Early Streamer Emission Air Terminal (ESEAT) 系统事实与虚构
闪电的代价
1. 闪电损坏和中断的风险每年都在增长，成本以每年 20% 的速度增长，每年的成本在 8 到 10 亿美元之间。
2. 综合应用 设施防雷系统 (FLPS) 可以消除或减轻这些成本。
3. 大部分成本在于设施运营的中断和停机时间
4. 卡内基梅隆调查得出结论，30% 的美国企业将发生与雷电相关的故障或中断，但每年在美国建造的新建筑中只有 10% 实施设施保护系统免受雷电相关损坏。 （大约有 5.5* 万家企业）如果有现成的技术可以防止这种日益严重的威胁，为什么我们会让我们的行业如此脆弱？
对设施防雷系统的误解
- 无知 – 人们、业主、工程师根本不了解这些可用技术以及它们如何工作以及它们的有效性。
- 税法法规 – 在美国，设施保护系统的实施（佛罗里达州有一个小例外）完全取决于业主。 它们不是国家电气或建筑规范的要求。
- 价格 – 系统被认为非常昂贵。
- 复杂 – 有效的设施保护系统很复杂，因为它们与大部分设施集成在一起。
1. 结构 LPS 是大多数人在想到防雷时想到的系统。 空气终端、导体、引下线等是优质结构 LPS 的所有部分。
- 这些系统的美国标准包括 NFPA 780 和 UL 96A。 在国际上，这些系统都被 IEC-62305 覆盖。
- UL 主标签证书计划涵盖这些系统的检查和认证。
2. 这些系统的成本和复杂性是只有 10% 的新商业建筑接受防雷系统的主要因素。 有一种替代系统在世界范围内广泛使用，并且比美国公认的更广泛使用。 这些系统是 ESEAT（早期流光发射空中终端）系统。
3. 自从 1990 年代 ESEAT 系统引入美国以来，它们一直备受争议。 甚至是整个行业多起诉讼和反诉的源头。 本文旨在提供有关 ESEAT 系统的实际情况、何时何地不应使用它们，以及何时何地可以使用它们来增加美国受保护设施的数量。
结构系统的目的
- 结构 LPS 使用雷击的基本物理特性来生成流光，从风暴云中截取向下的先导，从而完成一个回路。 一旦电路建立起来，LPS 将电流传导到大地，绕过结构，同时平衡云和大地之间的电位差。 （看 NOAA 有关闪电形成的更多信息）
1. 这就是传统的 LP 系统的工作原理，每个空气终端或罢工终端设备将生成一个拖缆，在该拖缆中连接到向下阶梯式先导。 就像在树木森林的图片中看到的那样。
2. ESEAT 系统提供了一种人工生成流媒体的机制，从而更快地扩展到传统流媒体之外，捕获向下的领导者。
ESEAT 系统的历史
- 工程师 Pierre GRENIER 是 1931 年 1 月第一个放射性避雷针专利的作者，他观察到在法国南部，雷击发生在含有放射性矿石的空腔中。 由于这些空洞并不位于高点，因此对这种闪电附着的唯一合理解释似乎是天然放射性矿石产生的空气电离的结果。*XNUMX
- 由于现代实验室研究手段表明，当棒处于或不在电离介质中时，电弧的附着发生不同，现在可以证明这种现象。 下图是使用旋转相机记录的图像：左图尖端没有电离，我们可以看到电弧没有连续启动。 至于右边的照片，尖端被电离：电弧持续启动。*1
- 工程师 Pierre GRENIER 于 1936 年创建了 Hélita 公司以利用该专利，随后 Hélita 公司在 1939 年申请了专利，改进了这些放射性避雷针的操作，而不是 1942 年。*1
- 第一项专利中描述的早期流系统基于使用围绕尖端排列的镭珠，它们的存在只会使空气永久电离。 当然，当时不存在测量火花开始的时间增益的问题，正如我们今天所知，这需要分辨率小于微秒的测量设备。*1
- 出于显而易见的原因，直到 1986 年底，法国才批准在第一批带有早期流式系统的有源避雷针中使用放射性元素。22 年 1986 月 1 日的法令禁止在制造避雷针时使用放射性元素.*XNUMX
1. 1984 年，Hélita 为早期的流光避雷针申请了专利，该避雷针使用电子电路电离尖端周围的空气。 当时申请的专利是 Hélita 公司和 CNRS（国家科学研究中心）的联合专利。 那些年的技术进步使得在高压实验室中测量早期流媒体设备带来的几微秒的增益成为可能。 *1
2. 有关 ESEAT 头部如何生成早期流光的准确描述，请参阅“早期流光避雷针的历史 – 布鲁诺·罗兰 (Bruno Roland)”(xxx.xxxx)*1 但本质上，ESEAT 系统使用移动电场的上升来为 ESEAT 电路充电，明显比被动打击终止装置更早地释放拖缆。 这条早期的流光将显着提高到大气中，并将被吸引到向下的领导者，如下图所示。
3. 与被动杆相比，这种更大的范围显着增加了空气终端提供的保护区域。
4. ESEAT Systems 的设计遵循严格的国际标准，其中大部分基于 ESEAT Systems 安装的 NFC 17-102 标准。 该标准与 NFPA 780 和 UL 96A 一样规定了产品质量、测试、保护区域、电位均衡、接地和浪涌抑制要求。
5. 今天，甚至 UL 也认可 NFC 标准，并且 UL 将 ESEAT 列为该标准。
ESEAT 在世界各地使用
- 今天，迄今为止，世界上使用最广泛的结构 LP 系统。 安装了超过 4.5 万个 ESEAT 磁头。 通常在闪电频率最高的地区。
(蓝色： 经常使用， 黄色： 有时使用， 谭： 很少用）
美国争议和声誉不佳
- 2000 年，NFPA 审查了 ESEAT 系统的当前（或至少提供的）数据，并认为没有 为这些系统进行有意义的标准开发活动提供充足的科学和技术文献基础。 *2
- 这一决定导致了一场诉讼，该诉讼将拖延多年，基本上使美国工业无法完成对 ESEAT 系统的任何有意义的研究或应用。
- 然而，由于美国对 LP 系统没有要求，许多制造商在美国提供、销售和安装 ESEAT 系统。
- 由于没有过度现场，因此很少有标准适用于这些系统的美国版本。 这些系统的早期采用者之一不符合国际 ESEAT 标准中规定的最基本要求。
- 2010 年之前在美国安装的大多数 ESEAT 系统不符合国际 ESEAT 系统。 因此，他们的坏名声是当之无愧的。
ESEAT Systems 今天在美国
- 该系统不符合作为无源 LP 标准的 UL96A 或 NFPA 780 的要求。
- 现在有几家制造商提供符合 NFC 17-102 标准的系统，带有 UL 认证的 ESEAT 头。 这些系统得到其跨国制造商的全面支持，并提供保修和认证，并有资格获得 UL 工程检验报告。
1. 结构保护和系统保护的全面集成是解决每年对美国设施造成近 10 亿美元损害和中断的解决方案。 增加这些系统的应用应该是每个人的目标。
2. 今天的设施需要持续运行，停机时间是不可接受的。 使用当前技术可以防止与闪电相关的中断和损坏。
3. 使用当今可用的多种工具和系统，可以保护任何操作或设施免受雷击的有害影响。