Åskledare

Lightning arresterEdit

en lightning arrester är en enhet som används på elektriska kraftsystem och telekommunikationssystem för att skydda systemets isolering och ledare från de skadliga effekterna av blixten. Den typiska lightning arrester har en högspänningsterminal och en jordterminal.

i telegrafi och telefoni är en lightning arrester en enhet placerad där ledningar går in i en struktur för att förhindra skador på elektroniska instrument inom och säkerställa säkerheten hos individer nära strukturerna., Mindre versioner av blixtnedslag, även kallade överspänningsskydd, är enheter som är anslutna mellan varje elektrisk ledare i ett ström-eller kommunikationssystem och marken. De hjälper till att förhindra flödet av den normala strömmen eller signalströmmarna till marken, men ger en väg över vilken högspänningsströmmen strömmar, kringgå den anslutna utrustningen. Gripare används för att begränsa ökningen i spänning när en kommunikation eller kraftledning träffas av blixtnedslag eller är nära en blixtnedslag.,

skydd av elektriska distributionssystemsedit

i elektriska överföringssystem kan en eller två lättare jordtrådar monteras på toppen av pylonerna, polerna eller tornen som inte specifikt används för att skicka el genom nätet. Dessa ledare, som ofta kallas ”statiska”, ”pilot” eller ”sköld” ledningar är utformade för att vara punkten för blixtnedslag i stället för de högspänningsledningar själva. Dessa ledare är avsedda att skydda de primära strömledarna från blixtnedslag.,

dessa ledare är bundna till jorden antingen genom metallstrukturen hos en pol eller torn, eller genom ytterligare jordelektroder installerade med jämna mellanrum längs linjen. Som en allmän regel har luftledningar med spänningar under 50 kV inte en ”statisk” ledare, men de flesta linjer som bär mer än 50 kV gör. Jordledarkabeln kan också stödja Fiberoptiska kablar för dataöverföring.

äldre linjer kan använda överspänningsskydd som isolerar ledande linjer från direkt bindning med jord och kan användas som lågspänningskommunikationslinjer., Om spänningen överstiger ett visst tröskelvärde, till exempel under en blixtanslutning till ledaren, hoppar den ”isolatorerna” och passerar till jorden.

skydd av elektriska transformatorstationer är lika varierat som blixtstänger själva, och är ofta proprietär för elbolaget.

blixt skydd av mast radiatorsEdit

radiatorer Radio mast kan isoleras från marken med en gnistgap vid basen. När blixten träffar masten hoppar den här klyftan., En liten induktivitet i matningsledningen mellan masten och inställningsenheten (vanligtvis en lindning) begränsar spänningsökningen, vilket skyddar sändaren från farligt höga spänningar.Sändaren måste vara utrustad med en enhet för att övervaka antennens elektriska egenskaper. Detta är mycket viktigt, eftersom en laddning kan förbli efter en blixtnedslag, skada gapet eller isolatorer.

övervakningsenheten stänger av sändaren när antennen visar felaktigt beteende, t.ex. som ett resultat av oönskad elektrisk laddning., När sändaren är avstängd försvinner dessa laddningar. Övervakningsenheten gör flera försök att slå på igen. Om antennen efter flera försök fortsätter att visa felaktigt beteende, eventuellt till följd av strukturella skador, förblir sändaren avstängd.

blixtnedslag ledare och jord precautionsEdit

helst bör den underjordiska delen av aggregatet bor i ett område med hög markledningsförmåga. Om den underjordiska kabeln kan motstå korrosion väl kan den täckas i salt för att förbättra sin elektriska anslutning till marken., Medan blixtens elektriska motstånd mellan luftterminalen och jorden är av stor betydelse, kan ledarens induktiva reaktans vara viktigare. Av denna anledning hålls nedledningsvägen kort och alla kurvor har en stor radie. Om dessa åtgärder inte vidtas kan blixtströmmen ljusa över en resistiv eller reaktiv obstruktion som den möter i ledaren., Åtminstone kommer bågströmmen att skada åskledaren och kan enkelt hitta en annan ledande väg, som att bygga ledningar eller VVS, och orsaka bränder eller andra katastrofer. Jordningssystem utan låg resistivitet mot marken kan fortfarande vara effektiva för att skydda en struktur från blixtskador., När markjord har dålig ledningsförmåga, är mycket grunt eller obefintlig, kan ett jordningssystem ökas genom att lägga till markstänger, motpoise (markring) ledare, kabelradialer som skjuter bort från byggnaden eller en betongbyggnads armeringsstänger kan användas för en markledare (Ufer Mark). Dessa tillägg, medan de fortfarande inte minskar systemets motstånd i vissa fall, kommer att tillåta blixtens i jorden utan att skada strukturen.,

ytterligare försiktighetsåtgärder måste vidtas för att förhindra sidoblixtar mellan ledande föremål på eller i strukturen och åskskyddssystemet. Överspänningen av blixtnedslag genom en åskskyddsledare kommer att skapa en spänningsskillnad mellan den och alla ledande föremål som ligger nära den. Denna spänningsskillnad kan vara tillräckligt stor för att orsaka en farlig sidoblixt (gnista) mellan de två som kan orsaka betydande skador, särskilt på strukturer som rymmer brandfarliga eller explosiva material., Det mest effektiva sättet att förhindra denna potentiella skada är att säkerställa den elektriska kontinuiteten mellan åskskyddssystemet och alla föremål som är mottagliga för en sidoblixt. Effektiv bindning gör det möjligt för de två objektens spänningspotential att stiga och falla samtidigt, vilket eliminerar risken för en sidoblixt.

Lightning protection System designEdit

betydande material används för att göra upp åskskyddssystem, så det är klokt att noga överväga var en luft terminal kommer att ge störst skydd., Historisk förståelse av blixten, från uttalanden gjorda av Ben Franklin, antog att varje åskledare skyddade en kon på 45 grader. Detta har visat sig vara otillfredsställande för att skydda högre strukturer, eftersom det är möjligt för blixten att slå på sidan av en byggnad.

ett modelleringssystem baserat på en bättre förståelse för avslutningsinriktning av blixten, kallad Rolling Sphere-metoden, utvecklades av Dr Tibor Horváth. Det har blivit den standard genom vilken traditionella Franklin Rod-system installeras. För att förstå detta krävs kunskap om hur blixten ”rör sig”., När stegledaren för en blixtbult Hoppar mot marken, steg den mot de jordade objekten närmast sin väg. Det maximala avståndet som varje steg kan resa kallas det kritiska avståndet och är proportionellt mot den elektriska strömmen. Objekt kommer sannolikt att träffas om de är närmare ledaren än detta kritiska avstånd. Det är standardpraxis att approximera sfärens radie som 46 M nära marken.

ett objekt utanför det kritiska avståndet är osannolikt att träffas av ledaren om det finns ett stabilt jordat objekt inom det kritiska avståndet., Platser som anses säkra från blixten kan bestämmas genom att föreställa sig en ledares potentiella vägar som en sfär som färdas från molnet till marken. För blixtskydd räcker det att överväga alla möjliga sfärer eftersom de berör potentiella strejkpunkter. För att bestämma strejkpunkter, överväga en sfär som rullar över terrängen. Vid varje punkt simuleras en potentiell leader-position. Blixten är mest sannolikt att slå där sfären berör marken. Punkter som sfären inte kan rulla över och röra är säkraste från blixten., Blixtskydd ska placeras där de kommer att förhindra att sfären rör en struktur. En svag punkt i de flesta blixt avledning system är att transportera den fångade utsläpp från åskledare till marken, dock. Åskledare installeras typiskt runt omkretsen av platta tak, eller längs topparna av sluttande tak med intervall på 6,1 m eller 7,6 m, beroende på stångens höjd., När ett platt tak har dimensioner som är större än 15 m med 15 m, kommer ytterligare luftterminaler att installeras i mitten av taket med intervaller om 15 m eller mindre i ett rektangulärt rutmönster.

rundade kontra spetsiga endsEdit

den optimala formen för spetsen på en åskledare har varit kontroversiell sedan 1700-talet., Under perioden av politisk konfrontation mellan Storbritannien och dess amerikanska kolonier hävdade brittiska forskare att en åskledare skulle ha en boll på sin ände, medan amerikanska forskare hävdade att det borde finnas en punkt. Från och med 2003 hade kontroversen inte varit helt resolved.It är svårt att lösa kontroversen eftersom korrekt kontrollerade experiment är nästan omöjligt, men arbete som utförs av Charles B. Moore, et al., i 2000 har kasta lite ljus på frågan, fann att måttligt rundade eller trubbiga tippade blixtstänger fungerar som marginellt bättre strejkreceptorer., Som ett resultat installeras runda tippade stavar på de flesta nya system i USA, även om de flesta befintliga system fortfarande har spetsiga stavar. Enligt studien visar

alculations av de relativa styrkorna hos de elektriska fälten ovan på samma sätt exponerade skarpa och trubbiga stavar att medan fälten är mycket starkare vid spetsen av en skarp stång före några utsläpp minskar de snabbare med avstånd., Som ett resultat, vid några centimeter ovanför spetsen av en trubbig stång med 20 mm diameter, är fältets styrka större än över en annars liknande, skarpare stång av samma höjd. Eftersom fältstyrkan vid spetsen av en skärpad stång tenderar att begränsas av den lätta bildningen av joner i den omgivande luften, kan fältstyrkorna över trubbiga stavar vara mycket starkare än de på avstånd som är större än 1 cm över skarpare.,
resultaten av denna studie tyder på att måttligt trubbiga metallstänger (med spetshöjd till spetsradie av krökningsförhållanden på ca 680:1) är bättre blixtnedslagreceptorer än skarpare stavar eller mycket trubbiga.

dessutom kommer blixtskyddets höjd i förhållande till den struktur som ska skyddas och jorden själv att ha en effekt.,

Charge transfer theoryEdit

laddningsöverföringsteorin anger att en blixtnedslag till en skyddad struktur kan förebyggas genom att minska den elektriska potentialen mellan den skyddade strukturen och thundercloud. Detta görs genom att överföra elektrisk laddning (till exempel från den närliggande jorden till himlen eller vice versa). Överföring av elektrisk laddning från jorden till himlen görs genom att installera konstruerade produkter som består av många punkter ovanför strukturen., Det noteras att spetsiga föremål verkligen kommer att överföra laddning till den omgivande atmosfären och att en betydande elektrisk ström kan mätas genom ledarna som jonisering sker vid den punkt när ett elektriskt fält är närvarande, såsom händer när åskmoln är overhead.

i USA stöder National Fire Protection Association (NFPA) för närvarande inte en enhet som kan förhindra eller minska blixtnedslag., NFPA: s Standards Council, efter en begäran om ett projekt för att ta itu med system för avledning av system och system för Avgiftsöverföring, nekade begäran om att börja bilda standarder för sådan teknik (även om rådet inte utestängde framtida standardutveckling efter att tillförlitliga källor som visade att den grundläggande tekniken och vetenskapen var giltiga lämnades in).

Early streamer emission (ese) theoryEdit

teorin om tidig streamer utsläpp föreslår att om en åskledare har en mekanism som producerar jonisering nära dess spets, då dess blixtfångningsområdet ökar kraftigt. Först användes små mängder radioaktiva isotoper (radium-226 eller americium-241) som joniseringskällor mellan 1930 och 1980, senare ersatt med olika elektriska och elektroniska enheter., Enligt ett tidigt patent, eftersom de flesta blixtskydds markpotentialer är förhöjda, kommer vägavståndet från källan till den förhöjda markpunkten att vara kortare, vilket skapar ett starkare fält (mätt i volt per enhetsavstånd) och den strukturen kommer att vara mer benägen för jonisering och nedbrytning.

AFNOR, det franska nationella standardiseringsorganet, utfärdade en standard, NF C 17-102, som täcker denna teknik. NFPA undersökte också ämnet och det fanns ett förslag om att utfärda en liknande standard i USA., Inledningsvis uppgav en NFPA-oberoende tredjepartspanel att ” åskskyddstekniken verkar vara tekniskt sund ”och att det fanns en”tillräcklig teoretisk grund för luftterminalkonceptet och designen ur fysisk synvinkel”.) Samma panel drog också slutsatsen att ” det rekommenderade åskskyddssystemet har aldrig varit vetenskapligt eller tekniskt validerat och Franklin rod-luftterminalerna har inte validerats i fälttester under åskväder.,”

som svar drog den amerikanska geofysiska unionen slutsatsen att ” han Bryan-Panelen granskade i huvudsak ingen av studierna och litteraturen om effektiviteten och den vetenskapliga grunden för traditionella åskskyddssystem och var felaktig i sin slutsats att det inte fanns någon grund för standarden.”AGU försökte inte bedöma effektiviteten av några föreslagna ändringar av traditionella system i sin rapport., NFPA drog tillbaka sitt föreslagna utkast till utgåva av standard 781 på grund av bristande bevis på ökad effektivitet hos de Utsläppsbaserade systemen för tidig Streamer jämfört med konventionella luftterminaler.

medlemmar i den vetenskapliga kommittén för den internationella konferensen om åskskydd (ICLP) har utfärdat ett gemensamt uttalande om sitt motstånd mot tidig Streamer Utsläppsteknik. ICLP upprätthåller en webbsida med information om ESE och relaterad teknik., Fortfarande växer antalet byggnader och strukturer utrustade med ese-blixtskyddssystem samt antalet tillverkare av ese-luftterminaler från Europa, Amerika, Mellanöstern, Ryssland, Kina, Sydkorea, ASEAN-länderna och Australien.