Способ активной молниезащиты зданий, сооружений и территорий

Изобретение относится к способам молниезащиты промышленных зданий, сооружений и прилегающих территорий. В предлагаемом способе молниезащиту осуществляют посредством активного молниеотвода, снабженного молниеприемником, сообщенного с системой заземления через генератор импульсного напряжения и внешнюю разрядную цепь. Генератор импульсного напряжения выполняют с возможностью постоянной работы в дежурном режиме и автоматического реагирования на изменения напряженности внешнего атмосферного электрического поля. Для этого генератор снабжают не менее чем двумя зарядными резисторными цепями и многосекционным разрядником. По достижении в атмосферном электрическом поле критического молниеопасного уровня напряженность электрического поля в генераторе молниеотвода под воздействием энергии электрического поля автоматически доводят до порогового уровня, достаточного для осуществления импульсных разрядов, и при формировании в атмосфере лидерной фазы развития молнии, движущейся к защищаемому объекту, автоматически производят с острия молниеприемника разряд в атмосферу встречного лидера молнии. Технический результат - обеспечение постоянной активной молниезащиты без подпитки энергии от техногенного источника, повышение надежности молниезащиты и увеличение радиуса пространственной молниезащиты объектов и территорий. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способам защиты техногенных и природных ландшафтных объектов от внешних энергетических воздействии, а именно к способам молниезащиты промышленных зданий, сооружений и прилегающих территорий.

Известен способ нейтрализации зарядов грозового облака, заключающийся в том, что в нужной зоне устанавливают молниеотводящую вышку с лазером и зеркальным уголковым отражателем, создают плазменный канал лазера от вышки до низа грозового облака, по лазерному каналу осуществляют многократные разряды молнии. Лазер включают при достижении предгрозовой напряженности электростатического поля тропосферы (RU 2004125693 А, опубл. 10.02.2006).

Известен способ защиты от разрядов атмосферного электричества (молний) путем улавливания и нейтрализации, включающий использование заземленного стержня, который располагают вертикально. Дополнительно используют источник, ионизирующий воздух, луч которого направляют вдоль заземленного стержня вертикально в вышерасположенные слои атмосферы, создавая тем самым в воздухе токопроводящую полосу из ионизированных газов, которая служит проводником для прохождения молнии в стержень, где она нейтрализуется заземлением. Разряд молнии протекает при меньшей напряженности электрического поля с меньшим разрушающим действием (RU 2000125979 А, опубл. 10.09.2002).

Известен способ защиты от атмосферных электрических перенапряжений, основанный на осуществлении принудительного разряда грозовой ячейки путем возбуждения устойчиво развивающегося лидера электрического искрового разряда. Возбуждение лидера осуществляют созданием по крайней мере одной цепочки зон безэлектродного электрического пробоя воздуха с перекрывающимися оболочками низкотемпературной плазмы (RU 2144747 С1, опубл. 20.01.2000).

Общим недостатком известных технических решений является относительно невысокая и непостоянная во времени способность обеспечивать предусмотренную проектом молниезащиту объектов, которая возможна в полном объеме лишь в ситуациях подпитки молниеотвода энергией от внешнего источника и требует при осуществлении молниезащиты в дежурном режиме повышенного расхода дополнительной техногенно вырабатываемой энергии.

Известен способ молниезащиты зданий и сооружений при помощи молниеотвода, содержащего диэлектрический корпус с поперечной ребристостью, в крышку которого вставлены центральный стержень-молниеприемник и боковые стержни. Центральный стержень заземления вставлен в основание корпуса. В корпус помещены обкладки конденсаторов, соединенные с внутренними разрядниками. Крышка выполнена проводящей, боковые стержни вставлены в нее. В корпус помещены две цепи последовательно соединенных резисторов, число которых и их номиналы в каждой цепи одинаковы. Первые выводы резисторов первой цепи подключены к верхним обкладкам конденсаторов. Первые выводы резисторов второй цепи подключены к их нижним обкладкам. Разрядники расположены на смежных обкладках соседних конденсаторов (RU 2208887 С1, опубл. 20.07.2003).

