4.5.2. Блискавковідводи

 

Захист від прямих ударів здійснюється за допомогою блискавковідводів. Блискавковідвід являє собою пристрій, що піднімається над захисним об’єктом, що, через який струм блискавки, минаючи захисний об’єкт, що, відводиться в землю. Блискавковідвід складається з блискавкоприймача, що безпосередньо сприймає на себе удар блискавки, струмовідводу і заземлювача.

Захисна дія блискавковідводів заснована на тому, що під час лідерної стадії на вершині блискавковідводу зосереджуються заряди і найбільші напруженості електричного поля створюються на шляху між лідером, що розвивається, і вершиною блискавковідводів. Виникнення і розвиток із блискавковідводу зустрічного лідера ще більш підсилює напруженості поля на цьому шляху, що остаточно визначає удар у блискавковідвід. Об'єкт, що захищає, більш низький, чим блискавковідвід, будучи розташований поблизу від нього, виявляється заекранованим блискавковідводом і зустрічним лідером і тому практично не може бути уражений блискавкою.

Захисна дія блискавковідводу характеризується його зоною захисту, тобто  простором поблизу блискавковідводу, імовірність влучення блискавки в яке не перевищує певного, досить малого значення.

Блискавковідводи по типі блискавкоприймачів розділяються на стрижневі і тросові. Стрижневі блискавковідводи виконуються у вигляді вертикально встановлених стрижнів (щогл), з'єднаних із заземлювачем, а тросові - у вигляді горизонтально підвішених проводів. По опорах, до яких кріпиться трос, прокладаються струмовідводи, що з'єднують трос із заземлювачем.

Відкриті розподільні пристрої підстанцій захищаються стрижневими блискавковідводами, а лінії електропередачі - тросовими. Для захисту шинних мостів і гнучких зв'язків великої довжини також можуть застосовуватися тросові блискавковідводи.

Зона захисту одиночного блискавковідводу висотою h £ 150 м являє собою круговий конус (рис. 4.24) з вершиною на висоті h0 < h, перетин якого на висоті hx має радіус rx.

Рис. 4.24. Перетин зони захисту одиночного стрижневого блискавковідводу:
МО – блискавковідвід; ЗО – захисний об’єкт,; h – висота блискавковідводу;
h0 – верхня точка зони захисту блискавковідводу при ймовірності прориву блискавки Рпр2; hx – висота об'єкта, що захищається; rx - радіус зони захисту на висоті hx; rз - опір заземлення блискавковідводу; hа - активна висота блискавковідводу

 

Границі зони захисту знаходяться за формулами:

 

        h0 = 0,85h, rx  = (1,1 – 0,002h)(hhx / 0,85). (4.33)

 

Імовірність прориву блискавки через Рпр1 границю зони не більше 0,005. Якщо допустити ймовірність прориву блискавки Рпр2 = 0,05, то зона захисту розширюється й описується формулами:

 

                 h0 = 0,92h, rx = 1,5(hhx / 0,92).        (4.34)

 

Зона захисту двох стрижневих блискавковідводів, що перебувають поблизу один від одного (на відстані, меншій (3–5)h), розширюється в порівнянні із зонами окремих блискавковідводів. Виникає додатковий обсяг зони захисту, обумовлений спільною дією двох блискавковідводів. Зони захисту подвійного стрижневого блискавковідводу (рис. 4.25) описуються формулами, які можна знайти в спеціальній літературі. Якщо відстань l між блискавковідводами перевищує 3h (Pпр = 0,005) або 5h (Pпр = 0,05), то кожний із блискавковідводів варто розглядати як одиночний. Трохи близько розташовані блискавковідводи (наприклад, три і більше) утворять «багаторазовий» блискавковідвід. Його зона захисту визначається зонами захисту найближчих блискавковідводів.

При цьому приймається, що внутрішня зона має ймовірність прориву таку ж, як і зона взятих попарно блискавковідводів

 

Рис. 4.25. Зона захисту подвійного стрижневого блискавковідводу:
а – перетин вертикальною площиною, що проходить через осі блискавковідводів; б – перетин горизонтальною площиною на висоті hx; h – висота блискавковідводу;  h0 – верхня точка зони захисту; hmin – мінімальна висота зони захисту;
  відстань між блискавковідводами; dx – мінімальна напівширина зони захисту на висоті hx; rx – радіус зовнішньої зони захисту на висоті hx