Глава 9. Молния и молниезащита

Рис. 9.63. Искусственное облако заряженного водного аэрозоля и электрические искровые разряды, инициированные с заземленного электрода

Рис. 9.64. Группа изолированных цилиндрических проводящих гидрометеоров инициирует и -направляет разряд между искусственным облаком заряженного аэрозоля и землей

руется с реальными грозовыми условиями как по напряженности облачных электри­ческих нолей, так и по размерам и виду гидрометеоров. При этом инициирование и

развитие разряда из облака заряженного аэрозоля проходит в намного более стабиль­ной форме в присутствии групп модельных гидрометеоров, чем без них.

9.7. Исследование физики молнии и молниезащиты

Экспериментальные исследования про­весов формирования и распространения лавной (финальной) стадии разряда из об­лака покачали явно выраженную тенден-цию роста амплитуды тока l_mгл финальной стадии разряда с возрастанием средней скорости продвижения предшествующего ей лидерного процесса v_л (рис. 9.65).

Одним из направлений при эксперимен-тальном определении вероятности пораже-ния объектов разрядом молнии может явиться использование искусственных силь­но заряженных аэрозольных водных облаков. Существующие методы создания искусственных заряженных аэрозольных облаков позволяют создавать облака объемом до десятков кубических метров и потенциа­лом в несколько мегавольт. Это открывает новые возможности при экспериментальном моделировании процесса поражения объек­та молнией: во-первых, существенно при­ближает физическое моделирование процес­са поражения молнией наземных объектов к естественной грозовой обстановке; во-вто­рых, значительно упрощает эксперимен­тальное моделирование процесса поражения молнией наземных объектов и дает возмож­ность получать достаточный для анализа статистический материал.

о

0, 02 0, 04 0, 06 0, 08 0, 11> _я, м/мкс

Рис. 9.65. Зависимость амплитуды тока финальной палии разряда от скорости распространения пред­шествующего лидера

При исследовании процессов поражения разрядом из искусственного облака моделей сосредоточенных объектов установлено, что возникновение и распространение вос­ходящего встречного лидерного разряда с вершины модели молниеотвода в большин­стве случаев подавляет развитие лидера с мо­дели защищаемого объекта, на котором на­блюдается только слабая корона (рис. 9.66).

б)

Рис. 9.66. Поражение модели молниеотвода разря­дом искусственного облака заряженною водного аэрозоля

а — фотография; б — развертка процесса поражения программируемой электронно-оптической камерой (размер кадра 70x70 см², длительность -экспозиции кадра 0, 6 мкс, пауза между кадрами 0, 2 мкс)

Глава?. МОЛНИЯ И МОЛНИЕЗАЩИТА

Рис. 9.67. Зависимость поражения разрядом перво-­
го модельного фазного провода от угла зашиты мо­дельного грозазащитного троса

На основе проведенных экспериментов (около 10 тыс. разрядов) для модельной ли­нии электропередачи зависимость вероят­ности поражения крайнего провода от угла зашиты а грозозащитного троса показана на рис. 9.67 {кривая 1). Зависимость веро­ятности прорыва молнии через тросовую защиту к фазному проводу линии электро­передачи, рассчитанная по эмпирическому соотношению в масштабе 1: 100, представ­лена кривой 2. Как видно, вероятность, по­лученная в эксперименте, существенно от­личается от расчетной.

Когда угол а превышал 28°, в экспери­ментах наблюдалось резкое увеличение ве­роятности поражения разрядом из облака модельного фазного провода. Фактически угол защиты 25—40° является критиче­ским с точки зрения резкого роста вероят­ности возникновения восходящих встреч­ных разрядов на фазных проводах линии электропередачи. Возможно, в этом случае условия для старта восходящего искрового разряда с фазного провода создаются в мо­мент, когда коронный разряд присутствует

на молниезащитном тросе, экранируя его и задерживая момент возникновения восхо­дящего разряда на молниезащитном тросе. Таким образом, применение искусст­венных заряженных аэрозольных облаков открывает новые возможности для оценки вероятностей прорыва молнии в зоны защиты молниеотводов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что такое молния?

2. Какие бывают механизмы накопления заря-­
дов в грозовом облаке?

3. Какие особенности грозового разряда на
землю наблюдаются при отрицательно заря­-
женном облаке?

4. Какова грозовая активность на земном
шаре?

5. Что такое внешняя молниезащита?

6. В чем заключаются вторичные воздействия
молнии на объекты?

7. Изложите основные принципы зашиты от
прямых ударов молнии.

8. Как определяются защитные зоны стержне­-
вых молниеотводов?

9. Как определяются защитные зоны тросовых
молниеотводов?

10. Каковы отличия в определении защитных
зон по рекомендациям Международной
электротехнической комиссии и по отечест-­
венным нормативным документам'.'

11. Какие токи молнии нормированы?

12. При каких условиях наблюдается наиболь­-
шая крутизна тока молнии?

13. Как выполняется молниезащита зданий с
крышей из изоляционного материала?

14. Как соединяется молниеприемник с зазем-
лителем?

15. Почему сопротивления заэемлителя при
импульсах и при промышленной частоте
различаются?

16. Поясните принцип моделирования молнии с
помощью аэрозольного заряженного облака

Глава десятая