Вебинар "Методы активного воздействия на молнию. Насколько эффективны и целесообразны активные молниеотводы?" страница 2

Восьмой вебинар из серии "Заземление и молниезащита: вопросы и проблемы, возникающие при проектировании"

Текст вебинара. Страница 2

Быстрая навигация по слайдам:

 

Высокая стоимость высоковольтного источника

Высокая стоимость высоковольтного источника

 

Надо идти вот на какую вещь. Надо снижать напряжение на зарядных емкостях и увеличивать число ступеней, устраивать внутри активного молниеотвода, устраивать систему умножения напряжения. Но если вы, снижая напряжение хотите сохранить энергоемкость, вы должны исходить из известного соотношения равенства энергии. И если вы снизили напряжение в 10 раз, например, с 500 кВ до 50 кВ, то емкость вам надо увеличить в сто раз. И вместо 1000 пкФ, вы получите 0,1 мкФ. И теперь при 50 кВ на этой самой емкости, вам нужно собрать заряд, примерно, в 5 мКл. Что это такое? С чем сравнивать этот заряд?

В разнообразном примере корона производит на порядок меньше

В разнообразном примере корона производит на порядок меньше

 

А сравнивать этот заряд надо с зарядом, который создает корона. Я и смотрю теперь, какой же заряд может сделать корона в электрическом поле грозового облака? Я взял типичный молниеотвод, высотой в 20 метров. Взял типичные условия в электрическом поле грозового облака и посмотрел какой же заряд может накопить корона за время, примерно 20 с. 20 с – это время между вспышками средними молнии. Получается, что этот заряд примерно в 10 раз меньше того, который мне нужен. Не могу я за счет короны накопить на любом активном молниеотводе накопить тот заряд, который нужен для управления.

Увеличение числа очагов короны не дает эффекта

Увеличение числа очагов короны не дает эффекта

 

И коли я не могу, люди начинают придумывать всякие разные вещи. Например, на той картинке, которую вы видите – это фотография при лабораторных испытаниях молниеотвода, который называется М-200. Смотрите, что на этом молниеотводе? На нем не одно экранирующее острие, а несколько экранирующих острот. Идея элементарно простая. Раз одно острие не справится с зарядкой конденсатора, я сделал их 5, 10, 20, столько сколько надо. Ситуация здесь вот какая.

 

 

В ESE-молниеотводах не обязателен синхронизирующий блок

В ESE-молниеотводах не обязателен синхронизирующий блок

 

Те проблемы, которые я перечислил, они, наверное, самые главные. Но кроме них есть еще пару проблем, которые, в общем, тоже достаточно серьезные, если я вздумаю проектировать активные молниеотводы. Дело вот в чем, дело в том, что мне нужно изменить полярность напряжения при зарядке. Изменить полярность напряжения конечно можно. Выбросить импульс противоположной полярности, но это требует опять дополнительных устройств и места, а его и нет. И еще есть один момент. Момент, вот какой. Надо, чтобы управляющее устройство подавало управляющий импульс в нужный момент времени. Если она подаст, когда лидер уже приблизится к земле – это уже поздно. Если она подаст, когда в облаке только зародился лидер, то он не успеет это управляющее воздействие почувствовать. Значит, нужна обязательно синхронизация. А эта синхронизация, во-первых, на подавляющем большинстве электродов, она отсутствует. А во-вторых, эту синхронизацию очень сложно сделать, вот по какой причине. Параметры, формирующейся молнии меняются случайным образом в пределах двух порядков величины. И сделать очень надежную синхронизацию в этих условиях сложно. Это опять стоит денег, поэтому ее и нет в большинстве устройств. И наконец, повторяю еще раз то, о чем я уже говорил. Быстродействие. Чтобы справляться с многокомпонентными молниями, нужно иметь очень быстрое зарядное устройство. Мы за 20 с не можем зарядить, а надо за 0,1 с.

Синхронизацию нельзя осуществить по ростку заряда на накопительной

Синхронизацию нельзя осуществить по ростку заряда на накопительной

 

Это все вместе и заставляет думать, вот о чем. Заставляет думать о том, что те технические чисто проблемы, которые существуют перед строителями активных молниеотводов, они плохо разрешимы.

Проблема многокомпонентных молний

Проблема многокомпонентных молний

 

Теперь, я хочу посмотреть на эти активные молниеотводы. Из Интернета я выбрал целую тучу всяких разных фотографий.

Что предлагают фирмы-изготовители

Что предлагают фирмы-изготовители

 

И теперь я хочу сказать, что я могу узнать про них из документов, которые есть в Интернете, например? Или в рекламных проспектах? Могу узнать габаритные размеры. Эти габаритные размеры, как правило, в подавляющем большинстве случаев исчисляются несколькими десятками сантиметров. В несколько десятков сантиметров нельзя загнать импульсное высоковольтное устройство, которое в состоянии дать примерно 500 кВ с длительностью в сотни мкс. Не получается это ни у кого и не может получиться, это первый момент. Второй момент для меня сверх важен. Если я в паспортных данных могу еще найти, ту величину управляющего напряжения, которую делает этот активный молниеотвод. Смотрите, здесь показаны всякие разные цифры, от 250 кВ до, примерно, 35 кВ. Я выписал те, которые даются в паспортных данных. Время вы не можете найти нигде. Параметры импульса управляющего, вам не показывают нигде. Какой это импульс? Вы вообще никакого представления об этом не имеете и можете догадаться только по единственной причине. Вы можете залезть в каталог фирм, которые выпускают высоковольтные конденсаторы, посмотреть, какие размеры у этих конденсаторов и посмотреть какие конденсаторы может запихать в эти активные молниеотводы, которые здесь на этих рисунках получаются. Картина, прямо скажем, будет не очень жизнерадостная.

Как испытывают активные молниеотводы

Как испытывают активные молниеотводы

 

А теперь давайте все-таки посмотрим еще на один момент. На момент, вот какой. А что же фирмы показывают, выпускающие активные молниеотводы? Что эти фирмы показывают покупателям? Я залез во французский стандарт современный, который показывает, как надо испытывать активные молниеотводы и как надо судить о том годятся они ил не годятся. Я без всякого вранья выписываю то, что есть в стандартах. Первое испытание – это испытание на ток молнии 100 кА 10/350 мкс, для того, чтобы убедиться, что устройство не развалилось и осталось механически целым. Следующее испытание на электромагнитную совместимость, если есть там какие-нибудь полупроводниковые или микропроцессорные управляющие устройства, если их нет, испытывать не надо. Дальше испытание этого устройства на его работу в солевом тумане. И, наконец, испытание в сернистой атмосфере. Все эти испытания, вообще говоря, не имеют абсолютно никакого отношения к эффективности работы активных молниеотводов. Это все равно, как если бы, например, вам дали испытывать самолет, вы бы испытали прочность сидений, вы бы испытали яркость света, вы бы испытали объем бензобаков, а когда речь дошла испытывать самолет, как он будет летать – а, что его испытывать? Он же самолет, должен летать. Примерно, так поступает фирма. Что же она предлагает испытывать? А испытывать она предлагает вот что. Она предлагает ставить насадку активного молниеотвода в разрядный промежуток, длиной не меньше 2 метров, рядом ставить обыкновенный молниеотвод. Дальше подавать на это дело, импульс напряжения с фронтом 250 мкс и смотреть, от какого из молниеотводов активного или обыкновенно рабочекрестьянского, раньше возникнет стримерная вспышка. Если эта стримерная вспышка от активного молниеотвода опережает обычный рабочекрестьянский на 10 мкс, французский стандарт считает этот активный молниеотвод пригодным для практического применения. Всё!

Показатель эффективности устройства

Показатель эффективности устройства

 

У меня возникает вопрос, а на каком основании это делается? Почему, вдруг возникновение даже не встречного лидера, а возникновение более ранней стримерной вспышки считается показателем активного молниеотвода? Когда вели наблюдение за реальными объектами, часто видели и такую вещь. Смотрите, от вершины молниеотвода родился встречный лидер. Вот он. Видите? А молния промахнулась мимо него. Даже появление встречного лидера не доказывает, что молниеотвод работает. Почему французы сделали такую лихую вещь, к сожалению, спросить не у кого. Зато есть возможность посмотреть, а что, вообще говоря, есть в лаборатории более рано, ранние возникновения этой стримерной вспышки делает?

Эксперименты в ЭНИН в 1975 г.

Эксперименты в ЭНИН в 1975 г.

 

Такие эксперименты проводились у нас в России, а уж вернее у нас в ЭНИИ. И для того, чтобы зажечь раннюю стримерную вспышку, оказалось, что даже не надо никакого дополнительного напряжения. Достаточно поставить два электрода. Один электрод взять с острозаточенной конической головкой, а второй – той же высоты с полусферической головкой. И получается статистика разброса времен. Это статистика времен с конической головкой, а это с полусферической головкой. С полусферической головкой всегда запаздывал лидер. Значит, если вроде бы верить французам, то в электрод острый должен бить всегда разряд, вот сюда он должен бить. А статистика получается вот какая. Если развести электроды на один метр, то число ударов в эти два электрода отличается в пределах 8 %. То есть, грубо, говоря, вообще не отличается. Теперь и судите об эффективности французских испытаний.

Эксперименты в ОАО

Эксперименты в ОАО "26ЦНИИ" в 2014 г.

 

Для того, чтобы всерьез об этом судить, на последней конференции по молниезащите, которая была в Питере, был очень большой доклад Куприенко и его сотрудников, которые взяли и всю эту работу проделали один к одному. Они взяли активный молниеотвод М-200, о котором я уже упоминал, взяли обычный рабоче-крестьянский молниеотвод. Поставили эти молниеотводы рядом. Создали электрическое поле грозового облака за счет специального устройства. А потом подавали на эту систему импульсы с фронтом 250 мкс, которые предписывали французы. Я не буду в деталях рассказывать весь этот эксперимент, потому что в нем есть тонкости, с которыми можно и дискутировать и что хотите. Я хочу сказать самое главное. А самое главное заключалось вот в чем.

 
.

 

Полевые наблюдения

Полевые наблюдения

 

Понимаете? До них, до них, состоялась специальная сессия ассоциации инженеров, электриков и электронщиков в 2003 году, которая шла под названием «Активные молниеотводы – миф или реальность?». И на этой самой сессии группа американских специалистов под руководством Ризона докладывали результаты сравнительных испытаний активных молниеотводов и молниеотводов рабоче-крестьянских. Они сделали такую вещь. Рядом с университетом Нью-Мехико есть гора высотой 3200 метров с плоской вершиной и там расположили группу активных молниеотводов и группу обычных стержневых. Наблюдали за ними в течение трех лет. Причем два года там стояли автоматические камеры, которые регистрировали точку удара. Результат был поразительный. В обычный молниеотвод молнии не ударяли, а в активные вообще не ударяли. Теперь возникает такой вопрос. А как ко всему этому относиться? Что вообще думать в этой ситуации про активные молниеотводы? И что думать про те эксперименты, которые проводились. Люди серьезные. Надеяться на то, что они врали в своих экспериментах или что-нибудь неправильно мерили – невозможно. Но объяснение какое-нибудь надо найти.

<< Предыдущая страница
слайды с 1 по 10

Следующая страница >>
слайды с 23 по 25 + блок вопросов


Смотрите также: