4.5 Расчет зоны защиты тросовых молниеотводов

Зона защиты тросового одиночного молниеотвода показана на рис.4.2.5. Сечение зоны защиты в плоскости, перпендикулярной тросу, строится так же, как и для стержневого молниеотвода, с той лишь разницей, что ширина зоны на уровне земли для тросового молниеотвода, подвешенного на высоте h£30м, равна 1.2h.

Половина ширины зоны защиты на уровне определяется так:

(4.5.1)

На уровне половина ширины зоны защиты составляет:

(4.5.2)

Выше отмечалось, что в опытах на модели при удалении высоковольтного электрода на расстоянии B=2h все разряды поражают трос.

Очевидно, если использовать в качестве молниеотвода два троса, то при расстоянии между ними s=4h точка, расположенная на поверхности земли посредине между тросами, не будет поражаться молнией. Если расстояние между двумя тросами s<4h, то будет защищена от поражения точка, расположения посредине между тросами на уровне:

(4.5.3)

Внешняя часть зоны защиты двух тросовых молниеотводов определяется так же, как и для одиночного троса. Внутренняя часть ограничена поверхностью, которая в сечении плоскостью, перпендикулярной тросам, дает дугу окружности. Эта дуга окружности может быть построена по трем точкам: одна из них h₀, а две другие - центры тросов (рис.4.2.6).

В электрических установках тросы используются в основном для защиты проводов линии электропередач. Средняя высота подвески проводов составляет 0.8 высоты подвески тросов. В связи с этим пользуются не зонами защиты, а так называемыми углами защиты, т. е. углами между вертикальной линией и линией, соединяющей провод и трос на плоскости, перпендикулярной к оси провода (рис.4.2.8).

Рисунок 4.5.1. Зона защиты тросового молниеотвода

В отдельно стоящий молниеотвод высотой h=30 м в районах со средней интенсивностью грозовой деятельности прямые удары молнии происходят весьма редко - 1 раз в 15 лет. Поэтому, если зона защиты определена с вероятностью в 0.1%, то при 10 молниеотводах на подстанции можно гарантировать отсутствие поражений защищаемых объектов в течение 1500 лет. Кроме того, защищаемые объекты всегда вписываются в зону защиты с некоторым запасом, что очень сильно увеличивает надежность. Поэтому для стержневых молниеотводов необходимость уточнения вероятности, с которой определены зоны защиты, не возникает.

Совершенно иное положение имеет место при защите тросами линий электропередач, в силу своей протяженности очень часто поражаемых разрядами молний. Например, линии протяженностью 1000 км поражаются молнией не менее 200 раз в грозовой сезон. Поэтому для линий передачи вероятность защиты с помощью тросовых молниеотводов приобретает основное значение.

В силу отмеченного выше приближенного характера моделирования молний в лаборатории определить эти вероятности не представляется возможным, и единственным способом является обобщение опыта эксплуатации действующих линий, имеющих различную высоту опор и различные углы защиты тросов. Опыт эксплуатации показал, что соответствующий рис. 4.2.8 угол защиты a =31°(tg a = 0.6) обеспечивает приемлемую надежность защиты. Однако, в практике эксплуатации стремятся применять углы порядка a = 20¸25°.