Недостаток известных способа и устройства заключается в отсутствии достаточной мощной внешней разрядной цепи, способной пропускать от молниеприемника к системе заземления энергию разряда молний без повреждения систем генератора импульсного напряжения.

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении постоянной активной молниезащиты, обеспечиваемой без подпитки энергии от техногенного источника, в повышении надежности молниезащиты и увеличении радиуса пространственной молниезащиты объектов и территорий.

Поставленная задача решается тем, что в способе молниезащиты зданий, сооружений и территорий согласно изобретению молниезащиту осуществляют посредством активной системы, включающей молниеотвод, снабженный молниеприемником, сообщенным с системой заземления через генератор импульсного напряжения и внешнюю разрядную цепь, при этом генератор импульсного напряжения выполняют с возможностью постоянной работы в дежурном режиме и автоматического реагирования на изменения напряженности внешнего преимущественно атмосферного электрического поля, для чего указанный генератор снабжают расположенными практически в условном выпуклом объеме, очерченном по внешнему контуру корпуса генератора, не менее чем двумя зарядными резисторными цепями, а также многосекционным разрядником, выполненным в виде, по меньшей мере, одной конденсаторно-разрядной цепи, состоящей из последовательно чередующихся конденсаторов, каждый с двумя зарядными пластинами-обкладками, и функционально совмещенных с ними разрядников, выполненных в виде выверенных по высоте выступов на внешней стороне указанных пластин-обкладок, а корпус генератора выполняют преимущественно состоящим не менее чем из двух желобчатых пластин, разомкнутых по контуру в поперечном сечении в зонах расположения резисторных цепей, по меньшей мере, на части их длины, причем по достижении в атмосферном электрическом поле критического молниеопасного уровня напряженности напряженность электрического поля в генераторе импульсного напряжения молниеотвода под воздействием энергии внешнего электрического поля автоматически доводят до порогового уровня, достаточного для формирования и осуществления импульсного разряда, серии последовательных импульсных разрядов и при формировании в атмосфере лидерной фазы развития молнии, движущейся к защищаемому объекту, автоматически производят с острия молниеприемника разряд в атмосферу встречного лидера молнии, осуществляемый в момент одновременного сложения двух условий - готовности энергии, накопленной в генераторе импульсного напряжения из внешнего электрического поля, к переходу через пороговый уровень и подхода внешнего нисходящего лидера молнии к условной эквидистантной пространственной границе охранной объемной зоны защищаемого объекта, при этом последовательные импульсные разряды автоматически производят с образованием ступенчато формируемого восходящего лидера молнии, направляемого навстречу внешнему нисходящему лидеру молнии, с образованием короткоживущего проводящего канала, причем при встречном замыкании указанных лидеров молнии и поглощении энергии восходящего лидера нисходящий лидер по указанному проводящему каналу в охранной зоне атмосферы направляют к молниеприемнику, затем по нему и через внешнюю разрядную цепь молниеотвода отправляют в систему заземления.

При этом пластины-обкладки каждого конденсатора в генераторе импульсного напряжения могут фиксировать между собой через диэлектрик, наделенный возможностью самовосстановления исходных свойств после срабатывания молниеотвода.

Молниеотвод могут выполнять с возможностью реагирования - улавливания как отрицательно, так и положительно заряженных лидеров молний.

Электромагнитные параметры молниеотвода могут принимать с обеспечением возможности срабатывания генератора импульсного напряжения с выбросом встречного лидера молнии при приближении внешнего лидера молнии к высоте взаимной ориентировки лидеров молний, составляющей 182÷455 м от острия молниеприемника.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в обеспечении постоянной активной молниезащиты, обеспечиваемой без подпитки энергии от техногенного источника, в повышении надежности молниезащиты и увеличении радиуса пространственной молниезащиты объектов и территорий, осуществляемый за счет разработанной в изобретении системы импульсного генератора, наделяющего молниеотвод способностью создавать и поддерживать активную молниезащиту путем получения энергии из атмосферы при критическом молниеопасном уровне напряженности атмосферного электричества.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен активный молниеотвод, вид спереди с частичным вертикальным разрезом;

на фиг.2 - генератор импульсного напряжения, вид спереди с частичным вертикальным разрезом;

на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.2.

В предлагаемом способе молниезащиты зданий, сооружений и территорий молниезащиту осуществляют посредством активной системы, включающей молниеотвод 1, снабженный молниеприемником 2, сообщенным с контактным элементом 3 системы заземления через генератор 4 импульсного напряжения и внешнюю разрядную цепь 5.

Генератор 4 импульсного напряжения выполняют с возможностью постоянной работы в дежурном режиме и автоматического реагирования на изменения напряженности внешнего преимущественно атмосферного электрического поля. Для этого указанный генератор 4 снабжают расположенными практически в условном выпуклом объеме, очерченном по внешнему контуру 6 корпуса 7 генератора, не менее чем двумя зарядными резисторными цепями 8, а также многосекционным разрядником, выполненным в виде, по меньшей мере, одной конденсаторно-разрядной цепи 9, состоящей из последовательно чередующихся конденсаторов 10. Каждый конденсатор 10 состоит из двух зарядных пластин-обкладок 11, 12 и функционально совмещенных с ними разрядников 13, выполненных в виде выверенных по высоте выступов на внешней стороне указанных пластин-обкладок 11, 12. Корпус 7 генератора 4 выполняют преимущественно состоящим не менее чем из двух желобчатых пластин 14, разомкнутых по контуру в поперечном сечении в зонах расположения резисторных цепей 8, по меньшей мере, на части их длины.

По достижении в атмосферном электрическом поле критического молниеопасного уровня напряженности напряженность электрического поля в генераторе 4 импульсного напряжения молниеотвода под воздействием энергии внешнего электрического поля автоматически доводят до порогового уровня, достаточного для формирования и осуществления импульсного разряда, серии последовательных импульсных разрядов, и при формировании в атмосфере лидерной фазы развития молнии, движущейся к защищаемому объекту, автоматически производят с острия молниеприемника 2 разряд в атмосферу встречного лидера молнии, осуществляемый в момент одновременного сложения двух условий. Первое условие - готовность энергии, накопленной в генераторе импульсного напряжения из внешнего электрического поля, к переходу через пороговый уровень. Второе условие - подход внешнего нисходящего лидера молнии к условной эквидистантной пространственной границе охранной объемной зоны защищаемого объекта. Последовательные импульсные разряды автоматически производят с образованием ступенчато формируемого восходящего лидера молнии, направляемого навстречу внешнему нисходящему лидеру молнии, с образованием короткоживущего проводящего канала. При встречном замыкании указанных лидеров молнии и поглощении энергии восходящего лидера нисходящий лидер по указанному проводящему каналу в охранной зоне атмосферы направляют к молниеприемнику 2, затем по нему и через внешнюю разрядную цепь 5 молниеотвода 1 отправляют в систему заземления.

Пластины-обкладки 11, 12 каждого конденсатора 10 в генераторе 4 импульсного напряжения фиксируют между собой через диэлектрик 15, наделенный возможностью самовосстановления исходных свойств после срабатывания молниеотвода.

Молниеотвод 1 выполняют с возможностью реагирования - улавливания как отрицательно, так и положительно заряженных лидеров молний.

Электромагнитные параметры молниеотвода 1 принимают с обеспечением возможности срабатывания генератора импульсного напряжения с выбросом встречного лидера молнии при приближении внешнего лидера молнии к высоте взаимной ориентировки лидеров молний, составляющей 182÷455 м от острия молниеприемника.

Молниеприемник 2 выполнен в виде системы электрически взаимосвязанных стержней, образующих многостержневой венец с центральным стержнем 16 и боковыми стержнями 17. Центральный стержень 16 выполнен длиной, превышающей длину боковых стержней 17.

На лидерной фазе развития молнии центральный стержень 16 молниеприемника 2 и боковые стержни 17 поляризуются до возникновения на них коронного разряда. Ток коронного разряда заряжает конденсаторы 10 до напряжения, устанавливаемого разрядным промежутком на разрядниках 13. В момент приближения лидера молнии к молниеотводу 1 напряженность электрического поля возрастает, что приводит в действие самый нижний разрядник 13. Искровой разряд соединяет последовательно два самых нижних конденсатора 10, в результате чего на последующем разряднике 13 напряжение скачком возрастает до удвоенного пробивного напряжения. Все конденсаторы 10 соединены последовательно. На центральном стержне 16 молниеприемника 2 появляется импульс высокого напряжения. Импульсы высокого напряжения инициируют восходящий встречный лидер, который устремляется навстречу нисходящему лидеру молнии, формируя проводящий канал, по которому происходит основной разряд молнии. По проводящему каналу энергия молнии «замыкается» на землю через разрядники 18 внешней разрядной цепи 5, защищая элементы генератора 4 от разрушения килоамперными токами молниевого разряда, и таким образом осуществляется молниезащита объекта.

Поскольку прослойки между пластинами-обкладками 11, 12 конденсаторов 10, встречными выступами разрядников 13 и полость 19, занимаемая в молниеотводе 1 многосекционным разрядником, заполнены самовосстанавливающим диэлектриком, то все свойства устройства после разряда восстанавливаются.

Молниеприемник 2 кроме центрального стержня 16 имеет боковые стрежни 17, смонтированные под углом к горизонтали, и на каждом конце стержней формируется высоковольтный импульс, и, следовательно, каждый боковой стержень 17 - это дополнительный молниеотвод, увеличивающий эффективность молниезащиты.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает постоянную активную молниезащиту без подпитки энергии от внешнего источника, повышает надежность молниезащиты и радиус пространственной молниезащиты объектов и территорий.

1. Способ молниезащиты зданий, сооружений и территорий, характеризующийся тем, что молниезащиту осуществляют посредством активной системы, включающей молниеотвод, снабженный молниеприемником, сообщенным с системой заземления через генератор импульсного напряжения и внешнюю разрядную цепь, при этом генератор импульсного напряжения выполняют с возможностью постоянной работы в дежурном режиме и автоматического реагирования на изменения напряженности внешнего преимущественно атмосферного электрического поля, для чего указанный генератор снабжают расположенными практически в условном выпуклом объеме, очерченном по внешнему контуру корпуса генератора, не менее чем двумя зарядными резисторными цепями, а также многосекционным разрядником, выполненным в виде, по меньшей мере, одной конденсаторно-разрядной цепи, состоящей из последовательно чередующихся конденсаторов, каждый с двумя зарядными пластинами-обкладками, и функционально совмещенных с ними разрядников, выполненных в виде выверенных по высоте выступов на внешней стороне указанных пластин-обкладок, а корпус генератора выполняют преимущественно состоящим не менее чем из двух желобчатых пластин, разомкнутых по контуру в поперечном сечении в зонах расположения резисторных цепей, по меньшей мере, на части их длины, причем по достижении в атмосферном электрическом поле критического молниеопасного уровня напряженности напряженность электрического поля в генераторе импульсного напряжения молниеотвода под воздействием энергии внешнего электрического поля автоматически доводят до порогового уровня, достаточного для формирования и осуществления импульсного разряда, серии последовательных импульсных разрядов и при формировании в атмосфере лидерной фазы развития молнии, движущейся к защищаемому объекту, автоматически производят с острия молниеприемника разряд в атмосферу встречного лидера молнии, осуществляемый в момент одновременного сложения двух условий - готовности энергии, накопленной в генераторе импульсного напряжения из внешнего электрического поля, к переходу через пороговый уровень и подхода внешнего нисходящего лидера молнии к условной эквидистантной пространственной границе охранной объемной зоны защищаемого объекта, при этом последовательные импульсные разряды автоматически производят с образованием ступенчато формируемого восходящего лидера молнии, направляемого навстречу внешнему нисходящему лидеру молнии, с образованием короткоживущего проводящего канала, причем при встречном замыкании указанных лидеров молнии и поглощении энергии восходящего лидера нисходящий лидер по указанному проводящему каналу в охранной зоне атмосферы направляют к молниеприемнику, затем по нему и через внешнюю разрядную цепь молниеотвода отправляют в систему заземления.

2. Способ молниезащиты зданий, сооружений и территорий по п.1, отличающийся тем, что пластины-обкладки каждого конденсатора в генераторе импульсного напряжения фиксируют между собой через диэлектрик, наделенный возможностью самовосстановления исходных свойств после срабатывания молниеотвода.

3. Способ молниезащиты зданий, сооружений и территорий по п.1, отличающийся тем, что молниеотвод выполняют с возможностью реагирования-улавливания как отрицательно, так и положительно заряженных лидеров молний.

4. Способ молниезащиты зданий, сооружений и территорий по п.1, отличающийся тем, что электромагнитные параметры молниеотвода принимают с обеспечением возможности срабатывания генератора импульсного напряжения с выбросом встречного лидера молнии при приближении внешнего лидера молнии к высоте взаимной ориентировки лидеров молний, составляющей 182÷455 м от острия молниеприемника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам защиты объектов различного назначения при прямом или близком воздействии молниевых разрядов, электромагнитных импульсов, коротких замыканий и коммутаций электрооборудования и направлено на повышение эффективности защиты от воздействия молниевых разрядов за счет создания условий, препятствующих возникновению нисходящих разрядов и искрообразования при воздействии токов и напряжений импульсов больших значений.

Изобретение относится к средствам защиты вооружения и военной техники, а именно взрывоопасных объектов от проявлений молнии. .

Изобретение относится к области строительства опорных конструкций линий электропередачи высокого напряжения. .

Изобретение относится к области строительства опорных конструкций линий электропередачи высокого напряжения. .

Изобретение относится к молниезащите объектов экономики страны, а конкретнее к устройствам молниеприемников. .

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к области высоковольтной техники и более конкретно - к линиям электропередачи. .

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к технике защиты объектов от атмосферных перенапряжений и технике получения электрической энергии альтернативными способами.

Изобретение относится к области сооружения и эксплуатации дымовых труб тепловых электростанций и промышленных предприятий, в частности к устройствам защиты дымовых труб и прочих трактов газоудаления от разрушения взрывной волной грозового разряда и препятствующим окутыванию ствола дымовой трубки газовой средой дымового шлейфа (далее "газовой средой"), которое возникает при сильном ветре.

Изобретение относится к средствам защиты от повреждения объектов различного назначения при интенсивном воздействии атмосферного электричества. .

Изобретение относится к средствам защиты от повреждения объектов различного назначения при интенсивном воздействии атмосферного электричества, а именно к средствам молниезащиты зданий и сооружений

Изобретение относится к разрядникам высокого напряжения, высоковольтным изоляторам, с помощью которых могут закрепляться провода или ошиновки высоковольтных установок, а также высоковольтных линий электропередачи и электрических сетей

Раскрыт изолятор, предназначенный для крепления, в качестве одиночного изолятора или в составе колонки или гирлянды изоляторов, высоковольтного провода в электроустановке или на линии электропередачи. Изолятор содержит изоляционное тело и арматуру в виде установленных на его концах первого и второго элементов арматуры. Первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения, непосредственно или посредством крепежного устройства, с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды. Второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с электроустановкой, или опорой линии электропередачи, или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды. Кроме того, изолятор содержит четыре или более электрода, выходящие в три или более разрядные камеры, размещенные в изоляционном теле. Разрядные камеры представляют собой корпуса, открытые в пространство вокруг изоляционного тела, и снабжены выступами, установленными внутри корпусов с возможностью ограничения величины разрядного зазора между электродами. Крайние электроды электрически соединены с арматурой или выходят на поверхность изоляционного тела. Технический результат - снижение разброса величин разрядных зазоров между электродами при изготовлении изолятора, что обеспечивает надежную защиту электроустановок и линий от молниевых разрядов, а также повышает срок службы изолятора. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изолятор-разрядник содержит изоляционное тело и арматуру в виде установленных на его концах первого и второго элементов арматуры. Первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения, непосредственно или посредством крепежного устройства, с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора колонки или гирлянды. Второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с электроустановкой или опорой линии электропередачи или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора колонки или гирлянды. Кроме того, изолятор-разрядник содержит три или более разрядные камеры, установленные в изоляционном теле и последовательно соединенные в цепочку. Разрядные камеры состоят из корпусов и установленных в корпусах электродов, которые жестко закреплены в корпусах и установлены с образованием разрядных зазоров внутри корпусов. Электроды выходят на внешние поверхности корпусов. Электроды и выводы электродов из корпусов жестко закреплены в корпусах, а электроды соседних разрядных камер соединены посредством электрических проводников. Корпусы имеют выходы в пространство вокруг изоляционного тела, а электроды крайних разрядных камер из цепочки последовательно соединенных трех или более разрядных камер электрически соединены с арматурой или с электрическими проводниками, выходящими на поверхность изоляционного тела. Технический результат - снижение разброса величины разрядных зазоров между электродами разрядных камер при изготовлении изолятора. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изолятор-разрядник содержит изоляционное тело и арматуру в виде установленных на его концах первого и второго элементов арматуры. Первый элемент арматуры выполнен с возможностью соединения, непосредственно или посредством крепежного устройства, с высоковольтным проводом или со вторым элементом арматуры предшествующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды. Второй элемент арматуры выполнен с возможностью соединения с электроустановкой, или опорой линии электропередачи, или с первым элементом арматуры последующего высоковольтного изолятора указанных колонки или гирлянды. Кроме того, изолятор-разрядник содержит три или более разрядные камеры, последовательно соединенные в цепочку и установленные в изоляционном теле. Разрядные камеры состоят из корпусов и установленных в корпусах электродов с выводами, выходящими из корпусов. Электроды установлены с образованием разрядных зазоров внутри корпусов. Электроды и выводы электродов из корпусов жестко закреплены в корпусах. Выводы соседних разрядных камер соединены, причем корпуса имеют выходы в пространство вокруг изоляционного тела, а выводы крайних разрядных камер из цепочки последовательно соединенных трех или более разрядных камер имеют электрическое соединение с арматурой или выходят на поверхность изоляционного тела. Технический результат - снижение разброса величин разрядных зазоров мультиэлектродной системы при изготовлении изоляционного тела с использованием полимеров. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области техники защиты от прямых воздействий молний. Диэлектрический защитный кожух (20) для молниеотвода (60) с устройством с упреждающей эмиссией стримера, содержащий активную часть (62), присоединенную к устройству с упреждающей эмиссией стримера для способствования запуску восходящего лидера из активной части, заземляемый токоотвод (80) и диэлектрическую часть, через которую активная часть установлена на токоотводе. Активная часть отделена от токоотвода воздушным пространством для образования между ними искрового промежутка, через который проходит ток молнии от активной части к токоотводу. Защитный кожух выполнен с возможностью быть прикрепленным к молниеотводу для защиты искрового промежутка от ухудшения его диэлектрических свойств окружающей средой, при этом оставляя активную часть молниеотвода открытой окружающей среде. Изобретение повышает надежность молниеотвода при риске ухудшения окружающей средой диэлектрических характеристик его искрового промежутка. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх