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

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)


نوری خیره كننده و صدایی مهیب و كوبنده ! ؛ معمولا

اینها تنها شاخصه هایی هستند كه  ما از صاعقه می شناسیم . اسم هایی كه
ساكنان مناطق
مختلف روی این پدیده گذاشته اند  نیز اغلب بر گرفته از همین
دو محصول صاعقه است ؛
شیرازی ها می گویند " غّره تراق "،  تهرانی ها "رعد
و برق " ، افغانی ها "تانا " و
اروپاییان " تندر" صدایش می كنند .

صاعقه چیست ؟وقتی بار
الكتریكی انباشته شده در ابرها
تخلیه  شده و به صورت یك قوس الكتریكی به زمین
برخورد كند ؛ صاعقه اتفاق
می افتد. توضیح : در آسمان و بین خود ابرها نیز قوس های
الكتریكی ایجاد می شود
اما این نوع از صاعقه  بیشتر مورد توجه صنایع و ورزشها هوایی
است و در
كوهنوردی اهمیت خاصی ندارد.
صاعقه چگونه رخ می دهد ؟

هنگام طوفان یا حركت بادهای بزرگ ،  بار الكتریكی زیادی در ابرها ذخیره می
شود و به
اصطلاح ابرها باردار می شوند. بدین  ترتیب ابر تبدیل به یك منبع
انرژی بسیار عظیم
می شود كه بر فراز آسمان در حركت است . این ذخیره انرژی آنقدر
ادامه پیدا می كند تا
ابر از انرژی الكتریكی اشباع شده و  در اولین فرصت
ممكن ، انرژی خود را تخلیه می
كند . معمولا بهترین محل برای این  تخلیه
زمین است زیرا زمین آنقدر بزرگ است كه
هرگز از الكتریسیته اشباع نمی شود .
بنابراین ابر ابتدا هوای اطراف خود را با "
یونیزه " كردن مستعد عبور جریان
برق  كرده ، سپس انرژی خود را از میان هوای یونیزه
شده عبور داده و در
زمین تخلیه می  كند.
اما مقدار
انرژی تخلیه شده ،
سرعت تخلیه و اثرات آن چقدر است ؟
صاعقه یكی از
قدرتمندترین ، خطرناكترین
و عجیب ترین پدیده های طبیعی است . پدیده ای با
میلیاردها " وات " انرژی و اثراتی
متعدد و باورنكردنی مانند تولید  هزاران
درجه حرارت ، تولید گازهای مسموم ، ایجاد
امواج نیرومند و ...

صاعقه چه مشخصاتی دارد ؟
صاعقه ویژگی های
منحصر به فردی  دارد كه
آنها را در هیچ رخداد طبیعی دیگری نمی توان یافت . ویژگی
هایی كه عمدتا
از  الكتریسیته خاص صاعقه نشات می گیرند . مهمترین این خصوصیات
عبارتند از
: ولتاژ  صاعقه ، جریان صاعقه ، قدرت صاعقه ، سرعت صاعقه و دفعات تكرار

صاعقه
ولتاژ صاعقه : ولتاژ صاعقه معمولا بین 10 تا 20
میلیون
ولت  در نوسان است و بعضا تا 100.000.000 ولت هم افزایش پیدا می
كند . بزرگی این
رقم را  وقتی بهتر درك می كنید كه آن را با برق شهر ( 220
ولت ) مقایسه كنید . به
عبارت  دیگر ولتاژ صاعقه آنقدر زیاد است كه می
تواند بر مقاوت بسیار زیاد " هوا "
در برابر  عبور جریان برق ، غلبه كرده
و از آن بگذرد !
جریان صاعقه :

این جریان در حدود 10.000 آمپر شدت دارد . اما این مقدار همیشگی نیست
و
گاه تا 200 هزار آمپر هم می رسد ( كنتور منزل شما حداكثر 25 آمپر را از خود
عبور
می  دهد ).
قدرت صاعقه : با توجه به مطالب
بالا می توان
نتیجه  گرفت كه صاعقه به طور معمول حدود 100 میلیارد وات(!)
انرژی تولید می كند و
می تواند  این مقدار را تا 16000 میلیارد وات (!)
نیز بالا ببرد . نیرویی كه در هیچ
كجای دیگر  یافت نمی شود

سرعت صاعقه : صاعقه با تمام نیروی
عظیمش تنها  در
یك لحظه خود را از ابرهای آسمانی به زمین می رساند . اما زمان دقیق
این لحظه  چقدر است ؟ مشاهدات و محاسبات دقیق سازمان فضایی آمریكا ( ناسا ) نشان می
دهد كه  تخلیه الكتریكی ابرها معمولا در مدت زمانی كمتر از چند صدم تا
چند هزارم
ثانیه رخ  می دهند . صاعقه گاه می تواند تا 40 هزار كیلومتر در
ثانیه سرعت بگیرد !
یعنی می  تواند در یك ثانیه 20 بار مسیر رفت و برگشت
تهران - مشهد را طی كند.

دفعات تكرار صاعقه در یك محدوده مشخص
:
وقتی در منطقه ای
صاعقه ای روی می دهد ، این احتمال هست كه صاعقه
چندین بار دیگر نیز به آن حوالی
برخورد كند اما نمی توان تعداد دقیق آن را
تعیین كرد. با این وجود می توان گفت در
مناطق كویری و كوهستانهای مرتفع ،
احتمال برخورد پی در پی صاعقه بیش از دیگر مناطق
است. همچنین برخی از نقاط كره
زمین ، صاعقه خیز تر از جاهای دیگر هستند ؛ امروزه
ماهواره های هواشناسی با
عكس برداری های دقیق و مداوم از تمام كره زمین ، دفعات
بروز صاعقه را در نواحی
مختلف شمارش می كنند . این شمارش نشان می دهد كه مناطق
قطبی  با میانگین 3
بار صاعقه در ساعت ، كمترین و رشته كوه آلپ با 1000 صاعقه در
ساعت ، 
بیشترین آمار بروز صاعقه را دارد . مناطق هیمالیایی هم از جمله سرزمین های

صاعقه  خیز جهان محسوب می شوند. همچنین كوههای "البرز" در ایران و كوههای
"هندوكش"
در  افغانستان نیز از مناطق پر صاعقه جهان هستند. از دیگر
خصوصیات صاعقه ، زاینده
بودن  آن است ؛ به این معنی كه صاعقه می تواند نور
، صدا ، حرارت و ... تولید كند و
همه  اینها تاثیرات چشم گیری بر محیط
اطراف خود دارند.
صاعقه به غیر از

نور  و صدا چه چیزهای دیگری تولید می كند ؟
صاعقه علاوه بر
پیامدهای
مشهودی چون  نور و صدا ، بسیاری تولیدات دیگر نیز دارد كه برخی
از آنها خطرناك و
بعضی دیگر تنها  پدیدههایی جالب توجه و عجیب اند . از
جمله تولیدات صاعقه می توان ؛
حرارت ، نور ،  صدا ، موج ، گاز ، برق زمینی
( ولتاژ گام ) ، خلاء و ... را نام
برد.
صاعقه چگونه و چه مقدار
حرارت تولید می كند ؟
عبور
جریان  برق از هر جسمی حرارت تولید می
كند ، حال هرچه مقدار جریان برق و مقاومت آن
جسم در  برابر عبور جریان برق
بیشتر باشد ، حرارت تولید شده هم بیشتر است . صاعقه
نیز هنگام  شكافتن هوا
و پس از آن ، هنگام برخورد با زمین حرارت تولید می كند كه با
توجه به 
جریان هزاران آمپری صاعقه ، مقدار این گرما بسیار زیاد است ؛ صاعقه در
زمان
برخورد  با زمین 200.000 درجه سانتی گراد گرما تولید می كند . این مقدار حرارت

