Krajobraz nadaje się do celów wyjaśnienia: (1) reprezentuje „zredukowany” obszar regionu Lorda Kelvina; (2) Powierzchnia koncentryczna z ziemią, tak że ilości przechowywane nad nią i pod nią są równe; (3) budowanie na miejscu o nadmiernej gęstości ładunku elektrostatycznego; (4) budowanie na miejscu o niskim ładunku elektrostatycznym gęstość. (Obraz za pośrednictwem patentu USA 1,266,175.)
piorunochron na posągu.,
Odgromnikedit
odgromnik jest urządzeniem stosowanym w systemach elektroenergetycznych i systemach telekomunikacyjnych w celu ochrony izolacji i przewodów systemu przed szkodliwym działaniem pioruna. Typowy odgromnik ma zacisk wysokiego napięcia i zacisk uziemiający.
w telegrafii i telefonii odgromnik jest urządzeniem umieszczonym w miejscu, w którym przewody wchodzą do konstrukcji, w celu zapobieżenia uszkodzeniu przyrządów elektronicznych w obrębie i zapewnienia bezpieczeństwa osób w pobliżu konstrukcji., Mniejsze wersje odgromników, zwane również ochronnikami przeciwprzepięciowymi, to urządzenia, które są połączone między każdym przewodem elektrycznym w systemie zasilania lub komunikacji, a ziemią. Pomagają one zapobiegać przepływowi normalnych prądów energetycznych lub sygnałowych do ziemi, ale zapewniają ścieżkę, po której przepływa prąd błyskawiczny wysokiego napięcia, omijając podłączone urządzenia. Ograniczniki są używane do ograniczenia wzrostu napięcia, gdy linia komunikacyjna lub zasilająca jest uderzona przez piorun lub znajduje się w pobliżu uderzenia pioruna.,
Ochrona elektrycznych systemów dystrybucyjnychedytuj
w napowietrznych elektrycznych systemach przesyłowych jeden lub dwa lżejsze przewody uziemiające mogą być zamontowane na szczycie pylonów, słupów lub wież, które nie są specjalnie używane do przesyłania energii elektrycznej przez sieć. Przewody te, często określane jako” statyczne”,” pilotowe „lub” tarczowe”, są zaprojektowane jako punkt zakończenia wyładowań atmosferycznych zamiast samych linii wysokiego napięcia. Przewody te mają na celu ochronę głównych przewodów zasilających przed uderzeniami pioruna.,
przewody te są połączone z ziemią poprzez metalową konstrukcję słupa lub wieży lub za pomocą dodatkowych elektrod uziemiających instalowanych w regularnych odstępach wzdłuż linii. Zasadniczo napowietrzne linie energetyczne o napięciach poniżej 50 kV nie mają przewodnika „statycznego”, ale większość linii o napięciu powyżej 50 kV tak. Kabel przewodu uziemiającego może również obsługiwać Kable światłowodowe do transmisji danych.
starsze linie mogą stosować ograniczniki przepięć, które izolują linie przewodzące przed bezpośrednim połączeniem z ziemią i mogą być stosowane jako linie komunikacyjne niskiego napięcia., Jeśli napięcie przekracza pewien próg, na przykład podczas wyładowania pioruna do przewodnika, to „przeskakuje” izolatory i przechodzi na ziemię.
Ochrona podstacji elektrycznych jest tak zróżnicowana, jak same piorunochrony i często jest zastrzeżona dla firmy elektrycznej.
Ochrona odgromowa radiatorów masztowychedytuj
radiatory Masztowe mogą być izolowane od podłoża przez lukę iskrową u podstawy. Kiedy piorun uderza w maszt, przeskakuje tę lukę., Mała indukcyjność w linii zasilającej między masztem a urządzeniem strojącym (zwykle jedno uzwojenie) ogranicza wzrost napięcia, chroniąc Nadajnik przed niebezpiecznie wysokimi napięciami.Nadajnik musi być wyposażony w urządzenie do monitorowania właściwości elektrycznych anteny. Jest to bardzo ważne, ponieważ ładunek może pozostać po uderzeniu pioruna, uszkadzając szczelinę lub izolatory.
