صاعقه گیر چگونه عمل می کند و انواع آن کدامند

Transcript

1 صاعقه گیر چگونه عمل می کند و انواع آن کدامند میله های ساده فرانکلینی : اولین واحد جذب که توسط فرانکلین بیشنهاد گردید میله های ساده بودند که ضربه مستقیم صاعقه به اندازه طول میله ها دور از ساختمان اتفاق می افتاد و شعاع حفاظتی این صاعقه گیرهای ساده در کالسهای حفاظتی براساس تئوری زاویه محاسبه می گردید. قفس فارادی : با گسترش ابعاد ساختمانها و با توجه به محدودیت های میله ساده قفس فارادی Cage) (Faraday جایگزین میله های ساده فرانکلینی شد امروزه نیز اکثر استانداردهای جهانی استفاده از قفس فارادی را بهترین روش میدانند. در این روش سعی می شود ساختمان را در قفسی از هادیهای مسی یا فوالدی محصور نمود. صاعقه گیرهای یونیزه کننده هوا : طراحی و نصب این صاعقه گیر های براساس استاندارد NFC انجام می گیرد ریشه این استاندارد نیز همان تئوری گوی غلطان است که در تمامی استاندارد ها از آن استفاده شده است NFC با وارد کردن پارامتر ΔL در فرمول محاسبات شعاع پوشش افزایش یافته صاعقه گیر را محاسبه می کند. صاعقه گیر پس از نصب روی ساختمان می بایست بوسیله هادیهای میانی Down Conductor از طریق سیم مسی بدون روکش به سیستم زمین متصل گردد. مقاومت الکترود زمین صاعقه گیر می بایست زیر 01 اهم باشد و پس از اجرا به شبکه هم بتانسیل کل سایت متصل شود. در اجرای الکترود زمین هر صاعقه گیر می بایست از اقالمی چون صفحه های مسی مواد کاهنده مقاومت (LOM) اتصاالت جوش انفجاری استفاده نمود. صاعقه گیر الکترونیکی: درست قبل از حدوث صاعقه بطور طبیعی محتوی الکتریکی اتمسفر بطور ناگهانی افزایش می یابد. این تغییر وضعیت توسط واحد جرقه زن حس و کنترل می شود صاعقه گیرهای الکترونیکی انرژی موجود در هوای متالطم پیش از طوفان را )که حدود چندین هزار ولت بر هر متر است( جذب و در واحدهای جرقه زن ذخیره می نماید و در نهایت واحد جرقه زن با تخلیه بار الکتریکی خازنها بین الکترودهای فوقانی و الکترود مرکزی اش هوای اطراف را یونیزه می نماید اصول عملکرد صاعقه گیر الکترونیکی : آزاد سازی کنترل شده یونها : واحد جرقه زن (TRIGGERING) صاعقه گیرهای الکترونیکی 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. اثر کرونا و واحد جرقه زن : حضور حجم وسیع بارهای الکتریکی در اطراف میله نوک تیز صاعقه گیر پس از یونیزاسیون توسط واحد جرقه زن سبب می شود تا پدیده طبیعی تجمع بارهای الکترونیکی اطراف میله effect) (Corona تقویت و تشدید شود. تسریع در بروز علمدار حمله زمینی : صاعقه گیرهای الکترونیکی 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 صاعقه گیرهای الکترونیکی نسبت به سایر نقاط می باشد.

