Лаборатория электрофизических процессов

Заведующий лабораторией

Заведующий лабораторией проф., д. т. н.
Э.М. Базелян

electrophysical-img1.jpgЛаборатория была организована в 1936г. по инициативе Г.М. Кржижановского. В то время она называлась лабораторией Высоковольтного газового разряда. Это правильное название, потому что главным предметом ее исследования была длинная лабораторная искра, которая определяет электрическую прочность воздушной изоляции, и природная –молния. до сих пор создающая немало неприятностей объектам современной техники. Молниезащита и электромагнитная совместимость с молнией – до сих пор основное прикладное направление исследований лаборатории. С ним связано большинство конкретных технических разработок, созданных в лаборатории. и внедренных в практику.

Г.М. Кржижановский доверил создание лаборатории И.С. Стекольникову – молодому 30-летнему ученому, который к тому времени уже успел зарекомендовать себя как талантливый исследователь. Ему и английскому физику Аллибону принадлежит независимое открытие лидера длинной искры - ее основного структурного элемента. Благодаря инициативе И.С, Стекольникова была создана уникальная для того времени испытательная лаборатория с генератором импульсных напряжений на 3 МВ. Ее достоинством стала принципиально новая измерительная техника, которая по ряду параметров не имела аналогов в мире. В лаборатории впервые в мировой практике начались оптические регистрации параметров длинной искры с большим временным разрешением. Приборы, созданные для этой цели, использовали отечественные электронно-оптические преобразователи с многократным усилением света. Пионерские экспериментальные работы проф. И.С.Стекольникова и проф. В.С.Комелькова легли в основу современных представлений о длинной искре и не потеряли своей значимости до настоящего времени.

Экспериментальные работы лаборатории отличала острая практическая направленность. Здесь было впервые обнаружено резкое снижение электрической прочности воздуха при воздействии импульсного напряжение с большой длительностью фронта. Оно повлекло за собой пересмотр методики оценки электрической прочности изоляции ВЛ при коммутационных перенапряжениях. Доказав неоднозначность модельных лабораторных испытаний молниеотводов, специалисты лаборатории развили вероятностную методику оценки их защитного действия, которая до сих пор широки используется в отечественной проектной практике. Лаборатория является разработчиком ряда отечественных и отраслевых нормативных документов по молниезащите, в т.ч. функционирующих в настоящее время. Ее специалисты активно участвовали в разработке средств и методов решения проблемы электромагнитной совместимости с молнией объектов новой техники.

Сегодня лаборатория, руководимая проф., д.т.н. Э.М.Базеляном, специализируется на компьютерном моделировании процессов, связанных с атмосферным электричеством, внедряя полученные результаты в практическую молниезащиту. Ряд этих разработок выполняется в активном содружестве с ведущими исследовательскими организациями страны, - ОВИТ РАН, ИПМ РАН, ТРИНИТИ, МФТИ. Это закономерно, поскольку для надежного решения проблем электромагнитной совместимости с молнией объектов современной техники требуется комплексный анализ проблем электродинамики, газовой кинетики, теплофизики и физики плазмы, а также разработки принципиально нового испытательного оборудования. В частности, результатом подобного сотрудничества явилось создание мобильного испытательного стенда МИК ГИН на автомобилях Камаз с рекордными параметрами,- напряжением 2 МВ и энергоемкостью 4 МДж. Он способен генерировать импульсные токи с амплитудой и временными параметрами, типичными для разряда молнии. Стенд предназначен для испытаний на молниестойкость современных технических сооружений, в первую очередь, их заземляющих устройств. Полевые испытания стенда разрушили давно существующие представления о возможности развития скользящих искровых каналов от места удара молнии исключительно по поверхности плохо проводящих грунтов (скальные породы, вечная мерзлота). В действительности прорыв тока молнии в обход молниеотвода по земной поверхности свойственен любым грунтам. В том числе и с самым низким удельным сопротивлением, что исключительно важно для качественного решения проблемы молниезащиты.

Принципиально новым направлением в молниезащите и электромагнитной совместимости явились комплексные исследования нестационарного коронного разряда в электрическом поле грозового облака. На повестку дня впервые в мировой практике была поставлена и успешно решена задача о влиянии объемного заряда короны на зарождение и ориентировку разряда молнии. Созданная теория привела к принципиально новой методике расчета грозопоражаемости высотных сооружений и послужила основой для создания мультитросовой системы молниеотводов, использующей экранирующий эффект объемного заряда короны. Система предназначена для надежной защиты от прямых ударов молнии и ее опасных электромагнитных воздействий объектов, занимающих территорию большой площади. Она особо эффективна в регионах с грунтами низкой проводимости.

Особенностью современных методологических разработок лаборатории заключается в их полной прикладной завершенности. Подавляющее большинство их сопровождается специально разработанными отраслевыми стандартами, в которые в качестве необходимо приложения включен полный комплект типового программного обеспечения с инструкциями пользователя и типовыми примерами. Программы строятся так. чтобы избежать необходимого обучения пользователей.

Научно-технические разработки лаборатории хорошо известны отечественным и зарубежным специалистам. Как пример последние из них приведены на снимке.

1.jpg

 

Сегодняшние научно–практические интересы лаборатории связаны с проблемой молниезащиты высотных зданий, летательных аппаратов в тропосфере, предприятий по добыче, транспорту и переработке углеводородных топлив, ВЛ сверхвысокого напряжения. Особое внимание уделяется процессам растекания в земле больших импульсных токов, являющихся едва ли не главным источником опасных электромагнитных помех во вторичных цепях современных сооружений. Главный принцип технических разработок сводится к комплексному решения проблемы защиты от прямых ударов молнии и совместимости с опасными воздействиями ее электромагнитного поля. Реализация такого подхода потребовала принципиально новых методологических разработок к выбору традиционных средств молниезаты, в т.ч. молниеотводов, токоотводов и заземляющих устройств. Примером практического внедрения работ лаборатории служит молниезащита Храма Христа Спасителя, высотных сооружений в деловом центре Москвы, летательных аппаратов, линий электропередачи СВН. Недавно был подготовлен отраслевой стандарт по электромагнитной совместимости с молнией в интересах ПАО “Россети” Лаборатория выполняла научно–технические разработки и в интересах зарубежных организаций, в т.ч. НАСА.

2.jpg

Лабораторная библиотека программных разработок содержит оригинальные компьютерные программы для определения надежности защиты объектов от прямых ударов молнии при помощи произвольной системы молниеотводов, числа грозовых отключений ВЛ, где учтены реальные разрядные характеристики внешней изоляции и динамика изменения импульсного сопротивления заземления опор, уровней электромагнитных наводок в контурах объекта произвольной конфигурации, сопротивления заземления и напряжений шага для контуров заземления произвольной сложности в однослойных и двухслойных грунтах.

Лаборатория открыта для научно-технического сотрудничества и готова выполнять конкретные разработки по техническим заданиям заказчика

Типовые предложения Заказчикам

  • Разработка технических мероприятий по защите от прямых ударов молнии и ее электромагнитных воздействий объектов различного назначения, в т.ч. электрических сетей, высотных сооружений, летательных аппаратов, сооружений с большими объемами жидких и газообразных топлив, микроэлектроники, ответственных объектов по хранению и компьютерной обработке информационных потоков.
  • Разработка ведомственных нормативных документов по молниезащите, и ЭМС с молнией, учитывающих специфику технологических процессов и последствия локального изменения ими состояния атмосферы.
  • Расчет и анализ работы сложных заземляющих устройств, в т.ч. с позиций электробезопасности, специфики растекания больших импульсных токов, кондуктивной связи с иными подземными коммуникациями через электропроводность грунта.
  • Разработка эффективных мероприятий по защите от ЭМИ молнии посредством УЗИП.
  • Оценка эффективности технических мероприятий по защите от прямых ударов молнии, ее электромагнитным воздействиям и оптимизации заземляющих устройств.
  • Специфика повышения грозоупорности летательных аппаратов, использующих в качестве конструктивных элементов композитные материалы.