urządzenie monitorujące wyłącza Nadajnik, gdy antena wykazuje nieprawidłowe zachowanie, np. w wyniku niepożądanego ładunku elektrycznego., Gdy nadajnik jest wyłączony, ładunki te rozpraszają się. Urządzenie monitorujące podejmuje kilka prób ponownego włączenia. Jeśli po kilku próbach antena nadal wykazuje niewłaściwe zachowanie, prawdopodobnie w wyniku uszkodzenia konstrukcji, Nadajnik pozostaje wyłączony.
odgromniki i urządzenia uziemiająceedytuj
idealnie, podziemna część zespołu powinna znajdować się w obszarze o wysokiej przewodności gruntowej. Jeśli kabel podziemny jest w stanie dobrze oprzeć się korozji, może być pokryty solą, aby poprawić jego połączenie elektryczne z ziemią., Podczas gdy rezystancja elektryczna przewodnika piorunowego między końcówką powietrzną a Ziemią jest znaczącym problemem, reaktancja indukcyjna przewodnika może być ważniejsza. Z tego powodu droga w dół jest krótka, a wszelkie krzywe mają duży promień. Jeśli te środki nie zostaną podjęte, prąd pioruna może łuk nad przeszkodą rezystancyjną lub reaktywną, którą napotka w przewodniku., Co najmniej prąd łuku uszkodzi piorunochron i może łatwo znaleźć inną ścieżkę przewodzącą, taką jak okablowanie budynku lub hydraulika, i spowodować pożary lub inne katastrofy. Systemy uziemiające bez niskiej rezystywności do podłoża mogą nadal skutecznie chronić konstrukcję przed uszkodzeniem pioruna., Gdy gleba gruntowa ma słabą przewodność, jest bardzo płytka lub nie istnieje, system uziemiający można rozszerzyć poprzez dodanie prętów uziemiających, przewodu przeciwpoślizgowego (pierścienia uziemiającego), promieni kablowych wystających z dala od budynku lub prętów zbrojeniowych budynku betonowego można użyć do przewodu uziemiającego (uziemienia Ufer). Te dodatki, podczas gdy nadal nie zmniejsza odporność systemu w niektórych przypadkach, pozwoli z pioruna do ziemi bez uszkodzenia struktury.,
należy podjąć dodatkowe środki ostrożności, aby zapobiec błyskom bocznym między obiektami przewodzącymi na lub w konstrukcji a systemem ochrony odgromowej. Przepięcie prądu piorunowego przez przewód ochrony odgromowej stworzy różnicę napięcia między nim a wszelkimi obiektami przewodzącymi, które znajdują się w jego pobliżu. Ta różnica napięcia może być wystarczająco duża, aby spowodować niebezpieczny błysk boczny (iskra) między nimi, który może spowodować znaczne uszkodzenia, zwłaszcza na konstrukcjach zawierających materiały łatwopalne lub wybuchowe., Najskuteczniejszym sposobem zapobiegania tym potencjalnym uszkodzeniom jest zapewnienie ciągłości elektrycznej między instalacją odgromową a obiektami podatnymi na błysk boczny. Skuteczne Wiązanie pozwoli potencjałowi napięcia obu obiektów jednocześnie wzrastać i spadać, eliminując w ten sposób ryzyko błysku bocznego.
Projektowanie systemu Odgromowegoedytuj
do tworzenia systemów odgromowych stosuje się znaczny materiał, dlatego rozsądnie jest dokładnie rozważyć, gdzie terminal powietrzny zapewni największą ochronę., Historyczne zrozumienie piorunów, z wypowiedzi Bena Franklina, zakładało, że każdy piorunochron chroni stożek 45 stopni. Okazało się to niezadowalające dla ochrony wyższych budowli, ponieważ możliwe jest uderzenie pioruna w bok budynku.
system modelowania oparty na lepszym zrozumieniu celowania wyładowań atmosferycznych, zwany metodą walcowania kuli, został opracowany przez dr Tibora Horvátha. Stał się standardem, według którego instalowane są tradycyjne systemy prętów Franklin. Aby to zrozumieć, potrzebna jest wiedza o tym, jak błyskawica „porusza się”., Gdy przywódca błyskawicy skacze w kierunku ziemi, podchodzi do uziemionych obiektów znajdujących się najbliżej jego ścieżki. Maksymalna odległość, jaką może pokonać każdy krok, nazywana jest odległością krytyczną i jest proporcjonalna do prądu elektrycznego. Obiekty mogą zostać uderzone, jeśli znajdują się bliżej lidera niż ta krytyczna odległość. Standardową praktyką jest przybliżenie promienia kuli do 46 m w pobliżu Ziemi.
