Durata medie anuală a furtunilor.. Densitatea specifică a fulgerelorn M.. Raza de contracție Rst.. Numărul de lovituri directe de fulgere în obiect.. Gradul de pericol de trăsnet.

Sarcina proiectantului este de a oferi un sistem de protecție împotriva trăsnetului fiabil și rapid pentru obiectul din proiect. Pentru a determina o cantitate suficientă de măsuri de protecție care asigură o protecție eficientă împotriva trăsnetului, este necesar să ne imaginăm numărul estimat de lovituri directe de trăsnet în structura protejată. LAÎn primul rând, frecvența fulgerelor directe depinde de frecvența furtunilor la locul obiectului.

Deci, aproape că nu există furtuni dincolo de Cercul Arctic și în regiunile sudice Caucazul de Nord, Teritoriul Krasnodar, în zona subtropicală sau în unele regiuni ale Siberiei și Orientul îndepărtat Furtunile sunt frecvente. Pentru evaluarea activității furtunilor, există hărți regionale ale intensității activității furtunilor, care indică durata medie a furtunilor în ore pe an. Desigur, aceste cărți sunt departe de a fi perfecte. Cu toate acestea, ele sunt potrivite pentru estimări orientative. De exemplu, pentru partea centrală a Rusiei, putem vorbi despre 30–60 de ore de furtună pe an, ceea ce echivalează cu 2–4 fulgere pe an la 1 km. 2 suprafața pământului.

Densitatea specifică a descărcărilor de fulgere

Numărul mediu anual de fulgere la 1 km 2 suprafața pământului sau densitatea specifică a descărcărilor de fulgere ( n M) se determină în funcție de observațiile meteorologice la locul obiectului. Dacă este necunoscut, atunci poate fi calculat din următoarea formulă:

n M = 6,7*T d /100 (1/km 2 an)

Unde Td- durata medie anuală a furtunilor în ore, determinată din hărțile regionale ale activității furtunilor.

Estimarea frecvenței fulgerelor prin raza de contracție

După ce a determinat densitatea specifică a descărcărilor de fulgere, proiectantul trebuie să estimeze ce proporție din aceste lovituri de fulger va cădea în obiectul protejat.
Se poate face o estimare folosind raza de contracție (Rst). Experiența arată că un obiect cu înălțimea h, în medie, atrage toate fulgerele spre sine de la o distanță de până la: Rst ≈ 3h.

Aceasta este raza de contracție. În plan, este necesar să se traseze o linie care este separată de perimetrul exterior al obiectului printr-o distanță Rst. Linia va limita zona de contracție (Sst). Poate fi calculat prin orice metode disponibile (cel puțin prin celule de pe o hârtie milimetrică).

O astfel de estimare este potrivită și pentru obiecte de formă complexă, ale căror fragmente individuale au înălțimi fundamental diferite. În apropierea fiecărui fragment, în funcție de înălțimea lor specifică, se construiește o curbă care își limitează propria zonă de contracție. Desigur, ele se suprapun parțial. Trebuie luată în considerare numai zona delimitată de plicul exterior, așa cum se arată în Fig. 1. Această zonă va determina numărul așteptat de lovituri de fulgere.
Fig.1

Numărul de lovituri directe de fulger asupra obiectului protejat este determinat simplu: exprimat în kilometri pătrați valoarea zonei de contracție se înmulțește cu densitatea specifică a descărcărilor de fulgere:

N M = n M*Sst.

Concluzii practice

Din această metodologie decurg mai multe implicații evidente.
În primul rând, numărul de fulgere lovite într-un singur obiect concentrat, cum ar fi un turn sau un suport, a cărui înălțime este mult mai mare decât alte dimensiuni generale, va fi proporțional cu pătratul înălțimii acestuia (Sst=π(3h) 2 ), și pentru obiecte extinse (de exemplu, lângă o linie electrică) - proporțional cu înălțimea la primul grad. Alte obiecte de configurare ocupă o poziție intermediară.

În al doilea rând, atunci când multe obiecte se acumulează într-o zonă limitată, când zonele lor de constricție se suprapun parțial între ele (dezvoltare urbană), numărul de fulgere lovește în fiecare dintre obiecte va fi vizibil mai mic decât în ​​același obiect într-o zonă deschisă.
În condiții de dezvoltare densă, când spațiul liber dintre obiecte este mult mai mic decât înălțimea lor, atunci fiecare dintre obiecte va colecta practic fulgere doar din zona acoperișului său, iar înălțimea acestuia va înceta să mai joace vreun rol vizibil. . Toate acestea sunt confirmate convingător de experiența de operare.

Gradul de pericol al fulgerului

Când se evaluează gradul de pericol al fulgerului, există o nuanță care este cel mai bine explicată cu un exemplu. Să presupunem că este estimat numărul de impacturi asupra unui catarg de antenă de 30 m înălțime. Cu o bună precizie, putem presupune că aria sa de contracție este un cerc cu raza Rst ≈ 3h = 90 m și este egală cu Sst = 3,14*( 90) 2 ≈25.000 m 2 = 0,025 km 2 .

Dacă la locul catargului, densitatea specifică a descărcărilor fulgerelor n M\u003d 2, atunci catargul ar trebui să ia anual, în medie, Nm \u003d 0,025 x 2 \u003d 0,05 fulgere. Aceasta înseamnă că, în medie, 1 fulger va avea loc la fiecare 1/Nm = 20 de ani de funcționare. Desigur, este imposibil de știut când se va întâmpla cu adevărat acest lucru: se poate întâmpla cu aceeași probabilitate în orice moment, atât în ​​primul an, cât și în al douăzecilea an de funcționare.

Dacă evaluăm gradul de pericol de fulgere pentru un anumit catarg de antenă din punctul de vedere al proprietarilor telefoane mobile, atunci probabil că poți suporta o întrerupere a comunicării, care poate apărea o dată la 20 de ani de funcționare. Compania de telefonie în sine poate avea o abordare fundamental diferită. Dacă operează nu unul, ci 100 de sisteme de antenă, atunci este puțin probabil ca compania să fie mulțumită de perspectiva reparațiilor anuale în medie 100/20 = 5 unități de antenă.

De asemenea, trebuie spus că estimarea frecvenței fulgerelor directe în sine spune puțin. De fapt, nu frecvența loviturilor de trăsnet este importantă, ci evaluarea probabilității unor posibile consecințe distructive ale acestora, ceea ce face posibilă determinarea fezabilității anumitor măsuri de protecție împotriva trăsnetului. Citiți despre acest articol de blog:

Fulger- o descărcare uriașă de scânteie electrică în atmosferă, ca de obicei, însoțită de un fulger de lumină și tunet. Între bliț și descărcarea sonoră a tunetului există o mică întârziere, din durata căreia se poate calcula distanța până la lovitura fulgerului.

Vei avea nevoie

• Cronometru, calculator

Instruire

1. Se pare că așteptați fulgerul cu un cronometru în mână. În momentul blițului, porniți cronometrul, când auziți un tunet, opriți cronometrul. Ca urmare, veți obține timpul de întârziere a tunetului - adică timpul în care fluctuația aerului a trecut de la locul de descărcare la tine.

2. În plus, distanța, conform celebrei formule, este produsul vitezei de mișcare și timpului. Ai timp. În ceea ce privește viteza sunetului în atmosferă, pentru calcule îndrăznețe este suficient să ne amintim valoarea de 343 de metri pe secundă. Dacă doriți să calculați distanța mai mult sau mai puțin corect, atunci ar trebui să vă amintiți că în aerul umed sunetul călătorește mai repede decât în ​​aerul uscat, iar în mai mult aer care arde se deplasează mai repede decât în ​​aerul rece. Să zicem că într-o toamnă rece cu ploi de ploaie, viteza sunetului în aer va fi de 338 m/sec, iar într-o vară caldă și uscată va fi de 350 m/sec.

3. Acum numără. Să presupunem că au trecut 8 secunde de la fulgerul la sunetul tunetului. Luați viteza sunetului - 343 m / s, apoi distanța până la fulger va fi de 8 * 343 = 2744 metri, sau (rotunjire) 2,7 kilometri. Dacă temperatura aerului este de 15 grade Celsius cu o umiditate de 80% (o ploaie de putere medie), atunci viteza sunetului va fi de 341,2 m / s, iar distanța va fi de 2729,6 m (este permisă rotunjirea la 2,73). km).

4. Puteți introduce o toleranță pentru direcția vântului. Dacă vântul bate în direcția de la fulger către tine, sunetul va parcurge această distanță ceva mai repede, iar dacă vântul se va îndepărta de tine spre fulger, va călători puțin mai încet. Pentru calcule îndrăznețe, este suficient să ne amintim că în primul caz (vânt până la fulger) distanța trebuie redusă cu 5%, iar în al doilea (vânt din fulger) trebuie mărită cu 5%. Astfel, cu o întârziere a tunetului de 8 secunde și o viteză a sunetului de 343 m/s, cu direcția vântului de la fulger la tine, distanța de 2744 de metri trebuie mărită cu 137,2 m.

