ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.12.2023
Просмотров: 32
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание
Введение______________________________________________________3
1.Теоретическая часть___________________________________________4
1.1.Природа молнии_____________________________________________4
1. 2.История создания молниеотвода_______________________________8
1.3.Понятие молниезащиты и зон защиты молниеотводов для зданий
и сооружений__________________________________________________9
1.4. Молниеотводы и их конструкции______________________________12
1.4.1.Стержневые молниеотводы__________________________________16
1.4.2.Одиночный стержневой молниеотвод _________________________16
1.4.3.Двойной стержневой молниеотвод____________________________18
1.4.4.Многократный стержневой молниеотвод_______________________20
1.4.5.Тросовые молниеотводы_____________________________________21
1.4.6.Одиночный тросовый молниеотвод____________________________21
1.4.7.Двойной тросовый молниеотвод_______________________________22
1.4.8.Сетчатые молниеприёмники__________________________________25
1.5.Токоотводы__________________________________________________26
1.6.Заземлители__________________________________________________27
1.7.Расчетная схема определения безопасных расстояний от
молниеотвода до сооружения______________________________________34
1.8.Нормирование сопротивления заземления________________________36
1.9.Внутренняя молниезащита_____________________________________38
2.Практическая часть_____________________________________________41
2.1.Молниезащита линий электропередач (ЛЭП)______________________41
2.2.Расчет молниезащиты__________________________________________43
3.Охрана труда и электробезопасность_______________________________45
3.1.Организация работы по охране труда на предприятии и на рабочем
месте___________________________________________________________45
3.2.Мероприятия по технике безопасности при монтаже
молниезащитных установок________________________________________49
3.3.Организационные и технические мероприятия по охране труда
при эксплуатации молниезащиты____________________________________54
3.4.Противопожарная безопасность при эксплуатации
высоковольтного электрооборудования______________________________55
4.Охрана окружающей среды и энергосбережение_____________________57
4.1.Мероприятия по охране окружающей среды при
эксплуатации электроустановок____________________________________57
4.2.Мероприятия по снижению электропотребления и рациональному использованию электроэнергии_____________________________________58
Заключение______________________________________________________63
Список литературы _______________________________________________64
Введение
В данной дипломной работе будет рассматриваться зонная концепция систем молнии-защиты зданий и ЛЭП. Данная тема очень актуальна, так как ввиду совершенной непредсказуемости и огромной мощности молнии, она представляет высокую потенциальную опасность, ведь на Земле происходит около 32миллиардов ударов молний в год. Прямой удар молнии опасен для людей, зданий, энергообъектов вследствие непосредственного контакта канала молнии с поражаемыми объектами. Затраты на осуществление молниезащитных мероприятий приблизительно в 1,5 раза меньше стоимости сгоревших за 5 лет зданий и сооружений. Без системы молниезащиты здания, люди и имущество, находящееся в нем, беззащитны перед ударом стихии. Молниезащита обязательная часть любого здания или производственного объекта. И в настоящий момент современный уровень науки и техники позволяет создать действительно функционально надежную и соответствующую техническому уровню систему молниезащиты.
1. Теоретическая часть
1.1. Природа молнии
Явление молнии само по себе очень интересно, ведь в природе все взаимосвязано и процесс её возникновения ученые долго изучают, но они смогли объяснить только немногие процессы, а остальные остаются для людей загадкой и по сей день.
Рассмотрим сначала природу молнии. Молния – это одно из самых мощных, зрелищных и непредсказуемых явлений природы. Во все времена пытались понять ее природу и спрогнозировать последствия. Молнии, бьющие с неба, несущие смерть и пожары, воспринимались людьми стрелами богов, а гром, сопровождавший вспышки, казался выражением их гнева. Во всех религиях были свои боги, которые могли извергать молнии, наказывать провинившихся. Их боялись, заклинали, приносили им жертвы. Потом стали считатать что молния это и «огненный пар», и «атмосферный огонь». И только в 1752 году Бенджамин Франклин доказал своим экспериментом, что молния – это мощнейший электрический заряд. Он провел свой известный опыт с воздушным змеем, который был запущен навстречу грозовому облаку и продемонстрировал: «Как только грозовая туча окажется над змеем, заостренная проволока станет извлекать из нее электрический огонь, и змей вместе с бечевой наэлектризуется… А когда дождь смочит змея и бечеву, сделав их способными свободно проводить электрический огонь, Вы увидите, как он обильно стекает с ключа при приближении вашего пальца». Вот так впервые были употреблены слова «электризуется», «электрический огонь»,«способными свободно проводить», которые с тех пор трактуются как «электризация», «электрический заряд», «токопроводимость», а «заостренная проволока» - это не что иное, как молниеприемник,а бечева – это молниеотвод.
Итак, мы видим, причина этого явления природы заключается в огромной концентрации атмосферного электричества (заряженных частиц) в грозовых облаках, в которых при присутствии восходящих потоков, происходит разделение отрицательных и положительных зарядов с накоплением заряженных частиц в различных частях тучи. Сегодня существует несколько теорий, касающихся атмосферного электричества и электризации грозовых облаков, как важнейших факторов, оказывающих непосредственное влияние на проектирование и создание комплексной молниезащиты и заземления зданий, сооружений и энергообъектов.
По современным представлениям образование заряженных частиц в облаках связано с наличием у Земли электрического поля, имеющего отрицательный заряд. Вблизи поверхности планеты напряжённость электрического поля равняется 100 В/м. Эта величина практически везде одинакова, не имеет зависимости от времени и места проведения измерений. Электрическое поле Земли обусловлено наличием в атмосферном воздухе свободных заряженных частиц, которые находятся в постоянном движении.
Например, в 1 см3 воздуха насчитывается более 600 положительно заряженных частиц и такое же количество отрицательно заряженных частиц. При удалении от земной поверхности в воздухе резко возрастает плотность частиц, имеющих заряд. Вблизи от земли электрическая проводимость воздуха ничтожно мала, но уже на высотах более 80 км электропроводимость возрастает в 3 000 000 000 раз и становится равной проводимости пресной воды. Если провести аналогии, то в первом приближении нашу планету можно сравнить с огромным конденсатором в форме шара.
При этом в качестве обкладок принимается поверхность Земли и воздушный слой, сосредоточенный на высоте восьмидесяти километров над земной поверхностью. В качестве изолятора выступает часть атмосферы толщиной 80 км, которая обладает низкой электропроводностью. Между обкладками виртуального конденсатора возникает напряжение до 200 кВ, а сила тока может составить до 1 400 А.
Подобный конденсатор обладает невероятной мощностью – порядка 300 000 кВт. В электрическом поле планеты, на высоте между 1 и 8 километрами от уровня земной поверхности, конденсируются заряженные частицы и возникают грозовые явления, которые ухудшают электромагнитную обстановку и являются источником импульсных помех в энергетических системах.
Итак, молнии возникают при очень сильной электризации воздушных масс, вследствие чего накапливается огромная разность потенциалов между землей и грозовой тучей. По мере того, как эта разность потенциалов увеличивается, в туче начинают образовываться светящиеся каналы ионизированного воздуха – лидеры. По направлению движения лидера от облака вниз или от наземного сооружения вверх молнии подразделяются на нисходящие и восходящие. Соприкосновение одного из них с нисходящим лидером (или касание последним поверхности земли) определяет место удара молнии в землю или какой-либо объект. Развитие нисходящей молнии происходит следующим образом. После установления сквозного лидерного канала следует главная стадия разряда – быстрая нейтрализация зарядов лидера, сопровождающаяся ярким свечением и нарастанием тока до пиковых значений, варьирующихся от единиц до сотен килоампер. При этом происходит интенсивный разогрев канала. Продолжительность вспышки составляет 0,2 с, а в редких случаях 1,0–1,5 с. Восходящие лидеры возбуждаются с высоких заземленных сооружений и с остроконечных элементов рельефа, у вершин которых электрическое поле во время грозы резко усиливается. Как-только, эти лидеры соединяются, образовывается сплошной канал ионизированного воздуха, который расширяется взрывообразно и при достижении земли происходит разряд молнии, который мы видим, а затем и слышим. Обычно по каналу проходят не один, а серия из нескольких разрядов, мощность которых со временем уменьшается и молния исчезает. Потом снова происходит накопление разности потенциалов и, как следствие, вспыхивает молния. Одно из ошибочных утверждений состоит в том, что мы видим молнию, когда она устремляется в землю. На самом же деле мы видим обратный путь молнии в небо. Молния – это не однонаправленный удар в землю, а фактически это кольцо, путь в обе стороны. Сама вспышка молнии, которую мы видим, так называемый обратный удар, это завершающая фаза цикла. И когда обратный удар молнии раскаляет воздух, появляется её визитная карточка – гром. Обратный путь молнии – это та часть молнии, которую мы видим как вспышку и слышим как гром. Обратный ток силой в тысячи ампер и миллионы вольт устремляются от земли к облаку со скоростью до 100-140 тыс. км/сек. Длина линейной молнии составляет несколько километров, но может достигать 20 км и более. Основной канал молнии имеет несколько ответвлений длиной 2-3 км. Диаметр канала молнии составляет от 10 до 45 см.
Внутренний канал, по которому течет ток, не превышает 1 см, хотя видимый достигает 1 м. Сила тока при этом в момент разряда достигает до 200 тыс. А. Напряженность электрического поля внутри грозового облака составляет от 100 до 300 В/см, но перед разрядом молнии в отдельных небольших объемах она может доходить до 1600 В/см. В каждом разряде молнии переносится от 1 до 10 Кл электричества. Температура в канале разогревается до 30 тыс. градусов и превышает температуру на поверхности Солнца.
Наряду с наиболее распространенной линейной молнией встречаются шаровая молния, ракетообразная и чечеточная молнии.
В различных частях нашей страны интенсивность грозовой деятельности имеет существенные отличия. В северных районах отмечается наиболее слабая грозовая активность. При продвижении на юг наблюдается рост грозовой деятельности, которая характеризуется числом дней в году, когда были грозы. В горной местности восходящие молнии возникают чаще и характеризуются более высокими параметрами. На равнинной местности восходящие молнии поражают объекты выше 150 м (более чем в 90 % случаев), а в горных районах – с меньшей высоты. Средняя продолжительность гроз за один грозовой день на территории Российской Федерации составляет от 1,5 до 2 часов. Грозовая активность для любой точки РФ устанавливается по специальным метеорологическим картам грозовой деятельности, которые составляются на основании данных многолетних наблюдений метеорологических станций.
1.2. История создания молниеотвода
Еще моряки Древней Греции оснащали корабли уникальными системами, которые устанавливали на вершины мачт: мечи с привязанными веревками, концы которых опускались в воду. Потом (примерно 200 лет назад) единственным способом борьбы с молниями считали беспрерывный колокольный звон во время грозы. Итогами такой "борьбы" были разрушенные колокольни и погибшие звонари (400 колоколен и 120 звонарей только за 33 года и только в одной Германии).
К середине XVIII столетия появились первые молниеотводы или как их тогда называли громоотводы, за широкое распространение которых мы должны быть признательны выдающемуся американскому физику и политическому деятелю Бенджамину Франклину. После знаменитого эксперимента с воздушным змеем он стал известен как учёный. Из этого эксперимента впоследствии и родилась идея молниеотвода. Бенджамин Франклин, пытаясь защитить Капитолий столицы штата Мериленд, в 1775 году прикрепил к зданию толстый железный стержень, который возвышался над куполом на несколько метров и был соединен с землей. Ученый отказался патентовать свое изобретение, желая, чтобы оно как можно скорее начало служить людям.