Decimoquinto webinar del ciclo "Puesta a tierra y protección contra el rayo: dudas y problemas que surgen en el diseño"
No es de extrañar, pero el pararrayos de catenaria es el tipo de pararrayos más común, y su eficacia ha sido mejor estudiada, porque millones de kilómetros de líneas eléctricas aéreas están protegidas por pararrayos de catenaria, simple o doble. Durante muchos años, la organización internacional CIGRE ha estado recopilando experiencia mundial en la operación de protección contra rayos por cable. La confiabilidad de su acción, según la altura de la suspensión y el ángulo de protección, se ha establecido de manera confiable, al menos hasta el nivel de 0.999. Cabe señalar que la metodología estadística para el cálculo de la probabilidad de ruptura, que se utilizó para determinar las zonas de protección de los pararrayos en las normas nacionales RD 34.21.122-87 y SO-153-34.21.122-2003, fue principalmente calibrado de acuerdo con la experiencia de operar cables de tierra.
Un punto importante es la eficiencia significativamente mayor de los pararrayos de alambre en comparación con los pararrayos de barra de la misma altura. Si comparamos la confiabilidad de protección del sistema de pararrayos y cables de tierra con un número igual de soportes en los que se instalan pararrayos, entonces la diferencia en el número de avances de rayos previstos en los objetos protegidos será al menos dentro de un orden de magnitud
Ceteris paribus, la mayor fiabilidad de la protección está asegurada por la organización de pararrayos de hilos cerrados o la ubicación de hilos de tierra con ángulos de protección negativos. Esto permite minimizar la altura de la suspensión de los cables de tierra y, por lo tanto, reducir significativamente la cantidad de rayos en el área protegida y, en consecuencia, la cantidad de efectos electromagnéticos peligrosos en los circuitos microelectrónicos, incl. subterráneo.
Otra ventaja fundamental de la protección contra rayos por cable es la posibilidad de instalar soportes de toma de tierra fuera del área protegida sin costes materiales significativos. Por lo tanto, es posible debilitar significativamente la conexión conductiva entre los conductores de puesta a tierra de estos soportes y el bucle de puesta a tierra del objeto protegido, lo que elimina casi por completo la penetración de la corriente del rayo en sus comunicaciones subterráneas. Finalmente, debido a la eliminación de los soportes de los cables de tierra del área protegida, es posible suprimir por completo la formación de canales de chispas deslizantes desde el punto de entrada de la corriente del rayo al suelo, o orientarlos en una dirección que sea seguro para el objeto.
Como resultado, la sustitución de los pararrayos por hilos de tierra en una serie de situaciones prácticamente significativas permite resolver simultáneamente el problema de la compatibilidad electromagnética.
Texto del seminario web. Página 1
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- Es bueno felicitarlos por el primero de septiembre, porque aunque hoy es el siete, todavía es el primero de septiembre para nosotros. Cuando me estaba preparando para este seminario, me di cuenta de ese pensamiento. Usted sabe que todos nos convertimos en pequeños en nuestra vejez, y cuando me preguntan sobre mi profesión, estoy feliz de decir que soy especialista en protección contra rayos, que trato con voltajes ultra altos y eso me causa cierto respeto. persona, lo cual es agradable para mí. Pero en lo que me di cuenta es que hoy resulta que no es particularmente necesario hablar de voltajes ultra altos, porque los problemas que están conectados hoy con la protección contra rayos en términos de voltaje están cayendo cada vez más y finalmente tenemos llegado al punto de que cuando se trata de protección contra rayos, estamos comenzando a hablar de unidades de voltios, porque la principal desgracia que traen los rayos hoy en día son, después de todo, captaciones electromagnéticas en circuitos de control de automatización, protección de relés en canales de transmisión de información, este tema Será importante, lo más importante hoy. Y hablando de pararrayos de alambre, seguiré recordando este famoso problema de la compatibilidad electromagnética, porque es el más importante para los especialistas en protección contra rayos en la actualidad.
— Entonces, si hablamos de pararrayos de alambre, entonces debemos referirnos al documento normativo SO-153, donde está escrito que los pararrayos pueden ser de varilla, consisten en alambres tensados, es decir, alambres y redes. Así que los diseñadores reconocen varillas, también reconocen rejillas por alguna razón. Aunque la eficiencia de estas redes es extremadamente baja. Y con los cables, la situación está un poco tensa.
— Por alguna razón, a los diseñadores no les gustan mucho los pararrayos de alambre, aunque los pararrayos de alambre son los pararrayos más comunes del mundo, porque literalmente millones de kilómetros de líneas eléctricas están protegidas por pararrayos de alambre. Y si hablamos de lo que sabemos sobre los pararrayos, entonces sobre todo sabemos cómo se comportan los pararrayos de alambre, cómo protegen los cables de las líneas eléctricas y toda la información que tenemos hoy es información que se atrae precisamente de los pararrayos de alambre. . A mediados del siglo pasado, dos de nuestros principales especialistas en protección contra rayos, Vladimir Vladimirovich Burgsdorf y Mikhail Vladimirovich Kostenko, resumieron la información recopilada por CIGRE: esta es la comisión internacional para redes eléctricas de larga distancia, y esta misma comisión procesó datos que permiten calcular la probabilidad de penetración de un rayo a través de pararrayos de hilos. Entonces, esas fórmulas de cálculo que propusieron nuestros especialistas Burgsdorf y Kostenko, todavía aparecen y estas fórmulas tienen dos formas diferentes. En un caso, el logaritmo de la probabilidad de un rayo se da en el valor habitual, y en el otro caso como un porcentaje, esta es la única diferencia entre estas dos fórmulas.
— Entonces, si generalizamos estas dos fórmulas, obtenemos lo siguiente. Resulta que, dependiendo del ángulo de protección, la probabilidad de penetración del rayo aumenta mucho, es decir, la confiabilidad de la protección se deteriora, pero si el ángulo comienza a disminuir, y más aún para ir a ángulos de protección negativos, entonces la confiabilidad de la protección se vuelve extremadamente alta. Si toma esta curva teórica, mire, solo una pequeña parte de esta curva está dada por líneas sólidas. Esta pieza, que está dada por líneas continuas, dice que aquí hay muchos puntos experimentales, y aquí puede contar con el hecho de que los datos proporcionados por las fórmulas de cálculo están realmente respaldados por una amplia experiencia operativa. Esta curva sólida alcanza aproximadamente el nivel de 10-3, es decir, de mil relámpagos, uno atraviesa el objeto protegido. Estos son los valores límite que hoy en día se pueden utilizar para probar cualquier método de cálculo, para ser honestos, esas zonas de pararrayos que tanto te gustan y que vienen dadas en los documentos reglamentarios en RD-34 o SO-153. Estas mismas zonas se obtienen calibrando los datos que dan los hilos de catenaria. No habría pararrayos de alambre y, francamente, no habría zonas de protección para pararrayos de varilla. Esa es la situación hoy.
— Pero este no es el punto, sino el hecho de que si miras las zonas de protección de los pararrayos de varilla. Así que acabo de descargar la tableta de SO-153. Y las zonas de protección de los pararrayos de alambre, verás que los tamaños de estas zonas son casi iguales. Si difieren para catenaria y pararrayos, difieren en un diez, quince por ciento. Y en este contexto, ahora les diré palabras tan sediciosas que la confiabilidad de los pararrayos de alambre es prácticamente inconmensurablemente más alta que la de los pararrayos de varilla a los que están acostumbrados. En el contexto de esas dos tablas que se descargan de las pautas, parece, tal vez incluso salvaje, pero, sin embargo, este es un hecho escueto.
“Y ahora, para demostrar este simple hecho, quiero mostrarles lo siguiente. tengo un objeto Tal objeto es un gran taller o un gran almacén con un tamaño de 100 * 100 metros y una altura de 20 metros. Quiero usar pararrayos de varilla para proteger este almacén y quiero ofrecer pararrayos de alambre. Tomo 4 postes, pongo estos 4 postes en las esquinas del almacén y mira, ponles pararrayos. Y tengo una curva que muestra cómo cambia la probabilidad de un rayo dependiendo de la altura de los pararrayos. Me centraré en la probabilidad de un avance de 0,01, es decir, en la fiabilidad de la protección de 0,99, y veré qué varillas necesito. Resulta que necesito pararrayos de unos 40 metros de altura. Pero si tomo estos mismos soportes y tiro un cable a lo largo de estos soportes alrededor del perímetro del almacén, obtendré la misma confiabilidad de protección de 0.01 con una altura de suspensión del cable de 28 metros. Imagínese, una diferencia de 12 metros es una diferencia no solo en dinero, que se destinará al costo de los soportes.
