Встречный разряд от молниеприёмника на крыше

2. Встречный разряд от молниеприёмника на крыше

Вторая часть статьи "Молниеотводы на крыше (молниезащита кровли)"

Ясно, что крыша не повлияет на электрическое поле у вершины молниеприёмника, если её габаритный размер сопоставим с радиусом стержневого электрода. В этом крайнем случае стержневой молниеотвод на малой по размеру крыше по своему защитному действию должен быть эквивалентен молниеотводу суммарной высоты (высота здания плюс молниеприёмник), установленному непосредственно на земле. В другой экстремальной ситуации нужно рассматривать стержневой молниеотвод, расположенный далеко от края крыши очень больших размеров, многократно превышающих высоту стержня. Теперь эквивалентом по защитному действию должен быть тоже молниеотвод, установленный на земле, но на этот раз высота крыши окажется не при чем. Речь должна идти только о высоте самого стержня.

Чтобы хоть как то разобраться с влиянием конкретных размеров крыши, полезно вспомнить сложившиеся представления об ориентировке канала молнии. По общепринятой гипотезе главную роль в процессе играет встречный лидер. Он стартует от вершины молниеотвода в электрическом поле грозового облака и приближающегося к объекту канала молнии. Старту встречного лидера предшествует корона. Она формируется от вершины молниеотвода, заполняя своим объёмным зарядом пространство над ним. Для зарождения встречного лидера корона должна обязательно перейти в стримерную форму. Наблюдая за характеристиками короны от молниеприёмника на крыше, можно получить хотя бы качественные представления о влиянии её размеров. Задача такого рода была решена численно для осесимметричной системы – цилиндрическое здание со стержневым молниеприёмником в его центре. Результаты расчётов представлены на рис. 3 для здания высотой 50 м и 5-метрового стержневого молниеприёмника.

Рис. 3. Оценка влияния радиуса крыши на развитие встречного разряда от молниеотвода

Красные кривые на рисунке характеризуют формирование короны в поле грозового облака для двух крайних случаем, когда стержни установлены непосредственно на земле и имеют высоту 5 и 55 м (суммарная высота здания и молниеприёмника). Пожалуйста, обратите внимание на логарифмический масштаб графиков. Зависимость коронного тока от высоты электрода здесь очень сильная. В проведённых расчётах ток меняется почти на 2 порядка величины. Чёрные расчётные кривые демонстрируют значения тока короны при установке 5-метрового стержня на крыше цилиндрического здания высотой 50 м различного радиуса. Радиус стержня в расчёте не менялся и был равен 1 см. Можно видеть, что реально весомое влияние крыши проявляется, когда расстояние от её края до молниеприёмника становится соизмеримым с его высотой. По мере увеличения этого расстояния экранирующий эффект плоскости крыши нарастает и потому ток короны снижается. Но даже при десятикратном превышении радиуса крыши над высотой молниеприёмника характеристики короны все еще заметно отличаются от самой нижней кривой, которая характеризует 5-метровый стержень на поверхности земли. Отсюда закономерно очень сомнительное отношение к рекомендациям стандарта МЭК. Не вызывает доверия и предписание отечественной инструкции по молниезащите СО-153-34.21.122-2003, где высоту молниеприёмника при всех условиях предписывается отсчитывать от уровня земли. Фактические размеры крыши там тоже не принимаются во внимание. Абсурдность предписания легко увидеть из элементарного расчёта зоны защиты стержневого молниеотвода по эмпирическим формулам из этой инструкции.

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

Читайте далее "3. Снова о молниезащитной сетке."

Смотрите также:

Смотрите также: