Десятый вебинар из серии "Заземление и молниезащита: вопросы и проблемы, возникающие при проектировании"
Текст вебинара. Страница 2
Быстрая навигация по слайдам:
Метод катящейся сферы
— Поехали дальше. Самое страшное, что есть в стандарте МЭК – это радиус катящейся сферы. Метод катящейся сферы очень красивый и очень простой, вроде бы получил некое распространение в Европе. Посмотрите, о чем идёт речь. Есть четыре стандартизованных радиуса. Первый уровень защиты – радиус 20 метров, последний четвертый уровень молниезащиты – радиус 60 метров. Они здесь у меня на табличке показаны. Если я возьму этот шарик такого радиуса и прокатаю вокруг молниеотвода, как здесь показано, то все, что внизу – это защищённая область. Очень просто и очень красиво. Есть вопрос только в одном – а кто доказал, что эта область защищена? И самое главное кто доказал, что только эта область незащищена? Ответ на этот вопрос не получен. А теперь, я делаю следующую вещь, я начинаю увеличивать радиус молниеотвода и радиуса этого молниеотвода доходят до радиуса катящейся сферы. Сколько бы я дальше не увеличивал высоту молниеотвода, у меня защищаемая область останется абсолютно той же самой. Получается, что высота молниеотвода увеличивается, а его защитное действие не увеличивается. Если речь идёт о первом уровне защиты, о самом высоком с надёжностью 0,98, то речь то идёт об очень маленьких радиусах. Оказывается тогда, что радиус молниеотвода высотой больше 20 метров применять просто бессмысленно.
Методика МЭК
— Посмотрите, какую ситуацию я сейчас рассматриваю. Я взял объект, высотой 60 метров. Высоты в 60 метров допустимы по стандарту МЭК для рассмотрения. Если над ним я поставлю молниеотвод 60 метровый, объект будет 40 метров, то у меня он будет не защищён вообще до одного момента. Если я по краю объекта не положу заземлённую шину, тогда катящая сфера оперётся на ту самую шину и на молниеотвод, и он мгновенно станет защищённым. От чего? Шина то эта не возвышается вообще над объектом, но по методике МЭКа получается, что ввод этой шины коренным образом меняет ситуацию. Мы задали вопрос – а почему? Снова не получили ответа. И сделали такую вещь, которую специалистам МЭК надо было сделать обязательно. Мы взяли и построили две зоны защиты. Одну зону защиты по защитному углу, вот она пунктиром проведена, а вторая – сплошная линия – по радиусу катящейся сферы. И получили совершенно различные защищенные объемы в некоторых местах отличающиеся примерно вдвое. Теперь проектировщику надо гадать, а какую из зон надо выбирать? Ту, что по методу катящейся сферы или ту, которая даёт, защиту по углу? Ответа не было никакого. Просмотрев все эти ситуации, мы пришли примерно к тому выводу, что пользоваться всем этим в практических работах наших молниезащиты очень трудно. А если честно говорить, практически невозможно.
Эффективность молниезащитной сетки
— Не могу оставить без внимания ещё одну вещь. Стандарт МЭК разрешает применять молниезащитные сетки. Эти молниезащитные сетки разрешается применять для всех четырех уровней молниезащиты, в том числе и для первого уровня с надежностью в 0,98. В этом случае МЭК говорит, что на крышу здания надо положить сетку шагом 5 на 5 метров. И сетка шагом 5 на 5 метров, уложенная на кровле здания будет возвышаться над этой самой кровлей в лучшем случае на пару сантиметров. И по какой-то совершенно непонятной причине будет обеспечивать надежность защиты на уроне 0,99. Почему? Кто может ответить на ситуацию, при которой совершенно не возвышающийся молниеприемник будет принимать на себя 98% ударов молнии. Мы просчитали эту ситуацию в том виде, в котором она есть на самом деле и увидели следующее. Если сетка имеет превышение над кровлей меньше 1 метра, то надежность её защиты находится на уровне очень близкой к 0,5. То есть, сетка практически ничего не защищает. Эта ситуация с молниезащитной сеткой, которая уже набила оскомину во всех разговорах по молниезащите, в стандарте МЭК существует в том виде, в котором она сейчас есть. Что я хотел бы услышать от специалистов МЭКа? Я хотел бы услышать обоснования того, почему их стандарт категорически расходится с опытом эксплуатации линии электропередач, который обобщила комиссия по дальним сетям СИГРЭ. Сколько этот вопрос мы не задавали, ответ мы не услышали. Поэтому, откровенно говоря, российских специалистов по молниезащите очень пугает та ситуация, которая может возникать сейчас. А ситуация эта вот какая.
— Пока вопросов нет. Коллеги, задавайте вопросы в чат. Мы будем делать паузы по ходу вебинара и отвечать на них. А сейчас можно продолжать.
"Коллективное" действие молниеотводов
— Есть ещё один момент в МЭКе, который мне кажется страшно важным. Если расстояние между молниеприемниками или между молниеотводами больше, чем радиус катящейся сферы, то каждый из таких молниеотводах по стандарту МЭК надо рассматривать, как отдельно стоящий. Он действует независимо от всех других молниеотводах. А опыт эксплуатации линии электропередачи говорит, что если у вас есть не один молниеприёмник, а несколько, например, два грозотроса, то надёжность защиты резко повышается за счёт их коллективного действия. Правый трос принимает в основном молнии справа. Левый трос в основном принимает молнии слева. Надежность защиты двух этих тросов резко возрастает. Резко возрастает и надёжность защиты стержневых молниеотводов, каждый из которых принимает наибольшее количество молний из-за своей спины. Посмотрите ситуацию, которая демонстрирует эта на примере. Ситуация такая, у меня сооружение 50 на 50 метров, высотой 30 метров. Я хочу это сооружение защитить отдельно стоящим молниеотводом, если у меня надёжность защиты будет на уровне 0,99, то есть одна молния из ста прорывается, высота молниеотвода, которая мне потребуется, находится больше, чем сто метровая высота. Если я возьму два стержневых молниеотвода, у меня эта высота снижается примерно до 60 метров. Если я возьму четыре молниеотвода, у меня высота снижается почти до 40 метров. Все это из-за того, что каждый молниеотвод будет принимать на себя разряды молнии со своей стороны. Этот эффект многократных молниеотводов очень широко используется на практике, по стандарту МЭК он вообще не существует. О коллективном действии молниеотводов МЭК не говорит ничего.
Российские зоны защиты - откуда они?
— А теперь, я хочу говорить вот о чем. Наши требования по молниезащите, вообще, откуда взялись? Если раскопать эту самую предысторию всего этого дела, откуда взялись те зоны защиты, которыми пользуются наши проектировщики и которые введены в стандарте по молниезащите и в РД-34 и в СО-153 и в ведомственные нормативные документы. Откуда все это взялось? Первое, чем отличается наша зона защиты – это в том, что их всегда старались построить на каких-нибудь экспериментальных фактах. Поначалу речь шла об испытаниях в лабораториях. В лаборатории делался макет молниеотвода, делался макет защищаемого объекта. Роль молнии выполняла длинная искра. Сначала эта искра была длиной в несколько метров. В последних экспериментах эта искра превысила длину 30 метров и дальше смотрели, делая тысячи разрядов, куда попадет искра – в молниеотвод или в защищаемый объект. Эта работа, которую в России, вернее в Советском Союзе, начали еще в начале 40-х годов до Великой Отечественной Войны, кончилась почти нечем. Вот по какой причине. Оказалось, что результаты этих лабораторных экспериментов очень тяжело перенести на натуру. Результат оказывался разным в зависимости от двух вещей. Первая вещь – это, какой был масштаб моделирования, то есть, насколько была длина искры, которая моделирует молнию? А второй результат
Основы статистической методики
— Давайте посмотрим ещё на один момент. Что же фирмы показывают, выпускающие активные молниеотводы? Что эти фирмы показывают покупателям? Я залез во французский стандарт современный, который показывает, как надо испытывать активные молниеотводы и как надо судить о том годятся они или не годятся. Я без всякого вранья выписываю то, что есть в стандартах. Первое испытание – это испытание на ток молнии 100 кА 10/350 мкс, для того чтобы убедиться, что устройство не развалилось и осталось механически целым. Следующее испытание на электромагнитную совместимость, если есть там какие-нибудь полупроводниковые или микропроцессорные управляющие устройства. Если их нет, испытывать не надо. Дальше испытание устройства на его работу в солевом тумане. И испытание в сернистой атмосфере. Все эти испытания не имеют абсолютно никакого отношения к эффективности работы активных молниеотводов. Это все равно, как если бы вам дали испытывать самолет, а вы бы испытали прочность сидений, вы бы испытали яркость света, вы бы испытали объем бензобаков. А когда речь дошла испытывать самолет, как он будет летать – а, что его испытывать? Он же самолёт, должен летать. Примерно, так поступает фирма. Что же она предлагает испытывать? Она предлагает ставить насадку активного молниеотвода в разрядный промежуток, длиной не меньше 2 метров, рядом ставить обыкновенный молниеотвод. Дальше подавать на это дело, импульс напряжения с фронтом 250 мкс и смотреть, от какого из молниеотводов активного или обыкновенно рабоче-крестьянского, раньше возникнет стримерная вспышка. Если эта стримерная вспышка от активного молниеотвода опережает обычный рабоче-крестьянский на 10 мкс, французский стандарт считает этот активный молниеотвод пригодным для практического применения. Всё!
Исходная посылка
— И ещё один момент, нужно было учесть обязательно. Говорится основоположниками, например, Бенджамином Франклином, что молнии ударяют в наиболее возвышающуюся точку, то есть идет по более короткой траектории. Посмотрите, что получается на самом деле. Вот фотография. Эта высота 34 метра. Искровой разряд не пошел отсюда вниз. Искровой разряд пошел по пути, примерно, в 3 – 4 раза более длинном и ударил в линию электропередач, которая проходила рядом с территорией стенда Сибирского Научно Исследовательского Института Энергетики в Новосибирске, где проходили эксперименты. То есть получается, если у вас есть два промежутка параллельно, один из которых более длинный, а другой более короткий, то пробьется необязательно в данный момент времени более короткий. Может пробиться и более длинный из-за статистического разброса электрической прочности. И можно посчитать совершенно легко и просто, какова вероятность этого события. Для этого надо знать по теории вероятности две вещи – среднее значение пробивных напряжений того и другого промежутка, их можно определить экспериментом и стандарты разброса этих самых пробивных напряжений.
<< Предыдущая страница
слайды с 1 по 7
Следующая страница >>
слайды с 15 по 19 + блок вопросов
Полезные материалы для проектировщиков:
- Вебинары с ведущими экспертами отрасли
- Все для расчётов заземления и молниезащиты
- Полезные материалы: статьи, рекомендации, примеры
Смотрите также: