5439978905

Nr 9

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY

227

PRZEWÓD ODGROMOWY JAKO OCHRONA LINIJ WYSOKIEGO NAPIĘCIA PRZED BEZPOŚREDNIEM

UDERZENIEM PIORUNA

Inż. J. Frldlender

Streszczenie. Przewód odgromowy, pojęty jako ochrona linij napowietrznych przed bezpośredniem uderzeniem pioruna, wtedy tylko spełnia całkowicie swe zadanie, gdy odległość jego od przewodów czynnych jest tak obliczona, że uniemożliwia zarówno trafienie pioruna w linję, jak i przeskok między przewodami w środku przęsła, oraz gdy opór uziemienia słupów jest mały. Odpowiednie metody obliczania, oparte na wzorach amerykańskich są treścią niniejszej pracy.

„...Najcięższe zaburzenia i szkody w linjach napowietrznych powstają oczywiście przy bezpośrednich uderzeniach pioruna w linję. Wydarzenia takie zaliczamy do poważnych wypadków żywiołowych, przy których wszystkie znane urządzenia ochronne zawodzą i wobec których obecna technika jest dotychczas bezsilna...*'

W ten sposób pisano u nas w r. 1930 o przepięciach atmosferycznych. Dziś jest to już anachronizmem. Dziś budowa linji wysokiego napięcia, całkowicie odpornej na uderzenie pioruna, nie przedstawia z technicznego punktu widzenia żadnej trudności. Wprawdzie strona ekonomiczna zagadnienia uodpornienia linji, opłacalność inwestycji, trudność znalezienia kapitałów, może być poddana dyskusji, ale jednak w tych wypadkach, gdy chodzi o zabezpieczenie ciągłości ruchu i nieprzerywanie dostawy energji, należyte uodpornienie linji narzuca się samo przez się. bez względu na koszta, jakie za sobą pociąga.

Istnieją dwie zasadniczo różne metody uodpornienia linji, dwa sposoby podejścia do rozwiązania tego zagadnienia: jeden, tolerując uderzenia pioruna w linję, poprzestaje jedynie na należytem jej „zdrenowaniu", gwarantują-cem szybki i całkowity spływ fal przepięciowych do ziemi, drugi — umieszcza linję w pewnego rodzaju puszce Faradaya, w strefie bezpiecznej, gdzie uderzenie pioruna nie może już jej dosięgnąć.

Metodę pierwszą realizuje się przez umieszczenie wzdłuż linji odgromników, drugą — przez obudowanie linji przewodami odgromowemi. W pracy niniejszej rozpatrywać będziemy tylko ten drugi sposób ochrony — jedyny zresztą, którego skuteczność nie przedstawia obecnie żadnych wątpliwości.

Przewód odgromowy znany jest już oddawna: już w r. 1910 Petersen [1] dał teorję przewodu odgromowego, pojętego jako ochrona przed przepięciami indukowanemi. Teorja ta dawała dwie wytyczne, charakteryzujące przewód odgromowy: pierwsza — to t. zw. spółczynnik bezpieczeństwa (<1), będący stosunkiem wielkości przepięcia, indukowanego na linji zabezpieczonej, do przepięcia, indukowanego na linji niezabezpieczonej, druga — to odległość między przewodami czynnemi a odgromowym, która powinna była być jaknajmniejsza, ze względu na proporcjonalność przepięcia do odległości przewodów czynnych od ziemi (reprezentowanej właśnie przez przewód odgromowy), leorja Petersena ograniczała się jedynie do rozważania stanu statycznego przed wyładowaniem chmury indukującej. Dopiero w ostatnich latach badacze amerykańscy dali pełny obraz zjawisk, zachodzących podczas i po wyładowaniu chmury (2, 3, 4). O ile chodzi o bezpośrednie uderzenie pioruna, to teorja Petersena nie przedstawia żadnej wartości. Zjawiska, wywołane uderzeniem pioruna, mają charakter całkowicie dynamiczny, i mogą być rozważane jedynie z punktu widzenia teorji o rozchodzeniu się fal wędrownych.

Prawdopodobieństwo bezpośredniego uderzenia pioruna w linję określone jest spółczynnikiem r, którego wartość w funkcji stosunku wysokości chmury do wysokości linji podaje poniższa tablica:

Wysokość chmury H	50	40 30 I 20	10
wysokość linji h
spółczynnik uderzenia		9 | 7.5 6
bezpośredniego r	10		4

Pas szerokości 2 rh. w środku którego przebiega linja. jest właśnie strefą niebezpieczną: jeżeli rzut środka chmury burzowej leży w tym pasie, wtedy istnieje możliwość bezpośredniego uderzenia pioruna w linję. Należy zaznaczyć, iż spółczynnik ten zależy od biegunowości chmury. Wartości, podane w tablicy, odnoszą się do chmury ujemnej; dla chmury dodatniej wartości r są mniejsze, co można wytłómaczyć wpływem zjawiska korony. Jeżeli przewód odgromowy umieszczony jest na wysokości 20 m nad ziemią, a wysokość chmury 300 m, to z tablicy r 5. Innemi słowy, słup lub przewód mogą być trafione, jeżeli rzut środka chmury leży w odległości mniejszej od 100 m od linji. Ponadto autorzy amerykańscy są zdania, iż drzewa, wyniosłości gruntu, i t. p., znajdujące się w pobliżu linji, zmniejszają stopień prawdopodobieństwa bezpośredniego uderzenia, co jednak nie wydaje się być    Ry_S,    j

uspra wiedli wionem.

Przewody odgromowe powinny być zawieszone w takiej odległości od przewodów czynnych, aby wykluczały możliwość uszkodzenia linji. Na podstawie rys. 1 wyprowadzić można łatwo wzór następujący:

gdzie:

y — wysokość zawieszenia przewodów czynnych, h —    „    „    „    odgromowych,

x — odległość pozioma między przewodami: odgromowym i czynnym,

H— wysokość chmury.

Wzór ten przedstawić można w formie odpowiedniego wykresu (rys. 2), pozwalającego na podstawie danych x i y obliczyć odrazu h. Przykład obliczenia. Linja trójfazowa o poziomem rozmieszczeniu przewodów, jeden przewód odgromowy, umieszczony pośrodku. Odległość między