E-mail:
Пароль:
Регистрация | забыли пароль? |
0
E-mail: *
Пароль: *
Введен неверный логин или пароль.
Идет отправка данных!
Пожалуйста подождите.
Тип: *
Для регистрации в клубе Экспертов нужно заполнить форму на отдельной странице
ФИО: *
Email: *
Тел: *
Организация: *
Должность: *
Обновить
Введите текст с картинки *
Идет отправка данных!
Пожалуйста подождите.
E-mail: *
Для задания нового пароля проверьте свой email.

Надежность и эффективность работы грозоизолятора

Грозоизолятор — современная система молниезащиты, успешно применяемая по всему миру на самых разных объектах: на нефтехранилищах, аэропортах, заводах, электростанциях, атомных электростанциях, морских платформах, телекоммуникационных башнях и др. Проектировщики России и стран СНГ проявляют все больший интерес к этой системе, но в попытках разобраться с её особенностями получают ответы далеко не на все вопросы. Данная статья профессора Эдуарда Мееровича Базеляна призвана ответить, пожалуй, на главный вопрос о системе грозоизоляции — действительно ли она эффективно работает?

Базелян Эдуард Меерович

Э. М. Базелян, д.т.н., профессор;
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва;
признанный отечественный Эксперт в области заземления и молниезащиты

У этой задачи два аспекта. Первый касается работы грозоизолятора как обычного молниеотвода по отношению к укрытому им объекту. В этом отношении он безупречен. Объект, целиком укрытый металлическими конструкциями грозоизолятора, абсолютно защищен от прямых ударов молнии. Другой вопрос связан с подавлением ударов молнии непосредственно в грозоизоляторе. Сегодня это очень актуальная задача, потому удар молнии в грозоизолятор будет сопровождаться распространением тока молнии по его металлоконструкциям, что станет причиной возбуждения ЭДС магнитной индукции в коммуникациях защищаемого объекта. Совершенно очевидно, что здесь об абсолютной надежности речи быть не может, потому что молния может ударить в грозоизолятор, не взирая на отсутствие встречного лидера, подобно тому как она ударяет в любую другую ничем не выделяющуюся точку на плоской поверхности земли. Да и сам факт подавления встречного лидера скорее всего тоже осуществляется не со 100%-ной вероятностью. Чем меньше будет горизонтальное смещение канала лидера нисходящей молнии относительно вертикальной оси грозоизолятора, тем значительнее она усилит электрическое поле при своем снижении. В конце концов поле может превысить порог ионизации (около 3×106 В/м) непосредственно на всей поверхности грозоизолятора радиусом в несколько метров. В таких условиях стримерная вспышка неизбежна и наверняка послужит инициатором встречного лидера. Коронирующие иглы перестанут выполнять свою защитную функцию.

Большая серия компьютерных расчетов позволила выяснить условия, при которых это становится возможным, и оценить радиальное смещение, способное направить нисходящий лидер к поверхности грозоизолятора. Оно оказалось значительно меньше радиуса стягивания молний к обычному сооружению такой же высоты, что и привело к резкому снижению числа ударов молнии. Расчетная кратность этого снижения в зависимости от радиуса грозоизолятора представлена на рис. 1. Можно видеть. что уже при радиусе в 3 м число прямых ударов молнии снижается на порядок величины. При этом важно вот какое обстоятельство, грозоизолятор не перехватывает на себя молнии, как традиционный молниеотвод, исключая таким образом прямой удар в защищаемый объект, но устраняет саму возможность их притяжения к себе. Ни по защищаемому объекту, ни по металлоконструкциям грозоизолятора ток молнии не протекает.


Рис. 1
К оценке защитного действия грозоизолятора


В результате соответственно сокращается число опасных воздействий электромагнитного поля от близких ударов молнии. Традиционный молниеотвод принципиально не способен на такое.


Рис. 2
Зависимость эквивалентного радиуса стягивания молний от высоты объекта


Нужно отметить еще одно принципиальное свойство грозоизолятора, которым не обладают обычные наземные структуры. По существующим оценкам эквивалентный радиус, определяющий площадь стягивания молний Rэкв, приблизительно пропорционален высоте объекта h (часто оперируют выражением Rэкв,≈3h). Для грозоизолятора зависимость такого рода очень слабая (рис. 2). Это обстоятельство делает грозоизолятор эффективным средством защиты сосредоточенных высотных сооружений. Например, установка грозоизолятора радиусом 5 м над Останкинской телебашней позволила бы уменьшить Rэкв, от 1600 до 250 м, что сократило бы число ее поражений молниями примерно в 40 раз.


Невыясненные проблемы

Нельзя сказать, что грозоизолятор проследовал победным маршем по мировому рынку молниезащитной продукции, но все равно число эксплуатируемых конструкций давно исчисляется тысячами образцов. Стоит остановиться на двух основных причинах не слишком быстрого внедрения грозоизолятора в практическую молниезащиту. Первая из них, возможно главная, не имеет никакого отношения к технике и связана только с психологией человека. В свое время в научной литературе было немало поспешных рецензий хорошо известных специалистов. Они постарались поскорее забыть о своих не всегда обоснованных суждениях, но сделали это молча, не поясняя публично своего отношения к реальному положению дела. Вторая причина непосредственно связана с особенностями грозоизолятора. Сферой его применения оказались в основном сосредоточенные сооружения – антенные мачты, высокие опоры осветительных систем, башни и тому подобные объекты большой высоты. В отношении них грозоизолятор работает в роли зонтика. Он закрывает объект от прямых ударов молнии. При этом выполняется еще одна функция, очень важная в век микропроцессорной техники. Грозоизолятор становится шапкой-невидимкой, не позволяя молнии различать себя и защищаемый объект со сколько-нибудь значительного расстояния. Тем самым в значительной мере устраняются близкие удары молнии и последствия их опасных электромагнитных воздействий. Однако, к грозоизолятору пока не удается применить понятие зоны защиты. Известно, что укрытый объект идеально защищен от прямого удара, но на каком расстоянии от грозоизолятора продолжается защитное действие, пока неизвестно. Этот вопрос нуждается в детальном исследовании, которое пока даже не планировалось.

Есть и еще одно обстоятельство, нуждающееся в экспериментальной проверке. Речь идет об установке защитной системы над высотными сооружениями. Можно ожидать, что механизм действия объемного заряда короны окажется принципиально различным в отношении нисходящих и существенно более частых восходящих молний. Ограничиваться только компьютерным экспериментом трудно, нужны контрольные полевые наблюдения. Нельзя сказать, что они окажутся очень затратными. Установка даже одного грозоизолятора над высотным сооружением и наблюдение за ним в течение единственного грозового сезона даст вполне объективную оценку эффективности защиты. Действительно, при высоте около 300 м сооружение должно принять на себя ежегодно примерно 10 молний. Различие между 10 и 1 слишком заметно, чтобы убедиться в работе грозоизолятора даже при помощи самых простых средств контроля числа ударов молнии.

Э. М. Базелян, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва

 


Смотрите также:

Добавить комментарий

    Редактирование комментария доступно только в течение
    1 часа после публикации. Все свои комментарии Вы можете просмотреть в Личном кабинете.