Bliksemafleider

bliksemafleider

een bliksemafleider is een apparaat dat wordt gebruikt op elektrische energiesystemen en telecommunicatiesystemen om de isolatie en geleiders van het systeem te beschermen tegen de schadelijke effecten van bliksem. De typische bliksemafleider heeft een hoogspanningsaansluiting en een grondaansluiting.

in telegrafie en telefonie is een bliksemafleider een apparaat dat wordt geplaatst waar draden een structuur binnendringen, om schade aan elektronische instrumenten binnen te voorkomen en de veiligheid van personen in de buurt van de structuren te waarborgen., Kleinere versies van bliksemafleiders, ook wel overspanningsbeveiliging genoemd, zijn apparaten die zijn aangesloten tussen elke elektrische geleider in een stroom-of communicatiesysteem en de grond. Ze helpen voorkomen dat de stroom van de normale stroom of signaalstromen naar de grond, maar bieden een pad over welke hoogspanningsstroom bliksemstroom stroomt, het omzeilen van de aangesloten apparatuur. Afleiders worden gebruikt om de stijging van de spanning te beperken wanneer een communicatie-of elektriciteitslijn wordt getroffen door bliksem of is in de buurt van een blikseminslag.,

bescherming van elektrische distributiesystemendit

in bovengrondse elektrische transmissiesystemen mogen één of twee lichtere Gronddraden worden gemonteerd op de top van de pylonen, palen of torens die niet specifiek worden gebruikt om elektriciteit door het net te sturen. Deze geleiders, vaak aangeduid als “statische”, “pilot” of “Schild” draden zijn ontworpen om het punt van de bliksem beëindiging in plaats van de hoogspanningslijnen zelf. Deze geleiders zijn bedoeld om de primaire stroomgeleiders te beschermen tegen blikseminslagen.,

deze geleiders zijn met de aarde verbonden, hetzij door de metalen structuur van een paal of toren, hetzij door extra aardelektroden die met regelmatige tussenpozen langs de lijn zijn geïnstalleerd. Als algemene regel hebben bovengrondse hoogspanningslijnen met spanningen onder 50 kV geen “statische” geleider, maar de meeste lijnen met meer dan 50 kV wel. De aardgeleiderkabel kan ook vezeloptische kabels voor datatransmissie ondersteunen.

oudere leidingen kunnen gebruik maken van overspanningsleidingen die geleidende leidingen isoleren van directe binding met de aarde en kunnen worden gebruikt als laagspannings communicatielijnen., Als de spanning een bepaalde drempel overschrijdt, zoals tijdens een bliksemafsluiting aan de geleider, het “springt” de isolatoren en gaat naar de aarde.

bescherming van elektrische onderstations is even gevarieerd als bliksemafleiders zelf, en is vaak eigendom van het elektrische bedrijf.

bliksembeveiliging van mast radiatoredit

Radio mast radiatoren mogen van de grond worden geïsoleerd door een vonkspleet aan de basis. Als de bliksem de mast raakt, springt deze kloof., Een kleine inductiviteit in de aanvoerlijn tussen de mast en de afstemeenheid (meestal één wikkeling) beperkt de spanningsverhoging en beschermt de zender tegen gevaarlijk hoge spanningen.De zender moet zijn uitgerust met een apparaat om de elektrische eigenschappen van de antenne te controleren. Dit is zeer belangrijk, als een lading kan blijven na een blikseminslag, beschadiging van de kloof of de isolatoren.

het bewakingsapparaat schakelt de zender uit wanneer de antenne onjuist gedrag vertoont, bijvoorbeeld als gevolg van ongewenste elektrische lading., Wanneer de zender wordt uitgeschakeld, verdwijnen deze ladingen. Het bewakingsapparaat doet verschillende pogingen om weer in te schakelen. Als de antenne na meerdere pogingen nog steeds oneigenlijk gedrag vertoont, mogelijk als gevolg van structurele schade, blijft de zender uitgeschakeld.

bliksemafleiders en aardingsvoorzorgingendit

idealiter moet het ondergrondse deel van het samenstel zich bevinden in een gebied met een hoge grondgeleidbaarheid. Als de ondergrondse kabel is in staat om corrosie goed te weerstaan, kan worden bedekt met zout om de elektrische verbinding met de grond te verbeteren., Hoewel de elektrische weerstand van de bliksemafleider tussen de luchtterminal en de aarde van groot belang is, kan de inductieve reactantie van de geleider belangrijker zijn. Om deze reden wordt de down conductor route kort gehouden, en eventuele bochten hebben een grote straal. Als deze maatregelen niet worden genomen, bliksemstroom kan boog over een resistieve of reactieve obstructie die het tegenkomt in de geleider., Op zijn minst zal de boogstroom de bliksemafleider beschadigen en kan gemakkelijk een ander geleidend pad vinden, zoals bedrading van gebouwen of sanitair, en branden of andere rampen veroorzaken. Aardingssystemen zonder lage weerstand tegen de grond kan nog steeds effectief zijn in het beschermen van een structuur tegen bliksemschade., Wanneer grond grond heeft een slechte geleidbaarheid, is zeer ondiep, of niet-bestaand, een aarding systeem kan worden uitgebreid door het toevoegen van grondstaven, tegenwicht (grondring) geleider, kabel radialen projecteren weg van het gebouw, of betonstaal van een betonnen gebouw kan worden gebruikt voor een grondgeleider (Ufer grond). Deze toevoegingen, terwijl nog steeds niet het verminderen van de weerstand van het systeem in sommige gevallen, zal de van de bliksem in de aarde zonder schade aan de structuur.,

Er moeten aanvullende voorzorgsmaatregelen worden genomen om zijdelingse flitsen tussen geleidende voorwerpen op of in de structuur en het bliksembeveiligingssysteem te voorkomen. De golf van bliksemstroom door een bliksembeveiligingsgeleider zal een spanningsverschil tussen het en alle geleidende objecten die in de buurt van het te creëren. Dit spanningsverschil kan groot genoeg zijn om een gevaarlijke zijflits (vonk) tussen de twee te veroorzaken die aanzienlijke schade kan veroorzaken, vooral op structuren die brandbare of explosieve materialen huisvesten., De meest effectieve manier om deze potentiële schade te voorkomen is om de elektrische continuïteit tussen het bliksembeveiligingssysteem en alle objecten die gevoelig zijn voor een side-flitser te waarborgen. Effectieve hechting zal het spanningspotentieel van de twee objecten gelijktijdig laten stijgen en dalen, waardoor elk risico van een zijflits wordt geëlimineerd.

Lightning protection system designEdit

Er wordt aanzienlijk materiaal gebruikt om bliksembeveiligingssystemen samen te stellen, zodat het verstandig is om zorgvuldig na te gaan waar een luchtterminal de grootste bescherming biedt., Historisch begrip van bliksem, uit verklaringen van Ben Franklin, aangenomen dat elke bliksemafleider beschermde een kegel van 45 graden. Dit blijkt onbevredigend te zijn voor het beschermen van hogere structuren, omdat het mogelijk is dat de bliksem de zijkant van een gebouw raakt.

een modelleringssysteem gebaseerd op een beter begrip van de termination targeting van bliksem, genaamd de Rolling Sphere Method, werd ontwikkeld door Dr Tibor Horváth. Het is de standaard geworden waarmee traditionele Franklin Rod systemen worden geïnstalleerd. Om dit te begrijpen is kennis nodig van hoe de bliksem ‘beweegt’., Als de stapleider van een bliksemschicht springt naar de grond, het stappen in de richting van de geaarde objecten het dichtst bij zijn pad. De maximale afstand die elke stap mag afleggen wordt de kritische afstand genoemd en is evenredig met de elektrische stroom. Objecten zullen waarschijnlijk worden geraakt als ze dichter bij de leider zijn dan deze kritieke afstand. Het is de standaardpraktijk om de straal van de bol te benaderen als 46 m in de buurt van de grond.

Een object buiten de kritieke afstand zal waarschijnlijk niet worden geraakt door de leider als er een stevig geaard object binnen de kritieke afstand is., Locaties die als veilig voor bliksem worden beschouwd, kunnen worden bepaald door de potentiële paden van een leider voor te stellen als een bol die van de wolk naar de grond reist. Voor bliksembeveiliging volstaat het om alle mogelijke bollen te overwegen als ze potentiële aanvalspunten raken. Om slagpunten te bepalen, overweeg dan een bol die over het terrein rolt. Op elk punt wordt een potentiële leider positie gesimuleerd. Bliksem is het meest waarschijnlijk om in te slaan waar de bol raakt de grond. Punten die de bol niet kan overrollen en aanraken zijn het veiligst tegen bliksem., Bliksem beschermers moeten worden geplaatst waar ze zullen voorkomen dat de bol van het aanraken van een structuur. Een zwak punt in de meeste bliksem omleiding systemen is in het transport van de gevangen ontlading van de bliksemafleider naar de grond, hoewel. Bliksemafleiders worden meestal geïnstalleerd rond de omtrek van platte daken, of langs de toppen van schuine daken met intervallen van 6,1 m of 7,6 m, afhankelijk van de hoogte van de staaf., Wanneer een plat dak groter is dan 15 m bij 15 m, worden extra luchtaansluitingen in het midden van het dak geïnstalleerd met intervallen van 15 m of minder in een rechthoekig rasterpatroon.

afgeronde versus puntige eindsedit

De optimale vorm voor de punt van een bliksemafleider is controversieel sinds de 18e eeuw., Tijdens de periode van politieke confrontatie tussen Groot-Brittannië en zijn Amerikaanse kolonies, Britse wetenschappers gehandhaafd dat een bliksemafleider een bal aan zijn einde moet hebben, terwijl Amerikaanse wetenschappers gehandhaafd dat er een punt moet zijn. Vanaf 2003 was de controverse niet volledig geweest resolved.It is moeilijk om de controverse op te lossen, omdat de juiste gecontroleerde experimenten zijn bijna onmogelijk, maar werk uitgevoerd door Charles B. Moore, et al., in 2000 heeft wat licht werpen op de kwestie, het vinden van dat matig afgeronde of stomp getipte bliksemafleiders fungeren als marginaal betere staking receptoren., Als gevolg hiervan worden ronde stangen geïnstalleerd op de meeste nieuwe systemen in de Verenigde Staten, hoewel de meeste bestaande systemen nog steeds puntige stangen hebben. Volgens de studie tonen

uit de relatieve sterktes van de elektrische velden boven gelijk blootgestelde scherpe en stompe staven aan dat, hoewel de velden veel sterker zijn aan de punt van een scherpe staaf voorafgaand aan eventuele emissies, ze sneller afnemen met de afstand., Als gevolg daarvan, op een paar centimeter boven de punt van een stompe staaf van 20 mm diameter, is de sterkte van het veld groter dan over een anders vergelijkbare, scherpere staaf van dezelfde hoogte. Aangezien de veldsterkte aan de punt van een geslepen staaf meestal beperkt wordt door de gemakkelijke vorming van ionen in de omringende lucht, kunnen de veldsterkte boven stompe stangen veel sterker zijn dan die op afstanden groter dan 1 cm boven scherpere stangen.,de resultaten van deze studie suggereren dat matig stompe metalen staafjes (met een kromtestraal van ongeveer 680:1) betere blikseminslagreceptoren zijn dan scherpere of zeer stompe staafjes.

bovendien zal de hoogte van de bliksembeveiliging ten opzichte van de te beschermen structuur en de aarde zelf een effect hebben.,

Charge transfer theoryEdit

De charge transfer theorie stelt dat een blikseminslag naar een beschermde structuur kan worden voorkomen door het verminderen van de elektrische potentiaal tussen de beschermde structuur en de thundercloud. Dit wordt gedaan door het overbrengen van elektrische lading (zoals van de nabije aarde naar de hemel of vice versa). Het overbrengen van elektrische lading van de aarde naar de hemel wordt gedaan door het installeren van engineered producten samengesteld uit vele punten boven de structuur., Er wordt opgemerkt dat puntige objecten inderdaad lading naar de omringende atmosfeer zullen overbrengen en dat een aanzienlijke elektrische stroom door de geleiders kan worden gemeten als ionisatie plaatsvindt op het punt waarop een elektrisch veld aanwezig is, zoals gebeurt wanneer donderwolken boven ons zijn.

in de Verenigde Staten ondersteunt de National Fire Protection Association (NFPA) momenteel geen apparaat dat blikseminslagen kan voorkomen of verminderen., De NFPA Standards Council heeft, naar aanleiding van een verzoek om een project voor Dissipation Array Systems en Charge Transfer Systems, het verzoek afgewezen om te beginnen met het vormen van normen voor dergelijke technologie (hoewel de Raad de toekomstige ontwikkeling van normen niet heeft afgeschermd nadat betrouwbare bronnen waren ingediend die de geldigheid van de basistechnologie en-wetenschap aantonen).

Early streamer emission (ESE) theoryEdit

De theorie van de vroege streameremissie suggereert dat als een bliksemafleider een mechanisme heeft dat ionisatie veroorzaakt in de buurt van zijn punt, zijn bliksemafvanggebied sterk toeneemt. Aanvankelijk werden kleine hoeveelheden radioactieve isotopen (radium-226 of americium-241) gebruikt als bronnen van ionisatie tussen 1930 en 1980, later vervangen door verschillende elektrische en elektronische apparaten., Volgens een vroeg patent, omdat de meeste bliksem beschermers’ grond potentialen zijn verhoogd, de weg afstand van de bron naar de verhoogde grond punt zal korter zijn, het creëren van een sterker veld (gemeten in volt per eenheid afstand) en die structuur zal meer vatbaar zijn voor ionisatie en afbraak.

AFNOR, de Franse nationale normalisatie-instelling, heeft een norm, NF C 17-102, voor deze technologie uitgegeven. De NFPA onderzocht ook het onderwerp en er was een voorstel om een soortgelijke norm in de VS uit te geven., In eerste instantie, een NFPA onafhankelijke derde partij panel verklaarde dat “de bliksembeveiliging technologie lijkt te zijn technisch gezond” en dat er een “adequate theoretische basis voor de air terminal concept en het ontwerp van een fysieke oogpunt”.) Hetzelfde panel concludeerde ook dat ” het aanbevolen bliksembeveiligingssysteem nooit wetenschappelijk of technisch is gevalideerd en de Franklin rod air terminals niet zijn gevalideerd in veldtests onder onweersbui omstandigheden.,”

in reactie hierop concludeerde de American Geophysical Union dat ” hij Bryan Panel in wezen geen van de studies en literatuur over de effectiviteit en wetenschappelijke basis van traditionele bliksembeveiligingssystemen onderzocht en onjuist was in zijn conclusie dat er geen basis voor de standaard was.”AGU heeft in haar rapport niet getracht de effectiviteit van voorgestelde wijzigingen in traditionele systemen te beoordelen., De NFPA trok zijn voorgestelde ontwerpversie van norm 781 in omdat er geen bewijs was voor een verhoogde effectiviteit van op vroege Streameremissies gebaseerde beschermingssystemen boven conventionele luchtterminals.leden van het Wetenschappelijk Comité van de Internationale Conferentie voor bliksembeveiliging (Iclp) hebben een gezamenlijke verklaring afgelegd waarin zij hun verzet tegen technologie voor vroegtijdige Streameremissie kenbaar maken. ICLP onderhoudt een webpagina met informatie over ESE en gerelateerde technologieën., Toch groeit het aantal gebouwen en structuren die zijn uitgerust met ese-bliksembeveiligingssystemen, evenals het aantal fabrikanten van ese-luchtterminals uit Europa, Noord-en Zuid-Amerika, het Midden-Oosten, Rusland, China, Zuid-Korea, ASEAN-landen en Australië.