Există sporturi care depind direct de direcție vânt. De exemplu, kiteboarding. Un atlet care îi place trebuie să fie capabil să determine pozitiv direcţie vântînainte de a ieși pe apă.

Vei avea nevoie

• - steag, eșarfă sau eșarfă.

Instruire

1. Vezi dacă există un steag în depozit. Privindu-l, este posibil să se determine cu ușurință nu numai direcţie, dar și o forță aproximativă vânt. Dacă nu ați găsit un steag în apropiere, atunci încercați alte metode, deoarece sunt suficiente.

2. Uită-te la fum. Poate că undeva în apropiere este o fabrică cu coșuri, sau cineva prăjește grătar pe grătar.

3. Luați un steag, o eșarfă sau o eșarfă lungă. Ieșiți pe o suprafață plană. Ridicați mâna cu obiectul în sus. Dacă nu există obstacole pe părțile laterale, atunci puteți determina cu ușurință direcţie vânt .

4. Întoarce-ți capul dintr-o parte în alta. De îndată ce își asumă o poziție direct în vânt, veți auzi zgomot identic în ambele urechi.

5. Privește apa, sau mai bine zis valurile. Ei se deplasează invariabil în direcția „în jos”.

Videoclipuri asemănătoare

Notă!
Dacă vântul bate perpendicular pe un depozit înalt, pădure etc., atunci se poate schimba direcția. Acest lucru este permis datorită rezultatului reflexiei împotriva acestor pereți originali. Atunci vântul nu numai că va sufla în direcția opusă, dar poate, de asemenea, să scadă în putere sau chiar să scadă. Fiind angajat în sporturi nautice, nu este suficient doar să determinați direcția vântului, trebuie și să puteți calcula puterea acestuia. Fără echipament special la îndemână, este posibil să faceți acest lucru vizual.

Sfaturi utile
Atunci când se determină direcția vântului, merită luată în considerare o astfel de reprezentare precum turbulența. Este mai ușor pentru toată lumea să o explice folosind exemplul apei. Curgerea sa, intalnind un obstacol, nu poate curge in jurul lui fara intrerupere, din cauza inertiei. Prin urmare, răsucindu-se, formează clocote, spumă și chiar pâlnii. Același lucru se întâmplă și cu vântul, cel care întâlnește un obstacol în cale, să zicem, o clădire. De aceea, aflându-se în curtea unei clădiri, este uneori greu de determinat direcția vântului. Această mișcare haotică a curenților vântului se numește turbulență. Și acele vârtejuri pe care le creează în spatele obstacolului sunt rotoarele.

Fulger- este cel mai puternic descărcare electrică, cea care apare cu o puternică electrificare a norilor. Descărcările de fulgere pot curge atât în ​​interiorul norului, cât și între norii învecinați, care sunt puternic electrificați. Ocazional, apare o descărcare între pământ și un nor electrificat. Înainte de un fulger, apar diferențe de potențial electric între nor și sol sau între norii vecini.

Unul dintre primii care a stabilit interacțiunea descărcărilor electrice pe cer a fost un om de știință de peste mări, cel care a deținut concomitent postul principal al guvernului - Benjamin Franklin. În 1752 avea o abilitate fascinantă cu zmeul. Testerul a atașat o cheie de metal la cablu și a lansat zmeul la timp pentru o furtună. după un timp, un fulger a lovit cheia, scoţând o ploaie de scântei. De atunci, fulgerele au început să fie studiate în detaliu de către oamenii de știință. Acest fenomen natural încântător poate fi extrem de nesigur, provocând daune semnificative liniilor electrice și altor clădiri înalte.Motivul principal pentru originea fulgerelor constă în ciocnirea ionilor (ionizarea impactului). Câmpul electric al norului are o tensiune puternică. Într-un astfel de câmp, electronii liberi sunt foarte accelerați. Ciocnind cu atomii, aceștia îi ionizează. În rezultatul final, apare un flux de electroni impetuoși. Ionizarea prin impact formează un canal de plasmă prin care trece un impuls de curent de tijă. Are loc o descărcare electrică, cea pe care o urmărim sub formă de fulger. Lungimea unei astfel de descărcări poate ajunge la câțiva kilometri și poate dura până la câteva secunde. Fulgerînsoţită invariabil de un fulger strălucitor de lumină şi tunet. Destul de des apar fulgere în timpul unei furtuni, dar există și excepții. Unul dintre cele mai neexplorate fenomene naturale asociate cu descărcările electrice de către oamenii de știință este bolid. Se știe doar că apare pe neașteptate și poate provoca pagube semnificative. Deci de ce este fulgerul atât de strălucitor? curent electric când este lovit de fulger, poate atinge 100.000 de amperi. Aceasta produce o cantitate mare de energie (aproximativ un miliard de Jouli). Temperatura canalului principal ajunge la aproximativ 10.000 de grade. Aceste colații dau naștere unei lumini strălucitoare, cea care este lăsată să fie observată în timpul unei descărcări de fulgere. După o descărcare electrică atât de puternică, are loc o pauză, care poate dura de la 10 la 50 de secunde. În acest timp, canalul central se stinge aproximativ, temperatura din el scade la 700 de grade. Oamenii de știință au descoperit că strălucirea strălucitoare și încălzirea canalului de plasmă se propagă de jos în sus, iar pauzele dintre străluciri sunt fiecare zeci de fracțiuni de secundă. În consecință, o persoană percepe câteva șocuri puternice ca un întreg fulger strălucitor.

