Защита электроустановок от прямых ударов молний

От прямых ударов молний электроустановки защищают стержневыми и тросовыми молниеотводами. Здания с хорошо заземленной крышей не требуют защиты молниеотводами. В открытых распределительных устройствах напряжением 110 кВ и выше разрешается установка молниеотводов непосредственно на металлических конструкциях ОРУ, а в ОРУ 35 кВ рекомендуется установка отдельных молниеотводов.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода (рис. 4.2.1) определяется выражением:

(4.2.1)

где р=1, если h=30м, и р=5.5 , если h>30м.

Зона защиты двух стержневых молниеотводов одинаковой высоты (рис.4.2.2) находится следующим образом: внешние зоны области по (4.2.1), внутренняя область зоны - как круга окружности, проходящей через вершины молниеотводов и имеющей перигеи (h-pa/7). Наименьшая ширина зоны защиты 2b_x находится по кривым, приведенным на рис.4.2.3

Зоны защиты трех и четырех стержневых молниеотводов (рис.4.2.4)находятся так: внешние области зоны — как у одиночных молниеотводов, т. е. по (4.2.1),а наименьшая ширина зоны b_х — по кривым рис.4.2.3. Объекты высотой h_х находящиеся внутри многоугольника, будут защищены в том случае, если выполняется условие:

D<-8(h-h_x)p, (4.2.2)

где D — диаметр окружности, проходящей через вершины треугольника (в случае трёх стержневых молниеотводов), или наибольшая диагональ четырехугольника (в случае четырехстержневых молниеотводов).

Рисунок. 4.2.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода (рис.4.2.5) находится как для одиночного стержневого молниеотвода, по (4.2.1), но с изменением коэффициентов в числителе правой части. Так, при высоте подвеса троса h<30 м вместо коэффициента 1.6 принимается коэффициент 0.8.

Рисунок.4.2.2. Зона защиты двухстержневых молниеотводов одинаковой высоты

Рисунок.4.2.3. Кривые определения зоны защиты двух стержневых молниеотводов одинаковой высоты

Рисунок.4.2.4. Зона защиты трех (а) и четырех (б) стержневых молниеотводов.

Рисунок. 4.2.5. Зона защиты одиночного тросового молниеотвода

Рисунок.4.2.6. Зона защиты двух тросовых молниеотводов

Внешняя область защиты двух тросовых молниеотводов (рис.4.2.6) находится так же как для одиночного стержневого молниеотвода. Внутренняя область ограничивается дугой окружности, походящей через тросы и имеющей перигей h- .

Объект, находящийся между тросами на высоте h_x- будет защищен, если соблюдается условие:

h-h_x³ h- , (4.2.3)

При наличии двух молниеотводов различной высоты или двух тросовых молниеотводов, расположенных на разной высоте (рис.4.2.7), зона защиты находится следующим образом: для молниеотвода 1 большей высоты строится зона защиты как для одиночного молниеотвода, далее проводится горизонталь через вершину меньшего по высоте молниеотвода 2, и определяется вершина фиктивного молниеотвода 3. Дальнейшее построение ведется как для двух молниеотводов одинаковой высоты.

Защищаемый объект должен быть в зоне защиты молниеотвода (молниеотводов), однако для исключения обратных перекрытий с молниеотвода на защищаемый объект при ударе молнии в молниеотвод защищаемый объект располагают на расстоянии от молниеотвода.

Рисунок.4.2.7. Зона защиты молниеотводов разной высоты.

На практике зону защиты тросовых молниеотводов оценивают по значению защитных углов a, т. е. углов между вертикалью, проходящей через трос, и линией, соединяющей трос и защищаемый провод электрической линии (рис.4.2.8). Обычно принимают a=20¸25°.

Пусть высота молниеотвода равна h, а высота объекта Н (рис.4.2.9). При ударе молнии в молниеотвод максимальный потенциал (кВ) в точке молниеотвода, находящейся на высоте

Н (м), будет равен: U_H.max»I_M.maxR_з.имп.+L()_ср, (4.2.4)

Рисунок.4.2.8. Зона защиты тросового молниеотвода

U_H.max»I_M.maxR_з.имп.+L()_ср, (4.2.4)

где R_з.имп — сопротивление заземлителя импульсному току, Ом; L — индуктивность молниеотвода от заземлителя до рассматриваемой точки на высоте Н, мкГн; ()_ср — средняя крутизна фронта тока молнии, кА/мкс.

При расчетных параметрах тока молнии и L₀=1.7 мкГн/м имеем:

U_H.max=150 R_з.имп+50Н, (4.2.5)

При этом если принять, что допустимая по условиям пробоя средняя напряженность электрического поля в воздухе составляет Е_в.доп=500 кВ/м, то расстояние от защищаемого объекта до заземлителя в м, должно быть:

l_в³0,3 R_з.имп+0,1Н, (4.2.6)

но не менее 4 м.

Если к опоре с молниеотводом на высоте Н подвешены провода электролинии, то для импульсного разрядного напряжения соответствующих гирлянд изоляторов должно выполняться условие (4.2.4).

Рисунок.4.2.9. К определению допустимого расстояния между молниеотводом и защищаемым объектом

Максимальный потенциал на заземлителе при ударе молнии равен:

U_з.max=I_{M/maxRз.имп} (4.2.7)

Для предотвращения перекрытия с заземлителя на части защищаемого объекта, находящегося на земле, при допустимой средней напряженности электрического поля в земле Е_з.доп=300 кВ/м необходимо выполнить условие:

l_з³0.5R_з.имп, (4.2.8)

но не менее 7м.

Дата добавления: 2015-07-20