Вебинар "Методы активного воздействия на молнию. Насколько эффективны и целесообразны активные молниеотводы?" страница 1

— Добрый день, уважаемые коллеги! Я уже восьмой раз сижу перед веб-камерой и общаюсь с вами. На этот раз мы намерены говорить об активных молниеотводах. И как всегда в этом случае мне будет помогать моя добрая помощница Надежда, с которой я все свои надежды общения с вами связываю.

— Всем добрый день, уважаемые коллеги! Вас приветствует проект ZANDZ с нашим очередным вебинаром. Я прошу вас написать в чате, как нас слышно и видно и передаю слову уважаемому Эдуарду Мееровичу.

— Вы знаете, подготовка к этому семинару была очень тяжелой, я даже двойной срок попросил у организаторов, потому что меня действительно мучили все время сомнения. Сомнения двух сортов. Первое – это в какой степени, я имею право такой семинар проводить. Тут дело вот в чем. Профессиональная подготовка она меня не очень волновала, потому что примерно 25 лет я сидел в экспериментальной лаборатории занимался длинной и скорой молнией. Примерно такое же время занимался теоретическим исследованием молнии и практической молниезащитой и поэтому материал мне знаком. Смущало меня вот какое обстоятельство. Я с самого начала обосновано считал и продолжаю себя считать противником активных молниеотводов. И у меня было такое сомнение, а имею ли я право говорить, то что я думаю и выкладывать это вам, потому что выкладывание хочу я этого или не хочу, оно все равно в какой-то степени тенденциозным. Тем не менее, я решил этот семинар проводить для того, чтобы вы услышали, ту аргументацию, которая есть у противников активных молниеотводов. И решил я это делать и потому что организаторы семинар, как я знаю договорились с представителями одной из фирм, выпускающая и продающая активные молниеотводы, которые готовы вложить свои соображения тоже. Так что, наверное, будет дискуссия и может быть даже очень интересная дискуссия. И у меня есть вот какая просьба. Пожалуйста, если можно дайте мне возможность отвечать на основные вопросы в конце для того, чтобы я не прерывал очень трудное для меня изложение. А если вопрос будет уж очень острый, то Надежда его наверняка отловит и наверняка меня прервет. Теперь, я перехожу к делу.

Вопрос заключается в другом. Можно ли управлять молнией в интересах массовой молниезащиты?

Проблема заключается в том, чтобы сделать устройство, пригодное для практической молниезащитой. А с чего здесь надо начинать в этом устройстве? Надо начинать с денег, потому что сегодня стоимость внешней молниезащиты – это доля % от стоимости объекта, который защищается. И никто не захочет платить больше. И первый вопрос, а сможем ли мы сделать управляющее устройство по дешевке? И это вопрос очень серьезный. Второй вопрос, который приходится обсуждать – это вопрос такой. Если мы сделаем такие устройства, будет ли у них та надежность, которая нужна современной молниезащите? А современная молниезащита оперируется надежностью на уровне 0,999. Спрашивается, будут ли наши управляющие устройства работать с надежность в 0,999? Это новый вопрос. Следующий вопрос. Если мы сделаем эти устройства и готовы их поставлять. Спрашивается, а нужны ли какие-нибудь будут эксплуатационные расходы? И нужно ли вообще заниматься их эксплуатационным управлением этими самыми управляющими устройствами? Если управление ими достаточно серьезное, то надеяться на их массовое применение вполне возможно. И, наконец, последнее, о чем говорить приходится далеко не всегда. Знаете, речь идет о быстродействии, речь идет о быстродействии устройств, потому что от управления молнией требуется достаточно большое быстродействие. В чем дело? Дело в простом. Дело в том, что сегодня известны и обобщены данные о разрядах молнии, которые представлены в мире Международной Комиссии по большим электрическим сетям - СИГРЭ.

Эта Комиссия издала доклад, которую они скромно назвали брошюрой. В этой брошюре обобщены данные по молнии. И если вы эти данные пролистаете, вы увидите, что примерно 70 % всех разрядов молнии многокомпонентны. Это значит в одной вспышке молнии может идти несколько электрических разрядов. В среднем – 3 - 5, но дело заключается в том, что примерно половина этих разрядов не повторяет траекторию первого. Разряды идут по другим траекториям. Они отличаются по траекториям. И с позиции молниезащиты, каждый такой компонент – это новая вспышка молнии. А перехватывать их надо всех. Это значит, что устройство должно быть готово к повторной работе для каждого следующего компонента, которые идут с шагом меньше 1/10 секунды. Это все вместе и заставляет специалистов по молнии задуматься, а можно ли сделать активную молниезащиту? С этих позиций давайте и будем смотреть на то, что продается на рынке молниезащитной продукции. Этот момент важный и я хочу на него посмотреть вот с каких позиций. С чего начинается встречный разряд? Встречный разряд начинается с короны, которую на Западе очень часто любят называть глукорона. У нас ее называют лавинной короной, бесстримерной короной. Не важно, как ее называют, важно, что собой представляет это устройство, это явление. Это слабое свечение у вершины молниеотвода или у вершины объекта, который ни в коем случае не прорастает, и который ни в коем случае не превращается в канал, перехватывающий молнии. Это не происходит вот по какой причине. Для того, чтобы канал рос, нужно, чтобы эта самая корона, которая возникает в электрическом поле, которая определяется формулой, это примерно где-нибудь на уровне 30 кВ на сантиметр. Нужно, чтобы эта корона могла разогревать воздух в своем объеме, потому что прорастать может только горячий канал, который сохраняет высокую проводимость. А чтобы канал сохранял высокую проходимость, нужно, чтобы там существовали электроны. А электроны, образованные в результате ионизации, гибнут в нормальном не нагретом воздухе, примерно за 1/10 секунды. Нужно нагреть зону ионизации, а чтобы нагреть зону ионизации надо перейти от такой бесстримерной короны к следующей форме развития – это к так называемому, стримерному разряду, который представляет собой развернутую метелку ионизованных тонких каналов. Эти самые тонкие каналы, кстати сказать, тоже не могут нагреться, потому что энергии не хватает, но они не могут нагреть свое основание – так, называемый стебель. И для того, чтобы этот нагрев происходил, корона должна быть достаточной мощной. Стримерная вспышка должна использовать напряжение где-нибудь на уровне почти 500 000 В. Только после этого в канале может развиться прорастающий канал. Вот какова сложная последовательность событий.

Но, давайте, не будем торопиться с оценкой активных молниеотводов. Очень много и очень подробно мы занимались тем, что будет, если я запущу встречный лидер. Что будет с ним? Сможет ли он развиваться навстречу молнии или он пройдя очень коротенькое расстояние прекратит свое развитие. Для этой цели была создана очень серьезная расчетная модель. На этой расчетной модели рассчитывались десятки, сотни вариантов различных и типичные примеры таких расчетов, я хочу показать вам. Я снова буду оперировать очень высоким молниеотводом 50 метровым и снова буду считать, что электрическое поле в атмосфере очень большое, потому что среднее значение больше того, с которым я работаю примерно раза в 2. И буду считать, что у меня запущен лидер, и что этот встречный лидер поддерживается импульсным напряжением большой длительности в 500 мкс. Теперь буду смотреть, что привязано к управляющему воздействию? Вот, управляющее воздействие в 100 кВ, лидер вырос на длину 2 метра и прекратил свое развитие. Толка от такого лидера немного. Молния такое увеличение высоты молниеотвода просто даже и не почувствует. Взял, увеличил вдвое – 200 кВ, теперь лидер вырос примерно на 3,5 метра и снова прекратил свое развитие. Взял 300 кВ, лидер вырос до 5 метров, но снова прекратил свое развитие. Энергии не хватает.

Давайте посмотрим, что это должен быть за источник? Какой он по своим электротехническим характеристикам должен быть? Что питает этот источник? Он питает канал лидера. Спрашивается, какой ток течет в канале лидера? На начальном участке развития, ток течет на уровне долей Ампера, грубо говоря 0,5 А. Если такой канал будет расти с током 0,5 А в течение 600 мкс, то он будет использовать заряд, который находится на уровне 0,3 мКл. Значит такой заряд, надо иметь на емкости, но мне надо длительность импульса сохранять. Длительность импульса я оцениваю по уровню 0,5. Значит за это время, накопительная емкость, которая питает канал, должна иметь заряд примерно вдвое больше. Я и взял этот самый заряд вдвое больший. И теперь, если я поделю этот заряд на то напряжение, с которым я работаю, а работаю я с напряжением 500 кВ, получается, что емкость источника – это 1000 пкФ. Теперь специалисты, а здесь наверняка на семинаре специалисты. Специалисты знают, как выглядит емкость в 1000 пкФ при напряжении 500 кВ. Какие размеры у этой емкости? А теперь вспомните и сравните эти размеры с размерами того устройства, которые продаются. Емкость в 500 пкФ, в 1000 пкФ напряжением в 500 кВ ни в какой активный молниеотвод не влезет ни по каким обстоятельствам.