Труды Кольского научного ценра РАН. № 8, вып.17. 2018 г.

Введение При ударе молнии в заземляющие устройства возникает быстроменяющийся многокилоамперный ток, который воздействует на грунт и вызывает искрообразование, в результате чего и свойства грунта и электрические характеристики заземления могут отличаться в несколько раз от величин, полученных при протекании слабого стационарного тока [1]. Механизмы возникновения электрического пробоя и развития разряда в сложной дисперсной среде, которой является влажный грунт, может отличаться от традиционного лидерно-стримерного механизма. Наличие дисперсной фазы из диэлектрических частиц существенным образом влияют на пробой, а также на растекание сильных импульсных токов. Решение данной проблемы особенно актуально в настоящее время в связи с массовым внедрением в энергетику информационных и управляющих систем на основе микроэлектроники и микропроцессорной техники, имеющей повышенную чувствительность к возникающим перенапряжениям. При растекании больших импульсных токов в грунте электрические свойства самого грунта, как и характеристики заземления могут существенно отличаться от величин, полученных при растекании слабого стационарного тока. Это связано с ионизацией грунта вблизи электрода и образованием искровых каналов, что приводит к заметному снижению удельного сопротивления грунта р [2]. При увеличении импульсного тока в грунте происходит ионизация и образуются искры, в результате чего сопротивления заземления уменьшается, а динамическая вольт-амперная характеристика (ВАХ) становится нелинейной. Причиной ионизации является достаточно сильное электрическое поле проводимости E=pj, которое возникает при растекании импульсного тока с плотностью j с одиночного заземлителя [3]. Ионизация в грунте, сопровождающаяся образованием искровых каналов, начинается при напряженности электрического поля Е=4-16 кВ/см. Данная работа посвящена исследованию импульсных характеристик электродов разной формы и конфигурации, но имеющих одинаковую площадь поверхности. Описание эксперимента Для проведения экспериментов на заземлителях соизмеримых по размерам с зазмелителями реальных объектов электроэнергетики был создан высоковольтный полигон на месте бывшего песчаного карьера вблизи города Апатиты [4]. Удельное сопротивление грунта на полигоне составило 1100 Ом*м. В качестве источника импульсов использовался генератор импульсных напряжений (ГИН), выполненный по схеме Аркадьева-Маркса. Питался ГИН от АИД-70, который был подключен к бензогенератору (рис. 1). ГИН состоял из 6 ступеней, в результате выходное напряжение ГИН лежало в промежутке от 60 до 360 кВ. Заземляющее устройство генератора состояло из двух соединенных между собой контуров: внешнего квадрата со стороной 6 м и внутреннего со стороной 2,5 м. В качестве элементов ЗУ использовались стальные полосы шириной 50 мм и толщиной 4 мм. По углам внутреннего контура были вбиты вертикальные электроды диаметром 20 мм и длиной 1 м. Сопротивление контура заземления 66 Ом. 123