O nama

Usluge

Prevectron®

Prenapon

Grom

Reference

Pitanja

Kontakt

-

Hajduk Veljkova 3, Niš

tel/fax 018 510 143

Institut NIRI koristi isključivo gromobranske hvataljke tipa PREVECTRON francuske firme INDELEC.

Svojim karakteristikama u prikupljanju energije za rano startovanje, pravovremenom startovanju i

usmeravanju silaznog trasera atmosferskog pražnjenja prema gromobranskoj instalaciji, PREVECTRON

hvataljka odskače iznad sličnih proizvoda drugih proizvodjača.

Princip rada hvataljke PREVECTRON

Vrste hvataljki PREVECTRON

Proračun zaštitne zone

Instalacija hvataljki PREVECTRON

Održavanje gromobranske instalacije

Ispitivanja u laboratorijskim i prirodnim uslovima

Princip rada hvataljke PREVECTRONNapajajući se energijom prisutnog električnog polja, koje je u vreme nailaska nevremena nekoliko a

pred samo pražnjenje i više stotina kV/m, hvataljki je omogućeno autonomno delovanje, odnosno

izbacivanje varnice, koja će izazvati proboj dielektrika znatno nižim naponom i tako izvršiti spajanje

silaznog i uzlaznog trasera potonjem atmosferskom paržnjenju. Njegovo delovanje bi se moglo

uporediti sa vrhom igle koja se zabada u naduvani dečiji balon, koga zatim veliki unutrašnji pritisak

vazduha cepa, odnoseći unutrašnji pritisak sa oklopa balona. Isto tako, u narastajući pritisak

električnog polja pred samo atmosfersko pražnjenje hvataljka ubacuje svoju varnicu u dielektrik

(vazduh), koji više nije sposoban da odoleva pritisku narastajućeg električnog polja. Uzlaznom

traseru je omogućeno da krene sa uzemljenog mesta koje smo mu mi odredili.

Hvataljka PREVECTRON poseduje elektrode, nazvane "sakupljači

energije" raspoređene u blizini šiljka Franklinovog gromobrana,

koje su povezane sa njim, dakle uzemljene, preko

kondenzatora. Ispitivanja su pokazala da se ovi kondenzatori

mogu napuniti do jednog nivoa napona posredstvom ovih

sakupljača energije ili preko fluksa jona ili preko efekta

kapacitivnog delioca. Punjenje fluksom jona će biti očevidno i

tim više primetno, što je koncentracija jona u vazduhu

značajnija, a što se dešava u prisustvu jakog neveremena a

pogotovu u trenutku približavanja silaznog trasera. U momentu

nailaska trasera iz oblaka, nastaje nagli porast lokalnog

električnog polja, koji omogućava jedno dodatno punjenje

kondenzatora. Ovaj nagli porast polja stvara vrlo brzu varijaciju napona (dU/dt), koja je detektovana

odgovarjućim filtrom a zatim transformisana u komandu jednoj elektronskoj skupini, koja će

akumuliranu energiju transformisati u varnice, lavinu elektrona i izbijanje uzlaznog trasera sa vrha

Franklinovog gromobrana.

Vrste hvataljki PREVECTRON-aPorodicu hvataljki PREVECTRON čini pet tipova ovih hvataljki, vremena prednjačenja od 60 do 10μs.

Centralni deo hvataljke je masivna elektroda od bakra visoke provodnosti, zašiljena na vrhu; ostale

elektrode su od nerđajućeg čelika; oklop sadržine hvataljke je od materijala koji podnosi sve

klimatske ekstremne vrednosti vlaznosti i temperature.

Prevectron®2

S6.60Prevectron®2

S4.50

Prevectron®2

S3.40

Prevectron®2

TS3.40

Prevectron®2

TS2.25

Prevectron®2

TS2.10

Proračun zaštitne zonePoluprečnik zaštite (r'max) zavisi od većeg broja činilaca, u prvom redu od nivoa zaštite (I, II, III ili

IV), tipa i modela hvataljke, što će reći vremena prednjačenja (Δt), visine jarbola (h) koji nosi

hvataljku...

Polupreċnik kruga (r'max) koji bi fiktivna sfera opisala rotirajući oko štapa visine h, dobiće se po

Pitagorinoj teoremi:

- R (m) poluprečnik fiktivne sfere čela silazećeg trasera,

- ∆R = v*∆t (m) dobitak u udarnom rastojanju,

- v = 1(m/μѕ) brzina uzlaznog trasera,

- ∆t (μѕ) vreme prednjačenja hvataljke,

- h (m) vertikalno rastojanje štićene tačke do vrha štapne hvataljke.

Za visinu jarbola h ≥ 5 u priloženim tabelama izračunate su vrednosti maksimalnih rastojanja štićene

tačke od hvataljke (r'max) za sve vrste hvataljki tip PREVECTRON.

PRVI NIVO ZAŠTITE (R=20m)

Tip Δt (μs) h=2m h=5m h=10m h=20m

S.6.60 60 31 79 79 80

S4.50 50 27 68 69 70

S3.40 40 23 58 59 60

TS3.40 40 23 58 59 60

TS2.25 25 17 42 44 45

TS2.10 10 10 26 28 30

DRUGI NIVO ZAŠTITE (R=30m)

Tip Δt (μs) h=2m h=5m h=10m h=20m h=30m

S.6.60 60 35 85 87 89 90

S4.50 50 30 75 77 79 80

S3.40 40 25 65 67 69 70

TS3.40 40 25 65 67 69 70

TS2.25 25 20 48 51 53 55

TS2.10 10 12 31 34 38 #

TREĆI NIVO ZAŠTITE (R=45m)

Tip Δt (μs) h=2m h=5m h=10m h=20m h=30m h=45m

S.6.60 60 39 97 99 102 103 105

S4.50 50 34 86 88 92 93 95

S3.40 40 30 75 77 81 83 85

TS3.40 40 30 75 77 81 83 85

TS2.25 25 23 57 61 65 67 70

TS2.10 10 15 38 42 49 # #

ČETVRTI NIVO ZAŠTITE (R=60m)

Tip Δt (μs) h=2m h=5m h=10m h=20m h=30m h=45m h=60m

S.6.60 60 43 107 109 113 116 119 120

S4.50 50 38 95 98 102 105 109 110

S3.40 40 33 84 87 92 95 99 100

TS3.40 40 33 84 87 92 95 99 100

TS2.25 25 26 65 69 75 80 84 85

TS2.10 10 17 43 49 57 # # #

Koristeći gornju jednačinu, na sledećim slikama ucrtani su dijagrami familija grafika za primere

vremena prednjačenja hvataljke sa uređajem za rano startovanje od ∆t = 25, 40, 50 i 60 μs za sva

četiri nivoa zaštite. Za visinu nosećeg jarbola hvataljke od h=0 m, trebalo bi očekivati (r'max) = 0 m,

što iz gornje jednačine za određivanje maksimalnog rastojanja štićene tačke od hvataljke, neće biti

slučaj. Trebalo bi, dakle, odrediti vrednost za h od koje će se račun "odlepiti" od krive dobijene

citiranom jednačinom i krivu skrenuti prema nuli. Francuske norme NF C 17 102 su se od krive

"odlepile" kod h = 5 m i usmerile prema nuli.

Instalacija hvataljki PREVECTRONHvataljka sa uređajem za rano startovanje biće postavljena na vrhu metalnog jarbola visine 5 metara,

tako da je hvataljka bar 2 metra iznad najviše štićene tačke. Visina jarbola je minimum 5 metara da

bi hvataljka bila "zarivena" u jako električno polje pred udar groma, kako bi prikupila dovoljno

energije za svoje delovanje.

Metalni jarbol sa hvataljkom može biti postavljen na objektu ili izolovano od objekta, direktno na

svom

autonomnom betonskom postolju. U tom slučaju, govorimo o ''neizolovanoj'' ili o ''izolovanoj''

gromobranskoj instalaciji. Jarbol koji je učvršćen za svoje betonsko postolje će verovatno biti

znatno duži od 5 metara, da bi najvišu tačku štićenog objekta nadvisio

za bar 2 metra. Proračunom mora biti dokazana mehanička otpornost

jarbola od prevrtanja za najjače udare vetra.

Kod neizolovane gromobranske instalacije, sa jarbola će krenuti dva

spusna voda prema svojim ispitnim spojevima a zatim uzemljivačima, dok

će kod izolovane gromobranske instalacije biti dovoljan samo jedan

spusni vod, sa jednim mernim spojem (ili bez njega) i jednim

uzemljivačem.

Kao uzemljivač može biti korišćen uzemljivač u temelju objekta na kome

je postavljen jarbol sa hvataljkom ili uzemljivači u obliku ''pačije šape''

prikazanog na slici. Otpornost uzemljivača bi

trebalo da bude manja od 10Ω. Za terene sa

lošim specifičnim otporom trebalo bi

konsultovati tačku 2.3.2 standarda SRPS IEC

1024-1.

Spusni vodovi mogu biti od bakra, aluminijuma ili pocinkovanog gvožđa.

Ako je korišćen bakar, minimalni persek bakarnog profila mora biti

16mm2, ako je izveden od aluminijuma 25mm2, donosno od

pocinkovanog gvožđa 50mm2.

Zemni uvodnici i uzemljivači mogu biti izrađeni samo od bakra ili

pocinkovanog gvožđa, preseka minimum 50mm2 ako su od bakra,

odnosno minimum 80mm2 ako su od pocinkovanog gvožđa.

Gromobransku instalaciju bi trebalo izvesti od jedinstvenog materijala, dakle koristeći samo bakar ili

samo pocinkovano gvožđe, kako bi se izbegla brza degradacija materijala zbog pojave

elektrohemijske odnodno galvanske korozije. Naravno da je bakar daleko najdugovečniji i

najpouzdaniji materijal za izvođenje jedne gromobranske instalacije.

Održavanje gromobranske instalacije

Standardom SRPS N.B4.802, predviđena su prva i periodična ispitivanja gromobranskih instalacija,

"naročito kontinuiteta za one delove gromobranske instalacije koji nisu vidljivi za kontrolu i to na

početku montaže i koji kasnije neće biti vidljivi".

Prva ispitivanja hvataljki nakon izlaska iz laboratorije proizvođača, odnosno ispitivanja odmah nakon

ugradnje hvataljke, treba vršiti kako bi se proverilo da li hvataljka, od ispitnog stola u laboratoriji

proizvođača, do svog konačnog postavljanja, nije izgubila svoje deklarisane karakteristike,

oštećivanjem u transportu, prilikom montaže ili na neki drugi način.

Nivo zaštiteInterval između kontrola

(godine)

I 2

II 4

III, IV 6

Istim ovim ispitivanjima hvataljka mora biti podvrgnuta u rokovima datim u tabeli (SRPS N.B4.802), koji

su vezani za nivo zaštite koji ova hvataljka obezbeđuje štićenim objektima, odnosno nakon direktnog

pražnjenja groma u instalaciju, kao i u slučaju promene, tj. eventualnog fizičkog proširenja štićenih

objekata.

Na slici je prikazan uređaj za proveru ispravnosti

hvataljke koji je snabdeven jednim mikroprocesorom

da bi kod hvataljke tipa PREVECTRON bilo omogućeno

izvesti sledeće dve provere:

- test kratkog spoja preko donjih elektroda, odnosno

proveru dobre električne pripremljenosti hvataljke za

reagovanje na porast električnog polja ambijenta i

dobre funkcionalnosti uređaja za startovanje

hvataljke i

- test dobrog rada transformatora preko gornjih

elektroda.

Najnovija samotestirajuća hvataljka tipa PRVECTRON 2 Milenium S6.60T omogućava proveru

ispravnosti uređaja za okidanje bez direktnog pristupa samoj hvataljci. Ona sadrži integrisano kolo za

proveru ispravnosti unutar same hvataljke kao i spoljašnji solarni i komunikacioni modul pričvršćen za

nosač hvataljke. Test uređaj se aktivira sa zemlje ili sa terase krova, maksimalne udaljenosti do 50m,

pomoću daljinskog upravljača. Indikacija ispravnosti uredjaja ostvarena je pomoću LED diode koja se

nalazi ispod oplata (omota) od nerđajućeg čelika.

Pošto je svoje hvataljke izložio mnogostrukim ispitivanjima u laboratorijskim uslovima, vršeći

pražnjenja u svaki od tipova i preko nekoliko desetina hiljada puta i izlažući ih najrazličitijim

naprezanjima rada i reagovanja u prirodnim uslovima a istovremenio sakupljajući statistike koje su

govorile o besprekornom ponašanju ovih hvataljki u prirodnim uslovima, proizvođač se ohrabrio, da za

svoje hvataljke, budućim korisnicima ponudi garanciju o 25-to godišnjoj funkcionalnosti ovih

hvataljki, bez obzira na polaritet i broj pražnjenja u hvataljke intenziteta do 200kA u vreme važenja

garancije.

Postupajući po zahtevima SRPS N.B4.802, provera ispravnosti rada svih hvataljki tip PREVECTRON

instaliranih na teritoriji koju pokriva Institut NIRI od 1990. godine, pokazala je nepromenjenost

karakteristika ovih gromobranskih hvataljki, bez obzira da li je u njih bilo pražnjenja u proteklom

periodu ili ne.

Ispitivanja u laboratorijskim i prirodnim uslovima

Ispitivanja u laboratoriji visokog napona

Danas je u svetu nekoliko vrlo značajnih visokonaponskih laboratorija koje su građene radi ispitivanja

visokonaponske opreme elektroenergetskih postrojenja i dalekovoda u kojima se, međutim, vrše i sva

naučna ispitivanja i istraživanja na planu atmosferskih pražnjenja. To su naročito laboratorije CESI

(Centro Electrotecnico Sperimentale Italiano) u Italiji, Hydro-Québec u Kanadi, General Electric

Company u Sjedinjenim Američkim Državama, CRIPI (Central Researich Institute of Power Industry) u

Japanu, CEPEL u Brazilu, a posebno Laboratorija visokon napona EdF-a u Renardières-u, jedinstvena u

svetu po svojim gabaritima i mogućnostima ispitivanja. Laboratorijska ispitivanja obavljaju se

uglavnom radi utvrđivanja vremena prednjačenja ∆t hvataljke sa ranim startovanjem u izbacivanju

usponskog trasera u odnosu na istu tu pojavu sa vrha običnog Franklinovog štapa, pri svim istim

ostalim relevantnim uslovima. Principijelna šema opreme laboratorije data je na sledećoj slici a opšti

izgled laboratorije visokog napona pripremljene za ova ispitivanja na slici pored. Jednosmerni

generator G1 proizvodi stalno električno polje ambijenta jačine 10 do 25 kV/m, negativnog polariteta

(s obzirom da je u prirodi oko 90% pražnjenja negativnog polariteta), koje treba da simulira prisustvo

ovog polja u prirodnim uslovima pred nailazak nevremena ali i da bi se formirao efekat korone na vrhu

šiljka hvataljki tipa PREVECTRON. Marksov generator G2 će omogućiti simulaciju promene električnog

polja ambijenta, promenljivog u prirodnim uslovima sa približavanjem čela silaznog trasera. Oblik

udarnog talasa ovog generatora imaće vreme čela tč između 100 i 1200 μs. U zoni u kojoj će se inicirati

uzlazni traser, strmina talasa će iznositi 2.108 do 2.109 V/m/s.

Visina platoa od tla je iznosila H=2.05m dok je dužina nosećeg štapa zajedno sa hvataljkom iznosila

h=1m, čime su bili zadovoljeni zahtevi NF C 17 102, odnosno da je: 0.25 kao i H > 2, gde je H=d+h.

Električno polje jednosmernog generatora iznosilo je 25 kV/m, koje je bilo održavano na tom nivou za

sve vreme trajanja eksperimenta. Generator G2 omogućavao je naglo podizanje potencijala platoa na

vrednost od 900kV i formiranje udarnog talasa, čija je strmina fiksirana na tč = 325 μs. Temperatura

ambijenta se kretala između 17°C i 18°C, sa vlažnošću vazduha između 71% i 72% za sve vreme

ispitivanja.

Više o ovom tipu ispitivanja i rezultatima možete naći u radu prof. Svetislava Smiljanića "Ponašanje

gromobrana sa uređajem za rano startovanje, tip PREVECTRON 2, u laboratorijskim i prirodnim

uslovima", Zbornik radova IV Konferencije Atmosferska pražnjenja i zaštita, Vrnjačka Banja, 2001

( preuzmite rad {4MB!})) ili na sajtu firme INDELEC ( http://www.indelec.com).

Ispitivanja u prirodnim uslovima

Svrha ispitivanja u prirodnim uslovima je da se:

- potvrde performanse gromobrana dobijene u laboratorijskim uslovima,

- potvrdi funkcionalnost gromobrana i

- potvrdi postojanost gromobrana u brutalnim, prirodnim, uslovima stvarnih udara groma.

Danas se ispitivanja na otvorenom, u prirodnim uslovima, "in situ", obavljaju na dva načina:

- izazvanim pražnjenjem u testirane gromobrane prirodnom munjom, što će reći ispitivanja

veštačkim pražnjenjem groma i

- prirodnim pražnjenjem u testirane gromobrane, odnosno ispitivanja ponašanja prirodne munje.

U oba slučaja postavljaju se paralelno običan Franklinov štap i gromobrani sa uređajem za rano

startovanje. Dobijeni rezultati mogu biti upoređivani sa onim snimljenim u laboratorijskim uslovima,

što je u većini slučajeva i suštinski predmet ispitivanja na otvorenom, kako bi se povukla paralela

između veličina pražnjenja u laboratoriskim i pražnjenja u prirodnim uslovima.

Izazvano pražnjenje je veštačko pokretanje munje izbacivanjem rakete sa zemlje, slične onoj za

protivgradnu zaštitu, koja za

sobom povlači tanak bakarni

provodnik, uzemljen na svom

početku, koji se odmotava sa

doboša u donjem delu rakete.

Njena fotografija data je na slici.

Ovaj projektil sa odmotanom

bakarnom žicom, ponaša se kao

jedan izduženi Franklinov štap a

ogled je pokazao da će se njime

ipak grom morati pokrenuti. To je

takozvani LRS sistem (Lightning

Rockety System), sa svoje dve

varijante LRS-A (Lightning

Rockety System Altitude) i LRS-

AG (Lightning Rockety System

Altitude Grunded). Prvi put je jedan ovakav ogled izveo profesor Njumen (M.M.Newman), na moru

1963. godine, da bi deset godina kasnije ova tehnika bila primenjena na poligonu u Saint-Privat

d’Allier -u, a zatim 1993. godine na vojnom poligonu u Blanding-u na Floridi. Na susednoj slici

fotografisano je jedno izazvano pražnjenje, na kome se jasno vidi na kojoj je visini ispaljenu raketu

susreo ili presreo silazni traser iz oblaka.

Prirodna pražnjenja zahtevaju dugoročna praćenja i isčekivanja da se pražnjenje odigra na mestima

gde su postavljeni instrumenti za snimanja, osmatranja razvoja pražnjenja i prikupljanja svih važnih

podataka o spontanom atmosfesrkom pražnjenju. Brojni su poligoni na otvorenom, koji su stalno u

pogonu ili postavljeni samo za praćenje pražnjenja u vreme najintenzivnijih grmljavinskih dana, na

mestima gde su ona po statistikama najučestalija ali i najbrojnija. Među njima najkarakterističniji

poligon, ali i najkvalitetniji, opremljen mernom opremom

najvećih kvaliteta i mogućnosti, formiran 1998. godine od

strane Central Lightning Protection Inc. Shibuyaku Yoyogi–

Tokyo, na ostrvu Nadachi, na severozapadnoj strani

Japana, dao je fascinantne rezultate. Ostrvo Nadači je

izloženo jakim vetrovima skoro cele godine, pa su na

njemu decembra meseca 1996. godine instalirane dve

trokrake vetrenjače sa horizontalnom osom, za

proizvodnju električne energije, maksimalne visine 51,5

metara, na međusobnom rastojanju od 125 metara (slika

17). Decembar i januar, kao i juli i avgust,

su meseci na ostrvu Nadači sa

najintenzivnijim nevremenom praćenim

jakim atmosferskim pražnjenjima,

izokerauničkog nivoa iznad 35.

Najbrutalniji je bio period januara 1997.

godine, kada su direktna atmosferska

pražnjenja desetkovala oba ova

postrojenja: štete su pretrpeli generatori,

energetske električne instalacije, došlo je

do prekida elektroenergetskog sistema,

telekomunikacija i informatike, čak su i

elise jedne od vetrenjača bile polomljene

ovim nevremenom. Bolji poligon za

proveru funkcionalnosti gromobranskih hvataljki tip RPEVECTRON u prirodnim uslovima, nije se mogao

ni zamisliti! Između ove dve vetrenjače, prema datoj slici, postavljena je jedna hvataljka tipa

PREVECTRON 2 S6.60, na jarbolu visine 60 metara, tako da je ona za 8,5 metara bila viša od maksimalne

visinske amplitude vetrenjača. Na nekoliko kilometara od vetrenjača postavljeni su bili svi instrumenti

za snimanje a signal GPS satelita bio je korišćen za upisivanje vremena događanja pojava koje su

praćene. Sva registrujuća oprema bila je neprekidno u pogonu. Najkarakterističniji rezultati dobijeni

su u prvom tromesečju i decembru 1998. godine. U ovom periodu ostvarena su ukupno 32 direktna

pražnjenja u područje ovog poligona: 29 u PREVECTRON 2 S6.60, tri u elise udaljenije vetrenjače! Na

susednoj slici prikazano je jedno od ovih pražnjenja.

Više o ovom tipu ispitivanja i rezultatima možete naći u radu prof. Svetislava Smiljanića "Ponašanje

gromobrana sa uređajem za rano startovanje, tip PREVECTRON 2, u laboratorijskim i prirodnim

uslovima", Zbornik radova IV Konferencije Atmosferska pražnjenja i zaštita, Vrnjačka Banja, 2001

( preuzmite rad {4MB!}) ili na sajtu firme INDELEC ( http://www.indelec.com).

O nama | Usluge | Prevectron® | Prenapon | Grom | Reference | Pitanja | Kontakt

Copyright © 1990-2014, NIRI d.o.o. sva prava zadržana. Dizajn baziran na šablonima -aTemplate World