SU879828A1

SU879828A1 - Lightning protection device

Info

Publication number: SU879828A1
Application number: SU792823186A
Authority: SU
Inventors: Георгий Николаевич Александров; Михаил Иванович Баранов; Виктор Леонтьевич Иванов; Георгий Долматович Кадзов; Сергей Валентинович Крылов; Игорь Борисович Распопов; Владимир Михайлович Чудин
Original assignee: Ленинградский Политехнический Институт Им. М.И.Калинина
Priority date: 1979-09-21
Filing date: 1979-09-21
Publication date: 1981-11-07

Description

(54) УСТРОЙСТВО МОЛНИЕЗАЩИТЫ(54) DEVICE LIGHTNESS PROTECTION

II

Изобретение относитс к технике защиты промьшшенных, энергетических и других объектов от поражени молнией, в частности к молниеприемникам защитных мачт, и может быть использовано при разработке устройств молниезащитных объектов,The invention relates to a technique for protecting industrial, energy, and other objects from lightning, in particular, to lightning receptacles of protective masts, and can be used in the development of devices for lightning protection objects,

Известны устройства молниезащиты, содержащие изолированные молниеприемники , установленные на стойках рЗНаиболее близким к изобретению вл етс устройство молмнезащиты, содержащее молниеприемник, установленный на мачте и присоединенный с помощью тросового молниеотвода к контуру заземлени 2.Lightning protection devices are known that contain insulated lightning arresters mounted on an RZP rack. The closest to the invention is a lightning protection device that contains an air interceptacle mounted on a mast and connected to a ground loop with a cable lightning conductor.

Недостатком таких устройств вл етс невысока надежность молниезащиты .The disadvantage of such devices is the low reliability of lightning protection.

Цель изобретени - повьшение на- Q дежности запщты объектов,The purpose of the invention is to increase the reliability of objects,

Это достигаетс тем, что в устройстве молниезащиты, содержащем молниеприемник , установленный на мачте иThis is achieved by the fact that in a lightning protection device containing an air-termination installed on the mast and

присоединенный с помощью тросового молниеотвода к контуру заземлени , молниеприемник выполнен в виде двух соосных оси мачты металлических колец, соединенных между собой провод щими элементами, при этом диаметр меньшего кольца составл ет 0, диаметра большего кольца, а рассто ние 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 .connected by a cable lightning conductor to the ground loop, the air terminal is made in the form of two coaxial axes of the mast of metal rings interconnected by conductive elements, the diameter of the smaller ring being 0, the diameter of the larger ring, and the distance between the rings 0.2-0 , 5 radius smaller ring. In addition, it is equipped with additional current leads connected at one end to a ring of a larger diameter, and the other to a cable lightning conductor.

На чертеже представлена конструктивна схема устройства.The drawing shows the structural diagram of the device.

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 заземл ющим контуром 5. Металлическа конструкци 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 рассто нии Vi , причем величина h выбираетс в пределах от 0,2г до 0,5г. Молниеприемник может быть снабжен дополнительными токоведущими спусками 8 (от одного и более, которые закрепл ютс верхними концами 9 к кольцу радиуса R, а нижними концами 10 к тросовым молниеотводам. Тросовые молниеотводы имеют креплени 11 дл необходимого нат жени тросов, The lightning protection device contains a mast 1, a lightning rod made in the form of a metal structure fixed above the top 2 of the mast with brackets 3. The lightning receiver has a cable: lightning conductor 4 fixed on the brackets and connected to the grounding circuit 5. The metal structure is filled in the form of a ring of radius R, coaxially and below which, on the brackets, an additional ring 7 of a smaller radius g (QT 0.3 to 0.8 R) is placed at a distance Vi, with the value of h being in the range from 0.2 g to 0.5 g. The lightning rod can be provided with additional current-carrying slopes 8 (from one or more, which are fixed by the upper ends 9 to the ring of radius R, and the lower ends 10 to the cable lightning rods. The cable lightning conductors have fastenings 11 for the necessary tension of the cables,

Защитна мачта представл ет собой диэлектрическую стойку или стальную конструкцию.The protective mast is a dielectric stand or steel structure.

Дополнительные токоведущие спуски исключают вторичные воздействи молнии на объект, а также обеспечивают более эффективное и быстрое стекание тока молнии.Additional current descents exclude secondary effects of lightning on the object, as well as provide a more efficient and rapid runoff of lightning current.

Работает устройство следующим образом .The device works as follows.

При накоплении в атмосфере над объектом статического электричества на Молниеприемникиндуцируетс зар д со знаком, противоположном знаку зар да в атмосфере. При разности потенциалов достаточной дл развити молнии, происходит разр д на Молниеприемник и атмосферное электричество по молниеотводу отводитс в контур заземлени .When accumulated in the atmosphere above the static electricity object, the Terminals are induced by a charge with a sign opposite to the sign of charge in the atmosphere. When the potential difference is sufficient for lightning to develop, the lightning current is discharged and atmospheric electricity is diverted to the ground loop through a lightning conductor.

На предлагаемом молниеприемнике при развитии разр да молнии происходит значительно большее накопление шедуцированного зар да по сравнению с известньши молниеотводами, что увеличивает высоту молнитеотвода.On the proposed lightning receiver, when lightning is developing, there is a much greater accumulation of a deduced charge as compared to limestone lightning rods, which increases the height of the lightning rod.

