання окремих методів у таких випадках: метод захисного кута використовується для простих формах споруд або для маленьких частин великих споруд; метод фіктивної сфери (на основі електрогеометричного методу) підходить для споруд складної форми; застосування захисної сітки як блискавкоприймача доцільно у випадку і особливо захисту поверхонь.
У табл. 7.1 для рівнів надійності захисту I–IV наводяться значення кутів при вершині зони захисту, радіуси фіктивної сфери, а також гранично допустимий крок осередку сітки.
Параметри для розрахунку блискавкоприймачів за рекомендаціями ПЕК
| Рівень захисту | Надійність захистуРз | Радіус фіктивної сфериR, м | Захисний кут при вершині блискавковідводу для будівель різної висотиh, м | Крок комірки сітки, м |
| I | 0,99 | * | * | * |
| II | 0,98 | * | * | |
| III | 0,95 | * | ||
| IV | 0,85 |
* У цих випадках застосовнітільки сітки чи фіктивні сфери.
Метод захисного кута не використовується, якщо h більше, ніж радіус фіктивної сфери для відповідного рівня захисту.
Метод фіктивної сфери використовується, щоб визначити зону захисту частини або областей споруди, коли виключено визначення зони захисту кутом.
Об'єкт вважається захищеним, якщо фіктивна сфера, торкаючись поверхні блискавковідводу та площини, на якій той встановлений, не має спільних точок з об'єктом, що захищається.
Сітка захищає поверхню, якщо виконані такі умови:
провідники сітки проходять краєм даху, якщо дах виходить за габаритні розміри будівлі;
провідник сітки проходить по ковзану даху, якщо нахил даху перевищує 1/10;
бічні поверхні споруди на рівнях вищі за радіус фіктивної сфери (див. табл. 7.1), захищені блискавковідводами або сіткою;
розміри осередку сітки не більше наведених у табл. 7.1;
сітка виконана таким способом, щоб струм блискавки мав завжди, принаймні, два різні шляхи до заземлювача; ніякі металеві частини не повинні виступати за зовнішні контури сітки.
Об'єкти, що височіють над поверхнею землі, внаслідок розвитку з них зустрічних лідерів збирають удари блискавки з площі, що перевищує територію, яку вони займають. Ця площа визначається лінійними розмірами об'єкта та його висотою. Уражаність таких об'єктів характеризується середньорічним числом ударів блискавки в них. Середньорічна кількість ударівблискавки у споруду довжиноюА, шириноюВі висотоюh(розміри в метрах), розміщеної на рівній поверхні землі з однорідним ґрунтом, можна оцінити за емпіричною формулою, запропонованої з урахуванням рекомендацій CIGRE В.П. Ларіоновим:
, (7.9)
де еквівалентна площа споруди.
Уражаність повітряних ліній електропередачі зазвичай характеризується числом ударів блискавки за 100 грозових годин у лінію завдовжки 100 км, що визначається за емпіричною формулою
, (7.10)
деW– ефективна ширина повітряної лінії, що дорівнює відстані між двома тросами або між крайніми проводами на безтросових лініях у метрах.
В (7.9) та (7.10)Rекв – еквівалентна відстань «стягування» блискавок у споруду або повітряну лінію вздовж поверхні землі, м. ЗалежністьRекв від висотиhдо максимального значення 60 м задана у В.П. Ларіонова у табличному вигляді. У той же час вона дуже добре описується аналітичним виразом
, (7.11)
де - Середня відстань орієнтування (середня дистанція поразки) блискавки.
Для повітряної лінії електропередачі – середня висота підвісу троса або, за відсутності тросів, верхнього дроту;hтр - висота підвісу троса або дроту на опорі;f- стріла провісу троса або дроту, все в метрах.
Значення можна оцінити також за спрощеною формулою
. (7.12)
Річна кількість ударів блискавки в лінію електропередачізавдовжкиl, км, приDг грозового годинника в році визначається як
. (7.13)
Питання для самоконтролю
1. З яким процесом пов'язані механізми електризації в хмарі при негативних температурах?
2. Заряди якого знака накопичуються, переважно, у нижніх шарахгрозової хмари?
3. Яким є механізм розвитку блискавки на її початковій стадії?
4. Який процес називається головним розрядом у розвитку блискавки?
5. Чому виникає звукова хвиля, яка сприймається як грім?
6. Чому блискавку розглядають як джерело струму?
7. Що означає «висота орієнтування блискавки»?
8. Які впливи на об'єкти, що вражаються, надають струми блискавки?
9. З яких елементів складається блискавковідведення?
10. На чому ґрунтується захисна дія блискавковідводу?
11. Що називається зоною захисту блискавковідведення?
12. Для чого призначені блискавкоприймач, струмовідвід та заземлювач блискавковідводу?
13. У яких випадках використовуються стрижневі, а в яких – тросові блискавковідводи?
14. У яких випадках доцільно використовувати захисну сітку як блискавкоприймач блискавковідводу?
15. Що характеризує сезонний коефіцієнт ґрунту для заземлювача?
16. Чому опір заземлення зазвичай зменшується при стіканні із заземлювального пристрою струму блискавки?
17. Що називається імпульсним коефіцієнтом заземлювача?
18. Чому об'єкт, що захищається, не можна розташовувати в безпосередній близькості від стрижневого блискавковідводу?
26. Чим визначається допустима відстань між об'єктом, що захищається, і блискавкою?
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:
Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно