1tom276

10. TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ 554

Wprowadzając wyrażenia (10.78) i (10.79) do wzoru (10.75) otrzymuje się bezpośrednio ryzyko R w zależności od U_s i U_K, a dzięki temu korelację jego wartości z marginesem pomiędzy wartościami U_w i U_s (rys. 10.48c).

Przy określonych statystycznych rozkładach przepięć i napięć wytrzymywanych wprowadza się wielkość nazywaną statystycznym współczynnikiem ochrony

Stanowi on element wiążący ryzyko przeskoku z marginesem koordynacyjnym. Zależność R =/(?) podano na rys. 10.48d. Dla różnych odchyleń standardowych otrzymuje się wartości ryzyka na poziomie możliwym do ogólnego zaakceptowania w praktyce.

10.3. Przepięcia w urządzeniach elektroenergetycznych

10.3.1. Wyładowania piorunowe

Wyładowania piorunowe wiążą się z istnieniem burz piorunowych. Ze względu na sposób ich powstawania rozróżnia się burze:

— termiczne, w przypadku silnego nagrzania i unoszenia się ku górze dolnych mas wilgotnego powietrza.

— frontowe, w przypadku wyniesienia ku górze dolnych mas powietrza ciepłego w wyniku ich zderzenia z pochyłościami terenu lub z klinami powietrza zimnego.

W chmurze burzowej powstają tzw. komory czynne z przewagą ładunku dodatniego w części górnej i oddzielonych centrów ładunku ujemnego w części dolnej. Wzrost ładunku prowadzi do wzrostu natężenia pola elektrycznego. Z miejsca przekroczenia krytycznej jego wartości rozwija się w kierunku sąsiedniej chmury wyładowanie międzychmurowe (ok. 60% przypadków) lub w kierunku ziemi — wyładowanie doziemne (pozostała część przypadków') stanowiące wyładowanie wstępne schodkowe (strimerowo-liderowe), poprzedzające wielkoprądow'e wyładowanie główne lub gasnące (niezupełne). Wyładowanie doziemne może być zapoczątkowane również przy wierzchołku obiektu naziemnego i wówczas nazywa się wyładowaniem oddolnym.

Tablica 10.17. Zestawienie typów wyładowań piorunowych

Typ	1		2		3		4
Cecha ' -	a	b	a	b	a	b	a	b
Wyładowanie odgórne	X	X			X	X
Wyładowanie oddolne			X	X			X	X
Biegunowość ”	X	X					X	X
Biegunowość „ + "			X	X	X	X
Wyładowanie niezupełne	X		X		X		X
Wyładowanie zupełne		X		X		X		X

Ze względu na obie biegunowości ładunku i różne formy wyładowań można wyróżnić 8 typów wyładowań (tabl. 10.17). Zasadnicze znaczenie mają wyładowania zupełne typu lb w przypadku obiektów niskich na równinie i wyładowanie typu 4b w przypadku obiektów wysokich. Wszystkie wyładowania typu a (niezupełne) są źródłem impulsów typu LEMP (Lightning Eleclromagnetic Pulse) i mogą być niebezpieczne W' przypadku obiektów wyposażonych w czułe urządzenia elektroniczne lub zawierających media wybuchowe.

Z istnieniem wielu centrów burzowych są związane wyładowania wielokrotne (główne) poprzedzane wyładowaniami wstępnymi strzałowymi.

Wyładowanie główne jest charakteryzowane przebiegiem prądu mającego kształt impulsu, po którym może wystąpić prąd długotrwały. Prądy impulsowe charakteryzują tz.w. pioruny zimne, natomiast prąd długotrwały jest właściwością piorunów zwanych gorącymi lub zapalającymi.

Ńa rysunku 10.49 przedstawiono idealizowany kształt impulsu prądowego pioruna. Podstawowymi jego parametrami są: wartość szczytowa 1, maksymalna stromość

narastania s = ( —) , przenoszony ładunek Q = J'/dr, impuls kwadratu prądu lub

ydt /max

energia właściwa W= f i²dt (wydzielana na rezystancji 1 fi), czas trwania czoła 7j i czas do

Rys. 10.49. Idealizowany kształt impulsu Rys. 10.50. Rozkłady parametrów prądu piorunowego

prądowego półszczytu na grzbiecie fali prądowej X₂. Wartości tych parametrów mają charakter losowy i podlegają w przybliżeniu rozkładowa logarytmiczno-normalnemu (rys. 10.50) o funkcji gęstości

g(Z) = —=-exp

_v'2n Za,

(10.80)

przy czym: Z — ogólny symbol parametru I, s,Q,W, T\, T₂: Z_m — Z_50% — wartość przeciętna; a. = (lnZ_16%—InZ^J — odchylenie standardowe; Z_16% — wartość Z, przekroczenie" której jest prawdopodobne w 16% przypadków.

Orientacyjne wartości lnZ_50% i a, podano w tabl. 10.18.

lablica 10.18. Zestawienie orientacyjnych wartości In Zjo% i a, rozkładu parametrów wyładowania piorunowego

Parametry wyładowania	Jn 2 jo%	. z₁₆% g. = ln 7- 4^50%	Parametry wyładowania	ln 2 50%	. Z,„ g. = łn - Zso%
/	3,22	0,97	W	10.60	1,20
s	3,09	0,69	Ti	0,79	1,21
Q	2^2	1,31	T,	3,99	0,88