می تواند یك  آجر نسوز را ذوب كند ! البته این رقم همیشه یكسان نیست و با
توجه به
جنس خاك ،  میزان رطوبت آن و سایر عواملی كه مقاومت زمین را در
برابر جریان برق ،
كم یا زیاد  می كند متفاوت است . در نظر داشته باشید كه
زمین در برابر جریان عادی
برق بسیار  مقاوم و كاملا عایق (نارسانا) است و
تنها جریانهای فوق العاده زیادی
مانند صاعقه می  توانند از زمین عبور
كنند. حرارت حاصل از صاعقه می تواند انسانی را
در یك لحظه به  ذغال تبدیل
كند یا مشتی از خاك را با ذوب كردن به سنگ تبدیل كند و
یا درخت تنومندی 
را به آتش بكشد .
صاعقه چگونه و چه مقدار
نور تولید
می كند ؟
همانطور كه گفته شد صاعقه یك قوس الكتریكی یا به
عبارت دیگر یك
جرقه  بسیار بزرگ است و با شكافتن ملكولهای هوا نور تولید
می كند . نوری كه صاعقه
تولید  می كند از فاصله 100 كیلومتری قابل رؤیت
است. این نور می تواند تا شعاع چند
كیلومتری اطراف خود را روشن كرده و كسانی
را كه از نزدیك آن را ببینند به طور موقت
یا دائم كور كند.
صدای
صاعقه :
صدا از پیامدهای همیشگی صاعقه
است . این صدا بر اثر شكافته
شدن هوا ایجاد می شود و در حقیقت صدای انفجار ناشی از
برخورد صاعقه است . صدای
صاعقه همیشه چند ثانیه پس از دیده شدن برق آن به گوش می
رسد ؛ علت این مساله
بیشر بودن سرعت نور به نسبت سرعت صوت است . یعنی هر چند صدا و
نور صاعقه
همزمان تولید می شوند اما ما اول نور صاعقه ( برق ) را می بینیم ، بعد
صدای آن
( رعد ) را می شنویم. سرعت نور : 360 هزار كیلومتر در ثانیه و سرعت صوت :
330
متر در ثانیه است .
موج ناشی از صاعقه : همانطور كه گفته

شد صاعقه را می توان نوعی انفجار نیز محسوب كرد ، خصوصا وقتی به زمین برخورد می

كند. بنابراین صاعقه هم موج انفجار تولید می كند ، موجی كه گاه می تواند
انسانی را
به هوا پرتاب كند.
صاعقه ، گاز تولید می كند :
شاید یكی از
عجیب ترین پیامدهای صاعقه ، تولید گاز باشد و بیشتر تعجب می كنید
وقتی كه بدانید
این گاز " اوزون " است . همان گازی كه با قرار گرفتن در لایه
های بالایی جو ، سدی
در برابر تشعشعات زیانبار كیهانی ایجاد می كند. "اوزون"
در حقیقت همان اكسیژن است
ولی به جای 2 اتم ، دارای 3 اتم اكسیژن است مولكول
اكسیژن به علت مشكلات پیوندی
نمی  تواند به راحتی به صورت 3 اتمی در آید و
به همین دلیل مقدار گاز اوزون در
طبیعت  بسیار محدود است اما صاعقه این
كار را به زور و اجبار انجام می دهد و اتم
های  اكسیژن را سه به سه به هم
پیوند می زند و " اوزون " تولید میكند . اوزون بر
خلاف  اكسیژن یك گاز سمی
است و تنفس آن می تواند خطرناك باشد.



 


برق زمینی (ولتاژ گام) : برق زمینی یا " ولتاژ
گام " یكی دیگر  از عواقب
خطرناك صاعقه است ؛ برق زمینی ، جریانی است كه
پس از وقوع صاعقه ، برای  لحظاتی در
زمین باقی می ماند تا جذب زمین شده یا
تبدیل به گرما شود. ش ولتاژ گام در  زمین
حركت می كند اما مسیر حركت مشخصی
ندارد . معمولا قسمت عمده برق زمینی در اعماق  فرو
می رود اما اگر سطح
زمین مرطوب ، دارای بستر سنگی یا پوشید از خاك مناسب یا  علفزار
باشد ،
ترجیح می دهد كه روی سطح زمین و در جهات مختلف ، حركت كند . این  پدیده را

ولتاژ گام می نامند زیرا با وارد كردن برق از راه گامهای شخص ( پاهای او ) ،
باعث
برق گرفتگی او می شود. ولتاژ گام تا شعاع چندین متر در اطراف محل
اصابت  صاعقه
پراكنده شده و اشخاصی كه در مسیر حركت او قرار گرفته باشند
را دچار برق  گرفتگی می
كند. اینكه ولتاژ گام دقیقا چقدر برد دارد قابل
محاسبه نیست و به میزان  رسانایی
خاك آن محل ( موارد ذكر شده در بالا)
بستگی دارد ولی به ندرت دیده شده برق  زمینی
بیشتر از 100 متر در سطح زمین
پیش برود. ولتاژ گام مختص صاعقه نیست و در  حوادث
صنعت برق مانند افتادن
كابل های فشار قوی برق بر روی زمین نیز ایجاد می شود . البته
به طور حتم ولتاژ
گام ناشی از صاعقه بسیار قوی تر است



 


سیستم صاعقه گیر (Lightning  Protection ) :




 


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
این
سیستمها رادهای
هوائی وظیفه جذب  صاعقه و هادیهای نزولی وظیفه

انتقال  جریان را به شبکه ارتینگ به
عهده  دارند
.

سیستم  صاعقه گیری که به درستی طراحی و نصب شده باشد امنیت
جانی افراد و

ایمنی تجهیزات را  بدنبال خواهد داشت
.




 


بر اساس تحقیقات بطور


متوسط در  هر ثانیه بیش از پنجاه صاعقه به زمین اصابت  می نماید
و
خسارات جانی و
مالی فراوانی  بر جای می گذارد بطور کلی حوادثی 
که
توسط صاعقه پدید می آید به دو
گروه تقسیم می  شوند. 
یک-حوادثی که به
سبب برخورد مستقیم صاعقه بوجود می آید.
دو-حوادثی که به
سبب  اثرات غیر
مستقیم صاعقه بوجود می آید. وقتی به یک سازه یا یک

ناحیه مشخص صاعقه 
اصابت می کند می تواند سبب  خسارات قابل توجهی
که معمولا با آتش 

همراه است شود. حفاظت در برابر این خطرات 
توسط صاعقه گیرهای الکترونیکی
فراهم
میگردد. این سیستم  درست قبل از
حدوث صاعقه بطور طبیعی محتوی
الکتریکی اتمسفر بطور
ناگهانی افزایش 
یافته و 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 کنند
شرکت مهندسین مشاور پایا بنیان صنعت با در اختیار
داشتن افراد
متخصص 
و نرم افزارهای محاسباتی پیشرفته طرح و جانمایی استاندارد قرار

گیری صاعقه
گیر را  برای پروژه های مختلف ارائه مینماید




 





 





 


مشخصات  سیستم صاعقه گیر :

- لوازم و


تجهیزات مورد استفاده دراین سیستم  برابر با استانداردهای بین المللی

ومعتبر جهانی همچون NFC17-102, BS 6651, NFPA 780, IEC
61024 میباشد

.
- روش نصب سیستمهای مذكور نیز  با ضوابط و معیارهای
مندرج در
استاندارهای
نامبرده مطابقت مینماید .
- پایه های  هوائی
برقگیر شامل
یك میله نوك تیز و یك
پایه مجهز به سیستم اتصال هادی نزولی
باشد .
- لوازم و
تجهیزات انتقال جریان از
جنس مس ، آلیاژ مس یا فولاد
ضد زنگ میباشد .
- جنس
فوقانی برقگیرها مقاوم
دربرابرگازهای خورنده
صنایع بوده و مناسب برای 
حرارتهای˚c50 میباشد .
- دكل
برقگیرها
از دکل خود اتكا میباشد .
- كلیه
بست  ها از آلیاژ مس یا فولاد ضد زنگ

میباشد.

شرایط یک 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.





 





 


چگونگی  عملکرد یک صاعقه گیر الکترونیکی ( ESE )


:
اینگونه از صاعقه گیرها  انرژی مورد نیاز خود را بطور
طبیعی
از میدان
الکتریکی اتمسفر دریافت می کنند و شدت  این میدان در
هنگام طوفان
چندین کیلو ولت بر
متر است.
میله های پایینی این
صاعقه  گیر، با جذب
این بارها باعث ذخیره انرژی
مورد نیاز در واحد
جرقه زن (Triggering  Unit)
می شوند.
درست قبل از وقوع صاعقه،
شدت
میدان الکتریکی سریعا افزایش می 
یابد و این تغییرات به سرعت توسط صاعقه
گیرکشف
و به واحد صاعقه گیر ارسال می
شود. در این زمان انرژی ذخیره شده با
کمک جرقه به نوک
میانی تخلیه و منجر به
یونیزاسیون  محیط اطراف می
شوند .


چگونگی

عملیات  یونیزاسیون در نوک صاعقه گیر
:
آزاد سازی کنترل
شده یون : واحد
جرقه  زن(TRIGGERING)
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 باشد
که آزاد
سازی  یونها را درست چند
میکرو ثانیه قبل از وقوع تخلیه صاعقه صورت

دهد.
حضور حجم وسیع 
بارهای الکتریکی در اطراف صاعقه گیر و ازدیاد
ناگهانی میدان
الکتریکی محیط
قبل از  صاعقه، باعث می شود که زمان تولید
کرونا ( (corona effect

triggeringبسیار کوتاه  شود.
صاعقه گیر باید
طوری طراحی شده باشد
که عملاً حمله
ای که از نوک برقگیر به  ابر می رود
زودتر از حملاتی
باشد که از هر نقطه مرتفع
دیگری ممکن است به ابر  فرستاده
شود بدین
معنی که صاعقه گیر باید نقطه ترجیحی
دریافت صاعقه در محیط تحت 
حفاظت
باشد.



قطعات مورد نیاز در

سیستم صاعقه گیر
SK-3:
- صاعقه گیر الکترونیکی ، جنس بدنه
استیل ضد زنگ

- پایه
نصب  صاعقه گیر با پوشش ضد زنگ
- کلمپ
اتصال تسمه به صاعقه گیر
-

کلمپ اتصال صاعقه  گیر به پایه
-
کلمپ مخصوص اتصال سیم مسی به پایه
صاعقه
گیر
- کلمپ مخصوص  اتصال
تسمه مسی به پایه صاعقه گیر
- بست
مخصوص سیم مسی به
بدنه سازه
-
بست  مخصوص تسمه مسی به بدنه سازه
-
تسمه مسی
- سیم مسی
-

جعبه تست مقاومت  زمین به انضمام سکسیونر قطع
زمین
- شمارنده
صاعقه
- دریچه
بازدید چاه ارت  چدنی
- مواد
شیمیایی کاهنده
مقاومت زمین
- صفحه مسی



- راد


مسی



 


صاعقه گیر چگونه عمل می
کند؟



 




 


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
RPEVECTRON 2 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



 




 


عملیات
یونیزاسیون در نوک صاعقه گیر
به  شرح زیر تفسیر می شود:



 




 


الف-
آزاد سازی کنترل شده
یونها

واحد جرقه زن (TRIGGERING) صاعقه
گیرهای RPEVECTRON 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 RPEVECTRON
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
RPEVECTRON نسبت  به سایر نقاط
می باشد.



 




 


یک میله ساده
صاعقه گیر را با یک
صاعقه  گیر الکترونیکی (RPEVECTRON) در شرایط مساوی
(نصب) در آزمایشگاه مورد بررسی
قرار می  دهیم. بدینصورت که از این منبع
صاعقه مصنوعی (خازنهای باردار شده) متساوی
الفاصله  هر دو را مورد حمله
قرار می دهیم. مشاهده می شود که صاعقه گیر الکترونیکی
چندین  میکروثانیه
زودتر از میله ساده به واقعه عکس العمل نشان می دهد این اختلاف
زمان را 
با (T) بنام زمان جرقه زنی (TRIGGERING TIME) نامگذاری کرده اند.



 




 


در نهایت (T)
به عنوان ابزار اندازه
گیری کیفیت عملکرد صاعقه گیر الکترونیکی و میله های
ساده انتخاب شد و طبق
استاندارد NF C 17-102 مبنای مقایسه انواع صاعقه گیرها و
اساس محاسبه شعاع حفاظت
آنها قرار  گرفته است



 




 







 




 




 




 




هدف از نصب
ساعقه گیر روی بام
ساختمان  ایجاد یک حوزه حفاظتی برای ساختمان است و
حداکثر فاصله از محل نصب صاعقه
گیر که تحت  حفاظت قرار می گیرد (در ارتفاع
محل نصب پایه صاعقه گیر) شعاع حفاظتی
نامیده می  شود.



 




 




شعاع حفاظتی
صاعقه گیر الکترونیکی
PREVECTRON 2 با استفاده از جدیدترین استاندارد NF C
17-102 (جولای ١٩٩٥) و
فرمولهای این استاندارد به شرح زیر محاسبه شده
اند.



 




 




محاسبات
ارائه شده در جداول مقابل
براساس چند پارامتر زیر بدست آمده
است:



 




 




١- تفاوت
زمان تخلیه صاعقه توسط
صاعقه  گیرهای الکترونیکی و صاعقه گیرهای ساده (t)
که توسط C.N.R.S تائید شده و نوع
صاعقه  گیر مورد نظر بدست می آید. سپس با
استفاده از فرمول



 




 




فاصله ای که
نقطه دریافت صاعقه از
نوک  صاعقه گیر دور می شود محاسبه خواهد
شد.



 




 




٢- براساس
مشخصه های ساختمان یا
پروژه،  ضمیمه B استاندارد NF C 17-102 و نرم افزار
INDELEC ( که طبق استاندارد فوق
تدوین  شده) کلاس حفاظتی مورد نظر را
انتخاب می نمائیم. سپس با عنایت به کلاس حفاظت
قطر  کره فرضی را (D) از
جدول استخراج می نمائیم.



 




 




٣- ارتفاع
واقعی نصب صاعقه گیر از
روی  سطح مورد نظر را برای تعیین شعاع حفاظتی بدست
می آوریم.






 




 












وقتی h بزرگتر از
٥ متر  باشد.

وقتی
h کوچکتر از ٥ متر باشد. شعاع حفاظتی از
جداول همین صفحه استخراج می شود.
h =
ارتفاع واقعی نصب صاعقه گیر نسبت به
سطح مورد نظر جهت محاسبه شعاع حفاظت
فاصله ای که صاعقه گیر نقطه دریافت صاعقه را طبق
تئوری گوی غلطان از ساختمان دور
می  کند.


گراند
صاعقه گیر ( برق گیر ) :



ایجاد یک مسیر ایمن و غیر مخرب برای عبور جریان ناشی از صاعقه که
مستقیماً روی ساختمان یا تجهیزات فلزی در محوطه تخلیه می شود را از بام تا زمین
گراند صاعقه گیر گویند. در صورتی که صاعقه به طور مستقیم به ساختمان یا تجهیزات
فلزی روی بام یا  کنار ساختمان بخورد و ساختمان سیستم گراند برق گیر نداشته باشد و
یا این سیستم درست طراحی و اجرا نشده باشد جریان صاعقه به جای عبور از مسیر امن
گراند از طریق دیگر تجهیزات فلزی مثل مخزن آب ، آنتن ، دودکش ، ناودانی ، راه پله
فلزی و غیره به زمین می رسد و این تخلیه جریان که در بعضی اوقات در حد کیلو آمپر
است می تواند خطرات زیادی را برای افراد و تجهیزات داشته باشد.



گراند صاعقه گیر شامل 5 بخش به شرح زیر می باشد:



1-
هادی های برقگیر ( صاعقه گیر ) (Air
terminals
)



2-
هم  بند بام ( Roof
Ring )



3-
هادی های نزولی (Down
Conductors
)



4-
رینگ پایین (Earthing
mesh
)



5-
سیستم زمین چاهی یا میله ای ( ارتینگ ) (Earthing
System
)



اصول
حفاظت در
برابر
صاعقه
:
حفاظت
یك ساختمان بطور
كامل
شامل موارد زیر می شود
:1-
حفاظت جلد خارجی ساختمان از ضربه های مستقیم
صاعقه
2-حفاظت
تجهیزات نصب شده داخل ساختمان
در
مقابل آثار ثانویه صاعقه





الف
– حفاظت جلد خارجی ساختمان :
منظور
از حفاظت
خارجی
، حفظ بدنه و استراكچر ساختمان از آتش سوزی و انهدام در اثر اصابت
صاعقه
است
.استانداردهای
موجود در این بخش به شرح زیر می باشد

:










ب-
حفاظت تجهیزات نصب شده در
داخل
ساختمان
:

منظور از حفاظت داخلی ، اجرای سیستم هم  پتانسیل
درداخل ساختمان و نصب
ارسترهای
حفاظت در مقابل فراتاخت های ولتاژ (ناشی از صاعقه و سو ییچینگ ) بر  روی

کابلهای تغذیه ، دیتا ، تلفن و

RF تجهیزات حساس می باشد.


استانداردهای
موجود در این بخش به شرح زیر می باشد
:



  • IEC
    61024

  • IEC
    61312-1,2,3,4

  • VDE
    0675 ,  VDE0185



الزامات
چاه ارت :



جنس
صفحه و میله ارت
:
انتخاب
الكترودهای میله‌ای یا صفحه‌ای و … باید براساس مقتضیات محل، انجام  گیرد. مقاومت
الكترودهای میله‌ای تقریباً برابر می‌باشد كه r مقاومت ویژه خاك و L طول میله است.
برای میله‌های معمول كه مقدار L برابر 1.5 تا 2.45 متر می‌باشد،  ملاحظه می‌شود كه
الكترود میله‌ای بدون اتخاذ تدابیر تكمیلی به هیچ عنوان قادر به  ایجاد مقاومت زیر
2 اهم نیست. لذا باید از الكترولیت مناسبی مانند بنتونیت یا  الكترولیتهای دیگری كه
خواص الكتریكی و شیمیایی آنها به تأیید مراجع ذیصلاح رسیده  است استفاده كرد. در
مورد الكترود صفحه‌ای مقاومت با رابطه تقریبی تعیین می‌شود كه L محیط صفحه الكترود
است.



جنس
صفحه و میله
:
بنا
به توصیه VDE-0140 الویت در بین الكترودهای موجود به ترتیب زیر است:
1 فولاد
گالوانیزه
2 آهن روكش شده با سرب
3 مس خالص
4 میله فولادی كاپر ولد
شده
5 میله فولادی با روکش مس (اکسترود شده)

لذا
لازم است از میله فولادی كه دارای روكش گالوانیزه گرم به ضخامت حداقل 90 میكرون
باشد، بعنوان الكترود میله‌ای و از صفحه مسی با درجه خلوص 99.9 % بعنوان الكترود
صفحه‌ای استفاده شود. تجربه نشان می‌دهد الكترودهای صفحه‌ای نتایج بهتری نشان
می‌دهند.



نحوه اتصال سیم زمین به الكترود ارت : با توجه به اینكه
چگونگی این اتصال نقش بسیار محسوسی در مقاومت نهایی و دوام الكترود دارد ترجیحاً
از  جوش انفجاری             (CadWeld) استفاده شود.



مقطع سیم اتصال دهنده به صفحه :طبق
توصیه VDE و با توجه به شرایط، مقطع سیم رابط بین الكترود و بدنه از رابطه I²k1
بدست  می‌آید كه  ماكزیمم جریان اتصال كوتاه تك فاز است. چنانچه محاسبه این جریان
به هر  دلیل امكان‌پذیر نباشد، می‌توان از سیم نمره 35 كه حائز حاشیه اطمینان لازم
است،  استفاده نمود. در مهندسی برق، واژه زمین یا ارت با توجه به کاربردهای آن
دارای  معانی متفاوتی است. زمین در یک مدار الکتریکی می‌تواند نقش یک نقطه مبدا را
داشته  باشد که بر طبق آن بقیه ولتاژهای الکتریکی را اندازگیری می‌کنند. واژه زمین
همچنین  به مسیری کلی برای بازگشت جریان به منبع نیز اطلاق می‌شود. این واژه در
مورد یک  اتصال مستقیم به زمین نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.



یک مدار الکتریکی ممکن است به دلایل مختلفی به زمین متصل
شده باشد. در مدارهای قدرت این اتصال‌ها معمولاً برای بالا بردن ایمنی و محافظت
افراد یا دستگاه‌ها از تاثیرات معیوب بودن عایقکاری هادی‌ها ایجاد می‌شود. اتصال
به  زمین در مدارهای قدرت از آسیب دیدن عایق‌های مدار در اثر افزایش ولتاژ بین زمین
و  مدار جلوگیری کرده و این ولتاژ را در یک حد معین محدود می‌کند. از اتصال زمین
برای  جلوگیری از افزایش الکتریسیته ساکن در هنگام حمل مواد قابل اشتعال یا تعمیر
تجهیزات  الکترونیکی نیز استفاده
می‌کنند.

 

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.

دانلودهای خوب صاعقه

 

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 :