Что будет если молния ударит в лэп
Гроза, молния и средства защиты электросети своими силами
По итогам майских гроз пришлось провести ревизию сгоревшего оборудования и хотя ущерб был не так велик материально, но выход из строя некоторого оборудования нарушил устоявшийся комфорт проживания в собственном доме. Так я решил обратиться к специалистам в своей области, проконсультироваться и расширить систему защиты.
Исходные данные: дом, 3 фазы (15 кВт на дом), заземление штырем в 3 м длиной, автономная электросистема на базе солнечных батарей
На фото результат короткого замыкания со стороны линии 10 КВ. Защита не отработала на районной подстанции. Так выглядит вводной щит со стороны 0.4КВ. Автомат IEK на 100А не смог разорвать дугу между губками. Далее по линии стоял МАП HYBRID 9кВт 48В. Отделались легким испугом: в инверторе поменяли варистор, после чего МАП ожил, правда, перестал нормально работать порт RS232. То есть серьезная авария на подстанции, которая сожгла автоматический предохранитель на 100 Ампер, отразилась на инверторе только сгоревшим варистором и ошибками на контроллере, а весь прочий функционал устройства сохранился, как и вся техника, подключенная после него – достойная похвалы работа.
А ниже на фото узел учета со стороны 10 КВ
Эта авария случилась не в моем доме, но мне эти фотографии передали специалисты компании МикроАРТ. В свое время я решил переключиться на оборудование российского производителя для своей гибридной солнечно-сетевой электросистемы и описывал эти устройства тут и тут.
У меня же был следующий случай: во время грозы молния ударила в мою подстанцию или рядом, в результате чего отработала защита на вводе в дом. Результатом той грозы явилось сгоревшее зарядное устройство аккумуляторов, подключенное к сети в момент грозы, сгоревшее реле автоматики вентиляции (реле питалось от линии, которую поддерживало то самое ЗУ), а инвертор МАП Hybrid 4.5 кВт начал мигать экраном и перестал генерировать. После грозы перезапуск всех систем вернул дом к электроснабжению, инвертор запустился без проблем, а я задумался о серьезной защите домашней электросети.
Во время грозы в обычной квартире или офисном здании должны отработать защиты, установленные стационарной электросетью. В коттеджном поселке, деревне или на дачах защита, как правило, ограничивается вкопанным заземлением на подстанции и предохранителем, отключающим всю сеть от работы. Причем, по правилам подключения, заземление должно быть смонтировано также на каждом втором столбе и отдельно на конечном, где производится подключение абонентского дома. Пройдя по свой деревне и осмотрев более полусотни столбов, я не нашел ни одного заземления, то есть остается полагаться только на себя.
Вторым «убийственным» фактором является наведенное электричество. Во время молнии происходит довольно мощный всплеск ЭМИ, а проводка дома, по сути, является большой антенной. Чем ближе молния, тем больше вероятность скачка напряжения во внутренней сети. С таким явлением постоянно сталкивались и продолжают сталкиваться монтажники домовых локальных сетей, когда свитчи без заземления, во время грозы, сгорают целыми цепочками.
Итак, нам нужно защититься от внешнего импульса, который может прийти с подстанции и от внутреннего скачка, который может случиться при молнии рядом с домом.
Если Ваш дом находится на возвышении, далеко от любых строений и является высшей точкой на местности, то лучше озаботиться молниеотводом. Устройство это надежное, но необходимо четко высчитать площадь покрытия. На эту тему есть масса материалов в сети. Скажу только, что действие молниеотвода распространяется конусом от высшей точки к земле. Для «прикрытия» всего дома надо ставить либо два молниеотвода с металлическим тросом между ними, либо один, но довольно высоко. Если заземление молниеотвода выполнено отдельно от общего заземления, то необходимо применить систему уравнивания потенциалов.
Выдержки из ИНСТРУКЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ РД 34.21.122-87:
«В качестве заземлителей молниезащиты допускается использовать все рекомендуемые ПУЭ заземлители
электроустановок, за исключением нулевых проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ. „
“2.5. Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или сооружение но подземным
металлическим коммуникациям (в том числе по электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от
прямых ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций на максимальные расстояния,
допустимые по технологическим требованиям. „
Первый обладает высокой точностью установки напряжения, поскольку моторчик скользит водилом по обмоткам и задает нужное напряжение. Плюсы: низкая цена, высокая точность выдаваемого напряжения. Минусы: низкая скорость реакции на скачки напряжения, физический износ механики
Второй обладает повышенной скоростью переключения обмоток трансформатора, но так как мощности могут достигать десятка и более кВт, то контакторы реле изнашиваются и рано или поздно могут залипнуть, что приведет к печальным последствиям. Плюсы: доступная цена, достаточная скорость переключения. Минусы: недостаточная надежность ввиду использования механических реле.