2 سیستم هم پتانسیل: وجود اختالف پتانسیل باال بین دو هادی الکتریکی نزدیک به هم باعث بوجود آمدن قوس الکتریکی می شود که خطر و خسارت ناشی از آن کمتر از صاعقه نیست به همین دلیل در ایجاد یک سیستم حفاظتی هم پتانسیل سازی از ارکان کار بوده و بدین مفهوم است که در یک مکان حفاظت شده بایستی تمامی هادی های الکتریکی از قبیل بدنه دستگاه ها سازه های فلزی لوله های آب و... هم پتانسیل باشند زیرا در غیر این صورت این اختالف پتانسیل باعث تخلیه شدن رعد و برق از مسیرهای نامناسب خواهد شد که احتماال خسارت آن کمتر از اصابت مستقیم صاعقه نیست. برای ایجاد سیستم هم پتانسیل بایستی تمامی اجزاء هادی در ساختمان به گونه ای به سیستم زمین مشترک متصل گردند. برای طراحی سیستم حفاظت از سایت های ارتباطی در مقابل رعد وبرق مؤلفه های فراوانی وجود دارد که مواردی در ذیل آمده است : موقعیت جغرافیای سایت ارتباطی ( که به وسیله آن احتمال وقوع رع و برق در آن ناحیه و ضرورت نصب سیستم ارتینگ محاسبه می گردد ). -0 فاکتور تأثیر سطوح خارجی ساختمان : شکل و ارتفاع یک ساختمان با کاهش یا افزایش احتمال اصابت صاعقه به آن ساختمان مستقیما در ارتباط است نوع ساختمان : آجری یا بتونی بودن ساختمان و این که دارای اسکلت فلزی است یا نه نمود. 4- ارزش تجهیزات ارتباطی داخل ساختمان : بسته به قیمت تجهیزات می توان مقدار هزینه مطلوب برای ایمنی آن را برآورد در حالت کلی برای حفاظت از یک سایت ارتباطی در نظر گرفتن دو نوع حفاظت خارجی و حفاظت داخلی الزامی می باشد. حفاظت خارجی : حفاظت خارجی سایت ارتباطی را در مقابل اصابت مستقیم رعد و برق محافظت می نماید و از سه قسمت ذیل تشکیل گردیده است. برقگیر هادی میانی سیستم زمین که هر کدام از موارد فوق دارای انواع محاسبات عدیده ای می باشد که به اختصار شرح داده می شود.

3 برقگیر : برقگیر وسیله ای است که در باالترین نقطه ساختمان نصب گشته و اولین نقطه اصابت رعد و برق می باشد به دلیل این که رعد و برق از کوتاه ترین فاصله بین ابر و زمین تخلیه می گردد. البته از نوک برقگیر نصب شده به زاویه 44 درجه تا سطح افق را مخروط ایمنی می گویند و هر جسمی که در درون مخروط ایمنی قرار گیرد دیگر در معرض اصابت مستقیم صاعقه نخواهد نخواهد بود و به همین دلیل است که دربعضی موارد برای پوشش کل ساختمان سایت از چندین برقگیر به صورت قفس فاراده استفاده می گردد و حتی در استاندارد NFC فرانسه برای حفاظت از کارخانجات پتروشیمی و نفت و... پیشنهاد گردیده که در اطراف ساختمان چهار دکل نصب و هر کدام از آن ها به وسیله سیم از سر به هم وصل شوند تا بدین صورت مخروط ایمنی با ضریب اطمینان باال حاصل گردد. در حالت کلی می توان نصب برقگیرها را با توپولوژی ساده یا مش Mesh( ) نمود.

4 برقگیر بر دو نوع است : برقگیر غیرفعال ( پسیو ) برقگیر فعال ( اکتیو ) -0-2 برقگیر غیرفعال شامل یک میله ساده نوک تیز است که دقیقا مخروط ایمنی از نوک آن به فاصله 44 درجه می باشد و در محاسبات عملی برای باال رفتن اطمینان این زاویه را 34 یا حتی پایین تر در نظر می گیرند. برقگیر فعال با فناوری مختلف ( خازنی اتمی و... ) هوای اطراف خویش را یونیزه می نماید و بدینوسیله ایمنی بیشتری را ایجاد می نماید. این نوع برقگیرها با توجه به توان ایمنی ایجادی به کالس های 2 0 و 3 تقسیم می گردند. در برقگیرهای فعال معموال سه مؤلفه کالس حفاظتی شعاع حفاظت و ارتفاع برقگیر نسبت به سطح بایستی مورد توجه قرار گیرد. از نظر قیمت نیز برقگیرهای فعال گران تر هستند و می بایست در انتخاب برقگیر دقت نماییم تا مجهز به سیستم هادی میانی مناسب باشد تا برقگیر درست عمل کرده و موجب خسارت نشود. هادی میانی : ارتباط بین برقگیر و سیستم زمین توسط هادی میانی انجام می گیرد. با توجه به استاندارد NFC اگر ارتفاع ساختمان از 22 متر باالتر باشد یا این که طول ساختمان از 2 برابر ارتفاع بزرگ تر باشد بایستی برای اتصال برقگیر به سیستم زمین از هادی میانی استفاده نمود. در مورد قطر هادی نیز استاندارد مصارف خانگی برای هادی میانی سیم 41 مسی و برای مصارف صنعتی سیم های و... بسته به مؤلفه محتویات ساختمان می توان استفاده نمود.

