Upload
danko-eric
View
104
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
gromobran
Citation preview
O nama
Usluge
Prevectron®
Prenapon
Grom
Reference
Pitanja
Kontakt
-
Hajduk Veljkova 3, Niš
tel/fax 018 510 143
Institut NIRI koristi isključivo gromobranske hvataljke tipa PREVECTRON francuske firme INDELEC.
Svojim karakteristikama u prikupljanju energije za rano startovanje, pravovremenom startovanju i
usmeravanju silaznog trasera atmosferskog pražnjenja prema gromobranskoj instalaciji, PREVECTRON
hvataljka odskače iznad sličnih proizvoda drugih proizvodjača.
Princip rada hvataljke PREVECTRON
Vrste hvataljki PREVECTRON
Proračun zaštitne zone
Instalacija hvataljki PREVECTRON
Održavanje gromobranske instalacije
Ispitivanja u laboratorijskim i prirodnim uslovima
Princip rada hvataljke PREVECTRONNapajajući se energijom prisutnog električnog polja, koje je u vreme nailaska nevremena nekoliko a
pred samo pražnjenje i više stotina kV/m, hvataljki je omogućeno autonomno delovanje, odnosno
izbacivanje varnice, koja će izazvati proboj dielektrika znatno nižim naponom i tako izvršiti spajanje
silaznog i uzlaznog trasera potonjem atmosferskom paržnjenju. Njegovo delovanje bi se moglo
uporediti sa vrhom igle koja se zabada u naduvani dečiji balon, koga zatim veliki unutrašnji pritisak
vazduha cepa, odnoseći unutrašnji pritisak sa oklopa balona. Isto tako, u narastajući pritisak
električnog polja pred samo atmosfersko pražnjenje hvataljka ubacuje svoju varnicu u dielektrik
(vazduh), koji više nije sposoban da odoleva pritisku narastajućeg električnog polja. Uzlaznom
traseru je omogućeno da krene sa uzemljenog mesta koje smo mu mi odredili.
Hvataljka PREVECTRON poseduje elektrode, nazvane "sakupljači
energije" raspoređene u blizini šiljka Franklinovog gromobrana,
koje su povezane sa njim, dakle uzemljene, preko
kondenzatora. Ispitivanja su pokazala da se ovi kondenzatori
mogu napuniti do jednog nivoa napona posredstvom ovih
sakupljača energije ili preko fluksa jona ili preko efekta
kapacitivnog delioca. Punjenje fluksom jona će biti očevidno i
tim više primetno, što je koncentracija jona u vazduhu
značajnija, a što se dešava u prisustvu jakog neveremena a
pogotovu u trenutku približavanja silaznog trasera. U momentu
nailaska trasera iz oblaka, nastaje nagli porast lokalnog
električnog polja, koji omogućava jedno dodatno punjenje
kondenzatora. Ovaj nagli porast polja stvara vrlo brzu varijaciju napona (dU/dt), koja je detektovana
odgovarjućim filtrom a zatim transformisana u komandu jednoj elektronskoj skupini, koja će
akumuliranu energiju transformisati u varnice, lavinu elektrona i izbijanje uzlaznog trasera sa vrha
Franklinovog gromobrana.
Vrste hvataljki PREVECTRON-aPorodicu hvataljki PREVECTRON čini pet tipova ovih hvataljki, vremena prednjačenja od 60 do 10μs.
Centralni deo hvataljke je masivna elektroda od bakra visoke provodnosti, zašiljena na vrhu; ostale
elektrode su od nerđajućeg čelika; oklop sadržine hvataljke je od materijala koji podnosi sve
klimatske ekstremne vrednosti vlaznosti i temperature.
Prevectron®2
S6.60Prevectron®2
S4.50
Prevectron®2
S3.40
Prevectron®2
TS3.40
Prevectron®2
TS2.25
Prevectron®2
TS2.10
Proračun zaštitne zonePoluprečnik zaštite (r'max) zavisi od većeg broja činilaca, u prvom redu od nivoa zaštite (I, II, III ili
IV), tipa i modela hvataljke, što će reći vremena prednjačenja (Δt), visine jarbola (h) koji nosi
hvataljku...
Polupreċnik kruga (r'max) koji bi fiktivna sfera opisala rotirajući oko štapa visine h, dobiće se po
Pitagorinoj teoremi:
- R (m) poluprečnik fiktivne sfere čela silazećeg trasera,
- ∆R = v*∆t (m) dobitak u udarnom rastojanju,
- v = 1(m/μѕ) brzina uzlaznog trasera,
- ∆t (μѕ) vreme prednjačenja hvataljke,
- h (m) vertikalno rastojanje štićene tačke do vrha štapne hvataljke.
Za visinu jarbola h ≥ 5 u priloženim tabelama izračunate su vrednosti maksimalnih rastojanja štićene
tačke od hvataljke (r'max) za sve vrste hvataljki tip PREVECTRON.
PRVI NIVO ZAŠTITE (R=20m)
Tip Δt (μs) h=2m h=5m h=10m h=20m
S.6.60 60 31 79 79 80
S4.50 50 27 68 69 70
S3.40 40 23 58 59 60
TS3.40 40 23 58 59 60
TS2.25 25 17 42 44 45
TS2.10 10 10 26 28 30
DRUGI NIVO ZAŠTITE (R=30m)
Tip Δt (μs) h=2m h=5m h=10m h=20m h=30m
S.6.60 60 35 85 87 89 90
S4.50 50 30 75 77 79 80
S3.40 40 25 65 67 69 70
TS3.40 40 25 65 67 69 70
TS2.25 25 20 48 51 53 55
TS2.10 10 12 31 34 38 #
TREĆI NIVO ZAŠTITE (R=45m)
Tip Δt (μs) h=2m h=5m h=10m h=20m h=30m h=45m
S.6.60 60 39 97 99 102 103 105
S4.50 50 34 86 88 92 93 95
S3.40 40 30 75 77 81 83 85
TS3.40 40 30 75 77 81 83 85
TS2.25 25 23 57 61 65 67 70
TS2.10 10 15 38 42 49 # #
ČETVRTI NIVO ZAŠTITE (R=60m)
Tip Δt (μs) h=2m h=5m h=10m h=20m h=30m h=45m h=60m
S.6.60 60 43 107 109 113 116 119 120
S4.50 50 38 95 98 102 105 109 110
S3.40 40 33 84 87 92 95 99 100
TS3.40 40 33 84 87 92 95 99 100
TS2.25 25 26 65 69 75 80 84 85
TS2.10 10 17 43 49 57 # # #
Koristeći gornju jednačinu, na sledećim slikama ucrtani su dijagrami familija grafika za primere
vremena prednjačenja hvataljke sa uređajem za rano startovanje od ∆t = 25, 40, 50 i 60 μs za sva
četiri nivoa zaštite. Za visinu nosećeg jarbola hvataljke od h=0 m, trebalo bi očekivati (r'max) = 0 m,
što iz gornje jednačine za određivanje maksimalnog rastojanja štićene tačke od hvataljke, neće biti
slučaj. Trebalo bi, dakle, odrediti vrednost za h od koje će se račun "odlepiti" od krive dobijene
citiranom jednačinom i krivu skrenuti prema nuli. Francuske norme NF C 17 102 su se od krive
"odlepile" kod h = 5 m i usmerile prema nuli.
Instalacija hvataljki PREVECTRONHvataljka sa uređajem za rano startovanje biće postavljena na vrhu metalnog jarbola visine 5 metara,
tako da je hvataljka bar 2 metra iznad najviše štićene tačke. Visina jarbola je minimum 5 metara da
bi hvataljka bila "zarivena" u jako električno polje pred udar groma, kako bi prikupila dovoljno
energije za svoje delovanje.
Metalni jarbol sa hvataljkom može biti postavljen na objektu ili izolovano od objekta, direktno na
svom
autonomnom betonskom postolju. U tom slučaju, govorimo o ''neizolovanoj'' ili o ''izolovanoj''
gromobranskoj instalaciji. Jarbol koji je učvršćen za svoje betonsko postolje će verovatno biti
znatno duži od 5 metara, da bi najvišu tačku štićenog objekta nadvisio
za bar 2 metra. Proračunom mora biti dokazana mehanička otpornost
jarbola od prevrtanja za najjače udare vetra.
Kod neizolovane gromobranske instalacije, sa jarbola će krenuti dva
spusna voda prema svojim ispitnim spojevima a zatim uzemljivačima, dok
će kod izolovane gromobranske instalacije biti dovoljan samo jedan
spusni vod, sa jednim mernim spojem (ili bez njega) i jednim
uzemljivačem.
Kao uzemljivač može biti korišćen uzemljivač u temelju objekta na kome
je postavljen jarbol sa hvataljkom ili uzemljivači u obliku ''pačije šape''
prikazanog na slici. Otpornost uzemljivača bi
trebalo da bude manja od 10Ω. Za terene sa
lošim specifičnim otporom trebalo bi
konsultovati tačku 2.3.2 standarda SRPS IEC
1024-1.
Spusni vodovi mogu biti od bakra, aluminijuma ili pocinkovanog gvožđa.
Ako je korišćen bakar, minimalni persek bakarnog profila mora biti
16mm2, ako je izveden od aluminijuma 25mm2, donosno od
pocinkovanog gvožđa 50mm2.
Zemni uvodnici i uzemljivači mogu biti izrađeni samo od bakra ili
pocinkovanog gvožđa, preseka minimum 50mm2 ako su od bakra,
odnosno minimum 80mm2 ako su od pocinkovanog gvožđa.
Gromobransku instalaciju bi trebalo izvesti od jedinstvenog materijala, dakle koristeći samo bakar ili
samo pocinkovano gvožđe, kako bi se izbegla brza degradacija materijala zbog pojave
elektrohemijske odnodno galvanske korozije. Naravno da je bakar daleko najdugovečniji i
najpouzdaniji materijal za izvođenje jedne gromobranske instalacije.
Održavanje gromobranske instalacije
Standardom SRPS N.B4.802, predviđena su prva i periodična ispitivanja gromobranskih instalacija,
"naročito kontinuiteta za one delove gromobranske instalacije koji nisu vidljivi za kontrolu i to na
početku montaže i koji kasnije neće biti vidljivi".
Prva ispitivanja hvataljki nakon izlaska iz laboratorije proizvođača, odnosno ispitivanja odmah nakon
ugradnje hvataljke, treba vršiti kako bi se proverilo da li hvataljka, od ispitnog stola u laboratoriji
proizvođača, do svog konačnog postavljanja, nije izgubila svoje deklarisane karakteristike,
oštećivanjem u transportu, prilikom montaže ili na neki drugi način.
Nivo zaštiteInterval između kontrola
(godine)
I 2
II 4
III, IV 6
Istim ovim ispitivanjima hvataljka mora biti podvrgnuta u rokovima datim u tabeli (SRPS N.B4.802), koji
su vezani za nivo zaštite koji ova hvataljka obezbeđuje štićenim objektima, odnosno nakon direktnog
pražnjenja groma u instalaciju, kao i u slučaju promene, tj. eventualnog fizičkog proširenja štićenih
objekata.
Na slici je prikazan uređaj za proveru ispravnosti
hvataljke koji je snabdeven jednim mikroprocesorom
da bi kod hvataljke tipa PREVECTRON bilo omogućeno
izvesti sledeće dve provere:
- test kratkog spoja preko donjih elektroda, odnosno
proveru dobre električne pripremljenosti hvataljke za
reagovanje na porast električnog polja ambijenta i
dobre funkcionalnosti uređaja za startovanje
hvataljke i
- test dobrog rada transformatora preko gornjih
elektroda.
Najnovija samotestirajuća hvataljka tipa PRVECTRON 2 Milenium S6.60T omogućava proveru
ispravnosti uređaja za okidanje bez direktnog pristupa samoj hvataljci. Ona sadrži integrisano kolo za
proveru ispravnosti unutar same hvataljke kao i spoljašnji solarni i komunikacioni modul pričvršćen za
nosač hvataljke. Test uređaj se aktivira sa zemlje ili sa terase krova, maksimalne udaljenosti do 50m,
pomoću daljinskog upravljača. Indikacija ispravnosti uredjaja ostvarena je pomoću LED diode koja se
nalazi ispod oplata (omota) od nerđajućeg čelika.
Pošto je svoje hvataljke izložio mnogostrukim ispitivanjima u laboratorijskim uslovima, vršeći
pražnjenja u svaki od tipova i preko nekoliko desetina hiljada puta i izlažući ih najrazličitijim
naprezanjima rada i reagovanja u prirodnim uslovima a istovremenio sakupljajući statistike koje su
govorile o besprekornom ponašanju ovih hvataljki u prirodnim uslovima, proizvođač se ohrabrio, da za
svoje hvataljke, budućim korisnicima ponudi garanciju o 25-to godišnjoj funkcionalnosti ovih
hvataljki, bez obzira na polaritet i broj pražnjenja u hvataljke intenziteta do 200kA u vreme važenja
garancije.
Postupajući po zahtevima SRPS N.B4.802, provera ispravnosti rada svih hvataljki tip PREVECTRON
instaliranih na teritoriji koju pokriva Institut NIRI od 1990. godine, pokazala je nepromenjenost
karakteristika ovih gromobranskih hvataljki, bez obzira da li je u njih bilo pražnjenja u proteklom
periodu ili ne.
Ispitivanja u laboratorijskim i prirodnim uslovima
Ispitivanja u laboratoriji visokog napona
Danas je u svetu nekoliko vrlo značajnih visokonaponskih laboratorija koje su građene radi ispitivanja
visokonaponske opreme elektroenergetskih postrojenja i dalekovoda u kojima se, međutim, vrše i sva
naučna ispitivanja i istraživanja na planu atmosferskih pražnjenja. To su naročito laboratorije CESI
(Centro Electrotecnico Sperimentale Italiano) u Italiji, Hydro-Québec u Kanadi, General Electric
Company u Sjedinjenim Američkim Državama, CRIPI (Central Researich Institute of Power Industry) u
Japanu, CEPEL u Brazilu, a posebno Laboratorija visokon napona EdF-a u Renardières-u, jedinstvena u
svetu po svojim gabaritima i mogućnostima ispitivanja. Laboratorijska ispitivanja obavljaju se
uglavnom radi utvrđivanja vremena prednjačenja ∆t hvataljke sa ranim startovanjem u izbacivanju
usponskog trasera u odnosu na istu tu pojavu sa vrha običnog Franklinovog štapa, pri svim istim
ostalim relevantnim uslovima. Principijelna šema opreme laboratorije data je na sledećoj slici a opšti
izgled laboratorije visokog napona pripremljene za ova ispitivanja na slici pored. Jednosmerni
generator G1 proizvodi stalno električno polje ambijenta jačine 10 do 25 kV/m, negativnog polariteta
(s obzirom da je u prirodi oko 90% pražnjenja negativnog polariteta), koje treba da simulira prisustvo
ovog polja u prirodnim uslovima pred nailazak nevremena ali i da bi se formirao efekat korone na vrhu
šiljka hvataljki tipa PREVECTRON. Marksov generator G2 će omogućiti simulaciju promene električnog
polja ambijenta, promenljivog u prirodnim uslovima sa približavanjem čela silaznog trasera. Oblik
udarnog talasa ovog generatora imaće vreme čela tč između 100 i 1200 μs. U zoni u kojoj će se inicirati
uzlazni traser, strmina talasa će iznositi 2.108 do 2.109 V/m/s.
Visina platoa od tla je iznosila H=2.05m dok je dužina nosećeg štapa zajedno sa hvataljkom iznosila
h=1m, čime su bili zadovoljeni zahtevi NF C 17 102, odnosno da je: 0.25 kao i H > 2, gde je H=d+h.
Električno polje jednosmernog generatora iznosilo je 25 kV/m, koje je bilo održavano na tom nivou za
sve vreme trajanja eksperimenta. Generator G2 omogućavao je naglo podizanje potencijala platoa na
vrednost od 900kV i formiranje udarnog talasa, čija je strmina fiksirana na tč = 325 μs. Temperatura
ambijenta se kretala između 17°C i 18°C, sa vlažnošću vazduha između 71% i 72% za sve vreme
ispitivanja.
Više o ovom tipu ispitivanja i rezultatima možete naći u radu prof. Svetislava Smiljanića "Ponašanje
gromobrana sa uređajem za rano startovanje, tip PREVECTRON 2, u laboratorijskim i prirodnim
uslovima", Zbornik radova IV Konferencije Atmosferska pražnjenja i zaštita, Vrnjačka Banja, 2001
( preuzmite rad {4MB!})) ili na sajtu firme INDELEC ( http://www.indelec.com).
Ispitivanja u prirodnim uslovima
Svrha ispitivanja u prirodnim uslovima je da se:
- potvrde performanse gromobrana dobijene u laboratorijskim uslovima,
- potvrdi funkcionalnost gromobrana i
- potvrdi postojanost gromobrana u brutalnim, prirodnim, uslovima stvarnih udara groma.
Danas se ispitivanja na otvorenom, u prirodnim uslovima, "in situ", obavljaju na dva načina:
- izazvanim pražnjenjem u testirane gromobrane prirodnom munjom, što će reći ispitivanja
veštačkim pražnjenjem groma i
- prirodnim pražnjenjem u testirane gromobrane, odnosno ispitivanja ponašanja prirodne munje.
U oba slučaja postavljaju se paralelno običan Franklinov štap i gromobrani sa uređajem za rano
startovanje. Dobijeni rezultati mogu biti upoređivani sa onim snimljenim u laboratorijskim uslovima,
što je u većini slučajeva i suštinski predmet ispitivanja na otvorenom, kako bi se povukla paralela
između veličina pražnjenja u laboratoriskim i pražnjenja u prirodnim uslovima.
Izazvano pražnjenje je veštačko pokretanje munje izbacivanjem rakete sa zemlje, slične onoj za
protivgradnu zaštitu, koja za
sobom povlači tanak bakarni
provodnik, uzemljen na svom
početku, koji se odmotava sa
doboša u donjem delu rakete.
Njena fotografija data je na slici.
Ovaj projektil sa odmotanom
bakarnom žicom, ponaša se kao
jedan izduženi Franklinov štap a
ogled je pokazao da će se njime
ipak grom morati pokrenuti. To je
takozvani LRS sistem (Lightning
Rockety System), sa svoje dve
varijante LRS-A (Lightning
Rockety System Altitude) i LRS-
AG (Lightning Rockety System
Altitude Grunded). Prvi put je jedan ovakav ogled izveo profesor Njumen (M.M.Newman), na moru
1963. godine, da bi deset godina kasnije ova tehnika bila primenjena na poligonu u Saint-Privat
d’Allier -u, a zatim 1993. godine na vojnom poligonu u Blanding-u na Floridi. Na susednoj slici
fotografisano je jedno izazvano pražnjenje, na kome se jasno vidi na kojoj je visini ispaljenu raketu
susreo ili presreo silazni traser iz oblaka.
Prirodna pražnjenja zahtevaju dugoročna praćenja i isčekivanja da se pražnjenje odigra na mestima
gde su postavljeni instrumenti za snimanja, osmatranja razvoja pražnjenja i prikupljanja svih važnih
podataka o spontanom atmosfesrkom pražnjenju. Brojni su poligoni na otvorenom, koji su stalno u
pogonu ili postavljeni samo za praćenje pražnjenja u vreme najintenzivnijih grmljavinskih dana, na
mestima gde su ona po statistikama najučestalija ali i najbrojnija. Među njima najkarakterističniji
poligon, ali i najkvalitetniji, opremljen mernom opremom
najvećih kvaliteta i mogućnosti, formiran 1998. godine od
strane Central Lightning Protection Inc. Shibuyaku Yoyogi–
Tokyo, na ostrvu Nadachi, na severozapadnoj strani
Japana, dao je fascinantne rezultate. Ostrvo Nadači je
izloženo jakim vetrovima skoro cele godine, pa su na
njemu decembra meseca 1996. godine instalirane dve
trokrake vetrenjače sa horizontalnom osom, za
proizvodnju električne energije, maksimalne visine 51,5
metara, na međusobnom rastojanju od 125 metara (slika
17). Decembar i januar, kao i juli i avgust,
su meseci na ostrvu Nadači sa
najintenzivnijim nevremenom praćenim
jakim atmosferskim pražnjenjima,
izokerauničkog nivoa iznad 35.
Najbrutalniji je bio period januara 1997.
godine, kada su direktna atmosferska
pražnjenja desetkovala oba ova
postrojenja: štete su pretrpeli generatori,
energetske električne instalacije, došlo je
do prekida elektroenergetskog sistema,
telekomunikacija i informatike, čak su i
elise jedne od vetrenjača bile polomljene
ovim nevremenom. Bolji poligon za
proveru funkcionalnosti gromobranskih hvataljki tip RPEVECTRON u prirodnim uslovima, nije se mogao
ni zamisliti! Između ove dve vetrenjače, prema datoj slici, postavljena je jedna hvataljka tipa
PREVECTRON 2 S6.60, na jarbolu visine 60 metara, tako da je ona za 8,5 metara bila viša od maksimalne
visinske amplitude vetrenjača. Na nekoliko kilometara od vetrenjača postavljeni su bili svi instrumenti
za snimanje a signal GPS satelita bio je korišćen za upisivanje vremena događanja pojava koje su
praćene. Sva registrujuća oprema bila je neprekidno u pogonu. Najkarakterističniji rezultati dobijeni
su u prvom tromesečju i decembru 1998. godine. U ovom periodu ostvarena su ukupno 32 direktna
pražnjenja u područje ovog poligona: 29 u PREVECTRON 2 S6.60, tri u elise udaljenije vetrenjače! Na
susednoj slici prikazano je jedno od ovih pražnjenja.
Više o ovom tipu ispitivanja i rezultatima možete naći u radu prof. Svetislava Smiljanića "Ponašanje
gromobrana sa uređajem za rano startovanje, tip PREVECTRON 2, u laboratorijskim i prirodnim
uslovima", Zbornik radova IV Konferencije Atmosferska pražnjenja i zaštita, Vrnjačka Banja, 2001
( preuzmite rad {4MB!}) ili na sajtu firme INDELEC ( http://www.indelec.com).
O nama | Usluge | Prevectron® | Prenapon | Grom | Reference | Pitanja | Kontakt
Copyright © 1990-2014, NIRI d.o.o. sva prava zadržana. Dizajn baziran na šablonima -aTemplate World