Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами

Приведены результаты прямого воздействия на круглые медные и оцинкованные стальные молниеотводы с плоскими медными, оцинкованными стальными и нержавеющими стальными универсальными зажимами специального профиля апериодических импульсов тока искусственной молнии нормированной по международному IEC 62...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Баранов, М.И., Колиушко, Г.М., Кузьминский, Е.В., Мысюк, Ю.И., Рудаков, С.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2015
Schriftenreihe:	Електротехніка і електромеханіка
Schlagworte:	Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148881
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами / М.И. Баранов, Г.М. Колиушко, Е.В. Кузьминский, Ю.И. Мысюк, С.В. Рудаков // Електротехніка і електромеханіка. — 2015. — № 3. — С. 48–58. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-148881
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1488812019-02-20T01:24:15Z Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами Баранов, М.И. Колиушко, Г.М. Кузьминский, Е.В. Мысюк, Ю.И. Рудаков, С.В. Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Приведены результаты прямого воздействия на круглые медные и оцинкованные стальные молниеотводы с плоскими медными, оцинкованными стальными и нержавеющими стальными универсальными зажимами специального профиля апериодических импульсов тока искусственной молнии нормированной по международному IEC 62305-1: 2010, российскому национальному ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 и немецкому национальному DIN EN 50164-1:2008 стандартам временной формы 10 мкс/350 мкс и амплитуды (50-100) кА с заданными этими стандартами допусками. Приведені результати прямої дії на круглі мідні і оцинковані сталеві блискавковідводи з плоскими мідними, оцинкованими сталевими і неіржавіючими сталевими універсальними затискачами спеціального профілю аперіодичних імпульсів струму штучної блискавки нормованою за міжнародним IEC 62305-1:2010, російським національним ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 і німецьким національним DIN EN 50164-1:2008 стандартами часовою формою 10 мкс/350 мкс і амплітудою (50-100) кА із заданими цими стандартами допусками. Purpose. Test in obedience to the requirements of row of operating foreign standards of round metallic lightning-rods with the flat metallic universal clamps of the special type on firmness to direct action of аperiodic impulses of current of temporal form 10/350 μs by amplitude of 50 кА (N− class) and 100 кА (H− class). Methodology. The order of leadthrough of these tests is certain the followings normative documents: International IEC 62305-1: 2010, Russian national GOST R IEC 62305-1-2010 and German national DIN EN 50164-1:2008 Standards. Results. Conducted on a powerful high-voltage pulsed current of artificial linear lightning with the peak-temporal parameters and admittances of test rationed on the indicated foreign standards rationed that all of the lightning-rods tested in collection with universal clamps, isolating holders and ceramic elements of roof of technical building were survive electrodynamics and electrothermal action of in-use single short blow of an artificial storm digit. Originality. First in domestic practice the similar model tests of lightning-rods are conducted with universal clamps, executed from different explorer materials, on firmness to flowing to on by it the indicated large impulsive currents of artificial lightning. Practical value. Real firmness to lightning of round copper and zincked steel lightning-rods is certain with the flat copper, zincked steel and non-rusting steel universal clamps of the special execution. 2015 Article Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами / М.И. Баранов, Г.М. Колиушко, Е.В. Кузьминский, Ю.И. Мысюк, С.В. Рудаков // Електротехніка і електромеханіка. — 2015. — № 3. — С. 48–58. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2015.3.07 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148881 621.3:537.3 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка
spellingShingle	Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Баранов, М.И. Колиушко, Г.М. Кузьминский, Е.В. Мысюк, Ю.И. Рудаков, С.В. Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами Електротехніка і електромеханіка
description	Приведены результаты прямого воздействия на круглые медные и оцинкованные стальные молниеотводы с плоскими медными, оцинкованными стальными и нержавеющими стальными универсальными зажимами специального профиля апериодических импульсов тока искусственной молнии нормированной по международному IEC 62305-1: 2010, российскому национальному ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 и немецкому национальному DIN EN 50164-1:2008 стандартам временной формы 10 мкс/350 мкс и амплитуды (50-100) кА с заданными этими стандартами допусками.
format	Article
author	Баранов, М.И. Колиушко, Г.М. Кузьминский, Е.В. Мысюк, Ю.И. Рудаков, С.В.
author_facet	Баранов, М.И. Колиушко, Г.М. Кузьминский, Е.В. Мысюк, Ю.И. Рудаков, С.В.
author_sort	Баранов, М.И.
title	Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами
title_short	Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами
title_full	Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами
title_fullStr	Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами
title_full_unstemmed	Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами
title_sort	результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148881
citation_txt	Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами апериодическими импульсами тока искусственной молнии с нормированными по международным стандартам амплитудно-временными параметрами / М.И. Баранов, Г.М. Колиушко, Е.В. Кузьминский, Ю.И. Мысюк, С.В. Рудаков // Електротехніка і електромеханіка. — 2015. — № 3. — С. 48–58. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT baranovmi rezulʹtatyispytanijmolnieotvodovsuniversalʹnymizažimamiaperiodičeskimiimpulʹsamitokaiskusstvennojmolniisnormirovannymipomeždunarodnymstandartamamplitudnovremennymiparametrami AT koliuškogm rezulʹtatyispytanijmolnieotvodovsuniversalʹnymizažimamiaperiodičeskimiimpulʹsamitokaiskusstvennojmolniisnormirovannymipomeždunarodnymstandartamamplitudnovremennymiparametrami AT kuzʹminskijev rezulʹtatyispytanijmolnieotvodovsuniversalʹnymizažimamiaperiodičeskimiimpulʹsamitokaiskusstvennojmolniisnormirovannymipomeždunarodnymstandartamamplitudnovremennymiparametrami AT mysûkûi rezulʹtatyispytanijmolnieotvodovsuniversalʹnymizažimamiaperiodičeskimiimpulʹsamitokaiskusstvennojmolniisnormirovannymipomeždunarodnymstandartamamplitudnovremennymiparametrami AT rudakovsv rezulʹtatyispytanijmolnieotvodovsuniversalʹnymizažimamiaperiodičeskimiimpulʹsamitokaiskusstvennojmolniisnormirovannymipomeždunarodnymstandartamamplitudnovremennymiparametrami
first_indexed	2025-07-12T20:33:05Z
last_indexed	2025-07-12T20:33:05Z
_version_	1837474660988485632
fulltext	Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка 48 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №3 © М.И. Баранов, Г.М. Колиушко, Е.В. Кузьминский, Ю.И. Мысюк, С.В. Рудаков УДК 621.3:537.3 М.И. Баранов, Г.М. Колиушко, Е.В. Кузьминский, Ю.И. Мысюк, С.В. Рудаков РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ МОЛНИЕОТВОДОВ С УНИВЕРСАЛЬНЫМИ ЗАЖИМАМИ АПЕРИОДИЧЕСКИМИ ИМПУЛЬСАМИ ТОКА ИСКУССТВЕННОЙ МОЛНИИ С НОРМИРОВАННЫМИ ПО МЕЖДУНАРОДНЫМ СТАНДАРТАМ АМПЛИТУДНО-ВРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ Приведені результати прямої дії на круглі мідні і оцинковані сталеві блискавковідводи з плоскими мідними, оцинкова- ними сталевими і неіржавіючими сталевими універсальними затискачами спеціального профілю аперіодичних імпу- льсів струму штучної блискавки нормованою за міжнародним IEC 62305-1:2010, російським національним ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 і німецьким національним DIN EN 50164-1:2008 стандартами часовою формою 10 мкс/350 мкс і амплітудою (50-100) кА із заданими цими стандартами допусками. Бібл. 12, табл. 1, рис. 12. Ключові слова: металеві блискавковідводи з металевими універсальними затискачами, генератор аперіодичних імпульсів струму штучної блискавки, випробування на блискавкостійкості. Приведены результаты прямого воздействия на круглые медные и оцинкованные стальные молниеотводы с плоскими медными, оцинкованными стальными и нержавеющими стальными универсальными зажимами специального профи- ля апериодических импульсов тока искусственной молнии нормированной по международному IEC 62305-1: 2010, рос- сийскому национальному ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 и немецкому национальному DIN EN 50164-1:2008 стандартам временной формы 10 мкс/350 мкс и амплитуды (50-100) кА с заданными этими стандартами допусками. Библ. 12, табл. 1, рис. 12. Ключевые слова: металлические молниеотводы с металлическими универсальными зажимами, генератор апериодических импульсов тока искусственной молнии, испытание на молниестойкость. Введение. В соответствии с требованиями ряда действующих международных и национальных норма- тивных документов (стандартов) [1-6] при испытаниях на молниестойкость и пожаровзрывобезопасность зда- ний (сооружений) и находящихся внутри них различ- ных инженерных сетей используются апериодические импульсы тока искусственной молнии с нормирован- ными амплитудно-временными параметрами (АВП). При этом определяющими характеристиками испыта- тельных импульсов тока искусственной молнии поло- жительной полярности являются [1, 6]: амплитуда Im импульсов тока, изменяющаяся в диапазоне (50−200) кА при допуске ±10 %; длительность τр импульсов тока на уровне 0,5·Im, равная (0,35−2) мс при допуске ±10 %; интеграл действия Ja импульсов тока, изменяющийся в диапазоне (0,63−10)·106 А2·с при допуске ±35 %; про- текший электрический заряд ql, изменяющийся в диа- пазоне (25−100) Кл при допуске ±20 %. Время tm, соот- ветствующее амплитуде Im апериодического импульса тока, согласно [6] не должно превышать 50 мкс, а по требованиям [1-5] − 25 мкс. В этой связи указанным временным параметрам испытательного апериодиче- ского импульса тока искусственной молнии удовлетво- ряет его временная форма τf/τp=10 мкс/350 мкс [1-5], где τf, τp − соответственно длительность фронта (с до- пуском ±20 %) между уровнями (0,1−0,9)·Im и длитель- ность импульса (на уровне 0,5·Im с допуском ±10 %) тока, воздействующего на испытываемый технический объект. В 2014 году в НИПКИ «Молния» НТУ «ХПИ» был разработан и введен в опытную эксплуатацию мощный высоковольтный генератор импульсов тока искусственной линейной молнии ГИТМ-10/350 [7], воспроизводящий на низкоомной и малоиндуктивной электрической нагрузке (с активным сопротивлением не более 0,1 Ом и индуктивностью до 1,5 мкГн) им- пульсный ток искусственной молнии временной фор- мы 10/350 мкс с амплитудой от ±10 кА до ±200 кА и допусками, соответствующими требованиям указанных стандартов [1-6]. 