Експериментальна установка і методика виконання роботи

Як джерело, що імітує розряд блискавки, у роботі використовується генератор імпульсних напруг ( ГІН ) на 500 кВ. Хоча більшість ПУБ у землю має негативну полярність, у лабораторних дослідженнях зон захисту від ПУБ застосовують імпульси напруги позитивної полярності, тому що при цьому відношення довжини зустрічного лідера (рис.5.1) до відстані від лідера до заземленої пластини зростає і наближається до реальних умов.

ГІН–500 (рис. 5.11) складається з чотирьох конденсаторних ступіней, кожна з яких містить зарядні опори R_o, по два послідовно включених конденсатора, по чотири іскрові проміжки і зарядного пристрою. Зарядний пристрій – джерело випрямленої напруги – зібрано за схемою подвоєння напруги на базі високовольтного трансформатора Т, двох кенотронів VDI і VD2 і трьох захисних опорів R₃.

У роботі ГІН можна простежити два етапи. На першому відбувається заряд конденсаторів усіх ступенів ГІН.Конденсатори ступенів при цьому паралельно підключені до вихідних клем А, В зарядного пристрою через зарядні опори. Напруга зарядного пристрою U_АБ досягає 125 кВ при допустимій напрузі для кожного конденсатора 70 кВ.

Рис.5.10. Захисні зони стрижневого блискавковідводу при різній імовірності прориву блискавки

На другому етапі внаслідок практично одночасного пробою всіх іскрових проміжків заряджені конденсатори ступенів з'єднуються послідовно, їхні зарядні напруги складуються, і на виході ГІНформується однократний імпульс напругою 500 кВ, достатній для пробою повітряного проміжку лідер L — земля. Додатковий опір R_д, включений в розрядний ланцюг ГІН, слугує для обмеження розрядного струму і одночасно звукового ефекту, що виникає при спрацьовуванні ГІН.

Рис. 5.11. Схема стенда для визначення захисної зони блискавковідводів

Земля моделюється металевою пластиною. На ній розміщується моделі блискавковідводів (М) і об'єктів (О), що захищаються, висота яких визначається за умовами геометричної подібності.

Визначення зони захисту одиночного блискавковідводу (рис.5.12) починають із встановлення його під моделлю лідера. Ввімкнувши ГІН і переконавшись у безумовному ураженні блискавковідводу 2 (висотою 12 см), зміщують його з–під моделі лідера, поки з 10 розрядів хоча б один не потрапить у землю. Потім необхідно зменшити відстань між блискавковідводом і проекцією лідера на 0,5–1 см і переконатися, що розряди потрапляють тільки в блискавковідвід, тобто що отримана відстань дорівнює радіусу зони 100%–ного влучення в блискавковідвід. При такому розміщенні моделей лідера і блискавковідводу визначається захисна зона останнього. Для цього на лінії між блискавковідводом і проекцією лідера встановлюється об'єкт 3 висотою h_x на такій найбільшій відстані r_х від блискавковідводу, при якій тільки один з 10 розрядів потрапляє в нього. Взявши об'єкти з іншими h_x, визначають нові значення r_х також з умови, що тільки один з 10 розрядів проривається на об’єкт.

Запропонована методика експерименту називається десятиударною і забезпечує прорив блискавки на об’єкт з імовірністю Ψ = 10 %.

Визначення зони захисту двох блискавковідводів здійснюють також за десятиударною методикою. Установивши точно під моделлю лідера об'єкт висотою h₀ = 8 см, на прямій, яка проходить через нього, розміщують симетрично два блискавковідводи висотою 12 см. Змінюючи відстань між цими блискавковідводами (рис.5.13), знаходять його найбільше значення а, при якому об'єкт захищений з імовірністю Ψ = 10 %. Потім об’єкт забирають з–під лідера, а блискавковідводи поступово зміщують у нове положення М'М', максимально віддалене від попереднього, але при якому з 10 розрядів усі 10 ще уражають їх. Встановлюють об'єкт у нове положення О' між блискавковідводами і переконуються, що він не захищений. Зміщуючи блискавковідводи у бік об'єкта, уточнюють значення а '.

Рис.5.12. Визначення зони захисту стрижневого блискавко–відводу

Для визначення ширини b_х захисної зони об'єкт меншої висоти, чим попередній, переміщують від точки О' убік проекції лідера на площину. Профіль зовнішньої частини зони захисту збігається з профілем зони захисту одиночного блискавковідводу.

Рис. 5.13. Порядок встановлення об’єкта (О) і блискавковідводів (М) щодо проекції на площину лідера блискавки (L)

Визначення висоти внутрішньої частини зони захисту трьох блискавковідводів, розміщених за вказівкою викладача у вершинах рівностороннього трикутника, здійснюється за десятиударною методикою при встановленні об'єкта в центрі трикутника і точно під моделлю лідера.