Videoclipuri asemănătoare

Fulgerul, ca de obicei, apare sub forma unui fulger strălucitor în zig-zag în nori de tunet și este însoțit de tunet. Descărcarea sa electrică ajunge la 100.000 de amperi, iar tensiunea sa ajunge la câteva sute de milioane de volți. A defini distanţă inainte de fulger, este necesar să se calculeze timpul în secunde de la fulger până la primele zgomote de tunet.

Vei avea nevoie

• - cronometru sau ceas $
• - calculator.

Instruire

1. Fulgerul este un fenomen natural nesigur pentru viața umană. Cu toate acestea, în mod ironic, ei devin din ce în ce mai mari din vina oamenilor. Acest lucru se întâmplă din cauza unei atitudini foarte iresponsabile față de mediul înconjurător: poluarea aerului înconjurător din mega-orașe crește încălzirea aerului și creșterea condensului de abur în atmosferă. Aceasta amplifică intensitatea electrică în nori și provoacă descărcări de fulgere.

2. Necesitatea de a defini distanţă inainte de fulger este cauzată nu numai de nevoia de a-și extinde orizonturile, ci și de instinctul elementar de autoconservare. Dacă este prea aproape și vă aflați într-un spațiu deschis, atunci este mai bine să fugiți cât mai repede posibil. Curentul electric alege calea cea mai scurtă către pământ, iar voalul pielii este un bun conductor pentru acesta.

3. Începeți să numărați secundele de îndată ce vedeți un fulger de lumină pe cer, folosiți un ceas sau un cronometru. Imediat ce se aude primul tunet, nu mai număra, ca să ai timp.

4. Pentru a descoperi distanţă, trebuie să înmulțiți timpul cu viteza. Dacă precizia nu este foarte semnificativă pentru dvs., atunci poate fi luată egală cu 0,33 km / s, adică. înmulțiți numărul de secunde cu 1/3. Să spunem, după numărătoarea dvs., timpul este până fulger a fost de 12 secunde, dupa ce imparti la 3 obtii 4 km.

5. A defini distanţă inainte de fulger mai adevărat, vă rog să acceptați viteza medie sunet în aer egal cu 0,344 km/s. Valoarea sa adevărată depinde de mulți factori: umiditate, temperatură, tip de teren (spațiu deschis, pădure, clădiri urbane înalte, suprafața apei), viteza vântului etc. Să spunem, pe vreme ploioasă de toamnă, viteza sunetului este de aproximativ 0,338 km / s, în căldură uscată de vară - aproximativ 0,35 km / s.

6. pădure deasă și clădiri înalteîncetini foarte mult viteza sunetului. Scade din cauza nevoii de a ocoli nenumărate obstacole, difracție. Este destul de dificil să faci un calcul precis în acest caz, iar principalul lucru este nepotrivit: în ciuda faptului că fulgerul nu lovește pământul, poate lovi un copac înalt de lângă tine. Așa că așteptați-o între copacii cu creștere joasă, cu o coroană densă, ghemuirea este mai bună decât toată lumea, iar dacă vă aflați pe o stradă a orașului, atunci adăpostiți-vă într-o clădire vecină.

7. Observați vântul. Dacă este destul de puternic și suflă în direcția ta în direcția de la fulger, deci sunetul merge mai repede. Atunci viteza sa medie poate fi luată aproximativ egală cu 0,36 km/h. Când direcția vântului este de la tine către fulger mișcarea sunetului, dimpotrivă, încetinește, iar viteza este de aproximativ 0,325 km/h.

8. Lungime medie fulger ajunge la 2,5 km, iar debitul se extinde pt distanţă pana la 20 km. În consecință, urmează cât mai repede posibil să te retragi dintr-un loc deschis la cea mai apropiată clădire sau structură. Amintiți-vă că atunci când vă apropiați fulger este necesar să închideți toate ferestrele și ușile și să opriți aparatele electrice, din faptul că o înfrângere se poate întâmpla prin antenă și poate provoca deteriorarea echipamentului dumneavoastră prin rețea.

9. Fulgerele nu sunt doar terestre, ci și intra-nori. Nu sunt periculoase pentru cei care se află la sol, totuși pot deteriora obiectele zburătoare: avioane, elicoptere și alte vehicule. În plus, un obiect metalic care a căzut într-un nor cu un câmp electric puternic care poate susține, dar nu produce o încărcare, poate deveni inițiator. fulgerși provoacă să apară.

Videoclipuri asemănătoare

Notă!
Un fapt fascinant: la unele popoare native americane, o lovitură de fulger este considerată, ca să spunem așa, inițierea necesară pentru ca un șaman să atingă cel mai înalt nivel de abilități.

Parametrii curentului de fulger

Parametrul fulgerului

Nivel de protecție

Valoarea de vârf a curentului, kA

Încărcare completă, C

Încărcare per impuls, C

Energia specifică kJ/Ohm

Panta medie kA/µs

3.1.3. Fulgerul și electricitatea atmosferică

Fulgerul este una dintre cauzele comune ale supratensiunilor, defecțiunilor și defecțiunilor nedorite în sistemele de automatizare. Sarcina acumulată în nori are un potențial de aproximativ câteva milioane de volți în raport cu suprafața Pământului și este mai des negativă. Direcția curentului fulgerului poate fi atât de la sol la nor, cu o sarcină negativă a norului (în 90% din cazuri), cât și de la nor spre sol (în 10% din cazuri). Durata unei descărcări de fulgere este în medie de 0,2 s, rareori până la 1 ... 1,5 s, durata marginii frontale a impulsului este de la 3 la 20 μs, curentul este de câteva mii de amperi, până la 100 kA, temperatura în canal ajunge la 20.000 ˚С, apar un câmp magnetic puternic și unde radio [Vijayaraghavan]. Fulgerele se pot forma și în timpul furtunilor de praf, furtunilor de zăpadă, erupțiilor vulcanice. În timpul unei descărcări fulgerătoare apar mai multe impulsuri (Fig. 3.64). Abruptul frontului în impulsurile ulterioare este mult mai mare decât în ​​primul (Fig. 3.65).

Frecvența deteriorării fulgerelor la clădirile cu înălțimea de 20 m și dimensiuni în termeni de 100x100 m este de 1 dată în 5 ani, iar pentru clădirile cu dimensiuni de ordinul 10x10 m - 1 lovită în 50 de ani [RD]. Numărul de lovituri directe de fulgere către turnul de televiziune Ostankino, înalt de 540 m, este de 30 de lovituri pe an.

,

unde este curentul maxim; - factor de corectie; - timp; - constanta de timp front; este constanta de timp de dezintegrare.

Parametrii incluși în această formulă sunt prezentați în tabel. 3.23. Ele corespund celor mai puternice descărcări de fulgere, care sunt rare (mai puțin de 5% din cazuri [Vijayaraghavan]. Curenții de 200 kA apar în 0,7 ... 1% din cazuri, 20 kA - în 50% din cazuri [Kuznetsov]).

Dependențele primului impuls al curentului de fulger și derivata acestuia în timp, construite după formula (3.2), sunt prezentate în fig. 3,65. Rețineți că scalele de timp de pe grafice diferă cu un factor de 10 și că scara este logaritmică. Rata maximă de rotire (prima derivată) a primului impuls este de 25 kA/μs, a impulsurilor ulterioare - 280 kA/μs.

Rata de rotire curentă este utilizată pentru a calcula mărimea impulsului indus în cablurile de automatizare.

Sistemele de automatizare a fulgerelor sunt afectate nu de o lovitură directă, ci prin intermediul impuls electromagnetic, care din cauza fenomenului inductie electromagnetica poate duce la o defecțiune a izolației dispozitivelor de izolare galvanică și la arderea firelor de secțiune transversală mică [Zipse], precum și la dezactivarea microcircuitelor. Al doilea fenomen natural asociat cu furtuna este electricitate atmosferică. Potențialul electric al unui nor cu tunet în timpul ploii poate fi de zeci de milioane, până la 1 miliard de volți. Când tensiunea câmp electricîntre nor și suprafața pământului ajunge la 500 ... 1000 V/m, o descărcare electrică începe de la obiecte ascuțite (catarge, țevi, copaci etc.). În timpul descărcărilor fulgerelor, intensitatea câmpului își poate schimba direcția brusc. Intensitățile ridicate ale câmpului cauzate de electricitatea atmosferică pot induce potențiale de câteva mii de volți în circuitele „plutitoare” cu rezistență mare de izolație la masă și pot duce la defectarea optocuplelor din modulele de izolare galvanică. Pentru a proteja împotriva electricității atmosferice, circuitele izolate galvanic care nu au o cale de rezistență scăzută la pământ trebuie plasate într-un ecran electrostatic împământat sau conectate la pământ printr-o rezistență de 0,1 ... 1 MΩ (vezi secțiunea „Echipamente executive și unități” ). În special, electricitatea atmosferică este unul dintre motivele pentru care rețelele industriale sunt așezate cu cablu ecranat. Ecranul trebuie împământat doar într-un punct (vezi secțiunea „Ecranarea cablurilor de semnal”). Trebuie remarcat faptul că paratrăsnetul, care servește la protejarea împotriva unei lovituri directe de trăsnet, nu poate reduce semnificativ puterea câmpului electric al sarcinilor atmosferice și nu protejează în niciun fel echipamentul de un impuls electromagnetic puternic în timpul unei furtuni.

Clădirile și structurile sau părțile acestora, în funcție de scop, de intensitatea activității trăsnetului în zona de amplasare, de numărul preconizat de lovituri de trăsnet pe an, trebuie protejate în conformitate cu categoriile de dispozitiv de protecție împotriva trăsnetului și tipul de trăsnet. zona de protectie. Protecția împotriva loviturilor directe de trăsnet se realizează cu ajutorul paratrăsnetului tipuri variate: tijă, cablu, plasă, combinat (de exemplu, cablu-tijă). Cel mai des sunt folosite paratrăsnet cu tije, paratrăsnetul cu cablu sunt folosite în principal pentru protejarea structurilor lungi și înguste. Efectul protector al unui paratrăsnet sub formă de grilă, aplicat structurii protejate, este similar cu acțiunea unui paratrăsnet convențional.

Acțiunea de protecție a unui paratrăsnet se bazează pe proprietatea trăsnetului de a lovi cele mai înalte și bine împământate structuri metalice. Din acest motiv, clădirea protejată, care este mai mică în înălțime față de paratrăsnet, practic nu va fi lovită de trăsnet dacă toate părțile sale sunt incluse în zona de protecție a paratrăsnetului. Zona de protecție a paratrăsnetului este considerată o parte a spațiului din jurul paratrăsnetului, care oferă protecție clădirilor și structurilor împotriva loviturilor directe de trăsnet într-un anumit grad.

fiabilitate. Suprafața zonei de protecție are cel mai mic și constant grad de fiabilitate; pe măsură ce vă deplasați în interiorul zonei, fiabilitatea protecției crește. Zona de protecție de tip A are un grad de fiabilitate de 99,5% și mai mult, iar tipul B - 95% și mai mult.

Schema generală de rezolvare a problemei: se face o evaluare cantitativă a probabilității ca un trăsnet să fie lovit de un obiect protejat situat pe o zonă plană cu condiții de sol destul de omogene pe locul ocupat de obiect, adică numărul așteptat de lovituri de trăsnet. pe an de obiectul protejat este determinat. În funcție de categoria dispozitivului de protecție împotriva trăsnetului și de valoarea obținută a numărului așteptat de lovituri de trăsnet pe an ale obiectului protejat, se determină tipul zonei de protecție. Se calculează distanțele reciproce dintre paratrăsnet luate în perechi și se calculează parametrii zonelor de protecție la o înălțime dată de suprafața pământului.

În funcție de tip, cantitate și poziție relativă paratrăsnetul din zona de protecție pot avea o mare varietate de forme geometrice. Evaluarea fiabilității protecției împotriva trăsnetului la diferite înălțimi este efectuată de proiectant, care, dacă este necesar, specifică parametrii dispozitivului de protecție împotriva trăsnetului și decide asupra necesității unui calcul suplimentar.

Clădirile și structurile industriale, rezidențiale și publice, în funcție de caracteristicile lor de proiectare, scopul și semnificația, probabilitatea unei explozii sau incendii, caracteristicile tehnologice, precum și intensitatea activității furtunii în zona de amplasare a acestora, sunt împărțite în trei categorii după dispozitivul de protecție împotriva trăsnetului: I - clădiri industriale și structuri cu încăperi explozive din clasele B-1 și B-2 conform PUE; include și clădirile centralelor electrice și substațiilor; II - alte clădiri și structuri cu spații explozive care nu aparțin categoriei I; III - toate celelalte clădiri și structuri, inclusiv spațiile cu pericol de incendiu.

Pentru a evalua activitatea furtunilor în diferite părți ale țării, se utilizează o hartă a distribuției numărului mediu de ore de furtună pe an, pe care sunt trasate linii de durată egală a furtunilor sau date de la stația meteorologică locală corespunzătoare.

Probabilitatea ca un obiect să fie lovit de fulger depinde de intensitatea activității fulgerului în zona de locație, de înălțimea și aria obiectului și de alți factori și este cuantificată de numărul așteptat de lovituri de fulgere pe an. Pentru clădirile și structurile care nu sunt echipate cu protecție împotriva trăsnetului, numărul de leziuni este determinat de formulă

Unde S și L - în consecință, lățimea și lungimea clădirii (structurii) protejate, care are formă dreptunghiulară în plan, m; h - cel mai mare

înălțimea obiectului protejat, m; P- numărul mediu anual de fulgere la 1 km 2 de suprafață terestră la locul obiectului, valori P la intensitate egală a activității furtunii sunt determinate de tabele. Pentru clădiri cu configurație complexă la calculul ca Sși L se iau în considerare latitudinea și lungimea celui mai mic dreptunghi în care clădirea poate fi înscrisă în plan.

Categoria dispozitivului de paratrăsnet și numărul preconizat de lovituri de trăsnet pe an ale obiectului protejat determină tipul zonei de protecție: clădirile și structurile aparținând categoriei I sunt supuse protecției contratrăsnetului obligatoriu. Zona de protecție trebuie să aibă un grad de fiabilitate de 99,5% sau mai mare (zona de protecție tip A); zonele de protectie pentru cladiri si structuri apartinand categoriei II se calculeaza conform tipului A, daca N> 1, iar tipul B în caz contrar; zonele aparţinând categoriei III se calculează conform tipului A, dacă N > 2 și tastați B în caz contrar. Acest lucru se aplică numai clădirilor și structurilor care sunt explozive și periculoase de incendiu. Pentru toate celelalte obiecte din această categorie, indiferent de valoare N se adoptă tipul de zonă de protecție B.

Calculul protecției împotriva trăsnetului a clădirilor și structurilor constă în determinarea limitelor zonei de protecție a paratrăsnetului, care este un spațiu protejat de loviturile directe de trăsnet. Zona de protecție a unui paratrăsnet cu o singură tijă cu o înălțime h  150 m este un con circular, care, în funcție de tipul zonei de protecție, se caracterizează prin următoarele dimensiuni:

h
ea este

h
ea este

(12.16)

Unde h 0 - vârful conului zonei de protecție, m; r 0 - raza bazei conului la nivelul solului, m; r x - raza secțiunii orizontale a zonei de protecție la înălțime h X de la nivelul solului, m; h X - inaltimea structurii protejate, m.

Zona de protecție a unui paratrăsnet cu o singură tijă din plan este reprezentată grafic printr-un cerc de raza corespunzătoare. Centrul cercului se află în punctul de instalare al paratrăsnetului.

Zona de protecție a unui paratrăsnet dublu cu o înălțime de până la 150 m, cu o distanță între paratrăsnet egală cu L, prezentată în fig. 12.1. Din figură se poate observa că zona de protecție dintre două paratrăsnet este mult mai mare decât suma zonelor de protecție a două paratrăsnet simple. Face parte din zona de protecție

între paratrăsnet tijă în secțiunea care trece prin axele paratrăsnetului este îmbinat (Fig. 12.1), iar restul părților sale se numesc capăt.

Definirea contururilor părților de capăt ale zonei de protecție se realizează conform formulelor de calcul utilizate pentru construirea zonei de protecție a paratrăsnetului unic, adică dimensiunile h 0 , r 0 , r x 1, r x2, se determină în funcție de tipul zonei de protecție conform formulelor (12.15) sau (12.16). În plan, părțile de capăt sunt semicercuri cu o rază r 0 sau r x , care sunt limitate de planuri care trec prin axele paratrăsnetului perpendicular pe linia care leagă bazele.

Partea comună a zonei de protecție este limitată de sus de o linie întreruptă, care poate fi construită folosind trei puncte: două dintre ele se află pe paratrăsnet la înălțime h 0 , iar al treilea este situat la mijloc între ele la o înălțime h c. Contur în secțiune a zonei de protecție A-A(Fig. 12.1) se determină după regulile și formulele adoptate pentru paratrăsnet cu un singur tij.

Zonele de protecție ale unui paratrăsnet cu tijă dublă au următoarele dimensiuni:

(12.17)

Zona A există la L  3 h , în caz contrar, paratrăsnetele sunt considerate unice;

(12.18)

Zona B există la L  5h, în caz contrar, paratrăsnetele sunt considerate unice. În formulele (12.17), (12.18) L - distanța dintre paratrăsnet, m; h c - înălțimea zonei de protecție la mijloc între paratrăsnet, m; r cu - latimea zonei de protectie a rosturilor in sectiune A-A(Fig. 12.1) la nivelul solului, m; d - lăţimea secţiunii orizontale a zonei de protecţie a rosturilor în secţiune A-A la inaltime h X de la nivelul solului, m.

Condiția principală pentru prezența unei zone de protecție a articulațiilor a unui paratrăsnet cu tijă dublă este îndeplinirea inegalității r cx > 0. În acest caz, configurația zonei de protecție a articulațiilor în plan este de două trapeze isoscele cu o bază comună de lungime 2. r cx, care se află la mijloc între paratrăsnet. Cealaltă bază a trapezului are lungimea 2 r X. Linia care leagă punctele de instalare a paratrăsnetului este perpendiculară pe bazele trapezului și le împarte în jumătate. În cazul în care un r cx = 0, zona de protecție a articulației din plan este două triunghiuri isoscele, ale căror baze sunt paralele între ele, iar vârfurile se află într-un punct, situat la mijloc între paratrăsnet. Dacă zona de protecţie nu este construită.

Obiectele situate pe o suprafață suficient de mare sunt protejate de mai multe paratrăsnet (paratrăsnet multiplu). Pentru a determina limitele exterioare ale zonei de protecție a mai multor paratrăsnet, se folosesc aceleași metode ca și pentru paratrăsnet cu un singur sau dublu. În același timp, pentru calcularea și construcția contururilor externe ale zonei, paratrăsnetul sunt luate în perechi într-o anumită secvență. Condiția principală pentru protecția uneia sau a unui grup de structuri cu o înălțime h X cu fiabilitate corespunzatoare zonelor de protectie DARși B, este împlinirea inegalității r cx > 0 pentru toate paratrăsnetele luate în perechi.

Pentru a proteja structurile lungi și înguste, precum și în alte cazuri, se folosesc paratrăsnet cu un singur fir.

Zona de protecție formată prin interacțiunea cablului și paratrăsnetului (single sau duble) se determină în același mod ca zona de protecție a unui paratrăsnet cu mai multe tije. La

În acest caz, suporturile paratrăsnetului sunt echivalate cu paratrăsnetul cu înălțimea A și raza bazei zonei de protecție. r, în funcție de tipul zonei de protecție.

Întrebări pentru autoexaminare

1. Oferiți o clasificare a instalațiilor electrice în ceea ce privește măsurile de siguranță electrică.

Enumerați tipurile de împământare utilizate.

Descrieți dispozitivul de împământare și proiectarea întrerupătoarelor de împământare.

4. Enumerați caracteristicile dispozitivelor de împământare în instalații de până la și peste 1 kV.

5. Care este calculul electrozilor simpli de împământare?

6. Calculați rezistența electrică echivalentă specifică a pământului.

Descrieți efectul protector al unui paratrăsnet și clasificați clădirile și structurile cunoscute de dvs.

Efectuați calculul zonei de protecție a unui paratrăsnet cu o singură tijă.

Efectuați calculul zonei de protecție a unui paratrăsnet cu tijă dublă și descrieți zona de protecție pentru diferite înălțimi ale clădirii protejate.

CAPITOLUL 13

CONTABILITATE ȘI ECONOMIREA ENERGIEI ELECTRICE