Вебинар "Программное обеспечение для расчёта надёжности молниезащиты любого объекта за 30 минут." Страница 1

Текст вебинара. Страница 1

Быстрая навигация по слайдам:

Примерное время чтения: 60 минут.

Почему недостаточно зон защиты и нужно рассчитывать молниеотводы

Я вас всех поздравляю с началом грозового сезона. У нас в Москве грозовой сезон состоялся. Состоялся он с того, что молния очень настоятельно напомнила о том, что шутить с ней не следует. Вы знаете печальные события, которые у нас произошли и которые были стимулированы молнией и кончились большим количеством человеческих жертв. И ситуация это вот какая. Сегодня известно, что этот удар молнии не повредил особенно фюзеляж самолёта, что воздействия молнии были на электронную технику, что это всё привело к необходимости перейти на ручное управление со всеми последующими потом тяжёлыми последствиями.

Выбор молниеотводов

Так вопрос о том, что главное сегодня для современной техники, для современных наземных объектов. Самое главное – это всё-таки не защита от прямого удара молнии, она, конечно, нужна, но главное заключается в том, чтобы защитить от электромагнитных наводок начинку современного технического или даже жилого или офисного объекта. И всё здесь начинается с выбора молниеотводов. И принцип здесь, вот какой: надо обязательно стремиться к тому, чтобы нужная надёжность защиты от прямых ударов молнии обеспечивалась бы молниеотводами, как можно меньшего превышения. Вот в этом заключается сегодня главная задача проектировщика и эту задачу проектировщику надо решать.

Переход к многоэлектродным системам защиты

Дело заключается вот в чём, когда молниеотвод принимает на себя удар молнии, с её электромагнитным полем ничего не делается, потому что не так уж и важно, где течёт этот ток молнии. Течёт он в канале или течёт он по металлической конструкции молниеприёмника. Всё равно электромагнитное поле будет примерно одно и то же и всё равно электромагнитная наводка будет примерно одна и та же. Но дело заключается вот в чём, что чем выше молниеприёмник, тем с большей площадью он стягивает на себя удары молнии.

Нормативная база

А что у нас есть в нормативных документах? А в нормативных документах у нас есть вот что, возьмите нормативный документ международной электротехнической комиссии – МЭК 62305. Там вообще речь идёт только об однократных молниеотводах. Стержневые одиночные молниеотводы, тросовые одиночные молниеотводы, а о коллективном действии молниеотводов вообще не идёт никакой речи. Если вы возьмёте наши российские документы по молниезащите РД 34 или СО-153, то там вы увидите зоны защиты одиночных молниеотводов и двойных молниеотводов, но это все. Построить зону защиты с большим числом молниеотводов не возможно по той простой причине, что просто нет изобразительной техники, которой можно было бы это сделать. Здесь нужно отказываться от молниеотводов, выбранных по зонам защиты и переходить к молниеотводам, которые рассчитываются численными компьютерными методами.

«Коллективное» действие молниеотводов

Дело заключается вот в чём, дело заключается в том, что с увеличением числа молниеотводов, у вас их высота очень сильно снижается. Я уже не один раз приводил этот пример и приведу его ещё раз. Смотрите, я защищаю сооружение в плане 50х50 метров и высотой в 30 метров. Если я защищаю одиночным молниеотводом с надёжностью защиты в 0,99, то есть из ста молний одна прорывается к объекту, то высота молниеотвода, которая мне нужна, оказывается где-то на уровне чуть больше чем 100 метров. Если у меня будет два молниеотвода, то эта высота снижается до 60 метров, а если у меня будет четыре молниеотвода, то эта высота сокращается примерно до 60 метров и соответственно снижается число ударов, которые тащат на себя молниеотводы. Поэтому если вы проектируете высотный молниеотвод, не гордитесь собой, наоборот – это неудачное решение. Потому что очень высокий молниеотвод будет тащить на себя молнии и создавать в своей окрестности большие электромагнитные наводки. Не надо этого делать, не надо! А для того чтобы проектировать молниезащиту с большим количеством молниеотводов, у вас нет другой возможности кроме как использовать программные продукты. Зон защиты многократных молниеотводов ни у кого нет, и никогда не будет.

Мультитросовая молниезащита

Но есть ещё один момент. Момент заключается в том, что (на следующем вебинаре об этом пойдёт специальная речь), если вам надо защищать большие территории, то здесь вообще приходится отказываться от стержневых молниеотводов и использовать тросовые молниеотводы. Причём использовать тросовые молниеотводы достаточно в большом их числе, во всяком случае, больше двух.

Чем грешат зоны защиты молниеотводов

Есть и ещё один момент. Он заключается вот в чём: как мы, а почему я говорю мы – потому что те зоны защиты, которые построены в РД 34 и в СО-153 – это те зоны защиты, которые строились в нашем институте по тому самому программному обеспечению, которое вы будете сейчас осматривать и оценивать. Так вот дело заключается в том, что мы считали следующую вещь, мы считали, что объект целиком заполняет всю зону защиты молниеотвода. Такого, как правило, не бывает почти никогда. Зона защиты частично пуста. И поэтому если говорить, а какая же будет надёжность защиты, то, например, когда зона защиты сделана с 0,99, то реальная её зона защиты, когда она не слишком заполнена, оказывается не на уровне 0,99, а на уровне примерно 0,999. То есть вы всё время переоцениваете высоту молниеотвода, вы берёте неоправданно высокие молниеотводы по зонам защиты и этого как раз сегодня делать не надо. Я ещё раз говорю, не надо делать вот по какой причине: конечно, чем выше высота молниеотвода, тем дороже защита и это понятно, но это всё-таки копейки по сравнению с тем, что ставя высокие молниеотводы, вы увеличиваете число опасных воздействий на объект, на его внутренние электрические цепи. И это сегодня самое главное. Ваша задача заключается в том, чтобы спроектировать для заказчика нужную для него надёжность защиты молниеотводами как можно меньшей высоты, вот в чём задача. Есть для этого какие-то основания сегодня?

Как определить размеры зоны при заданной надёжности защиты?

Основания для этого есть. Достаточно давно в нашем институте была разработана вероятностная методика расчёта зон защиты. На чём основывалась эта методика? Она основывалась вот на чём, что электрическая искра и молния практически никогда не идут по прямым траекториям. И никогда почти не идут по кратчайшему пути. Перед вами две фотографии. Одна с ударом в останкинскую башню, молния промахнулась мимо вершины больше чем на 200 метров. А вторая – это длинная искра в новосибирской высоковольтной лаборатории, где канал разряда не пошёл сверху генератора на землю по высоте. Здесь около 30 метров сверху донизу, а прогулялась на расстоянии почти в 150 метров до ближайшей линии в 110кВ, которые там проходят, и ударила в провода этой самой линии электропередач. Траектория молнии выбирает статистически и далеко не всегда вероятность пробоя короткого промежутка равна единице. Она всегда заведомо меньше единицы и это обстоятельство приходится использовать в методике, которая была разработана.

Вероятностная методика, модификация ЭНИН

Я сразу скажу вот какую вещь, что эта методика в том виде, в котором она сегодня будет вам демонстрироваться, уже давно одобрена циркуляром №25/2009 Росэлектромонтажом, причём это одобрение сделано при поддержке Гостехнадзора. Поэтому официальное право использовать эту методику в проектной практике у вас есть, и я сразу ещё раз повторю, что те зоны защиты, к которым вы привыкли, вычислены именно на основе этой методике и ничего другого. Поэтому, применяя такую методику, вы ничего не нарушаете. Теперь, на чём основана эта методика с физических позиций? Я сейчас ничего не говорю о количественных вещах. С физических позиций она основана вот на чём: стартуя где-то высоко в облаках, молния идёт по непрогнозируемой траектории и не чувствует поверхности земли. Добравшись до некоторой высоты, которую иначе называют высотой ориентировки, молния начинает реагировать на земную поверхность и на стоящие там сооружения. С этой высоты и начинается тот процесс, который определяет траекторию молнии.

Определение точки удара каналом молнии

Определение это идёт в виде двух независимых процессов. Первый процесс – это ориентировка молнии. Когда выбирается две траектории молния идет либо в землю, либо молния идёт в систему возвышающихся сооружений. Этот процесс называется процессом ориентировки и из-за того, что эти две траектории сильно различаются в пространстве, можно считать, что по каждой из этих траекторий молния идёт, не реагируя на что-то соседнее. По существу задача, которая здесь решается – это задача о вероятности пробоя двух промежутков. Один промежуток – канал – молния – объект, а второй промежуток – канал – молния – земля. Этот процесс хорошо описывается нормальным законом распределения, легко сводится к набору формул, в которых фигурируют только геометрические размеры, то есть длины промежутков. И есть ещё один показатель – это показатель статистического разброса – стандарт разброса пробивных напряжений. Эта величина, она очень хорошо известна по исследованиям очень длинных промежутков, а сегодня в лабораториях исследовались промежутки длиной за сто метров. И стандарт этого разброса, он близок где-то к 10%, здесь всё нормально.

Исходные положения методики

Второй процесс, который здесь есть – это процесс выбора точки удара. Решается вопрос о том, куда пойдёт молния. Она может пойти на молниеотвод, а может пойти на защищаемый объект. Этот процесс, он более сложный и вот по какой причине: выбор этой точки удара определяется развитием навстречу молнии плазменного канала, который называется встречным лидером. Этот встречный лидер развивается и от молниеотвода и от объекта. Вопрос: кто кого обгонит? Но из-за того что молниеотвод и объект стоят уже достаточно близко один к другому, то развитие этих лидеров идёт конкурирующее. Каждый из них старается обогнать другого. И это конкурирующее развитие встречных лидеров нужно обязательно учесть в методике. Учитывается это следующим образом, это учитывается вводом расчётного параметра, который называется вероятностью выбора и который зависит от того, насколько близко друг к другу стоят молниеотвод и объект. Определяется этот параметр по фактическим данным, которые накоплены в мировой практике по работе молниеотводов.

Формулы

И таким образом создается методика, в которой существуют и действуют всего три параметра. И это очень важно, потому что определять эти параметры очень сложно. Три параметра, о которых идёт речь они следующие: это разброс пробивных напряжений и стандарт этого разброса вводится в программу, потом это стандарт выбора, который зависит от расстояния между молниеотводом и объектом и высота ориентировки. Эти три параметра дают возможность производить прямые расчёты следующих двух очень важных вещей.

В методике 3 расчётных параметра

Одной из этих вещей являются подсчёты числа ударов молнии в систему. Вы можете посчитать число ударов молнии и в молниеотводы и в объекты. Вторая величина, которая позволяет рассчитать эта методика – это расчёт числа ударов молнии, которые прорвались к защищаемому объекту. И вообще говоря, для вашего заказчика только эта величина и представляет интерес. Ему важно знать, сколько раз в году или сколько раз за какой-нибудь срок эксплуатации молния прорвется к его объекту. И эта программа даёт вам возможность это сосчитать. Причём в программе есть следующая вещь. Вы можете рассматривать объект по частям. Например, стоит здание, на здании стоит антенна, вы можете посчитать, сколько ударов попадает в здание, а сколько ударов попадает конкретно в антенну, которую вас уговорила поставить фирма, занимающаяся сотовой связью. И вы можете предъявить ей претензии: «Смотрите, из-за того что вы поставили свою антенну, число электромагнитных воздействий и число распространения токов молнии по моему зданию увеличилось в 5 раз». И сказать: «Ребята, платите компенсацию за это». Понимаете, такова возможность этой программы. Итак, подводя итог сказанному, я хочу объявить следующее, во-первых, эта программа позволяет считать число ударов и прорывов молнии для любой комбинации для любых молниеотводов, в том числе и естественных. Например, ваше здание окружено высокими деревьями. Вы можете принять эти деревья за стержневые молниеотводы, и посчитать защищают они ваше здание или не защищают. А если защищают недостаточно, то вы можете добавить один – два, сколько нужно молниеотводов и посмотреть, что будет в этом случае – это первый момент. Второй момент заключается в том, что вы можете посмотреть в рамках этой методики, а влияют ли какие-либо внешние условия на защиту вашего здания. Например, вашем объектом является линия электропередач высокого напряжения, скажем, это напряжение в 750 кВ. Спрашивается, а провода его будут поражаться чаще из-за этого напряжения или реже? Или вообще как? Программа на это дает ответ. Или еще такой вопрос: у вас есть высокая труба, выпускающая дым вверх, причём этот дым высокотемпературный, то в этом случае изменится надёжность защиты или не изменится? Как поведет себя работа молниеотводов в условиях горячего воздуха пониженной плотности? Тоже можно сделать. Понимаете, у вас появляется возможность этих расчётов для зданий любой конфигурации. Но здесь есть оговорка и об этой оговорке вам будут говорить во второй половине сегодняшнего вебинара. Дело вот в чём, что для зданий совершенно произвольной конфигурации нужно считать расстояние от канала до здания. Если это здание имеет очень сложную форму, то это будет очень сложный расчёт. И поэтому в той программе, которая будет предлагаться сегодня, вам предлагается вот что: представить то здание, которое вы защищаете, набором элементарных фигур. Например, так, как это делается в детском конструкторе «LEGO», когда из этих пластмассовых деталей собирают останкинскую башню, кремль, самолёт или ещё что-нибудь.

— Коллеги, если уже появились вопросы, то пишите во вкладку «Вопросы». Я уже видел, несколько вопросов было. Когда Эдуард Меерович закончит свое выступление, то соответственно ответит на эти вопросы. Те, кто ещё не заходил в сервис расчётов, могу отправить вам ссылку и можно пока посмотреть. Продолжим вторую часть, покажем на реальных примерах, как происходит расчёт, и собственно вернёмся к выступлению Эдуарда Мееровича чуть позже. Денис подключается. Денис, передаю слово.

Программное обеспечение для расчёта надёжности молниезащиты любого объекта за 30 минут

— Да, здравствуйте, коллеги! Спасибо, Анатолий! Я тогда переключусь на свою презентацию. Во второй части мы хотели показать, как на практике используется наш ресурс расчётов, как к нему получить доступ и как им пользоваться.

Как зайти в сервис расчётов?

Также рассмотрим несколько примеров молниеотводов с разной высоты, то есть один и тот же объект мы рассчитаем при помощи низких и при помощи более высоких молниеприемников. Посмотрим и проанализируем, какие результаты мы получим. Как можно зайти в сервис расчётов? Для начала нужно зайти на наш ресурс ZANDZ.com и обязательно там зарегистрироваться, пройти авторизацию. После этого в верхней части страницы перейти к расчёту молниезащиты. После этого мы переходим непосредственно на сам ресурс. Прямая ссылка, Анатолий уже сбрасывал в чат http://calculations.zandz.com/. После того как вы непосредственно перейдете на сам ресурс расчётов, там также будет необходимо авторизоваться. Для этого нужно ввести тот же логин и пароль, который вы использовали на ZANDZ.com, то есть в качестве логина используется электронная почта, которую вы указывали при регистрации и пароль уже у каждого свой.

Вебинар "Заземление в молниезащите. Ответы на все вопросы", страница 1 Вебинар "Скользящие разряды в молниезащите." Страница 3 Эволюция нормативных документов молниезащиты Электролитическое заземление в средней полосе России Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ" Вебинар "Программное обеспечение для расчёта надёжности молниезащиты любого объекта за 30 минут." Страница 3 Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 1 Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 2 Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 3