Устройство молниезащиты Советский патент 1981 года по МПК H05F3/02 

(54) УСТРОЙСТВО МОЛНИЕЗАЩИТЫ

I

Изобретение относится к технике защиты промьшшенных, энергетических и других объектов от поражения молнией, в частности к молниеприемникам защитных мачт, и может быть использовано при разработке устройств молниезащитных объектов,

Известны устройства молниезащиты, содержащие изолированные молниеприемники, установленные на стойках рЗНаиболее близким к изобретению является устройство молмнезащиты, содержащее молниеприемник, установленный на мачте и присоединенный с помощью тросового молниеотвода к контуру заземления 2.

Недостатком таких устройств является невысокая надежность молниезащиты.

Цель изобретения - повьшение на- Q дежности запщты объектов,

Это достигается тем, что в устройстве молниезащиты, содержащем молниеприемник, установленный на мачте и

присоединенный с помощью тросового молниеотвода к контуру заземления, молниеприемник выполнен в виде двух соосных оси мачты металлических колец, соединенных между собой проводящими элементами, при этом диаметр меньшего кольца составляет 0, диаметра большего кольца, а расстояние между кольцами 0,2-0,5 радиуса меньшего кольца. Кроме того, оно снабжено дополнительными токоотводами, присоединенными одним концом к кольцу большего диаметра, а другим - к тросовому молниеотводу.

На чертеже представлена конструктивная схема устройства.

Устройство молниезащиты содержит мачту 1, молниеприкмник, выполненный в виде металлической конструкции, закрепленной над вершиной 2 мачты с помощью кронштейнов 3. Молниеприемник имеет тросовый: молниеотвод 4, закрепленный на кронштейнах и соединенньш с заземляющим контуром 5. Металлическая конструкция вьшолнена в виде кольца 6 радиуса R, соосно и ниже которого на кронштейнах установлено дополнительное кольцо 7 меньшего радиуса г (QT 0,3 до 0,8 R) на расстоянии Vi , причем величина h выбирается в пределах от 0,2г до 0,5г. Молниеприемник может быть снабжен дополнительными токоведущими спусками 8 (от одного и более, которые закрепляются верхними концами 9 к кольцу радиуса R, а нижними концами 10 к тросовым молниеотводам. Тросовые молниеотводы имеют крепления 11 для необходимого натяжения тросов,

Защитная мачта представляет собой диэлектрическую стойку или стальную конструкцию.

Дополнительные токоведущие спуски исключают вторичные воздействия молнии на объект, а также обеспечивают более эффективное и быстрое стекание тока молнии.

Работает устройство следующим образом.

При накоплении в атмосфере над объектом статического электричества на Молниеприемникиндуцируется заряд со знаком, противоположном знаку заряда в атмосфере. При разности потенциалов достаточной для развития молнии, происходит разряд на Молниеприемник и атмосферное электричество по молниеотводу отводится в контур заземления.

На предлагаемом молниеприемнике при развитии разряда молнии происходит значительно большее накопление шедуцированного заряда по сравнению с известньши молниеотводами, что увеличивает высоту молнитеотвода.

Лабораторные исследования, проведенные на крупномасштабной модели, показывают наличие роста индуцированного заряда с увеличением радиуса кольца,установленного на заземленном металлическом стержне, и пропорциональное увеличение веротяности поражения молниеотвода с ростом индуцированного заряда молниеотводе. Экспериментально показано, что зоны захвата молниеотводов, имеющих разные высоты но одинаковую величину индуцированного заряда, обеспеченную за счет установки развитых колец, равны между собой, В предложенной конструктивной схеме дополнительное повьш1ение эффективности достигается за счет соответствующего выбора расположения кол

И выбора соотношения между их размерами, позволяющего создать такое перераспределение индуцированного заряда на предложенной конструкции молниеотвода, что вблизи верхнего экрана, выполненного в виде торроида создается наибольшее усиление поля в промежутке верхний экран - лидер молнии, и ослабление электрического поля вблизи нижнего экрана, что приводит к вьфавниванию распределения напряженности электрического поля в промежутке объект-молниеотвод.

Усиление электрического поля верхнего электрода за счет перераспределения заряда дает дополнительное увеличение зоны захвата разрядов монии и фронт зоны защиты молниеотвода а значит практически без дополнительных затрат повышается эффективность молниезащиты.

Ослабление электрического поля у нижнего экрана дает двойной положительный эффект. За счет выбора оптимального места расположения экрана и .его размеров повьшхена электрическая прочность воздушного промежутка на 25%, что позволяет сократить расстояние между объектом и молниеотводом и тем самым увеличить надежность молниезащиты или сократить число молниеотводов при той же самой надежности.

Выравнивание электрического поля в промежутке объект-молниеотвод значительно уменьшает эффект от вторичного воздействия при протекании тока молнии, что имеет особо важное значение при молниезащите ряда объектов специального назначения.

При прямом ударе молнии в молниеотвод за счет наличия паразитной ин-гдуктивности и крутого фронта волны тока молнии возможно возникновение перенапряжений, поэтому в предлагаемой конструкции наряду с увеличением электрической прочности промежутка объект - молниеотвод и выравнивания электрического поля для защиты от

перенапряжений применены тросовые спуски, уменьшающие паразитную индуктивность молниеотвода и соответственно возможность возникновения дополнительньпс перенапряжений, что очень

5 важно для ряда объектов.

Таким образом, предлагаемое изобретение значительно повышает надежность молниезащиты.