Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie		Imię i Nazwisko:
Laboratorium Aparatów Elektrycznych
Wydział: EAiE	Rok: 1996/97		Grupa studencka: EE
Kierunek: Elektrotechnika	Rok studiów: IV		Grupa ćwiczeniowa: E
Temat ćwiczenia: Badanie strefy ochronnej instalacji odgromowej

1. Ochrona odgromowa budowli i linii napowietrznych .

Ochrona odgromowa jest dziedziną , której celem jest zmniejszenie zagrożenia skupienia się wyładowania atmosferycznego na obiekcie chronionym . Granice skuteczności ochrony odgromowej wyznaczają z jednej strony względy ekonomiczne związane z kosztem budowy urządzeń odgromowych , z drugiej minimalna gwarancja bezpieczeństwa.

Ochronę budowli realizuje się za pomocą urządzeń piorunochronnych składających się z :

1. zwodów czyli części urządzenia przeznaczonych do bezpośredniego przyjmowania wyładowań atmosferycznych

2. przewodów odprowadzających

3. przewodów uziemiających

4. uziomu czyli przedmiotu metalowego umieszczonego w gruncie tworzącego połączenie przewodzące z ziemią.

Badanie modelowe strefy ochronnej.

Pojęcie strefy ochronnej wiąże się z prawdopodobieństwem przeniknięcia pioruna do obszaru opisanego kątem ochronnym α i przyjętą geometrią strefy .Wyznaczenie tego prawdopodobieństwa w sposób uproszczony przeprowadza się w badaniach modelowych w warunkach laboratoryjnych. Celem tych badań jest wskazanie najkorzystniejszej geometrii osłony tzn. takiej , której odpowiada najmniejsze prawdopodobieństwo trafienia pioruna w obiekt chroniony. Model powyższy może zawierać umieszczony na przewodzącej płaszczyźnie P zwód pionowy Z o wysokości h oraz E na wysokości H , do której doprowadza się napięcie z generatora udarów napięciowych .

W położeniu 1 , gdy elektroda E znajduje się bezpośrednio nad zwodem Z , wszystkie wyładowania osiągają zwód .W położeniu 3 i 2 tylko część z nich osiąga zwód , pozostałe osiągają powierzchnię p . Przesuwając zwód Z po powierzchni P przy nieruchomej elektrodzie E lub odwrotnie , można wyznaczyć liczbę wyładowań do zwodu lub do płaszczyzny przewodzącej p w każdym położeniu zwodu przy jednakowej liczbie wyładowań z generatora udarów napięciowych.

Układ modelowy do badania strefy ochronnej instalacji odgromowej.

W odległości a od obiektu chronionego O znajduje się zwód pionowy Z .Wyładowania (udary napięciowe ) z generatora wytwarzane są na elektrodzie E , znajdujące się na wysokości H od powierzchni P . przesuwając zwód pionowy i obiekt chroniony na płaszczyźnie P przy a=const wyładowania trafiają w : zwód obiekt chroniony ,lub płaszczyznę

Oznaczenia :

N - całkowita liczba wyładowań

n_z - liczba wyładowań które osiągną zwód

n₀ - liczba wyładowań do obiektu chronionego

n_p - liczba wyładowań do płaszczyzny

Udary napięciowe są odwzorowaniem przepięć związanych z oddziaływaniem wyładowań atmosferycznych na urządzenia elektroenergetycznych.

Kształt udaru określa czas trwania czoła oraz czas do półszczytu czyli czas do obniżenia się napięcia do wartości równej połowie wartości maksymalnej Udary napięciowe są wytwarzane za pomocą jedno lub wielostopniowych generatorów .

Proces ładowania polega na ładowaniu kondensatora C ze źródła napięcia przemiennego przez prostownik D i rezystor R. Po wzroście napięcia na kondensatorze następuje zapłon iskiernika i rozładowanie pojemności w obwodzie .Udar napięciowy pojawia się wówczas na rezystancji i pojemności c złożonej w praktyce z pojemności badanego obiektu , szyn wysokiego napięcia , iskiernika pomiarowego.

Wartość udarów wytworzonych przez generator jednostopniowy jest ograniczona przez napięcie źródła , dla uzyskania wyższych napięć stosuje się generatory wielostopniowe .

Uwagi dotyczące generatora GU 400

1. źródło zasilania generatora powinno mieć napięcie wyższe niż UM

2. zwielokrotnienie napięcia powodowane jest poprzez przejście z układu równoległego w układ szeregowy poprzez iskierniki

3. zmiana może odbywać się poprzez odległość iskierników

4. częstotliwość pomiarów wynosi 100MHz

5. dokładność pomiarów wynosi 3%

Żądamy 300kV ustawiamy odległość iskiernika zgodnie z normą i tak nastawiamy napięcie generatora aby uzyskać 50% przeskoków w serii 10 próbek , napięcie na kondensatorze w chwili przeskoku wynosi 70kV zaś odległość kul około 30mm .

Wyniki pomiarów zamieszczono w tabelce.

x [cm]	x/h	N	no	nz	np	pz	po	poz	a [cm]	hz		1-po
45	1,96	5	0	0	5	-	-	0	10	23	H=30,8cm	-
40	1,74	5	0	0	5	-	-	0	10	23	h0=12,8cm	-
35	1,52	5	0	0	5	-	-	0	10	23	hx=23cm	-
30	1,30	5	4	0	1	0	1	0,8	10	23	N=5	0
25	1,09	5	5	0	0	0	1	1	10	23		0
20	0,87	5	5	0	0	0	1	1	10	23		0
15	0,65	5	4	1	0	0,2	0,8	1	10	23		0,2
10	0,43	5	0	5	0	1	0	1	10	23		1
15	0,65	5	0	5	0	1	0	1	10	23		1
20	0,87	5	0	5	0	1	0	1	10	23		1
25	1,09	5	0	5	0	1	0	1	10	23		1
30	1,3	5	0	3	2	1	0	0,6	10	23		1
35	1,52	5	0	0	5	-	-	0	10	23		-

---