2.10 Выполнение молниезащиты

Молния – электрический разряд в атмосфере между отдельными разноименно заряженными частями облаков или между облаком и землей.

Во время грозового разряда в течение очень короткого времени, около 100 мкс, при токе молнии порядка 100 – 200 кА в канале молнии развивается температура до 30000 °С. Вследствие быстрого расширения нагретого воздуха возникает с большим шумом взрывная волна.

Опасными проявлениями молнии являются ее прямой удар, электростатическая и электромагнитная индукция и занос высоких потенциалов.

При прямом ударе непосредственно в объект ток молнии может вызвать механические разрушения, расплавление металла объекта, воспламенение горючих материалов, жидкостей и газов или взрыв.

Молния опасна и тем, что ее удар в незащищенное или неправильно защищенное сооружение может вызвать поражение людей, находящихся как внутри здания, так и вне его. Эти поражения могут произойти в результате воздействия высоких потенциалов, возникающих на отдельных частях сооружения, через напряжения прикосновения и шаговые напряжения.

Молниезащита – это комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, возгораний и разрушений, возникающих при воздействии молнии.

Электрооборудование подстанций защищается от пря­мых ударов молнии с помощью молниеотводов. Молниеот­вод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом сооружение, через которое разряд молнии, ми­нуя объект, отводится в землю. Молниеотвод (рис. 2.10.1) состоит из четырех конструктивных элементов: молниеприемника 1, несущей конструкции 2, токоотвода 3 и заземлителя 4. Молниеприемник непосредственно восприни­мает прямой удар молнии, который по токоотводу уходит в землю. Токоотвод рассчитывается на тепловые и элект­родинамические воздействия, связанные с прохождением по нему тока молнии.

Конструкция молниеотвода

Рисунок 2.10.1

Заземлитель служит для снижения потенциала элементов молниеотвода. Несущая конструк­ция молниеотвода может быть выполнена в виде деревянной, металлической или желе­зобетонной опоры. По типу молниеприемников токоотводы бывают стержневые (рис. 2.10.1) и тросовые, представ­ляющие собой горизонтально подвешенные провода, соеди­ненные токоотводом с заземлителем.

Тросовые молниеот­воды применяются для защи­ты токопроводов и гибких свя­зей ОРУ подстанций, а также для защиты участков воздушных линий дли­ной 1 – 3 км на подходе к под­станции. На каждой фазе воздушной линии в начале защищенного подхода к подстанции устанавливается трубчатый разрядник. Над молниеотводом существует зона в виде перевер­нутого конуса (рис. 2.10.2) с радиусом R = 3,5·h, (где h – высота молниеотвода), в которой происходит стопроцентное поражение молниеотвода грозовым разрядом. Вокруг молниеотвода имеется зона, не поражаемая грозовыми за­рядами «шатер», которая называется зоной защиты мол­ниеотвода (рис. 2.10.3). При расчете стержневых молниеот­водов следует так рассчитать высоту h_x до точки на гра­нице защищаемой зоны и расстояние от стержня r_х, чтобы защищаемый объект оказался внутри зоны защиты.

Зона стопроцентного поражения стержневого молниеотвода

Рисунок 2.10.2

Для защиты подстанции установлены шесть молниеотводов стержневого типа с несущей металлической конструкцией, четыре из которых расположены на концевых опорах воздушных линий и имеют высоту 19 м, а два выполнены отдельно стоящими и имеют высоту 22 м. Защита изоляции электрооборудования 110 кВ подстанции от волн грозовых перенапряжений, набегающих с воздушных линий, обеспечивается ограничителями перенапряжения типа ОПН-110У У1.

Зона защиты одиночного молниеотвода

Рисунок 2.10.3