Статистическая методика молниезащиты

Как уже было ранее отмечено статистическая методика не предусматривает ввода каких-либо ограничений относительно количества зданий, подлежащих защите, а также количеству и конфигурации устанавливаемых молниеотводов. Посредством статистической методики можно выявить вероятность прорыва молнии абсолютно в любом месте. Это может быть комплекс сооружений или какой-то отдельный участок. Для этих целей в качестве объекта защиты рассматривают только выбранный участок. Что касается остальных сооружений, то формально их приравнивают к молниеотводам. При этом нет никаких ограничений ни по количеству молниеотводов ни по их высоте. Следует принять во внимание, что данная методика способна продемонстрировать развитие ориентировки нисходящих молний. Для того, чтобы сделать этот процесс более наглядным в формулах расчёта молниезащиты по статистической методике был введён параметр nM, который означает плотность грозовых разрядов на поверхности земли где до этого отсутствовали электромагнитные возмущения, вызванные грозовыми разрядами.

Опытным путём было выявлено, что, начиная с высоты 200 м на количество нисходящих молний параметр nM влияние практически не оказывает. При этом общее количество грозовых ударов растет преимущественно благодаря восходящим разрядам, которые поднимаются с вершины здания. Это относится к высотным зданиям, построенным на равнинной местности.

Исходя из вышесказанного методика расчёта молниезащиты может применяться для зданий высотой до 200 м. В то же время в «Инструкции СО-153-34.21.122-2003» введены ограничения высот до 150 метров.

В статистической методике рекомендуется использовать зоны защиты исключительно для проведения предварительной оценки высоты молниеотводов. Это связано с тем, что в большинстве ситуаций полученные результаты оказываются существенно завышенными даже в том случае, если речь идёт об одиночном стержневом молниеотводе. К примеру, для защиты строения с надёжностью 0.99 при его высоте 20м и размерах 40х12 м нужна молниеприёмная мачта высотой в 62 м. Проведя расчёт по формулам, предложенным в статистической методике мы получаем высоту молниеотвода равную 52 м. Таким образом, не снижая надёжности защиты от молнии можно добиться значительной экономии при установке стержневых молниеотводов. Это изображено на рисунке 1.

Не снижая надежности защиты от молнии можно добиться значительной экономии при установке стержневых молниеотводов

Рисунок 1. Не снижая надежности защиты от молнии можно добиться значительной экономии при установке стержневых молниеотводов

Наиболее явственно все достоинства статистической методики становятся видны в тех случаях, когда необходимо уменьшить высоту молниеотводов за счёт увеличения их количества. В решении подобных задач может возникнуть необходимость в тех случаях, когда для объекта или расположенного на нём оборудования более опасны не грозовые разряды, а влияние электромагнитных полей большой мощности.

Использование высоких молниеприёмников в целях защиты от молнии вызывает значительное увеличение близких грозовых разрядов. При этом магнитное поле тока, который протекает по молниеотводу будет практически таким же, как и при ударе молнии в сам объект. Приемы статистической методики можно легко применить при необходимости осуществления расчёта молниезащиты для группы, состоящей из нескольких стержневых молниеотводов.

Если взять данные из предыдущего примера, то теперь с применением статистической методики можно обеспечить защиту здания с той же надёжностью 0.99, установив на каждом углу его крыши всего 4 молниеприёмника. В данном случае необходимое превышение равняется будет равняться 4 метрам. Это продемонстрировано на рисунке 2.

С применением статистической методики можно обеспечить защиту здания с той же надёжностью

Рисунок 2. С применением статистической методики можно обеспечить защиту здания с той же надёжностью 0.99, установив на каждом углу его крыши всего 4 молниеприёмника

Установлено, что подобная система молниезащиты будет принимать на себя удары молнии примерно в 6 раз реже, чем стержневой молниеотвод в 60 м высотой. Утверждения о большой эффективности применения молниезащитных сеток также легко опровергнуть при использовании расчётов, принятых в статистические методики. Это проиллюстрировано рисунком 3. В данном случае предполагается, что защитная сетка размещена на крыше уже рассматриваемого ранее здания. При превышении в 3.6 м вероятность прорыва будет на уровне 0.01. Это практически аналогично приведенным ранее примерам. Если приподнять сетку на расстояние, указанное в СО-153-34.21.122-2003, которое приблизительно равно 0.1м, вероятность прорыва молнии в этом случае приблизится к 0.5. таким образом защитный эффект от использования сетки будет практически полностью нивелирован.

Опровержение большой эффективности применения молниезащитных сеток

Рисунок 3. Опровержение большой эффективности применения молниезащитных сеток

Статистическая методика базируется на анализе разброса напряжений пробоя участков большой протяженности. Однако её методы эффективны и в тех ситуациях, когда диэлектрическая прочность системы электродов меняется под влиянием внешних воздействий.

Материал создан на основе статьи профессора Эдуарда Мееровича Базеляна “Возможности статистической методики”

Смотрите также:

Смотрите также: