Защита от молний технических средств ПА — КиберПедия 

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Защита от молний технических средств ПА



Защита зданий от прямого удара молниивыполняется созданием молниеотводов, состоящих из штыря (молниеприемника), находящегося над зданием, заземлителя и соединяющего их проводника. Обычно используют несколько молниеприемников и систему заземлителей. Система молниеотвода образует низкоимпедансный путь для прохождения тока молнии на землю, минуя структуры здания. Молниеотвод должен находиться как можно дальше от здания, чтобы ослабить эффект взаимной индукции, и в то же время достаточно близко, чтобы защитить здание от прямого попадания молнии. Для зданий с большой площадью крыши молниеотводы устанавливают на крыше и соединяют между собой и с заземлителем стальными полосами.

Заземлитель молниеотвода - выполняют отдельно от защитного заземления здания, но электрически соединяют с ним с целью выравнивания потенциалов и устранения возможных искрений.

Ток молнии, проходя по земле, создает на ней падение напряжения, которое может вывести из строя драйверы сетевых интерфейсов, если они не имеют гальванической развязки и расположены в разных зданиях (с разными заземлителями).

В линиях электропередачи разряд молнии принимается на экранирующий провод, который отводит молнию в землю через заземлитель. Экранирующий провод протягивают над фазовыми проводами, однако на фазовых проводах из-за э-м индукции наводится импульс э.д.с. Этот импульс проходит на трансформаторную подстанцию, где ослабляется искровыми разрядниками. Остаточный импульс проходит в потребительскую линию (рис.16.1а) и через силовой трансформатор - в цепи заземления СА (рис.16.4).

На СА молнии воздействуют через э-м импульс, который через э-м индукцию может привести к пробою изоляции устройств гальванической развязки и пережечь провода малого поперечного сечения, а также вывести из строя микросхемы.

Молниеотводы защиты от прямого удара молнии, не могут существенно уменьшить напряженность электрического поля атмосферных зарядов и никак не защищают аппаратуру от мощного э-м импульса во время грозы.

Пути прохождения импульса молнии. Наибольшая величина э-м помехи (наводки) получается при ударе молнии в близко расположенный молниеотвод. Поскольку напряженность магнитного поля спадает обратно пропорционально расстоянию от источника поля, одним из способов решения проблемы может быть отдаление кабелей от молниеотвода. Используются также э-м экранирование, полупроводниковые и газоразрядные защитные элементы.



Для оценки напряжения и тока, наводимые молнией в кабелях ПА предположим, что ток молнии проходит по длинному вертикально расположенному молниеотводу, а здание не имеет экранирующих железобетонных конструкций. Тогда напряженность магнитного поля внутри здания на расстоянии R от молниеотвода будет описываться законом полного тока 2πRH = i. Рассмотрим проводящую рамку (контур) длиной I и шириной d, расположенную в плоскости молниеотвода. Если ширина рамки достаточно мала, то можно пренебречь неоднородностью поля внутри рамки, а напряженность поля вдоль ее длины считать однородной. Тогда э.д.с., наведенная в рамке, по закону Фарадея:

(16.2)

где μ0 = 4π 10-7 Гн/м; μ= 1, S = Id - площадь рамки; di(t)/dt - скорость нарастания тока . Для максимального значения di(t)/dt = 280 кА/мкс при длине рамки I = 10м и ширине d = 10 см (S = 1 м2) на расстоянии от молниеотвода R = 5м получим Vmах = 11 кВ.

Поскольку молнии с такими параметрами встречаются редко, для типового случая di(t)/dt = 20 кА/мкс получим Vmax = 800 В.

На рис. 16.13 приведен один из наихудших случаев возникновения большой э.д.с. в кабеле промсети. Неэкранированная витая пара промсети проходит параллельно молниеотводу и шине заземления, образуя контур площадью S на расстоянии R от молниеотвода. Кабель имеет гальваническую развязку с 2-х сторон. Молния наводит в контуре э.д.с., равную сумме напряжений на емкостях устройств гальванической развязки V1 + V2 = VK, величиной до 11 кВ при указанных исходных данных.

Известно, что форма тока в контуре совпадает с формой тока молнии (рис.16.7) и при максимальном токе молнии 200 кА максимальный ток в контуре составит 380 А. При диаметре провода 1мм омическое сопротивление контура составит 0.22 Ом и при э.д.с. в контуре 11 кВ ток к.з. был бы равен 50 кА при активном сопротивлении контура.

Если кабель экранирован и заземлен с 2-х сторон, то наведенный ток может расплавить провод заземления экрана. Если экран заземлен с одной стороны, то на 2-м его конце наводится напряжение относительно земли от 800В до 11 кВ.



Рис.16.14. Появление высоких напряжений на элементах гальванической развязки при ударе молнии

Такие напряжения и токи действительно возникают в зданиях, не имеющих в стенах металлической арматуры или других экранирующих поверхностей для защиты от магнитного поля молнии. Если здание выполнено из железобетона, то металлическая арматура в бетоне образует экранирующую сетку, которая, в зависимости от расстояния между прутьями и их толщины, а также наличия окон и дверных проемов, может ослабить магнитное поле в несколько раз.

Одним из способов уменьшения влияния разрядов молнии на кабели является отдаление молниеотвода от здания или кабелей от молниеотвода. В частности, если молния возникает на большом расстоянии от кабелей (например, между 2-мя облаками на высоте 300м), то в приведенной оценке ток и напряжение наводки будут примерно в 100 раз меньшими.

Несмотря на то что молниеотводы расположены вертикально, в металлических конструкциях зданий, в том числе в прутьях арматуры, наведенный ток проходит не только параллельно молниеотводу, но и перпендикулярно ему, создавая магнитное поле в контурах, расположенных не только вертикально, но и горизонтально.

Вторым следствием удара молнии в молниеотвод является повышение потенциала заземления молниеотвода и соединенного с ним заземления здания на несколько киловольт. Если при этом кабель соединяет интерфейсы систем передачи данных, расположенные в разных зданиях (рис.16.15), то напряжение между заземленными частями аппаратуры в разных зданиях может превысить напряжение пробоя изоляции элементов гальванической развязки интерфейсов V1 + V2 (рис.14.15). Например, при токе молнии 50 КА и сопротивлении заземления 0.2Ом, это напряжение достигнет 10 кВ, что достаточно для пробоя типовых модулей гальванической развязки.






Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...





© cyberpedia.su 2017 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

0.005 с.