Μοντέλο σύλληψης κεραυνού και εφαρμογές του σε συστήματα αντικεραυνικής προστασίας

Abstract

Lightning interception is investigated through scale model experiments. By regarding the rod-plane gap under lightning impulses as a reference case, results are presented relating to the discharge interception probability of an earthed rod inserted in the gap; the impulse volt­age polarity, the length of the reference gap and the earthed rod height were considered as influencing parameters. Proximity effects of a neighbouring object on the interception probability distribution of an air terminal are also investigated by inserting two earthed rods in the reference rod-plane gap. Experimental results are interpreted in terms of the breakdown mechanism and electric field computations. A new lightning attachment model, statistical model, is introduced. Thus, statistical methods for the estimation of lightning incidence to air terminals, shielding design of common structures and for the evaluation of the lightning performance of overhead transmission lines are proposed. Results are compared with that obtained from other lightning attachment models from literature; the statistical model yields results in satisfactory agreement with field data reported in literature

Το φαινόμενο σύλληψης του κεραυνού διερευνήθηκε εργαστηριακά μέσω πειραμάτων κλίμακας. Χρησιμοποιώντας ως αναφορά το διάκενο ράβδου-πλάκας καταπονούμενο από εξωτερικές κρουστικές υψηλές τάσεις, προσδιορίστηκε η κατανομή πιθανότητας σύλληψης της ηλεκτρικής εκκένωσης μίας γειωμένης ράβδου που εισάγεται στο διάκενο πλευρικά μετατοπισμένη ως προς την φορτισμένη ράβδο. Το μήκος του διακένου αναφοράς, το ύψος της γειωμένης ράβδου και η πολικότητα της τάσης καταπόνησης θεωρήθηκαν ως παράμετροι επίδρασης. Επιπρόσθετα, διερευνήθηκαν φαινόμενα γειτνίασης σε σχέση με την κατανομή πιθανότητας σύλληψης εισάγοντας ταυτόχρονα στο διάκενο αναφοράς δύο γειωμένες ράβδους διαφορετικού ύψους. Μέσω της ανάλυσης των πειραματικών αποτελεσμάτων, αποσαφηνίζεται ο μηχανισμός ηλεκτρικής διάσπασης των διακένων που μελετήθηκαν. Αναπτύσσεται ένα νέο μοντέλο, στατιστικό μοντέλο, σύλληψης του κεραυνού. Με βάση το μοντέλο αυτό, προτείνονται στατιστικές μέθοδοι για την εκτίμηση της συχνότητας άμεσων κεραυνικών πληγμάτων σε αλεξικέραυνα, για τη σχεδίαση της θωράκισης έναντι άμεσων κεραυνικών πληγμάτων κοινών κατασκευών, καθώς και για την εκτίμηση της κεραυνικής συμπεριφοράς εναέριων γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Τα αποτελέσματα εφαρμογής των προτεινόμενων μεθόδων συγκρίνονται με αυτά προηγούμενων μοντέλων σύλληψης του κεραυνού και είναι σε ικανοποιητική συμφωνία με δεδομένα πεδίου