Защита станции от прямых ударов молнии

Для защиты станции от прямых ударов молнии осуществляют стержневыми молниеотводами. ПУЭ [2] допускают установку стержневых молниеотводв на линейных порталах станций вместо отдельных фундаментов. Расчёты защиты молниеотводами сводятся к выбору их высоты, количества и мест установки при соблюдении условия, что всё обрудование подстанции попадает в зоны защиты. Размеры станции с трансформаторами составляют в плане 5,5 х 5 м2, высота здания hx = 7,6 м. Удельное сопротивление грунта площадки ? = 150 Ом·м.

Ожидаемое число поражений молний за год незащищенного объекта

N = (l + 7h) ? (m + 7h) ? n ? T ? 10-6, (5.1)

где n = 0,06 - число ударов молнии на 1 км2 земли за 1 ч. грозы, 1/(км2?ч);

Т-средняя интенсивность грозовой деятельности в местности (60ч/год);

l - длина подстанции, м;

m - ширина подстанции, м;

h - наибольшая высота объекта, м.

N = (5,5 + 7?8,25) ? (5 + 7?8,25) ? 0,06 ? 60 ? 10-6 = 0,014 ударов/год.

Это значит, 1 удар может случиться за 7 лет, что недопустимо. При наличии защиты стержневым молниеотводом с вероятностью прорыва 10-2, т.е. один удар молнии из 100 может поразить защищаемый объект, поражение возможно лишь один раз в 240 лет.

Принимаем вариант защиты станции одним стержневым молниеотводом, установленном на концевой опоре высотой Н = 12 м. Определим высоту молниеотвода [3] из условия защиты угла подстанции на высоте hx = 7,6 м, при расстоянии между опорой и станцией 5 м. Из схемы компоновки станции найдём требуемый радиус защиты до точки А:

rx1 = 10,7 м.

Используя выражение, связывающее радиус защиты с высотой молниеотвода h, запишем равенство

10,7 = ,

которое преобразуем в квадратное уравнение:

1,6h2 -14,86h - 27,82 = 0.

Решая уравнение, находим высоту молниеотвода

h ? 10,8 м.

Требуемая высота молниеотвода оказалась меньше высоты опоры.

Принимаем h = 13 м, добавив к опоре металлический штырь с h=1 м.

Радиус защиты этого молниеотвода на высоте hх = 4 м равен

rx2 = ;

rx2 = 11 м.

Необходимый радиус, найденный из рис. 4.2

rx2 = 7,6 м

оказывается меньше расчётного, следовательно, рассматриваемая точка попадает в зону защиты молниеотвода. Окончательно принимаем высоту стержневого молниеотвода h = 13 м.

Сопротивление растеканию тока грозового разряда:

Rр = ?·R,

где R = 0,5 Ом - сопротивление заземления при стационарном режиме;

?- импульсный коэффициент, который зависит от тока заземлителя и удельного сопротивления грунта (при ?=150 Ом·м ?= 0,8).

Тогда Rр = 0,8·0,5 = 0,4 Ом.