|
Девятнадцатый вебинар из серии "Заземление и молниезащита: вопросы и проблемы, возникающие при проектировании". (прошёл 22 ноября 2017 года в 11-00) |
|
|
Модельеры очень серьезно относятся к поговорке о том, что новое – это хорошо забытое старое. Раскраивая ткань, они нередко заглядывают в бабушкины сундуки, копируя складки и рюшечки из спрятанных там нарядов. Получается оригинально и ново. А что делаем мы в очередном проекте, размечая зоны защиты по давно забытым правилам? Редко кто задумывается, откуда взялись эти самые зоны и насколько они обоснованы. Никто ведь не ставил в чистом поле молниеотводов разной высоты, чтобы набрать статистику их поражения молниями. А если бы и поставил? Не хватит жизни, чтобы обосновать надежность защиты, скажем, на уровне 0,99. Как минимум, для этого потребуется проследить за сотней разрядов молнии, на что для молниеотвода высотой в 30 м потребуется приблизительно 1000 лет. Неудивительно, что с появлением источников сверхвысокого напряжения еще в середине прошлого века молнию попытались моделировать длинной искрой. Наша страна была пионером в таких исследованиях. Так появились первые зоны защиты. На сегодняшние они походили слабо. Тогда никто не задумывался, что для надежной защиты молниеотвод обязательно должен превышать объект и тем значительнее, чем надежнее защита. Первые зоны защиты исходили из вершины молниеотвода, хотя это противоречило и физике, и здравому смыслу. Кстати, зоны защиты МЭК остались такими же и сегодня. Это не мешает их активно пропагандировать отечественным чиновникам от науки. Интерес к лабораторным исследованиям защитного действия молниеотводов снова проявился в 70-х годах прошлого века и не исчез сегодня. Тогда уже понимали, что нельзя однозначно моделировать молнию длинной искрой, но надо попробовать определить физический механизм ориентировки молниевого канала. Нельзя сказать, что это удалось в полной мере, но общая картина прояснилась и на ее основе были созданы расчетные компьютерные модели. Главной проблемой стало их тестирование. Надежных данных было немного. Большинство было собрано на ВЛ высших классов напряжения благодаря усилиям СИГРЭ. Надежную обработку этих данных выполнили в нашей стране. У нас же была накоплена статистика поражений молниями Останкинской телебашни. На ее основе были протестированы молниеотводы в экстремально большой высоты. Так оформилась вероятностная методика оценки надежности работы молниеотводов. Достоверность ее не слишком велика. В лучшем случае можно рассчитывать на выбор молниеотводов при требуемой надежности в 0,999, хотя сегодняшней технике требуется больше. |
Зоны защиты в РД 34.21.122-87 и в СО-153-34.21.122-2003 тоже построены по вероятностной методике. Хотя лучше было бы просто отказаться от зон защиты. Здесь специалисты оказались в плену традиций. На деле же зоны защиты в виде конических поверхностей, к которым все привыкли, далеко не единственные. Принципиально можно построить зоны и совсем другой конфигурации. Представление о зоне защиты неоднозначно в своем математическом принципе и фактическую надежность защиты объекта, находящегося в ее объеме, нельзя определить достоверно. Иногда погрешность превышает порядок величины. Как правило, проектируя молниеотводы по зонам защиты, специалист существенно завышает их высоту. Сегодня это не просто лишние деньги. Неоправданно высокие молниеотводы притягивают к объекту повышенное число молний, которые возбуждают электромагнитные наводки. Их воздействие на современные объекты подчас опаснее прямого удара молнии. Наконец, едва не самое главное. В лучшем случае типовые зоны защиты можно построить для двух однотипных молниеотводов. В стандарте МЭК нет даже и этого. Там даны зоны защиты только для одиночных молниеотводов. Коллективного действия многократных молниеотводов зонами защиты не учесть, хотя именно благодаря ему удается существенно снизить высоту молниеотводов, сохранив требуемую надежность защиты. Отказ от использования зон защиты неизбежен. Чем раньше на него решится проектировщик, тем качественнее будут его проекты. Все необходимые расчетные средства для этого существуют и доступны уже сегодня. Рекомендуется просмотр с качеством "720p" в полноэкранном режиме. |
Текст вебинара. Страница 1Быстрая навигация по слайдам: |
||
|
Страница 1: 1. Происхождение зон защиты молниеотводов |
9. Лабораторные исследования в России |
17. Данные СИГРЭ для ВЛ |
| Примерное время чтения: 1 час 02 минуты. | ||
|
— Коллеги, добрый день! Эдуард Меерович, добрый день! — Добрый день! — Давайте начнем. Рады приветствовать вас на очередном вебинаре с признанным экспертом в области молниезащиты и заземления – с профессором Эдуардом Мееровичем Базеляном. Тема сегодняшнего вебинара: «Происхождение зон защиты молниеотводов, их фактические возможности и негативное воздействие на оптимизацию внешней молниезащиты». Несколько организационных моментов: вебинар продлится сегодня порядка 90 минут, из них 60 минут мы отводим на доклад Эдуарда Мееровича, и оставили порядка 30 минут специально на ваши вопросы. На вопросы будем отвечать в конце вебинара. Со своей стороны призываю вас активно задавать вопросы и оставлять комментарии в чате. Также рекомендую при написании вопроса указывать слайд или фразу профессора, к которому они относятся, чтобы было проще ориентироваться и более предметно отвечать. Кроме ваших вопросов по данному вебинару обязательно пишите в чат темы и вопросы, которые вам интересны, на основании этого мы спланируем и проведем следующие наши вебинары. Об предстоящих вебинарах вы можете узнать по ссылке. Помимо этого узнавать о новых мероприятиях вы можете в наших группах социальных сетях. Добавляйтесь к нам в группы в социальных сетях или регистрируйтесь на сайте, не пропускайте актуальные события. Коллеги, на этом вступительная часть завершена, передаю слово лектору. Эдуард Меерович, еще раз добрый день! — Добрый день, уважаемые коллеги! Мне очень приятно, что собралось так много слушателей и я благодарен хозяевам вебинара за то, что они придумали эту тему, потому что я целых две недели чувствовал себя археологом и копался во всяких старых книгах для того чтобы понять, а откуда вообще взялись эти зоны защиты. Наверное, я не буду начинать очень далеко и не буду вам рассказывать про тюленьи шкуры, которые древние римляне считали первоклассным средством защиты от молнии.
— Все это было в прошлом, а сегодня мы вернулись к этому вопросу вот по какой причине: сегодня к молниеотводам особое отношение – мало кого беспокоит прямой удар молнии в какое-нибудь здание, сегодня больше всего людей беспокоит то электромагнитное воздействие, которое эта молния вызовет. И если молния перехвачена молниеотводом, то это самое электромагнитное воздействие никуда не исчезло. И если мы защитим какие-то объекты молниеотводами очень большой высоты, то мы сделаем следующее: мы притащим эти самые молнии к тому объекту, который надо защищать, и их электромагнитное воздействие может оказаться куда страшнее последствий прямого удара. Вот почему мы сегодня вернулись к вопросам о защитном действии молниеотводов и о зонах защиты. Я должен признаться сразу, что я яростный противник использования при проектировании зон защиты, и то, что я сегодня буду говорить – это в какой-то степени попытка показать вам насколько несовершенна зона защиты и к чему это все приводит.
— Давайте, я начну с конца. Я сейчас представлю, что все мы решили, что зоны защиты, которые существует сегодня они не слишком надежны, и нужно заново спроектировать эти самые зоны защиты. И как здесь поступать? Ответ очень простой – давайте поставим какой-то объект или макет объекта в чистом поле, поставим на него молниеотвод, и будем за этой самой системой наблюдать и смотреть, какое количество молний молниеотвод перехватит, а какой их процент прорвется к объекту. И давайте будем надеяться на то, что мы определим зону с надежностью в 0,999. Что для этого надо? Для того чтобы сделать зону в 0,999 надо как минимум иметь тысячу разрядов из которых один может быть прорвется к объекту. И для того чтобы точно решить сколько прорвется, этих самых разрядов надо набрать 10 раз по тысячи штук, то есть 10 000 штук. Если у нас объект будет высотой в 30 метров и молниеотвод будет примерно такой же, удар будет происходить в среднем в России один раз в 10 лет. Значит, через 100 000 лет мы наберем необходимую статистику. Я до этого не доживу и большинство из вас тоже. Поэтому можно поступить по-другому: можно взять и увеличить количество объектов, за которыми наблюдают одновременно. Если таких объектов будет тысяча, то весь наш с вами эксперимент займет 100 лет, 10 000 – 10 лет. Вообще говоря, это очень недешево, и таких экспериментов никто никогда в мире не проводил и подозреваю, что никогда не проведет. Вы можете схватить меня за руку и сказать: «Милый, ты забыл, что сегодня существуют дистанционные методы регистрации точки удара молнии, и существует ряд мировых компаний с мировой известностью, которые продают эти самые системы. Их надо купить и поставить». Так вот ничего из этого у нас с вами не выйдет, вот по какой причине: я не один раз связывался с этими фирмами, мы не один раз обсуждали вопрос о приобретении таких систем для России, но дело в том, что точность определения точки удара молнии в большинстве таких систем – это примерно 200 метров. И это значит, что отличить молниеотвод от объекта такая система не может. Это значит, что рассчитывать на прямой эксперимент по определению надежности защиты, мы, к сожалению, не в состоянии.
— С этого момента давайте смотреть дальше, что такое зона защиты и с чем их съесть. Понятно, что начинать надо с Франклина и Ломоносова. Франклин первый определил, что происхождение молнии – это электрический заряд, который накапливается в облаках. Он же придумал и молниеотвод, но молниеотвод он придумал совершенно с другого конца. Вообще говоря, вы знаете, он собирался ставить молниеотводы совсем не для того чтобы они притягивали молнию, он предполагал, что электрический заряд, который будет развиваться от молниеотвода, поднимется к облаку и нейтрализует заряд облака и молний просто не будет. Эта система наоборот, которую придумал Франклин, она не работала, и уже через какое-то время стало понятно, что прямая функция молниеотвода – это притягивать к себе разряд молнии, отводя его от защищаемого объекта. Эта идея была настолько блистательной, что Ломоносов написал целую оду, обращаясь к графу Шувалову о том, как замечательно работают придуманные Франклины молниеотводы.
— Начиная с этого самого момента, возник и второй вопрос: если я поставлю молниеотвод высотой 10, 20, 30, 100 метров, то какая у него получится зона защиты? С какого расстояния он будет тащить на себя молнии? Табличка, которая перед вами взята из совершенно замечательной книги моего учителя, профессора Ильи Самуиловича Стекольникова, которая называется «Молния и молниезащита». Я прошу обратить внимание на год ее выпуска, она выпущена в 1942 году.
— Я вам хочу показать еще одну картинку из той же самой книги. Посмотрите, пожалуйста, это круг, который защитил молниеотвод, а это точки ударов за пределами этого круга. Любопытно, что это был за молниеотвод. Молниеотвод был высотой в 900 метров и стоял он под Москвой. Как вы думаете, что это за молниеотвод? Этим молниеотводом были аэростаты защиты от немецких бомбардировщиков, которые поднимались в окрестностях Москвы. Наблюдали в то военное время за защитным действием этих самых аэростатов и пытались таким самым образом определить зону защиты. Но если сказать по-честному, то наблюдать без приборов примерно в радиусе нескольких километров – это было безнадежное дело. И конечно это было спекулятивное исследование, чем сколько-нибудь серьезное, но на такой основе пытались определить защитное действие молниеотводов.
— Этот отрывок из книги я предоставил специально для того чтобы сказать, что 50 лет тому назад с небольшим предлагались активные молниеотводы, предлагалось защищать объекты, помещая их в изолированную корзину из бетона, которая таким образом должна была защищать объекты от прямых ударов молнии. Конечно, такая защита, как и сегодняшние активные молниеотводы не работала, но предложения такие были и от них никуда не денешься.
— Когда же все-таки все началось всерьез? Всерьез все началось с того момента, когда появились источники высокого напряжения. Когда появились импульсные генераторы, которые могли давать напряжение хотя бы на уровне миллиона вольт, и когда этим напряжением можно было пробить в воздухе промежуток длинной 1 – 2 метра, то с этого момента возникла такая идея: «Давайте сделаем простую вещь, давайте поставим макет молниеотвода, поставим макет объекта в лаборатории. Вместо молнии у нас будет эта самая искра длиной в 1 – 2 метра и посмотрим, как эта искра будет долбить по объекту». Первые эксперименты такого сорта у нас в Советском Союзе, они начались в начале 30-х годов. И в начале 30-х годов была придумана зона защиты, которая в то время представлялась в виде конуса, который начинался из вершины молниеотвода, и стороны этого конуса шли под углом 90º. Когда я пытался понять почему их провели под углом 90º, то я не нашел никакого для себя объяснения кроме одного: а 100 уже занято, при 100º С кипит вода, а 90 – свободная цифра, вот 90º и сделали. Такой была первой зона защиты. И такие «серьезные» основания были под этими самыми зонами защиты.
|
Смотрите также:
УЗИП и его плавкая вставка
Молниезащита объектов в районах вечной мерзлоты
Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G
Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"
Вебинар "Программное обеспечение для расчёта надёжности молниезащиты любого объекта за 30 минут." Страница 3
Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 1
Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 2
Вебинар "Молниезащита больших территорий: парки, площадки, территории заводов." Страница 3