Mechanizm Towsenda, wyładowania w gazach - występuje przy małych wartościach iloczynu a*p(100÷1000hPa*cm);a- odległość miedzy elektrodami;p- ciśnienie
Mechanizm kanałowy, wyładowania w gazach - występujący przy średnich wart. Iloczynu a*p (103 ÷10 5hPa*cm) Mechanizm kanałowy bazuje na następujących założeniach A) wew. źródłem swobodnych elektronów jest fotojonizacja wywołana przez procesy odwzbudzeniowe i rekombinacyjne zachodzące w lawinie B)odstęp miedzy elektrodami jest wystarczający do wzrostu w lawinie ładunku przestrzennego do znaczącej wartości ap>2,5hPacm
Mechanizm przebicia dielektryków ciekłych - A)mechanizm elektronowy (mechanizm rozwoju lawiny elektronowej taki sam jak w dielektrykach gazowych) B)mechanizm gazowy(gaz rozpuszczony ma niewielki wpływ na wytrzymałość elektryczna, jonizacje pęcherzyka i zwarcie) C)mechanizm mostkowy(związany z obecnością zanieczyszczeń, które w polu elektrycznym polaryzuje się tworząc mostki)
Mechanizm przebicia dielektryków stałych - w zależności od czasu oddziaływania naprężeń wyróżnia się 3 mechanizmy przebicia A)mechanizm elektryczny lub przebicia istotnego następujący w czasie krótszym niż 1s.Wystepuje gdy dielektryk jest czysty jednorodny rozwój wyładowania zależy wyłącznie od właściwości materiału i temp. Ma charakter elektronowy zachodzi przy natężeniu pola 103kV/cm i obecności co najmniej jednego elektronu w paśmie przewodnictwa(energieΔW do przejścia musi zapewnić zew. pole) Warunek ΔW>0 stanowi kryterium przebicia i jest spełniony przy krytycznej wartości Ecr natężenia pola zew. Wzrostami pola do wartości Ecr towarzyszy wzrost temp. do wart. krytycznej Tcr i zwiększenie liczby elektronów w paśmie przewodnictwa . prowadzi to do tzw. Przebicia wysokotemperaturowego Jeżeli w krótkim czasie nie wystąpi przebicie istotnie może dojść do przebicia elektromechanicznego(wskutek działania siły przyciągania ładunków powierzchniowych i wytrzymałości mechanicznej na ściskanie)zachodzącego przy naprężeniu Ep=U/U0
Stratność dielektryków i metody oceny jakości -
Przyczyny i skutki niejednorodnego pola elektrycznego -
-niejednorodność dielektryka; -wilgotność; -temp.; -ciśnienie; -kształt elektrod
Mechanizm powstawania wyładowań atmosferycznych - Mechanizm elektryzacji chmury burzowej jest bardzo złożony. Z aktualnych badań wynika ze: -chmura burzowa tworzy tzw. komorę czynną(lub kilka)o średniej aktywności ok. 30min(stad czas trwania burzy może wynieść kilka godzin) -ładunek przestrzenny(o wartości 103A*s)nagromadzony w komorze czynnej dzieli się na ładunek górny z przewagą dodatniego i dolny z przewaga ujemnego -ładunek przestrzenny zwłaszcza ujemny o wartości od ułamka do kilkudziesięciu A*s tworzy oddzielne centra, których liczba może dochodzić do kilkudziesięciu -natężenie pola elektrycznego (E)pod komorą czynna wynosi ok. 0,1kV/cm Gdy natężenie pola E osiąga maksimum w pobliżu ziemi (np. przy wierzchołkach metalowego masztu) następuje rozwój wyładowania oddolnego
Skutki wyładowań atmosferycznych w linie napowietrzne - Przepięcia bezpośrednie zależy od układu i od elementu w który uderza piorun 4 możliwe przypadki uderzeń piorunowych A)Piorun uderza w przewód roboczy o impedancji Z. Prąd pioruna rozpływa się na równe części w upływa w obie strony powstaje napięcie U'1=(Z*Ip)/2 B)Piorun uderza w przewód odgromowy i impedancji Z1.Na izolacji Linii pojawia się napięcie U12=[1-k]*[(Z1*Ip)/2] C)Piorun uderza w wierzchołek słupa linii bez przewodu odgromowego(cały prąd wpływa w słup)Przepływ prądu Ip przez słup o impedancji Ls i rezystancji uziomu Rs powoduje powstanie napięcia Uwm=RsIpm+Ls(dip/dt)max pod którego wpływem może dojść do przeskoku odwrotnego na izolacji linii, gdy przekroczy ono jej udarowa wytrzymałość elektryczna Uμ porównanie Uwm i Uμ pozwala wyznaczyć dopuszczalna wartość rezystancji uziemienia słupa Rs przy której nie wystąpi przeskok Rs<[ Uμ-Ls*(dip/dt)max]/Ipm D)Piorun uderza w wierzchołek słupa linii z przewodem odgromowym Obecność przewodu odgromowego nie tylko przyczynia się do zmniejszenia napięcia na wierzchołku słupa dzięki odprowadzenia części prądu piorunowego ,ale również dzięki sprzężeniu z przewodem roboczym ogranicza napięcie na izolacji linii. Dodatkowe ograniczenie napięcie wystąpi w związku ze zjawiskiem ulotu ,jakie towarzyszyć będzie przebiegowi fali napięciowej w przewodzie odgromowym . przepuszczalna wartość rezystancji uziemienia słupa Rs wyznaczyć można ze wzoru
Rozchodzenie się fal wędrownych w liniach
Iskierniki- Najprostszy ogranicznikiem przepięć składający się z dwóch elektrod rozdzielonych dielektrykiem gazowym(zwykle powietrze).Odstęp elektrod (tzw. Przerwa iskrowa) jest regulowany w zależności od wymaganego poziomu ochrony. Zapłon iskiernika powoduje iskrowe lub lukowe zwarcie elektrod i dwustopniowe ograniczenie napięcia i najpierw do napięcia zapłonu Uz a następnie do napięcia obniżonego U0(wynikającego ze spadku napięcia w przerwie iskrowej I i na impedancji Z obwodu iskiernika)duże skoki napięcia i prądu konieczność wyłączenia napięcia (przerwa w dostawie energii)Wyróżnić można Iskierniki: A)liniowe i stojące (aparatowe) B)prętowe rożkowe pierścieniowe kombinowane C)z elektrodynamicznym przesuwnikiem i wydłużeniem luku D)Z regulowanym i nie regulowanym ogranicznikiem wplywu biegunowosci E)wysoko i nisko napięciowe F)otwarte i obudowane
Odgromnik wydmuchowy jest iskiernikiem dwuprzerwowym, z jedną przerwą iskrową w specjalnej obudowie, dzięki której może samoczynnie gasić łuk, podtrzymywany w niej przez prąd następczy po zaniku przepięcia. Dwa typowe jego rozwiązania to: z zewnętrzną przerwą iskrową nad iskiernikiem obudowanym, mocowanym na wsporniku oraz z zewnętrzną przerwą iskrową pod iskiernikiem obudowanym, zawieszonym na przewodzie. Obudowa iskiernika wewnętrznego jest wykonana z materiału silnie gazującego pod wpływem łuku elektrycznego (fibra, ebonit, metapleks). Zapłon łuku w komorze i jej gazowanie prowadzi do wzrostu ciśnienia i do intensywnego wydmuchu zjonizowanych gazów przez dyszę. Wydmuch z kolei zapobiega ponownym zapłonom łuku, który gaśnie przy naturalnym przejściu prądu następczego przez zero. Zdolność gaszenia łuku przez wydmuch jest określona dolną Id i górną Ig granicą prądową. Przy prądzie mniejszym od dolnej granicy prądowej gazowanie jest zbyt małe i nie następuje gaszenie łuku. Przy prądzie większym od górnej granicy prądowej gazowanie jest zbyt duże i może doprowadzić do eksplozji muszą być spełnione następujące warunki:w sieci z punktem neutralnym izolowanym lub z kompensacją ziemnozwarciową
Id ≤ I2 oraz Ig > I3
- w sieci z punktem neutralnym uziemionym przez rezystancję lub reaktancję
Id <I1 i Id < I2 oraz Ig > I3
przy czym: I1, I2 — wartości skuteczne ustalonego prądu zwarcia odpowiednio jedno- i dwufazowego; I3 — wartość skuteczna składowej okresowej początkowego prądu zwarcia trójfazowego.
Graniczny prąd wyładowczy kształtuje się na poziomie 30 kA. Ze względu na tę wartość oraz właściwości konstrukcyjne odgromniki wydmuchowe są stosowane głównie w sieciach rozdzielczych. Przy dużych różnicach wartości prądów zwarć doziemnych i międzyfazowych stosuje się układy, w których odgromniki na większe prądy zwarć międzyfazowych są uziemione poprzez dodatkowy odgromnik dostosowany do małego prądu zwarcia z ziemią. Czas działania odgromnika nie powinien przekraczać kilku półokresów zmian napięcia, aby nie zdążyły zadziałać przekaźniki. Po zgaszeniu łuku w którym występuje odgromnik, w wyniku nakładania się przebiegu szybkozmiennego na napięcie robocze. Przy instalowaniu odgromników wydmuchowych należy - oprócz zachowania warunków takich, jak przy zakładaniu iskierników ochronnych - również brać pod uwagę istnienie strefy wydmuchu, która w zależności od napięcia i konstrukcji odgromnika może obejmować przestrzeń sięgającą na odległość do 3 m.
