ГОСТ Р МЭК 62305-1—2010
где хр— значение рассматриваемых величин (пиковый ток /р, заряд Ор. удельная энергия
(WIR)p,
крутизна тока
(diYdOp). соответствующее определенному пути тока в землю «р»:
х — значение рассматриваемых величин (пиковый ток /. заряд О. удельная энергия
(W!R).
крутизна тока ((Ш/)),
соответствующее общему току молнии;
к
— коэффициент перераспределения тока;
кс
— коэффициент перераспределения тока для внешних LPS (см. приложение С МЭК 62305-3);
ка. к’а
— коэффициенты перераспределения тока при наличии внешних токопроводящих частей, электрических и
телекоммуникационных пиний, входящих в защищаемое здание (сооружение) (см. приложение Е).
D.4Воздействие тока молнии
D.4.1 Термическое воздействие (нагрев)
Термическое воздействие тока молнии вызвано прохождением электрического тока через проводники или
элементы LPS. Резистивный нагрев также возникает при замыкании в точке соединения и во всех изолированных
частях LPS.
D.4.1.1 Резистивный нагрев
Резистивный нагрев может возникнуть в любом компоненте LPS. проводящем существенную часть тока
молнии. Минимальная площадь поперечного сечения проводников должна быть достаточной для предотвраще
ния перегрева проводников до уровня, когда может возникнуть пожароопасная ситуация. Наряду с термическими
воздействиями, описанными в D.4.1. следует также исследовать механическую устойчивость и критерии долго
вечности для выступающих частей здания (сооружения), подверженного воздействию климатических факторов
и/или коррозии. Для предотвращения угрозы для жизни и здоровья людей и убытков вследствие взрыва или
пожара необходимо исследовать нагревающийся проводник.
Ниже приведены рекомендации по выполнению оценки повышения температуры проводника под дей
ствием тока молнии.
Аналитический подход состоит вследующем.
Мгновенная мощность, превращающаяся в тепло при прохождении электрического тока, имеет вид;
F\t) =i2R.
(D.5)
Тепловая энергия, произведенная полным импульсом тока молнии, равна активному (омическому) сопро
тивлению исследуемых компонентов LPS, умноженному на удельную энергию импульса. Эта тепловая энергия,
выраженная вджоулях (Дж) или ваттах в секунду (Вт/с), имеет вид:
W = R jf2dt.
(D.6)
При ударе молнии фазы высокой удельной энергии молнии являются очень короткими по времени, и
появляющееся в здании (сооружении) тепло быстро рассеивается. Поэтому такое явление считают адиабати
ческим.
Температура проводников LPS может быть оценена следующим образом;
ве
1
~
-
л
0
- - |
е х
Р- ^—
а
р°
- -
1
(D.7)
где 9 - 0О— повышение температуры проводников. К;
а— температурный коэффициент сопротивления. 1/К;
WIR
— удельная энергия импульса тока. Дж/Ом;
Ро— удельное омическое сопротивление проводника в окружающей температуре. Ом-м:
q
— площадь поперечного сечения проводника, м2;
Y— плотность материала, кг/м3;
С№— тепловая емкость. Дж/кгК:
0Ь— температура плавления, ”С.
Значения характеристик физических параметров, описанных в уравнении (D.7). для различных материалов,
используемых в LPS, приведены в таблице D.2. В качестве примера применения уравнения (D.7) в таблице D.3
приведены данные повышения температуры проводников, изготовленных из различных материалов, как функ
ция
WIR
и площади поперечного сечения проводника.
Обычная молния характеризуется коротким ударом (время полуспада менее 100 мкс) и высоким пиковым
значением тока. В этих условиях необходимо учитывать поверхностный эффект (скин-эффект). Однако на практи ке
в большинстве случаев, связанных с компонентами LPS, характеристики материалов (динамическая магнит ная
проницаемость проводника LPS) и геометрическая конфигурация (площадь поперечного сечения проводни ка
LPS) уменьшают воздействие скин-зффекта на повышение температуры проводника до незначительного
уровня.
Компонент разряда молнии, наиболее способствующий нагреву. — первый возвратный удар молнии.
33