The work is dedicated to the study of the influence of the wind turbine lightning protection system on the possibility of a lightning strike to the lightning rod, to the protected object and to the surface of the earth. The aim of the work is to study atmospheric electric fields for a complex object: a wind turbine, a thundercloud and a surface of the earth, in two versions - with and without a lightning protection system. This goal is achieved by constructing a mathematical model based on the Laplace equation of elliptic type and boundary conditions for calculating the electric flow function. Computational experiments over a wind turbine carried out in two basic configurations: using a rod-type lightning protection system and without it. The most significant result of the work is a mathematical model with boundary conditions that determines the rigid boundaries of the object of study and constant values at the free and symmetric boundaries for calculating the electric flow function, the method of finding the specific distribution of the lines of the flow function along the boundaries of the studied wind power installation, and the results of computational experiments. As a result, it was found that the applied numerical calculation method allows analyzing the features of the atmospheric electrostatic field near the pointed peaks. The proposed mathematical model makes it possible increasing of the efficiency of lightning protection of a power plant and can be used to simulate other objects using a rod type of lightning protection.

Lucrarea este dedicată studierii efectului sistemului de protecție împotriva trăsnetului a unei clădiri înalte amplasate separat, folosind exemplul unei turbine eoliene privind posibilitatea unui fulger în zonele caracteristice: tija circuitului de trăsnet, obiect protejat și suprafața pământului. Scopul lucrării este modelarea matematică a câmpurilor electrice atmosferice pentru o turbină eoliană pentru două cazuri: turnul este dotat cu paratrăsnet și fără paratresnet. Simularea se bazează pe un calcul numeric al fluxului intensității câmpului electrostatic și are ca obiectiv estimarea eficienței sistemului de protecție împotriva loviturii de trăsnet și a probabilității unui accident condiționat de lovitura de trîsnet. Obiectivul este atins prin construirea unui model matematic bazat pe ecuația Laplace de tip eliptic și anumite condiții de delimitare pentru calcularea funcției fluxului electric. Calculele au fost realizate pentru două configurații de bază - cu și fără un sistem de protecție de tip tijă. Lungimea tijei terminalului a fost variabilă. Noutatea lucrării este determinată de modelul matematic și condițiile de limită propuse propus, cu anumite condiții de delimitare pentru calcularea funcției debitului electric, metoda determinării distribuției specifice a liniilor funcției fluxului la interfața instalației eoliene cu mediul și rezultatele calculului. S-au determinat dependențele evoluției probabilității loviturii de trăsnet în tijă în funcție de lungimea terminalului tijei și a probabilității loviturii fulgerului în turbina eoliană. Modelul matematic permite analiza câmpului electric din apropierea vârfurilor ascuțite a tijelor, suprafațea solilui, sporirea eficienței protecției împotriva trăsnetului a centralei eoliene și poate fi utilizat pentru modelarea altor obiecte, care folosec tipul de tijă de protecție împotriva trăsnetului.

Работа посвящена исследованию влияния системы молниезащиты отдельно стоящего высотного сооружения на примере ветроэнергетической установки на возможность удара молнии в характерные зоны: стержень молниеприемника, защищаемый объект и поверхность земли. Целью работы является исследование атмосферных электрических полей для комплексного объекта: ветровая турбина, грозовое облако и поверхность земли, в двух вариантах – с применением системы молниезащиты и без нее. цель достигается за счет построения математической модели на основе уравнения Лапласа эллиптического типа и граничных условий для вычисления электрической функции потока. Проведены вычислительные эксперименты для установки в двух базовых конфигурациях – с применением системы молниезащиты стержневого типа и без неё, причем в конфигурации с применением системы молниезащиты варьировалась длина стержня молниеприемника. Наиболее существенным результатом работы является математическая модель с граничными условиями, которые определяют жесткие границы объекта исследования и константные значения на свободной и симметричной границах для вычисления электрической функции потока, методика нахождения удельного распределения линий функции потока вдоль границ исследуемой ветроэнергетической установки и результаты вычислительных экспериментов. В результате были найдены две зависимости в функции от длины стержня: первая - зависимость изменения количества эквипотенциальных линий функции потока, попадающих в стержень молниеприемника, и вторая - зависимость изменения количества эквипотенциальных линий эквипотенциальных линий функции потока, попадающих в ветровую турбину. Значимость полученных результатов состоит в определении эффективной длины молниеприемника для исследуемого объекта. Предложенная математическая модель позволяет анализировать атмосферное электростатическое поле вблизи остроконечных пиков и на поверхности земли рядом с защищаемым объектом, а также может быть применена для моделирования других объектов, использующих стержневой тип молниезащиты