1. Постановка задачи исследований. Одним из основных способов защиты от линейной молнии зда- ний (сооружений) и их инженерных коммуникаций является применение на них молниеприемников и молниеотводов, ориентирующих в воздушной атмо- сфере на себя сильноточные каналы грозовых разря- дов и направляющих движущиеся в плазменном кана- ле грозового разряда электрические заряды в землю [1-6]. Как правило, по существующим техническим нормам молниеотводы выполняются из круглого ме- таллического (чаще всего стального) провода диамет- ром до 8 мм при своем поперечном сечении до 50 мм2 [8, 9]. Обычно такие молниеотводы прокладываются вдоль наружной части защищаемых объектов. При своей прокладке определенные части молниеотводов из-за технологических причин (например, для обхода выступающих конструкционных элементов сооруже- ния) приходиться изгибать между собой под прямым углом. При этом сварные соединения в местах стыка частей молниеотводов оказываются трудновыполни- мыми и ненадежными. Поэтому в этом случае наибо- лее технологичными оказались болтовые соединения, использующие для гальванического контакта соеди- няемых частей круглых металлических молниеотво- дов плоские универсальные металлические зажимы специального профиля (рис. 1, 2). Разъемные части таких зажимов из-за их размещения на открытом воз- духе приходиться выполнять из металлов, стойких к воздействию атмосферных факторов (меди, оцинко- ванной стали и нержавеющей стали). Прохождение большого импульсного тока (БИТ) молнии с указан- ными АВП по молниеотводам и их универсальным зажимам сопровождается протеканием интенсивных ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №3 49 как электродинамических, так и электротермических процессов. Эти процессы из-за контактных явлений в зоне взаимного соединения частей молниеотвода с БИТ наиболее ярко будут проявляться в области его универсального зажима. Поэтому требуется прогно- зировать поведение молниеотводов с универсальными зажимами при вероятном действии на них БИТ ли- нейной молнии. Наиболее надежным способом для этих целей является проведение натурных испытаний рассматриваемых молниеотводов на стойкость к воз- действию импульсов тока искусственной молнии с АВП, определяемыми указанными выше междуна- родными и национальными стандартами. Рис. 1. Внешний вид перпендикулярно устанавливаемых под прямым углом друг к другу круглых частей медных молниеотводов диаметром 8 мм и двух разъемных частей плоского медного универсального зажима специальной конструкции с центральным болтовым соединением Рис. 2. Внешний вид параллельно устанавливаемых друг относительно друга круглых частей медных молниеотводов диаметром 8 мм и двух разъемных частей плоского медного универсального зажима специального конструкционного исполнения с центральным болтовым соединением Для выполнения согласно требований стандартов [1-6] испытаний на молниестойкость к прямому воз- действию БИТ молнии с амплитудой Im в 50 кА (N− класс по [6]) и 100 кА (H− класс по [6]) круглых мед- ных и оцинкованных стальных молниеотводов (диа- метром 8 мм и длиной 0,8 м каждой из расположен- ной под прямым углом друг к другу их соединяемой части) с медными, оцинкованными стальными и не- ржавеющими стальными универсальными зажимами с центральным болтовым соединением используем мощный высоковольтный генератор ГИТМ-10/350, обеспечивающий протекание по испытываемым час- тям указанных молниеотводов импульсов тока вре- менной формы 10/350 мкс с требуемой амплитудой. Для количественной оценки результатов воздей- ствия импульсов тока временной формы 10/350 мкс с амплитудой Im от 50 до 100 кА на указанные круглые металлические молниеотводы с плоскими универ- сальными металлическими зажимами будем осущест- влять измерение активного сопротивления Rk при по- стоянном токе между соединяемыми частями молние- отводов в контактной зоне их зажимов как до, так и после действия на них принятых импульсов тока. С целью приближения проводимых испытаний на мол- ниестойкость указанных молниеотводов с зажимами к реальным условиям выполним их закрепление с по- мощью изоляционных держателей на керамических элементах «конька» крыши здания согласно рис. 3. Рис. 3. Внешний вид двух частей круглого медного молние- отвода (диаметром 8 мм и длиной 0,8 м) с медным универ- сальным зажимом специального профиля, закрепленных в зажиме между собой под прямым углом и посредством изо- ляционных держателей на двух керамических элементах «конька» крыши здания и подсоединенных к сильноточной разрядной цепи высоковольтного генератора ГИТМ-10/350 2. Основные характеристики электрической схемы испытаний молниеотводов и генератора ГИТМ-10/350. На рис. 4 приведена схема испытаний металлических молниеотводов с универсальными за- жимами в сильноточной цепи разряда генератора ГИТМ-10/350. Собранный согласно данным рис. 3 испытывае- мый молниеотвод, состоящий из двух частей медной или оцинкованной стальной катанки (диаметром 8 мм и длиной 0,8 м), вместе с медным, оцинкованным стальным или нержавеющим стальным универсаль- ным зажимом подсоединялся на рабочем столе гене- ратора ГИТМ-10/350 к его массивным прямоуголь- ным стальным электродам (рис. 5). Для этой цели на- ми были использованы специальные латунные пере- ходники-зажимы диаметром 20 мм и сплошная мед- ная жила диаметром 6,6 мм с полиэтиленовой изоля- цией крупногабаритного радиочастотного кабеля мар- ки РК-75-44-17 со снятой снаружи медной оболочкой. 50 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №3 Рис. 4. Упрощенная схема испытаний молниеотводов с уни- версальным зажимом в сильноточной разрядной цепи гене- ратора ГИТМ-10/350 [7] (ГИТ-1, ГИТ-2, ГИТ-3 и ГИТ-4 − отдельные генераторы импульсных токов; ГВПИ − генера- тор высоковольтных поджигающих импульсов напряжения на ±100 кВ; F1, F2 − высоковольтные трех- и двухэлектрод- ный коммутаторы с графитовыми электродами; ВП − взры- вающаяся тонкая медная проволочка; СР − разделительный конденсатор емкостью 180 пФ на напряжение ±120 кВ; ШК − коаксиальный шунт типа ШК-300; 1,2 и 3 − соответствен- но отдельные части молниеотвода и универсальный зажим) Рис. 5. Общий вид собранной схемы испытаний стального оцинкованного молниеотвода, составные две части которого закреплены под прямым углом друг к другу, с оцинкованным стальным универсальным зажимом в сильноточной разрядной цепи высоковольтного генератора ГИТМ-10/350 Медная жила кабеля марки РК-75-44-17 гальва- нически подключала удаленный край молниеотвода к заземленному стальному электроду той части сильно- точной разрядной цепи генератора ГИТМ-10/350, в которой размещался метрологически поверенный из- мерительный коаксиальный шунт типа ШК-300 [10]. Данный шунт (рис. 6) имел коэффициент преобразо- вания Кш, равный 11,26·103 А/В. Используемый шунт с помощью радиочастотного коаксиального кабеля марки РК-50-9-11 длиной около 70 м и специального делителя напряжения СД-300 на одном из его краев подключался к цифровому запоминающему осцилло- графу типа Tektronix TDS-1012. При испытаниях ре- гистрирующая импульсы тока аппаратура размеща- лась в экранированном заглубленном в грунт бункере. В схеме проводимых испытаний для имитации плазменного канала искусственного грозового разря- да вблизи одной из частей металлического молниеот- вода с универсальным металлическим зажимом была использована электрически взрывающаяся в атмо- сферном воздухе (при его температуре от +2 до +4 С; относительной влажности от 46 до 49 %; давлении от 748 до 751 мм рт.ст.) тонкая медная проволочка (ВП) диаметром 0,2 мм и длиной 50 мм [11, 12]. Рис. 6. Внешний вид измерительного коаксиального шунта типа ШК-300 с кабелем РК-50-9-11 и делителем СД-300 [10] Данная ВП закреплялась на верхнем стальном электроде двухэлектродной воздушной системы, под- ключенном к непотенциальному электроду управляе- мого трехэлектродного воздушного коммутатора F1 с графитовыми электродами [7], и размещалась с обес- печением воздушного зазора (0,5−1) мм перпендику- лярно плоскости прямоугольной алюминиевой пла- стины толщиной 2 мм (см. рис. 3), жестко соединен- ной своим одним краем с одной из частей испыты- ваемого молниеотвода. При подаче на вход генерато- ра ГВПИ-100 (см. рис. 4) от генератора пусковых им- пульсов микросекундного импульса напряжения ам- плитудой до ±10 кВ на его выходе появляется микро- секундный импульс напряжения амплитудой до ±100 кВ, который передается через разделительную ем- кость СР=100 пФ на управляющий электрод коммута- тора F1. В результате при соответствующей предва- рительной регулировке воздушных зазоров l1 и l2 в коммутаторе F1 происходит его срабатывание и соот- ветственно разряд согласно схеме на рис. 4 предвари- тельно заряженных до постоянного напряжения U1-3 высоковольтных конденсаторов типа ИК-50-3 трех отдельных генераторов импульсных токов ГИТ-1, ГИТ-2 и ГИТ-3 общего генератора ГИТМ-10/350 на ВП и отдельные части молниеотвода с универсаль- ным зажимом. Импульс перенапряжения, возникаю- щий при электрическом взрыве медной ВП, вызывает срабатывание двухэлектродного коммутатора F2 с графитовыми электродами [7] и воздушным зазором l3. В результате будет происходить разряд на испыты- ваемый молниеотвод предварительно заряженных до постоянного напряжения U4 высоковольтных конден- саторов типа ИМ2-5-140 генератора импульсных то- ков ГИТ-4. Проведенные исследования показали, что для получения с заданными по [1-6] допусками на АВП в разрядной цепи генератора ГИТМ-10/350 с ис- пытываемыми молниеотводами импульсов тока тре- буемой формы 10/350 мкс амплитудой до Im=50 кА уровни зарядных напряжений U1-3 и U4 должны соот- ветственно составлять около 10 и 1,25 кВ, а с амплиту- дой до Im=100 кА − соответственно 17 и 2,5 кВ. При этом воздушные зазоры в коммутаторах F1 и F2 ока- зываются равными l1≈2 мм, l2≈5 мм, а l3≈3 мм. Поэтому с учетом [7] уровни запасаемых энергий в указанных конденсаторах генератора ГИТМ-10/350 для данных режимов токового нагружения (при Im≈50 кА и Im≈100 кА) испытываемых нами молниеотводов будут со- ставлять соответственно примерно 57,2 и 200,2 кДж. ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №3 51 3. Амплитудно-временные параметры испы- тательных импульсов тока искусственной молнии. На рис. 7 приведена осциллограмма апериодического импульса тока формы 10/350 мкс искусственной мол- нии, полученная в случае разряда генераторов ГИТ-1, ГИТ-2, ГИТ-3 (при зарядном постоянном напряжении их конденсаторов ИК-50-3, равном U1-3≈16 кВ) и ГИТ- 4 (при зарядном постоянном напряжении их конден- саторов ИМ2-5-140, равном U4≈2,5 кВ) используемой высоковольтной испытательной установки ГИТМ- 10/350 на эквивалент электрической нагрузки. В на- шем случае данный эквивалент нагрузки представлял собой квадратный алюминиевый лист толщиной 2 мм и размером в плане 350 мм  350 мм, горизонтально и жестко закрепленный а пазах на рабочем столе гене- ратора ГИТМ-10/350 между его массивными прямо- угольными стальными электродами. Рис. 7. Осциллограмма апериодического импульса тока 10/350 мкс положительной полярности при разряде генера- торов ГИТ-1, ГИТ-2, ГИТ-3 и ГИТ-4 на эквивалент элек- трической нагрузки (масштаб по вертикали − 22,52 кА/клетка; масштаб по горизонтали − 50 мкс/клетка; Im≈96,4 кА; τp≈325 мкс; tm≈24 мкс; Ja≈2,43·106 А2·с; ql≈45,7 Кл) На рис. 8 приведена осциллограмма импульса тока в цепи генератора ГИТМ-10/350 амплитудой Im до 100 кА, протекающего через оцинкованный мол- ниеотвод с оцинкованным универсальным зажимом. При этом составные части молниеотвода были подключены к сильноточной разрядной цепи генера- тора ГИТМ-10/350 (при зарядных постоянных напря- жениях его конденсаторов U1-3≈17 кВ и U4≈2,5 кВ) согласно данным рис. 5. Из рис. 7, 8 видно, что под- ключение к низкоомной и малоиндуктивной цепи раз- ряда конденсаторов генератора ГИТМ-10/350 [7] ис- пытываемых молниеотводов из-за внесения в нее до- полнительного внешнего индуктивного и активного сопротивлений вызывает определенную деформацию импульса тока временной формы 10/350 мкс. Несмот- ря на такую деформацию, получаемые в этом случае АВП испытательного импульса тока искусственной молнии продолжают удовлетворять жестким требова- ниям международного IEC 62305-1: 2010 [1], россий- ского национального ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 [5] и немецкого национального DIN EN 50164-1:2008 [6] стандартов. Рис. 8. Осциллограмма испытательного апериодического импульса тока положительной полярности при одновремен- ном разряде генераторов ГИТ-1, ГИТ-2, ГИТ-3 и ГИТ-4 на оцинкованный стальной молниеотвод с оцинкованным стальным универсальным зажимом (масштаб по вертикали − 22,52 кА/клетка; масштаб по горизонтали − 50 мкс/клетка; Im≈91,9 кА; τp≈345 мкс; Ja≈2,34·106 А2·с; ql≈46,2 Кл) На рис. 9 представлена осциллограмма импульса тока искусственной молнии в цепи генератора ГИТМ- 10/350 амплитудой Im до 50 кА, протекающего через оцинкованный стальной молниеотвод с оцинкован- ным стальным универсальным зажимом. Рис. 9. Осциллограмма испытательного апериодического импульса тока положительной полярности при одновремен- ном разряде генераторов ГИТ-1, ГИТ-2, ГИТ-3 и ГИТ-4 на оцинкованный стальной молниеотвод с оцинкованным стальным универсальным зажимом (масштаб по вертикали − 11,26 кА/клетка; масштаб по горизонтали − 50 мкс/клетка; Im≈49,1 кА; τp≈340 мкс; Ja≈0,66·106 А2·с; ql≈24,7 Кл) В табл. 1 приведены основные АВП, значения Ja и ql для испытательных импульсов тока временной формы 10/350 мкс, использованных нами при иссле- довании поведения рассматриваемых металлических молниеотводов с указанными металлическими уни- версальными зажимами в условиях прямого воздейст- вия на них принятых импульсов тока искусственной молнии. Сравнение численных значений АВП, инте- грала действия Ja и протекшего заряда ql для фактиче- ски примененных нами испытательных импульсов тока имитированной молнии с их соответствующими количественными показателями согласно требований 52 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №3 основных действующих зарубежных нормативных документов (например, международного IEC 62305-1- 2010 [1], российского национального ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010 [5] и немецкого национального DIN EN 50164-1 стандартов [6]) показывает, что они удовле- творяют необходимым количественным характери- стикам импульсов тока искусственной линейной мол- нии, приведенным в указанных стандартах и приме- няемым при испытаниях на молниестойкость техни- ческих сооружений и их инженерных коммуникаций. Таблица 1 Количественные характеристики основных параметров испытательных импульсов тока искусственной линейной молнии в разрядной цепи мощного высоковольтного генератора ГИТМ-10/350 [7] Наименование параметра Требования зару- бежных стандартов IEC 62305-1-2010, ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010, DIN EN 50164-1 Фактически при испытаниях мол- ниеотводов с универсальными зажимами 50±5 45,1-49,1 Амплитуда им- пульса тока Im, кА 100±10 91,9-96,4 Длительность им- пульса тока τР, мкс 350±35 325-345 (0,63 ± 0,22)·106· (для Im=50 кА) 0,66·106 (для Im≈49,1 кА) Интеграл действия импульса тока Ja, А2·с (2,5 ± 0,875)·106· (для Im=100 кА) 2,43·106 (для Im≈96,4 кА) 25±10 (для Im=50 кА) 24,7 (для Im=49,1 кА) Количество про- текшего по мол- ниеотводам элек- трического заряда ql, Кл 50±10 (для Im=100 кА) 45,7 (для Im≈96,4 кА) 4. Результаты испытаний молниеотводов с универсальными зажимами на стойкость к воздей- ствию импульсов тока искусственной молнии. В процессе высоковольтных испытаний на генераторе ГИТМ-10/350, формирующем апериодические им- пульсы тока 10/350 мкс искусственной молнии на ме- таллических молниеотводах с универсальными ме- таллическими зажимами, на стойкость последних к прямому воздействию таких токовых импульсов нами были использованы следующие конфигурации и ма- териалы молниеотводов и универсальных зажимов:  оцинкованные перпендикулярно подключенные в универсальном оцинкованном стальном зажиме стальные молниеотводы (см. рис. 5);  медные перпендикулярно подключенные в уни- версальном медном зажиме молниеотводы (см. рис. 1);  медные перпендикулярно подключенные в уни- версальном нержавеющем стальном зажиме молние- отводы;  медные параллельно подключенные в универ- сальном медном зажиме молниеотводы (см. рис. 2);  оцинкованные параллельно подключенные в универсальном оцинкованном стальном зажиме стальные молниеотводы;  медные и оцинкованные части перпендикулярно подключенных в универсальном нержавеющем сталь- ном зажиме молниеотводы. На рис. 10. 11 показаны типовые виды испыты- ваемых частей оцинкованного стального молниеотво- да с универсальным оцинкованным стальным зажи- мом в разобранном состоянии соответственно до и после воздействия на них апериодического импульса тока 10/350 мкс амплитудой Im≈91,9 кА (см. рис. 8). Рис. 10. Внешний вид параллельно устанавливаемых в зажи- ме друг относительно друга круглых частей оцинкованного стального молниеотвода и двух разъемных частей универ- сального оцинкованного стального зажима специального профиля с центральным болтовым соединением до воздейст- вия на них импульса тока 10/350 мкс амплитудой Im≈91,9 кА При этом виде испытаний (H− класс по [6]) ука- занных частей круглого молниеотвода с плоским уни- версальным зажимом было установлено следующее: Рис. 11. Внешний вид параллельно устанавливаемых в за- жиме друг относительно друга круглых частей оцинкован- ного стального молниеотвода и двух разъемных частей уни- версального оцинкованного стального зажима специального профиля с центральным болтовым соединением после воз- действия на них импульса тока 10/350 мкс амплитудой Im≈91,9 кА (τР≈345 мкс; Ja≈2,34·106 А2·с; ql≈46,2 Кл)  электродинамического повреждения как круглых оцинкованных стальных стержней молниеотвода, так и его плоского универсального оцинкованного сталь- ного зажима не наблюдается. Никакого повреждения изоляционных держателей молниеотвода и исполь- зуемых совместно с ними керамических элементов «конька» крыши здания также не происходит; ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №3 53  в контактной зоне плоского оцинкованного стального универсального зажима специального про- филя с центральным болтовым соединением его двух разъемных частей после прохождения по нему и двум соединяемым им частям круглого оцинкованного стального молниеотвода испытательного апериодиче- ского импульса тока 10/350 мкс искусственной мол- нии имеет место незначительное электротермическое повреждение наружных поверхностей стержней мол- ниеотвода и внутренних поверхностей разъемных частей зажима в виде локальных прижогов диаметром до 5 мм с наличием в их области очагов сажи;  активное сопротивление Rk в контактной зоне универсального оцинкованного стального зажима как до, так и после воздействия испытательного импульса тока искусственной молнии составляло около 1 мОм. Необходимо отметить, что результаты испыта- ний на молниестойкость в разрядной цепи генератора ГИТМ-10/350 с импульсами тока 10/350 мкс искусст- венной молнии амплитудой Im в 50 кА (N− класс по [6]) и 100 кА (H− класс по [6]) всех остальных конфи- гураций и материалов жестко закрепляемых между собой частей молниеотводов и универсальных зажи- мов, указанных в начале раздела 4, свидетельствуют об их аналогичных локальных повреждениях в зоне универсального зажима и численных значениях Rk. Следует заметить, что контроль активного со- противления Rk в контактной зоне испытываемых ме- таллических молниеотводов с универсальными ме- таллическими зажимами проводился на постоянном токе до 200 мА с помощью метрологически поверен- ного французского измерителя сопротивления зазем- ления типа CA6470N (рис. 12) как до протекания по ним от высоковольтного генератора ГИТМ-10/350 соответствующих импульсов тока формы 10/350 мкс с заданными по [1-6] амплитудами Im (см. рис. 8, 9 и данные табл. 1), так и сразу после их протекания. Рис. 12. Общий вид момента измерения активного сопро- тивления Rk для медных молниеотводов в контактной зоне нержавеющего стального универсального зажима с помо- щью измерителя сопротивления заземления типа CA6470N Выводы. 1. Проведенные в НИПКИ «Молния» НТУ «ХПИ» на генераторе импульсов тока искусственной молнии ГИТМ-10/350 испытания круглых металлических молниеотводов (диаметром 8 мм и длиной 0,8 м) с двумя соединяемыми под прямым углом частями и плоскими металлическими универсальными зажима- ми специального профиля при центральном болтовом соединении их разъемных частей на молниестойкость к прямому воздействию на них апериодических им- пульсов тока временной формы 10/350 мкс амплиту- дой Im в 50 и 100 кА с нормированными по дейст- вующим зарубежным стандартам допусками показа- ли, что все испытанные в сборе молниеотводы с изо- ляционными держателями и керамическими элемен- тами «конька» крыши здания выдержали электроди- намические и электротермические воздействия корот- кого удара искусственного грозового разряда. 2. При испытаниях значения АВП импульсов тока грозового разряда, интеграла действия тока искусст- венной линейной молнии или удельной энергии (с размерностью Дж/Ом) Ja и протекавшего по мол- ниеотводам электрического заряда ql соответствовали международным требованиям. 3. Активное сопротивление Rk в контактной зоне медного, оцинкованного стального и нержавеющего стального разъемных универсальных зажимов приме- ненного профиля с центральным болтовым соедине- нием их двух частей как до, так и после прямого воз- действия для используемых N− и H− классов токового нагружения с АВП согласно действующих требова- ний зарубежных стандартов на все испытанные мол- ниеотводы с подобными зажимами оказывается рав- ным примерно 1 мОм. Данный результат может сви- детельствовать об отсутствии каких-либо механиче- ских нарушений в контактной зоне универсального зажима после прохождения по ней указанных токов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. IEC 62305-1: 2010 «Protection against lightning.− Part 1: General principles». 2. IEC 62305-2: 2010 «Protection against lightning.− Part 2: Risk management». 3. IEC 62305-3: 2010 «Protection against lightning.− Part 3: Physical damage to structures and life hazard». 4. IEC 62305-4: 2010 «Protection against lightning.− Part 4: Electrical and electronic systems within structures». 5. Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010. «Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1: Общие принципы». − М.: Стандартинформ, 2011. − 46 с. 6. Deutsche Norm DIN EN 50164-1: 2008 (VDE 0185-2001). Blitzschutzbauteile. − Teil 1: Anforderungen an Verbindungs- bauteile. − 16 p. 7. Баранов М.И., Колиушко Г.М., Кравченко В.И., Рудаков С.В. Мощный высоковольтный генератор апериодических импульсов тока искусственной молнии с нормированными по международному стандарту IEC 62305-1-2010 амплитуд- но-временными параметрами // Електротехніка і електроме- ханіка. − 2015. − №1. − С. 51-56. 8. Электротехнический справочник. Производство и рас- пределение электрической энергии. Том 3, кн. 1 / Под ред. И.Н. Орлова и др. − М.: Энергоатомиздат, 1988. − 880 с. 9. Баранов М.И. Термическая стойкость неизолированных проводов при прямом ударе молнии // Технічна електроди- наміка. − 1997. − №6. − С. 9-15. 10. Баранов М.И., Колиушко Г.М., Кравченко В.И., Недзель- ский О.С., Дныщенко В.Н. Генератор тока искусственной молнии для натурных испытаний технических объектов // Приборы и техника эксперимента. − 2008. − №3.− С. 81-85. 54 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №3 11. MIL-STD-464A. Военный стандарт США «Электромаг- нитные и экологические эффекты воздействия молнии. Тре- бования интерфейса и критерии проверки систем». − Изд-во Минобороны, 2002. − С. 1-162. 12. Баранов М.И., Кравченко В.И. Электротермическая стойкость металлической обшивки летательного аппарата к прямому воздействию импульсного тока молнии // Элек- тричество. − 2012. − №12. − С. 18-26. REFERENCES 1. IEC 62305-1: 2010 «Protection against lightning. Part 1: General principles». 2. IEC 62305-2: 2010 «Protection against lightning. Part 2: Risk management». 3. IEC 62305-3: 2010 «Protection against lightning. Part 3: Physical damage to structures and life hazard». 4. IEC 62305-4: 2010 «Protection against lightning. Part 4: Electrical and electronic systems within structures». 5. GOST R MEK 62305-1-2010. Nacional'nyj standart Rossi- jskoj Federacii «Menedzhment riska. Zashhita ot molnii. Chast' 1: Obshhie principy» [GOST R IEC 62305-1-2010. National Standard of the Russian Federation. Risk management. Protec- tion from lightning. Part 1: General principles]. Moscow, Stan- dartinform Publ., 2011, 46 p. (Rus). 6. Deutsche Norm DIN EN 50164-1: 2008 (VDE 0185-2001). Blitzschutzbauteile. − Teil 1: Anforderungen an Verbindungsbauteile [German Norms DIN EN 50164-1: 2008 (VDE 0185-2001). Protecting from Lightning of Buildings and their Parts. Part 1: Requirements on Parts Buildings and of Con- nection]. 16 p. (Ger). 7. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I., Rudakov S.V. A powerful high-voltage generator of aperiodic impulses of current of artificial lightning with the peak-temporal parameters rated on an International Standard IEC 62305-1-2010. Elektro- tekhnіka і elektromekhanіka – Electrical engineering & elec- tromechanics, 2015, no.1, pp. 51-56. (Rus). 8. Orlov I.N. Elektrotehnicheskij spravochnik. Proizvodstvo i raspredelenie elektricheskoj energii. Tom 3, kn. 1 [Electrical Engineering Handbook. Production and distribution of electric energy. Vol. 3, book 1]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1988, 880 p. (Rus). 9. Baranov M.I. Thermal stability bare wires for direct light- ning strikes. Tekhnichna elektrodynamika – Technical electro- dynamics, 1997, no.6, pp. 9-15. (Rus). 10. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I., Nedzelskyi O.S., Dnyschenko V.N. A current generator of the artificial light- ning for full-scale tests of technical objects. Pribory i tekhnika eksperimenta – Instruments and experimental techniques, 2008, no.3, pp. 81-85. (Rus). 11. MIL-STD-464A. Voennyj standart USA. «Elektromagnitnye i ekologicheskie effekty vozdejstvija molnii. Trebovanija interfejsa i kriterii proverki system» [USA military standard. Electromag- netic and ecological effects of lightning. Requirements interface and testing criteria systems]. Ministry of Defense Publ., 2002, pp. 1-162. (Rus). 12. Baranov M.I., Kravchenko V.I. Electrothermal resistance of the metal skin of an aircraft to the direct effects of lightning impulse current. Elektrichestvo − Electricity, 2012, no.12, pp. 18-26. (Rus). Поступила (received) 23.02.2015 Баранов Михаил Иванович1, д.т.н., гл.н.с., Колиушко Георгий Михайлович1, к.т.н., с.н.с., Кузьминский Евгений Викторович2, коммерческий директор, Мысюк Юрий Игорьевич3, директор, Рудаков Сергей Валерьевич4, к.т.н., доц., 1 НИПКИ «Молния» Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», 61013, Харьков, ул. Шевченко, 47, тел/phone +38 057 7076841, e-mail: eft@kpi.kharkov.ua 2 ООО «ЕФ-ЕР-ТІ-ГРУП». 02660, Киев, ул. Магнитогорская, 1, оф. 316, тел/phone +38 050 9167205, e-mail: e.kuzminskiy@gmail.com 3 ООО «ГРОМОВИК», 79066, Львов, ул. Кавалеридзе, 17, кв. 9, тел/phone +38 067 9234645, e-mail: gromovyklviv@gmail.com 4 Национальный университет гражданской защиты Украины, 61023, Харьков, ул. Чернышевского, 94, тел/phone +38 057 7073438, e-mail: serg_73@i.ua M.I. Baranov1, G.M. Koliushko1, E.V. Kuzminskiy2, Yu.I. Mysyuk3, S.V. Rudakov4 1 Scientific-&-Research Planning-&-Design Institute «Molniya», National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», 47, Shevchenko Str., Kharkiv, 61013, Ukraine. 2 Company Limited Liability «EF-EP-TI-GRUP», 1, Magnitogorskaya Str., office 316, Kiev, 02660, Ukraine. 3 Company Limited Liability «GROMOVIK», 17, Kavaleridze Str., ap. 9, Lviv, 79066, Ukraine. 4 National University of Civil Protection of Ukraine, 94, Chernyshevska Str., Kharkiv, 61023, Ukraine. Results of tests of lightning-rods with universal clamps by the aperiodic impulses of current of artificial lightning with the peak-temporal parameters rationed on foreign standards. Purpose. Test in obedience to the requirements of row of operat- ing foreign standards of round metallic lightning-rods with the flat metallic universal clamps of the special type on firmness to direct action of аperiodic impulses of current of temporal form 10/350 μs by amplitude of 50 кА (N− class) and 100 кА (H− class). Methodology. The order of leadthrough of these tests is certain the followings normative documents: International IEC 62305-1: 2010, Russian national GOST R IEC 62305-1-2010 and German national DIN EN 50164-1:2008 Standards. Results. Conducted on a powerful high-voltage pulsed current of artificial linear lightning with the peak-temporal parameters and admittances of test rationed on the indicated foreign stan- dards rationed that all of the lightning-rods tested in collection with universal clamps, isolating holders and ceramic elements of roof of technical building were survive electrodynamics and electrothermal action of in-use single short blow of an artificial storm digit. Originality. First in domestic practice the similar model tests of lightning-rods are conducted with universal clamps, executed from different explorer materials, on firmness to flowing to on by it the indicated large impulsive currents of artificial lightning. Practical value. Real firmness to lightning of round copper and zincked steel lightning-rods is certain with the flat copper, zincked steel and non-rusting steel universal clamps of the special execution. References 12, table 1, figures 12. Key words: metallic lightning-rods with metallic universal clamps, generator of aperiodic impulses of current of artificial lightning, test on firmness to lightning.

Institution

Ähnliche Einträge