A zivatarok éves átlagos időtartama.. Villámcsapások fajlagos sűrűségenM.. Összehúzódási sugár Rst.. Az objektumba közvetlen villámcsapások száma.. Villámveszélyesség mértéke.

A tervező feladata a projektben szereplő objektum megbízható és célszerű villámvédelmi rendszerének biztosítása. Ahhoz, hogy megfelelő mennyiségű, hatékony villámvédelmet biztosító védőintézkedést meghatározhassunk, el kell képzelni a védett szerkezetbe történő közvetlen villámcsapások előre jelzett számát. BAN BENElőször is, a közvetlen villámcsapások gyakorisága az objektum helyén a zivatarok gyakoriságától függ.

Így az északi sarkkörön túl és a déli régiókban szinte nincs zivatar Észak-Kaukázus, Krasznodar Terület, a szubtrópusi övezetben vagy Szibéria egyes régióiban és Távol-Kelet Gyakoriak a zivatarok. A zivatartevékenység felmérésére regionális térképek állnak rendelkezésre a zivatartevékenység intenzitására, amelyek a zivatarok átlagos időtartamát jelzik óránként. Természetesen ezek a kártyák messze nem tökéletesek. Ennek ellenére alkalmasak indikatív becslésekre. Például Oroszország középső részén évente 30-60 zivataróráról beszélhetünk, ami évi 2-4 villámcsapásnak felel meg 1 km-enként. 2 a Föld felszíne.

Villámkisülések fajlagos sűrűsége

Átlagos éves villámcsapások száma 1 km-en 2 a föld felszíne vagy a villámkisülések fajlagos sűrűsége ( nM) az objektum helyén végzett meteorológiai megfigyelések alapján kerül meghatározásra. Ha nem ismert, akkor ebből számítható következő képlet:

nM = 6,7*T d /100 (1/km 2 év)

ahol Td- a zivatarok éves átlagos időtartama órában, a zivatartevékenység regionális térképei alapján.

A villámcsapások gyakoriságának becslése az összehúzódási sugáron keresztül

A villámkisülések fajlagos sűrűségének meghatározása után a tervezőnek meg kell becsülnie, hogy ezeknek a villámcsapásoknak mekkora része esik a védett objektumba.
Becslés a kontrakciós sugár (Rst) segítségével készíthető. A tapasztalatok azt mutatják, hogy egy h magasságú objektum átlagosan magához vonz minden villámot távolról egészen a következőkig: Első ≈ 3 óra.

Ez az összehúzódási sugár. A tervben meg kell rajzolni egy vonalat, amelyet az objektum külső kerületétől Rst távolság választ el. A vonal korlátozza az összehúzódási területet (Sst). Bármilyen rendelkezésre álló módszerrel kiszámolható (legalábbis egy milliméterpapír celláival).

Ez a becslés olyan összetett alakú objektumokra is alkalmas, amelyek egyes töredékei alapvetően eltérő magasságúak. Az egyes töredékek közelében, a fajlagos magasságuk alapján, egy görbe van kialakítva, amely korlátozza a saját összehúzódási területét. Természetesen részben átfedik egymást. Csak a külső boríték által határolt területet kell figyelembe venni, amint az az ábrán látható. 1. Ez a terület határozza meg a villámcsapások várható számát.
1. ábra

A védett objektumba irányuló közvetlen villámcsapások száma egyszerűen meghatározható: mértékegységben kifejezve négyzetkilométer az összehúzódási terület értékét megszorozzuk a villámkisülések fajlagos sűrűségével:

N M = nM*Sst.

Gyakorlati következtetések

Ebből a módszertanból számos nyilvánvaló következmény következik.
Először is, az egyetlen koncentrált objektumba, például egy toronyba vagy támasztékba, amelynek magassága sokkal nagyobb, mint a többi teljes méret, a villámcsapások száma arányos lesz a magasság négyzetével (Sst=π(3h) 2 ), és kiterjesztett objektumok esetén (például elektromos vezeték közelében) - az első fok magasságával arányos. Más konfigurációs objektumok köztes pozíciót foglalnak el.

Másodszor, ha sok objektum halmozódik fel egy korlátozott területen, amikor szűkületi területeik részben átfedik egymást (városi fejlődés), akkor az egyes objektumokba becsapódó villámok száma észrevehetően kevesebb lesz, mint ugyanazon objektum nyílt területen.
Sűrű fejlődés körülményei között, amikor az objektumok közötti szabad tér sokkal kisebb, mint a magasságuk, akkor gyakorlatilag mindegyik objektum csak a tető területéről gyűjti össze a villámokat, és a magassága többé nem játszik észrevehető szerepet. . Mindezt az üzemeltetési tapasztalatok meggyőzően igazolják.

A villámveszély mértéke

A villámveszély mértékének értékelése során van egy árnyalat, amelyet egy példával lehet a legjobban megmagyarázni. Tételezzük fel, hogy egy 30 m magas antennaárbocot érő becsapódások száma becsült, és jó pontossággal feltételezhetjük, hogy összehúzódási területe egy kör, amelynek sugara Rst ≈ 3h = 90 m, és egyenlő Sst = 3,14*(90) 2 ≈25 000 m 2 = 0,025 km 2 .

Ha az árboc helyén, a villámkisülések fajlagos sűrűsége nM\u003d 2, akkor az árbocnak évente átlagosan Nm \u003d 0,025 x 2 \u003d 0,05 villámcsapást kell felvállalnia. Ez azt jelenti, hogy átlagosan 1 villámcsapás történik minden 1/Nm = 20 működési évenként. Természetesen nem lehet tudni, hogy ez valójában mikor fog megtörténni: egyenlő valószínűséggel bármikor megtörténhet, mind a működés első, mind a huszadik évében.

Ha egy adott antennaárboc villámveszélyes fokát a tulajdonosok szempontjából értékeljük mobiltelefonok, akkor valószínűleg kibírhatja a kommunikációs szünetet, ami 20 éves működés során egyszer előfordulhat. Maga a telefontársaság alapvetően más megközelítést alkalmazhat. Ha nem egy, hanem 100 antennarendszert üzemeltet, akkor nem valószínű, hogy a cég elégedett lesz az átlagosan 100/20 = 5 antennaegység éves javítási lehetőségével.

Azt is el kell mondani, hogy a közvetlen villámcsapások gyakoriságának becslése önmagában keveset mond. Valójában nem a villámcsapások gyakorisága a fontos, hanem az azokból származó esetleges pusztító következmények valószínűségének felmérése, amely lehetővé teszi bizonyos villámvédelmi intézkedések megvalósíthatóságának meghatározását. Olvasson erről a blog cikkről:

Villám- hatalmas elektromos szikrakisülés a légkörben, szokás szerint, fényvillanás és mennydörgés kíséretében. A villanás és a mennydörgés hallható kisülése között van egy kis késés, aminek időtartamából ki lehet számítani a villámcsapás távolságát.

Szükséged lesz

• Stopperóra, számológép

Utasítás

1. Kiderült, stopperrel a kezedben várd a villámot. A villanás idején indítsa el a stoppert, ha mennydörgést hall, kapcsolja ki a stoppert. Ennek eredményeként megkapja a mennydörgés késleltetési idejét - vagyis azt az időt, ameddig a levegő ingadozása a kisülés helyétől eljutott Önhöz.

2. Továbbá a távolság a híres képlet szerint a mozgás sebességének és az időnek a szorzata. Van időd. Ami a légköri hangsebességet illeti, merész számításokhoz elég megjegyezni a 343 méter per másodperc értéket. Ha többé-kevésbé helyesen akarja kiszámítani a távolságot, akkor ne feledje, hogy a nedves levegőben a hang gyorsabban terjed, mint a száraz levegőben, és az égetőbb levegőben gyorsabban halad, mint a hideg levegőben. Tegyük fel, hogy egy záporos hideg ősszel 338 m/sec lesz a hangsebesség a levegőben, meleg és száraz nyáron pedig 350 m/sec.

3. Most számolj. Tegyük fel, hogy a villámlástól a mennydörgésig 8 másodperc telt el.Vegyük a hangsebességet - 343 m/s, akkor a villámlás távolsága 8 * 343 = 2744 méter, vagyis (kerekítés) 2,7 kilométer. Ha a levegő hőmérséklete 15 Celsius fok, páratartalom 80% (közepes erősségű felhőszakadás), akkor a hangsebesség 341,2 m / s, a távolság pedig 2729,6 m (2,73-ra kerekíthető) km).

4. Megadhat egy tűréshatárt a szél irányára vonatkozóan. Ha a szél a villámtól feléd fúj, akkor a hang ezt a távolságot valamivel gyorsabban haladja meg, ha pedig a szél tőled a villám felé fúj, akkor kicsit lassabban halad. A merész számításokhoz elég megjegyezni, hogy az első esetben (szél és villámlás) a távolságot 5%-kal kell csökkenteni, a másodikban (a szél a villámlástól) pedig 5%-kal kell növelni. Így 8 másodperces mennydörgés késéssel és 343 m/s hangsebességgel, villámlástól Ön felé fújó szélirány mellett a 2744 méteres távolságot 137,2 méterrel kell növelni.

Vannak olyan sportágak, amelyek közvetlenül az iránytól függenek szél. Például a sárkányhajózás. Egy sportolónak, aki szereti őket, képesnek kell lennie pozitív meghatározásra irány szél mielőtt kiment a vízre.

Szükséged lesz

• - zászló, sál vagy sál.

Utasítás

1. Nézze meg, van-e zászló a tárolóban. Ránézve könnyen megállapítható nemcsak irány, hanem egy hozzávetőleges erősség is szél. Ha nem talált zászlót a közelben, próbálkozzon más módszerekkel, mert van belőlük elég.

2. Például nézd a füstöt. Talán valahol a közelben van egy kéményes gyár, vagy valaki grillsütőt süt a grillen.

3. Vegyünk egy zászlót, sálat vagy hosszú sálat. Menjen ki egy sima felületre. Emelje fel a kezét a tárggyal felfelé. Ha nincsenek akadályok az oldalakon, akkor könnyen meghatározhatja irány szél .

4. Fordítsa el a fejét egyik oldalról a másikra. Amint közvetlenül a szélbe kerül, azonos zajt fog hallani mindkét fülében.

5. Nézd a vizet, vagy inkább a hullámokat. Változatlanul a "szél" irányába mozognak.

Kapcsolódó videók

Jegyzet!
Ha a szél merőlegesen fúj egy magas boltra, erdőre stb., akkor irányt változtathat. Ez az eredeti falakra való visszaverődés eredménye miatt megengedett. Ekkor a szél nem csak az ellenkező irányú fúj, hanem ereje is csökkenhet, vagy akár le is csillapodhat. A vízi sportok űzésekor nem elég meghatározni a szél irányát, ki kell számolni az erősségét is. Speciális felszerelés nélkül ez vizuálisan is megtehető.

Hasznos tanácsok
A szél irányának meghatározásakor érdemes egy ilyen ábrázolást turbulenciának tekinteni. Mindenkinek könnyebb elmagyarázni a víz példáján. Áramlása, akadályba ütközve, a tehetetlenség miatt nem tud megszakítás nélkül körbefolyni. Ezért csavarodva forrongó, habot, sőt tölcséreket képez. Ugyanez történik a széllel, azzal, amelyik akadályba ütközik az útjában, mondjuk egy épülettel. Éppen ezért egy épület udvarában néha nehéz meghatározni a szél irányát. A széláramok ezt a kaotikus mozgását turbulenciának nevezik. És azok az örvények, amelyeket az akadály mögött hoznak létre, rotorok.

Villám- a legerősebb elektromos kisülés, amelyik a felhők erős felvillanyozásával jelenik meg. A villámkisülések a felhő belsejében és a szomszédos felhők között is áramolhatnak, amelyek erősen elektromosak. Időnként kisülések lépnek fel a föld és egy villamosított felhő között. Villámlás előtt elektromos potenciálkülönbségek jelennek meg a felhő és a talaj, illetve a szomszédos felhők között.

