"Зелёная молниезащита" для высотных объектов, часть 2

Статья профессора Эдуарда Мееровича Базеляна "Зелёная молниезащита" для высотных объектов"

Эффективность устройства "зелёная молниезащита" количественно устанавливается по кратности отношения квадратов радиусов стягивания, вычисленных для этого устройства заданной конструкции и для стержневого молниеотвода обычного исполнения и той же высоты.

Эффективность защитного действия зелёной молниезащиты в зависимости от его радиуса для объектов различной высоты

Рисунок 6. Эффективность защитного действия устройства "зелёная молниезащита"
в зависимости от его радиуса для объектов различной высоты

Получаемая таким образом величина указывает на кратность снижения числа ударов в объект, укрытый "зелёной молниезащитой".

Расчётные данные на рис. 6 характеризуют устройство "зелёной молниезащиты" с иглами высотой 10 см и радиусом 0,07 см, которые размещены по поверхности с шагом 10 см.

Следует подчеркнуть два принципиально важных момента. Во-первых, установленное над объектом устройство "зелёной молниезащиты" в отличие от стержневого молниеотвода не перехватывает на себя канал молнии, но существенно снижает вероятность его ориентирования в направлении системы "зелёная молниезащита" + защищаемый объект. Во-вторых, снижая число ударов молнии в эту систему, "зелёная молниезащита" соответственно уменьшает число близких и, следовательно, опасных воздействий электромагнитного поля тока молнии. Последнее особенно важно, когда на территории защищаемого объекта располагаются высотные сооружения, подобные дымовым или вентиляционным трубам, высокочастотным антеннам или химическим реакторным колонная. Как правило, такие сооружения сами по себе выдерживают контакт с каналом молнии без особых последствий и потому не нуждаются в защите молниеотводами. Однако, все они являются как бы концентраторами молний, электромагнитное поле которых становится источником опасных грозовых перенапряжений для электрических цепей соседних сооружений. Установка "зелёной молниезащиты" фактически выполняет здесь роль шапки-невидимки, в буквальном смысле скрывая высотные сооружения от молнии Как это следует из расчётных данных рис. 6, при радиусе "зелёной молниезащиты" 3-5 м число ударов молнии в высотное сооружение удаётся снизить на порядок величины и тем самым существенно облегчить электромагнитную обстановку в его окрестности.

Закономерен вопрос о возможности сопоставления устройства "зелёной молниезащиты" с молниеотводами традиционного исполнения. Ответ на него безусловно отрицательный, потому что "зелёная молниезащита" не является молниеотводом даже по принципу своего действия. Как известно, молниеотвод стягивает на себя каналы молнии с определённой площади, устраняя тем самым поражение ими расположенных там сооружений меньшей высоты. Такую функцию "зелёная молниезащита" выполнить не может. Он "скрывает" от формирующейся молнии лишь собственную поверхность и находящейся под ней объект. Его влияние на электрическое поле в ближайшей окрестности мало значимо. Расчётные данные на рис. 7 и 8 позволяют сопоставить картину распределения электрического поля по высоте на расстоянии 100 м от устройства "зелёной молниезащиты" и от стержневого молниеотвода той же высоты. Расчёт рис. 7 соответствует моменту времени 10 с, когда электрическое поле грозового облака успело линейно вырасти до 20 кВ/м, а расчёт на рис. 8 учитывает ещё и поле лидера нисходящей молнии, опустившегося строго по вертикальной оси до вершины электродов.

Рисунок 7. Распределение электрического поля по высоте на расстоянии 100 м
от коронирующего электрода в поле грозового облака

Выводы

"Зелёная молниезащита" является эффективным средством снижения числа ударов молнии в высотные сооружения; при радиусе устройства "зелёная молниезащита" 3-5 м кратность снижения превышает порядок величины.
Применение "зелёной молниезащиты", устраняя ориентировку молнии в направлении системы "зелёная молниезащита" + защищаемый объект, исключает распространение её тока по металлоконструкциям системы и тем самым существенно сокращает частоту опасных воздействий электромагнитного поля молнии на электрические цепи соседних сооружений.
Действие "зелёной молниезащиты" в части защиты от прямых ударов молнии на соседние наземные объекты не распространяется.
"Зелёная молниезащита" в настоящее время является единственным эффективным средством ограничения числа опасных воздействий электромагнитного поля молнии непосредственно на высотные сооружения и на соседние с ними объекты меньшей высоты.

Литература

Статья или патент Роя Карпентера (исп. поиск в интернете).
Aleksandrov N.L., Bazelyan E.M., Carpenter R.B., Jr., Drabkin M.M., Raizer Yu.P. Non-stationary corona from multi-electrode system in external electric field. //XV Intern. Conf. on Gas Discharges and their Applications. France- Toulouse. 5 -1- Sept. 2004, V. 1, P. 327-330.
Bazelyan E.M., Raizer Yu.P., Aleksandrov N.L Non-stationary corona around multi-point system in atmospheric electric field: I. Onset electric field and discharge current.// Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2014, V. 109, P.80–90.
Александров Н.Л., Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Роль коронного разряда в ориентировке молнии.// Физика плазмы. 2005, Т. 31, С. 84-101.
Golde, R.H. (Ed.). Lightning. 1977. Academic, New York.

Э. М. Базелян, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва

Смотрите также:

Смотрите также: