برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)


صاعقه یکی از اسرار آمیزترین پدیده های خلقت است که در عین زیبایی بسیار مخرب بوده و در طول تاریخ زندگی انسان موجب ضرر و زیان مالی و جانی بسیاری شده است.صاعقه از تخلیه الکترواستاتیکی میان دو ابر و زمین بوجود می آید.

صاعقه گیر چگونه عمل می کند؟ و انواع آن کدامند؟

 میله های ساده فرانكلینی : اولین واحد جذب كه توسط فرانكلین بیشنهاد گردید، میله های ساده بودند كه ضربه مستقیم صاعقه به اندازه طول میله ها، دور از ساختمان اتفاق می افتاد و شعاع حفاظتی این صاعقه گیرهای ساده در كلاسهای حفاظتی براساس تئوری زاویه محاسبه می گردید.
قفس فارادی : با گسترش ابعاد ساختمانها و با توجه به محدودیت های میله ساده ، قفس فارادی (Faraday Cage) جایگزین میله های ساده فرانكلینی شد، امروزه نیز اكثر استانداردهای جهانی استفاده از قفس فارادی را بهترین روش میدانند. در این روش سعی می شود ساختمان را در قفسی از هادیهای مسی یا فولادی محصور نمود.
صاعقه گیرهای یونیزه كننده هوا : طراحی و نصب این صاعقه گیر های براساس استاندارد NFC 17-102 انجام می گیرد ریشه این استاندارد نیز همان تئوری گوی غلطان است كه در تمامی استاندارد ها از آن استفاده شده است. NFC 17-102 با وارد كردن پارامتر ΔL‌ در فرمول محاسبات، شعاع پوشش افزایش یافته صاعقه گیر را محاسبه می كند.
صاعقه گیر پس از نصب روی ساختمان، می بایست بوسیله هادیهای میانی Down Conductor از طریق سیم مسی بدون روكش به سیستم زمین متصل گردد.
مقاومت الكترود زمین صاعقه گیر می بایست زیر 10 اهم باشد و پس از اجرا به شبكه هم بتانسیل كل سایت متصل شود.
در اجرای الكترود زمین هر صاعقه گیر می بایست از اقلامی چون صفحه های مسی، مواد كاهنده مقاومت (LOM) ، اتصالات 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 متلاطم 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 (Corona effect) 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.



سیستم هم پتانسیل :

 وجود اختلاف پتانسیل بالا 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 اختلاف پتانسیل باعث تخلیه شدن رعد و برق از مسیرهای نامناسب خواهد شد که احتمالاً 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 :

1-      موقعیت جغرافیای سایت ارتباطی ( که به وسیله آن احتمال وقوع رع و برق در آن ناحیه و ضرورت نصب سیستم ارتینگ محاسبه می گردد ) .

2-      فاکتور تأثیر سطوح خارجی ساختمان : شکل و ارتفاع یک ساختمان با کاهش یا افزایش احتمال اصابت صاعقه به آن ساختمان مستقیماً در ارتباط است .

3-      نوع ساختمان : آجری یا بتونی بودن ساختمان و این که دارای اسکلت فلزی است یا نه ؟

4-      ارزش تجهیزات ارتباطی داخل ساختمان : بسته به قیمت تجهیزات می توان مقدار هزینه مطلوب برای ایمنی آن را برآورد نمود .

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 .

1-      برقگیر

2-      هادی میانی

3-      سیستم زمین

که هر کدام از موارد فوق دارای انواع محاسبات عدیده ای می باشد که به اختصار شرح داده می شود .

برقگیر :

برقگیر وسیله ای است که در بالاترین 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 45 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 17-100 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 بالا حاصل گردد. در حالت کلی می توان نصب برقگیرها را با توپولوژی ساده یا مش (Mesh ) نمود .

برقگیر بر دو نوع است :

1-      برقگیر غیرفعال ( پسیو )

2-      برقگیر فعال ( اکتیو )

برقگیر غیرفعال شامل یک میله ساده نوک تیز است که دقیقاً مخروط ایمنی از نوک آن به فاصله 45 درجه می باشد و در محاسبات عملی برای بالا رفتن اطمینان این زاویه را 35 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 کلاس های 1 ، 2 و 3 تقسیم می گردند.

در برقگیرهای فعال معمولاً سه مؤلفه کلاس 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 28 متر بالاتر 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 50 مسی و برای مصارف صنعتی سیم های 75 ، 90 ، 120 و ... بسته به مؤلفه محتویات ساختمان می توان استفاده نمود.

یک نکته ضروری در مورد هادی میانی تخلیه جانبی است اگر هنگام نصب اتصالات 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 معمولاً 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 خلاصه 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 بالا 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 لایه های پوسته زمین، در سطح زمین مقاومت آن دقیقاً 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 10 اهم قابل قبول می باشد ولی برای سیستم های حساس از قبیل سیستم های مخابراتی معمولاً 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. مثلاً در جاده های سنگلاخی، 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(Over Voltage) 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 مخصوصاً در قسمت انتهای آن قدرت آنی تخلیه انرژی زیاد ایجاد شده از اصابت مستقیم را ندارد و گفته می شود در لحظه اول تنها 50 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.

ضربه گیرها در کلاس 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 کلاس یک استفاده نمود.

ارسترهای مختلفی برای محافظت از خطوط تلفن، خطوط آنتن، شبکه های رایانه ای و شبکه های رادیویی فرکانس بالا 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 کلاس های مختلف اقدام نمود. البته بحث در مورد ساختار داخلی ارسترها بسیار مفصل است که در قالب این مقاله نمی گنجد.


از وسایل حفاظتی محدود کننده ضربه برای حفاظت سیستم های قدرت در برابر اضافه ولتاژها استفاده می شود . یک وسیله حفاظتی محدود کننده ضربه باید اضافه ولتاژهای گذرا یا ولتاژهایی که باعث تخریب تجهیزات شبکه می شوند را محدود و به زمین هدایت کند و بتواند این کار را بدون آنکه آسیبی ببیند به دفعات تکرار کند . برقگیرها نسبت به سایر وسایل حفاظتی بهترین حفاظت را انجام می دهند . و بیشترین مقدار حذف امواج گذرا را فراهم می کنند . از وسایل حفاظتی دیگری مثل سیم های زمین ( برای حفاظت خطوط و تجهیزات از برخورد مستقیم صاعقه ) ، جرقه گیرها خازن های ضربه و مقاومت های زمین کننده ، وریستورها ( SiC , Zno ) ، دیودهای بهمنی ( برای تغییر و دگرگونی شکل موج اضافه ولتاژها ) و فیلترهای RC ( برای حذف موج ضربه ) استفاده می شود . اما برقگیرها بهترین روش حفاظت برای محدود کردن دامنه موج گذرا را ارائه می دهند . امروز برای حفاظت تجهیزات قدرت در برابر اضافه ولتاژهای گذرا ، اغلب از برقگیرها استفاده می شود . برقگیرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت و یا بین فاز و زمین قرار می گیرند . انرژی موج اضافه ولتاژ بوسیله برقگیر به زمین منتقل می شود و افت ولتاژ ناشی از جریان تخلیه برقگیر به یک مقدار معینی ( درحد سطح حفاظتی برقگیر ) محدود می شود .

عامل های اضافه ولتاژ :

اضافه ولتاژ به وجود آمده ممکن است دو عامل داشته باشد :

عامل بیرونی :

که بیرون از شبکه قدرت وجود دارد مثل صاعقه و رعد و برق .

عامل داخلی :

که در اثر اختلالات در شبکه و موارد دیگر نظیر سویچینگ ، اتصال کوتاه ، رزونانس در شبکه و یا غیره ممکن است پیش بیاید .
ابتدا مروری داریم بر عامل بیرونی و دلایل پیش آمدن این عامل و نحوة مهار کردن آن.

اضافه ولتاژها و هماهنگی عایقی :

سیستم های قدرت اغلب در معرض اضافه ولتاژهایی هستند که مبدأشان تخلیه های جوی است . چنین اضافه ولتاژهایی ، اضافه ولتاژهای خارجی یا صاعقه نامیده می شوند . اضافه ولتاژهای دیگری نیز موجودند که ناشی از بروز اختلال یا بر طرف شدن آن یا به خاطر قطع و وصل در سیستم می باشد . این نوع اضافه ولتاژها ، اضافه ولتاژهای داخلی نامیده می شوند . اضافه ولتاژهای داخلی را می توان به قسمت های زیر تقسیم کرد :
1.اضافه ولتاژهای موقت که نوسانات فرکانس قدرت یا هارمونیک ها هستند .
2.اضافه ولتاژهای کلید زنی، که دارای دورة کوتاه بوده و به شدت میرا شده اند.
اضافه ولتاژهای موقت بدون استثناء در شرایط بی باری یا بار بسیار کم رخ می دهند . به دلیل اینکه اضافه ولتاژهای موقت و کلید زنی دارای مبدأ مشترکی هستند ، در طراحی عایق سیستم های فشار قوی باید اثر هر دو به حساب آورده شود .
دامنه اضافه ولتاژهای صاعقه یا خارجی اساساً مستقل از طرح سیستم ها هستند ، در حالی که اضافه ولتاژهای کلید زنی یا داخلی با ازدیاد ولتاژ کار سیستم افزایش می یابند . بنابراین با ازدیاد ولتاژ کار سیستم به نقطه ای می رسیم که اضافه ولتاژهای کلید زنی در طراحی عایق سیستم ها عامل غالب می شوند ، تا حدود ولتاژ kv 300 عایق سیستم باید طوری طراحی شود که امواج صاعقه اولیه را تحمل نماید . در ولتاژهای بالاتر هم امواج صاعقه و هم امواج کلید زنی باید مورد توجه قرار گیرند. در سیستم های ماوراء فشار قوی kv 765 و بالاتر اضافه ولتاژهای کلید زنی همراه با کثیف بودن مقره ، در طراحی عایق عامل غالب می شوند . برای مطالعه اضافه ولتاژهایی که در سیستم های قدرت رخ می دهد . نیاز به آگاهی از قوانین انتشار امواج می باشد .

مکانیسم صاعقه :