Odgromniki zaworowe mają znacznie większą zdolność gaszenia łuku i stabi1ność zapłonu niż odgromniki wydmuchowe. Ze względu na szczelną obudowę są mało wraż1iwe na oddziaływanie czynników środowiskowych. Odgromniki te - podobnie jak odgromniki wydmuchowe nie należą już do urządzeń rozwojowych, ale z pewnością jeszcze przez wiele lat będą znajdowały się w eksploatacji i jako takie wymagają szczegółowego omówienia. Podstawowy człon odgromnika iskiernikowego składa się z kolumny iskiernika wieloprzerwowego i stosu warystorowego (o zmiennej rezystancji), a przy większej liczbie elektrod iskiernikowych również z elementów sterujących rozkład napięcia, umieszczonych w szczelnej obudowie. Odgromniki na wyższe napięcie są zestawiane z kilku członów podstawowych i wyposażone w pierścienie sterujące. Iskierniki wieloprzerwowe odgromnika zworowego mają za zadanie: -utrzymać stan bezprądowy odgromnika przy napięciu roboczym układu; -zapewnić stabilny zapłon odgromnika przy pojawieniu się przepięć; Do parametrów określających właściwości odgromników zaworowych iskiernikowych należą: -napięcia zapłonu statyczne Uzs (przy częstot1iwości 50 Hz) i udarowe Uzu; -najwyższe napięcie robocze ;-napięcie obniżone U0 -napięcie gaszone Ug; -wartości znamionowa IoN i graniczna Iog prądu wyładowczego
Instalacja piorunochronowa Podstawowe elementy -zwody; -przewody odprowadzające; -uziomy ZWODY: górna cześć urządzeń piorunoochronnych przeznaczona do przyjmowania uderzeń pioruna dzieli się na: -poziome niskie (mocowane w odległości nie większej jak kilkanaście cm od powierzchni dachu) stosowana dla powierzchni ni palnych i trudno zapalnych -poz. podwyższony nieizolow. (mocowane odległości min 40cm od powierzchni dachu stosowane dla pow. polnych lub przewodzących) -poz. wysokie izolowane(mocowane na masztach odsuniętych od obiektu chronionego stosowane gdy chroniona przestrzeń zagrożona jest wybuchem lub nie mogą być wykorzystane zwody poz. niskie -Pionowe nieizolow. (mocowane bezpośrednio nad chronionym obiektem stosowane gdy osłoniona musi być cześć przestrzeni nad pow. dachu i nie mogą być wykorzystane zwody poziome niskie) Zwody pion. i poz. tworzą ochronę strefową której rozmiary są określone przez ich wysokość w kąty osłonowe zew α i wew.β zwody poziome przebiegają nad przewodami linii elektroenergetycznej <drut stalowy ocynk od 6mm; linka stalowa ocynkowana o przekroju nie mniejszym niż 35mm i średnicy≥2,5mm > PRZEWODY ODPROWADZAJACE : Liczba zależy od rodzaju zwodów i rozmiaru obiektu (zwykle każdy pion na jeden przewód odprowadzający zwody poziome co najmniej 2. Liczbę ustala się w zależności od wymaganego obostrzenia wymagane przekroje tak jak dla zwodów elementy metalowe biegnące wzdłuż ścian powinny być wykorzystywane jako neutralne przewody odprowadzające UZIOM jest przewodem lub przedmiotem przewodzącym umieszczonym w gruncie, bezpośrednio lub za pośrednictwem betonu, i zapewniającym z nim połączenie elektryczne. Istnieją uziomy: - naturalne, urządzenia metalowe umieszczone w ziemi a przeznaczone do celów innych niż uziemienie. Są 2 warunki : 1-trzeba uzyskać zgodę właściciela tego urządzenia 2-wlasciciel powinien się zobowiązać o każdej zmianie ciągłości (ma to wpływ na rezystancje uziemienia)
Uziemienia- Celowo wykonane połączenie elektryczne urządzenia z ziemia wyróżniamy uziemienia -Ochronne - odnoszące się do części nie będących w stanie normalnym pod napięciem stosowane w celu niedopuszczenia do wzrostu na nich napięcia do wartości grożącej porażeniem ludzi lub zwierząt -Odgromowe- dotyczące ochronników i urządzeń piorunochronnych stosowane w celu bezpiecznego odprowadzenia prądu piorunowego do ziemi -Robacze- odnoszące się do określonego punktu elektrycznego stosowany w celu zapewnienia prawidłowej pracy -Pomocnicze- dotyczące nie wymienionych wyżej przypadków, stosowane w celu przeprowadzenia pomiaru lub wyrównania potencjału urządzeń i ziemi. Przewód urządzenia piorunochronnego powinien być instalowany w sposób trwały (przy użyciu wsporników uchwytów naprężających)połączone w sposób zapewniający ciągłość. Rezystancja uziemienia Rμ=ρ*k ρ-rezystancja gruntu