PL237640B1 - Zabezpieczenie odgromowe budowlanych obiektów metalowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zabezpieczenie odgromowe budowlanych obiektów metalowych, zwłaszcza prostopadłościennych kontenerów magazynowych lub zestawów kontenerowych z metalowymi ich skrzyniami zlokalizowanych w terenach otwartych, wykorzystujące piorunochron z wczesną emisją jego lidera, zabezpieczającą te obiekty przed wyładowaniem atmosferycznym.

Ochrona odgromowa zwłaszcza zewnętrzna mająca na celu przejęcie wyładowania atmosferycznego i odprowadzenie prądu piorunowego do ziemi stanowi podstawowy element bezpieczeństwa obiektów budowlanych, głównie z obudową metalową oraz ich otoczenia.

Obiekty metalowe w tym kontenery z metalowymi skrzyniami znajdujące się w przestrzeni otwartej są szczególnie podatne na wyładowania atmosferyczne, gdyż pole elektryczne pochodzące od ładunku elektrycznego chmury burzowej koncentruje się na ich przewodzących elementach metalowych połączonych z ziemią. Zjawisko to sprzyja powstawaniu oddolnego lidera, który po połączeniu się z liderem zstępującym stwarza przewodzącą drogę dla przepływu ładunków elektrycznych pomiędzy ziemią i chmurą burzową, w wyniku czego powstaje wyładowanie atmosferyczne zwane piorunem. Poza tym w miejscu gdzie następuje przejście prądu tego pioruna z powietrza do metalowej obudowy takiego obiektu powstaje łuk elektryczny zdolny przepalić to pokrycie metalowe, powodując pożar takiego obiektu. Poza tym prąd pioruna o amplitudzie rzędu kilkudziesięciu kA rozchodząc się od miejsca jego uderzenia poprzez metalowe elementy konstrukcyjne obiektu do ziemi powoduje powstawanie przepięć elektrycznych o amplitudzie kilkudziesięciu kV. Wysokie przepięcia są zatem efektem impulsowego charakteru prądu pioruna oraz indukcyjności elementu metalowego (obudowy obiektu) odprowadzającego prąd pioruna d o ziemi.

Powszechnie szacuje się, że prostoliniowy przewodnik posiada impedancję o charakterze indukcyjnym wynoszącym około 3 Ω/m dla podstawy harmonicznej pioruna, której częstotliwość wynosi około 1 Mhz. Zatem przyjmując jako uśrednioną amplitudę pioruna wynoszącą 30 kA, wówczas różnica potencjałów na długości 1 m prowadnika osiągnie wartość rzędu 90 kV, a tak wysokie przepięcia mogą spowodować zarówno przeskoki iskry wewnątrz danego obiektu metalowego jak również porażenia elektryczne ludzi. Okazało się, że zabezpieczenie tego typu obiektów od skutków wyładowań atmosferycznych jest problemem - zagadnieniem technicznym trudnym do zrealizowania, gdyż w pewnych warunkach atmosferycznych tworzą się chmury burzowe z nagromadzonym w sobie ładunkiem elektrycznym ujemnym skierowanym w kierunku ziemi. W przypadku gdy ładunek ten jest zbyt duży, a wytwarzane przez niego natężenie pola elektrycznego przekroczy pewien próg graniczny to następuje wyładowanie elektryczne zupełne, czyli przeskok iskrowy. Pierwszy taki przeskok powoduje zjonizowanie atomów powietrza na długości rzędu 10-20 m, po czym sukcesywnie następują kolejne skoki jonizujące kolejne atomy, doprowadzając do jonizacji lawinowej, a po dotarciu do ziemi następuje gwałtowne rozładowanie i przepływ ładunków dodatnich zgromadzonych w ziemi w kierunku chmury z ładunkami ujemnymi.

Chmury burzowe naładowane ładunkiem elektrycznym w kierunku do ziemi stanowiącym czoło pioruna, posiadają ładunek elektryczny rzędu od kilku do kilkudziesięciu Kulombów. Wówczas na elementach metalowych budowli będących w polu elektromagnetycznym tego ładunku indukuje się ładunek proporcjonalny do tak zwanej zastępczej powierzchni tych elementów. Celem ukierunkowania wyładowania elektrycznego i kontroli przepływu tego ładunku z powstałej chmury burzowej w kierunku ziemi stosowane są piorunochrony o różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych.

W znanym powszechnie piorunochronie Franklina wspomnianą powierzchnię zastępczą stanowi powierzchnia jego ostrza, które w przypadku umieszczenia go w si lnym polu elektrycznym powoduje jonizację powietrza wokół tego ostrza. Wynika z tego, że im większa jest powierzchnia zastępcza metalowego elementu w postaci ostrza, tym wyidukowany zostanie większy ładunek elektryczny. Mając zatem na uwadze działanie siły wiatru oraz estetykę wykonanego piorunochronu dąży się do tego aby powierzchnia zastępcza ostrza piorunochronu była jak najmniejsza. Oznacza to, że optymalna zastępcza powierzchnia ostrza piorunochronu, która wyi ndukuje ładunek elektryczny stanowi jeden z podstawowych warunków w projektowanej konstrukcji piorunochronu, przy czym główny problem polega na przeniesieniu tego ładunku do jego wnętrza w celu zasilenia układu jonizującego powietrze, zwanego modułem indukcyjnym. Kolejnym problemem jest powstawanie w układzie jonizującym pojemności rozproszonych, które wywołane są przez zastępcze pojemności kondensatorów powierzchni zastępczej piorunochronu w stosunku do ziemi, przy czym energia tak wytworzonego ładunku elektrycznego tych kondensatorów jest niewykorzystywana, powodując tym

PL 237 640 B1 samym stratę tej energii. Jednocześnie stwierdzono, że skuteczność piorunochronu jest tym większa im szybciej nastąpi jonizacja powietrza wokół jego ostrza, przy czym znane są różne metody podnoszenia tej skuteczności.

Znany z polskiego opisu patentowego nr PL 192177 piorunochron z przyspieszoną jonizacją powietrza wokół jego ostrza posiadający elektrodę Franklina połączoną z ziemią i układem elektrycznym charakteryzuje się tym, że posiada dodatkową elektrodę zapłonową zakończoną os trzem, połączoną przez układ jonizacyjny i cewkę indukcyjną z elektrodą główną zakończoną ostrzem, przy czym układ jonizacyjny tego piorunochronu stanowi elektroda iskrownika, której ostrze usytuowane jest naprzeciw i w pobliżu elektrody stanowiącej drugi koniec elektrody zapłonowej. Niedogodnością tego rozwiązania jest stosunkowo mała wydajność wzrostu jonizacji wokół ostrza piorunochronu wynosząca około 30%, co spowodowane jest koniecznością przerzucenia kanału zjonizowanego powietrza z elektrody zapłonowej na elektrodę główną tego piorunochronu.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 192704 piorunochron z przyspieszoną jonizacją powietrza wokół jego ostrza zabezpieczający budowle przed wyładowaniami atmosferycznymi wyposażony w elektrodę Franklina połączoną z ziemią i układem elektrycznym składający się z głównej elektrody jonizacyjnej zaopatrzonej w elektrodę przeskoku, połączonej szeregowo poprzez cewkę indukcyjną i iskrownik z ziemią oraz z co najmniej jednej elektrody zbiorczej połączonej bezpośrednio z ziemią, przy czym elektroda zbiorcza usytuowana jest naprzeciw i w pobliżu elektrody przeskoku, zaś iskrownik posiada ostrze oraz usytuowaną naprzeciw niego elektrodę płaską. W innym wykonaniu tego piorunochronu składa się on z głównej el ektrody jonizacyjnej zaopatrzonej w elektrodę przeskoku, połączonej szeregowo poprzez cewkę i iskrownik z ziemią, elektrody zbiorczej połączonej bezpośrednio z ziemią usytuowanej naprzeciw i w pobliżu elektrody przeskoku oraz z układu elektronicznego i elementu optycznego, połączonego z bazą tranzystora. Kolektor tego tranzystora połączony jest z jednym końcem uzwojenia cewki tworzącej wraz z kolejną usytuowaną naprzeciw niej cewką transformator, zaś drugi koniec uzwojenia cewki pierwszej połączony jest poprzez rezystor i źródło zasilające z elementem optycznym, przy czym w obwód elektryczny tego układu pomiędzy drugi koniec cewki pierwszej i rezystor oraz pomiędzy element optyczny i źródło zasilające włączone są połączone ze sobą szeregowo kondensatory dołą czone do masy układu elektronicznego. Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo mała wydajność wzrostu jonizacji wokół ostrza piorunochronu wynosząca 30-40%, spowodowana koniecznością przepływu prądu pomiędzy elektrodą przeskoku i elektrodą zbiorczą.

Z kolei znany także z polskiego opisu patentowego nr PL213623 piorunochron z przyspieszoną jonizacją powietrza wokół jego ostrza zabezpieczający budowle przed wyładowaniami atmosferycznymi zawierający zewnętrzną jonizacyjną elektrodę zbiorczą, zakończoną ostrzem połączoną szeregowo z ziemią poprzez moduł indukcyjny złożony z cewki i iskrownika umieszczony w obwodzie izolacyjnej charakteryzuje się tym, że posiada dodatkową wewnętrzną elektrodę skupiającą, w której umieszczony jest moduł indukcyjny, przy czym elektrod a ta połączona jest elektrycznie z uziemioną podstawą, połączoną elektrycznie z elektrodą płaską iskrownika, którego ostrze poprzez cewkę indukcyjną modułu indukcyjnego połączone jest z zewnętrzną elektrodą zbiorczą, a ponadto elektroda skupiająca wykonana jest w kształcie tulei z materiału przewodzącego prąd, a jej wysokość wynosi korzystnie połowę długości cewki indukcyjnej, których koniec poprzez ostrze i elektrodę płaską iskrownika połączony jest elektrycznie ze zbiorczą zewnętrzną elektrodą jonizacyjną, a drugi koniec tej cewki połączony jest z uziemioną podstawą, przy czym w obu przypadkach cewka indukcyjna posiada korzystnie kształt walcowy.

Dokonane obserwacje i pomiary wykazały, że w przypadku metalowych obiektów o dużych wymiarach gabarytowych, którymi są między innymi metalowe kontenery i/lub ich konstrukcje, które często podlegają rozbudowie zwiększając tym samym ich gabaryty lub zmianie ich usytuowania, znane dotychczas między innymi wyżej przytoczone rozwiązania nie zapewniają wymaganego ich zabezpieczenia odgromowego, gdyż wysokie ich zwody pionowe oraz zwody poziome są podatne na znikania w przypadku dużych porywów wiatrów lub ich odchyleń, a ich konserwacja jest utrudniona. Poza tym ochrona odgromowa w oparciu o system izolowany z tradycyjnymi zwodami Franklina z uwagi na ich niewielkie strefy chronione wymaga stosowania dużej ilości zwodów pionowych i poziomych oraz dużej ilości odprowadzeń i uziemień, co z kolei wiąże się z dużym kosztem ich instalowania, zaś duża ilość odprowadzeń do ziemi utrudnia znacznie eksploatacje tych obiektów, zwłaszcza dostęp do pomieszczeń spowodowany utrudnieniem w otwieraniu drzwi lub bram obiektu.

PL 237 640 B1

Celem wynalazku jest opracowanie zabezpieczenia odgromowego budowlanych obiektów metalowych, zwłaszcza kontenerów magazynowych wyposażonego w prosty i zwarty jego układ elektryczny, eliminującego wady i niedogodności znanych dotychczas rozwiązań.

Zabezpieczenie odgromowe obiektów metalowych, zwłaszcza kontenerów z wykorzystaniem piorunochronu z przyspieszoną jonizacją powietrza i indukcyjnym wspomaganiem, według wynalazku polega na tym, że wewnątrz metalowej głowicy umieszczony jest moduł indukcyjny składający się z metalowej tulejowej elektrody, której wewnętrzna powierzchnia osłonięta jest warstwą dielektryka, a wewnątrz niej umieszczona jest cewka indukcyjna połączona szeregowo górnym końcem poprzez górny iskiernik ze szpicem tej głowicy albo ta cewka indukcyjna połączona jest szeregowo górnym końcem ze szpicem a dolnym końcem z dolnym iskiernikiem, przy czym cewka ta z odpowiednim iskiernikiem połączoną jest z podstawą tej głowicy, osadzoną na odizolowanym od powierzchni metalowej kontenera rurowym maszcie połączonym z uziomem lub uziomami za pomocą wysokonapięciowego przewodu izolowanego lub wysokonapięciowych przewodów izolowanych, natomiast przestrzeń pomiędzy wewnętrzną powierzchnią metalowej tulei oraz górną częścią cewki indukcyjnej i otaczającej ją zewnętrzną powierzchnią elektrody tulejowej piorunochronu wypełniona jest dielektrykiem.

Korzystnym jest gdy warstwę dielektryka tulejowej elektrody stanowi żywica poliuretanowa o grubości wynoszącej 5 mm.

Korzystnym jest również gdy wypełnienie dielektryczne stanowi żywica poliuretanowa.

Korzystnym jest także gdy metalowa tulejowa elektroda wraz z jej warstwą dielektryczną mają wysokość h1 = 50% długości cewki indukcyjnej.

Korzystnym jest gdy uziom lub uziomy mają długość h 1 = 0,5 m, a ich przewody odprowadzające wraz z nim osłonięte są asfaltową warstwą izolacyjną o grubości co najmniej 5 cm.

Korzystnym jest także gdy zaizolowana za pomocą tulei odległość pomiędzy metalowym masztem piorunochronu a metalową tuleją wynosi k = 0,2-5 m.

Podstawową zaletą zabezpieczenia odgromowego według wynalazku jest sposób jego działania w przypadku wyładowań piorunowych polegający na wcześniejszym w stosunku do innych elementów chronionego obiektu (kontenera metalowego) wytworzeniu jonizacji, czego wynikiem jest ukierunkowanie prądu pioruna bezpośrednio na piorunochron, a następnie odprowadzającym przewodem lub przewodami izolowanymi sprowadzenie go do ziemi. Poza tym do jego zalet należy zaliczyć także: prosty sposób instalacji i konserwacji oraz większą skuteczność działania w stosunku do klasycznego zwodu Franklina.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładach jego wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat zabezpieczania odgromowego metalowego kontenera w pionowym przekroju osiowym jego piorunochronu z wczesną emisją lidera wyposażonym w cewkę połączoną szeregowo z dolnym iskiernikiem wewnętrznym sprzężonym poprzez złącze z jednym przewodem izolowanym połączonym z uziomem, fig. 2 - drugą odmianę samego piorunochronu z wczesną emisją lidera wyposażonego w cewkę połączoną szeregowo z górnym iskiernikiem wewnętrznym w uproszczonym przekroju osiowym, fig. 3 - schemat trzeciej odmiany zabezpieczenia odgromowego metalowego kontenera w pionowym przekroju osiowym jego piorunochronu z wczesną emisj ą lidera, połączonego poprzez złącze z dwoma przewodami izolowanymi i dwoma uziomami, a fig. 4 - uproszczony układ podstawowych elementów składowych tego zabezpieczenia odgromowego pokazujący kierunek przepływu prądu począwszy od inicjacji uda ru pioruna do uziomu.

Zabezpieczenie odgromowe metalowego kontenera 1 przeznaczonego do składowania w nim różnego rodzaju towarów pokazane na rysunku fig. 1-3 w trzech odmianach jego wykonania, w tym dwóch zamiennych odmianach wykonania jego piorunochronu 2 z wczesną emisją lidera oraz odprowadzającego wysokonapięciowego jednego metalowego przewodu izolowanego 3 lub dwóch takich przewodów 3’ połączonego lub połączonych z uziomem 4 lub dwoma uziomami 4’, stanowi zespół funkcjonalnie połączonych ze sobą elementów, których zadaniem jest przejęcie prądu wyładowania piorunowego i odprowadzanie go jak najkrótszą drogą do ziemi, bez szkody zarówno teg o obiektu kontenerowego jak i umieszczonych w nim różnego rodzaju towarów oraz przebywających w nim ludzi.

Jak przedstawiono na rysunku fig. 1 zabezpieczenie odgromowe kontenera metalowego 1 według pierwszej odmiany jego wykonania posiada piorunochron 2 z wczesną emisją lidera, zwany piorunochronem aktywnym, którego tulejowa metalowa głowica 5 z jej szpicem 6 swą podstawą 7 połączona jest ze złączem metalowym 8 połączonym gwintowo z górnym końcem metalowego

PL 237 640 B1 masztu rurowego 9 o średnicy φ = 30 mm i o wysokości h = 5 m ponad górną powierzchnią kontenera, którego dolny koniec osadzony jest w dielektrycznej tulejowej osłonie 10, której dolny koniec umieszczony jest w metalowej tulei 11 z dnem 12, a wewnątrz dolnej części tej dielektrycznej tulei 10 umieszczona jest uszczelniająca warstwa dielektrycznej żywicy poliuretanowej 13 połączona z tym dnem, przy czym ta metalowa tuleja 11 przymocowana jest do jednej ze ścian tego kontenera za pomocą spoin spawanych 14 lub złącz metalowych (nie pokazanych na rysunku).

Z kolei do metalowego masztu rurowego 9 powyżej górnego końca jego izolującej dielektrycznej tulei 10, której górny koniec wystaje ponad górne czoło metalowej tulei 11 przymocowany jest za pomocą złącza zaciskowego 15 górny koniec metalowego drutowego przewodu wysokonapięciowego 3 rzędu 100 kV osłonięty izolacją polietylenową, przy czym zaizolowana za pomocą tulei 10 odległość pomiędzy metalowym masztem 9 a metalową tuleją 11 wynosi od, 0,2-5mm, korzystnie k = 1 m, zaś drugi koniec przewodu wysokonapięciowego 3 wyposażony w licznik wyładowań elektrycznych 16 pioruna osłonięty osłoną 17 przymocowaną także za pomocą typowych złączy do ściany metalowego kontenera 1 połączony jest z uziomem 4 o długości h 1 = 0,5 m a jego przewody odprowadzające (nie pokazane na rysunku) wraz z nim osłonięte są warstwą izolacyjną 18, korzystnie asfaltową o grubości „g” wynoszącej co najmniej 5 cm.

Poza tym w tulejowej metalowej głowicy 5 wykonanej ze stali nierdzewnej piorunochronu 2 zamontowany jest układ indukcyjno-pojemnościowy, który stanowi metalowa tulejowa elektroda 19, której wewnętrzna powierzchnia osłonięta jest warstwą dielektryka 20 wykonaną z dielektrycznej żywicy poliuretanowej o grubości wynoszącej korzystnie g 1 = 5 mm, oraz umieszczona w niej cewka indukcyjna 21 połączona szeregowo z dolnym iskiernikiem 22, przy czym cewka ta połączona jest także jednym końcem ze szpicem 6 głowicy 5, a zarówno ta elektroda jak i iskiernik połączone są z podstawą 7 tej głowicy, natomiast wnętrze metalowej tulejowej głowicy 5 pomiędzy jej wewnętrzną powierzchnią, obwodem tej cewki i obwodem tej tulejowej elektrody 19 wypełnione jest żywicą dielektryczną poliuretanową 23.

W drugiej odmianie wykonania zabezpieczania odgromowego według wynalazku szpic 6 głowicy 5 piorunochronu 2 z wczesną emisją lidera połączony jest szeregowo z cewką indukcyjną 21 o długości L = 20 cm za pośrednictwem górnego iskiernika 22’, przy czym w obu tych odmianach wykonania wysokość h2 metalowej tulejowej elektrody 19 wraz z jej dielektrykiem 20 stanowi około 50% długości L tej cewki.

Z kolei, zabezpieczenie metalowego kontenera 1 według trzeciej odmiany jego wykonania pokazanej na rysunku fig. 3 oraz fig. 2 posiada budowę podobną jaką opisano wyżej w pierwszej i drugiej odmianie jego wykonania (fig. 1 i 2), a różnica pomiędzy nimi polega tylko na tym, że w trzeciej odmianie wykonania tego zabezpieczenia metalowy rurowy maszt 9 posiadał średnicę φ = 40 mm, a do metalowego masztu powyżej górnego końca jego dielektrycznej tulejowej osłony 10 przymocowane są za pomocą złącz zaciskowych 15’ górne końce dwóch metalowych drutowych przewodów wysokonapięciowych 3’ (100 kV) osłonięte izolacjami polietylenowymi. Drugie końce obu tych przewodów 3’ z których jeden wyposażony jest w licznik wyładowań elektrycznych 16 pioruna osłonięty jest również osłoną 17 przymocowaną także za pomocą typowych złączy do jednej z metalowych ścian kontenera 1 oraz połączone są z oddzielnymi uziomami 4’ analogicznymi jak uziom 4 pierwszej odmiany tego zabezpieczenia.

Poza tym jak już wspomniano wysokonapięciowy przewód izolowany 3 według pierwszej odmiany wykonania tego zabezpieczenia lub oba przewody izolowane 3’ według trzeciej odmiany jego wykonania wyposażone są w licznik wyładowań elektrycznych 16 pioruna pozwalający na sprawdzenie oporności uziomów 4 lub 4’, która nie powinna przekraczać 10 Ω, zapewniając bieżącą konserwację tego zabezpieczenia.

Zasada działania tego zabezpieczenia piorunochronowego polega na tym, że w warunkach burzowych pole elektryczne chmury koncentruje się głównie na strukturze metalowej na przykład obudowie metalowej kontenera. Zastosowanie piorunochronu 2 z wczesną emisj ą lidera wyposażonego w cewkę indukcyjną 21 połączoną z iskiernikiem 22 posiadającym potencjał ziemi powoduje, że podczas zbliżania się lidera zstępującego - odgórnego od chmury burzowej do ziemi wyładowanie na tym iskierniku podczas tego przeskoku popłynie impulsowy prąd elektryczny przez ten iskiernik i cewkę, powodując powstanie na szpicu 6 głowicy 5 tego piorunochronu wysokiego napięcia rzędu kilku kV, tworząc korzystnie warunki na rozwój lidera oddolnego, który powstał wcześniej niż na innym metalowym elemencie znajdującym się w strefie chronionej przez ten piorunochron. W dalszej fazie pod wpływem przyrostu napięcia na cewce indukcyjnej 21 do około 30 kV

PL 237 640 B1 następuje wyładowanie w iskierniku zewnętrznym 24 pomiędzy dolnym końcem tulejowej części głowicy 5 i podstawą 7, powodując że prąd pioruna (udar) płynie od szpica 6 do uziemionej podstawy 7 po zewnętrznej konstrukcji piorunochronu 2 nie niszcząc zarówno tej cewki jak i połączonego z nią iskiernika. Przeskok iskry na iskierniku 22 powoduje przepływ prądu elektrycznego o natężeniu kilku amperów w układzie inicjującym, dając początek oddolnemu liderowi na szpicu 6 głowicy 5 tego piorunochronu. Z kolei oddolny lider, który podtrzymywany jest przez układ inicjujący i napływ ładunku elektrycznego z ziemi oraz ze struktur metalowych połączonych elektrycznie z metalowym masztem rurowym 9 porusza się w kierunku schodzącego lidera wyładowania elektrycznego, a w czasie wzajemnego zbliżania się liderów oddolnego i odgórnego następuje większy przyrost prądu 27 w układzie inicjującym, prowadzący do przeskoku iskry w iskierniku zewnętrznym 24. Wówczas podstawa 7 piorunochronu 2 jest uziemiona przewodem izolowanym 3 wysokonapięciowym, a sam piorunochron 2 znajduje się na konstrukcji odizolowanej od chronionego metalowego kontenera 1 powodując, że prąd pioruna nie przepływa przez ten chroniony obiekt, który będąc połączony z uziomem 4 znajdującym się pod asfaltową warstwą ochronną - izolacyjną 18 pozwala na zapewnienie ochrony w obszarze bezpiecznym dla użytkownika tego obiektu.

Poza tym na rysunku fig. 4 pokazano dokładniej kierunek przepływu prądu począwszy od inicjacji szpica 6 tulejowej metalowej głowicy 5 piorunochronu 2 i udaru pioruna do uziomu 4, a mianowicie podczas zbliżania się lidera zstępującego od chmury burzowej do uziomu 4 na iskie rniku wewnętrznym 22 następuje przebicie (około 5 kV), a prąd płynący przez cewkę indukcyjną 21 wytwarza na szpicu 6 piorunochronu 2 napięcie względem uziemionego metalowego masztu rurowego 9. Wówczas ostrze szpica 6 piorunochronu 2 przed przebiciem iskiernika wewnętrznego 22 nie będąc połączone z ziemią-uziomem 4 nie powoduje zebrania ładunków elektrycznych, które istnieją w przestrzeni nad tym szpicem. Z kolei w czasie przebicia iskiernika wewnętrznego 22 w przestrzeni nad szpicem 6 powstaje pole elektryczne 25, które wspomaga inicjację rozwoju lidera odgórnego, który zbliżając się do tulejowej obudowy metalowej 26 piorunochronu 2, które go iskiernik wewnętrzny 22 w tym czasie jest zwarty, powoduje zwiększanie przepływu prądu przez cewkę indukcyjną 21 do momentu kiedy napięcie pomiędzy tą obudową, a podstawą 7 osiągnie wartość rzędu 30 kV. Wówczas następuje przebicie w powietrzu pomiędzy metalową tulejową obudową 26 piorunochronu 2, a jego podstawą 7 tworząc iskiernik zewnętrzny 24 silnoprądowy, w wyniku czego cewka indukcyjna 21 zostaje zbocznikowana, a prąd pioruna 27 płynie po zewnętrznej powierzchni tej obudowy, nie powodując zniszczenia, zarówno cewki indukcyjnej 21 jak i iskiernika wewnętrznego 22, przy czym metalowy rurowy maszt 9 jest połączony metalowym przewodem izolowanym 3 z uziomem 4.

Z kolei zainstalowany na przewodzie izolowanym 3 licznik wyładowań elektrycznych 16 pioruna zapewnia możliwość prowadzenia bieżącej konserwacji, a odprowadzające wysokonapięciowe metalowe przewody izolowane 3 i 3’ dobiera się w zależności od planowanego poziomu ochrony, w tym ich wytrzymałość elektryczną rzędu 100 kV, co zapewnia ich osłona z poliet ylenu sieciowanego odporna na warunki atmosferyczne.

Claims (7)

1. Zabezpieczenie odgromowe obiektów metalowych, zwłaszcza kontenerów z wykorzystaniem piorunochronu z przyspieszoną jonizacją powietrza i indukcyjnym wspomaganiem, posiadającego metalową głowicę zakończoną szpicem połączonym z cewką indukcyjną, iskiernikiem oraz z uziemioną jego podstawą znamienne tym, że wewnątrz metalowej głowicy (5) umieszczony jest moduł indukcyjny składający się z metalowej tulejowej elektrody (19), której wewnętrzna powierzchnia osłonięta jest warstwą dielektryka (20), a wewnątrz niej umieszczona jest cewka indukcyjna (21) połączona szeregowo górnym końcem poprzez górny iskiernik (22’) ze szpicem (6) tej głowicy albo cewka indukcyjna (21) połączona jest szeregowo górnym końcem ze szpicem (6), a dolnym końcem z dolnym iskiernikiem (22) przy czym cewka ta z odpowiednim iskiernikiem połączona jest z podstawą (7) tej głowicy, osadzoną na odizolowanym od powierzchni metalowej kontenera (1) rurowym maszcie (9) połączonym z uziomem (4) lub uziomami (4’) za pomocą wysokonapięciowego przewodu izolowanego (3) lub wysokonapięciowych przewodów izolowanych (3’), natomiast przestrzeń pomiędzy wewnętrzną powierzchnią metalowej tulei (26) oraz

PL 237 640 B1 górną częścią cewki indukcyjnej (21) i otaczającej ją zewnętrzną powierzchnią elektrody tulejowej (19) piorunochronu (2) wypełniona jest dielektrykiem (23).

2. Zabezpieczenie według zastrz. 1 znamienne tym, że warstwę dielektryka (20) tulejowej elektrody (19) stanowi żywica poliuretanowa o grubości (g1) wynoszącej 5 mm.

3. Zabezpieczenie według zastrz. 1 znamienne tym, że wypełnienie dielektryczne (23) stanowi żywica poliuretanowa.

4. Zabezpieczenie według zastrz. 1 albo 2 znamienne tym, że metalowa tulejowa elektroda (19) wraz z jej warstwą dielektryczną (20) mają wysokość hi = 50% długości (L) cewki indukcyjnej (21).

5. Zabezpieczenie według zastrz. 1 znamienne tym, że uziom (4) lub uziomy (4’) mają długość h1 = 0,5 m, a ich przewody odprowadzające wraz z nimi osłonięte są asfaltową warstwą izolacyjną.

6. Zabezpieczenie według zastrz. 5 znamienne tym, że grubość asfaltowej warstwy izolacyjnej wynosi co najmniej 5 cm.

7. Zabezpieczenie według zastrz. 1 znamienne tym, że zaizolowana za pomocą tulei (10) odległość pomiędzy metalowym masztem (9), a metalową tuleją (11) wynosi k = 0,2-5 m.