Марка • Оборудование

ЭЛЕКТРА:
Симпозиум по молниезащите

Открыть в формате PDF

Вантовый мост в Мийо (Франция) защищен ESE-молниеприемниками (август 2013 г.)

Подготовил Александр Игнатов, руководитель направления «Молниезащита», ГК «Электра»

В 2014 г. Международная молниезащитная ассоциация (International Lightning Protection Association, ILPA) провела очередной симпозиум по молниезащите – II International Lightning Protection Symposium.
Мероприятие состоялось во Франции. Кроме ILPA, его организатором выступило французское Общество электричества, электроники и информационно-коммуникационных технологий (Société de l'electricité, de l'electronique et des technologies de l'information et de la communication, SEE).
В курортный Шамони, расположенный в Альпах у подножия горы Монблан, съехались инженеры, промышленники и ученые из 20 стран: Австралии, Бразилии, Германии, Испании, Китая, Франции и др., чтобы обсудить вопросы молниезащиты и в первую очередь ESE-молниезащиты с использованием технологии ранней стримерной эмиссии (early streamer emission), представить новые данные и технические наработки.

Программа симпозиума предусматривала доклады об исследовательских и прикладных работах в рамках четырех тематических сессий.

Темой первой сессии стала практика создания специальных молниезащитных систем. Докладчики представили системы, защищающие от воздействия молний такие объекты, как Версальский дворец, небоскреб «Бурдж Халифа» в Дубае, шахты в Австралии. Бразильские ученые из Федерального университета штата Пара (Universidade Federal do Para) остановились на проблеме защиты протяженных ЛЭП в Амазонии – регионе, отличающемся большой плотностью молний с высокими пиковыми токами.

Представители Aplicaciones Tecnologicas S.A. (Испания) рассказали о применении разработанного ими программного обеспечения для проектирования системы молниезащиты одной из пожарных станций в Люксембурге. Программа облегчает использование метода катящейся сферы, позволяя оценить преимущества и недостатки всех вариантов молниезащиты (традиционных стержней, ESE-молниеотводов, натянутых тросов, сетчатых проводников) для конкретного объекта.

Французские специалисты остановились на разработке системы заземления и молниезащиты для офшорных ветроэлектростанций, выполняемой совместно Franklin France, производящей молниезащитное оборудование, и Nénuphar, выпускающей ветротурбины с вертикальной осью вращения (VAWT). Пока прототип молниезащитного устройства находится на стадии береговых испытаний, но разработчики заинтересованы в его проверке в море, в реальных условиях эксплуатации.

Завершилась сессия сообщением, подготовленным дивизионом молниеотводов (D84) Gimélec – французской ассоциации производителей электрооборудования, средств контроля и управления и сервисных компаний в области электротехники. По инициативе членов этого профессионального объединения было проведено маркетинговое исследование, в ходе которого были получены отзывы пользователей систем ESE-молниезащиты. Более 60% молниезащит на объектах, включенных в выборку, были установлены за последние 5 лет.

Опрос показал, что 320 из 1580 ESE-молниеотводов, установленных на 197 объектах, приняли разряды молнии и отвели их (большинство молниеотводов оборудовано счетчиками молний). По данным респондентов, 88% молний не причинили никакого ущерба, на 5 объектах повреждения получили молниеотводы, защитившие здания и прилегающие к ним зоны, на двух объектах молния ударила в зону вне действия молниезащиты, а в трех случаях причиной нанесенного ущерба стало отсутствие устройств защиты от перенапряжений.

Относительно возможных улучшений при внедрении ESE-молниезащиты некоторые руководители – участники опроса сказали следующее: пользователям нужны конультации по нормативным особенностям устройства ESE-молниезащиты, им не хватает информации о необходимой модификации молниезащитных установок, у них должна быть возможность проверять оборудование на месте. Кроме того, с их точки зрения установка устройства занимает слишком много времени. Желательно также, чтобы стандарты, касающиеся ESE-молниезащиты, и международные стандарты были согласованы.

Вторая сессия сфокусировала внимание на обеспечении безопасности человека при разрядах молнии. Главной темой этой сессии стало обсуждение нового стандарта IEC/TR 62713(2013) Safety procedures for reduction of risk outside a structure (Методы молниезащиты людей, находящихся вне здания).

На заседании прозвучали также доклады, посвященные исследованию несчастных случаев и аварий из-за удара молнии в Китае, молниезащите нефтехранилища в прибрежной китайской провинции Чжэцзян на востоке страны. В финале сессии президент французской Ассоциации молниезащиты (Association protection foudre, APF) представил сообщение, посвященное 20-летию этой организации.

В ходе третьей сессии рассматривались такие вопросы, как физика молнии, лабораторные и полевые испытания, стандартизация. Заседание открылось докладом M. Troubat из компании France Paratonnerres. Он предложил усовершенствовать стандарт в области ESE-молниезащиты. Речь идет о доработке стандарта NF C 17-102, действующего в редакции 2011 г.

Кратко перечислив пять основных этапов испытаний, предусмотренных национальным стандартом Франции, докладчик остановился на тех тестах, которые, по его мнению, стоит сделать более точными. В первую очередь он предложил увеличить количество тестируемых образцов продукции, а также ввести дополнительные критерии для оценки их способности выдерживать воздействие окружающей среды.

Затем он заявил о том, что предусмотренная стандартом процедура электрического тестирования, в процессе которой должна подтверждаться способность молниезащиты провести ток силой 100 кА с формой волны 10/350 мкс, недостаточно прозрачна и информативна. С его точки зрения это испытание должно проводиться без прямого соединения ESE-молниеприемника и разряжающего элемента генератора. Чтобы оно было более реалистичным, разряжающий элемент и ESE-молниеприемник предлагается размещать на расстоянии друг от друга. Так, ESE-молниеприемник может устанавливаться под сферическим электродом диаметром 50 мм. Данный электрод будет создавать разряд длиной примерно 20 мм на молниеприемник.

Кроме того, докладчик предложил включить в стандарт NF C 17-102 очень важное, по его мнению, тестирование изоляции под дождем. Для выполнения этого испытания по нормам IEC 60060-1 High-voltage test techniques (Технология испытаний высоким напряжением) необходимо использовать напряжение коммутационного импульса с формой волны 215/2500 мкс. В целом, по мнению выступавшего, требования стандарта к испытаниям могут быть более жесткими, что послужит дальнейшему развитию технологии ESE.

В рамках этой же сессии представитель ABB France Lightning Protection Group Soulé & Hélita проанализировал параметры разрабатываемого в настоящее время стандарта IEC 62561-8 Lightning Protection System Components (LPSC) Part 8: Requirements for components for isolated LPS, касающиеся изолированных молниеотводов. Проведенные испытания показали, что требования, предлагаемые в новом документе, спорны, недостаточно обоснованы и нуждаются в уточнении.

В свою очередь специалисты компаний DEHN+SÖHNE GmbH + Co. KG и DEHN FRANCE посвятили выступление изолированным токоотводам с полупроводящей оболочкой – практике их проектирования, опыту эксплуатации и испытаниям. Применение токоотводов эквивалентно обеспечению разделительных промежутков между системой молниезащиты и электроустановкой здания, что дает новые возможности для защиты различных устройств на кровле, включая солнечные панели.

Еще одно сообщение, подготовленное сотрудниками France Paratonnerres, ставило целью подтвердить эффективность ESE-технологии. В качестве аргументов они привели не только лабораторные тесты, но и исследования, проведенные на местности в различных регионах мира, а также опыт эксплуатации молниезащитных систем.

Как отмечено в докладе, ESE-установки пропускают не больше молний, чем традиционные. При этом оппоненты, критикуя ESE-технологии, обычно забывают анализировать причину пропуска молнии. Часто такой причиной может являться неправильная установка оборудования или неверный подбор типа молниезащиты для защищаемого объекта. Кроме того, некачественным может быть и сам ESE-молниеотвод, что признают авторы. Однако процедура испытаний, предусмотренная новой редакцией стандарта NF C 17-102, призвана предотвратить появление такой продукции на рынке.

В качестве примера эффективности ESE-молниезащиты в материале был приведен виадук Мийо (le viaduc de Millau), расположенный в южной Франции. Все семь пилонов одного из самых высоких в мире транспортных мостов защищены активными молниеотводами. В августе 2013 г. они подверглись воздействию грозы. ESE-молниеприемники сгенерировали стримеры, и два из них отвели молнии с током около 10 кА. Удары были зарегистрированы сетью наблюдения компании Météorage.

В итоге от воздействия молнии не пострадали ни само вантовое сооружение, ни его электротехническое оборудование (30 км кабелей высокого напряжения, 10 км – низкого, 20 км – волоконно-оптических кабелей, сотни датчиков и приборов). Основываясь на существующих изображениях события (фото в начале материала), авторы доклада утверждают, что высота восходящих стримеров, эмитированных молниеотводами, составила более 100 м.

Наконец последняя, четвертая сессия симпозиума была по-священа проблемам обнаружения молнии и другим элементам защиты. В частности, разработчики из Бразилии представили малозатратные (low cost) датчики для измерения изокераунического уровня и плотности молний в труднодоступных районах. Специалисты концерна CITEL рассказали о выборе и испытании цилиндрических предохранителей для схем с УЗИП, соответствующих IEC 61643-12.

Темами других выступлений стали: система для наблюдения в реальном времени за формированием шторма, применение детекторов молний на радиотелекоммуникационных вышках и хранилищах сжиженного газа, изучение корреляции между дождями и грозами.