3. Захист електроустановок від прямих ударів блискавки.

Найбільш небезпечний вид пошкодження від атмосферних перенапруг – це прямий удар блискавки в об’єкт.

За грозовою інтенсивністю територія України належить до району із сильною грозовою активністю. У таких районах потрібно обов’язково захищати будівлі та електроустановки від прямих ударів блискавки, особливо ті, що розміщуються на підвищеннях і в місцях, де на поверхню виходять глинисті або водоносні шари. У місцях з ґрунтами поганої провідності (піщаними або скелястими) ураження блискавкою бувають рідко навіть на підвищеннях.

Для захисту будівель і електричних установок незначної протяжності від прямих ударів блискавки використовують блискавковідводи, які представляють собою добре заземлені провідники, розміщені вище ніж елемент, який вони захищають.

На рисунку 8.4 показано блискавковідвід, який застосовують для захисту електростанцій, підстанцій, відкритих розподільних пунктів та будівель від прямих ударів блискавки.

До заземлення

Рисунок 8.4 – Конструкція блискавковідводу

Опора його може бути дерев'яною або металевою. В якості блискавкоприймача 1 здебільшого використовується стальний стержень, труба або кутова сталь перерізом близько 100 мм². Він повинен монтуватись на висоті не менш ніж на 15 см і не більш як на 2 м вище стояка.

Струмовідвід 2 виконують стальною стрічкою перерізом 25...30 мм² або стальним дротом діаметром не менше 6 мм. Заземлення здійснюють кутовою сталлю, трубами, дротом або стрічкою на відстані не менше 0,5...0,8 м від фундаменту будівель, а біля тваринницьких приміщень – не менше 4,5 м від стін. Опір розтікання заземлення не повинен перевищувати 15...20 Ом, для цього досить двох-трьох заземлювачів з кутової сталі 4040 або 5050 мм (чи труби діаметром 40...60 мм довжиною 2,5 м).

Об’єкти, які мають значну довжину (лінії, підстанції) доцільно захищати від прямих попадань блискавки заземленими тросами які натягують над об’єктами що захищаються.

Лінії напругою до 35 кВ включно (110 на дерев’яних опорах) не рекомендується захищати від прямих попадань блискавки із економічних міркувань.

Грозозахист буде ефективним при умові, що всі розміри споруди вписуються у зону захисту, яка визначається за кривими, наведеними у Керівних вказівках по захисту від перенапруги електроустановок змінного струму 3...220 кВ. Захисну зону можна визначити і без допомоги кривих. Для цього у певному масштабі зображують блискавковідвід з висотою h (рисунок 8.5).

а б

Рисунок 8.5 - Зона захисту блискавковідводів: а - одиночного; б - подвійного

Радіус захисної зони r_x при висоті блискавковідводу до 30 м можна визначити за формулою:

, (8.11)

де h – загальна висота блискавковідводу;

h_х – висота об’єкту, що захищається.

Захисну дію блискавковідводу характеризує коефіцієнт захисту:

, (8.12)

де h_а – активна висота блискавковідводу.

Підставивши (8.11) в (8.12) отримаємо:

. (8.13)

Із (8.13) слідує, що максимальне значення k_x при висоті блискавковідводу менше 30 м дорівнює 1,6, і, відповідно, найбільший радіус захисту

Якщо висота блискавковідводу більша ніж 30 м, тоді:

. (8.14)

. (8.15)

Для подвійного блискавковідводу (рисунок 8.5, б) значення r_x та k_x визначаються аналогічно як і для одиночного блискавковідводу.

Розрахункову ширину внутрішнього захисту 2b_x на висоті h_x знаходять із виразу:

. (8.16)

Зону захисту для групи, яка складається із трьох або чотирьох блискавковідводів визначають за наступними виразами:

При (8.17)

При (8.18)

де D – діаметр кола, що проходить через вершини трикутника (при трьох блискавковідводах), або діагональ чотирикутника (при чотирьох блискавковідводах).

Зоною захисту одиночного тросового блискавковідводу на висоті під вішення проводів є смуга шириною 2r_x. Радіус захисту одиночного тросового блискавковідводу:

(8.19)

де h – висота під вішення тросу;

h_х – висота під вішення провода.

Коефіцієнт захисту такого блискавковідводу :

(8.15)

де h_a – активна висота блискавковідводу;

 – захисний кут блискавковідводу,  = 80⁰.