Bleskosvod - Lightning rod

Hromosvod v nejvyšším bodě vysoké budovy, spojený se zemnící tyčí drátem.
Schéma jednoduchého systému ochrany před bleskem

Hromosvod ( US , AUS , CA ), nebo hromosvod ( Velká Británie ) je kovová tyč namontována na konstrukci a které jsou určeny k ochraně konstrukcí z blesku úderu. Pokud do konstrukce zasáhne blesk, bude přednostně zasažen tyč a bude veden na zem drátem, místo aby procházel strukturou, kde by mohlo dojít k požáru nebo k úrazu elektrickým proudem . Hromosvody se také nazývají koncovky , vzduchové terminály nebo zařízení pro ukončení úderů.

V systému ochrany před bleskem je hromosvod jedinou součástí systému. Hromosvod vyžaduje pro svoji ochrannou funkci připojení k zemi. Hromosvody se dodávají v mnoha různých formách, včetně dutých, pevných, špičatých, zaoblených, plochých pásů nebo dokonce štětinových štětců. Hlavním atributem společným všem hromosvodům je, že jsou všechny vyrobeny z vodivých materiálů, jako je měď a hliník . Měď a její slitiny jsou nejběžnějšími materiály používanými při ochraně před bleskem.

Dějiny

Princip hromosvodu poprvé popsal Prokop Diviš v Příměticích v roce 1753.

„Machina meteorologica“, kterou vymyslel Diviš, fungovala jako hromosvod
Nevyanská věž v Rusku ověnčená kovovou tyčí uzemněnou složitým systémem výztuží (některé jsou vidět v suterénu)
Franklinovy ​​nejranější dokumenty o elektřině
„Teslaův drak“. Měděný hromosvod v Tesla Science Center, založený na izolátoru Hemingray

Jak budovy rostou, blesky se stávají větší hrozbou. Blesk může poškodit konstrukce z většiny materiálů, jako je zdivo , dřevo , beton a ocel , protože obrovské proudy a napětí mohou materiály zahřát na vysokou teplotu . Teplo způsobuje potenciální požár konstrukce .

Rusko

Ve Šikmé věži v Nevyansku mohl být záměrně použit hromosvod . Věž věže je završena kovové tyče ve tvaru pozlaceného koule s hroty. Tato hromosvod je uzemněn přes prutu kostry, která prorazí celou budovu.

Nevyanská věž byla postavena v letech 1721 až 1745 na příkaz průmyslníka Akinfiye Demidova . Nevyanská věž byla postavena 28 let před experimentem a vědeckým vysvětlením Benjamina Franklina. Skutečný záměr kovové střechy a výztužných prutů však zůstává neznámý.

Evropa

Kostelní věž mnoha evropských měst, která byla obvykle nejvyšší stavbou ve městě, byla pravděpodobně zasažena bleskem. Na počátku se křesťanské církve snažily zabránit vzniku škodlivých účinků blesku modlitbou. Peter Ahlwardts („Rozumné a teologické úvahy o hromu a blesku“, 1745) doporučil jednotlivcům, kteří hledají úkryt před blesky, aby šli kamkoli kromě kostela nebo kolem něj.

Probíhá diskuse o tom, zda „metereologický stroj“, vynalezený premonstrátským knězem Prokopem Divišem a postavený v Příměticích (nyní součást Znojma ) na Moravě (nyní Česká republika ) v červnu 1754, se považuje za individuální vynález blesku tyč. Divišův aparát byl podle jeho soukromých teorií zaměřen na úplnou prevenci bouřek neustálým zbavováním vzduchu nadbytečné elektřiny. Přístroj byl však namontován na volně stojícím stožáru a pravděpodobně byl v té době lépe uzemněn než Franklinovy ​​hromosvody, takže sloužil účelu hromosvodu. Po místních protestech musel Diviš kolem roku 1760 ukončit experimenty s počasím.

Spojené státy

V pozdějších Spojených státech byl špičatý hromosvod, nazývaný také bleskový atraktor nebo Franklinův tyč , vynalezen Benjaminem Franklinem v roce 1752 jako součást svého průkopnického průzkumu elektřiny . Ačkoli nebyl první, kdo navrhl korelaci mezi elektřinou a bleskem, Franklin byl první, kdo navrhl fungující systém pro testování jeho hypotézy. Franklin spekuloval, že se železnou tyčí nabroušenou do bodu: „Elektrický oheň bude, myslím, tiše vytažen z mraku, než se dokáže přiblížit natolik, aby udeřil.“ Franklin spekuloval o hromosvodech několik let před svým hlášeným experimentem s drakem .

