Przewody o izolacji wysokonapięciowej w ochronie odgromowej obiektów budowlanych

Chronione urządzenia powinny być umieszczone w przestrzeniach chronionych tworzonych przez naturalne elementy konstrukcji obiektu lub elementy urządzenia piorunochronnego. Tworząc przestrzenie chronione należy zachować odstęp izolacyjny pomiędzy chronionym urządzeniem lub instalacją a elementami wykorzystywanymi do ochrony odgromowej.

W miejscach, w których występują niedostateczne odstępy izolacyjne pomiędzy urządzeniami lub instalacjami a elementami urządzenia piorunochronnego, można próbować zastosować osłony izolacyjne, izolowane elementy wsporcze lub dystansujące oraz specjalnie wykonane do ochrony odgromowej przewody o izolacji wysokonapięciowej, której wytrzymałość udarowa przewyższa wytrzymałość analizowanego odstępu izolacyjnego.

przewody o izolacji wysokonapięciowej

W typowych przewodach o izolacji wysokonapięciowej po przyłożeniu napięcia udarowego linie natężenia pola elektrycznego przebiegają w izolacji przewodu oraz w powietrzu. Schemat zastępczy takiego układu przedstawiono na rysunku 1.

Różnice w wartościach przenikalności dielektrycznej powietrza i izolacji przewodu powodują, że C₁ << C i przeważa składowa normalna natężenia pola elektrycznego. W przedstawionym układzie pojemności przyłożenie napięcia udarowego o stosunkowo niskiej wartości szczytowej powoduje rozwój wyładowań niezupełnych od uziemionego elementu do miejsca doprowadzenia wysokiego napięcia (rys. 1b).

Powstające wyładowania, charakteryzujące się dużym natężeniem prąpięć są również niewielkie. Taki rozwój wyładowania umożliwia przenoszenie dużych wartości natężenia pola elektrycznego na znaczne odległości i w konsekwencji dalsze wydłużanie iskier. Praktycznie w wielu przypadkach osiągnięcie napięcia początkowego powstawania wyładowań ślizgowych jest równoważne z osiągnięciem napięcia przeskoku w układzie. Występowanie wyładowań ślizgowych znacznie obniża wartości napięć przeskoków na powierzchni izolacji przewodu w porównaniu z wartościami napięć przeskoków po powierzchni samej izolacji (bez przewodu).

W celu przedstawienia występujących różnic na rysunku 2. porównano wartości napięć przeskoków rozwijających się po powierzchni izolatora wsporczego i przepustowego [4, 5].

Porównanie wartości otrzymanych przy napięciu udarowym 1/50 µs obu biegunowości wskazuje na:
- znacznie niższe poziomy napięć przeskoków dla przewodu pokrytego izolacją w porównaniu z napięciami przeskoków na samej izolacji,
- możliwość wystąpienia przy niskim napięciu udarowym przeskoków na znaczne odległości po izolacji pokrywającej przewód.

Zastosowanie do celów ochrony odgromowej przewodu o izolacji wysokonapięciowej wymaga stworzenia warunków ograniczających lub eliminujących występowanie wyładowań ślizgowych. Można to osiągnąć:

• podwyższając napięcie początkowe wyładowań ślizgowych (np. zwiększenie grubości izolacji przewodu),
• stosując ekrany w izolacji przewodu (np. cienkie folie metalowe wewnątrz izolacji),
• zmieniając rozkład natężenia pola elektrycznego w miejscu wystąpienia wyładowań ślizgowych.

Dwie pierwsze metody zapobiegania wyładowaniom ślizgowym nie znalazły praktycznego zastosowania w ochronie odgromowej.