Введение

Устройство, используемое на линиях электропередач для защиты от внезапных всплесков напряжения, вызванных молнией.

Молниеотвод (также называемый изолятором молнии) – это устройство, по сути представляющее собой воздушный зазор между электрическим проводом и землей, используемое в системах передачи электроэнергии и телекоммуникаций для защиты изоляции и проводников системы от разрушительного воздействия молнии. Типичный молниеотвод имеет высоковольтный и заземляющий терминалы. Когда импульс молнии (или коммутационный импульс, который очень похож) распространяется по линии электропередач к молниеотводу, ток от импульса отводится через молниеотвод, в большинстве случаев – в землю. В телеграфии и телефонии молниеотвод устанавливается в местах ввода проводов в здание, предотвращая повреждение электронного оборудования внутри и обеспечивая безопасность находящихся рядом людей. Меньшие версии молниеотводов, также называемые устройствами защиты от импульсных перенапряжений, представляют собой устройства, подключаемые между каждым проводником в системах электро- и связи и землей. Они предотвращают прохождение обычных токов питания или сигналов в землю, но обеспечивают путь для протекания высоковольтного тока молнии, минуя подключенное оборудование. Их назначение – ограничить повышение напряжения при ударе молнии в линию связи или электропередач, либо вблизи нее. Если защита отсутствует или неисправна, молния, попавшая в электрическую систему, может вызвать тысячи киловольт, способные повредить линии передачи, а также нанести серьезный ущерб трансформаторам и другому электрическому или электронному оборудованию. Экстремальные скачки напряжения, вызванные молнией в линиях электропередач, могут повредить бытовую технику или даже привести к смертельному исходу. Молниеотводы используются для защиты электрических ограждений. Они состоят из искрового промежутка и иногда последовательного индуктора. Оборудование этого типа также используется для защиты передатчиков, питающих штыревую антенну. Для таких устройств последовательная индуктивность обычно имеет только одну обмотку. Молниеотводы могут быть частью крупных силовых трансформаторов и разрушаться при их разрыве. Огнестойкие барьеры высоковольтных трансформаторов необходимы для защиты от баллистических угроз стрелкового оружия, а также от снарядов, вылетающих из вводов трансформаторов и молниеотводов, согласно NFPA 850.

Компоненты

Потенциальная цель для удара молнии, такая как наружная телевизионная антенна, присоединена к клемме, обозначенной A на фотографии. Клемма E присоединена к длинному стержню, зарытому в землю. Обычно ток не будет протекать между антенной и землей, поскольку между точками B и C, а также между точками C и D существует очень высокое сопротивление. Однако напряжение при ударе молнии во много раз превышает необходимое для перемещения электронов через эти воздушные промежутки. В результате электроны проходят через ограничители перенапряжения, а не достигают телевизора и не повреждают его. Ограничитель перенапряжения может быть искровым промежутком или содержать блок полупроводникового материала, такого как карбид кремния или оксид цинка. "Thyrite" – это торговое название, использовавшееся компанией General Electric для композита карбида кремния, применяемого в их ограничителях и варисторах. Некоторые искровые промежутки открыты для воздуха, но большинство современных моделей заполнены прецизионной газовой смесью и содержат небольшое количество радиоактивного материала для облегчения ионизации газа при достижении напряжением на промежутке определенного уровня. Другие конструкции ограничителей перенапряжения используют лампу с тлеющим разрядом (по сути, как неоновая лампа) подключенную между защищенным проводником и землей, или твердотельные переключатели, активируемые напряжением, называемые варисторами или MOVs. Ограничители перенапряжения, используемые на подстанциях, представляют собой большие устройства, состоящие из фарфоровой трубки длиной в несколько футов и диаметром в несколько дюймов, обычно заполненной дисками оксида цинка. Предохранительный порт на корпусе устройства предназначен для сброса давления при случайном внутреннем взрыве, не разрушая фарфоровый цилиндр. Ограничители перенапряжения характеризуются максимальным выдерживаемым током, количеством поглощаемой энергии и напряжением пробоя, необходимым для начала проводимости. Они применяются как часть системы молниезащиты в сочетании с воздушными терминалами и заземлением.