книги из ГПНТБ / Гессен В.Ю. Защита сельских электрических сетей от аварий

МЕТОДЫ ГРОЗОЗАЩИТЫ

Защита от прямых ударов молнии. Д л я защиты раз­ личных сооружений и электроустановок от прямых уда­ ров молнии применяют молниеотводы — устройства, принимающие на себя удары молнии. Молниеотвод состоит из молниеприемника, токоотвода, соединяющего молниеприемник с заземлителем, и заземлителя, отводящего ток молнии в землю. Молниеотводы бывают стержневыми и тросовыми.

Стержневой молниеотвод может быть построен в виде самостоятельной конструкции (рис. 22), укреплен на рас­ положенном поблизости сооружении (рис. 23) или уста­ новлен на какой-либо части защищаемого объекта (пор­ тале подстанции, крыше здания и т. ц.).

Тросовые молниеотводы сооружают с целью защиты линии электропередачи или отдельных ее участков от прямых ударов молнии в провода. Молниеприемником является стальной трос, который подвешивается на опо­ рах выше проводов и заземляется. Д л я участков В Л с тросовой защитой необходимы более высокие опоры, которые к тому же должны быть более' прочными ввиду дополнительной механической нагрузки от троса. В зависимости от расположения проводов на опоре при­ меняют один или два троса. При напряжениях элек­ тропередачи ниже 110 кВ применение тросовой защиты существенно увеличивает стоимость сооружения ВЛ . В сельских электроустановках тросовые молниеотводы применяют только для защиты подходов к подстанциям, питающим распределительные сети напряжением 6 кВ и выше. Подход защищают со стороны высшего напряжения. При напряжении питающей линии 35 кВ тросовую защиту делают, если на подстанции установлены трансформаторы мощностью более 1600 кВ - А; в этом случае участки ВЛ

62

к /

•*

Рис. 22. Стержневой, отдельно стоящий молниеотвод высотой 18—20 м:

высшего напряжения, примыкающие к подстанции, защи­ щают тросовым молниеотводом на расстоянии 150—200 м от подстанции. В отдельных случаях длина подхода, защи­ щенного тросовыми молниеотводами, может достигать 2 км.

Защитное действие молниеотвода характеризуется зоной защиты, т. е. пространством, защищенным с опре­ деленной вероятностью от ударов молнии. Объект, все части которого находятся внутри этого пространства, от прямых ударов молнии защищен. Граница защищенного

ниями по грозозащите, достаточно надежно защищают, объекты, находящиеся внутри зоны. Считают, что вероят­ ность прорыва молнии внутрь зоны составляет 10"3. Это означает, что из тысячи ударов молнии при самых небла­ гоприятных вариантах расположения грозового облака относительно молниеотвода, т. е. когда молния поражает то молниеотвод, то ближайшее к зоне защиты простран­ ство, внутрь зоны сможет прорваться не более одного удара.

Граница защищенной зоны одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой поверхность конуса высотой, равной высоте молниеотвода. Радиус окружности горизонтального сечения этой поверхности на

64

защищаемых объектов не превышает двух третей высоты молниеотвода. Тогда можно ограничиться построением нижней части границы защищенной зоны от уровня земли до уровня наивысшей точки защищаемого объекта. По­ строение делают так. Соединяют точку на оси молниеот­ вода, находящуюся на высоте 0,8 h, с двумя точками на перпендикулярной к оси молниеотвода линии, находя­ щейся на уровне земли; эти точки располагаются по обе стороны от оси молниеотвода на равных расстояниях 1,5 h.

Действенность защиты можно проверить графически, построив сечения защищенных зон для различных уров-

ней на плане объекта. Центром окружностей, ограничи­ вающих сечение зон, служит точка на плане, соответст­ вующая расположению молниеотвода на местности.

Допустим, что прямые удары молнии неоднократно поражаютуказанные на плане (рис. 26, а) трансформатор­

ный киоск высотой 7 м и ближайшую к нему опору ВЛ напряжением 10 кВ высотой 10 м. В этом случае может быть оправдана установка молниеотвода. Следует опре­ делить его высоту и наметить место установки. Примем типовой молниеотвод высотой 20 м. Построим для этого молниеотвода границу зон защиты (рис. 26, б) и опреде­ лим радиусы защищенной зоны на уровнях 7 и 10 м (г7 и Гю). Поскольку высота защищаемого объекта менее 2/3

66

прямых ударов молнии. Однако объекты, избирательно поражаемые молнией, целесообразно защищать, как это сделано в рассмотренном приеме.

Когда зона защиты одного молниеотвода, установлен­ ного на опоре или на конструкции, не охватит всего обо­ рудования, которое требуется защитить, защиту выпол­ няют двумя или более стержневыми молниеотводами.

Зона, защищенная двумя молниеотводами одинаковой высоты на уровне /гЛ., представляет собой симметричную фигуру, ограниченную двумя дугами окружности и че­

нимают в зависимости от высоты .молниеотвода. При

штаб координатных осей графика содержит множитель р,

68

поделим последнее отношение на р = 0,915 и получим 5,8.

Рис. 28. Графики для определения наименьшей ширины защищен­ ной зоны двух стержневых молниеотводов:

= 0,35 р, откуда Ьх = 0,35-0,915-16 = 5,1 м. Оконча­ тельно: длина защищенной зоны 115 м, наибольшая ши­ рина — 3 0 м, ширина в самой узкой части — 10,2 м.

Если грозозащитное устройство с двумя стер­ жневыми молниеотвода­ ми имеет стержни раз­ ной высоты, размеры внешней части защищен­ ной зоны определяют, как для одиночных мол­ ниеотводов. Д л я опреде­

ления размеров части защищенной зоны,, расположенной между молниеотводами, на чертеже строят фиктив­

ным молниеотводами. Дальнейшее сводится к рассмотрен­ ному случаю определения защищенной зоны для двойного молниеотвода со стержнями одинаковой высоты.

69

Д л я защиты от прямых ударов молнии значительных пространств применяют многократный стержневой мол­ ниеотвод, т. е. несколько стержневых молниеотводов, расположенных на определенном расстоянии один от дру­ гого.

Чтобы три или четыре молниеотвода обеспечили защиту всей площади, ограниченной контурами защищае-

Очертание границ зон защиты, тросового молниеот­ вода в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси троса, такое ж е , как для одиночного стержневого молниеотвода. Горизонтальное сечение защищенной зоны

70