Az egyik első, aki megállapította az elektromos kisülések kölcsönhatását az égen, egy tengerentúli tudós volt, aki egyidejűleg töltötte be a fő kormányzati posztot - Benjamin Franklin. 1752-ben lenyűgöző készsége volt a sárkánynak. A tesztelő fémkulcsot erősített a zsinórjára, és a zivatar idején elindította a sárkányt. egy idő után villám ütött a kulcson, szikrazáport bocsátva ki. Azóta a villámlást a tudósok részletesen tanulmányozták. Ez az elragadó természeti jelenség rendkívül veszélyes lehet, jelentős károkat okozhat a villanyvezetékekben és más magas épületekben.A villámlás eredetének fő oka az ionok ütközésében rejlik (impact ionization). A felhő elektromos tere igen nagy feszültséggel bír. Ilyen térben a szabad elektronok nagymértékben felgyorsulnak. Az atomokkal ütközve ionizálják azokat. A végső kimenetben lendületes elektronok folyama jelenik meg. Az ütési ionizáció egy plazmacsatornát képez, amelyen a rúdáram-impulzus halad át. Elektromos kisülés lép fel, amelyet villámlás formájában követünk nyomon. Az ilyen kisülés hossza több kilométert is elérhet, és több másodpercig is eltarthat. Villám változatlanul ragyogó fényvillanás és mennydörgés kíséretében. Viharkor gyakran villámlik, de vannak kivételek. A tudósok által az elektromos kisülésekkel kapcsolatos egyik leginkább feltáratlan természeti jelenség az gömbvillám. Csak azt tudni, hogy váratlanul jelenik meg, és jelentős károkat okozhat. Akkor miért olyan ragyogó a villám? elektromos áram villámcsapáskor elérheti a 100 000 ampert. Ez nagy mennyiségű energiát termel (körülbelül egy milliárd Joule). A főcsatorna hőmérséklete megközelítőleg eléri a 10 000 fokot. Ezek az összeállítások ragyogó fényt eredményeznek, amely villámkisülés során megfigyelhető. Egy ilyen erős elektromos kisülés után szünet következik be, amely 10-50 másodpercig tarthat. Ez idő alatt a magcsatorna körülbelül kialszik, a hőmérséklet 700 fokra csökken. A tudósok azt találták, hogy a plazmacsatorna fényes ragyogása és felmelegedése alulról felfelé terjed, és az izzások közötti szünetek mindegyike a másodperc tíz töredéke. Következésképpen egy személy több erős ütést egy egész fényes villámlásként érzékel.

Kapcsolódó videók

A villám, mint általában, ragyogó cikcakk villanás formájában jelenik meg a zivatarfelhőkben, és mennydörgés kíséri. Elektromos kisülése eléri a 100 000 ampert, feszültsége pedig több száz millió voltot. Meghatározni távolság előtt villám, ki kell számítani az időt másodpercben a villanástól az első mennydörgésig.

Szükséged lesz

• - stopper vagy óra $
• - számológép.

Utasítás

1. A villámlás természeti jelenség, amely nem biztonságos az emberi élet számára. Ironikus módon azonban az emberek hibája, hogy egyre nagyobbakká válnak. Ennek oka a környezethez való nagyon felelőtlen hozzáállás: a nagyvárosok környezeti levegőjének szennyeződése fokozza a levegő felmelegedését és a pára-kondenzátum légkörbe jutását. Ez felerősíti a felhők elektromos intenzitását, és villámkisülést vált ki.

2. Meghatározás szükségessége távolság előtt villám nemcsak a látókör bővítésének igénye okozza, hanem az elemi önfenntartási ösztön is. Ha túl közel van, és nyílt térben tartózkodik, akkor jobb, ha a lehető leggyorsabban elmenekül. Az elektromos áram a legrövidebb utat választja a földhöz, és a bőrfátyol jó vezető neki.

3. Kezdje el számolni a másodperceket, amint felvillanó fényt lát az égen, használjon órát vagy stoppert. Amint meghallja az első mennydörgést, hagyja abba a számolást, hogy időt kapjon.

4. A felfedezés érdekében távolság, meg kell szorozni az időt a sebességgel. Ha a pontosság nem túl jelentős az Ön számára, akkor 0,33 km / s-nak tekinthető, azaz. szorozd meg a másodpercek számát 1/3-dal. Tegyük fel, hogy a számlálásod alapján az idő lejár villám 12 másodperc volt, 3-mal osztva 4 km-t kapsz.

5. Meghatározni távolság előtt villám igazabb, kérlek fogadd el átlagsebesség levegőben 0,344 km/s. Valódi értéke sok tényezőtől függ: páratartalom, hőmérséklet, tereptípus (szabad tér, erdő, városi sokemeletes épületek, vízfelület), szélsebesség stb. Tegyük fel, hogy esős őszi időben a hangsebesség körülbelül 0,338 km / s, száraz nyári melegben körülbelül 0,35 km / s.

6. sűrű erdő és magas épületek nagymértékben lelassítja a hangsebességet. Csökken a számtalan akadály megkerülésének szükségessége, a diffrakció miatt. Ebben az esetben meglehetősen nehéz pontos számítást végezni, és a fő dolog nem megfelelő: annak ellenére, hogy a villám nem éri a földet, eltalálhat egy magas fát melletted. Várj hát ki az alacsonyan növő, sűrű koronájú fák között, mindenkinél jobb a guggolás, ha pedig városi utcában vagy, akkor takarodj egy szomszédos épületbe.

7. Vedd észre a szelet. Ha elég erős és az irányába fúj a felől villám, így a hang gyorsabban megy. Ekkor az átlagsebessége körülbelül 0,36 km/h-nak vehető. Amikor a szél iránya tőled irányul villám a hang mozgása éppen ellenkezőleg, lelassul, és a sebesség körülbelül 0,325 km/h.

8. Átlagos hossz villám eléri a 2,5 km-t, és a vízhozam kb távolság 20 km-ig. Ebből következik, hogy a lehető leggyorsabban szabad helyről visszavonulni a legközelebbi épületbe vagy építménybe. Ne feledje, amikor közeledik villám be kell zárni az összes ablakot és ajtót, és kikapcsolni az elektromos készülékeket attól a ténytől, hogy az antennán keresztül meghibásodhat, és a hálózaton keresztül károsíthatja a berendezéseit.

9. A villámok nemcsak földi, hanem belső felhők is. A földön tartózkodókra nem veszélyesek, de károsíthatják a repülő tárgyakat: repülőgépeket, helikoptereket és egyéb járműveket. Ezenkívül egy olyan fémtárgy, amely egy olyan erős elektromos mezővel rendelkező felhőbe esett, amely képes támogatni, de töltést nem képes létrehozni, kezdeményezővé válhat villámés előidézi annak előfordulását.

Kapcsolódó videók

Jegyzet!
Lenyűgöző tény: egyes indián népeknél a villámcsapást úgyszólván a sámánnak a képességek legmagasabb szintjének eléréséhez szükséges beavatásnak tekintik.

Villámáram paraméterei

Villámparaméter

Védelmi szint

Az áram csúcsértéke, kA

Teljes töltés, C

Töltés impulzusonként, C

Fajlagos energia kJ/Ohm

Átlagos meredekség kA/µs

3.1.3. Villám és légköri elektromosság

A villámcsapás az automatizálási rendszerekben a nem kívánt túlfeszültségek, hibák és meghibásodások egyik gyakori oka. A felhőkben felgyülemlett töltés a Föld felszínéhez képest körülbelül több millió voltos potenciállal rendelkezik, és gyakran negatív. A villámáram iránya lehet mind a talajtól a felhő felé, a felhő negatív töltésével (az esetek 90%-ában), mind a felhőtől a talaj felé (az esetek 10%-ában). A villámkisülés időtartama átlagosan 0,2 s, ritkán 1 ... 1,5 s, az impulzus bevezető élének időtartama 3-20 μs, az áram több ezer amper, legfeljebb 100 kA, a csatorna hőmérséklete eléri a 20 000 ˚С-ot, erős mágneses tér és rádióhullámok jelennek meg [Vijayaraghavan]. Villámok is kialakulhatnak porviharok, hóviharok, vulkánkitörések során. Villámkisülés során több impulzus jelenik meg (3.64. ábra). A front meredeksége a következő impulzusokban sokkal nagyobb, mint az elsőnél (3.65. ábra).

A 20 m magasságú és 100 x 100 m-es méretű épületek villámkárosodásának gyakorisága 5 év alatt 1 alkalom, a 10 x 10 m nagyságrendű épületeknél pedig 1 találat 50 év alatt [RD]. Az 540 m magas Osztankinói televíziótoronyba becsapott közvetlen villámcsapások száma évente 30.

,

hol a maximális áramerősség; - javítási tényező; - idő; - front időállandó; a lecsengési idő állandója.

A képletben szereplő paramétereket a táblázat tartalmazza. 3.23. Ezek megfelelnek a legerősebb villámkisüléseknek, amelyek ritkák (az esetek kevesebb, mint 5% -a [Vijayaraghavan]. 200 kA áramok az esetek 0,7 ... 1% -ában, 20 kA - az esetek 50% -ában [Kuznyecov]).

A (3.2) képlet szerint felépített villámáram első impulzusának és deriváltjának időfüggőségeit az ábra mutatja. 3.65. Vegye figyelembe, hogy a grafikonokon lévő időskálák 10-szeres faktorral különböznek, és a skála logaritmikus. Az első impulzus maximális elfordulási sebessége (első deriváltja) 25 kA/μs, a következő impulzusoké 280 kA/μs.

Az aktuális elfordulási sebességet az automatizálási kábelekben indukált impulzus nagyságának kiszámításához használják.

