Безопасность жизнедеятельности. 
Электроснабжение потребителя первой категории

Молниезащита объекта

Базовая станция спутниковой связи относится к объектам первой категорий и предназначена для обмена цифровой информацией (пакетная передача данных) между правительственными, государственными учреждениями, различными юридическими и физическими лицами. Она удалена от линий электропередач и получает электрическую энергию от ветро-солнце-дизельной энергосистемы.

Фактическую основу защиты элементов электрических установок от атмосферных перенапряжений и, соответственно, от поражения прямыми ударами молнии составляет устройство молниеотводов, то есть хорошо заземленных проводников, располагаемых выше, чем защищаемые элементы электрической установки: Вертикально — Осевая Ветроэнергетическая Турбина, фотоэлектрический модуль и основное здание в котором расположено основное радиотехническое оборудование Имеются три категории устройств молниезащиты: I и II — защищает от прямых ударов, электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов. III — от прямых ударов и заноса высоких потенциалов. Зона защиты молниеотвода — это часть пространства внутри которого объект защищен от ударов молнии с определенной степенью надежности: зона типа А-99.5% и выше, Б-95% и выше.

Например, I категорию защиты и зону типа, А должны иметь взрывоопасные объекты по ПТЭ класса ВI и ВII, а II-ВIа и ВIIа причем зоной защиты типа, А при ожидаемом количестве поражений в год больше одного, а также Б — меньше одного.

Для приема электростатического заряда молнии и отвода ее токов в землю служат специальные части молниезащиты-молниеотводы, которые состоят из несущей части (опоры), молниеприемника, токоотвода и заземлителя.

По конструкции различают молниеотводы:

• 1) одиночный стержневой.
• 2) двойной стержневой — это 2 стержневых молниеотвода, расположенные по разные стороны защищаемого объекта.
• 3) тросовый — между двойными стержневыми молниеотводами натянут стальной трос.
• 4) молниеприемная сетка, укладываемая на неметаллическую кровлю.

Опоры молниеотводов могут выполняться из стали, железобетона, дерева. Молниеприемники стержневые изготавливаются из стали сечением не менее 100 мм² и длиной не менее 200 мм. В качестве молниеприемника могут служить металлические конструкции объектов (трубы, дефлекторы, кровля и т. п.).

Молниеприемники тросовых молниеотводов выполняются из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм². Молниеприемная сетка выполняется из стальной проволоки 6−8 мм или полосовой стали сечением не менее 46 мм² и укладывается непосредственно на кровлю или под слой негорючего утеплителя или гидроизоляции. Узлы сетки соединяются сваркой. Размер ячеек должен быть не более 36 м² (6*6 м) для защиты II категории и 150 м² (12*12) для III категории.

Для молниезащиты II и III категории допускается в качестве молниеприемника использовать металлическую кровлю.

Все металлические элементы объекта, расположенные на крыше должны быть соединены с металлом кровли или сетки, а неметаллические элементы, возвышающиеся над кровлей должны иметь дополнительные молниеприемники.

Токоотводы, соединяющие сетку или кровлю с заземлителями прокладываются не реже, чем через 25 м по периметру здания.

Токоотводы выполняются в виде стальных тросов, полос, труб, сечением (24−48 мм2) согласно и прокладываются к заземлителям кратчайшим путем.

Заземлители делятся на:

• а) углубленные из полосовой или круглой стали, укладываемые на дно котлована.
• б) вертикальные из стальных ввинчиваемых стержней (2−5 м) или на уголковой стали; верхний конец заземлителя углубляется на 0.6−0.7 м.
• в) горизонтальные — из круглой или полосовой стали (160 мм2) уложенные на глубине 0.6−0.8 м в виде одного или нескольких симметричных лучей.
• г) комбинированные — вертикальные и горизонтальные. Сечение элементов заземлителей должны быть не менее требуемых.

Соединение молниеприемников токоотводов и заземлителей на сварке. Среднегодовая интенсивность грозовой деятельности в часах определяется по спецкарте.