Лабораторные исследовани , проведенные на крупномасштабной модели, показывают наличие роста индуцированного зар да с увеличением радиуса кольца,установленного на заземленном металлическом стержне, и пропорциональное увеличение верот ности поражени молниеотвода с ростом индуцированного зар да молниеотводе. Экспериментально показано, что зоны захвата молниеотводов, имеющих разные высоты но одинаковую величину индуцированного зар да, обеспеченную за счет установки развитых колец, равны между собой, В предложенной конструктивной схеме дополнительное повьш1ение эффективности достигаетс за счет соответствующего выбора расположени колLaboratory studies carried out on a large-scale model show an increase in induced charge with an increase in the radius of a ring mounted on a grounded metal rod, and a proportional increase in the likelihood of damage to a lightning conductor with an increase in the induced charge of the lightning conductor. It was experimentally shown that the capture zones of lightning rods having different heights but the same magnitude of induced charge, ensured by the installation of developed rings, are equal to each other. In the proposed design, additional efficiency is achieved by appropriately selecting the location

И выбора соотношени между их размерами , позвол ющего создать такое перераспределение индуцированного зар да на предложенной конструкции молниеотвода, что вблизи верхнего экрана, выполненного в виде торроида создаетс наибольшее усиление пол в промежутке верхний экран - лидер молнии , и ослабление электрического пол вблизи нижнего экрана, что приводит к вьфавниванию распределени напр женности электрического пол в промежутке объект-молниеотвод.And the choice of the ratio between their sizes, which allows creating such a redistribution of induced charge on the proposed lightning arrester design, that near the top screen, made in the form of a torroid, creates the greatest floor gain in the top screen - the lightning leader, and the weakening of the electric field near the bottom screen, leads to an increase in the distribution of the intensity of the electric field in the gap between the object and the lightning conductor.

Усиление электрического пол верхнего электрода за счет перераспределени зар да дает дополнительное увеличение зоны захвата разр дов монии и фронт зоны защиты молниеотвода а значит практически без дополнительных затрат повышаетс эффективность молниезащиты.Strengthening the electric field of the upper electrode due to the redistribution of the charge gives an additional increase in the zone of capture of the discharges and the front of the zone of protection of the lightning conductor, which means that the efficiency of lightning is increased at almost no additional cost.

Ослабление электрического пол у нижнего экрана дает двойной положительный эффект. За счет выбора оптимального места расположени экрана и .его размеров повьшхена электрическа прочность воздушного промежутка на 25%, что позвол ет сократить рассто ние между объектом и молниеотводом и тем самым увеличить надежность молниезащиты или сократить число молниеотводов при той же самой надежности .The weakening of the electric field at the bottom of the screen gives a double positive effect. By choosing the optimum location for the screen and its dimensions, the electrical strength of the air gap is increased by 25%, which reduces the distance between the object and the lightning conductor and thereby increases the reliability of the lightning protection or reduces the number of lightning rods with the same reliability.

Выравнивание электрического пол в промежутке объект-молниеотвод значительно уменьшает эффект от вторичного воздействи при протекании тока молнии, что имеет особо важное значение при молниезащите р да объектов специального назначени .The alignment of the electric field in the gap of the lightning-conductor object significantly reduces the effect of the secondary effect during the flow of the lightning current, which is of particular importance for the lightning protection of a number of special-purpose objects.

При пр мом ударе молнии в молниеотвод за счет наличи паразитной ин-гдуктивности и крутого фронта волны тока молнии возможно возникновение перенапр жений, поэтому в предлагаемой конструкции нар ду с увеличением электрической прочности промежутка объект - молниеотвод и выравнивани электрического пол дл защиты отDuring a direct lightning strike into a lightning conductor due to the presence of parasitic inductance and a steep front of the lightning current wave, overvoltages may occur, therefore, in the proposed design, along with an increase in the electrical strength of the gap, the object is a lightning conductor and leveling the electric field

перенапр жений применены тросовые спуски, уменьшающие паразитную индуктивность молниеотвода и соответственно возможность возникновени дополнительньпс перенапр жений, что оченьovervoltages are applied cable descents, reducing the parasitic inductance of the lightning conductor and, accordingly, the possibility of additional overvoltages, which is very

5 важно дл р да объектов.5 important for a number of objects.

Таким образом, предлагаемое изобретение значительно повышает надежность молниезащиты.Thus, the present invention significantly increases the reliability of lightning protection.

Claims

Claim

1. Lightning protection device containing a lightning rod mounted on a mast and connected with a 5 lightning rod to a ground loop, characterized in that, in order to increase the reliability of protection of objects, the lightning rod is made in it in the form of two coaxial 10 axis mast metal rings connected between conductive elements, while the diameter of the smaller ring is 0.3-0.8 of the diameter of the larger ring, and the distance between the 15 rings is 0.2-0.5 of the radius of the smaller ring.

2. The device for lightning protection according to 'p. 1, characterized in that it is equipped with additional down conductors connected at one end to a ring of a larger diameter, and the other end to a cable lightning rod.