A villámautomatizálási rendszereket nem közvetlen ütés, hanem azon keresztül érinti elektromágneses impulzus, amely a jelenség miatt elektromágneses indukció a galvanikus leválasztó eszközök szigetelésének meghibásodásához és kis keresztmetszetű vezetékek elégetéséhez [Zipse], valamint a mikroáramkörök letiltásához vezethet. Második természeti jelenség zivatarhoz kapcsolódik légköri elektromosság. A zivatarfelhő elektromos potenciálja esőben több tízmillió, akár 1 milliárd volt is lehet. Amikor a feszültség elektromos mező a felhő és a föld felszíne között eléri az 500 ... 1000 V / m-t, elektromos kisülés kezdődik éles tárgyakból (árbocok, csövek, fák stb.). Villámkisülések során a térerősség hirtelen irányt változtathat. Az atmoszférikus elektromosság által okozott nagy térerősségek több ezer voltos potenciált indukálhatnak a nagy testszigetelési ellenállású "lebegő" áramkörökben, és a galvanikus leválasztó modulok optocsatolóinak meghibásodásához vezethetnek. Az atmoszférikus elektromosság elleni védelem érdekében a galvanikusan leválasztott áramköröket, amelyeknek nincs kis ellenállású földelési útja, földelt elektrosztatikus árnyékolásba kell helyezni, vagy 0,1 ... 1 MΩ-os ellenálláson keresztül földelni kell (lásd a "Végrehajtási berendezések és meghajtók" fejezetet). ). Különösen a légköri elektromosság az egyik oka annak, hogy az ipari hálózatokat árnyékolt kábellel fektetik le. Az árnyékolást csak egy ponton szabad földelni (lásd a "Jelkábelek árnyékolása" című részt). Meg kell jegyezni, hogy a villámhárítók, amelyek a közvetlen villámcsapás elleni védelemre szolgálnak, nem csökkenthetik jelentősen a légköri töltések elektromos térerősségét, és semmiképpen sem védik meg a berendezést az erős elektromágneses impulzustól zivatar idején.

Az épületeket, építményeket vagy azok részeit a rendeltetéstől, a helyszíni villámlás intenzitásától, az évente várható villámcsapások számától függően a villámvédelmi berendezés kategóriáinak és típusának megfelelően védeni kell. védőövezet. A közvetlen villámcsapás elleni védelem villámhárító segítségével történik különféle típusok: rúd, kábel, háló, kombinált (pl. kábelrúd). Leggyakrabban a rudas villámhárítókat, a kábeles villámhárítókat főként hosszú és keskeny szerkezetek védelmére használják. A védett szerkezetre felvitt rács formájú villámhárító védőhatása hasonló a hagyományos villámhárító hatásához.

A villámhárító védőhatása a villám azon tulajdonságán alapul, hogy a legmagasabb és jól földelt fémszerkezetekbe is belecsap. Emiatt a villámhárítóhoz képest alacsonyabb magasságú védett épületbe gyakorlatilag nem csap be a villám, ha minden része a villámhárító védőzónájába kerül. A villámhárító védőzónájának a villámhárító körüli tér azon részét kell tekinteni, amely bizonyos fokú védelmet nyújt az épületeknek, építményeknek a közvetlen villámcsapástól

megbízhatóság. A védőzóna felülete a legkisebb és állandó fokú megbízhatósággal rendelkezik; ahogy mozog a zónán belül, a védelem megbízhatósága növekszik. Az A típusú védelmi zóna megbízhatósága 99,5% vagy annál magasabb, a B típus pedig 95% és magasabb.

A probléma megoldásának általános sémája: kvantitatív értékelést készítenek egy védett objektum villámcsapásának valószínűségéről, amely egy sík területen, meglehetősen homogén talajviszonyok mellett az objektum által elfoglalt területen található, azaz a villámcsapások várható száma évben a védett objektum kerül meghatározásra. A villámvédelmi berendezés kategóriájától és a védett objektum évi várható villámcsapásszámának kapott értékétől függően kerül meghatározásra a védelmi zóna típusa. A páronként felvett villámhárítók közötti kölcsönös távolságok kiszámítása és a védőzónák paramétereinek kiszámítása a földfelszíntől adott magasságban történik.

Típustól, mennyiségtől és relatív pozíció A védelmi zóna villámhárítói sokféle geometriai alakzattal rendelkezhetnek. A villámvédelem megbízhatóságának felmérését különböző magasságokban a tervező végzi, aki szükség esetén meghatározza a villámvédelmi berendezés paramétereit és dönt a további számítások szükségességéről.

Az ipari, lakó- és középületek, építmények tervezési jellemzőiktől, rendeltetésüktől és jelentőségüktől, a robbanás vagy tűz valószínűségétől, a technológiai jellemzőktől, valamint a zivatartevékenység intenzitásától függően a helyükön a villámvédelmi berendezés szerint három kategóriába sorolva: I - ipari épületek és építmények robbanásveszélyes helyiségekkel, a PUE szerint B-1 és B-2 osztályú; ide tartoznak az erőművek és alállomások épületei is; II - egyéb, az I. kategóriába nem tartozó, robbanásveszélyes helyiséggel rendelkező épületek és építmények; III - minden egyéb épület és építmény, beleértve a tűzveszélyes helyiségeket is.

Az ország különböző részein tapasztalható zivatartevékenység felméréséhez az átlagos évi zivatarórák számának megoszlását ábrázoló térképet használnak, amelyen a zivatarok azonos időtartamú vonalai vagy a megfelelő helyi meteorológiai állomás adatai láthatók.

Annak a valószínűsége, hogy egy objektumot villámcsapás ér, függ a villámtevékenység intenzitásától a helyének területén, az objektum magasságától és területétől, valamint néhány egyéb tényezőtől, és számszerűsíti a villámcsapások várható száma per év. Villámvédelemmel nem ellátott épületeknél és építményeknél a sérülések számát a képlet határozza meg

ahol S És L - ennek megfelelően alaprajzilag téglalap alakú védett épület (szerkezet) szélessége és hossza, m; h - A legnagyobb

a védett objektum magassága, m; P- a villámcsapások átlagos éves száma a földfelszín 1 km 2 -ére az objektum helyén, értékek P azonos intenzitású zivatartevékenység esetén a táblázatok határozzák meg. Összetett konfigurációjú épületeknél, amikor a következőt számítjuk ki SÉs L annak a legkisebb téglalapnak a szélességi fokát és hosszát veszik figyelembe, amelybe az épület a tervbe beírható.

A védelmi övezet típusát a villámvédelmi berendezés kategóriája, valamint a védett objektumra eső évi várható villámcsapások száma határozza meg: az I. kategóriába tartozó épületek, építmények kötelező villámvédelem alá esnek. A védelmi övezetnek 99,5%-os vagy annál magasabb megbízhatósági fokozattal kell rendelkeznie (A típusú védőövezet); kategóriába tartozó épületekre, építményekre vonatkozó védelmi övezetek számítása az A típus szerint történik, ha N> 1, egyébként B típus; kategóriába tartozó zónák A típus szerint számítanak, ha N > 2, egyébként pedig B típusú. Ez csak azokra az épületekre és építményekre vonatkozik, amelyek robbanás- és tűzveszélyesek. A kategória összes többi objektumára, értéktől függetlenül N A védőövezet típusát B.

Az épületek és építmények villámvédelmének számítása a villámhárítók védelmi zónája határainak meghatározásából áll, amely a közvetlen villámcsapástól védett tér. Egykaros villámhárító védelmi zónája magassággal h  150 m egy körkúp, amely a védőzóna típusától függően a következő méretekkel jellemezhető:

h
ő

h
ő

(12.16)

ahol h 0 - a védőzóna kúp teteje, m; r 0 - a kúp alapjának sugara a talajszinten, m; r x - a védőzóna vízszintes szakaszának sugara magasságban h x talajszintről, m; h x - a védett építmény magassága, m.

Az egyetlen rudas villámhárító védelmi zónája a terven grafikusan a megfelelő sugarú körrel van ábrázolva. A kör középpontja a villámhárító felszerelési pontjában van.

A kettős rudas villámhárító védelmi zónája legfeljebb 150 m magas, a villámhárítók közötti távolság egyenlő L, ábrán látható. 12.1. Az ábrán látható, hogy két rudas villámhárító közötti védelmi zóna jóval nagyobb, mint két különálló villámhárító védelmi zónáinak összege. A védőzóna része

a rudak között a villámhárítók tengelyein átmenő szakaszon a villámhárítók csuklós (12.1. ábra), a többi részét pedig végnek nevezzük.

A védőzóna végrészeinek körvonalainak meghatározása az egyes villámhárítók védelmi övezetének kialakításához használt számítási képletek, azaz méretek szerint történik. h 0 , r 0 , r x 1, r x2, a (12.15) vagy (12.16) képlet szerint határozzák meg a védőzóna típusától függően. Tervben a végrészek sugarú félkör alakúak r 0 vagy r x , amelyeket a villámhárítók alapjait összekötő egyenesre merőlegesen átmenő síkok határolnak.

A védőzóna közös részét felülről szaggatott vonal határolja, amely három pont felhasználásával építhető: ebből kettő villámhárítón fekszik egy magasságban. h 0, a harmadik pedig középen helyezkedik el köztük egy magasságban h c. A védőövezet metszetvázlata A-A(12.1. ábra) határozzák meg az egyrúdú villámhárítókra elfogadott szabályok és képletek szerint.

A kettős rudas villámhárító védelmi zónái a következő méretűek:

(12.17)

Az A zóna itt található L  3 h , különben a villámhárítók egyedinek minősülnek;

(12.18)

A B zóna itt található L  5h, ellenkező esetben a villámhárítók egyetlennek minősülnek. A (12.17), (12.18) képletekben L - villámhárító távolsága, m; h c - a védőzóna magassága középen a villámhárítók között, m; r tól től - szelvényben az ízületi védőzóna szélessége A-A(12.1. ábra) talajszinten, m; d - az ízületi védőzóna vízszintes szakaszának szélessége a szakaszban A-A magasan h x talajszintről, m.

A kettős rudas villámhárító közös védőzónájának meglétének fő feltétele az egyenlőtlenség teljesülése r cx > 0. Ebben az esetben a közös védőzóna konfigurációja a tervben két egyenlő szárú trapéz, amelyek közös alapja 2 r cx, amely középen fekszik a villámhárítók között. A trapéz másik alapja 2-es hosszúságú r X. A villámhárítók beépítési pontjait összekötő vonal merőleges a trapéz alapjaira és kettéosztja azokat. Ha r cx = 0, a közös védőzóna a tervben két egyenlő szárú háromszög, amelyek alapjai párhuzamosak egymással, és a csúcsok egy ponton fekszenek, középen a villámhárítók között helyezkednek el. Ha a védőzóna nem épül ki.

A kellően nagy területen elhelyezkedő objektumokat több villámhárító védi (több villámhárító). A többszörös villámhárítók védelmi zónája külső határainak meghatározásához ugyanazokat a módszereket alkalmazzák, mint az egy- vagy kétrudas villámhárítók esetében. Ugyanakkor a zóna külső kontúrjainak kiszámításához és kialakításához a villámhárítókat párban veszik egy bizonyos sorrendben. Egy vagy több magasságú szerkezet védelmének fő feltétele h x védőzónáknak megfelelő megbízhatósággal DEÉs B, az egyenlőtlenség beteljesülése r cx > 0 minden párban vett villámhárítóra.

A hosszú és keskeny szerkezetek védelmére, valamint néhány más esetben egyetlen huzalos villámhárítót használnak.

A kábel és a rúd (egy vagy kettős) villámhárító kölcsönhatása által kialakított védelmi zóna ugyanúgy kerül meghatározásra, mint a többrúdú villámhárító védelmi zónája. Nál nél

Ebben az esetben a villámhárító támaszai egy A magasságú és a védelmi zóna alapjának sugarú rúdvillámhárítóknak felelnek meg. r, a védőzóna típusától függően.

Kérdések önvizsgálathoz

1. Adja meg az elektromos berendezések besorolását az elektromos biztonsági intézkedések tekintetében!

Sorolja fel a használt földelés típusait!

Ismertesse a földelő berendezést és a földelő kapcsolók kialakítását!

4. Sorolja fel a földelő készülékek jellemzőit 1 kV-ig és afeletti berendezésekben.

5. Mi az egyszerű földelőelektródák számítása?

6. Számítsa ki a föld fajlagos egyenértékű elektromos ellenállását!

Ismertesse a villámhárító védő hatását, és kategorizálja az Ön által ismert épületeket és építményeket.

Végezze el az egyrudas villámhárító védelmi zónájának kiszámítását.

Végezze el a kettős rudas villámhárító védelmi zónájának kiszámítását, és ábrázolja a védett épület különböző magasságaihoz tartozó védelmi zónát.

TIZENHARMADIK FEJEZET

SZÁMVITELI ÉS VILLAMOS TAKARÉKOSÍTÁS