Испытания активной молниезащиты

Многочисленные варианты конструкций для активной молниезащиты имеют одно похожее свойство: технические характеристики, дающиеся производителем, крайне немногочисленны и многого не объясняют. Особенно это касается уровня защитной способности устройства.

В лучшем случае, продавцы или производители активных молниеприёмников смогут предоставить сертификат, свидетельствующий о том, что данная конструкция способна выдержать импульсный ток предельной амплитуды от разряда молнии. Однако вам вряд ли удастся увидеть документ подтверждения, тем более, указания данных о проведении экспериментального тестирования активного молниеприёмника на предмет характера его защиты и зоны её распространения с информированием о конкретной надёжности.

Виды исследований по работоспособности конструкций

К примеру, рассмотрим, какие параметры указывают производители активных молниеприёмников, для того, чтобы зарегистрировать и сертифицировать конструкцию на территории французского государства. Для этого им необходимо внести информацию о следующих видах испытаний:

Тест на то, что при импульсном токе 10/350 мкс с амплитудой 100 кА повреждения не возникнут.
Исследование ЭМС, если конструкцией предусматриваются электроблоки.
Тестирование на то, что устройство не подвергнется коррозии, оказавшись в сернистой среде или солевом тумане.
Тестирование на существование упреждения формирования стримерной вспышки.

Как проводится тестовый эксперимент

Из всех этих тестов только последний пункт более или менее оценивает уровень защиты активного молниеприёмника. Остальные скорее говорят о его прочности и долговечности. Тестовый эксперимент проводится в следующей последовательности: два молниеотвода, длиной свыше 2 метров, размещаются в промежутке плоскость-плоскость. При этом один из них является типовым (принимается за эталон), другой является активным молниеприёмником, который подлежит тестированию. Между ними создаётся постоянное электрополе (от 20 до 25 кВт), после чего производится наложение импульса высокого напряжения (250/2500 мкс).

Во время испытаний осуществляется регистрация моментов старта ветвей встречного разряда от верхних пиков молниеприёмников. Если от активного электрода момент старта фиксируется с опережением порядка 10 мкс, такая активная молниезащита считается пригодной для использования. Но здесь возникает двоякое толкование результатов эксперимента:

Нет точной уверенности, что при таком тестировании проводится фиксация именно стримерной вспышки, а не жизнеспособного встречного лидера. Во время теста не берутся в расчёт оптические регистрации. Кроме того, определение момента старта встречного разряда происходит по деформации фронта импульса приложенного напряжения. Такой подход не соответствует современным критериям тестирования.
Отметим, что довольно часто на практике встречный лидер не возникает от старта стримерной вспышки. Чтобы это случилось, необходимо наличие определённого вклада в её стебель.
Если всё же встречный лидер зародился, он может и не быть жизнеспособным. Он может перестать развиваться в слое объёмного разряда короны. Молния перехвачена не будет. Это подтверждается и в лабораторных исследованиях, и в практических примерах.

Рисунок 1. Встречный лидер на Останкинской телебашне^*

Недочёт масштаба

Ещё одним немаловажным недочётом такого тестирования является несоответствие масштаба модели, которую испытывают, и практического оригинала. В связи с этим утверждение об эффективности устройства может быть ошибочным. В отношении активного молниеприёмника это наиболее актуально по причине того, что при моделировании величина электродов и разрядного промежутка становится меньше и это при штатной накопительной ёмкости внутреннего импульсного источника, которая не меняется. Повторимся, что возможный энергетический вклад в то, как будет развиваться встречный заряд, как раз от неё и зависит.