Параметры молнии.

Основными параметрами, характеризующими ток молнии, являются максимальное значение импульса тока, крутизна фронта тока молнии, длительность фронта импульса и длительность полного импульса, которая равна времени уменьшения тока до половины максимального значения. Длительность импульса тока молнии в основном определяется временем распространения обратного разряда от земли до облака и составляет от 20 до 80—100 мкс. Наиболее часто встречающиеся в разрядах молнии длительности фронта импульса тока составляют 1,5—10 мкс. Средняя длительность импульса тока молнии близка к 50 мкс, что и определило выбор стандартного полного грозового импульса напряжения, применяемого для испытания электрической прочности изоляции оборудования, который возникает на изоляции при ударе молнии и который она должна выдерживать без повреждения.

Рис. 17. Форма стандартного грозового импульса напряжения

Для проведения испытаний изоляции грозовыми импульсами напряжения в одинаковых условиях по международным нормам и ГОСТ 1516.2-76 принят стандартный грозовой импульс напряжения, показанный на рис. 17, у которого для удобства обработки лабораторных осциллограмм действительный фронт заменяется эквивалентным косоугольным. Для этого на фронте импульса на уровне 0,3 и 0,9 Umax отмечаются точки, через которые проводится прямая линия. Пересечение этой прямой с осью абсцисс и с горизонтальной прямой, проведенной на уровне Umnx, определяет длительность фронта импульса Тф. Длительность импульса ти определяется, как показано на рис. 17. Условно параметры стандартного полного грозового импульса напряжения обозначаются 1,2/50, это значит, что фронт импульса Тф=1,2 мкс, а длительность импульса ти= = 50 мкс. Длительности фронта и импульса измеряются в микросекундах 11мкс— 10-6 с). Скорость нарастания тока на фронте импульса называется крутизной фронта и измеряется числом ампер в одну микросекунду. В табл. 1 приводятся некоторые параметры разрядов молнии для равнинной местности. В горных местностях амплитудные значения токов молнии снижаются примерно в 2 раза по сравнению с амплитудными значениями в равнинных местностях. Это объясняется уменьшением расстояния от земли до облаков. При меньших расстояниях молнии возникают при меньших скоплениях зарядов на облаках, что ведет к снижению амплитудных значений токов молнии. Как видно из табл. 1, токи молнии, протекающие по опорам линий электропередачи при их поражении, достигают колоссальных величин — свыше 200 кА. Таблица 1

 

 

Параметры разряда молнии	Наиболее часто встречающиеся значения	Зарегистрированное значение
		наибольшее	наименьшее
Полярность	Отрицательная (до 80%)	—	—
Токи молнии (амплитудные значения), зарегистрированные в опорах, кА	До 20	200—300	0.5
Заряд, переносимый молнией, Кл	До 20	100	0,5
Длительность импульса тока молнии, мкс	10—30	100	Менее 10
Длительность фронта импульса тока молнии, мкс	1,5—10	80—90	Менее 1
Крутизна фронта импульса тока молнии, А/мкс	5000	50 000	—
Количество импульсов в разряде молнии	2—3	20	1
Продолжительность разряда молнии, с	0,2—0,6	1.33

Следует иметь в виду, что грозовые разряды, имеющие токи большого значения, возникают очень редко: токи 100 кА и более составляют всего 2 % общего количества грозовых разрядов, а токи 150 кА и более — 0,5 %. Вероятностное распределение амплитудных значений токов молнии показано на рис. 18, из которого видно, что 40 % всех разрядов имеют токи с амплитудными значениями меньше 20 кА.

Рис. 18. Кривая вероятностного распределения (в процентах) токов молнии

Рис. 19. Кривые вероятностного распределения (в процентах) крутизн фронта импульса тока молнии: 1 — для равнинных районов; 2 — для горных районов

Важным параметром является крутизна фронта импульса тока молнии, от значений которой зависят перенапряжения, возникающие в электроустановках. Крутизна изменяется в широких пределах и имеет слабую тенденцию возрастать при увеличении амплитудного значения тока молнии. На рис. 19 показано вероятностное распределение крутизн фронта импульса тока молнии.