Мълниезащита с нови проводници при мобилни базови станции и покривни надстройки



Проф. д.т.н. Стефан Илиев, РОСТИ ЕООД, email


Въведение


Основна цел на външната мълниезащита е да поеме мълния, да я проведе извън сградата и отведе безопасно в земята. Съществува възможност обаче от опасен пробив между частите на външната мълниезащита и вътрешните проводникови части (електросъоръжения, тръбопроводи и др.) при директно попадение на мълния. Предвид това, съществено изискване при проектирането и реализацията на мълниезащитната система е поддържането на определено разделително отстояние s, което трябва да съответствува на нормативните предписания. Все пак подържането на разделително отстояние при новите и съществуващи устройства, сгради, мачтови съоръжения, мобилни базови станции и др. е проблем, както от архитектурните изисквания, така и от конструктивни възможности (опорни изолатори и др.) за изпълнение. Много често покривното пространство се използва за инсталиране на модерни индустриални съоръжения - вентилационни устройства, климатици, различни тръбни системи, кабели и др., където разделителното отстояние също е необходимост.
Едно ново решение за реализиране на отстоянието s е използването на HVI - проводник (High-Voltage Isolated® Conductor).


Разделително отстояние


Много случаи има в практиката на изградени обекти, показващи отсъствие или наличие на недостатъчна отдалеченост между мълниеотводи и носещи антенни конструкции при базови станции на телекомуникационни системи, надпокривни съоръжения и др. Металните части, както и захранващият кабел (фидел) са директно свързани с външната защита на обекта. Така част от мълниетока създава условия за пренапреженови щети вътре в съоръженията.
Необходимото разделително разстояние s може да се определи посредством израза


 

ki . kc

 

s =

  ----------- 

 . L

 

km

 

където:

s - разделително отстояние
ki - зависи от избрания клас, степен на защита на потребителите
kc - зависи от мълниетока, който влиза в мълниеотвода
km - зависи от материала на електрическата изолация
L - вертикално отстояние от пункта, от който отстоянието s трябва да бъде реализирано до следващолежащата точка на потенциализравняването.

Очевидно, разделителното отстояние се определя от дължината на мълниеотвода, защитната класа (степен на защита на потребителите), частта мълниеток в различните отводи и материала в разделителния участък.


Високоволтно изолиран HVI - проводник


Основно изискване към новия HVI - проводник е:

  • да е така изолационно изграден, че разделителното отстояние s спрямо проводниковите части на сградната конструкция да се поддържа стабилно, като се избегне недопустима близост през целия път на полагането му.
  • качествено присъединяване към заземителното устройство и потенциализравняването.
  • достатъчно сечение на проводника, съответстващо на тока на мълния.

Високонапреженовата електрическа устойчивост на един проводник се определя не само от изолационния материал на обвивката му, но и от възможността за развитие на пълзящ до пълен повърхностен пробив. Този известен ефект може да започне при по-ниски и завърши при импулсни мълниенапрежения по-големи от 250kV, като може да обхване безпроблемно участък от няколко метра при проводник без специална мантия.
Новоизработеният изолиран коаксиален кабел - HVI - проводник е с управлявано магнитно поле и екран - полупроводникова обвивка с определена електропроводимост. Това предотвратява пълзящо повърхностно разтоварване и пробив, чрез целево моделиране на електрическото поле в областта на захранващия пункт.

Високите импулсни мълниенапрежения се насочват и отвеждат към нулевия потенциал, при изпълнение на оптимизирано функционално условие: в едно отстояние (Endeverschluss) от 1.40-1.60м от захранващото място (връзката с мълниеприемника) да се реализира контакт на външната специална кабелна мантия с потенциализравняването. С това, става възможно да се поддържа едно еквивалентно разделително отстояние s<=0.75м при въздушна среда и s<=1.5м при строеж (зид). Оптималното условие от 1.40-1.60м се реализира с оформяне на съответни присъединителни клеми при производството на HVI - проводника.

Полупроводниковата обвивка на HVI - кабела притежава, в сравнение с коаксиален кабел с метална ширмовка, чувствително по-голямо съпротивление. Затова при многократно последващо свързване на кабелната обвивка с потенциализравняването, няма видимо прескачане на мълниеток към сградните съоръжения.
Като се използва изразът за s може да се определи максималната кабелна дължина Lmax.

Кабелът HVI се състои от едно 19мм² медно жило, дебелостенна високонапреженово устойчива изолация и външна атмосфероиздръжлива специална мантия. Външния диаметър е 20-23мм. Произвежданите HVI - проводници са снабдени от към захранващата страна с присъединителен накрайник (неподвижен), а от другия край - с подвижен елемент, позволяващ скъсяване на проводника при монтаж.


Приложение на HVI - проводници


Защита на базисни станции на мобилни комуникационни системи
Базисните станции се строят много често върху покривите на сгради, при ангажимента, че с това няма да се създаде допълнителна опасност за съществуващите устройства в сградата.

Защита на покривни надстройки и конструкции
Много често метални и електрически съоръжения се монтират върху покривното пространство на сградите. Това са кабели, тръби, вентилационни канали, климатици, електрически устройства и др. Те превишават покривното ниво и са обект на мълниепопадение. Проникването на мълниеток в тях би намалял, ако те влизат в защитната зона на мълниеприемника, а мълниеотвода мине безопасно при съответен монтаж към заземителното устройство.


Изолираният HVI - проводник реализира необходимото разделително разстояние и създава при проектирането и строителството на мълниезащитната система по-добри и опростени възможности за решения.

Архитектурните оформления с този нов проводник прави възможно функционалността и външния вид да се сливат в хармонично единство. Затова тази нова технология е важен пункт за модерните строителни методи.