Классификация воздействий токов молнии по уровням молниезащиты

    Для каждого уровня молниезащиты должно определятся предельно допустимые параметры тока молнии. Данные, приведенные в статье, относятся к нисходящим и восходящим молниям.

    Соотношение полярности разрядов молнии зависит от географического местоположения. В отсутствие местных данных принимают это соотношение равным 10 % для разрядов с положительным током и 90 % для разряда с отрицательным токам.

    Механические и термические действия молнии обусловлены пиковым значением тока I, полным зарядом Qполн, зарядом в импульсе Qимп и удельной энергией W/R. Наибольшие значения данных параметров наблюдают при положительных разрядах.

    Повреждения, вызванные индуцированными перенапряжениями, обусловлены крутизной фронта по площади тока молнии. Крутизна оценивается в пределах 30 %-ного и 90 %-ного уровней от самого большого значения тока. Наибольшее значение этого параметра наблюдается в последующих импульсах отрицательного разряда.

Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от прямых ударов молнии

    Значения расчетных параметров для принятых уровней защищенности (при соотношении 10 % к 90 % между долями положительных и отрицательных разрядов молнии) приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Плотность ударов молнии в землю

    Плотность ударов молнии в землю, выраженная через число поражений 1 км² земной поверхности за год, определяется по данным метеорологических наблюдений в месте размещения объекта.

    Если плотность ударов молнии в землю Ng неизвестна, то можно рассчитать по следующей формуле, 1/(км² год):

Ng = 6,7 * Тd/100,  

где Тd — средняя продолжительность гроз в часах, определенная по региональным картам интенсивности грозовой деятельности.

Параметры токов молнии, предлагаемые для нормирования средств защиты от электромагнитных воздействий молнии

    Кроме механических и термических воздействий ток молнии создает мощные импульсы электромагнитных излучений, которые могут быть причиной повреждения систем, включающих оборудование связи, управления, автоматики, вычислительные и информационные устройства и т. п. Эти сложные и дорогостоящие системы используются во многих отраслях производства и бизнеса. Их повреждение в результате удара молнии крайне нежелательно по соображениям безопасности, а также по экономическим соображениям.

    Удар молнии может содержать либо единственный импульс тока, либо состоять из последовательности импульсов, разделенных промежутками времени, за которые протекает слабый сопровождающий ток. Параметры импульса тока первого компонента существенно отличаются от характеристик импульсов последующих компонентов. Ниже приводятся данные, характеризующие расчетные параметры импульсов тока первого и последующих импульсов (таблицах 2 и 3), а также длительного тока (таблицах 4) в паузах между импульсами для обычных объектов при различных уровнях защиты.

Таблица 2. Параметры первого импульса тока молнии

Таблица 3. Параметры последующего импульса тока молнии

Таблица 4. Параметры длительного тока молнии в промежутке между импульсами

Средний ток приблизительно равен Qдл/Т.

Форма импульсов тока определяется следующим выражением:

i(t) = [I(t/r1)¹⁰  * exp (-t/r2)] / h [1 + (t/r1)¹⁰],  

где I — максимум тока;

h — коэффициент, корректирующий значение максимума тока;

t — время;

r1 — постоянная времени для фронта;

r2 — постоянная времени для спада.

Значения параметров, входящих в формулу, описывающую изменение тока молнии во времени, приведены в таблице 5.

Таблица 5. Значения параметров для расчета формы импульса тока молнии

   Длительный импульс может быть принят прямоугольным со средним током I и длительностью Т, соответствующими данным таблице 4.