Третий тип наиболее интересный, но и наиболее дорогой. Использование мощных ключей позволяет мгновенно реагировать на изменение входного напряжения и переключать обмотки трансформатора. Физического износа, как и залипания контактов попросту нет. Кроме того, переключение происходит при переходе синуса через ноль, поэтому и скачки также исключены. Плюсы: высокая скорость срабатывания, отсутствие физического износа. Минусы: высокая цена.
Для себя я выбрал более дорогой, но и более надежный вариант, стабилизатор с симисторным управлением СН-LCD “Энергия» на 6 кВт. Так как у меня уже стоит инвертор на 4.5 кВт, который в пике может выдавать до 7 кВт, то решено было выбрать стабилизатор с номинальной мощностью 6 кВт и возможностью выдавать в пике до 7.4 кВт.
Об особенностях работы этих стабилизаторов и какие вообще бывают стабилизаторы можно подробно прочитать здесь.
Ну а мне было интересно его разобрать и посмотреть, что там внутри.
Как видно из фото, стабилизатор использует тороидальный трансформатор, который при тех же размерах, что Ш-образный, имеет больший КПД и меньший вес. Сам трансформатор изготовлен в Туле, а стабилизатор разработан и собран в Москве. Таким образом можно смело заявлять о полностью российском производстве, которое сумели организовать и сохранить в компании МикроАРТ.
Итак, я подстраховался от проседания и роста напряжения в диапазоне 125-275 Вольт, но что делать, если будет резкий скачок напряжения, сильно выходящий за эти пределы? Инвертор как-то показал мне по фазе 287 В, после чего ушел в защиту. Но подай на него 380 В и он попросту сгорит, как и стабилизатор. Хотелось защитить дорогое оборудования. Требовался какой-то расцепитель, который при пороговых значениях напряжения отключал бы внешнюю сеть. Лучше уж остаться без сети, чем потом чинить или менять сгоревшее оборудование. Выход был найден — реле контроля сетевого напряжения УЗМ-51M1.
Этот девайс создан для обеспечения работы одной фазы, при этом можно вручную задавать верхний и нижний пороги напряжения, при которых реле будет срабатывать. Время отключения составляет около 20 мс, что является очень неплохим показателем. При этом, небольшие просадки или некоторое превышение напряжения не вызовут моментального отключения, а запустится таймер отключения. При возврате параметров к норме реле самостоятельно подключит нагрузку к сети. Итак, домашние устройства защищены от перепадов и скачков внешней электросети при помощи реле контроля напряжения и стабилизатора. В случае исчезновения сети начинает работать инвертор. А что делать, если внешняя сеть уже отключена, молния бьет рядом и проводка дома работает, как антенна?
Защита внутренней сети
Будем исходить из того, что все розетки имеют правильную разводку, заземление выполнено должным образом и лишний заряд стекает в землю. Но скачок напряжения во внутренней сети легко губит всю технику, поскольку все защиты стоят для обороны от внешних скачков. А вот от внутренних наводок ничего нет. С этой мыслью я обратился к инженерам МикроАРТ, когда забирал стабилизатор и мне порекомендовали «Устройство защиты от молний и наводок» — УЗИП.
Это своеобразный разрядник, который при появлении критического напряжения между фазой и землей пропускает через себя импульс, отправляя его на заземление. То есть во время грозы, когда молния ударит рядом и напряжение в домашней сети поднимется до нескольких киловольт по фазному проводу относительно земли и превысит определенное значение, этот УЗИП просто пустит весь заряд в землю. Поэтому он ставится перед инвертором, одним концом подключаясь к фазе, а другим к заземлению. Стоит учесть, что разряд может быть существенным, поэтому на сечении заземляющего провода экономить не стоит, иначе сопротивление провода может оказаться критичным и не успеть передать импульс в землю.
Так выполнено подключение к внешней сети и генератору: 
Я уже упоминал, что у меня есть автономная система на солнечных батареях. По проводам, идущим от солнечных батарей, также может прийти серьезный импульс, выводя из строя солнечный контроллер, а за ним и инвертор. Поэтому на каждый из проводов от солнечных батарей я также повесил УЗИП.
Защита от генератора
На самый аварийный случай, когда внешней сети нет, солнца не видно, а аккумуляторы уже сели, у всех автономщиков есть резервный вариант — бензо\дизель генератор. Он позволит домашней сети функционировать, самому поработать мощным инструментом, да еще и аккумуляторы подзарядить. Подобную топологию резервирования я описывал в своем материале тут. Проблема такого подключения заключается в том, что большинство генераторов выдают крайне нестабильное и «шумное» питание. Иной раз инверторы или зарядники просто не могут работать с таким питанием. Для подавления помех есть специальный сетевой фильтр. Можно обойтись стандартным «пилотом», но он рассчитан, как правило, на мощность до 2-3 кВт, а от генератора зачастую потребляется больше. Итак, я нашел еще и ЭМИ (электромагнитный импульс) фильтр: Сетевой фильтр подавления ЭМП.
Он выдерживает потребляемую мощность до 11 кВт, чего вполне достаточно для питания целого дома, если имеется мощный генератор. Он имеет сквозное подключение и отдельный контакт для заземления.
Итоги проведенных работ
Результатом одной грозы и малых потерь явилось переосмысление способов защиты, как от внешних энергетических коллизий, так и от внутренних. Кроме того, увеличилась защищенность всех электроприборов в доме, как от перепадов напряжения, так и от резких скачков и импульсов. Дополнительно повысилась автономность за счет подключения генератора через фильтр, что гарантирует стабильный заряд батарей и нормальную работу инвертора.
В итоге, электросистема поменялась. До: 
Так стало ПОСЛЕ установки защиты: 
Схема подключения генератора довольно проста. Любой из проводов объединяется с имеющейся землей и нулем, заведенным в дом. Второй провод после этого становится фазой. Важно выбрать такой переключатель, который будет исключать одновременное замыкание фазы генератора и фазы с подстанции.
Первый запуск всей системы выглядел так:
Прямые удары молнии в линии электропередачи и в другие элементы электроустановок
Прямое попадание молнии в линию электропередачи. Результатом такого воздействия является бегущая волна, распространяющаяся вдоль линии электропередачи.
При прямом попадании молнии в фазный провод вид фронта и спада импульса напряжения зависит от формы тока молнии. Длительность фронта импульса может составлять доли микросекунд, а его крутизна достигать 50 МВ/мкс. Крутизну импульса напряжений можно рассчитать по следующей формуле:
,
где 
— волновое сопротивление линии электропередачи.
Импульс напряжения имеет длительность (время до момента уменьшения импульса до половины его амплитуды) порядка нескольких десятков микросекунд.
В случае обратного перекрытия — с опоры или заземленного троса на фазный провод — длительность фронта импульса напряжения составляет порядка нескольких десятков наносекунд (до нескольких сотен наносекунд при большой длине промежутка), а длительность импульса меньше, чем в случае прямого попадания молнии в фазный провод, и составляет от 5 до 15 мкс.
В обоих случаях наклон импульса 
сглаживается в той части фронта импульса, где напряжение превышает начальное напряжение возникновения импульсной короны 
, что приводит к уменьшению крутизны фронта импульса при прохождении ею некоторого расстояния 
.
Для инженерного расчета крутизны фронта 
бегущего импульса на расстоянии от места удара молнии используют следующую формулу:
,
где — крутизна фронта импульса в месте удара молнии, кВ/мкс; — расстояние, м; 
— параметр искажения.
Эффект сглаживания фронта импульса имеет огромное значение. Так, на расстоянии около 1 км (или немного меньше) от места удара молнии вне зависимости от формы импульса в месте удара крутизна фронта импульса будет не меньше 1 МВ/мкс.
Для ЭМС наиболее важным является перекрытие изоляции ВЛ. Вследствие пробоя образуется резкий срез импульса напряжения (обычно на спаде) длительностью порядка десятков или нескольких сотен наносекунд.
При движении импульса вдоль ВЛ крутизна этого среза остается практически неизменной, так как импульсная корона не оказывает на него заметного влияния. Крутизна этого среза может уменьшаться только из-за потерь в линии.
Таким образом, срезанный импульс, возникающий при перекрытии линейной изоляции, оказывает более сильное воздействие на оборудование (например, на вторичные обмотки трансформатора тока), присоединенное непосредственно к линии, чем фронт.
Удары молнии на территории подстанции. При расчете эффектов, обусловленных молнией при прямом ударе в элементы подстанций (здания, молниезащитные тросы или заземленные токоведущие части открытой подстанции), ВЧ-излучение, создаваемое каналом молнии, обычно не учитывают.
Можно отметить два основных механизма передачи помех:
низкочастотный, связанный с повышением потенциала заземлителя и напрямую связанный с амплитудой тока молнии;
высокочастотный, зависящий главным образом от пространственного расположения элементов подстанции (и в меньшей степени связанный с их заземлением) л напрямую связанный с крутизной фронта тока молнии.
На практике непосредственные попадания молнии в элементы подстанции могут рассматриваться как квазистационарные явления. Из этого следует, что для практического моделирования пригодна теория цепей, особенно в тех случаях, когда элементы могут быть представлены в виде взаимосвязанного набора проводящих ветвей. Таким образом, с помощью классической теории цепей можно оценить распределение импульсных токов по объекту.
Процессы, происходящие в модели, анализируются в некотором диапазоне частот, а затем с помощью принципа суперпозиции ‘ оцениваются результаты воздействия при различных частотах.
Основные особенности разработанной модели сводятся к следующему:
· при оценке помех цепи или элементы сооружения представляют как часть сети, а напряжения и токи в них определяют как наведенные в элементах сети. При таком подходе становится возможным анализ распространения импульса, если рассматриваемое сооружение достаточно дискретизировано и учтены паразитные емкости;
· математическая модель позволяет одновременно учесть взаимодействия между всеми токами, протекающими в различных ветвях элементов модели сети. При расчете активного сопротивления ветвей учитывается поверхностный эффект. Между двумя соседними узлами может быть помещена ветвь, представляющая 
— цепочку, Если расстояние между ветвями много больше их размеров, то взаимные индуктивности между этими ветвями можно не учитывать;
· в модели наличие земли учитывают посредством отображений проводников на определенной глубине в земле, в зависимости от частоты тока и удельного сопротивления земли.
На рис. 1.7 приведены результаты лабораторных испытаний, достаточно хорошо согласующиеся с результатами расчетов.
Рис 1.7. Результаты расчетов и лабораторных испытаний:
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Вопрос к электрикам. Что будет если молния ударит в ЛЭП
Заряд молнии уйдёт по опоре в землю. По проводам не пойдёт, т.к. они соединены с опорами через изоляторы.
Хотя я не электрик, так что не точно
прошлым летом в грозу долбануло. Полагаю, в ближайшую опору.
Поери у соседа, у которого провод идет сразу в дом, а на проводе висит прибор учета:
выгорел щиток, сгорело несколько приборов.
Потери у меня, подключенного через трубостойку: выгорел счетчик, сгорели все 3 реле напряжения, сгорела одна лампочка. Если бы не эти релюшки, то выгорела бы вся завезенная неделю назад в дом новая бытовая техника и телеки, умный дом, итп.
Т.е при ударе в опору, импульс таки идет в проводку.
Я сразу представил злых электриков, выедающих кабель. Надо больше спать.
ничего не будет. там предусмотрен специальный трос для защиты
Что случится, что случится. Электричество на сутки всему району подешевеет.
Хотя сейчас подумал. тут много от разных факторов зависит. Когда второй агрегат на СШГЭС взлетел, я как раз на смене был (РЖД энергодиспетчер), система развалилась, и напряжение по высокой скакануло от привычных 105-115, до 150-170. РЗА не сработало, но напряжение пипец как зашкаливало. А мы еще и не знали ничего. Там паника, трубки не берет никто. Мы чисто по наитию действовали.
З.Ы. Я там дважды был до аварии, в том числе в агрегатном зале и музее. Как раз над вторым стоял. Станция прекрасна. Стоя у подножья понимаешь силу человеческого духа. Аве.
защита от токовой перегрузки сработает.
Все тут элементарно. Молния ударит в столб, который заземлен и уйдёт в землю. Провода не напрямую к столбу прикреплены, а через изолятры (такие стеклянные или керамические хуёмбульки так что, по ним уже молния не пойдетъ
За забор смотрел?!
Ответ на пост «И все»
Обучение взрослой жизни
Без национальности
Если бы у мужчин была своя горячая линия поддержки
У каждого свои недостатки
Приятель зашёл в кофейню, заказал напиток. Он заметил симпатичную баристу в маске и попросил её номер.Он понял, что это не она, а он, только когда тот приспустил маску и спросил:
Мракобесие на египетском ТВ
Первые 40 лет детства в жизни мальчиков
«Динозавров с рук не кормить, бабочек не давить»
Японцы до сих пор не очень понимают как именно работает христианство
Как я в вебкам переводчиком работал
А я что- подумал, совещания на камеру проводят, нормальная практика, работа непыльная, да еще и зп. пообещали от штуки баксов. Ночью пригласили стажироваться, мол, часовые пояса у специалистов не совпадают.