نصب صاعقه گیر-اجرای صاعقه گیر

فهرست مطالب

نصب صاعقه گیر:

هدف از نصب صاعقه گیر حفاظت از سیستمها و افراد در برابر صاعقه و ایجاد مسیری مطمئن جهت انتقال جریان عظیم صاعقه به زمین می باشد، در سیستم صاعقه گیر رادهای هوائی وظیفه جذب صاعقه و هادیهای نزولی وظیفه انتقال  جریان را به شبکه ارتینگ به عهده دارند.  اگر سیستم صاعقه گیر به درستی طراحی و نصب شده باشد امنیت جانی افراد و ایمنی تجهیزات را بدنبال خواهد داشت.

طراحی و نصب صاعقه گیر

 

حفاظت کامل یک سازه در برابر صاعقه شامل حفاظت جلد خارجی یا حفاظت اولیه (External Protection) و حفاظت داخلی یا ثانویه (Internal Protection) می شود. افزون بر این می توان جهت حفاظت پیشگیرانه قبل از وقوع صاعقه و اطلاع زود هنگام، از تجهیزات و سیستمهای هشدار قبل از وقوع یا حفاظت پیشگیرانه (Preventive Protection) استفاده نمود.

 

سیستم حفاظت خارجی به منظور حفاظت جلد بیرونی سازه در برابر اصابت مستقیم سازه طراحی و نصب می شود. این سیستم شامل یک سری میله های صاعقه گیر (پسیو یا اکتیو) هادی میانی و سیستم ارت (ترمینال زمین) و کلیه اتصالات مربوط به آن می شود و می بایست توانایی جذب و هدایت جریان های زیاد صاعقه را برای مدت معینی داشته باشند. طبق استانداردهای مختلف، سیستم حفاظت خارجی باید جریان صاعقه را بدون ایجاد نقص و با تحمل نیروهای الکترودینامیکی ناشی از آن به زمین هدایت نماید بطوریکه کمترین میزان جریان به داخل سازه نفوذ نماید.

 

صاعقه گیر:

 

جهان ما پر از شگفتی هاست برخی از این گونه علاوه بر شگفتی هایشان، بالقوه حادثه آفرین و مصیبت بارند که برای سلامت محیط زیست و انسان ها بسیار خطرناک می باشند (آذرخش، زلزله، سیل) آدمیان برای مبارزه با این گونه موارد و مصون ماندن از آن برای ادامه حیات طی سالیان دراز گذشته راه های متفاوتی را پیموده اند وعلم مبارزه و رویارویی با آن را آموخته اند و تجربه کرده اند و یاد گرفته اند که چگونه با آن روبه رو شوند و برآن غلبه کنند تا زنده باشند و زندگی کنند. در واقع آذرخش قدرتمندترین نمایش الکترواستاتیک در طبیعت است. در ادامه این مطلب می‌خواهیم بدانیم مکانیزم رعد و برق چیست و چگونه می‌توان از خطرات آن در امان بود.

 

 

هدف از صاعقه گیر

 

صاعقه(رعدو برق)چیست؟

 

صاعقه، نوعی تخلیه الکتریکی است که برای ایجاد تعادل بین بارهای مثبت و منفی درون یک ابر، بین دو ابر، یا بین ابر و زمین تولید میشود.بار منفی پائین ابر جذب بار مثبت سطح زمین می شود این بار روی اجسام واحد یا بلند ، همچون درختان و ساختمان های بلند شدیدتر است، وقتی اختلاف بین این بارها به قدر کافی زیاد می شود خواص عایق بندی معمولی هوا از بین رفته و صاعقه ایجاد می شود. رعد و برق همواره مورد توجه انسان‌ها بوده است، آن‌ها همواره غیر قابل پیش بینی بوده اند.. در ادامه این مطلب می‌خواهیم بدانیم مکانیزم رعد و برق چیست و چگونه می‌توان از خطرات آن در امان بود.

 

فرایند تخلیه بار و چگونگی تشکیل صاعقه :

 

یک رعد و برق به صورت پلکانی آغاز می‌شود، الکترون‌های اضافی در پایین ابر با سرعتی تا ۶۰ مایل بر ثانیه از طریق هوای رسانا به زمین می‌رسند. الکترون‌ها مسیرهای زیگزاگ به سمت زمین را دنبال می‌کنند و در مکان‌های مختلف منشعب می‌شوند. متغیرهایی که جزئیات مسیر واقعی را تحت تأثیر قرار می‌دهند به خوبی شناخته نشده‌اند. اعتقاد بر این است که وجود ناخالصی‌ها یا ذرات گرد و غبار در قسمت‌های مختلف هوا ممکن است مناطقی را بین ابرها و زمین ایجاد کند که رساناتر از مناطق دیگر هستند.

 

همان‌طور که شارش بارها از طرف ابر افزایش می‌یابد ممکن است یک درخشش ارغوانی که مشخصه مولکول‌های هوای یونیزه است آغاز شود. با این وجود پله ابتدایی شارش بارها صاعقه واقعی نیست و تنها مسیر بین ابر و زمین را آماده می‌سازد که در نهایت آذرخش از آن عبور کند.با رسیدن الکترون‌های پله ابتدایی به زمین یک دافعه اضافی بین بقیه الکترون‌هایی که به سمت پایین در حال حرکت هستند و سطح زمین به وجود می‌آید و بدین ترتیب مقدار بار مثبت موجود در سطح زمین بیشتر می‌شود. این بار از طریق ساختمان‌ها، درختان و آدم‌ها شروع به حرکت به سمت بالا می‌کند. این بار مثبت رو به بالا به الکترون‌هایی که به سمت پایین در حال حرکت هستند نزدیک می شودهنگامی که تماس بین جریان بار مثبت و الکترون‌ها برقرار شد یک مسیر هدایت کامل بار الکتریکی ایجاد شده و رعد و برق آغاز می‌شود.تخلیه بار اولیه با چندین تخلیه بار ثانویه یا افزایش بار به طور سریع و پی‌در‌پی همراه می‌شود موج های ثانویه فاصله زمانی بسیار کمی از هم دارند که ممکن است به صورت یک موج واحد ظاهر شوند .جریان بار بسیار زیاد و سریع در امتداد مسیر بین ابر و زمین باعث گرم شدن هوای اطراف و گسترش شدید آن می‌شود. انبساط هوا موج ضربه‌ای ایجاد کرده و در نهایت رعد و برق را مشاهده می‌کنیم.

 

فرایند تخلیه بار و چگونگی تشکیل صاعقه

 

براساس مطالعات و بررسی‎های به عمل آمده توسط متخصصین امر تعداد رعد و برق در هر لحظه در سراسر دنیا بین ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ بار می‎باشد. به عبار دیگر حدود ۶۰۰۰ جرقه الکتریکی در هر دقیقه در دنیا زده می‎شود. یکی از خطرناک‎ترین ورزشها که برق‎زدگی را آسان می‎کند، شنا در محیط باز است. شدت جریان الکتریکی در رعد و برق ممکن است بین ۱۰۰۰۰ تا ۴۰۰۰۰ آمپر باشد (درحالی که حداکثر شدت جریان قابل تحمل معمولاً ازچند صد متر متجاوز نمی‎کند). تخلیه بار الکتریکی از یک ابر به ابر دیگر و یا به زمین بوجود می‎آید، می‎تواند قلب انسان را از کار بیاندازد، شش‎ها را پاره کند، مغز و سایر ارگان‎های حیات بدن را از بین ببرد و سبب سوختگی‎های جدی در بدن شود. هوایی که نور برق از میان آن می‎گذرد به شدت گرم می‎شود. جریان الکتریکی شدید میزان حرارت هوا را در کانالی که برق از آن عبور می‎کند برای مدت یک میلی‌ثانیه و یا کنرت از ۳۰۰۰۰ درجه سانتیگراد بالا می‎برد. هوایی که به طور ناگهانی این میزان گرم می‎شود به سرعت منبسط شده و ضربه‎ای به هوای اطراف می‎زند و امواجی را با فشار بین ۱۰ تا ۳۰ اتمسفر بوجود می‎آورد. اغلب فلزاتی که به عنوان وسایل زینتی به کار می‎روند مانند گردنبند و دست بند نیز می‎توان هنگام رعد و برق خطرناک باشند. در موقعی که رعد و برق شدید رخ می‎دهد بهترین کار برای حفظ سلامتی این است که هر نوع وسیله فلزی که در دست دارید را فوراً رها کنید و از ریسک کردن بپرهیزید)

 

فرایند تخلیه بار

 

روش های رویارویی با صاعقه(آذرخش) و پیدایش صاعقه گیر:

 

انسانهای نخستین در هنگام وقوع حادثه به ناچار راه گریز در پیش گرفته، دورانی بعد برای رهایی از این مصائب به نیایش و نذورات متوسل می شدند، اما وقتی انسانها دریافتند که با تکیه برخرد و تجربه خویش می توانند بر مشکلات پیروز شوند، توانایی یافتند برآن غلبه نمایند و در بسیاری از موارد آنان را به خدمت گیرند.
در همین راستا برای مقابله با آذرخش میله های ساده برق گیر(میله برقگیر) کشف و ابداع گردیده اند که قدیمی ترین نوع آن میله های ساده ایست که راس گنبدها و منارها در ایران خودمان مورد استفاده برای ایمنی ساختمان قرار گرفته اند (میدان نقش جهان- اصفهان)- در قرون ۱۷ و ۱۸ برای یافتن راه های جلوگیری از صدمات و خسارات صاعقه کوشش های زیادی به عمل آمده است که در آن رابطه کوشش های چشمگیر بنجامین فرانکلین و دالی بارد است که موجب کشف و ابداع صاعقه گیرهای جدید گردید بنجامین فرانکلین (۱۷۹۰ـ۱۷۰۶)، سیاستمدار، دانشمند و نویسنده معروف در سال ۱۷۵۲ پیشنهاد کرد که جرقه‌های صاعقه توسط میله‌های نوک ‌تیز جذب و سپس توسط هادی فلزی به زمین هدایت شوند به این صورت وی را میتوان پایه‌گذار سیستم حفاظت از صاعقه نامید.

 

 

اثرات صاعقه:

 

صاعقه یکی از اسرار آمیز ترین پدیده های خلقت است که در عین زیبایی ، بسیار مخرب بوده و در طول تاریخ زندگی بشر ، موجب ضرر و زیان مالی و جانی بسیاری شده است اصولاً بشر تا قبل از تجربه شخصی حدود سانحه، کمتر به دنبال علت وقوع آنها بوده است اما خسارات زیاد و مکرر ناشی از اثرات اولیه (ضربه‌های مستقیم) و ثانویه (میدانهای الکترومغناطیسی) صاعقه امروز به حدی رسیده است که توجه به راهکارهای جدی را میطلبد.

 

اثرات صاعقه

 

خطرات جانی صاعقه در اثر عوامل زیر اتفاق می افتد:


۱-برخورد مستقیم صاعقه
۲-ولتاژ گام
۳- ولتاژ تماس
۴-اثرات جانبی صاعقه
ولتاژ گام یا Step Voltage ولتاژ بین دو پای شخص است. در حالت نرمال، فاصله دو پایک مترفرض می شود.

ولتاژ تماس یا Touch Voltage اختلاف ولتاژ بین دست و پای شخص درشرایطی است که دست به بدنه برق دار وصل شده است.

خطرات جانی صاعقه

توصیه‌های رهایی از خطرات ولتاژ گام:

جریان صاعقه پس از تماس با زمین همانند جریان آب در سطح زمین پخش شده و لایه‌های پتانسیل الکتریکی را (مشابه شکل فوق) ایجاد می‌کند.

-۱ با دوپای فاصله دار حرکت کنید (با جهش حرکت کنید) یعنی به صورتی که هم زمان دوپای شما، روی زمین نباشند.

-۲ پا‌ها را به هم بچسبانید (حداکثر فاصله ۵ سانت) و مانند بازی گردو شکستم باگامهای بهم چسبیده و کوچک به آرامی به جلو بروید.

-۳ اگر می‌توانید به صورت لی لی کنان (یک پا)، به شرط اطمینان از حفظ تعادل خود از محل حوزه الکتریکی دور شوید.

خطرات صاعقه برای سازه ها و وسایل داخل سازه:

برخورد صاعقه با سازه ها می تواند منجر به اتفاقات زیر شود، به همین دلیل باید صاعقه را مهار کرد.
۱- انفجار یا آتش گرفتن وسایل در اثر گرمای تولیدی صاعقه
۲- آتش سوزی و یا انفجار ناشی از گرما در اثر عبور جریان بالا از هادیها و یا قسمت های فلزی
۳- ریزش سقف در اثر گرمای ناشی از محل برخورد صاعقه
۴- خرابی قسمت های داخلی سیستمهای الکتریکی و الکترونیکی
با توجه به مطالب فوق ضرورت دارد که ساختمانها و سازه ها برای جلوگیری از خطرات برخورد صاعقه به سیستم های حفاظت در برابر صاعقه مجهز شوند.

امروزه وسائل و تجهیزاتی که برای یک زندگی ساده تدارک دیده شده، پر از مدارهای الکترونیکی است. وسایل خانگی، کامپیوتر، فاکس، بیسیم، تلویزیون، تلفن، شبکه‌های اطلاعاتی جهانی، همه و همه از مدارهای الکترونیکی ساخته شده‌اند که گران بوده و تعمیراتشان نیز آسان نیست و گاهی از خط خارج شدن آن مصادف با خسارتهای غیرقابل جبرانی می‌باشد با داشتن تجهیزات پیچیده الکتریکی و ساختمان های بلند ، بروز یک صاعقه می تواند منجر به آسیب فیزیکی و خرابی فاجعه بار شود. صاعقه بطور طبیعی می تواند باعث آتش سوزی و اختلالات عمده در برق رسانی ، شبکه های مخابراتی و خدمات کامپیوتری و پردازش داده شود و صدمات اقتصادی و جانی جبران ناپذیری گردد. مناطق غربی ایران ۱۰ تا ۲۰ روز در سال صاعقه داشته ، مناطق مرکزی ۴ تا ۱۰ روز در سال صاعقه دارد و مناطق شرقی و جنوب شرقی ۲ تا ۴ روز در سال را صاعقه خواهند داشت. مناطق نزدیک به خط استوا نیز ۱۴۰ تا بیش از ۲۰۰ روز در سال را صاعقه دارند و جزو مناطق صاعقه خیز هستند. بر اساس آمار منتشر شده از سوی سازمان هواشناسی آمریکا از سال ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۶ میلادی آمار برخورد صاعقه به زمین نسبت به سال‌های پیش از آن ۱۰ درصد رشد کرده است و با توجه به تغییرات سریع آب و هوایی که در زمین در حال رخ دادن است. این احتمال نیز سالانه افزایش پیدا می‌کند که نیاز به استفاده از صاعقه گیرها را افزایش می‌دهد. با توجه به مطالب فوق ضرورت دارد که ساختمانها و سازه ها برای جلوگیری از خطرات برخورد صاعقه به سیستم های حفاظت در برابر صاعقه مجهز شوند.

خطرات صاعقه برای سازه ها و وسایل داخل سازه

ارزیابی ریسک صاعقه:

استاندارد IEC 62305-2 روش مدیریت ریسک صاعقه (محاسبات احتمال اصابت صاعقه) را تبیین نموده و حد قابل تحمل با مجاز ریسک را تعیین می نماید. با استفاده از این استاندارد می توان روش های محاسبه ریسک واقعی و روش های حفاظت در برابر صاعقه را اجرا نموده و میزان ریسک واقعی را تا حدود مجاز مشخص شده در استاندارد کاهش داد. نتیجه اصلی و با در واقع خروجی تمام این محاسبات ، این است که آیا بطور کلی نیاز به اجرای سیستم حفاظت در برابر صاعقه هست یا خیر؟ و اگر نیاز هست ، میزان و سطح حفاظت می بایست چقدر باشد ؟ بنابراین محاسبات ارزیابی ریسک به یک LPL(LightningProtection Level) می انجامد که این LPL (سطح حفاظتی) مبنای طراحی سیستم صاعقه گیر اکتیو و پسیو خواهد بود. برای بررسی نیاز یاعدم نیاز به نصب سیستم صاعقه گیر وحفاظت در برابر صاعقه مطابق با استاندارد های BS6651 , NFPA780 , IEC62305 , UNE21186 , NFC17-102 باید پارامتر های لازم را جمع آوری نمود تا بتوان ضریب احتمال خطر وقوع صاعقه را به دست آورد.

این پارامتر ها عبارتنداز:

۱- موقعیت جغرافیایی پروژه وتراکم سالیانه اصابت صاعقه :

Ng پارامتری است که تعداد صاعقه هایی که درهرکیلومتر مربع درسال به زمین اصابت می کند را نشان می دهد. بطور کلی سازمان هواشناسی هر کشور متصدی بررسی این عامل و تهیه نقشه های ایزوکرونیک می باشد که درآن تعداد روزهای طوفانی در نواحی مختلف با اعداد مربوطه مشخص شده است . با توجه به عدم وجود نقشه های مذکور در ایران می توان براساس اطلاعات وآمار هواشناسی تعداد روزهای طوفانی همراه با صاعقه رادر هر منطقه شمارش نمود و با تطبیق آن درجدول استانداردBS6651عددNg را برای هرمنطقه بدست آورد.

۲- ارزیابی احتمالی برخورد صاعقه وانتخاب سطح حفاظتی صاعقه :

برای رسیدن به احتمال برخورد صاعقه و انتخاب سطح حفاظتی مناسب لازم است که دو فاکتور مهم در این زمینه یعنی Nc (تراکم تحمل پذیری ساختمان دربرابراصابت صاعقه) و Nd (تعدادبرخورد مستقیم صاعقه با ساختمان) را مورد بررسی قرار داد. اگرNd<Nc باشد، نیازی به نصب سیستم حفاظتی نیست ولی اگرNd>Nc باشد باید یک سیستم حفاظتی مناسب نصب گردد که برای آنالیز سطح حفاظتی مناسب با میزان خطر برخورد موجود با استفاده از جداول مربوطه و فرمولهای ارائه شده می توان سطح مناسب را محاسبه نمود.

جدول زیر آسیب های موجود برای ارزیابی ریسک را نشان می دهد. در این جدول ستون اول حوزه آسیب شامل L1 : آسیب در مورد تلفات انسانی و جانی ، L2 : از دست رفتن سرویس ها و خدمات اضطراری ، L3 : از دست رفتن آثار و ابنیه های تاریخی و فرهنگی و L4 : ضررهای اقتصادی می باشد. ریسک های R1 تا R4 نیز ناظر بر همین حوزه های آسیب می باشد که در ستون دوم آورده شده است.

منابع ایجاد خسارت مبتنی بر صاعقه ، بر اساس استاندارد در شکل روبرو آورده شده است :

ارزیابی احتمالی برخورد صاعقه وانتخاب سطح حفاظتی صاعقه

 

S1: برخورد مستقیم صاعقه به سازه
S2: برخورد صاعقه نزدیک به سازه و در اطراف آن
S3: برخورد صاعقه به تجهیزات سرویس و خدمات (مانند خطوط انتقال برق)
 S4: برخورد صاعقه به نزدیکی تجهیزات سرویس و خدمات
همراه با چهار منبع S1 تا S4 که در بالا تعیین گردید ، سه نوع آسیب D1 تا D3 نیز طبق استانداردتعریف می گردد که به شرح ذیل می باشند :
 D1 : آسیب جانی به موجودات زنده و انسان به دلیل وجود ولتاژ های گام و تماس
 D2:آسیب فیزیکی ( آتش سوزی ، انفجار ، تخریب مکانیکی و یا ترشح شیمیایی)
D3:خربی سیستم های الکتریکی و الکترونیکی داخلی بدلیل پالس ضربه الکترومغناطیسی صاعقه
به همراه هریک از آسیب های D1 تا D3 ، چهار نوع Loss یا ضرر (زیان) نیز در استاندارد تعریف گردیده است که به شرح ذیل می باشد :
 L1: ضرر جانی و انسانی
 L2: از دست رفتن سرویس های اضطراری در اماکن عمومی
 L3:ضرر به اماکن و ابنیه های تاریخی و فرهنگی
L4:ضررهای اقتصادی (صدمه به سازه و ساختمان و تجهیزات داخلی ساختمان ، سرویس ها و یا از دست رفتن فعالیت و کسب و کار اقتصادی)


به کلمه “سرویس ” دقت نمایید ، منظور دقیق از این کلمه در متن استاندرد بطور کامل توضیح داده شده است و معمولا به خدمات فیزیکی متصل به ساختمان (مانند آب ، برق ، گاز ، تلفن ، دیتا و یا سوخت) و یا خدمات ارایه شده به مردم (مانند خدمات اطلاعاتی و عمومی) اشاره دارد. دامنه خدمات به مردم شامل هر نوع تامین کننده ای است که به دلیل بروز صاعقه و صدمات آن قادر به ارایه آن خدمت یا کالا به عموم نباشد.

مولفه های ریسک در ارزیابی ریسک صاعقه و سیستم صاعقه گیر:
ریسک های R1 تا R4 بر اساس مجموع ریسک های متناظر با هر مولفه محاسبه می شود :


– ریسک های انسانی و خطرات جانی R1= Ra + Rb + Rc(1)+ Rm(1) + Ru + Rv + Rw(1) + Rz(1)
مولفه هایی که با اندیس (۱) مشخص شده اند تنها برای برای سازه هایی هستند که خطر انفجار دارند و یا بیمارستان هایی که با قطع خدمات و یا قطع خدمات آنها جان انسان را به خطر می اندازد.
– ریسک و خسارت به سرویس ها و خدمات عمومی R2 = Rb + Rc + Rm + Rv + Rw + Rz
– ریسک خطرات آسیب به اماکن تاریخی و فرهنگی R3 = Rb + Rv
– ریسک هزینه های اقتصادی R4 = Ra(2) + Rb + Rc + Rm + Ru(2) + Rv + Rw + Rz
مولفه ای که با اندیس (۲) مشخص شده است تنها برای سازه هایی است که خطر ، حیوانات را تهدید می نماید مانند اماکن پرورش مرغ ، گاوداری ها و …
هر کدام از مولفه ها بر اساس جداول مرجع و محاسبات و از طریق فرمول عمومی
Rx = Nx * Px * Lx بدست می آید که در این رابطه Nx تعداد اتفاقات خطرناک در سال ، Px احتمال بروز خسارت و آسیب در سازه و Lx میزان ضرر شناسایی شده می باشد.

 

نقش صاعقه گیر در حفاظت از ساختمان

 

نقش صاعقه گیر در حفاظت از ساختمان:

 

نقش اساسی صاعقه گیر در ساختمان و هدف از نصب صاعقه گیر برای ساختمان ها، محافظت از سیستم های الکتریکی ساختمان در برابر صاعقه می باشدبه همین دلیل برای ساختمان های مرتفع بی شک نوعی صاعقه گیر در نظر گرفته شده و در بلندترین قسمت ساختمان نصب شده است تا در اثر برخورد صاعقه به میله صاعقه گیر فورا جریان بسیار زیاد ایجاد شده توسط صاعقه را که ممکن است باعث تخریب انواع سیستم های الکتریکی در ساختمان و یا آتش سوزی شود، از طریق سیم های انتقالی (هادی نزولی) به زمین هدایت می کند.


حفاظت یک ساختمان بطور کامل شامل موارد زیر است:


۱ – حفاظت جلد خارجی ساختمان از ضربه‌های مستقیم صاعقه(حفاظت اولیه)


۲- حفاظت داخلی و تجهیزات نصب شده داخل ساختمان در مقابل آثار ثانویه صاعقه(حفاظت ثانویه)


از سیستم حفاظت داخلی انتظار می رود با استفاده از همبندی از خطرات جرقه و اضافه ولتاژ خطرناک در داخل ساختمان جلوگیری کند . همبندی به منظور همپتانسیل سازی یا جداسازی تجهیزات حساس الکتریکی و الکترونیکی از اجزای سیستم حفاظت صاعقه می باشد

 

حفاظت جلد خارجی ساختمان در برابر صاعقه:

 

عبارتست از نصب سیستم صاعقه گیر به منظورجلوگیری از اصابت مستقیم صاعقه به ساختمان می باشد.منظوراز حفاظت خارجی، حفظ بدنه واستراکچر ساختمان از آتش سوزی وانهدام در اثر اصابت صاعقه است. کلیه تجهیزات (مانند برقگیر) که جهت جذب وهدایت صاعقه از پشت بام تا سیستم زمین نصب می‌شوند، طبق استاندارد IEC62305 شناسایی می‌گردند. منظور از حفاظت خارجی ایجاد شرایط و مسیری برای جلوگیری از برخورد صاعقه به ساختمان یا سازه است. این سیستم حفاظت خارجی از صاعقه شامل سه بخش است:


الف) جلوگیری از برخورد مستقیم صاعقه به ساختمان توسط تأسیسات بیرونی (توسط پایانه هوایی)
ب) هدایت ایمن جریان صاعقه به زمین توسط سیستم هادی نزولی
ج) پراکنده کردن جریان صاعقه در زمین توسط سیستم پایانه های زمین(رادکوبی-چاه ارت و …)
برای جلوگیری از اصابت مستقیم صاعقه سه سیستم کاربرد دارد:

 

صاعقه گیر:


سیستم سیم هوایی
سیستم مش

 

انواع صاعقه گیر

 

حفاظت تجهیزات نصب شده در داخل ساختمان در برابر صاعقه:

 

توسعه کاربرد سیستم‌های الکترونیکی در جهان، موجب افزایش شدید آمار صدمات وارده به این دستگاه‌ها در اثر صاعقه و اضافه ولتاژ‌های ناشی از آن شده است. لازم به ذکر است که تنها بخشی از اضافه ولتاژ‌ها دراثر صاعقه بوده و بخش عمده آن‌ها ناشی از عملیات سوئیچینگ و حوادث تغذیه می‌باشند. برای این بخش از حفاظت، کاهش اثر میدان‌های الکترومغناطیسی ناشی از صاعقه مد نظر قرار می‌گیرد.

 

پس از برخورد صاعقه به زمین یا ساختمان، وسایل الکترونیکی داخل ساختمان‌هایی که تا شعاع چند کیلومتری از محل برخوردودر محدوده میدان الکترومغناطیسی ایجاد شده قرار دارند، در معرض خطر خواهند بود. حفاظت موثر این تجهیزات در مقابل ولتاژ‌های القایی حاصله، وقتی امکان پذیر است که کلیه سیستم‌های حفاظت داخلی همراه با حفاظت خارجی ساختمان تواماٌ نصب شده باشند.

 

حفاظت داخلی ازصاعقه عبارتست از تهیه وسایلی که به کمک آن‌ها بتوان اثرات اضافه ولتاژ‌های القایی حاصل از جریان‌های صاعقه را برروی تجهیزات داخل ساختمان خنثی کرد؛ و از تئوری منطقه بندی (Zone Concept) جهت حفاظت داخلی ساختمان استفاده می‌شود.


سرج ارستر یک وسیله ی الکتریکی می باشد که بری محافظت از وسایل الکتریکی در مقابل جریان و ولتاژ غیر عادی به کار می رود و ولتاژ را در آستانه ی ۱۲۰ ولت نگه می دارد. وقتی آستانه ای بالاتر از ۱۲۰ ولت باشد سرج پروتکتور ولتاژ را پایین می آورد یا آنرا متوقف می کند. بدون سرج پروتکتور(سرج ارستر) اگر ولتاژی بالاتر از ۱۲۰ ولت باشد آن دستگاه صدمه می بیند. سرج پروتکتورها از وسایل الکترونیکی در مقابل جریان برق محافظت می کنند.

 

سرج پروتکتورها (سرج ارستر) از قطعات زیر تشکیل شده است:

 

هسته ی آهنی انتقال دهنده –زینر دیود- واریستور اکسیدی فلزی

 

دسته بندی ارستر:

 

• ارسترهای کلاس B یا کلاس І
• ارسترهای کلاس C یا کلاس ІІ
• ارسترهای کلاس B+C یا کلاس ІІ + І
• ارسترهای کلاس D
• ارسترهای دیتا و مخابراتی
• ارستر فتوولتاییک

 

دسته بندی ارستر صاعقه گیر

 

در صاعقه های شدید، معمولاً بیشترین تخلیه الکتریکی انجام می گیرد که برای ساختمان ها و تجهیزات بسیار خطرناک است و در بعضی موارد می تواند باعث آتش سوزی و حریق شود. پیشنهاد کارشناسان ایمن پیشگامان بارز برای حل این مشکل، طراحی و اجرای صاعقه گیر می باشد .

 

اجزا تشکیل دهنده سیستم حفاظتی ساختمان ها در برابر صاعقه:

 

اجزاء یک سیستم صاعقه گیر بر اساس استانداردNFC 17-102 & IEC-62305 به شرح زیر است:

صاعقه گیر Air lightning rod or lightning rod
– پایه مخصوص صاعقه گیر (پایه نیم متری و یا یک متری)
– بست اتصال پایه به دکل(کانکشن صاعقه گیر)
– بلوک های فاصله دهنده
– هادی نزولی Down Conductors
– بست و اتصالات هادی نزولی
– شمارنده( کانتر شمارنده) صاعقه Lightning Strike Counter
– اتصال تست Test joint
– پوشش حفاطتی Protective cover
– اتصالات مکانیکی
– حوضچه ارت Earth pit
سیستم ارت ( زمین صاعقه گیر) Earthing system

 

انواع صاعقه گیرها:

 

مطابق با استانداردهای موجود دو نوع سیستم حفاظتی بخش حفاظت اولیه (خارجی )وجود دارد:

 

۱- صاعقه گیر های غیر فعال (Passive):

 

 

صاعقه گیر های فعال( Active )

 

۲_صاعقه گیر های فعال( Active )

 

 

 

صاعقه گیرهای فعال:

 

نام دیگر این سامانه‌ها (ESE)Early Streamer Emission است که به کمک یک منبع خارجی انرژی یا تولید آن به صورت خودکفا، اثر پدیده‌ای مثل Corona Effect را تشدید می‌نماید. صاعقه گیر فعال با ایجاد کانال بالارونده به صورت مصنوعی، موجب عملکرد سریعتر و افزایش شعاع حفاظتی می‌شود.آن دسته از صاعقه گیرهایی که به واسطه انرژی دریافتی از منبع خارجی و یا تولید شده به صورت خودکفا اثر پدیده هایی مثل اثر میله نوک تیز یا پدیده کرونا را تشدید می نمایند نیز شامل صاعقه گیر های فعال میباشند.این دسته از صاعقه گیرها تنوع وسیعی دارند و از انواع آنها می توان به صاعقه گیر اتمی ، بادی ، خورشیدی ، برقی ، خازنی و … اشاره نمود.

 

صاعقه گیر یونیزاسیون خازنی یا صاعقه گیر الکترونیکی:

 

این نوع صاعقه گیر هم اکنون در بسیاری از نقاط جهان مورد استفاده قرار گرفته و یکی از بهترین انواع صاعقه گیر است و اساس عملکرد صاعقه گیر اکتیو وابستگی به انرژی محیط و افزایش آن در هنگام وقوع صاعقه و همچنین تبادل بار الکتریکی با زمین است. به طور کلی صاعقه‌گیر اکتیو در هنگام بروز صاعقه، نقش میانجی و واسطه بین اتمسفر و سطح زمین را بازی می‌کند. بار الکتریکی انتقال‌یافته به زمین در هنگام صاعقه، پتانسیل الکتریکی را تا چندصد کیلو ولت افزایش می‌دهد و این اختلاف پتانسیل با اتصال زمین ساختمان‌های اطراف سبب تخلیه بخشی از جریان صاعقه به هادی‌های ورودی و خروجی ساختمان‌‌ها می‌شود. انتقال میدان مغناطیسی حاصل از عبور این جریان به هادی‌ها ولتاژی بسیار بالا به آنها القا می‌کند و در نتیجه این تغییر ولتاژ، آسیب‌ها و ضررهای جبران‌ناپذیری به سیستم و وسایل برقی موجود در هر ساختمان وارد می‌شود. در صاعقه‌گیرهای الکترونیکی هنگام برخورد صاعقه، کابل‌ها، بدنه هادی‌های الکترونیکی، که هر یک بخش‌های این نوع برق‌گیر را تشکیل می‌دهند، همچون خازن عمل کرده و بار انرژی در آنها تخلیه می‌شود.


در خصوص صاعقه گیر فعال بنا به نوع نیروی محرکه‌ای که دارند نیز مجدداً در دسته‌هایی کوچکتر جای می‌گیرند:

 

صاعقه ‌گیر فعال وابسته که انرژی مورد نیاز خود را با برق شهری یا باتری تأمین کرده و در صورت فقدان آن‌ها عملاً کارایی خاصی ندارد .


صاعقه گیر فعال مستقل یا خودکفا که نیازی به منبعی خارجی برای فعال شدن نداشته و از محیط اطراف خود انرژی مورد نیازش را دریافت می کند .

 

لازم به ذکر است اگر تمایل به خرید صاعقه گیر اکتیو دارید باید بدانید که امروزه صاعقه گیرهای بادی و اتمی و خورشیدی مشکلات زیادی دارند به همین دلیل در حال حاضر صاعقه گیرهای الکترونیک خازنی پرطرفدارتر هستند. چرا که در این نوع صاعقه گیرها از تکنولوژی های به روز و مدرن جهت اجرای صاعقه گیر استفاده شده است.

 

صاعقه گیر‌های غیر فعال (Passive):

 

این نوع از صاعقه گیرها پدیده هایی مثل اثر میله نوک تیز (Point Effect) را بر اساس شکل و خاصیت فیزیکی خود تشدید می کنند مثل میله ساده فرانکلین، صاعقه گیر‌های ژوپیتر، جوجه تیغی و ترمینال سیم هوایی (سیم‌های معلق). صاعقه گیر غیر فعال با توجه به شیوه ساخت و نوع کاربری به انواع زیر تقسیم می‌شود:

 

۱- اجرای صاعقه گیر فرانکلینی

 

اولین و ساده ترین صاعقه گیرها که توسط فرانکلین پیشنهاد شدند، شامل یک میله نوک تیز ساده بود که از جنس مس یا استیل بود. این دکل صاعقه گیر، صاعقه ای که به آنها مستقیم برخورد می کرد را می توانست دفع کند.


شدت دفع ضربه هم به طول میله ، دوری از ساختمان ها و شعاع حفاطتی صاعقه گیر فرانکلینی بستگی داشت . برای محاسبه شدت این ضربه ها به کلاس حفاظتی نیاز است ، زیرا از طریق کلاس حفاظتی می توانی محدوده احتمالی برخورد صاعقه را به صورت درصدی و همچنین توانایی تامین جریان توسط صاعقه را حساب کرد.
کلاس های حفاظتی دارای ۴ کلاس ۹۸، ۹۵، ۹۰، و ۸۰ درصد هستند. کلاس حفاظتی ۹۸% بیشتری سطح حفاظتی را دارد و کلاس ۸۰% دارای کمترین حفاظت است.. این صاعقه گیرها معمولا شعاع پوشش بسیار کمی در حدود ۵ تا ۱۳ متر در کلاس های حفاظتی چهارگانه و طبق استاندارد EN 62305 داشته و برای حفاظت از زون های با شعاع پایین مورد استفاده قرار می گیرند. در بسیاری از موارد بخصوص در پلنت های پتروشیمی و تولید مواد اشتعال زا ، ذاغه های مهمات اشتعال پذیر ، منبع های ذخیره سوخت و مواد شیمیایی و … که هرگونه جرقه در آنها باعث آتش سوزی و انفجار می شود از صاعقه گیر میله ای استفاده می شود. در اینگونه موارد طبق استاندارد و مقررات ؛ استفاده از صاعقه گیر اکتیو که بر اساس تولید جرقه کار می کنند ممنوع می باشد. ارتفاع و ابعاد این صاعقه گیرها معمولا ۵/۱ ، ۳ و ۲ متر و قطرهای ۲۰ و ۱۶ میلی متر می باشد که در ارتفاع ۳ متری دو میله ۵/۱ متری با کوپلر بیکدیگر متصل گردیده و توسط طراح و کارفرمامشخص و سفارشگذاری شده و نصب صاعقه گیر فرانکلین انجام می شود.

 

طول میله برقگیر فرانکلین :

 

این طول برای ابنیه مختلف به شرح ذیل خواهد بود :


– مناره ها و برج ها و دود کشهای کارخانه ها و دکل های خطوط انتقال نیرو ، حدود ۳۰ سانتیمتر بالاتراز سطح حفاظت.

 

– بنا های گنبدی شکل بستگی به شعاع مقطع قسمت پایین گنبد داشته و طول میله برقگیر باید طوری محاسبه و انتخاب شود که بعد از نصب برروی گنبد ، ارتفاع ازسر برقگیر تا مقطع قسمت پایین گنبد بزرگتر از شعاع قسمت پایین گنبد باشد .ولی در هر صورت نباید ارتفاع برقگیر از بالاترین بخش گنبد کمتر از ۳۰ سانتیمتر باشد.

 

– برج سیلو های مختلف ، ساختمان کارخانه ها و ابنیه گوناگون ، حداقل یک متر و حداکثر دو متر بالاتر از سطح حفاظت .

 

دراینگونه موارد باید تمهیدات لازم در برابر واژگونی میله هاپیش بینی شود.

 

– دکل های فلزی مخصوص نصب پرچم ، میله برقگیر مخصوص تیرهای نصب پرچم مشابه سر میله تک شاخه بوده ، ولی باید دارای پایه مناسب برای نصب روی تیر و همچنین حفاظ باشد.

 

طول میله برقگیر فرانکلین

 

۲-اجرای صاعقه گیر با فواصل هوایی(صاعقه گیر میله ای):

 

نوع دیگری از صاعقه گیر که کاربرد بسیاری در پستهای فشار قوی دارد؛ صاعقه گیر از نوع شاخکی یا صاعقه گیر با فاصله هوایی می باشد.

 

این نوع صاعقه گیر ساده ترین نوع صاعقه گیر می باشند که به جرقه گیر نیز معروف هستند.

 

به مراتب از آنها در محلهای اتصال مقره به هادی یا اطراف بوشینگهای ترانسهای توزیع دیده می شود.

 

همانطوریکه که می دانیم صاعقه گیرها باید در برابر ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید باز رفتار کنند.

 

و در برابر ولتاژهای بیشتر از ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید بسته رفتار کنند.

 

در این نوع صاعقه گیر اگر ولتاژ بالا رود؛ بین شاخکها قوس برقرار شده و انرژی صاعقه به زمین منتقل میشود. و این امر باعث می شود که تجهیز از بین نرود.

 

امروزه از این نوع برقگیرها فقط در موارد خاصی استفاده می شود که عبارتنداز:

 

۱- برسر بوشینگهای ترانسها (جهت حفاظت سیم پیچهای ترانس)

 

۲- در خطوط انتقال فشار قوی که به شکل حلقه ای هستند که هم نقش برقگیر را بازی می کنند و هم نقش حلقه کرونا را بازی می کنند.

 

 

۳-اجرای صاعقه گیر با سیستم ترمینال سیم هوایی(کابل های معلق):

 

این نوع حفاظت بصورت استفاده از یک یا چند سیم هوایی در بالای ناحیه مورد حفاظت است . این سیم ها از طریق دکل هایی در دو طرف ناحیه مورد نظر قرار گرفته و از همان طریق نیز به زمین متصل می شوند . جهت نصب صاعقه گیر با این روش باید به این نکات توجه داشت :

– قرار دادن صاعقه گیر بر روی دکل مربوطه
– دو دکل جهت مهار کردن سیم
– استفاده از یک یا چند هادی میانی
– یک گیره تست برای هر هادی میانی جهت اندازه گیری مقاومت زمین
– فاصله هادی میانی از اجسام فلزی باید ۲ متر باشد
– سیستم زمین جداگانه برای هر هادی میانی
– هم پتانسیل سازی چاه های ارت در اجرای صاعقه گیر

 

اجرای صاعقه گیر با سیستم ترمینال سیم هوایی(کابل های معلق)

 

فواصل نصب پایانه های مزبور بر اساس استاندارد NFPA 780 به قرار زیر است :

فواصل پیرامونی سقف های مسطح یا با شیب ملایم و سقف ها ی شیب دار :

در مواردی که ارتفاع نوک پایانه هوایی از سطح مورد حفاظت از ۱۰ اینچ (۲۵۴ میلیمتر) کمتر نباشد، فواصل نصب بر روی نقاط پیرامونی سقف های مسطح یا با شیب ملایم و نیز فواصل نصب بر روی خط الرأس سقف های شیب دار ، باید حد اکثر ۲۰ فوت( ۶ متر ) در نظر گرفته شود.

و در صورتی که ارتفاع مزبور حداقل ۲۴ اینچ ( ۶۰ سانتیمتر) یا بیشتر باشد فواصل نصب باید حداکثر ۲۵ فوت ( ۶/۷ متر) انتخاب شود .

در این گونه موارد فواصل نصب پایانه های هوایی از کناره ها و گوشه های سطوح نامبرده باید حداکثر ۶۰ سانتیمتر باشد .

 

۴-نصب صاعقه گیر به روش قفس فارادی:

 

با گسترش ابعاد ساختمانها و با توجه به محدودیت های میله ساده ، قفس فارادی (Faraday Cage) جایگزین میله های ساده فرانکلینی شد.

امروزه نیز اکثر استانداردهای جهانی استفاده ازقفس فارادی را بهترین روش میدانند.

در این روش سعی می شود ساختمان را در قفسی از هادیهای مسی یا فولادی محصور نمود. دستورالعملهای کلی روش قفس فارادی بشرح زیر است:

– ایجاد یک رینگ از تسمه های مسی یا فولادی درپشت بام ساختمانها یا بر روی جان پناه آن

– ایجاد مشی از تسمه ها یا سیمهای مسی یا فولادی در کف بام ساختمانها به گونه ای که در بالای بام ابعاد شطرنجی هادی ۵*۵ m (سطح I حفاظت ( ۱۰*۱۰ m (سطح II حفاظت) یا ۲۰*۲۰ m (سطح III حفاظت ایجاد گردد.

– اجرای هادیهای میانی نزولی در جهات مختلف ساختمان به نوعی که هر هادی از هادی دیگر بین ۲۰ الی ۳۰ متر فاصله داشته باشد.
– محاسبه فواصل Bonding و اتصال عناصرفلزی روی بام و بدنه به هادی های صاعقه گیر

ضمنا” در مسیر اجرای روش قفس فارادی از ابزار های مختلفی مثل:
هادیهای مسی،
انواع بستهای نگهدارنده،
انواع کلمپهای چند راهی،
میله های برقگیر ساده،
و پایه های نگهدارنده و . . . استفاده می شود.

 

اندازه گیری بار الکتریکی شارژشده بر روی قفس فاراده:

 

با اتصال قفس به یک دستگاه اندازه‌گیری الکتریکی می‌توان بار الکتریکی درون آن را اندازه گرفت،از این رو قفس فاردی یکی از راه‌های اندازه‌گیری بارهای الکتریکی ساکن است.البته پیش از انجام این کار باید قفس را به زمین متصل کرد تا بارهای الکتریکی روی آن تخلیه شود.سپس پیش از قراردادن جسم باردار درون آن، باید آن را از زمین جدا نمود.در عمل برای جلوگیری از تداخل میدان‌های ناشی از بارهای خارجی لازم است قفس اصلی در درون یک قفس فاردی دیگر قرار بگیرد.

در این آزمایش اگر ژرفای قفس اصلی خیلی بیشتر از پهنای آن باشد، بدون نیاز به بستن در قفس می‌توان به نتایج نسبتاً دقیقی دست یافت.

از مزیت‌های این روش اندازه‌گیری این است که می‌تواند بار کل یک جسم رسانا یا نارسانا را اندازه بگیرد.

برای محافظت ساختمان ها و دیگر تأسیسات از جمله:
مناره ها و برج ها ،
بناهای گنبدی شکل
دودکش های بلند کارخانه ها،
دکل های خطوط انتقال نیروی برق و… در برابر صاعقه مناسب و قابل استفاده می باشند.

محدودیت آن نیز این است که قفس باید بتواند کل جسم مورد آزمایش را در بر بگیرد.

 

 

۵-اجرای صاعقه گیر به روش سیستم ترمینال مش

 

این سیستم شامل چندین میله مهار شده و متصل به یکدیگر است که تمامی این میله ها توسط هادی بهم وصل شده و به زمین نیز متصل می شوند . جهت نصب باید به نکات زیر توجه داشت :

– چندین میله مهار شده
– یک شبکه متصل شده به میله ها
– برای هر میله نیاز به یک هادی میانی است
– هر هادی میانی نیاز به یک چاه ارت جداگانه دارد
– هم پتانسیل سازی سیستم های زمین

امروزه پارامتر های مهمی در انتخاب صاعقه گیرها وجود دارد از جمله این پارامترها شعاع پوششی صاعقه گیر در سطح محاسبه شده و جانمایی دقیق و مناسب برای نصب صاعقه گیر با در نظر گرفتن کلیه محدودیت های موجود در پروژه می باشد.

 

پایه مخصوص نصب صاعقه گیر:

 

پایه نگهدارنده صاعقه گیر آلیاژ مس ( برنج فورج ) – پایه مخصوص صاعقه گیر نوک هادی صاعقه گیر باید حداقل ۲ متر بالاتر از سطح تحت حفاظت باشد . این فاصله شامل آنتن ها ، برج های خنک کننده ، تانکر های آب و … می باشد.

 

پایه های صاعقه گیر دیواری نیز از آلیاژ های مس (برنج فورج) با هدایت الکتریکی و استحکام فوق العاده بالا طبق استاندارد BSEN 1982 تولید میگردد.

 

 

بست اتصال پایه و دکل نصب صاعقه گیر:

 

یک فاکتورهای مهم برای نصب صاعقه گیر، بست اتصال و دکل مناسب است.

هر قسمت یک دکل صاعقه گیر باید از سلامت و کیفیت بالایی برخوردار باشد؛

این بدان معناست که خصوصیات کلیدی آن‌ها دارای استانداردهای تعیین شده در نصب صاعقه گیر باشد، تا عملکرد مناسبی در زمان وقوع حادثه از خود بروز دهد. این دکل، دکلی است که از افراد، ساختمان‌ها، سیستم‌ها و به طور کلی تجهیزات در برابر صاعقه و حوادث ناشی از آن حفاظت می‌کند. در واقع این دکل‌ها، قدرت رعد و برق و صاعقه را می‌گیرند و به زمین منتقل می‌کنند تا خطری انسان‌ها و ساختمان‌های اطراف را تهدید نکند. این دکل اجزای مختلفی دارد که هر کدام از آن‌ها وظیفه انجام کاری را بر عهده دارد. بروز نقص و مشکل در هر کدام از این اجزا، باعث می‌شود که این دکل کاربرد خود را از دست بدهد .واحد جرقه زن (Triggering) مورد دیگری است که موجب می‌شود دکل صاعقه گیر به طور طبیعی رعد و برق را به طرف خود بکشاند؛ طوری که بخش نوک تیز برقگیر را به طور کامل یونیزه یا برق‌دار می‌کند.

بنابراین احتمال جذب صاعقه گیر به میله افزایش می‌یابد. شدت میدان الکتریکی درست قبل از وقوع صاعقه افزایش پیدا می‌کند. این سیستم طول صاعقه را به مقدار زیادی کاهش می‌دهد و در زمان خیلی کوتاه بخش زیادی از بار الکتریکی ابرها را تخلیه خواهد کرد. صاعقه گیرهای الکترونیکی به طور طبیعی انرژی خود را از میدان الکتریکی اتمسفر می‌گیرند که در زمان طوفان شدت این میدان چند کیلو ولت بر متر است. نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها، مناطقی که در آن تجهیزات نظامی وجود دارد، کارخانه‌های مختلف و دیگر موارد از مکان‌هایی هستند که نصب دکل صاعقه گیر در آن‌ها ضروری است. برخورد یک صاعقه با چنین مکان‌هایی می‌تواند خسارت‌های بسیار بزرگی را به همراه داشته باشد و به همین دلیل است که از این دکل‌ها استفاده می‌کنند.

 

 

شرایط یک دکل صاعقه گیر خوب :

 

– امکان انتخاب شعاع حفاظتی گسترده
– دستیابی به کیفیت و تکنولوژی برتر روز
– بهره گیری از سیستم عملکرد کاملا مستقل و خودکفا (بدون احتیاج به نور،باد،باطری و غیره…….)
– عمر طولانی
– یکپارچگی محور اصلی صاعقه گیر از نوک آن تا نقطه اتصال به هادی میانی
– هم در شرایط واقعی و هم در شرایط آزمایشگاهی صحت و عملکرد آن به تایید رسیده باشد .

همچنین موارد زیر در نصب دکل ها باید رعایت شود:

*انتخاب بست و اتصالات مناسب با طول و قطر دکل
*اطمینان از استقامت دکل در برابر باد و تکان های شدید
*نصب چراغ خطر جهت جلوگیری از برخورد احتمالی هلکوپترها و هواپیما در ارتفاعات
*پوشاندن دکل های با پوشش گالوانیزه گرم و استفاده از این پوشش سطح خارجی
در بخشهایی از سیستم صاعقه گیر که در محدوده ی غیر مجاز با تاسیسات و تجهیزات الکترونیکی و… قرار دارند به عنوان مثال فاصله دکل و هادی نزولی تا آنتن تلویزیون ، ماهواره، اسپیلت و … لازم است سیستم در زمان نصب صاعقه گیر توسط ایزولاتور همبند شود تا از ایجاد جرقه های ناخواسته در هنگام عبور جریان صاعقه جلوگیری شود.

 

بلوک های فاصله دهنده:


برای اینکه از به هم خوردن عایق بندی سطح پشت بام جلوگیری شود، باید از بلوک فاصله دهنده استفاده کرد .عبور هادی نزولی روی پشت بام ساختمان ها که عمدتا توسط ایزوگام و غیره عایق می گردند بهتر است توسط بلوک های فاصله دهنده انجام گیرد تا از برهم خوردن عایق بندی سطح پشت بام جلوگیری بعمل آید.

 

بلوک های فاصله دهنده صاعقه گیر
بلوک های فاصله دهنده صاعقه گیر

 

هادی نزولی صاعقه گیر:

 

هادی نزولی در نصب صاعقه گیر را می توان از جنس های مختلف و در طرح های گوناگون اجرا نمود اما نکته حائز اهمیت این است که حداقل سطح مقطع مورد نیاز طبق استاندارد هادی نزولی صاعقه گیر برابر با ۵۰ میلی متر مربع می باشد که می تواند بصورت سیم مدور چند رشته هوایی یا بصورت تسمه با ابعاد ۲۰*۳ میلی متر استاندارد (سطح مقطع آن ۶۰ میلی متر مربع) در نظر گرفته شود . جدول زیر بر اساس استاندارد IEC62561-2 متریال مجاز در هادی نزولی صاعقه گیر را نشان می دهد :

 

 

هادی نزولی صاعقه گیر پس از نصب روی ساختمان، می بایست بوسیله هادی های میانی Down Conductor از طریق سیم مسی بدون روکش به سیستم زمین متصل گردد. از هادی نزولی برای ارتباط بین صاعقه گیر و سیستم ارت استفاده می شود. در بسیاری از موارد شرایط طوری است که می‌بایست هادی نزولی صاعقه گیر عایق باشد تا تجهیزاتی که در مسیر نصب هادی نزولی قرار دارد از تاثیرات القایی ولتاژ و جریان ناشی از صاعقه حداقل میزان ممکن تاثیر بگیرند پس از نصب صاعقه گیر ساختمان، آن را توسط یک یا چند هادی نزولی به سیستم ارتینگ اجرا شده متصل می‌کنیم. به هادی‌های نزولی اصطلاحا هادی‌های میانی نیز گفته می‌شود.این هادی می تواند انواع تسمه یا سیم های بافته شده با سطح مقطع حداقل ۵۰ میلی متر مربع باشد. مقاومت الکترود زمین صاعقه گیر می بایست زیر ۱۰ اهم باشد و پس از اجرا به شبکه هم پتانسیل کل سایت متصل شود. با توجه به استاندارد NFC اگر ارتفاع ساختمان از ۲۸ متر بالاتر باشد یا اینکه طول ساختمان از ۲ برابر ارتفاع بزرگ تر باشد بایستی برای اتصال برقگیر به سیستم زمین از ۲ هادی میانی استفاده نمود. در مورد قطر هادی نیز استاندارد مصارف خانگی برای هادی میانی سیم ۵۰ مسی و برای مصارف صنعتی سیم های ۷۰ ، ۹۰ ، ۱۲۰ و … بسته به مؤلفه محتویات ساختمان می توان استفاده نمود .

 

در سیستمهای صاعقه گیر غیر ایزوله باید حداقل دو هادی نزولی از دو مسیر مجزا اجرا شود در شرایط خاص ممکن است هادی نزولی از سیستم حذف یا به بیش از ۲ هادی افزایش یابد. در ساختمان ها و اسکلت های با ارتفاع بالاتر از ۶۰ متر لازم است در ارتفاعات پایین تر با فاصله معین تمهیداتی برای جلوگیری از اصابت صاعقه به بدنه سازه بعمل آید.. استفاده از کابل های دیگر مانند کابل کواکسیال فشار قوی برای این کار مناسب نیست و هیچ یک از استانداردهای این کار را ندارد. متاسفانه برخی از سودجویان برای این کار از کابل های دیگری استفاده می کنند که بدرد این کار نمی خورد و باعث به خطر انداختن جان و مال مردم می شود.

هادی های نزولی باید در خارجی ترین قسمت ساختمان اجرا شوند همچنین خم ها و در نظر گرفتن فاصله ایمن از اهمیت خاصی برخوردارند.

هادی های نزولی می بایست به گونه ای آرایش یابند که از نقطه اصابت صاعقه تا زمین :

 

 

۱- چندین مسیر جریان موازی وجود داشته باشد
۲- طول مسیر جریان در یک مقدار کمینه نگه داشته شود
۳- همبندی به منظور همپتانسیل سازی بخش های هادی ساختمان مطابق الزامات انجام شود .

اتصال هادی های نزولی از طرفین به یکدیگر بعنوان یک اقدام خوب تلقی می شود .

نصب هر چه بیشتر هادی های نزولی ، حتی المقدور در فواصل یکسان دور تا دور محیط خارجی که توسط هادی های رینگ به هم متصل شده اند ، احتمال وقوع جرقه های خطرناک را کاهش داده و حفاظت تاسیسات داخلی را تسهیل می کند. این شرایط در ساختمان های با اسکلت فلزی و در ساختمان های بتن مسلح که در آن ها آرماتورهای متصل به هم ، پیوستگی الکتریکی را دارد قابل دستیابی است .

تمام هادی های نزولی باید به بخش های فلزی ساختمان و یا به هادی همبندی ، همبند شده باشند . برخی از آن ها میتوانند نقش هدایت و پراکنده سازی جریان صاعقه به زمین را ایفا نمایند .

در ساختمان های بتن مسلح (شامل قطعات بتن مسلح پیش ساخته) می توان از آرماتورهای موجود ، به عنوان هادی نزولی استفاده گردد . البته با این شرط که اثرات حرارتی ناشی از عبور جریان صاعقه بر روی بتن در محاسبات مهندس طراح لحاظ گردیده باشد (حرارت زیاد ممکن است باعث ترک خوردگی بتن شود). برای این منظور باید پیوستگی الکتریکی آرماتورها به وسیله انجام آزمون الکتریکی بین بالاترین نقطه هادی نزولی یعنی در محل اتصال به پایانه هوایی و پایین ترین نقطه آن یعنی محل اتصال به پایانه زمین آزموده شود . لازم به ذکر است که مقدار مقاومت الکتریکی کل نباید از ۲/۰ اهم بزرگتر باشد در غیر اینصورت پیشنهاد می شود یک سیستم هادی نزولی خارجی نصب شود . توصیه می شود جریان تزریقی دستگاه آزمون در حدود ۱۰ آمپر تنظیم شود.

توصیه می گردد تا از یک فاصله گذاری برابر بین هادی های نزولی در محیط خارجی ساختمان استفاده شود . مقادیر ترجیحی نوعی برای فاصله بین هادی های نزولی در جدول زیر آورده شده است .

اتصال هادی نزولی صاعقه گیر

 

در اجرای صاعقه گیر تا جایی که ممکن است، یک هادی نزولی بایستی در هر یک از گوشه های در معرض برخورد ساختمان نصب شود .

 

نحوه اجرا سیستم هادی نزولی :

 

در نصب صاعقه گیر هادی های نزولی، تا آنجایی که عملیاتی است باید چنان نصب گردند که مسیر مستقیم و ممتد از هادی های پایانه هوایی را فراهم نمایند و به شکل کاملاً مستقیم و عمودی نصب شوند به گونه ای که کوتاهترین و مستقیم‌ترین مسیر را به زمین فراهم نمایند و از تشکیل هرگونه حلقه در مسیر جریان خودداری شود . اما در جایی که ممکن نباشد باید از الزامات پیروی گردد .

 

هادی های نزولی ، حتی اگر توسط مواد عایقی پوشانیده شود ، نباید در آب روها یا ناودانی ها نصب شوند زیرا رطوبت موجود در آب روها منجر به خوردگی شدید هادیهای نزولی می‌شود .

 

پیشنهاد می شود که هادی های نزولی چنان جانمایی شوند که یک فاصله مابین آن ها و تمامی درب ها و پنجره ها فراهم گردد(حداقل یک متر) .

 

سیستم حفاظت صاعقه خارجی در بیشتر موارد متصل به ساختمان تحت حفاظت است. هادیهای نزولی در سیستم حفاظت صاعقه در اینگونه ساختمان ها ممکن است به صورت زیر نصب شود :

 

– اگر دیوار از مواد غیر قابل اشتعال ساخته شده باشد ، هادیهای نزولی می‌توانند بر روی سطح یا داخل دیوار اجرا گردند ‌.


– اگر دیوار از مواد قابل اشتعال ساخته شده باشد ، هادیهای نزولی بر روی سطح دیوار می توانند نصب شوند مشروط بر اینکه افزایش دمای ناشی از عبور جریان صاعقه خطری برای موادی که در ساخت استفاده شده اند ، نداشته باشد .

 

– اگر دیوار از مواد قابل اشتعال ساخته شده باشد و افزایش دمای هادیهای نزولی خطرناک باشد هادیهای نزولی باید چنان قرار گیرند که فاصله بین آنها و دیوار همواره بزرگتر از ۰/۱ متر باشد . در این شرایط بست های نگهدارنده میتوانند در تماس با دیوار باشند .

 

زمانیکه نتوان از فاصله کافی مابین هادی نزولی تا یک ماده قابل اشتعال مطمئن شد ، سطح مقطع هادی های نزولی فولادی ( یا یک هادی با ظرفیت حرارتی معادل) نباید کمتر از ۱۰۰ میلی متر مربع باشد .

 

در مواردی که اثرات حرارتی و انفجاری در نقطه اصابت صاعقه یا بر روی هادی حامل جریان صاعقه ممکن است موجب ایجاد خسارات به ساختمان و یا محتویات آن کند ، توصیه می شود سیستم حفاظت صاعقه ایزوله در نظر گرفته شود . از این قبیل سازه ها می توان به ساختمان هایی با پوشش قابل اشتعال ، ساختمان‌هایی با دیواره‌های قابل اشتعال و مناطق با خطر انفجار آتش اشاره نمود . ذکر این نکته ضروری است که به هنگام نصب هادی نزولی و اتصالات آن باید دقت زیادی کرد. وظیفه هادی‌ها تخلیه انرژی صاعقه می‌باشد و این امر باید به درستی انجام گیرد تا این انرژی خطرناک از مسیر‌های نامناسب تخلیه نگردد. زیرا خطرات آن به مراتب بیشتر از خود صاعقه خواهد بود.

 

 

بست و اتصالات هادی نزولی:

 

اتصال هادی نزولی به سازه باید توسط بست های مناسب برقرار گردد. ضروریست در هر متر هادی نزولی از ۳ عدد بست استفاده شود. به جز در مواردی که از هادی های نزولی طبیعی به صورت ترکیب شده با الکترودهای زمین فوندانسیون استفاده شده باشد ،در محل اتصال هر یک از هادی های نزولی به پایانه زمین ، بایستی روی هر هادی نزولی یک گیره تست با هدف اندازه گیری قرار داده شود .

 

در شرایط عادی این گیره باید بسته باقی بماند اما امکان باز کردن آن باید به کمک ابزار آلات مربوطه وجود داشته باشد . چرا که در زمان قطع اتصال از طریق جداسازی گیره تست بین هادی نزولی و الکترود زمین (اندازه گیری ایزوله شده) مقاومت الکترود محلی زمین بایستی سنجیده شود .پایانه‌های هوایی و هادیهای نزولی می‌بایست چنان محکم ثابت نگه داشته شوند تا نیروهای الکترودینامیکی یا مکانیکی اتفاقی (برای مثال ارتعاشات ، لیز خوردن برف گوله شده ، انبساط حرارتی و غیره ) منجر به قطع شدن یا شل شدن هادی ها نشود.

 

 

شمارنده( کنتور) صاعقه

 

شمارنده ها یا کانترهای برقگیر و صاعقه گیر جهت شمارش تعداد صاعقه های عبوری از سیستم وگزارش ساعت و تاریخ وقوع سرج مورد استفاده قرار میگیرند شمارنده صاعقه انرژی الکتریکی حاصل از یک هادی را هنگامی که یک ضربه صاعقه رخ می دهد ، از طریق زمین به دست می آورد. دستگاه هر بار ضربه شمارنده را در هرواحد افزایش می دهد. شمارنده صاعقه گیر از هیچ نوع منبع تغذیه استفاده نمی کند زیرا از انرژی الکتریکی رعد و برق استفاده می کند. شمارنده صاعقه به دو دسته شمارنده صاعقه دستی (شمارنده آنالوگ) و شمارنده صاعقه دیجیتالی تقسیم میشود. به شمارنده صاعقه، کانتر صاعقه نیز گفته میشود و بر سر راه میله ارت قرار میگیرد. کنتور صاعقه باید در مستقیم ترین هادی نزولی و قبل از سکسیونر (به فرانسوی Sectionneur )تست در فاصله ۲ متری از سطح زمین قرار گیرد پس از هر بار جذب صاعقه توسط سیستم صاعقه گیر، تست های مربوط به سلامت سیستم صاعقه گیر و ارت ضروری است. پس نصب کنتور صاعقه می تواند کمک بزرگی در آگاهی از جذب صاعقه توسط سیستم و سلامت آن باشد.

 

شمارنده( کنتور) صاعقه

 

اتصال تست:

جهت انجام تست های سیستم صاعقه گیر و وصل یا قطع بودن ارتباط بین هادی نزولی و سیستم ارت نصب اتصال تست بر روی هر هادی نزولی از اهمیت ویژه ای برخوردار است طبق استانداردهای حفاظت، اتصال تست هادی در مواردی که در دسترس عموم است بایستی درون جعبه ای کامپوزیتی که روی آن علامت ارت درج گردیده است قرار گیرد اتصال تست باید در ارتفاع ۲ متری از سطح زمین نصب شود.

 

اتصال تست صاعقه گیر

 

پوشش حفاطتی:

 

صاعقه گیرهای مختلف با توجه به نوع انها(اکتیو یا پسیو بودن) از شعاع پوشش حفاظتی متفاوتی برخوردارند. زمانی که از صاعقه‌ گیرها به منظور جذب و انتقال رعد و برق به زمین زیرین یک ساختمان استفاده می‌کنیم، در حقیقت تنها مقدمات حراست از نقطه‌ای خاص که احتمال برخورد آذرخش (برخورد صاعقه) با آن زیاد است را فراهم کرده‌ایم . به بیانی دیگر، از آنجایی که احتمال برخورد صاعقه با بلندترین قسمت یک سازه (مثلاً نوک دکلی تیز و فلزی) وجود دارد، یک صاعقه‌گیر به منظور مقابله با این خطر احتمالی در نقطه‌ای مشخص نصب می‌کنیم! اگر از نوکِ تیز یک صاعقه گیر تا سطح زمین یک مخروط فرضی با زاویه ۴۵ درجه رسم کنیم، هر پدیده‌ای که داخل آن قرار گیرد از آسیب‌های احتمالی در امان می‌ماند . در سازه‌هایی با بام وسیع یا قلل چندگانه، چندین صاعقه‌گیر نصب شده که یکدیگر را پوشش می‌دهند و یا همچون شیوه حراست از کارخانجات یا نیروگاه‌ها، به کمک کابل‌های مسی به گونه‌ای قفس فارادی را شبیه‌سازی می‌کنند که با ضریب اطمینان بالا از تجهیزات تحت پوشش آن‌ها محافظت کنند شعاع پوشش نصب صاعقه گیر به زبان ساده به منطقه تحت حفاظت یک میله صاعقه گیر گفته می‌شود که مقدار دقیق آن بنا بر «محاسبات ریسک صاعقه» مشخص می‌گردد .

 

در مقدار دقیق این شعاع عوامل زیادی تأثیر دارند که از مهمترین آن‌ها می توان به موقعیت جغرافیایی ساختمان، ارتفاع آن، ارتفاع خود میله، کاربرد و میزان حساسیت سازه و … اشاره کرد ، در نتیجه اینکه اگر یک سامانه قابلیت ایجاد شعاعی ۷۹ متری در در لِول ۱ ریسک‌پذیری را داشته باشد، این عدد در لِول سه به ۱۰۷ متر می‌رسد.

 

پوشش حفاطتی

 

در این توضیحات:

• لول یک به سازه‌هایی با ریسک بسیار بالا،
• لول دو به سازه‌های پر خطر،
• لول سه به ساختمان‌هایی با ریسک متوسط
• لول چهار به سازه‌هایی با ریسک کم گفته می‌شود .
طبق استانداردهای IEC و NFC یکی از پیشنیاز‌های اساسی برای محاسبه شعاع پوشش صاعقه گیر الکترونیکی توجه به همین سطوح حفاظتی می‌باشد.

 

چگونه مساحت تحت محفاظت محاسبه می‌شود؟

 

با داشتن متغیرهای مورد نیاز در روش محاسباتی، شعاع یک سامانه برقگیر اکتیو با فرمول زیر محاسبه می‌شود :
برای زمانی که ارتفاع میله برقگیر بیش از ۵ متر باشد R (h) = 2rh − h2 + Δ(۲r + Δ) p
برای زمانی که ارتفاع میله برقگیر بین ۲ تا ۵ متر باشد Rp = h x Rp(5) / 5
• Rp شعاع محافظت در ارتفاع h
• H فاصله نوک برقگیر تا سطحی که حفاظت آن مورد بررسی قرار می‌گیرد!
• r برای سطوح ۱ تا ۴ به ترتیب ۲۰، ۳۰، ۴۵ و ۶۰ متر در نظر گرفته می‌شود .
این فرمول برای سامانه‌های پسیو عبارت است از: R=√(۲.D.h-h^2 )

همچنین برای جلوگیری از برخورد ضربه مکانیکی و تخریب هادی نزولی توسط سایر عوامل، لازم است هادی تا فاصله ۲ متری از سطح زمین توسط شیلدهای مناسب محافظت شود.

 

اتصالات مکانیکی صاعقه گیر:

اتصالات مکانیکی باید در برابر خوردگی های شیمیایی و زنگ زدگی مقاوم باشند و این موارد در انتخاب جنس آنها باید در نظر گرفته شود.

 

حوضچه ارت:

 

برای تست هر سیستم زمین (زمین صاعقه گیر) و اتصال هادی های زمین به یکدیگر لازم است از حوضچه های ارت استفاده گردد.

حوضچه ارت یا دریچه بازدید چاه ارت ساختاری است که برای آزمایش سیستم ارتینگ استفاده می شود. هر سیستم ارتینگ باید دارای یک بخش برای تست و اندازه گیری مقاومت آن باشد و این سیستم اندازه گیری معمولاً دریچه بازدید چاه ارت یا حوضچه ارت نامیده می شود. طبق استاندارد های مرتبط با مباحث سیستم زمین همچون IEEE 80 , BS 7430 تمامی سیستم های زمین باید محلی برای تست و اندازه گیری داشته باشند که این محل باید خاصیت قطع شوندگی داشته و توسط آن بتوان سیستم زمین را از تجهیزات جدا نموده و نیز برای گرفتن انشعاب و هم بندی بقیه سیستم های زمین از آن استفاده کرد. دریچه بازدید باید از لحاظ شیمیایی مقاوم بوده و از استحکام بالایی برخوردار باشد. آزمایش لازم برای دریچه بازدید ارت طبق استاندارد IEC-62561-5 آزمون تحمل فشار می باشد که مقدار استاندارد آن برای مصارف مختلف متفاوت می باشد. برای مصارف سنگین مقدار استاندارد ۳۰ کیلونیوتن و برای مصارف با وزن متوسط مثلا در حد اتومبیل مقدار استاندارد ۱۵ کیلونیوتن و برای پیاده روها ۴ کیلونیوتن گزارش شده است.

 

حوضچه ارت
حوضچه ارت

 

جنس مواد قابل استفاده در محیط حوضچه:

 

مصالح قابل استفاده در محیط حوضچه بتنی بسیار مهم است. از جمله این موارد می توان به مواد شیمیایی، وجود حشرات و میزان رطوبت اشاره کرد.

 

ظرفیت تحمل وزن حوضچه ارت:

 

برای انتخاب بهترین انواع حوضچه ارت، سعی کنید وزنی که می تواند تحمل کند را اندازه بگیرید. به عنوان مثال، اگر محل قرار گیری حوضچه در مسیر وسایل نقلیه سنگین باشد. سعی کنید از حوضچه‌ ای استفاده کنید که حداقل ۵۰۰۰ کیلوگرم را در خود جای دهد. مقاومت حوضچه ارت تا حد زیادی توسط رطوبت، تا ۱۵٪ محتوای آب تغییر می کند.

 

انواع حوضچه ارت :

 

حوضچه ارت معمولاً دارای سه مدل است که در ادامه به بررسی و توضیح هر کدام از این مدل‌ها می‌پردازیم.

 

۱- حوضچه ارت بتنی

 

حوضچه ارت یا دریچه بازدید بتنی برای حفاظت از صاعقه و نصب بسیاری از تجهیزات اتصال به زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حوضچه ارت بتنی می‌توان تا ۴۵۰۰ کیلوگرم بارگذاری انجام داد. وظیفه‌ی اصلی این حوضچه‌ها حفاظت از میله ارت و آماده سازی همه‌ی موارد برای بازرسی است.

 

۲- حوضچه ارت پلاستیکی

 

معمولاً در ارت‌های بحرانی و حساس از حوضچه پلاستیکی استفاده می‌شود. حوضچه ارت پلاستیکی توانایی محافظت از ارت بار و میله‌های ارت را در ولتاژ بسیار بالا دارد.

 

۳- حوضچه بازدید ارت با پوشش گالوانیزه گرم

 

جهت دسترسی آسان و تست اتصالات و همچنین بازدید از میله‌های ارث از حوضچه بازدید ارت با پوشش گالوانیزه استفاده می‌گردد. جنس این حوضچه ارت از ST37 با پوشش گالوانیزه گرم و طبق استاندارد ۵-۶۲۵۶۱ IEC تولید می‌شود.

 

استفاده از حوضچه های ارت بتنی نسبت به حوضچه های ارت پلاستکی با توجه به استحکام مکانیکی بیشتر و طول عمرشان ارجحیت دارد.

 

حوضچه بازدید ارت با پوشش گالوانیزه گرم

 

چاه ارت سیستم صاعقه گیر

 

همواره در محیط اطراف ما در یک ساختمان و یا یک سیستم الکتریکی بارهای القا شده در محیط، امکان خطر آفرینی برای عملکرد سیستم های الکتریکی و حتی خطرات جانی ناشی از دشارژ شدن بارهای القایی و امکان انفجار در محیط های مستعد را به همراه دارند برای خنثی سازی خطرات ناشی از این بارهای القا شده که سطوح غیر هم پتانسیل را به همراه دارند، استفاده از سیستم ارتینگ / سیستم گراندینگ و یا سیستم همبندی پیشنهاد شده است. سیستم ارتینگ به هنر ایجاد اتصال الکتریکی مناسب (همبندی) ما بین کلیه سطوح فلزی به جرم کلی زمین گویند. زمیـن همواره بـه عنـوان مرجع صفر پتانسیل در نظر گرفته میشود و ارتینگ، سیستمی بـرای انتقال جـریـان های خطـا (بارهای القائی) در سیستم هـای الکتریکی مختلف در ساختمان ( تغذیه ، سیگنال ، صاعقه و …) به سطح زمین و ایجاد سطوح هم پتانسیل و در شرایط ایده آل سطوح پتانسیل صفر می‌باشد. برای پیاده سازی سیستم ارتینگ (گراندینگ) راهکارهای بسیاری پیشنهاد شده است. چاه ارت و میله ارت از مرسوم ترین روش های پیاده سازی سیستم ارتینگ می‌باشند. چاه ارت در مفهوم به معنی زمین است که نام دیگر آن سیسنم اتصال زمین است. سیستم اتصال به زمین دارای چاه ارت و سیم اتصال است . وظیفه چاه ارت وصل کردن هرگونه جریان الکتریکی به زمین است که این عملکرد بیشتر برای جلوگیری از برق گرفتگی صورت میگیرد. به عبارت بهتر با وصل کردن تمام دستگاه های برقی صنعتی، مخابراتی و خانگی با سیم اتصال به چاه ارت یک سیستم ارتینگ را به وجود آورده ایم.

 

هدف از ایجاد سیستم ارت این است که اگر هر یک از سیم های فاز و یا سیم نول به هر طریقی به بدنه دستگاه الکتریکی اتصال یابد و مدار الکتریکی مورد نظر دچار نشتی جریان شود، این نشتی جریان توسط سیم ارت به زمین منتقل شده و از برق گرفتگی و یا در مواردی اتصالی دستگاه جلوگیری می شود و جلوگیری از برق گرفتگی است که این مسئله در صنعت برق امر مهم و ضروری به حساب می آید.

 

چاه ارت سیستم صاعقه گیر

 

۱ـ اجرای سیستم ارت روش زمین عمقی :

 

در این روش که یک روش معمول می باشد از چاه برای اجرای ارت استفاده می شود.

با توجه به مقاومت مخصوص زمین ، عمق چاه از حداقل ۴ متر تا ۸ متر و قطرآن حدودا ۸۰ سانتیمتر می تواند باشد. در زمین هایی که با توجه به نوع خاک دارای مقاومت مخصوص کمتری هستند مانند خاکهای کشاورزی و رسی عمق مورد نیاز برای حفاری کمتر بوده و در زمینهای شنی و سنگلاخی که دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر می باشد. برای اندازه گیری مقاومت مخصوص خاک از دستگاههای خاص استفاده می گردد. در صورتی که تا عمق ۴ متر به رطوبت نرسیدیم و احتمال بدهیم در عمق بیشتر از ۶ متر به رطوبت نخواهیم رسید نیازی نیست چاه را بیشتر از ۶ متر حفر کنیم . بطور کلی عمق ۶ مترو قطر حدود ۸۰ سانتیمتر برای حفر چاه پیشنهاد می گردد.

 

 

۲- اجرای سیستم ارت به روش زمین سطحی(رادکوبی):

 

در این روش سیستم ارت در سطح زمین (برای مناطقی که امکان حفاری عمیق در آنها وجود ندارد)کانالی به عمق ۸۰ سانتیمتر و عرض ۴۵ سانتیمتر و طول X حفر می‌نمائیم پس از آماده شدن کانال دو میله در زمین میکوبیم به گونه‌ایکه حدود ۱۵سانتیمتر از میله‌ها بیرون بمانند سپس دومیله را با سیم مسی به هم وصل نموده و با دستگاه ارت سنج مقاومت زمین ایجاد شده را اندازه میگیریم، چنانچه مقاومت نشان داده شده با دستگاه بالای ۵ اهم بود میله دیگری به زمین میکوبیم و با اتصال سه میله به هم مقاومت زمین ایجاد شده را اندازه گیری می‌نمائیم. اینکار را تا زمانی که مقاومت اندازه گیری شده به زیر ۵ اهم برسد ادامه می‌دهیم بعد از آنکه به تعداد کافی میله کوبیده شد سیمی را که به شینه مسی وصل شده به میله هاجوش می دهیم.

 

 

نکاتی که باید درباره صاعقه گیر رعایت کنیم:

 

میله برقگیر روی دکل در بالاترین نقطه دکل (با رعایت مخروط حفاظتی با زوایه ۴۵ درجه) به طوریکه تجهیزات را کاملاً پوشش دهد قرار گیرد.
کلیه اتصالات با مفتول برنج یا نقره جوشکاری گردد.

 

سطح جوش باید ۶ سانتی متر باشد و جهت اتصالات و جوشکاری رعایت گردد (در مواردی Cadweld توصیه می‌شود).از هر پایه دکل‌های خود ایستا هم فنداسیون دکل توسط سیم مسی و بست مخصوص به سیم ارت و هم پای دکل به سیستم ارت جوشکاری گردد.

 

سیم میله برقگیر از پایه‌ای که آنتن‌های کمتری نصب می‌شود و با کابل‌های روی لِدر حداکثر فاصله را داشته باشد بدون خمش در مسیر و مستقیماً به رینگ داخل کانال و از کوتاهترین مسیر توسط جوش متصل گردد.

 

میله برقگیر روی دکل در بالاترین نقطه دکل (با رعایت مخروط حفاظتی با زوایه ۴۵ درجه) به طوریکه تجهیزات را کاملاً پوشش دهد قرار گیرد.
جنس آن تمام مس با آلیاژ استاندارد به قطر ۱۶ میلی متر و طول آن بستگی به ارتفاع نصب آنتن‌های روی دکل دارد.

 

شعاع خم سیم مسی حداقل ۲۰ سانتیمتر و زاویه قوس حداقل ۶۰ درجه رعایت گردد (رعایت زاویه خمش سیم مسی)

 

پایه‌ها و نقاط ابتدا و انتهای لدر افقی به سیستم گراند متصل گردد.
کلیه کابل‌های ورودی به سالن دستگاه توسط بست گراند به بدنه دکل وابتدای لدر افقی (بعد از محل خم شدکابل) گراند شوند.

 

به هیچ عنوان در روی دکل جوشکاری صورت نگیرد.

 

اتصال از شبکه گراند سیستم اجرا شده، به تانکر سوخت، دیزل ژنراتور، تانکر آب هوایی، اسکلت فلزی ساختمان و در و پنجره‌های اتاق دستگاه صورت گیرد.

 

روش های نصب هادیهای جذب صاعقه در سیستم پایانه هوایی:

 

به طور کلی روش های نصب هادیهای جذب صاعقه در سیستم پایانه هوایی شامل موارد زیر می باشد:

 

۱- روش زاویه حفاظتی (Protective angle method)
۲-روش مش بندی (Meshed Conductor method )
۳-روش گوی غلتان (Rolling Sphere method)

 

روش زاویه حفاظتی:

 

کی از مهمترین روشهای انتخاب و طراحی محل نصب صاعقه گیر ؛ روش زاویه حفاظتی می باشد که بر اساس تعیین و جایابی میله های صاعقه گیر پسیو عمل می نماید. در واقع این روش ساده شده ی روش گوی غلتان می باشد و محل صاعقه گیرها (میله های صاعقه گیر ، میله ها و کابل معلق) طوری مشخص می شود که محدوده حفاظتی مد نظر زاویه حفاظتی برآورده شود.

 

روش زاویه حفاظتی یکی از سه روش اصلی برای طراحی سیستم حفاظت در برابر صاعقه است که توسط استاندارد بین المللی IEC 62305 تعریف شده است. اولین گام در طراحی سیستم حفاظت در برابر صاعقه ، تعیین و تصمیم گیری در مورد کلاس حفاظتی سیستم از طریق مطالعات ارزیابی ریسک (Risk Assessment) می باشد، سپس در مرحله دوم طراحی سیستم حفاظتی با یکی از روش های گوی غلتان ، روش مش و روش زاویه حفاظتی . طراحی یک سیستم حفاظتی ، اطلاعاتی از قبیل محل قرار گیری میله های صاعقه گیر و چگونگی همبندی آنها با یکدیگر، هادی های نزولی ، الکترودهای زمین و دگیر تجهیزات مورد نیاز نصب را در اختیار مجری عملیاتی قرار می دهد تا بتواند طبق نقشه ها ، سیستم طراحی شده را پیاده سازی نماید. روش زاویه حفاظتی یک مفهوم سه بعدی است که در شکل زیر نشان داده شده است. منطقه حفاظت شده مخروطی است که از نوک میله صاعقه گیر شروع شده و به سطح سازه ختم می شود و یا می تواند بصورت یک چادر مسافرتی باشد که سطح بالای چادر ، کابل معلق قرار گرفته است حفاظت در این روش مبتنی بر ارتفاع هادی (میله ساده ) از یک مرجع افقی می باشد. در این حالت با ایجاد یک سطح حفاظتی مخروطی شکل و قرار گرفتن تجهیز تحت حفاظت در ناحیه ایمن ، حفاظت تجهیز صورت می گیرد .

 

 

– فضای مورد حفاظت می بایست کاملاً درمخروط حفاظتی ایجادشده توسط میله محصورگردد.

 

-فضای حفاظت شده توسط یک میله عمودی بصورت یک مخروط قائم می باشد که راس آن برنوک میله منطبق شده است و زاویه آن (α) با توجه به ترازهای مختلف حفاظتی ، متفاوت خواهدبود.

 

-شعاع مخروط به دو عامل اصلی وابسته هست اول کلاس حفاظتی که بر مبنای آن زاویه (α) مشخص می گردد و دیگری طول میله هادیهای پایانه هوائی با این روش می بایست در نقاطی که در معرض برخورد صاعقه هستند مانند گوشه ها ، لبه ها ، روی بام و در بالاترین نقطه نمای ساختمان نصب گردند.

 

به عبارت دیگر جاهایی که ما می خواهیم حفاظت موضع ایی یا محدود داشته باشیم این روش حفاظتی توصیه می گردد. مانند حفاظت یک دوربین یا آنتن نصب شده روی دکل.

 

در شکل نمونه هایی از اجرای روش زاویه حفاظتی نشان داده شده است.

 

دقت نمایید در این شکل a1 متناظر با h1 ارتفاع میله صاعقه گیر است که در بالای منطقه مورد نظر حفاظتی نصب شده است و a2 متناظر با h2 یا (h2=h1+h) می باشد که ارتفاع نوک میله تا زمین یا سطح مرجع است.

 

ارتفاع میله صاعقه گیر

 

روش زاویه حفاظتی برای حفاظت از پنل های خورشیدی :

 

با گسترش روز افزون استفاده از انرژی های پاک مانند انرژی خورشیدی و نصب سیستم های فتوولتاییک بالاخص در پشت بام مراکز صنعتی و اداری و خانگی ، حفاظت از این تجهیزات بسیار حساس و گرانقیمت می بایست در اولویت طراحان LPS باشد.

 

همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است می توان به آسانی از سلول های PV و تجهیزات مربوط به آنها در برابر صاعقه و از طریق روش زاویه حفاظتی ، محافظت نمود. تنها باید توجه داشت که ماژول های خورشیدی با یکدیگر و با میله های صاعقه گیر فاصله کافی داشته باشند تا از هرگونه جرقه و تداخل جلوگیری بعمل آید.

 

روش زاویه حفاظتی برای حفاظت از پنل های خورشیدی

 

روش مش بندی

 

روش مش بندی بهترین روش برای حفاطت از سطوح صاف،هادی های شبکه شده است که تمام سطح بام را در اجرای صاعقه گیر بپوشاند. نام دیگر این روش، روش قفس فارادی است. اصلی ترین و موثرترین اقدام برای حفاظت سازه ها در برابر آسیب های فیزیکی، سیستم حفاظت از صاعقه (LPS) است IEC 62305 در مورد سیستم حفاظت از صاعقه داخلی و خارجی توضیح می دهد LPS خارجی در برابر صدمات فیزیکی و خطرات جان محافظت می کند در حالی که LPS داخلی برای سیستم های الکتریکی و الکترونیکی محافظت می کند. سیستم خنک کننده هوا از LPS خارجی می تواند از میله، سیم کاتنال یا رسانای مشبک تشکیل شده باشد.

 

در نصب صاعقه گیر هادی پایانه هوایی می بایست در نقاط زیر نصب شوند :

• گوشه ها و لبه های تیز بام
• بر روی برآمدگی های بام
• بر روی راس شیب ها

 

باید به این نکته نیز توجه داشت که این روش برای بام های افقی گسترده و شیب دار مناسب و بهترین گزینه هستند. اجرای صاعقه گیر به روش شبکه بندی برای بام های افقی گسترده و شیب دار مناسب است.

 

روش مش بندی

 

روش مش استاندارد صاعقه گیر جهت اجرای سیستم حفاظتی در برابر صاعقه و طراحی محل نصب میله های صاعقه گیر معرفی شده است. اندازه مش ها در این روش بر اساس کلاس حفاظتی و محاسبات ارزیابی ریسک تعیین می گردد.

 

روش مش صاعقه گیر یک روش بسیار انعطاف پذیر در طراحی سیستم صاعقه گیر است چرا که به ارتفاع سازه تحت حفاظت وابسته نمی باشد و نقطه ضعف آن این است که نیاز به سطوح صاف (افقی یا عمودی ) داشته و برای سطوح منحنی نمی توان از این روش استفاده نمود. در این روش باید یک مش مشبک بر روی سازه قرار گیرد و سایز مش وابسبه به محاسبات ارزیابی ریسک بوده و از طریق جدول زیر بدست می آید. در این روش پس از اجرای مش در سطح بالایی سازه (پشت بام) ، شبکه توسط هادی های نزولی (دان کانداکتور) به سیستم زمین اختصاصی متصل می گردد. فاصله هادی های عمودی بر اساس استاندارد می بایست حداقل ۱۰ متر و حداکثر ۲۵ متر بر اساس کلاس حفاظتی مورد نظر باشد.

 

 

مطابق جدول می بایست برای کلاس حفاظتی ۱ ، مش مشبک ۵ * ۵ متر ، کلاس حفاظتی ۲ مش با سایز ۱۰ * ۱۰ متر ، کلاس حفاظتی ۳ مش سایز ۱۵ * ۱۵ متر و در نهایت برای برقراری کلاس حفاظتی ۴ باید مش با سایز ۲۰ * ۲۰ متر اجرا گردد. بر اساس استاندارد IEC 62305 ، برای حفاظت از طریق روش مش صاعقه گیر حتما باید شرایط زیر را در طراحی و اجرای سیستم صاعقه گیر در نظر گرفت.

 

ترمینال های هوایی (میله های صاعقه گیر) باید در جایگاه های زیر قرار بگیرند :

 

* میله ها بر روی خطوط لبه بام قرار گیرد.


* میله های صاعقه گیر بر روی برآمدگی های لبه پشت بام ( شیربانی ) قرار گیرد.


* قرار گرفتن میله بر روی برجستگی های سقف با شیب کمتر از ۱/۱۰ (۰.۱).


– در نصب صاعقه گیر سایز مش ها نباید بیشتر از سایز تعریف شده در استاندارد باشد..


– شبکه حفاظتی باید به گونه ای طراحی گردد که مش اجرا شده در پشت بام حداقل با دو هادی نزولی به سیستم زمین مستقل متصل گردد.


– هیچگونه جسم خارجی فلزی نباید از حجم محافظت شده بیرون زده باشد و از حریم حفاظتی تجاوز نماید.


میله های صاعقه گیر حتی الامکان در مسیرهای مستقیم و کوتاهترین مسیر ها قرار بگیرد،در ساختمانهایی که سطوحی به غیر از سطوح صاف دارند و یا احجامی نامتعارف دارند ، از روش PAM بعنوان روش تکمیلی در روش مش استفاده می شود. حفاظتی که توسط میله های صاعقه گیر فراهم شده است را می توان بر اساس ارتفاع فیزیکی میله ها در سازه تحت حفاظت طبق استاندارد IEC 62305-1 می توان محاسبه نمود. اگر سقف سازه دارای چند سطح باشد ، یعنی چند ارتفاع مختلف باشد ، می بایست هر سطح را بطور جداگانه مش بندی نموده و سپس با یکدیگر همبند نماییم.


در روش مش بندی ابعاد شبکه هادی ها برای ترازهای مختلف حفاظتی نباید از مقادیر تعیین شده ، بیشتر باشد. شبکه های هادی باید طوری نصب شوند که حداقل دو مسیر برای انتقال جریان داشته باشند. و همچنین باید توجه داشت که تاسیسات فلزی مستقر بر روی سطح مورد حفاظت، نباید از شبکه هادیهای پایانه هوایی، بیرون زده شده باشند.

 

نصب صاعقه گیر به روش گوی غلتان:

 

روش محاسبه صاعقه گیر به روش گوی غلتان جامع ترین و اساسی ترین روش برای جایابی، تعیین محل قرار گیری صاعقه گیر و طراحی سیستم های حفاظت در برابر صاعقه از طریق میله های پسیو صاعقه گیر است که زیربنای روش های دیگر نیز می باشد.این روش احتمال اصابت صاعقه به کناره های ساختمان را نیز مد نظر می گیرد
همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ؛ یک کره با شعاع مشخص شده توسط کلاس حفاظتی سیستم صاعقه گیر (که توسط محاسبات و مطالعات ارزیابی ریسک مشخص شده است) را بر روی یک سازه نشان میدهد. هر مکانی از ساختمان که با سطح کره برخورد نماید ، ناحیه محافظت نشده تلقی شده و میله صاعقه گیر (پایانه هوایی) می بایست در آنجا نصب گردد.

 

 

سادگی روش گوی غلتان در این مسئله نهفته است که مقیاس به کار رفته در این روش با توجه به مدل ساختمان قابل تنظیم است و با بخش بندی ساختمان به نماهای متفاوت می توان این روش را با رسم بر جهت های مختلف ساختمان اجرا نمود و در اجرا پایانه های صاعقه گیر ممکن است میله صاعقه گیر ، اتصال های هادی ها ، کابل معلق یا قسمت های فلزی سازه باشند. لازم به ذکر است برای ساختمان هایی که ارتفاع آنها کمتر از ۶۰ متر است ، احتمال برخورد صاعقه به دیوارهای آن کم است و بنابراین نیازی به حفاظت در برابر صاعقه برای بخش های عمودی زیر چتر حفاظتی وجود ندارند. سیستم حفاظتی بر اساس استاندارد IEC برای ۲۰ درصد بالایی کناره های ساختمان در ساختمان هایی با ارتفاع بالای ۶۰ متر لازم است.

 

این روش بیشتر می توان برای سازه های با شکل هندسی غیر منظم که داری ترازهای ارتفاعی مختلف است استفاده گردد. در این روش با غلتاندن ” گوی غلتان” به بدنه خارجی ساختمان از تمامی جهات و یافتن نقاط تماس گوی با ساختمان ، محل نصب هادیهای پایانه هوایی (Air Termination) مشخص می شوند. دراین روش ، نقاطی از ساختمان که در تماس با گوی قرارنمی گیرند ، حفاظت شده و نیاز به نصب هادی پایانه هوائی نمی باشد.شعاع گوی غلتان متناسب با تراز حفاظتی به شرح زیر است:

 

۱-کلاس یک حفاظت(LPS I) شعاع گوی غلتان ۲۰ متر
۲-کلاس دو حفاظت(LPS II) شعاع گوی غلتان ۳۰ متر
۳-کلاس سه حفاظت(LPS III) شعاع گوی غلتان ۴۵ متر
۴-کلاس چهار حفاظت(LPS IV) شعاع گوی غلتان ۶۰ متر

 

انواع کلاس گوی غلتان صاعقه گیر

 

برای سازه های بلندتر از شعاع ” گوی غلتان” احتمال اصابت صاعقه به جوانب ساختمان وجود دارد. هرچند که احتمال این برخوردها کم است و بخش عمده ای از تخلیه های صاعقه در سازه های مرتفع، به بالاترین نقاط ، گوشه ها و لبه های سازه، صورت می گیرد.

 

 

در صاعقه گیر های الکترونیکی هم زمان فعالسازی بر اساس همین شعاع گوی غلتان طراحی می گردد ، بعنوان مثال در صاعقه گیر ۶۰ (THUNDER) با زمان فعالسازی ۶۰ میکروثانیه دارای شعاع گوی غلتان ۶۰ متر می باشد.

 

در حالیکه احتمال برخورد صاعقه به جوانب و دیواره های کناری ساختمان در ارتفاع های بیشتر از ۶۰ متر وجود دارد ، این احتمال در ساختمان های با ارتفاع کمتر از ۶۰ متر بسیار ناچیز است. در شکل زیر نواحی که در روش گوی غلتان بسته به ارتفاع ساختمان باید محافظت شود نشان داده شده است. مطابق شکل زیر در ساختمان های کمتر از ۶۰ متر ، تنها نیاز است که سطح بالایی (پشت بام ساختمان ) حفاظت شود و اگر ساختمان دارای برجستگی باشد (از سمت چپ ساختمان دوم) علاوه بر پشت بام، باید گوی بر روی ناحیه مورد نظر غلتانده شده و ناحیه محافظت نشده را بدست آورد . در ساختمان هایی با ارتفاع بیش از ۶۰ متر و کمتر از ۱۲۰ متر (شکل سوم و چهارم از چپ) ناحیه مورد حفاظت باید پشت بام و دیواره های جانبی با ارتفاع بیش از ۸۰ درصد ارتفاع کل ساختمان باشد. در ساختمان های با ارتفاع بیش از ۱۲۰ متر (شکل پنجم و ششم از چپ) تمامی مناطقی که بیش از ۱۲۰ متر ارتفاع دارد حتما می بایست مورد حفاظت قرار گیرد.

 

روش گوی غلتان به طراحان سیستم حفاظتی این امکان را می دهد تا ساختار بیرونی سازه را به زون های حفاظتی مجزا تقسیم نماید که طبق استاندارد IEC62305 تعریف شده است . به این زون ها زون صفر یا ( Zone 0) گفته می شود که خود به دو بخش تقسیم شده و به شرح ذیل می باشد.

 

زون صفر (Zone 0) : منطقه ای که تهدید آن بدلیل میدان مغناطیسی صاعقه غیر قابل اجتناب باشد(LPZ 0) و در آنجا سیستم های داخلی ممکن است تحت جریان کامل و یا جزیی صاعقه قرار بگیرند.

 

منطقه (LPZ 0 A) : منطقه ای که خطر (تهدید) در آن ، ناشی از برخورد فلش مستقیم صاعقه و میدان مغناطیسی ناشی از آن می باشد و تجهیزات تحت تاثیر سرج جریان قرار می گیرند.

 

منطقه (LPZ 0 B) : منطقه ای که در برابر برخورد مستقیم صاعقه محافظت شده است اما میدان مغناطیسی ناشی از آن هنوز می تواند بر روی تجهیزات تاثیر گذار باشد و تحت جریان جزئی رعد و برق قرار گیرند.

 

محاسبات روش گوی غلتان با میله های صاعقه گیر :

 

هنگامی که چندین راد صاعقه گیر برای محافظت از یک سطح یا سطح بالایی ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد از رابطه d=sqrt(2rh-h^2) استفاده می شود. در این رابطه d فاصله بین دو میله صاعقه گیر بر حسب متر ، r شعاع گوی غلتان بر حسب متر و h ارتفاع میله صاعقه گیر بر حسب متر می باشد. در جدول زیر فاصله میله ها بر اساس طول میله (تا ۲ متر)و کلاس حفاظتی آورده شده است . بعنوان مثال در کلاس حفاظتی I با طول میله ۱/۵ متر فاصله میله های صاعقه گیر باید از یکدیگر ۱۵/۲ متر و برای کلاس حفاظتی IV فاصله میله ها باید ۲۶/۵ متر باشد. جدول زیر می تواند کمک به سزایی در تعیین محل نصب صاعقه گیر پسیو و میله ها در یک سیستم حفاظتی کند. بطور معمول در ایران و اکثر کشورها طول استاندارد میله حداکثر ۲ متر است اما در صورت استفاده از میله های بلندتر می توان از رابطه فوق استفاده نمود.

 

 

محاسبات رخنه گوی غلتان بین دو میله صاعقه گیر:

 

هنگام طراحی سیستم پایانه هوایی برای یک سطح یا پشت بام ساختمان میزان نفوذ و یا عمق فرو رفتگی گوی غلتان در میان دو میله صاعقه گیر می تواند یکی از پارامترهای مهم و تاثیر گذار در طراحی باشد. میزان رخنه گوی غلتان از رابطه p= r- sqrt(r^2 – (d/r)^2 بدست می اید. که در آن p میزان رخنه بر حسب متر ، r شعاع گوی غلتان و d فاصله بین دو میله صاعقه گیر است. در شکل زیر بطور مشخص این پارامترها نشان داده شده است. شکل سمت چپ (A) میزان نفوذ در سطح بالای ساختمان را نشان می دهد و شکل سمت راست (B) میزان نفوذ گوی غلتان در دو میله صاعقه گیر را نشان می دهد که از یک جسم کوچکتر محافظت می نمایند. از این روش برای محافظت تانکرهای سوخت ثابت و یا مخازن حاوی مواد اشتعالزا استفاده می شود و با گوی غلتان دقیقا فضای محافظت شده را با توجه به طول میله ها محاسبه می نمایند .

 

 

جدول زیر میزان رخنه گوی غلتان را میان دو میله صاعقه گیر با فاصله تا ۳۰ متر از یکدیگر را بر اساس کلاس حفاظتی نشان می دهد. بعنوان مثال برای دو میله به فاصله ۵ متر از یکدیگر در کلاس حفاظتی ۱ (یعنی شعاع گوی غلتان ۲۰ متر) ، گوی تا ۱۶ سانتی متر در فاصله دو میله رخنه خواهد کرد. و در کلاس IV میزان رخنه تنها ۵ سانتی متر می باشد.

 

 

هدف از اجرای صاعقه گیر :

 

۱- امنیت برای زندگی بشر، ساختمان ها و تجهیزات:


• برای نجات جان انسان از خطر شوک الکتریکی یا مرگ با ترکیدن فیوز ، به عبارتی ایجاد یک مسیر جایگزین برای عبور جریان غیر عادی به طوری که کاربر را خطری تهدید نکند.

 

• برای محافظت از ساختمانها ، ماشین آلات و لوازم خانگی در شرایط غیر عادی.


• اطمینان حاصل کردن از این که تمام قطعات رسانا به پتانسیل خطرناکی نمی رسند.


• ایجاد مسیر ایمن برای دفع جریان صاعقه و اتصال کوتاه.


• ایجاد بستر پایدار برای کارکرد تجهیزات حساس الکترونیکی ، به عنوان مثال برای حفظ ولتاژ در هر قسمت از سیستم الکتریکی در یک مقدار مشخص ، به منظور جلوگیری از ولتاژ یا جریان بیش از حد بر روی دستگاه ها یا تجهیزات.

 

۲- محافظت از ولتاژ بیش از حد

 

افزایش ناگهانی ولتاژ خط یا تماس غیر عمدی با خطوط ولتاژ بالاتر می تواند به طور خطرناکی ولتاژهای بالا را به سیستم توزیع برق وارد کند. ارتینگ یک مسیر جایگزین در اطراف سیستم الکتریکی فراهم می کند تا آسیب های موجود در سیستم به حداقل برسد.

 

۳- تثبیت ولتاژ

 

منابع زیادی از برق وجود دارد. هر ترانسفورماتور را می توان یک منبع جداگانه در نظر گرفت. اگر یک نقطه مرجع مشترک برای همه این منابع ولتاژ وجود نداشته باشد ، محاسبه روابط آنها با یکدیگر بسیار دشوار است. زمین سطح رسانایی است که بیش تر از همه ی رساناها در همه جا حاضر است و بنابراین در آغاز سیستم های توزیع برق به عنوان یک استاندارد تقریباً جهانی برای همه سیستم های الکتریکی به کار گرفته شد.

 

یک مطالعه تجربی از عملکرد برق گیرهای یونیزه کننده در مقابل برق گیر های غیر یونیزه کننده گزارش شده است. از منابع رادیواکتیو برای بدست آوردن یونیزاسیون هوای اطراف نوک برق گیرها استفاده شد. این آزمایشات در آزمایشگاه ولتاژ بالای جان لاپ در لروی، نیویورک تحت شرایط تقریبا نزدیک به محیط طبیعی انجام شد. این آزمایشات در یک منطقه خارج از آزمایشگاه انجام شده است. آزمایشات در هر دو نوع هوای بارانی / مه آلود که توسط ابرهای بالای منطقه ی تست به وجود آمده بود و همچنین با شرایط مصنوعی انجام شد. این ترتیب اجازه داد تا مطالعه ی تاثیرات رطوبت بالا برای عملکرد موفق برق گیر های یونیزه کننده مفید باشند. برخی از آزمایشات به منظور مقایسه در رطوبت کم در هوای آفتابی انجام شد. همه آزمایشات بر اساس این انجام شده است که در آن یک برق گیر رادیواکتیو مستقیماً با یک برق گیر غیر رادیواکتیو مقایسه می شود. در هر آزمایش انجام شده هر دو برق گیر از پیکربندی هندسی یکسانی برخوردار بودند. برق گیر استاندارد (غیر رادیواکتیو) فرانکلین انتخاب شد. نتایج آزمایش ها وقتی که در شرایط واقعی آزمایش کنیم نشان دهنده برتری قابل توجهی برای برق گیر یونیزه کننده است. این نتایج با نتایج بدست آمده در تاسیسات میدانی مطابقت دارد.

 

مزایا و معایب و نحوه عملکرد صاعقه گیر الکترونیکی

 

مکانیسم عملکرد صاعقه گیر الکترونیک خازنی – اتمسفریک (برقگیر اکتیو) بر اساس وجودپتانسل الکتریکی اتمسفر طراحی شده و در صورتی که شرایط جوی فاقد پتانسیل الکتریکی باشد ، این صاعقه گیر همانند یک صاعقه گیر ساده است و فعالیتی ندارد. واحد حس کننده این صاعقه گیر وقتی انرژی اتمسفر فراتر از حد معینی (مثلا ۵ کیلوولت بر متر) می رسد ، واحد شارژ را برای جمع آوری انرژی به کار می اندازد. این واحد تا پر شدن خازن های مدار تریگری الکتریکی به کار خود ادامه می دهد. همین واحد وقتی میزات پتانسیل اتمسفر از حد معینی (نزدیک به وقوع صاعقه مثلا در حدود ۱۰۰ کیلوولت بر متر) گذر نماید ، واحد شارژ دستور تخلیه خازن ها را به الکترود میانی متصل به زمین می دهد. این کار بصورت متوالی تکرار شده و باعث یونیزاسیون هوای اطراف صاعقه گیر و تشدید افزایش پتانسیل اتمسفر می گردد. نحوه عملکرد صاعقه گیر الکترونیکی به علت وابستگی مطلق به شرایط جوی صاعقه خیز بهترین کارایی را دارد.

 

 

هر صاعقه‌گیر الکترونیکی سه بخش کلی دارد :


صاعقه‌گیر(Air termination )


هادی نزولی (Down conductor)


سیستم زمین (Earth termination)

 

 

چگونگی عملیات یونیزاسیون در نوک صاعقه گیر:

 

عملیات یونیزاسیون در نوک صاعقه گیر به شرح زیر تفسیر می شود:
الف- آزاد سازی کنترل شده یونها:

 

واحد جرقه زن (TRIGGERING) صاعقه گیرهای PREVECTRON شرایطی را ایجاد می کند تا چشمه جوشانی از یون (کرونا) در اطراف میله نوک تیز فراهم شود.


دقت عمل این واحد باید به گونه ای کنترل شده باش که آزاد سازی یونها را درست چند میکرو ثانیه قبل از حدوث و تخلیه صاعقه صورت دهد.

 

ب- اثر کرونا و واحد جرقه زن:

 

حضور حجم وسیع بازهای الکتریکی در اطراف میله نوک تیز صاعقه گیر پس از یونیزاسیون توسط واحد جرقه زن سبب می شود تا پدیده طبیعی تجمع بازهای الکترونیکی اطراف میله (Corona effect) تقویت و تشدید شود.

 

ج- تسریع در بروز علمدار حمله زمینی:

 

صاعقه گیرهای PREVECTRON طوری طراحی شده اند که:
ارسال علمدار حمله زمینی را خیلی زودتر از نقاط هم ارتفاع مشابه همان محدوده به انجام برسانند.

 

و این به معنی تشکیل نقطه ترجیهی دریافت صاعقه در منطقه تحت حفاظت با PREVECTRON نسبت به سایر نقاط می باشد.باید توجه داشت صاعقه گیر اکتیو (برقگیر اکتیو) از نظر قیمت بسیار گرانقیمت هستند ولی این صاعقه گیرها همیشه بهترین گزینه نیستند ، زیرا در شرایط مساوی محیط اطراف صاعقه را به سمت خود هدایت می کنند و اگر سیستم هادی میانی مناسب نباشد و بصورت کاملا دقیق مورد بازرسی و آزمایش قرار نگیرد و نگهداری نشود به استقبال خطر رفته ایم.

 

سیستم نصب صاعقه گیر مولد برق اولیه بر اساس استاندارد NFC17-102 برای محافظت از ساختمان های عادی با ارتفاع کمتر از ۶۰ متر و فضاهای باز در موارد زیر قابل استفاده است :

 

نصب صاعقه گیر ساختمان های مسکونی
نصب صاعقه گیر ساختمان های مجموعه فرهنگی و آموزشی
نصب صاعقه گیر مجموعه ساختمان های تجاری ، اداری ، ورزشی و غیره
نصب صاعقه گیر ساختمان های درمانی و مراقبتی
نصب صاعقه گیر کارخانه ها و پالایشگاه ها
نصب صاعقه گیر ساختمان های بلند مرتبه
نصب صاعقه گیر موزه ها و آثار باستانی
نصب صاعقه گیر برج ها و دودکش های کارخانجات
نصب صاعقه گیر فضاهای باز شامل انبارها و محوطه های تفریحی و رفاهی

 

مراحل نصب صاعقه گیر از جمله صاعقه گیر ساختمان به ۱۱ گام جهت اجرای صاعقه گیر در زیر تقسیم بندی می شود:

 

۱. برداشت اطلاعات عوارض محل مورد نظر جهت حفاظت
۲. ارزیابی ریسک صاعقه گیر
۳. تعیین سطوح حفاظتی صاعقه
۴. اجرای سیستم ارتینگ و همبندی صاعقه گیر
۵. نصب واحد جذب و یا همان صاعقه گیر
۶. نصب هادی های نزولی صاعقه گیر
۷. نصب بست ها، کلمپ ها
۸. نصب جعبه تست صاعقه گیر
۹. نصب شمارنده صاعقه گیر
۱۰. همبندی سازه اطراف واحد جذب
۱۱. نصب سرج ارستر در تابلو برق ها و تجهیزات الکترونیکی حساس

 

برداشت اطلاعات عوارض محل مورد نظر جهت حفاظت و اجرای صاعقه گیر:

 

هدف از این مرحله و مرحله بعدی تحقیق در مورد ضرورت نصب صاعقه گیر در محل مورد نظر می باشد. اگر نتیجه این تحقیق لزوم استفاده از سیستم حفاظت در برابر صاعقه را به اثبات برساند، گام بعدی نیز طی می گردد. در این مرحله از محل موردنظر بازدید می شود. موقعیت جفرافیایی آن مورد بررسی قرار گرفته و اطلاعات مورد نیاز در خصوص کاربری محل و میزان حساسیت آن بدست می آید.

 

ارتفاع سازه

 

اولین پارامتر تعیین سطح حفاظتی در برابر صاعقه ارتفاع ساختمان است.برهمین اساس سازه های حفاظت شده را به دو قسمت زیر تقسیم می کنیم:

 

۱. سازه های با ارتفاع کمتر از ۲۳ متر
۲. سازه های با ارتفاع بیشتر از ۲۳ متر


اگر ارتفاع ساختمان کمتر از ۲۳ متر بود و فقط قسمتی از آن (مثلا یک آنتن مخابراتی) در ارتفاعی بیش از ۲۳ متر قرار می گرفت، هادی ها و تجهیزات باید فقط در قسمتی که بیشتر از ارتفاع ۲۳ متر دارد به کار گرفته شود و هادی ها به طرز متعادلی به بقیه سیستم حفاظت از صاعقه متصل شوند.

 

ارتفاع سازه صاعقه گیر

 

انواع سقف ها و درجات شیب

 

با توجه به تنوع شکل ساختمان ها و بناهای جدید از لحاظ معماری به سبب تنوع منطقه جغرافیایی حالات مختلف سقف ساختمان ها می تواند یکی از انواع زیر باشد :

۱. سقف صاف یا با شیب ملایم
۲. سقف شیروانی
۳. سقف گنبدی
۴. سقف صاف ولی دارای دکل و آنتن نصب شده روی آن

 

انواع سقف ها و درجات شیب

 

ویژگی های یک صاعقه گیر خوب چیست؟

 

یک صاعقه گیر ایده آل باید دارای ویژگی های زیر باشد:

• نباید در شرایط کار عادی جریان بکشد
• طول عمر زیادی داشته باشد
• شعاع حفاظتی آن گسترده باشد
• در آن از تکنولوژی های برتر روز استفاده شده باشد
• صحت و عملکرد آن، هم در شرایط واقعی و هم در شرایط آزمایشگاهی به تایید رسیده باشد
• محور اصلی صاعقه گیر از نوک آن تا نقطه اتصال به هادی میانی یکپارچه باشد
• سیستم عملکرد آن کاملاً مستقل و خودکفا باشد یعنی به نور، باطری و … نیاز نداشته باشد.

 

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 5,00 out of 5)
Loading...
ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

5 × 1 =

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.