jest mało prawdopodobne, aby obiekt znajdujący się poza krytyczną odległością został uderzony przez lidera, jeśli w krytycznej odległości znajduje się solidnie uziemiony obiekt., Lokalizacje, które są uważane za bezpieczne przed piorunami, można określić, wyobrażając sobie potencjalne ścieżki lidera jako sferę, która przemieszcza się od chmury do ziemi. W celu ochrony odgromowej wystarczy wziąć pod uwagę wszystkie możliwe kule, ponieważ dotykają potencjalnych punktów uderzenia. Aby określić punkty uderzenia, rozważ sferę toczącą się po terenie. W każdym punkcie symulowana jest potencjalna pozycja lidera. Błyskawica najprawdopodobniej uderzy tam, gdzie kula dotyka ziemi. Punkty, przez które kula nie może się przetoczyć i dotknąć, są najbezpieczniejsze od pioruna., Piorunochrony powinny być umieszczone w miejscu, w którym uniemożliwią dotknięcie kuli. Słabym punktem w większości systemów odgromowych jest transportowanie przechwyconego wyładowania z piorunochronu na ziemię. Piorunochrony są zwykle instalowane na obwodzie dachów płaskich lub wzdłuż szczytów pochyłych dachów w odstępach 6,1 m lub 7,6 m, w zależności od wysokości pręta., Gdy dach płaski ma wymiary większe niż 15 m na 15 m, dodatkowe zaciski powietrzne zostaną zainstalowane na środku dachu w odstępach co najmniej 15 m W kształcie prostokątnej siatki.
zaokrąglone i spiczaste końceedit
optymalny kształt końcówki piorunochronu jest kontrowersyjny od XVIII wieku., W okresie politycznej konfrontacji pomiędzy Wielką Brytanią a jej amerykańskimi koloniami brytyjscy naukowcy utrzymywali, że piorunochron powinien mieć kulkę na końcu, podczas gdy amerykańscy naukowcy utrzymywali, że powinien istnieć punkt. Od 2003 roku kontrowersje nie były całkowicie resolved.It jest trudne do rozwiązania kontrowersji, ponieważ odpowiednie kontrolowane eksperymenty są prawie niemożliwe, ale praca wykonywana przez Charles B. Moore, et al., w 2000 rzuciło nieco światła na ten temat, stwierdzając, że umiarkowanie zaokrąglone lub tępe piorunochrony działają jako nieznacznie lepsze receptory uderzeniowe., W rezultacie pręty z okrągłymi końcówkami są instalowane w większości nowych systemów w Stanach Zjednoczonych, choć większość istniejących systemów nadal ma spiczaste pręty. Według badania
alkulacje względnych mocy pól elektrycznych powyżej podobnie odsłoniętych ostrych i tępych prętów pokazują, że podczas gdy pola są znacznie silniejsze na końcu ostrego pręta przed jakąkolwiek emisją, zmniejszają się szybciej z odległością., W rezultacie, na kilka centymetrów powyżej wierzchołka tępego pręta o średnicy 20 mm, siła pola jest większa niż nad podobnym, ostrzejszym prętem o tej samej wysokości. Ponieważ Natężenie pola na końcu zaostrzonego pręta jest ograniczone przez łatwe tworzenie się jonów w otaczającym powietrzu, Natężenie pola nad tępymi prętami może być znacznie silniejsze niż w odległościach większych niż 1 cm nad ostrzejszymi.,
wyniki tego badania sugerują, że umiarkowanie tępe metalowe pręty (o stosunku wysokości wierzchołka do promienia wierzchołka krzywizny około 680: 1)są lepszymi receptorami uderzeń pioruna niż ostrzejsze pręty lub bardzo tępe.