V 19. století se hromosvod stal dekorativním motivem. Hromosvody byly ozdobeny ozdobnými skleněnými koulemi (nyní ceněné sběrateli). Ozdobná přitažlivost těchto skleněných kuliček byla použita v meteorologických lopatkách . Hlavním účelem těchto koulí je však poskytnout důkaz o úderu blesku rozbitím nebo odpadnutím. Pokud po bouři zjistí, že koule chybí nebo je zlomená, měl by majitel nemovitosti zkontrolovat stavbu, tyč a zemnící vodič, zda nejsou poškozené.

Koule z pevného skla byly příležitostně použity metodou, která údajně zabraňovala úderům blesku do lodí a jiných předmětů. Šlo o to, že skleněné předměty, které jsou nevodivé, jsou zřídka zasaženy bleskem. Proto jde teorie, na skle musí být něco, co odpuzuje blesky. Nejlepší metodou, jak zabránit úderu blesku do dřevěné lodi, bylo pohřbít malou pevnou skleněnou kouli do špičky nejvyššího stožáru. Náhodné chování blesků v kombinaci s potvrzovací předpojatostí pozorovatelů zajistilo, že metoda získala dobrou důvěryhodnost i po vývoji mořského hromosvodu brzy po Franklinově počáteční práci.

První hromosvody na lodích měly být zvednuty, když se očekával blesk, a měly nízkou úspěšnost. V roce 1820 William Snow Harris vynalezl úspěšný systém montáže ochrany proti blesku na tehdejší dřevěné plachetnice, ale navzdory úspěšným zkouškám, které začaly v roce 1830, britské královské námořnictvo nepřijalo systém až do roku 1842, do té doby ruské císařské námořnictvo již systém přijal.

V 90. letech 20. století byly „bleskové body“ nahrazeny tak, jak byly původně postaveny, když byla obnovena Socha svobody na vrcholu budovy Kapitolu Spojených států ve Washingtonu . Socha byla navržena s několika zařízeními, která jsou zakončena platinou. Washingtonův památník byl také vybaven několika body blesku a Socha svobody v newyorském přístavu byla zasažena bleskem, který byl posunut k zemi.

Systém ochrany před bleskem

Systém ochrany před bleskem na odpalovací rampě na stanici Cape Canaveral Space Force Station .

Systém ochrany před bleskem je navržen tak, aby chránil konstrukci před poškozením způsobeným úderem blesku tím, že zachytí takové údery a bezpečně přenese jejich extrémně vysoké proudy na zem . Systém ochrany před bleskem zahrnuje síť vzduchových terminálů, spojovacích vodičů a uzemňovacích elektrod navržených tak, aby poskytovaly cestu s nízkou impedancí k zemi pro potenciální údery.

Systémy ochrany před bleskem slouží k prevenci poškození konstrukcí bleskem . Systémy ochrany před bleskem snižují nebezpečí požáru, který zásahy blesku představují pro konstrukce. Systém ochrany před bleskem poskytuje cestu blesku s nízkou impedancí, aby se snížil ohřívací účinek proudu protékajícího hořlavými konstrukčními materiály. Pokud blesk cestuje porézními a vodou nasycenými materiály, mohou tyto materiály doslova explodovat, pokud se jejich obsah vody ohřeje na páru teplem vyrobeným z vysokého proudu. To je důvod, proč jsou stromy často rozbité blesky.

Vzhledem k vysokým úrovním energie a proudu spojeným s blesky (proudy mohou přesáhnout 150 000 A) a velmi rychlému náběhu úderu blesku nemůže žádný ochranný systém zaručit absolutní bezpečnost před bleskem. Bleskový proud se rozdělí tak, aby sledoval každou vodivou cestu k zemi, a dokonce i rozdělený proud může způsobit poškození. Sekundární „boční záblesky“ mohou stačit k zapálení ohně, rozbití cihel, kamene nebo betonu nebo ke zranění cestujících uvnitř stavby nebo budovy. Výhody základních systémů ochrany před bleskem jsou však patrné již více než století.

Laboratorní měření účinků [jakéhokoli výzkumu zkoumajícího blesky] se nevztahují na aplikace zahrnující přirozené blesky. Terénní aplikace byly odvozeny hlavně z pokusů a omylů na základě nejlépe zamýšleného laboratorního výzkumu vysoce komplexního a variabilního jevu.

Součástí systému ochrany před bleskem jsou vzduchové svorky (hromosvody nebo zařízení pro ukončení úderu), spojovací vodiče, zemnící svorky (uzemňovací nebo „uzemňovací“ tyče, desky nebo pletivo) a všechny konektory a podpěry k dokončení systému. Vzduchové terminály jsou typicky uspořádány v horních bodech střešní konstrukce nebo podél nich a jsou elektricky spojeny spojovacími vodiči (nazývanými „dolní vodiče“ nebo „ svody “), které jsou nejpřímější cestou spojeny s jedním nebo více uzemněním. nebo uzemňovací svorky. Připojení k zemnícím elektrodám musí mít nejen nízký odpor, ale musí mít nízkou vlastní indukčnost .

Příkladem struktury citlivé na blesk je dřevěná stodola. Když do stodoly zasáhne blesk, dřevěná konstrukce a její obsah se může zapálit teplem generovaným bleskovým proudem vedeným přes části konstrukce. Základní systém ochrany před bleskem by poskytoval vodivou cestu mezi vzduchovým terminálem a zemí, takže většina proudu blesku bude sledovat cestu systému ochrany před bleskem, přičemž podstatně menší proud prochází hořlavými materiály.

Původně vědci věřili, že takový systém ochrany před blesky vzduchových terminálů a „svodů“ směřuje proud blesku dolů do země, aby byl „rozptylován“. Vysokorychlostní fotografie však jasně ukázala, že blesky jsou ve skutečnosti složeny jak z cloudové složky, tak z opačně nabité pozemní složky. Během blesků „mrak-země“ se tyto opačně nabité složky obvykle „setkají“ někde v atmosféře vysoko nad zemí, aby vyrovnaly dříve nevyvážené náboje. Teplo generované při průchodu tohoto elektrického proudu hořlavými materiály představuje nebezpečí, které se systémy ochrany před bleskem pokoušejí zmírnit poskytnutím cesty s nízkým odporem pro obvod blesku . Nelze spoléhat na žádný systém ochrany před bleskem, který by „obsahoval“ nebo „řídil“ blesky úplně (ani doposud, aby úplně zabránil úderům blesku), ale zdá se, že ve většině případů zásahu bleskem nesmírně pomáhají.

Ocelové rámové konstrukce mohou spojit konstrukční prvky se zemí a zajistit tak ochranu před bleskem. Kovový stožár se základem v zemi je vlastní extrémně jednoduchý systém ochrany před bleskem. Vlajka nebo vlajky létající ze sloupu během úderu blesku však mohou být zcela spáleny.

Většina dnes používaných systémů ochrany před bleskem má tradiční Franklinův design. Základním principem používaným v systémech ochrany před bleskem typu Franklin je poskytnout dostatečně nízkou impedanční cestu, aby blesk mohl projít, aby se dostal na zem, aniž by poškodil budovu. Toho je dosaženo obklopením budovy v jakési Faradayově kleci . Na střechu budovy je instalován systém hromosvodů a hromosvodů, aby zachytil jakýkoli blesk, než zasáhne budovu.

Chrániče konstrukce

Krajina vhodná pro účely vysvětlení : (1) Představuje „zmenšenou“ oblast regionu lorda Kelvina ; (2) Povrch soustředný se Zemí tak, aby množství uložená nad ním a pod ním byla stejná; (3) Stavba na místě s nadměrnou hustotou elektrostatického náboje ; (4) Stavba na místě s nízkou hustotou elektrostatického náboje. (Obrázek prostřednictvím amerického patentu 1 266 175. )
Hromosvod na soše.

Bleskojistka

Svodič blesku je zařízení používané v systémech elektrické energie a telekomunikačních systémech k ochraně izolace a vodičů systému před škodlivými účinky blesku. Typický svodič blesku má svorku vysokého napětí a zemnicí svorku.

V telegrafii a telefonii je bleskojistka zařízení umístěné tam, kde dráty vstupují do struktury, aby se zabránilo poškození elektronických přístrojů uvnitř a zajistila bezpečnost osob v blízkosti struktur. Menší verze svodičů blesku, nazývané také přepěťové ochrany , jsou zařízení, která jsou připojena mezi každý elektrický vodič v napájecím nebo komunikačním systému a zemí. Pomáhají bránit toku normálního výkonu nebo signálních proudů na zem, ale poskytují cestu, po které protéká bleskový proud vysokého napětí a obchází připojené zařízení. Svodiče se používají k omezení nárůstu napětí, když je komunikační nebo elektrické vedení zasaženo bleskem nebo je blízko úderu blesku.

Ochrana elektrických rozvodných systémů

V nadzemních elektrických přenosových systémech může být jeden nebo dva lehčí zemnící vodiče namontovány na vrchol pylonů, stožárů nebo věží, které nejsou konkrétně používány k odesílání elektřiny sítí. Tyto vodiče, často označované jako „statické“, „pilotní“ nebo „stíněné“ vodiče, jsou navrženy tak, aby byly místem ukončení blesku místo samotných vysokonapěťových vedení. Tyto vodiče jsou určeny k ochraně primárních silových vodičů před údery blesku .

Tyto vodiče jsou spojeny se zemí buď kovovou konstrukcí sloupu nebo věže, nebo dodatečnými zemními elektrodami instalovanými v pravidelných intervalech podél vedení. Obecně platí, že nadzemní elektrická vedení s napětím pod 50 kV nemají „statický“ vodič, ale většina vedení nesoucích více než 50 kV ano. Zemnící kabel může také podporovat kabely z optických vláken pro přenos dat.

Starší vedení mohou používat svodiče přepětí, které izolují vodivá vedení od přímého spojení se zemí a mohou být použity jako nízkonapěťová komunikační vedení. Pokud napětí překročí určitou prahovou hodnotu, například při ukončení blesku do vodiče, „přeskočí“ izolátory a přejde k zemi.

Ochrana elektrických rozvoden je stejně různorodá jako hromosvody samotná a často je vlastnictvím elektrické společnosti.

Ochrana před bleskem stožárových radiátorů

Rádiové stožáry mohou být izolovány od země jiskřištěm na základně. Když blesk zasáhne stožár, přeskočí tuto mezeru. Malá indukčnost v napájecím vedení mezi stožárem a ladicí jednotkou (obvykle jedno vinutí) omezuje nárůst napětí a chrání vysílač před nebezpečně vysokým napětím. Vysílač musí být vybaven zařízením pro sledování elektrických vlastností antény. To je velmi důležité, protože po úderu blesku může zůstat náboj, který poškodí mezeru nebo izolátory.

Monitorovací zařízení vypne vysílač, když anténa vykazuje nesprávné chování, např. V důsledku nežádoucího elektrického náboje. Když je vysílač vypnutý, tyto náboje zmizí. Monitorovací zařízení provede několik pokusů o opětovné zapnutí. Pokud po několika pokusech anténa nadále vykazuje nesprávné chování, například v důsledku poškození konstrukce, zůstane vysílač vypnutý.

Hromosvody a uzemnění

V ideálním případě by podzemní část sestavy měla být umístěna v oblasti s vysokou vodivostí země. Pokud je podzemní kabel schopen dobře odolávat korozi , může být obalen solí, aby se zlepšilo jeho elektrické spojení se zemí. Zatímco elektrický odpor hromosvodu mezi vzduchovým terminálem a Zemí vyvolává značné obavy, důležitější by mohla být indukční reaktance vodiče. Z tohoto důvodu je trasa spodního vodiče krátká a všechny křivky mají velký poloměr. Pokud tato opatření nejsou provedena, může bleskový proud procházet přes odporovou nebo reaktivní překážku, se kterou se ve vodiči setká. Obloukový proud přinejmenším poškodí hromosvod a může snadno najít jinou vodivou cestu, jako je elektroinstalace budovy nebo potrubí, a způsobit požáry nebo jiné katastrofy. Uzemňovací systémy bez nízkého odporu vůči zemi mohou být stále účinné při ochraně konstrukce před poškozením bleskem. Pokud má zemní půda špatnou vodivost, je velmi mělká nebo neexistuje, lze uzemňovací systém rozšířit přidáním zemnících tyčí, vodiče proti zemi (zemnící prstenec), kabelových radiálů vyčnívajících mimo budovu nebo výztužných tyčí betonové budovy. používá se pro zemnící vodič ( zem Ufer ). Tyto přídavky, přestože v některých případech stále nesnižují odpor systému, umožní [rozptýlení] blesku do země bez poškození struktury.

Musí být přijata další opatření, aby se zabránilo bočním zábleskům mezi vodivými předměty na konstrukci nebo v konstrukci a systémem ochrany před bleskem. Nárůst bleskového proudu skrz vodič ochrany před bleskem vytvoří rozdíl napětí mezi ním a všemi vodivými předměty, které jsou v jeho blízkosti. Tento rozdíl napětí může být dostatečně velký, aby způsobil nebezpečný boční záblesk (jiskru) mezi těmito dvěma, což může způsobit značné škody, zejména na konstrukcích s hořlavými nebo výbušnými materiály. Nejúčinnějším způsobem, jak zabránit tomuto potenciálnímu poškození, je zajistit elektrickou kontinuitu mezi systémem ochrany před bleskem a jakýmikoli předměty citlivými na boční blesk. Účinné propojení umožní potenciál napětí obou objektů stoupat a klesat současně, čímž se eliminuje riziko bočního záblesku.

Konstrukce systému ochrany před bleskem

K vytvoření systémů ochrany před bleskem se používá značný materiál, a proto je vhodné pečlivě zvážit, kde bude největší ochranu poskytovat letecký terminál. Historické chápání blesků, podle prohlášení Bena Franklina, předpokládalo, že každý hromosvod chrání kužel 45 stupňů. To bylo shledáno nevyhovujícím pro ochranu vyšších staveb, protože je možné, že blesk zasáhne bok budovy.

Dr. Tibor Horváth vyvinul modelovací systém založený na lepším porozumění cílenému cílení blesku, nazývaný metoda Rolling Sphere. Stala se standardem, podle kterého jsou instalovány tradiční systémy Franklin Rod. Pochopit to vyžaduje znalost toho, jak se blesk „pohybuje“. Jak krokový vůdce blesku skáče směrem k zemi, kráčí směrem k uzemněným objektům, které jsou nejblíže jeho cestě. Maximální vzdálenost, kterou může každý krok urazit, se nazývá kritická vzdálenost a je úměrná elektrickému proudu. Objekty budou pravděpodobně zasaženy, pokud jsou blíže k vůdci, než je tato kritická vzdálenost. Běžnou praxí je přiblížit poloměr koule na 46 m blízko země.

Předmět mimo kritickou vzdálenost je nepravděpodobné, že by jej vůdce zasáhl, pokud je v kritické vzdálenosti pevně uzemněný předmět. Místa, která jsou považována za bezpečná před bleskem, lze určit představením potenciálních cest vůdce jako koule, která cestuje z mraku na zem. Pro ochranu před bleskem stačí zvážit všechny možné sféry, které se dotýkají potenciálních úderných bodů. Chcete -li určit body úderu, zvažte kouli valící se po terénu. V každém bodě je simulována potenciální pozice lídra. Blesk s největší pravděpodobností zasáhne tam, kde se koule dotkne země. Body, které koule nemůže přejet a kterých se dotknou, jsou nejbezpečnější před bleskem. Ochrany před bleskem by měly být umístěny tam, kde zabrání dotyku koule se strukturou. Slabým bodem většiny systémů pro odklon blesku je však transport zachyceného výboje z hromosvodu na zem. Hromosvody se obvykle instalují po obvodu plochých střech nebo podél vrcholů šikmých střech v intervalech 6,1 m nebo 7,6 m, v závislosti na výšce tyče. Pokud má plochá střecha rozměry větší než 15 m x 15 m, budou do středu střechy instalovány další vzduchové terminály v intervalech 15 m nebo méně v obdélníkovém rastru.

Zaoblené versus špičaté konce

Špičatý hromosvod na budově

Optimální tvar hrotu hromosvodu je kontroverzní již od 18. století. Během období politické konfrontace mezi Británií a jejími americkými koloniemi britští vědci tvrdili, že hromosvod by měl mít na konci kouli, zatímco američtí vědci tvrdili, že by měl být bod. Od roku 2003 nebyla kontroverze zcela vyřešena. Je obtížné vyřešit spor, protože řádné kontrolované experimenty jsou téměř nemožné, ale práce provedená Charlesem B. Moorem a kol. V roce 2000 vnesla do této záležitosti určité světlo a zjistila, že středně zaoblené nebo tupé hroty hromosvodu působí jako okrajově lepší útočné receptory. Výsledkem je, že tyče s kulatými hroty jsou instalovány na většině nových systémů ve Spojených státech, ačkoli většina stávajících systémů má stále špičaté tyče. Podle studie

[c] Výpočty relativních sil elektrických polí nad podobně exponovanými ostrými a tupými tyčemi ukazují, že zatímco pole jsou na špičce ostré tyče před jakýmikoli emisemi mnohem silnější, se vzdáleností se snižují rychleji. V důsledku toho je síla pole několik centimetrů nad špičkou tupé tyče o průměru 20 mm větší než u jinak podobné, ostřejší tyče stejné výšky. Protože intenzita pole na špičce nabroušené tyče bývá omezena snadnou tvorbou iontů v okolním vzduchu, mohou být intenzity pole nad tupými tyčemi mnohem silnější než ve vzdálenostech větších než 1 cm nad ostřejšími.
Výsledky této studie naznačují, že středně tupé kovové tyče (s výškou hrotu k poloměru hrotu poloměru zakřivení asi 680: 1) jsou lepšími receptory úderu blesku než ostřejší tyče nebo velmi tupé.

Kromě toho bude mít vliv výška ochrany před bleskem vzhledem ke struktuře, která má být chráněna, a samotné Zemi.

Teorie přenosu náboje

Teorie přenosu náboje uvádí, že úderu blesku do chráněné struktury lze zabránit snížením elektrického potenciálu mezi chráněnou strukturou a bouřkovým mrakem. To se provádí přenosem elektrického náboje (například z blízké Země na oblohu nebo naopak). Přenos elektrického náboje ze Země na oblohu se provádí instalací inženýrských produktů složených z mnoha bodů nad strukturou. Je třeba poznamenat, že špičaté předměty skutečně přenesou náboj do okolní atmosféry a že prostřednictvím vodičů lze měřit značný elektrický proud, protože v místě, kde je přítomno elektrické pole, dochází k ionizaci, což se stává, když jsou nad hlavou bouřkové mraky.

Ve Spojených státech národní asociace požární ochrany (NFPA) v současné době nepodporuje zařízení, které může zabránit nebo omezit zásahy bleskem. Rada pro standardy NFPA na základě žádosti o projekt zaměřený na systémy disipation Array [tm] a systémy pro přenos poplatků zamítla žádost o zahájení vytváření standardů pro takovou technologii (ačkoli Rada nevylučovala budoucí vývoj norem poté, co spolehlivé zdroje prokazující byla předložena platnost základní technologie a vědy).

Teorie včasné emise streameru (ESE)

ESE hromosvod namontovaný v klášteře svatého Mikuláše Anapausase (Μονή του Αγίου Νικολάου), Meteora , Řecko

Teorie rané emise streameru navrhuje, že pokud má hromosvod mechanismus produkující ionizaci blízko svého hrotu, pak se jeho oblast zachycení blesku výrazně zvětší. Nejprve bylo jako zdroje ionizace v letech 1930 až 1980 použito malé množství radioaktivních izotopů ( radium-226 nebo americium-241 ), později nahrazeno různými elektrickými a elektronickými zařízeními. Podle raného patentu, protože většina pozemních potenciálů ochranců blesku je zvýšena, bude vzdálenost dráhy od zdroje k vyvýšenému bodu země kratší, což vytvoří silnější pole (měřeno ve voltech na jednotku vzdálenosti) a tato struktura bude náchylnější ionizaci a rozpadu.

AFNOR, francouzský národní normalizační orgán, vydal normu NF C 17-102 pokrývající tuto technologii. NFPA také zkoumal předmět a tam byl návrh vydat podobný standard v USA. Nezávislý panel třetích stran NFPA původně uvedl, že „technologie ochrany před bleskem [Early Streamer Emission] se zdá být technicky správná“ a že existuje „adekvátní teoretický základ pro koncepci a návrh terminálu [Early Streamer Emission] z fyzického hledisko ".) Stejný panel rovněž dospěl k závěru, že" doporučený [standard NFPA 781] ochrana před bleskem nebyl nikdy vědecky ani technicky validován a vzduchové terminály Franklinovy ​​tyče nebyly validovány při terénních testech za bouřkových podmínek ".

Americká geofyzikální unie v reakci na to dospěla k závěru, že „[B] Bryan Panel nepřezkoumal v podstatě žádnou ze studií a literatury o účinnosti a vědeckém základě tradičních systémů ochrany před bleskem a chybně dospěl k závěru, že pro standard neexistuje žádný základ“ . AGU se ve své zprávě nepokusila posoudit účinnost jakýchkoli navrhovaných úprav tradičních systémů. NFPA stáhla svůj navrhovaný návrh vydání standardu 781 kvůli nedostatku důkazů o zvýšené účinnosti ochranných systémů založených na emisích Early Streamer nad konvenčními leteckými terminály.

Členové Vědeckého výboru Mezinárodní konference o ochraně před bleskem (ICLP) vydali společné prohlášení, v němž vyjadřují svůj nesouhlas s technologií Early Streamer Emission. ICLP spravuje webovou stránku s informacemi souvisejícími s ESE a souvisejícími technologiemi. Přesto roste počet budov a struktur vybavených systémy ochrany před bleskem ESE a také počet výrobců leteckých terminálů ESE z Evropy, Ameriky, Středního východu, Ruska, Číny, Jižní Koreje, zemí ASEAN a Austrálie.

Analýza stávek

Úder blesku do kovové konstrukce se může lišit od zanechání žádných důkazů - snad kromě malé jámy v kovu - až po úplné zničení struktury. Pokud neexistují žádné důkazy, je analýza úderů obtížná. To znamená, že úder na nestrukturovanou strukturu musí být vizuálně potvrzen a náhodné chování blesku taková pozorování ztěžuje. Na tomto problému pracují i ​​vynálezci, například prostřednictvím bleskové rakety . Zatímco řízené experimenty mohou být v budoucnu vypnuté, velmi dobrá data se získávají pomocí technik, které používají rádiové přijímače, které pomocí pevných směrových antén sledují charakteristický elektrický „podpis“ úderů blesku. Přesné načasování a triangulační techniky umožňují bleskové údery s velkou přesností, takže údery na konkrétní objekty lze často s jistotou potvrdit.

Energie při úderu blesku se obvykle pohybuje v rozmezí 1 až 10 miliard joulů . Tato energie se uvolňuje obvykle malým počtem samostatných úderů, každý s trváním několika desítek mikrosekund (obvykle 30 až 50 mikrosekund), po dobu přibližně jedné pětiny sekundy. Velká většina energie je rozptýlena jako teplo, světlo a zvuk v atmosféře.

Chrániče letadel

Letadla jsou chráněna zařízeními namontovanými na konstrukci letadla a konstrukcí vnitřních systémů. Blesk obvykle vstupuje a vystupuje z letadla vnějším povrchem draku letadla nebo statickými výboji . Systém ochrany před bleskem poskytuje bezpečné vodivé cesty mezi vstupními a výstupními body, aby se zabránilo poškození elektronického zařízení a aby byla chráněna hořlavá paliva nebo náklad před jiskrami .

Tyto cesty jsou konstruovány z vodivých materiálů. Elektrické izolátory jsou účinné pouze v kombinaci s vodivou cestou, protože blokované blesky mohou snadno překročit průrazné napětí izolátorů. Kompozitní materiály jsou konstruovány s vrstvami drátěného pletiva, aby byly dostatečně vodivé, a strukturální spoje jsou chráněny vytvořením elektrického spojení přes spoj.

Stíněný kabel a vodivé pouzdra poskytují většinu ochrany elektronických systémů. Bleskový proud vysílá magnetický impuls, který indukuje proud všemi smyčkami tvořenými kabely. Proud indukovaný ve stínění smyčky vytváří magnetický tok smyčkou v opačném směru . To snižuje celkový tok smyčkou a indukované napětí kolem ní.

Bleskově vodivá dráha a vodivé stínění nesou většinu proudu. Zbytek je obejit kolem citlivé elektroniky pomocí tlumičů přechodného napětí a blokován pomocí elektronických filtrů, jakmile je propouštěcí napětí dostatečně nízké. Filtry, stejně jako izolátory, jsou účinné pouze tehdy, jsou -li bleskové a nárazové proudy schopné protékat alternativní cestou.

Chrániče plavidel

Instalace ochrany před bleskem na plavidle se skládá z ochrany před bleskem namontované na vrcholu stožáru nebo nástavby a uzemňovacího vodiče v kontaktu s vodou. Elektrické vodiče se připojí k chrániči a stékají dolů k vodiči. U plavidla s vodivým (železným nebo ocelovým) trupem je uzemňovací vodič trup. U plavidla s nevodivým trupem může být zemnící vodič zatahovací, připevněný k trupu nebo připevněný k středové desce .

Posouzení rizik

Některé struktury jsou ze své podstaty více či méně ohroženy zásahem blesku. Riziko pro strukturu je funkcí velikosti (plochy) konstrukce, výšky a počtu úderů blesku za rok na mí 2 v dané oblasti. Například u malé budovy bude menší pravděpodobnost zásahu než u velké budovy a u budovy v oblasti s vysokou hustotou úderů blesku bude větší pravděpodobnost zasažení než u budovy v oblasti s nízkou hustotou úderů blesku . Národní asociace požární ochrany poskytuje ve svém standardu ochrany před bleskem pracovní list pro posouzení rizik.

Hodnocení rizika blesku Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC) se skládá ze čtyř částí: ztráty živých bytostí, ztráta služby veřejnosti, ztráta kulturního dědictví a ztráta ekonomické hodnoty. Ztráta živých bytostí je hodnocena jako nejdůležitější a je jedinou ztrátou, která se bere v úvahu u mnoha nepodstatných průmyslových a komerčních aplikací.

Standardy

Zavedení systémů ochrany před bleskem do norem umožnilo různým výrobcům vyvinout systémy chráničů podle mnoha specifikací. Existuje několik mezinárodních, národních, podnikových a vojenských standardů ochrany před bleskem.

  • NFPA -780: „Standard pro instalaci systémů ochrany před bleskem“ (2014)
  • M440.1-1, Elektrická ochrana před bouřkami a blesky, ministerstvo energetiky
  • AFI 32-1065-Grounding Systems, US Air Force Space Command
  • FAA STD 019e, Požadavky na blesky a přepětí, uzemnění, lepení a stínění pro zařízení a elektronická zařízení
  • Normy UL pro ochranu před bleskem
    • UL 96: „Standard komponent ochrany před bleskem“ (5. vydání, 2005)
    • UL 96A: „Standard pro požadavky na instalaci systémů ochrany před bleskem“ (dvanácté vydání, 2007)
    • UL 1449: „Standard pro přepěťová ochranná zařízení“ (čtvrté vydání, 2014)
  • Normy IEC
    • EN 61000-4-5/ IEC 61000-4-5 : "Elektromagnetická kompatibilita (EMC)-Část 4-5: Zkušební a měřicí techniky-Zkouška odolnosti proti přepětí"
    • EN 62305/IEC 62305: „Ochrana před bleskem“
    • EN 62561/IEC 62561: „Součásti systému ochrany před bleskem (LPSC)“
  • Doporučení řady ITU-T K : „Ochrana proti rušení“
  • Standardy IEEE pro uzemnění
    • IEEE SA-142-2007: „Doporučená praxe IEEE pro uzemnění průmyslových a komerčních energetických systémů“. (2007)
    • IEEE SA-1100-2005: „Doporučená praxe IEEE pro napájení a uzemnění elektronických zařízení“ (2005)
  • AFNOR NF C 17-102 Archivováno 2015-04-02 na Wayback Machine : „Ochrana před bleskem-Ochrana struktur a otevřených prostor před bleskem pomocí časných vzduchových terminálů s časným proudem streameru“ (1995)
  • GB 50057-2010 Design Code for Lightning Protection of Buildings
  • AS / NZS 1768: 2007: "Ochrana před bleskem"

Viz také

Reference

Citace

Prameny

externí odkazy