در خصوص تجلی فیزیکی صاعقه از زمان های قدیم مطالبی نوشته شده ، ولی درک مکانیسم آن مطلبی نسبتاً جدید می باشد . در سال های ( 1750 – 1744 ) فرانکلین آزمایش هایی روی صاعقه انجام داد ولی بیشتر آگاهی های به دست آمده مربوط به 50 سال اخیر است . انگیزة واقعی برای مطالعة صاعقه وقتی پدید آمد که خطوط انتقال الکتریکی باید در مقابل صاعقه حفاظت می شد اساساً صاعقه تجلی یک جرقه الکتریکی بسیار بزرگ می باشد .
در یک ابر تندر فعال ذرات بزرگتر معمولا بارهای منفی را اشغال می کنند و حامل های بار کوچکتر مثبت هستند . بنابراین بخش زیرین ابر عموماً دارای بار منفی و بخش بالایی دارای بار مثبت و کل ابزار نظر الکتریکی خنثی است . چنانکه بعداً بحث خواهد شد . مراکز بار متعددی می تواند در یک ابر موجود باشد . نوعاً مرکز بار منفی جایی بین 500 تا 10000 متری بالای سطح زمین واقع است . تخلیه صاعقه به زمین معمولاً از ریشه یک مرکز بار منفی آغاز می گردد .
تخلیه صاعقه به شکل یک تخلیه نورانی به چشم می آید ، گرچه برخی از اوقات شاخه هایی با شدت های متفاوت نیز مشاهده می شوند که در وسط هوا خاتمه می یابند ، در حالی که کانال اصلی نورانی در مسیری زیگزاگ به زمین می رسند . با کمک عکس بردرای سریع روشن شده است که اغلب ضربات صاعقه تکرار ضربات دنبال شده یا ضرباتی متعددند که در امتداد مسیر ایجاد شده است با اولین ضربه پیش می روند ، چنین مواردی معمولاً چند شاخه ای نبوده و مسیرشان کاملاً نورانی است .
ضربه از ناحیه مرکز بار منفی آغاز شده، که در آنجا شدت میدان محلی نزدیک به شدت میدان یونیزاسیون (در هوای جو یا با وجود قطرات کوچک آب ) است .
در خلال اولین مرحله ، تخلیه راهنما که با عنوان " راهنمای گام زن "شناخته شده ، با گام های معمول 50 تا 100 متر باسرعت به طرف پائین حرکت می کند ، و بعد از هر گام به مدت چند ده میکروثانیه متوقف می شود . از نوک تخلیه یک " جریان نورانی راهنما " با تابش کم و جریانی حدود چند آمپر با سرعتی حدود در هوای دست نخورده منتشر می شود . راهنمای گام زن با سرعت متوسطی حدود و جریانی حدود جریان نورانی را دنبال می کند . حدود طول می کشد تا راهنمای گام زن از ابری واقع در زمین، به زمین برسد و با نزدیک شدن راهنما به زمین اختلاف پتانسیل ، باری را در زمین القاء می کند .
این بار توسط تخلیه های نقطه ای اشیاء زمینی نظیر ساختمان های بلند ، درخت ها و غیره افزایش می یابد. در بعضی نقاط تمرکز بار در شیئی زمینی آن چنان زیاد می شود که باعث ظهور نورانی مثبت به طرف بالا می گردد . در لحظه ای که دو راهنما بهم می رسند ، ضربه " اصلی "یا " برگشتی " از زمین به طرف ابر آغاز می شود . این ضربه با سرعت خیلی بیشتری () در امتداد مسیر یونیزه ای که قبلاً ایجاد شده ، حرکت می کند . جریان ضربه برگشتی از حدود چند کیلو آمپر تا و دماهای درون کانال 15 تا 20 هزار درجه سانتیگراد است . این دماها مسؤول اثرات تخریبی صاعقه ناشی از ضربه برگشتی است .
ضربه برگشتی در فواصل زمانی 10 تا 300 ثانیه با ضربات متعدد دنبال می شود . راهنمای ضربات دوم به بعد به خاطر تجلی نیزه مانندش به نام " رهبر نیزه گون " شناخته می شود . رهبر نیزه گون مسیر اولین ضربه را با سرعتی حدود 10 برابر راهنمای گام زن طی می کند . مسیر معمولاً شاخه شاخه نیست ، و کاملاً درخشان است .
عمده تخلیه های الکتریکی در خلال رعد و برق بین ابرها رخ می دهد و تنها 10% تخلیه ها به شکل صاعقه به زمین می خورند . تخلیه بین ابرها یک روشنایی عمومی ایجاد می کند که به نام " صاعقه پوششی "نامیده شده است .
اندازه گیری جریانهای ضربه در زمین نشان داده است که این جریانها با افزایش تند ( در یک تا 10 میکروثانیه ) به قله موج رسیده و با یک تاخیر زمانی طولانی تر ( 50 تا 1000 میکروثانیه ) تا نیم زمان دنبال می گردد . مداراک موجود دال بر این است که جریانهای خیلی زیاد ضربه در زمان خیلی کوتاه تر به قله نمی رسند ، اصلاعات فیلد نشان می دهد که 50 % جریانهای ضربه شامل ضربات چند گانه دارای شدت صعودی متجاوز از و 10 % دارای شدت متجاوز از می باشند.
دوره متوسط جریانهای ضربه بالای مقدار است . 18% جریانها نیم زمانی های طولانی تر از هستند . از این رو با فرض اینکه جریان ضربه ای نوعی با قله 10000 به وسط خط انتقالی با امپدانس موج برخورد کند و جریان ها به طور مساوی در هر دو طرف جاری شود اضافه ولتاژ صاعقه خواهد شد : بر پایه تعدادی پژوهشها کمیته AIEE توزیع فرکانسی دامنه های جریان را تقسیم کرده و اغلب در محاسبات اجرایی مورد استفاده قرار می گیرد .
اطلاعات کسب شده در مورد ضربات صاعقه و ولتاژهای مبانی اجرائی آزمایش موج صاعقه یا ضربه استاندارد را در آزمایشگاهها به وجود آورده است .

انرژی موجود در صاعقه :

در جهت تخمین مقدار انرژی موجود در یک صاعقه ، فرض می کنیم اختلاف پتانسیل برای وقوع یک شکست بین ابر و زمین و تخلیه کلی انجام گرفته 20 کولمب باشد . به این ترتیب انرژی آزاد شده می باشد که در یک یا چند ضربه ، تخلیه می شود . انرژی تخلیه تلف شده در کانال هوا در فرآیندهای متعددی صرف می شود . مقادیر کمی از این انرژی در یونیزاسیون ملکول ها ، تحریک ها ، تشعشع و غیره به کار رفته است . بیشترین انرژی در انبساط سریع کانال هوا صرف شده است .
قسمت هایی از کل انرژی صرف گرم کردن اشیاء زمینی صاعقه زده می گردد . به طور کلی رویدادهای صاعقه به سیستم جهانی انرژی باز می گردد . انرژی که در آغاز جهت به وجود آوردن ابر باردار مصرف شده است .

طبیعت خطر :

میزان خطر بستگی به شرایط دارد برای حداقل کردن احتمال برخورد صاعقه هنگام رعد و برق باید از اشیاء نسبتاً بلند دوری جست ، در داخل ساختمان باقی ماند یا به خوبی عایق سازی کرد .
برخورد مستقیم صاعقه به انسان یا حیوان به ندرت رخ می دهد ، اغلب برخوردها غیر مستقیم است و معمولاً وقتی رخ می دهد که موضوع :
1) در نزدیکی یک برخورد صاعقه با سایر اشیاء بلند قرار گیرد .
2) شدت میدان الکتریکی ضربه آن چنان جریانی القاء کند که باعث مرگ شود .
3) صاعقه ختم شده به زمین می تواند گرادیان و پتانسیل زیادی در سطح زمین ، از نقطه مورد اصابت به طرف خارج به وجود آورد.

امواج صاعقه شبیه سازی برای اجرای آزمایشها :

تجهیزات و سیستم های الکتریکی به وسیله پتانسیل هایی که صاعقه می تواند روی عایق ایجاد کند ، تهدید می شوند . عایق سازی سیستم های قدرت را می توان در دو بخش دسته بندی کرد : عایق سازی داخلی و عایق سازی خارجی .
عایق سازی خارجی توسط هوا ، چینی و غیره انجام میگیرد ، برای مثال فواصل بین هادی ها و برج در خطوط انتقال نیرو یا تکیه گاههای شین در پستها .
اگر پتانسیل به وجود آمده توسط صاعقه از استقامت الکتریکی عایق تجاوز کند یک شکست سطحی یا سوراخ ایجاد می شود .
شکست سطحی عایق خارجی عموماً آسیبی به وسیله وارد نمی کند . عایق " خود بهبود یابنده " است. در بدترین حالت سوراخ نسبتاً کوتاهی به وجود می آید تا امکان جانشینی رشته ضعیف عایق آسیب دیده را فراهم نماید . عایق سازی داخلی اغلب از کاغذ ، روغن یا سایر عایق های مرکب تشکیل می گردد. این عایق ها در وسایل گران قیمت نظیر ترانسفورماتورها ، ژنراتورها ، راکتورها ، خازن ها ، کلیدهای قدرت و غیره ، هادی های فشار قوی را از زمین عایق می کنند . خرابی عایق داخلی باعث سوراخ های بسیار طولانی تر می گردد . اگر قوس قدرت ادامه یابد می تواند مصیبت زا شده و به یک تعویض بسیار پر هزینه منجر می گردد .
عایق سازی سیستم ها باید طوری طراحی شود که سیستم در برابر ولتاژهای صاعقه مقاوم باشد ، و بتواند قبل از به کار گیری در آزمایشگاهها مورد آزمایش قرار گیرد .
اندازه گیری جامع جریانهای صاعقه و ولتاژها همراه با تجربه طولانی مبانی ایجاد و پذیرش آنچه را که به نام موج استاندارد یا ولتاژ " ضربه " شناخته شده فراهم آورده است . موج استاندارد یا ولتاژ ضربه شبیه ساز اضافه ولتاژهای خارجی یا صاعقه است .
شکل موج ولتاژ ضربه صاعقه استاندارد بین المللی ضربه ولتاژی غیر نوسانی است که از خط صفر عبور نکرده ، در به قله رسیده و سپس با آهستگی در به نصف مقدار قله کاهش می یابد . مشخصات فنی این ضربه استاندارد عبارتند از :
علامت آن ، مقدار قله ، زمان پیشانی ، زمان نیم مقدار.
آزمایش های جامع آزمایشگاهی در مورد عایق سازی خارجی نشان داده اند که ولتاژهای شکست اساساً مناسب با طول فاصله هوایی بوده و ضربه های مثبت در مقایسه با ضربه های منفی ، مقادیر شکست به مراتب پائین تری دارند . بعلاوه با یک آرایش آزمایش مشخص، هم چنان که قله ضربه اعمالی افزایش داده می شود ، لحظه شکست از دم موج به طرف قله حرکت کرده و نهایتاً به پیشانی موج می رسد .

خصوصیات تجهیزات حفاظتی در مقابل اضافه ولتاژ :

در مقابل ولتاژ نامی شبکه هیچ عکس العملی نشان ندهند .
در مقابل اضافه ولتاژهای بوجود آمده سریعاً عکس العمل نشان دهند .
قابلیت عبور جریان زیاد را داشته باشند .
پس از رفع اضافه ولتاژ و رساندن ولتاژ به مقدار نامی ، عبور جریان از برقگیر قطع شود .
از نظر اقتصادی به صرفه باشد .


صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :