Три методики расчёта зон защиты молниеотводов

В настоящее время существуют три основные методики определения зон защиты стержневых молниеотводов.

Первая методика была предложена в ВЭИ на основе обширных лабораторных исследований, проведенных в 1936-1940 гг. А.А. Акопяном. По этой методике зона защиты одиночного молниеотвода представляет собой «шатер» (рис. 9.1). Объекты, находящиеся на границе этой зоны (h_x), защищены с вероятностью Р≈0,999. Эта методика вошла в «Руководящие указания по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов» [9].

Рис. 9.1. Зона защиты одиночного молниеотвода по методике А.А. Акопяна

Затем была предложена упрощенная (вторая) методика расчета зоны защиты одиночного молниеотвода, в которой шатер заменен отрезками двух прямых (рис.9.2). Все расчетные формулы у этой методики такие же, как и у первой, поэтому и высота молниеотводов получается точно такой же. Вероятность защиты по этой методике снижена до Р≈0,99. Эта методика использовалась в старом издании “Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений”. В настоящее время Электротехнический справочник 2002 года [8] рекомендует ее для расчета молниезащиты подстанций и ЛЭП вместо методики А.А. Акопяна.

Рис. 9.2. Упрощенная методика построения зоны защиты одиночного молниеотвода

Расчетные формулы этих методик были получены на моделях. Наблюдение на реальных молниеотводах показало, что молния не всегда бьет в вершину молниеотвода. Поэтому появилась третья методика, в которой вершина молниеотвода не защищена, а зона защиты одиночного молниеотвода представляет собой круговой конус высотой h₀<h (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Зона защиты одиночного молниеотвода по третьей методике

Эта методика впервые была применена в новом издании “Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений” 1989 г [11]. Надежность защиты по этой методике зависит от категории молниезащиты зданий и сооружений в зависимости от наличия взрывоопасных и пожароопасных зон. Все здания и сооружения разбиты на I-III категории и защищаются зоной А (с надежностью 99,5%) или зоной Б (с надежностью 95%). Инструкция не распространялась на расчет молниезащиты станций и подстанций, поэтому было рекомендовано защищать их по прежнему по первой методике [8]. Эту методику ПУЭ (6 издание) рекомендовало использовать лишь при защите зданий маслохозяйства, резервуаров с горючими жидкостями или газами и т.д., находящимися на территории подстанции.

Затем “Руководство по защите электрических сетей 6-1150кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. СПб, 1999” [2] распространило эту методику и на расчет подстанций (до 750 кВ - зона А, а 750 кВ и выше – зона Б).

В дальнейшем методика была усовершенствована в соответствии с рекомендациями МЭК и используется в последнем издании “Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений” [10]. Теперь надежность защиты по этой методике изменяется от 0,8 до 0,999 в зависимости от ущерба. Третья методика неудобна для расчетов, так как она позволяет определять высоты только 2 молниеотводов, а первая и вторая – трех или четырех сразу.