Вебинар

«Происхождение зон защиты молниеотводов, их фактические возможности и негативное воздействие на оптимизацию внешней молниезащиты»

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. 

---

Поделитесь ссылкой с друзьями и коллегами