- ¿Por qué? Es muy importante entender por qué esta ventaja. Mira, se dibujan dibujos primitivos. Varilla pararrayos, algún objeto está condicionalmente parado cerca. Ya mostré esta foto en uno de los seminarios. Mira, el Señor Dios nos envía rayos desde diferentes direcciones. Veamos los rayos del punto A y los rayos del punto B. Estos rayos tienen diferente probabilidad de atravesar el objeto protegido. Desde el punto A, el canal va al objeto inicialmente. Del punto B se dirige inicialmente al pararrayos. La diferencia en estas distancias determina la confiabilidad de la protección. Un pararrayos de varilla protege bien los objetos solo desde un lado, desde la parte trasera. Si hablamos de un rayo que viene del lado opuesto, entonces aquí la protección es mucho más débil y esto se confirma simplemente por la diferencia entre una y otra distancia. ¿Y qué pasará ahora si me alejo del objeto o del pararrayos? Resulta que si me alejo del objeto horizontalmente hacia un lado, la diferencia entre estas mismas distancias disminuye y la confiabilidad de mi protección comienza a disminuir mucho. Y si me alejo del pararrayos, la diferencia entre estas distancias aumentará y la confiabilidad de la protección aumentará, por lo que los cables son buenos porque no importa de qué lado provenga el rayo, el cable primero se meterá en su camino. Y gracias a tal cable de protección contra rayos que rodea el área protegida, la confiabilidad de la protección aumenta considerablemente.
- Este punto se refleja en el documento normativo. En el documento normativo en SO-153-34.21.122, bien conocido por usted, hay una sección en la que pocos de ustedes se subieron: esta es la sección para calcular un pararrayos de alambre cerrado. Mira de qué se trata. Aquí tienes un objeto, esta es una proyección frontal. Encima hay soportes y sobre estos soportes se suspende un pararrayos a lo largo del perímetro exterior. Ahora bien, no importa de qué lado venga el rayo: a la derecha, a la izquierda, de aquí, de aquí, de donde venga, inicialmente tropieza con este mismo pararrayos de catenaria. Y como resultado de este caso, la confiabilidad de la protección aumenta considerablemente. Por ejemplo, si coloco pararrayos de alambre con un desplazamiento de solo 2 metros a un lado, mire, la confiabilidad de protección de 0.99, cuando un rayo de cada cien solo atraviesa, se proporciona para un objeto de 20 metros de altura en el caso cuando la altura del pararrayos es solo inferior a 2 metros sobre el techo del objeto protegido. Los cables resultan extremadamente prometedores en este sentido, no solo son prometedores, sino que casi no aumentan la altura del edificio, lo que significa que no atraen rayos adicionales sobre sí mismos. Y esto significa que la confiabilidad de la protección de las pastillas electromagnéticas se vuelve más confiable. Esta es la primera y más importante ventaja de los pararrayos de alambre. Los pararrayos de catenaria con alta confiabilidad de protección manejan con un pequeño exceso sobre el objeto protegido y esta es una calidad muy buena y muy favorable de ellos, que los diseñadores casi nunca usan.
Los edificios y estructuras están protegidos de los rayos directos por pararrayos de varios diseños. Pero cualquiera de los pararrayos incluye cuatro partes principales: un pararrayos que percibe directamente el impacto de un rayo; conductor de bajada que conecta el pararrayos con el electrodo de tierra; electrodo de tierra a través del cual la corriente del rayo fluye hacia el suelo; la pieza portante (soporte o soportes) destinada a la fijación del pararrayos y de la bajante.
Según el diseño del pararrayos se distinguen pararrayos de varilla, de cable, de malla y combinados. Según el número de pararrayos de acción conjunta, se dividen en simples, dobles y múltiples. Además, según la ubicación, los pararrayos pueden ser exentos, aislados y no aislados del edificio protegido.
La acción protectora de un pararrayos se basa en la propiedad del rayo de alcanzar las estructuras metálicas más altas y bien conectadas a tierra. Debido a esta propiedad, un edificio protegido de menor altura prácticamente no se ve afectado por el rayo si entra en la zona de protección de un pararrayos. La zona de protección de un pararrayos es una parte del espacio adyacente a él y con un grado de fiabilidad suficiente (al menos el 95%) que garantiza la protección de las estructuras frente a la caída directa de un rayo.
Muy a menudo, los pararrayos se utilizan para proteger edificios y estructuras. El pararrayos de un pararrayos de varilla es una varilla de acero ubicada verticalmente de cualquier perfil con una longitud de 2 ... 15 m y un área de sección transversal de al menos 100 mm2, montada sobre un soporte ubicado, por regla general , no más cerca de 5 m del objeto protegido. El pararrayos está conectado al electrodo de tierra con un conductor de bajada hecho de alambre de acero con un diámetro de al menos 6 mm, y en el caso de colocar un conductor de bajada en el suelo, al menos 10 mm. Al instalar pararrayos directamente en el techo del edificio, se hacen al menos dos conductores de bajada y con un ancho de techo de más de 12 m, cuatro. Si la longitud del objeto a proteger es superior a 20 m, entonces, por cada 20 m de longitud subsiguientes, se requiere instalar conductores de bajada adicionales; con un ancho de construcción de hasta 12 m, en ambos lados del edificio. Todas las conexiones (pararrayos - conductor de bajada, conductor de bajada - electrodo de tierra) deben estar soldadas.
Como pararrayos, es necesario utilizar en la medida de lo posible las estructuras altas existentes cerca del objeto protegido: torres de agua, tubos de escape, etc. Árboles que crecen a una distancia de no más de 5 m de los edificios de III ... V Los grados de resistencia al fuego también se pueden utilizar como soporte para pararrayos , si en la pared del edificio frente al árbol, a toda la altura de la pared, se coloca un conductor de bajada, soldado al electrodo de tierra del pararrayos.
Los pararrayos de cable se utilizan con mayor frecuencia para proteger edificios de gran longitud y líneas de alta tensión. Estos pararrayos se fabrican en forma de cables horizontales fijados sobre soportes, a lo largo de cada uno de los cuales se coloca un conductor de bajada. Pararrayos de hilo de catenaria Los pararrayos están fabricados con un cable multihilo de acero galvanizado con una sección mínima de 35 mm2.
Cabe señalar que los pararrayos de varilla y de alambre proporcionan el mismo grado de fiabilidad de protección.
Como pararrayos, se puede utilizar un techo metálico, puesto a tierra en las esquinas y en todo el perímetro al menos cada 25 m, o una malla de alambre de acero de un diámetro de al menos 6 mm superpuesta a un techo no metálico, que tenga un área de malla de hasta 150 mm2, con nudos fijados por soldadura, y puesta a tierra al igual que un techo metálico. Las tapas de metal se sujetan a la rejilla o al techo conductor sobre las chimeneas y las tuberías de ventilación y, en ausencia de tapas, se aplican anillos de alambre especialmente a las tuberías.
El pararrayos percibe directamente la caída directa de un rayo. Por lo tanto, debe resistir de manera confiable los efectos mecánicos y térmicos de la corriente y el canal de rayos de alta temperatura. La estructura de soporte lleva un pararrayos y un conductor de bajada, combina todos los elementos del pararrayos en una estructura única, rígida y mecánicamente fuerte. En las instalaciones eléctricas, los pararrayos se instalan cerca de partes vivas que se encuentran bajo tensión de funcionamiento. La caída del pararrayos sobre los elementos conductores de corriente de la instalación eléctrica provoca un accidente grave. Por lo tanto, la estructura de soporte del pararrayos debe tener una alta resistencia mecánica, lo que excluiría los casos de caída del pararrayos sobre los equipos de las centrales y subestaciones en operación. El pararrayos debe tener una conexión confiable a tierra con una resistencia de 5-25 ohmios a la propagación de la corriente de impulso. La propiedad protectora de los pararrayos de varilla es que orientan el líder de la descarga del rayo emergente hacia sí mismos. La descarga ocurre necesariamente en la parte superior del pararrayos, si se forma en un área determinada ubicada sobre el pararrayos. Esta área tiene la forma de un cono que se expande hacia arriba y se denomina zona de lesión del 100%.
Se ha establecido por datos experimentales que la altura de orientación del rayo H depende de la altura del pararrayos h. Para pararrayos de hasta 30 metros de altura:
y para pararrayos de altura superior a 30 metros H=600 m.
donde es la parte activa del pararrayos, correspondiente a su exceso sobre la altura del objeto protegido:
Figura 1.1 Zona de protección de un pararrayos de varilla simple: 1 - límite de la zona de protección; 2 - sección de la zona de protección a nivel.
Para calcular el radio de protección en cualquier punto de la zona de protección, incluso a la altura del objeto protegido, se utiliza la siguiente fórmula:
donde es un factor de corrección igual a 1 para pararrayos de altura inferior a 30 metros e igual a pararrayos de mayor altura.
Zonas de protección de objetos extensos en los que se utilizan varios pararrayos, se aconseja que las zonas de su derrota al 100% se cierren sobre el objeto o incluso se superpongan, excluyendo la penetración vertical del rayo al objeto protegido. los ejes de los pararrayos deben ser iguales o menores que el valor, determinado a partir de la dependencia:
La zona de protección de pararrayos de dos y cuatro varillas en el plano a la altura del objeto protegido tiene los contornos que se muestran en la Figura 1.3, a, b.
El ancho más pequeño de la zona de protección, el radio de protección que se muestra en el dibujo, se determina de la misma manera que para un solo pararrayos, pero está determinado por curvas especiales. La figura 1.2 muestra los diseños de pararrayos. Si los pararrayos con una altura de hasta 30 metros se encuentran a una distancia, el ancho más pequeño de la zona de protección es igual a cero.
Figura 1.2 Estructuras de pararrayos sobre soportes de hormigón armado: a - de hormigón vibrado; b - hormigón centrifugado
Figura 1.3 Pararrayos de varilla sobre soportes metálicos: a - pararrayos de alambre (estructura de soporte); b - pararrayos de varilla (estructura de soporte)
La figura 1.3 muestra los diseños de pararrayos sobre soportes metálicos. Los radios de protección se determinan en este caso de la misma manera que para los pararrayos simples. El tamaño se determina a partir de las curvas de cada par de pararrayos. La diagonal de un cuadrilátero o el diámetro de un círculo que pasa por los vértices de un triángulo formado por tres pararrayos, según las condiciones de protección de toda el área, debe satisfacer las siguientes dependencias:
Para pararrayos de menos de 30 m de altura:
Para pararrayos de más de 30 m de altura:
Los pararrayos autoportantes con soportes metálicos se instalan sobre cimientos de hormigón armado. Los conductores de bajada para tales pararrayos son estructuras de carga. En estructuras metálicas y de hormigón armado de aparamenta exterior, por regla general, se instalan pararrayos con piezas metálicas. El diseño de su fijación está determinado por las características del diseño de la aparamenta exterior a la que se une el pararrayos. Por lo general, el diseño de los pararrayos instalados en estructuras de aparamenta exterior es una tubería de acero, que a menudo consta de tuberías de varios diámetros. Los pararrayos con una altura de más de 5 m en la base tienen una estructura de celosía de acero angular. El potencial en el pararrayos en el momento de la descarga está determinado por la dependencia:
¿Dónde está la resistencia de puesta a tierra de impulso del pararrayos 5-25 Ohm?
Corriente de rayo en un objeto bien conectado a tierra.
El potencial en el pararrayos está determinado por:
dónde está la pendiente del frente de onda actual;
- - punto de pararrayos a la altura del objeto;
- - inductancia específica del pararrayos.
Para calcular la aproximación mínima permisible de un objeto a un pararrayos, se puede partir de la dependencia:
donde está la intensidad de campo eléctrico de impulso admisible en el aire, que se supone que es de 500 kV / m.
Las directrices para la protección contra sobretensiones recomiendan que la distancia al pararrayos sea igual a:
Esta dependencia es válida para una corriente de rayo de 150 kA, una pendiente de corriente de 32 kA/μs y una inductancia de pararrayos de 1,5 μH/m. Independientemente de los resultados del cálculo, la distancia entre el objeto y el pararrayos debe ser de al menos 6 metros.
Pararrayos de cuerda. Los valores de los coeficientes k y z se toman en función de la probabilidad admisible de penetración de un rayo en la zona de protección. La probabilidad de penetración de un rayo en la zona de protección es igual a la relación entre el número de descargas de rayos en la estructura protegida y el número total de descargas de rayos en el pararrayos y la estructura protegida. Si la probabilidad de penetración del rayo en la zona de protección es 0,01, entonces el coeficiente es 1, y con una probabilidad aceptable de 0,001, es decir, las zonas de protección de los pararrayos son algo más pequeñas que las zonas de protección de los pararrayos. La forma de la zona de protección de dos pararrayos de hilos paralelos de hasta 30 m de altura Los límites exteriores de la zona de protección de cada hilo se determinan de la misma manera que para un pararrayos de un solo hilo. Según el diseño de los soportes, se pueden utilizar uno o dos cables, bien sujetos al soporte metálico oa los taludes metálicos de puesta a tierra de los soportes de madera. Para proteger el cable de la sobrecarga por la corriente del rayo y para controlar la conexión a tierra, el soporte del cable se realiza utilizando un aislador de suspensión en derivación con una vía de chispas. La eficacia de la protección del cable es mayor cuanto menor es el ángulo formado por la vertical que atraviesa el cable y la línea que conecta el cable con el extremo exterior de los hilos. Este ángulo se denomina ángulo de protección, tomando su valor dentro de
La zona de protección de pararrayos de dos hilos de más de 30 m de altura El método de construcción de una zona de protección para este caso es el mismo que para pararrayos de hilo de hasta 30 m de altura, pero a una distancia de la parte superior, el La zona se trunca de la misma manera que para los pararrayos de un solo hilo. El ancho de la zona de protección, que excluye el daño directo a los cables al nivel de su altura de suspensión, está determinado por la dependencia:
Esta dependencia es válida para una altura de suspensión del cable de 30 my menos.
CABLE PARA RAYOS: un dispositivo para proteger edificios y estructuras de la caída directa de rayos. M. incluye cuatro partes principales: un pararrayos que percibe directamente la caída de un rayo; conductor de bajada que conecta el pararrayos con el electrodo de tierra; electrodo de tierra a través del cual la corriente del rayo fluye hacia el suelo; la pieza portante (soporte o soportes) destinada a la fijación del pararrayos y de la bajante.
Según el diseño del pararrayos se distinguen pararrayos de varilla, de cable, de malla y combinados.
Según el número de pararrayos de acción conjunta, se dividen en simples, dobles y múltiples.
Además, en la ubicación de M. hay separados, aislados y no aislados del edificio protegido. La acción protectora del rayo se basa en la propiedad del rayo de alcanzar las estructuras metálicas más altas y bien conectadas a tierra. Debido a esta propiedad, un edificio protegido de menor altura prácticamente no es alcanzado por un rayo si entra en la zona de protección M. La zona de protección M es la parte del espacio adyacente a él y con un grado suficiente de fiabilidad (al menos 95%) proporcionando protección a las estructuras de los impactos directos de rayos. La mayoría de las veces, la varilla M se usa para proteger edificios y estructuras.
Los rayos de cuerda se utilizan con mayor frecuencia para proteger edificios de gran longitud y líneas de alto voltaje. Estos M. están hechos en forma de cables horizontales fijados en soportes, a lo largo de cada uno de los cuales se coloca un colector de corriente. Varilla y cable M. proporcionan el mismo grado de fiabilidad de protección.
Como pararrayos, se puede utilizar un techo metálico, puesto a tierra en las esquinas y en el perímetro al menos cada 25 m, o una malla de alambre de acero de un diámetro de al menos 6 mm superpuesta a un techo no metálico, que tenga un área de malla de hasta 150 mm2, con nudos fijados por soldadura, y puesta a tierra como un techo metálico. Las tapas de metal se sujetan a la rejilla o al techo conductor sobre las chimeneas y las tuberías de ventilación y, en ausencia de tapas, se aplican anillos de alambre especialmente a las tuberías.
M. rod - M. con una disposición vertical del pararrayos.
M. cable (extendido) - M. con disposición horizontal del pararrayos, fijado sobre dos soportes puestos a tierra.
ZONAS DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS
Normalmente, la zona de protección se designa por la máxima probabilidad de ruptura correspondiente a su borde exterior, aunque la probabilidad de ruptura disminuye significativamente en la profundidad de la zona.
El método de cálculo permite construir una zona de protección para pararrayos de varilla y de alambre con un valor arbitrario de la probabilidad de penetración, es decir para cualquier pararrayos (simple o doble), puede construir un número arbitrario de zonas de protección. Sin embargo, para la mayoría de los edificios públicos, se puede proporcionar un nivel de protección suficiente utilizando dos zonas, con una probabilidad de penetración de 0,1 y 0,01.
En términos de la teoría de la confiabilidad, la probabilidad de ruptura es un parámetro que caracteriza la falla de un pararrayos como dispositivo de protección. Con este enfoque, las dos zonas de protección aceptadas corresponden al grado de confiabilidad de 0,9 y 0,99. Esta evaluación de confiabilidad es válida cuando un objeto se encuentra cerca del borde de la zona de protección, por ejemplo, un objeto en forma de anillo coaxial con un pararrayos. Para objetos reales (edificios comunes), en el borde de la zona de protección, por regla general, solo se ubican los elementos superiores y la mayor parte del objeto se coloca en la profundidad de la zona. La evaluación de la fiabilidad de la zona de protección a lo largo de su borde exterior conduce a valores excesivamente bajos. Por tanto, para tener en cuenta la disposición mutua de pararrayos y objetos existente en la práctica, se asigna a las zonas de protección A y B en el RD 34.21.122-87 un grado de fiabilidad aproximado de 0,995 y 0,95, respectivamente.
Pararrayos de una sola varilla.
La zona de protección de un pararrayos de una sola varilla con una altura h es un cono circular (Fig. A3.1), cuya parte superior está a una altura h0 1.1. Zonas de protección de pararrayos monovarilla de altura h? 150 m tienen las siguientes dimensiones totales. Zona A: h0 = 0,85h, r0 = (1.1 - 0.002h)h, rx = (1,1 - 0,002h)(h - hx/0,85). Zona B: h0 = 0,92h; rx \u003d 1.5 (h - hx / 0.92). Para la zona B, la altura de un pararrayos de una sola varilla para valores conocidos de h y puede determinarse mediante la fórmula h = (rx + 1,63hx)/1,5. Arroz. P3.1. Zona de protección de un pararrayos monovarilla: I - el límite de la zona de protección en el nivel hx, 2 - lo mismo en el nivel del suelo Pararrayos de un solo hilo. La zona de protección de un pararrayos monofilar de altura h? 150 m se muestra en la fig. P3.5, donde h es la altura del cable en la mitad del vano. Teniendo en cuenta la flecha del cable con una sección transversal de 35-50 mm2, con una altura conocida de salto de apoyo y longitud de luz a, se determina la altura del cable (en metros): h = salto - 2 a la vez< 120 м; h = salto - 3 a 120< а < 15Ом. Arroz. P3.5. Zona de protección de un pararrayos monofilar. Las designaciones son las mismas que en la Fig. P3.1 Las zonas de protección de un pararrayos monofilar tienen las siguientes dimensiones totales. Para una zona de tipo B, la altura de un pararrayos de un solo hilo con valores conocidos de hx y rx está determinada por la fórmula El sistema de electrodos de tierra vertical se realiza por inmersión sucesivamente mecanizada de electrodos roscados de 1,2-3 metros de largo, conectados entre sí por acoplamientos de latón. Electrodos de acero de 14,2-17,2 mm de diámetro, con recubrimiento electroquímico de cobre (99,9% de pureza), de 0,25 mm de espesor. garantiza una alta resistencia a la corrosión y una vida útil del electrodo de tierra en el suelo de al menos 40 años. La alta resistencia mecánica del electrodo de tierra permite sumergirlo hasta una profundidad de 30 metros. El revestimiento de cobre de los electrodos tiene una alta adherencia y plasticidad, lo que permite sumergir las varillas en el suelo sin romper la integridad y despegar la capa de cobre. La base de un pararrayos de alambre, como su nombre lo indica, es un cable de metal galvanizado (generalmente se usa acero). Al mismo tiempo, se recomienda que su área de sección transversal sea igual a al menos 35 metros cuadrados. milímetro Los pararrayos de cable se utilizan donde otras opciones son bastante difíciles de instalar, por ejemplo, en techos largos y líneas de alta tensión. Sin embargo, a veces se colocan en pequeñas cabañas. Una de las desventajas de un pararrayos de alambre es que el alambre es visible en el techo, pero se puede ocultar si se desea. En algunas situaciones, los pararrayos de alambre pueden colocarse no sobre el objeto protegido en sí, sino cerca de él. La protección contra rayos por cable es de dos tipos: Para uno solo bastan dos mástiles, entre los cuales se tiende un cable. Y cada mástil a la vez tiene una conexión con su propia bajante, electrodo de tierra y pararrayos. En ciertos casos, se instalan cuatro mástiles en el edificio a la vez. Están conectados por dos cables, y de manera que son paralelos entre sí a la misma altura. Cuando cae un rayo, actúan juntos como un todo: este es un pararrayos de doble cable.
El diseño de un pararrayos de alambre, así como su instalación, en la mayoría de los casos es una tarea bastante complicada que requiere la participación de profesionales. Incluso en la etapa de diseño, es imperativo llevar a cabo, es decir, determinar el área específica de acción y otros parámetros. El cálculo se lleva a cabo de acuerdo con fórmulas bastante complejas, en las que, en particular, se deben tener en cuenta los siguientes indicadores: La instalación en sí debe cumplir estrictamente con las reglas para la instalación de instalaciones eléctricas (PUE), y por lo tanto tiene muchas sutilezas que una persona no preparada puede no conocer. Los cables se conectan a los mástiles y conductores de bajada con abrazaderas de perno. Se requieren dos de estas abrazaderas para cada conexión. Si el techo está acabado con materiales inflamables (plástico, madera, etc.), los cables deben estar a una distancia de 10 a 15 centímetros de la superficie. Además, algunos elementos de la futura protección contra rayos deben conectarse mediante soldadura, y la sección transversal de la soldadura debe ser al menos tres veces mayor que la sección nominal del cable. No es deseable que los tramos superen los 15 metros, para evitar esto, se recomienda instalar soportes adicionales. Los soportes del pararrayos deben estar equipados con un pequeño anillo de alambre por donde pasará el alambre. Los soportes y mástiles deben ser lo suficientemente fuertes para soportar el peso de la estructura en fuertes ráfagas de viento. También vale la pena recordar que cuanto menor sea el ángulo entre la vertical imaginaria que atraviesa el cable y la línea que conecta el cable con el cable exterior (esto se denomina ángulo de protección y su valor, según las normas, debe ser de 20-30 grados). ), más eficaz será el cable pararrayos. Además del cable, también hay pararrayos de varilla y malla. El de malla es el más difícil de ejecutar, y el de varilla, como el de cable, tiene un diseño bastante simple. Una característica distintiva del sistema de varillas es la presencia de un pasador vertical, que adquiere un rayo. La práctica demuestra que protegen un área mucho más pequeña que las de cable y, por lo tanto, muchas personas se detienen en la segunda opción de estas dos. Es un compromiso entre un pasador convencional (mástil) y una malla. En última instancia, la elección de una u otra protección contra rayos dependerá de las características específicas del edificio o estructura, el estado de los aparatos eléctricos, el tipo de conexión a tierra de la red eléctrica, la frecuencia de las tormentas eléctricas en una zona climática particular.
Tipos y caracteristicas
Los matices del cálculo.
Montaje
La extensión de la cuerda solo es posible amarrando con una longitud de superposición de al menos un metro y medio. Para proteger el cable de quemaduras por la corriente del rayo y hacer que la conexión a tierra de los soportes sea más confiable, se utiliza un aislador de suspensión con el llamado espacio de chispas.Comparación con otras opciones