5 یک نکته ضروری در مورد هادی میانی تخلیه جانبی است اگر هنگام نصب اتصاالت هادی میانی به اندازه کافی دقت نگردد امکان ایجاد اتصال کوتاه و تخلیه انرژی از مسیرهای نامناسب وجود دارد که خطر این مسئله می تواند بیشتر از خطر اصابت صاعقه باشد. برای نصب هادی میانی از بست های مخصوصی استفاده می گردد که معموال از جنس مس یا استیل هستند و همچنین منطبق بر استاندارد اروپا فاصله هادی میانی از دیوار بایستی کمتر از یک دهم متر باشد. سیستم زمین : یکی از مهم ترین قسمت های سیستم ارتینگ سیستم زمین می باشد آن می باشد به طوری که بعضی سیستم ارت را در این قسمت خالصه می کنند. با اصابت رعد و برق به برقگیر انرژی آن به برقگیر منتقل می گردد و سیستم هادی میانی وظیفه دارد بدون تخلیه از مسیرهای نادرست از یک مسیر مناسب که در طراحی مدنظر بوده آن را به سیستم زمین منتقل گرداند و کار سیستم ارت به تزریق انرژی رعد و برق به زمین منتهی می شود. با توجه به توضیح باال معلوم می گردد که قسمت زمین سیستم ارت بایستی به نحوی تخلیه انرژی به زمین را در اسرع وقت انجام نماید و می دانید زمین مبداء توان است و دارای مقاومت صفر ولی به علت وجود الیه های پوسته زمین در سطح زمین مقاومت آن دقیقا صفر نیست و ما با ایجاد سیستم زمین مقاومت زمین را به صفر نزدیک می نماییم تا قابلیت جذب انرژی رعد و برق را داشته باشد. پس مهمترین مؤلفه یک سیستم زمین مقدار مقاومت آن است که هر چه پایین تر باشد بهتر است. برای سیستم های قدرت مقاومت ارت زیر 01 اهم قابل قبول می باشد ولی برای سیستم های حساس از قبیل سیستم های مخابراتی معموال مقاومت زیر 3 اهم مدنظر است که در موارد خاص با توجه به پیشنهاد سازنده دستگاه این مقدار تغییر می یابد. سیستم زمین به انواع مختلفی از قبیل سیستم چاه سیستم حلقه و سیستم میله ای ارت تقسیم بندی می شود و با توجه به نوع خاکی که می خواهیم سیستم زمین ایجاد نماییم انتخاب می گردد. مثال در جاده های سنگالخی میله های ارت که به صورت شبکه ای در زمین فرو می روند برای ایجاد و گسترش سیستم زمین بهترین گزینه است. سیستم حفاظت داخلی : حفاظت داخلی سایت ارتباطی را در مقابل عوامل مختلفی از قبیل نوسانات ولتاژ) Voltage )Over و القائات ناشی از اصابت غیرمستقیم رعد و برق)که به شعاع یک کیلومتر از محل اصابت این القائات وجود دارند( محافظت می نماید. ارسترها تجهیزاتی هستند که کار حفاظت از سیستم های مخابرات و الکترونیک در برابر نوسانات ناشی از رعد و برق را بر عهده دارند البته نقش ضربه گیرهای ولتاژ را نباید از قلم انداخت. سیستم حفاظت خارجی مخصوصا در قسمت انتهای آن قدرت آنی تخلیه انرژی زیاد ایجاد شده از اصابت مستقیم را ندارد و گفته می شود در لحظه اول تنها 41 درصد انرژی تخلیه می گردد و با توجه به هم پتانسیل بودن ساختمان امکان برگشت انرژی به داخل سایت و مورد حمله قرار دادن آن موجود می باشد با نصب ضربه گیرها این امکان از بین خواهد رفت.

6 ضربه گیرها در کالس های حفاظتی مختلف یک دو سه و به صورت یک پل دو پل تا چهار پل موجود است که در محاسبه نصب آن ها جریان گذرنده در محل نصب و مکان نصب مهم می باشد به طور مثال اگر می خواهیم ضربه گیر را در ورودی اصلی برق ساختمان قرار دهیم بهتر است از ضربه گیرهای کالس یک استفاده نمود. ارسترهای مختلفی برای محافظت از خطوط تلفن خطوط آنتن شبکه های رایانه ای و شبکه های رادیویی فرکانس باال موجود است که می توان بسته به پورت های ورودی و خروجی و تعیین اهمیت حفاظت نسبت به تهیه آن ها در رنج ها و کالس های مختلف اقدام نمود. البته بحث در مورد ساختار داخلی ارسترها بسیار مفصل است که در قالب این مقاله نمی گنجد.