Расчет молниеотвода и оценка грозовых перенапряжений

Рассчитать высоту и местоположение молниеотвода для обеспечения защиты подстанции длиной l_x, шириной b_x и высотой h_x (рис. 5) от грозовых перенапряжений. Статистический импульсный ток молнии равен I_М. Средняя крутизна фронта волны импульса равна 35 кА/мкс. Удельная индуктивность и сопротивление молниеотвода равны, соответственно, L_М = 2 мкГн/м и R_М = 15 Ом.

Найти перенапряжение на участке RE (рис. 7) при ударе молнии в точку R в случае отсутствия молниеотвода. Длина импульса молнии τ_М равна 15 мкс. Волновое сопротивление канала молнии z₀ = 280 Ом, волновое сопротивление обмотки трансформатора z₂ = 15000 Ом. Волновые сопротивления участков линии с учетом короны z₁ = z₃ = 350 Ом.

Исходные данные к задаче 3 представлены в табл. 4.

Таблица 4. Исходные данные к заданию 3

Вариант	Ток молнии Iм, кА	Длина объекта lx, м	Ширина объекта bx, м	Высота объекта hx, м	Длина участка RT s1, м
1	100	24	10	4	100
2	120	24	8	4	80
3	140	20	6	4	120
4	160	20	10	3	60
5	80	26	8	3	140
6	100	26	6	3	90
7	120	18	10	5	70
8	140	18	8	5	110
9	160	22	6	5	100
10	80	22	14	6	80
11	100	24	12	6	120
12	120	24	16	6	60
13	140	20	14	4	140
14	160	20	12	4	90
15	80	26	16	4	70
16	100	26	14	3	110
17	120	18	12	3	100
18	140	18	16	3	80
19	160	22	14	5	120
20	80	22	12	5	60
21	100	24	16	5	140
22	120	24	14	6	90
23	140	20	12	6	70
24	160	20	16	6	110
25	80	26	14	5	100

Методика расчета

1. Определение минимального расстояния от объекта до молниеотвода

При ударе молнии по молниеотводу протекает большой импульсный ток. Это создает электромагнитный импульс, который индуцирует ЭДС в близлежащих проводниках. Для обеспечения защиты объекта не только от молнии, но и от электромагнитного импульса, необходимо соблюдать минимальное расстояние от молниеотвода до защищаемого объекта. Для этого определим потенциал на молниеотводе при прохождении разряда:

(17)

Принимая максимальную допустимую среднюю напряженность по воздуху E_в = 500 кВ/м, можно найти минимальное расстояние от молниеотвода до объекта:

(18)