Κεραυνός και θαμμένο καλώδιο

[CostasV]

Το βάθος ενός καλωδίου, που βρίσκεται εντός PVC σωλήνα, είναι 0,5-1,5 μέτρα. Για απλοποίηση, θεωρούμε ότι το καλώδιο είναι τοποθετημένο σε ευθεία π.χ. 50-100 μέτρων, με π.χ. 2 φρεάτια ανά 33 μέτρα. Τα άκρα του καλωδίου καταλήγουν σε κλειστούς χώρους με θεμελιακή γείωση και σύστημα εξωτερικής αντικεραυνικής προστασίας.

 

Ποιές είναι οι επιπτώσεις ενός τυπικού κεραυνού που χτυπάει στη γη, είτε πάνω στον άξονα, είτε πλευρικά (π.χ. σε απόσταση 2m, 20m ή 200m) του άξονα, του θαμμένου καλωδίου;

 

Εχει σημασία το μήκος του καλωδίου;

Εχει σημασία η διατομή του καλωδίου;

Εχει σημασία εάν το καλώδιο έχει 400 VAC ή 24 VDC;

Εχει σημασία εάν είναι θωρακισμένο;

 

Η ερώτηση μου επικεντρώνεται στο καλώδιο, δηλαδή κυρίως στις τάσεις που θα αναπυχθούν στα άκρα του και στο ρεύμα που θα περάσει προς τις συνδεδεμένες διατάξεις.

[sdim]

Το βασικότερο πρόβλημα που θα έχεις είναι η τάση λόγω επαγωγής, ιδιαίτερα αν πρόκειται για καλώδιο χαμηλής τάσης χωρίς θωράκιση .

 

Όταν πέφτει κάπου κεραυνός, δημιουργείται λογω επαγωγής τάση σε οποιονδήποτε αγωγό βρίσκεται κοντά (εντός δεκάδων μέτρων).

Αν το καλώδιο είναι χαμηλής τάσης, τότε είναι πιο πιθανό να προκληθεί ζημιά από την ίδια επαγωγική τάση.

Αν δεν έχει θωράκιση, τότε όλο το επαγωγικό ρεύμα θα περάσει από τα καλώδια σήματος/ρεύματος.

 

Το θέμα είναι πολύ μεγάλο για να συζητηθεί στο forum.

Εδώ θα δεις ένα αρκετά ενδιαφέρον άρθρο

http://www.elemko.gr/Documents/arresters.asp

[miltos]

Όταν πέφτει κάπου κεραυνός, δημιουργείται λογω επαγωγής τάση σε οποιονδήποτε αγωγό βρίσκεται κοντά (εντός δεκάδων μέτρων).

 

Σε οποιοδήποτε βρόγχο. Η υπέρταση είναι ανάλογη με το εμβαδό του σχηματιζόμενου βρόγχου. Διαφορετικό μέγεθος έχει σε αγωγούς πολυπολικύ καλωδίου, από ότι σε μονοπολικά καλώδια με απόσταση μεταξύ τους, ή σε συνεστραμένους αγωγούς κοκ.

 

Η υπέρταση δεν έχει σχέση με την τάση λειτουργίας των αγωγών. Πιθανότατα όμως είναι διαφορετική η αντοχή των συνδεόμενων συσκευών. Πάντως για κάθε τάση μπορει να χρησιμοποιηθούν αντίστοιχοι απαγωγοί υπερτάσεων.

Edited Μάρτιος 30 , 2013 by miltos

[nvel]

δεν χρειάζεται το καλώδιο να σχηματίζει βρόχο,σε οποιοδήποτε αγώγιμο αντικείμενο βρεθεί μέσα στο πεδίο που ακτινοβολεί ο κεραυνός θα επαχθεί τάση και θα κυκλοφορήσει ρεύμα

[AlexisPap]

Η μεταβολή του μαγνητικού πεδίου επάγει τάση και σε ανοιχτούς -ακόμη και ευθύγραμμους- αγωγούς.

Επίσης, όταν βλέπουμε το συνολικό φαινόμενο -πράγμα που κάνουμε όταν έχουμε RF- επάγεται και ρεύμα στους ανοιχτούς αγωγούς.

 

Όμως, εδώ τι μας ενδιαφέρει;

Έτσι όπως διατυπώθηκε το πρόβλημα, θεωρώ ότι το ζητούμενο είναι η διαφορά τάσης που θα εμφανιστεί μεταξύ του άκρου του καλωδίου και της πραγματικής γης.

Όπου "πραγματική γη" για κάθε κλειστό χώρο είναι το δυναμικό που έχει ο χώρος αυτός, που γενικά δεν συμπίπτει με το δυναμικό της θεμελιακής, καθώς επί του αγωγού γείωσης αναπτύσσεται επίσης τάση.

 

Χωρίς να έχω καμία ειδική γνώση επί του θέματος, νομίζω ότι τ0 τι θα συμβεί εξαρτάται:

- από την σχέση επάγωντος - επαγωγίμου (κεραυνού - αγωγού)

- από το φασματικό περιεχόμενο του κεραυνού

- από την ισχύ του κεραυνού

- από την αγωγιμότητα του εδάφους.

 

Αν το έδαφος έχει επαρκή αγωγιμότητα, ή αν το βάθος είναι επαρκές, ο αγωγός δεν θα δεχθεί την επίδραση του κεραυνού. Θα είναι γειωμένος στις RF και η διαφορά δυναμικού θα προκύψει αποκλειστικά από τα τμήματα που βρίσκονται εκτός εδάφους. (σε κάθε "κλειστό χώρο" ένα τμήμα αγωγού και ένα τμήμα αγωγού γείωσης σχηματίζουν κλειστό βρόχο με την γη στις RF)

 

Αν όχι, ένα καλώδιο με θωράκιση που τα άκρα της γειώνονται θα έχει την ίδια συμπεριφορά.

 

Ένα αθωράκιστο καλώδιο θαμμένο σε γη πεπερασμένης αντίστασης θα εμφανίσει στα άκρα του διαφορά δυναμικού, αλλά και η πραγματική γη δεν θα έχει το ίδιο δυναμικό στους δύο κλειστούς χώρους.

 

Φαντάζομαι ότι δεν έχει νόημα η υπολογιστική προσέγγιση του θέματος, για ποσοτικά μεγέθη θα πρέπει μάλλον να αναζητηθούν στατιστικά στοιχεία.

[nvel]

για την επίδραση κεραυνών σε υπόγεια καλώδια μπορείτε να διαβάσετε τα παρακάτω

 

Lightning-induced disturbances on buried cables

part I: Theory part II: Experiment and model validation

 

δείτε μια φωτογραφία από άμεσο πλήγμα τεχνητά προκληθέντος κεραυνού σε υπόγειο καλώδιο σε βάθος 1μ οπού φαίνεται ο κεραυνιτης που απέμεινε

 

 

και άλλη μια με τις ίδιες συνθήκες πλήγμα σε καλώδιο μέσα σε σωλήνα pvc