21. Стержневые молниеотводы. Их зоны защиты.

Зона защиты молниеотвода – это пространство вокруг молниеотвода, вероятность попадания в который мала. Радиус зоны защиты зависит от высоты молниеотвода и его расположения относительно защищаемого объекта. Вероятность прорыва – это отношение числа разрядов молнии в объект к полному числу разрядов в систему объект-земля-молниеотвод. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода:

где Rо – радиус зоны защиты на уровне земли; Rх –радиус зоны защиты на высоте hx. К расчёту зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой 150 (м).

Молниеотводы представляют собой устройство, через которое ток молнии, минуя защищаемый объект отводится в землю, состоит из молниеприёмника, токоотвода и заземлителя.

Зоны защиты 2-х стержневых молниеотводов имеют большие размеры, чем сумма зон защиты 2-х одиночных молниеотводов. В этом случае возникает дополнительная зона защиты, обусловленная взаимным перекрытием зон захвата молниеотвода. Hср - высота защиты объекта в средней точке; Rср - радиус на котором защищает молниеотвод. К расчёту зоны защиты 2-х стержневых молниеотводов одинаковой высоты (Рпр=0.05):

22. Тросовые молниеотводы. Их зоны защиты.

Тросовые молниеотводы.

Зона защиты тросового молниеотвода – это пространство вокруг молниеотвода, вероятность попадания в который мала. Радиус зоны защиты зависит от высоты подвеса тороса молниеотвода, количества тросов и его расположения относительно защищаемого объекта. Вероятность прорыва – это отношение числа разрядов молнии в объект к полному числу разрядов в систему объект-земля-трос.

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода:

Rо – радиус зоны защиты на уровне земли; Нi – высота защищаемого объекта; Ri – радиус зоны защиты на уровне защищаемого объекта; Нэф – эффективная высота защиты.

К расчёту зоны защиты одиночного тросового молниеотвода:

Высота тросового молниеотвода, необходимая для защиты с надёжностью 0,95 объекта высотой hi, отстоящего от молниеотвода на расстоянии ri может быть определена по формуле

Зона защиты двух тросовых молниеотводов:

Зоны защиты 2-х стержневых тросовых молниеотводов имеют большие размеры, чем сумма зон защиты 2-х одиночных тросовых молниеотводов. Rср - радиус на котором защищает молниеотвод.

К расчёту зоны защиты двух тросовых молниеотводов одинаковой высоты (Рпр=0.05):

23. Заземления в электроустановках. Стационарное и импульсное сопротивления заземления. Конструкции заземлителей.

Назначение заземления является сохранение низкого потенциала на каком-либо объекте. Роль заземления молниеотвода при осуществлении защиты от прямых ударов молнии и заземлении других объектах в схемах грозозащиты очень велика. Все эти заземления предназначены для безопасного отвода в землю токов молнии и называются грозозащитными. В установках ВН применяются также рабочие и защитные заземления. Назначение рабочего заземления является обеспечение нормальной работы установки или ее элементов в выбранном для них режиме. К рабочему заземлению относится заземление нейтралей рабочих трансформаторов, измерительных трансформаторов напряжения, заземление реакторов поперечной компенсации в дальних линиях электропередач и др. Защитное заземление выполняется с целью обезопасить обслуживание электрических установок путем заземления металлических частей установки, которые могут оказаться под напряжением при КЗ.

Заземлитель характеризуется сопротивлением, которое окру­жающая земля оказывает стекающему с него току. Сопротивление заземлителя при стекании с него относительно небольшого по срав­нению с токами молнии и медленно меняющегося по времени тока промышленной частоты называется стационарным. При больших токах, характерных для молнии, напряженность электрического поля в земле вблизи поверхности заземлителя превышает пробивную напряженность грунта. В земле возникают искровые процессы, которые как бы увеличивают размеры заземлителя и уменьшают его сопротивление. С другой стороны, при больших скоростях из­менения тока по времени, также характерных для молнии, начи­нает сказываться индуктивность заземлителя. Если заземлитель достаточно длинный, то с удаленных участков заземлителя вслед­ствие влияния индуктивности стекает меньший ток, чем в стацио­нарном режиме, из-за чего эффективная длина заземлителя как бы уменьшается и сопротивление его возрастает. Сопротивление заземлителя при стекании с него токов молнии называется импульсным, а отношение импульсного сопротивления к стационарному — импульсным коэффициентом заземлителя а.

Стационарное сопротивление заземлителя в однородном грунте кет быть определено аналитически и наиболее просто для полушарового заземлителя. Предположим, что такой заземлитель присоединён к баку трансформатора и отводит в землю ток промышленной <м< готы в случае перекрытия или пробоя изоляции . Сопротивление для растекания тока с полушарового заземлителя радиусом г₀ в грунте с удельным сопротивлением р составляет :

Импульсное сопротивление заземлителей грозозащиты зависит не только от удельного сопротивления грунта, но и от его пробив­ной напряженности Е_пр. Наименьшие величины Е_пр наблюдаются в грунтах с удельным сопротивлением около 500 Ом-м и при пред-разрядном времени 3—5 мкс составляют 6—12 кВ/см. Для заземлителей используются горизонтальные и вертикальные электроды, углубленные на расстояние h = 0,5 — 1 м от поверх­ности земли. Для горизонтальных заземлителей применяется поло­совая сталь шириной 20 40 (мм) и толщиною не менее 4 (мм) и круглая сталь диаметром не менее б мм. В качестве вертикальных заземлителей применяются стальные трубы, угловая сталь и металли­ческие стержни. В табл. 15-1 приводятся формулы для расчета ста­ционарного сопротивления заземлителей, причем формула для вер­тикального электрода приводится без учета углубления, которое мало влияет на его сопротивление.

Длинные вертикальные электроды обеспечивают более поло­гую кривую распределения потенциала по поверхности земли и оказываются более экономичными по сравнению с короткими из-за меньшего их количества и меньшего взаимного влияния их электри­ческих полей друг на друга. Импульсное сопротивление и импульсный коэффициент соответ­ственно равны :

Импульсное сопротивление заземлителя R_u при токе /, приво­дящем к развитию искровой зоны, не зависит от геометрического размера электрода, а определяется характеристиками грунта и параметрами импульса тока (р_э, Е_пру I).

а) Схема развития разряда в грунте вокруг сосредоточенного

заземлителя, б) Простейшая схема замещения протяженного заземлителя:

Импульсное сопротивление заземляющего устройства: