ГРОЗОВЫЕ (АТМОСФЕРНЫЕ) ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ. ИНТЕНСИВНОСТЬ ГРОЗОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Причиной грозы является грозовое облако, которое образуется из мельчайших капель воды — водяной пыли. Восходящими воз­душными потоками водяная пыль поднимается в верхние слои атмосферы и образует облака. По пути капли электризуются вследствие трения о воздух, и нижняя часть облака заряжается отрицательно. В свою очередь, земля как вторая-обкладка свое­образного огромного конденсатора получает положительный за­ряд. Напряженность электрического поля между грозовым обла­ком и землей в среднем составляет 10 кВ/м, однако в местах, где на земле имеются остроконечные предметы, напряженность уве­личивается и может даже наблюдаться свечение из-за так называе­мого коронного разряда.

Если напряженность электрического поля превысит электри­ческую прочность воздуха 25 ... 30 кВ/см, то создаются условия для образования молнии. Существуют различные разновидности молний: линейная, шаровая, четочная. С точки зрения возмож­ных повреждений электроустановок интерес представляет ли­нейная молния между облаком и землей.

Каждый разряд состоит из предразрядного процесса и Собственно разряда. Предразрядиый процесс представляет собой Ступенчатый пробой воздуха, называемый лидером, движущимся Ступенями по 50 ... 100 м с остановкой на 10 ... 100 мкс. Скорость Продвижения лидера порядка 1000 км/с. Когда лидер достигает земли или встречного лидера от земли к облаку, по образовавше­муся каналу устремляется главный разряд со скоростью 50 ... 150 тыс. км/с.

Ток молнии стремительно возрастает до 30 ... 40 кА, Зареги­стрированы молнии с силой тока сотни килоампер, но они бывают редко и учитываются только при защите особо ответственных объектов.

Во время разряда температура канала в воздухе достигает 20 000 °С. При этом воздух быстро расширяется и как бы взры­вается, что вызывает ослепительный световой импульс и раскаты грома.

Наиболее тяжелые последствия бывают при прямом ударе мол- ЙИИ в поражаемый объект. Это прежде всего воздействие ампли­туды волны перенапряжения, которая достигает миллионов вольт И практически пробивает любую изоляцию. Кроме того, молния расщепляет деревянные стойки и траверсы опор линий электро­передачи, разрушает каменные и кирпичные постройки, вызывает Пожары и т. п.

Электростатическое и электромагнитное поля, связанные О главным разрядом молнии, индуктируют напряжения на прово­дах линий, проходящих вблизи места удара, достигающие сотен Тысяч вольт. Этот индуктированный импульс или волна распро­страняется со скоростью, близкой к скорости света, по всем элек­трически связанным линиям и вызывает повреждения в местах С наиболее слабой изоляцией, иногда за несколько километров от места удара молнии.

Рассмотрим характер движения волны по проводам линии, имеющим только емкостное и индуктивное сопротивления, причем Волна имеет прямоугольную форму, то есть фронт волны равен нулю, а длина равна бесконечности.

В этом идеализированном случае скорость движения волны по проводам без активных сопротивлений

Где L₀ и С₀ — индуктивность и емкость линии на 1 км длины.

Скорость движения волны по воздушным линиям передачи близка к скорости света и составляет около 300 тыс. км/с, или 300 м/мкс. В кабельных линиях эта скорость в два раза ниже и составляет 150 ... 160 м/мкс.