ponadto wysokość odgromnika w stosunku do struktury, która ma być chroniona, a sama ziemia będzie miała wpływ.,
teoria transferu Ładunkuedytuj
teoria transferu ładunku stwierdza, że uderzenie pioruna w chronioną strukturę można zapobiec poprzez zmniejszenie potencjału elektrycznego między chronioną strukturą a chmurą burzową. Odbywa się to poprzez przeniesienie ładunku elektrycznego (np. z pobliskiej Ziemi na niebo lub odwrotnie). Przenoszenie ładunku elektrycznego z ziemi na niebo odbywa się poprzez zainstalowanie produktów inżynieryjnych złożonych z wielu punktów nad strukturą., Zauważono, że spiczaste obiekty rzeczywiście przenoszą ładunek do otaczającej atmosfery i że znaczny prąd elektryczny może być mierzony przez przewodniki, ponieważ jonizacja występuje w punkcie, w którym obecne jest pole elektryczne, na przykład gdy chmury burzowe są nad głową.
w Stanach Zjednoczonych Narodowe Stowarzyszenie Ochrony Przeciwpożarowej (NFPA) nie promuje obecnie urządzenia, które może zapobiegać uderzeniom pioruna lub je zmniejszać., Rada standardów NFPA, po wniosku o projekt dotyczący Systemów rozproszenia macierzy i systemów transferu opłat, odmówiła wniosku o rozpoczęcie tworzenia norm dotyczących takiej technologii (chociaż Rada nie wykluczała przyszłego rozwoju norm po przedłożeniu wiarygodnych źródeł wykazujących Ważność podstawowej technologii i nauki).
Early streamer emission (ESE) theoryEdit
ESE piorunochron zamontowany w klasztorze św., Nicholas Anapausas (Μονή του Αγίου Νικολάου), Meteora, Grecja
teoria wczesnej emisji strumieniowej sugeruje, że jeśli piorunochron ma mechanizm wytwarzający jonizację w pobliżu jego wierzchołka, to jego obszar przechwytywania pioruna jest znacznie zwiększony. Początkowo małe ilości izotopów promieniotwórczych (rad-226 lub americium-241) były używane jako źródła jonizacji w latach 1930-1980, później zastąpione różnymi urządzeniami elektrycznymi i elektronicznymi., Według wczesnego patentu, ponieważ potencjały uziemienia większości piorunochronów są podwyższone, odległość ścieżki od źródła do podwyższonego punktu uziemienia będzie krótsza, tworząc silniejsze pole (mierzone w woltach na jednostkę odległości), a struktura ta będzie bardziej podatna na jonizację i awarię.
AFNOR, Francuski krajowy organ normalizacyjny, wydał normę, NF C 17-102, obejmującą tę technologię. NFPA również zbadał ten temat i pojawiła się propozycja wydania podobnego standardu w USA., Początkowo niezależny panel strony trzeciej NFPA stwierdził ,że „technologia ochrony odgromowej wydaje się być technicznie solidna” i że istnieje „odpowiednia teoretyczna podstawa koncepcji i projektu terminalu lotniczego z fizycznego punktu widzenia”.) Ten sam panel stwierdził również, że ” zalecany system ochrony odgromowej nigdy nie został naukowo ani technicznie zatwierdzony, a terminale lotnicze Franklin rod nie zostały zatwierdzone w testach polowych w Warunkach burzy.,”
w odpowiedzi Amerykańska Unia Geofizyczna stwierdziła, że ” nie przeanalizował zasadniczo żadnych badań i literatury na temat skuteczności i podstaw naukowych tradycyjnych systemów odgromowych i był błędny w swoim wniosku, że nie ma podstaw dla normy.”AGU nie próbował ocenić skuteczności proponowanych zmian w tradycyjnych systemach w swoim raporcie., NFPA wycofała proponowaną wersję projektu standardu 781 z powodu braku dowodów na zwiększoną skuteczność wczesnych systemów ochrony opartych na emisji streamerów w stosunku do konwencjonalnych terminali lotniczych.
członkowie Komitetu Naukowego Międzynarodowej Konferencji Ochrony Odgromowej (ICLP) wydali wspólne oświadczenie, w którym wyrazili sprzeciw wobec technologii wczesnych emisji strumieniowych. ICLP prowadzi stronę internetową zawierającą informacje dotyczące ESE i powiązanych technologii., Wciąż rośnie liczba budynków i budowli wyposażonych w SYSTEMY ODGROMOWE ESE, a także liczba producentów terminali lotniczych ESE z Europy, obu Ameryk, Bliskiego Wschodu, Rosji, Chin, Korei Południowej, krajów ASEAN i Australii.
Leave a Reply