для определения амплитуды индуцируемых напряжении в воздушных линиях связи при ударах молнии в землю можно пользоваться выражениями (3.22) и (3.23).

Анализ физической картины явления и полученных аналитических выражений показывает, что амплитудные значения индуцируемых в линии напряжений от электрической и магнитной составляющих поля зависят от амплитуды тока молнии, высоты подвеса линии, скорости обратного разряда и расстояний до него. Тогда

и.э = К iv) /м hib; и. - () hjb,

где kaiv) и кк{р) -коэффициенты, учитывающие скорость обратного разряда молнии.

В данном случае суммарная амплитуда индуцируемого напряжения

Umax = tH.3 + и..и = [э <Р) + ()1 /м / - К Ь. (3.24

Суммарный коэффициент мало зависит от скорости обрат* нош разряда, так как обе его составляющие меняются в противоположных направлениях: kiv) падает с увеличением скоростщ. км{р) возрастает. Поэтому, как показывают теоретические расчеты, иЯЗО бм. При этом упрощается выражение (3.24) для воздушных линий связи, расположенных на расстояниях Ь.(3... 4) h от канала молнии.

Из приведенных выше расчетов следует, что при разрядах молнии в землю на небольших расстояниях от трассы линии индуцируемые в ней напряжения могут достигать больших амплитуд - около 200 кВ для линий связи со средней высотой подвеса проводов /г=5 м, соответственно индуцируемые токи - до 30 кА. При увеличении высоты подвеса провода линии амплитуда напряжения растет.

Для определения грозозащищенности воздушных линий связи необходимо-знать вероятность возникновения в них индуцируемых напряжений с различной амплитудой. В соответствии с [36] полное число случаев появления на линиях связи индуцируемых напряжений с максимальным значением, превышающим f/и,

Л= [10,45 nft ехр (-f/ /260)]/f/ , (3.25);

где п - число ударов молнии в землю для данного района в год; f/и - амплитуда индуцируемого напряжения в линии, кВ; h - высота подвеса линии, м.

Необходимо также отметить, что индуцируемые в линиях связи волны напряжения предельных амплитуд не могут долго существовать. Это связано со многими причинами: возникновением при определенных условиях короны на проводах, которое сопровождается значительными потерями энергии, искажением формы волны и уменьшением амплитуды индуцируемого напряжения: перекрытием с провода по поверхности изоляторов на опоры, а также

затуханием волн в процессе их распространения по линиям. Проведенные исследования на реальных линиях связи показали [10], что значение индуцируемых волн напряжения, которые могут распространяться по проводам линий связи при мокрых изоляторах и проводах, не превышает 50 кВ. При применении защитных устройств в цепях связи от влияния грозовых разрядов необходимо комнить, что эти устройства должны помимо прочих условий выдерживать энергию зарядов проводов, которая согласно статистическим наблюдениям [7] редко превышает 8... 10 Дж на каждом проводе.

Индуцируемые напряжения в линиях связи при разряде молнии между блоками. JXnR определения напряжения, индуцируемого в электрически длинной линии связи ©следствие разряда молнии между облаками, предположим, что канал молнии проходит параллельно линий, как это показано на рис. 3.16. Этот случай соответствует максимальным напряжениям и токам, наведенным в линии.

В отличие от ранее рассмотренного случая разряда молнии в землю процесс взаимодействия грозового разряда между облаками и воздушной линией связи имеет свои характерные особенности. Прежде всего необходимо отметить, что в этом случае магнитное поле молнии, охватывая расположенную параллельно ее каналу воздушную линию связи, будет индуцировать в проводах линии на длине I ЭДС, тем самым наравне с продольной составляющей электрического поля вызывать переходной процесс в ней.

С другой стороны, грозовой разряд между облаками, в отличие от разряда на землю влияет не на всю линию, а только на ее часть, соответствующую длине канала молнии. При этом длина канала молнии между облаками меньше, чем в случае разряда молнии а землю. Если учесть, что средняя высота грозовых облаков над землей не превышает 1... 2 км, то длина канала молнии между облаками, а следовательно, и длина участка, подвержен-

Рис. 3.16. К определению влияния разряда молниимежду облаками на воздушную линию связи

Рис. 3.17. Схема замещения модели воздействия грозового разряда между облаками на бесконечно протяженную воздушную линию связи, находящуюся над идеально провидящей землей

ного внешнему влиянию, е должна превышать 1 .км, а в большинстве случаев значительно меньше этого расстояния.

Сравнивая длину участка линии, подверженного влиянию, с наименьшей длиной волны возможного излучения в спектре молнии, которая имеет порядок 10* м [2], нетрудно заметить, что этот участок представляет молую квазистатическую модель как по сравнению с эквивалентной длиной волны внешнего воздействия, так и по отношению к электрически длинной линии, для которой он является источником волн напряжения и тока.

На рис. 3.17 приведена схема замещения для расчетной модели электромагнитного влияния разряда молнии между облаками на бесконечную линию связи, находящуюся над идеально проводящей поверхностью земли. По обе стороны схема замещения нагружена на сопротивления, равные по величине волновым сопротивлениям линии связи и являющиеся эквивалентам.и бесконечно протяженных вправо и влево от рассматриваемого участка отрезков линии.

Параметры экв.ивалентных генераторов, представленные в схеме на рис. 3.:17, можно найти из следующих уравнений:

и, Е, it) 1/2; (3.26)

t/ =Foi; (3.27);

/э=м(Ог . С ./г .С, (3.28)

где Zkm и 2в.л - волновые сопротивления канала молнии и линии связи соответственно. Ом.

Если .в (3.26) и (3.27) подставить аналитические выражения (1.24), характеризуюЩИе напряженности электрического и магнитного полей проводника с током (в данном случае канала молнии) в ближней зоне излучения, а в (3.28) - соответствующие выражения для емкости между двумя проводниками одинаковой длины (канала молнии и отрезка линии связи) Ск.м-л и емкости отрезка ЛИВИИ связи относительно земли Сл, то с учетом направления включения эквивалентных генераторов в схеме замещения нетрудно получить изображение напряжения между точками а и b схемы (рис. 3.17):

тт / л -м (Р) / £вл1Ш! I

In (2/г/Гпр)-2

к.м Ui2h/r p) - 2] ph {t/Hf In (4ЙЯ/Гпрг. 4я

(3.29)

В полученном выражении первые два слагаемых в фигурных скобках определяют электрическое влияние на линию связи канала молнии при разряде между облаками, третье - магнитное влияние.