Ожидаемое количество поражений молнией в год:

N = (S+6_*h) _* (L+6_*h) _*n_*10 000 (4.1).

где.

S, L — соответственно ширина и длина защищаемого объекта, м; h — наибольшая высота объекта, м; n — среднегодовое число ударов молний в 1 км² земной поверхности.

Таблица 4.1 — Среднегодовое число ударов молний в 1 км².

Величина импульсного сопротивления заземлителя связана с предельно допустимым сопротивлением растеканию тока промышленной частоты.

Rи = K.

где — коэффициент импульса принимается согласно; Rи для каждого заземлителя должна быть не более 10 Ом (для защиты II категории 20 Ом), а в грунтах с удельным сопротивлением 500 Ом*м допускается до 40 Ом.

Для защиты от заноса высоких потенциалов в защищаемый объект по подземным металлическим коммуникациям необходимо заземлители и подводы к ним располагать на расстоянии Sз = 0.5_*Rист и Sз = 0.3_*Rитр, но не менее 3 м. где Rист, Rитр — величина Rи для стержневого и тросового заземлителя. Коммуникации при вводе в здание соединяются с заземлителями.

Ввод в здание с защитой I и II категории электрических сетей напряжением до 1000 В, сетей телефона, радио и сигнализации выполняется кабелем; металлическая оболочка кабелей заземляется у ввода в здание и в местах перехода воздушных линий в кабель. Кроме того, в местах перехода линий в кабель между каждой жилой и заземленными элементами устраиваются закрытые искровые промежутки или разрядники (например, РВН — 0.5).

Ввод в здание с защитой III категорий линий электрических сетей выполняется по ПТЭ, а линий связи и пр. по ведомственным нормам и правилам.

Защита от электростатической индукции должна выполняться путем присоединения металлических корпусов всего оборудования, аппаратов и металлических конструкций к специальному или защитному заземлению.

Защита от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами (оболочки кабелей и пр.) в местах их возможного сближения на расстоянии 10 см и менее через каждые 20 м для объектов I категории защиты и 25−30 см для II категории привариваются металлические перемычки (для недопущения незамкнутых контуров).

При выполнении молниезащиты также необходимо учитывать следующее: для повышения безопасности людей и животных необходимо заземлители молниеотводов размещать в редко посещаемых местах, в удалении на 5 м и более от проезжих и пешеходных дорог; для исключения заноса высоких электрических потенциалов в защищаемые объекты по подземным коммуникациям, необходимо размещать заземлители и токоотводы к ним на достаточном расстоянии от этих коммуникаций, для исключения перекрытия разряда от молниеприемника на достаточном расстоянии от элементов объекта.

Размеры ВЭУ:

h_x=10м Площадь 5×5м Расчет для зоны Б.

где.

Д — расстояние между молниеотводами, поэтому Д=0 т.к. молниеотвод один.

h_к — высота вэс,.

h — высота стержня,.

h_x — высота сооружения,.

h₀ — высота перелома образующей конуса, Из неравенства находим:

Рисунок 4.1 — молниезащитная зона.

СП — Солнечная панель ВЭУ — ветроэне ветроэнергетическая установка Защитные свойства стержневого молниеотвода характеризуется зоной защиты, под которой понимают пространство вокруг молниеотвода, где поражение защищаемого объекта атмосферными разрядами маловероятно.

Таким образом, при высоте молниеотводов разной 22 м, данная ВЭУ будет находиться в защитной зоне.

По результатам расчёта производим необходимые построения очертаний зоны защиты.

При установке молниеотводов на порталах подстанции для повышения надёжности грозозащиты необходимо:

• а) У стоек конструкций с молниеотводами устраивать дополнительный заземлитель из двух, трёх труб длинной три, пять метра;
• б) Обеспечить растекание тока молнии от конструкций к молниеотводом не менее чем в трёх, четырёх направлениях;
• в) Число изоляторов в гирляндах на порталах увеличить на два изолятора по сравнению с обычным;
• г) Присоединение заземлителя трансформаторов производить на расстоянии не менее пятнадцати метров от заземлителя молниеотвода.