صاعقه

صاعقه، صاعقه گیر، سیستم زمین، ارستر،

صاعقه پدیده ای است طبیعی که احتمال وقوع آن نیز امری تصادفی می باشد واز یک قانون کلاسیک تبعیت نکرده بلکه یک واقعه احتمالی است و عوامل موثر در بروز صاعقه دریک منطقه عبارتنداز: موقعیت محل مانند ارتفاع ازسطح دریا،کوهستانی بودن یا واقع شدن در دشت ، نوع آب و هوا از قبیل استوایی، مدیترانه ای، قطبی ،کویری و… وضعیت وزش باد ، رطوبت محل ، موقعیت محل درمسیر جریانات جوی و… در سازه های با اهمیت بالا که خطرآسیب پذیری آنها در برابرآتش سوزی و انفجار و به دنبال آن خطرات جانی و مالی بحث حفاظت این نوع مکانها را در برابر صاعقه مطرح گردیده است با اطلاعات مربوط به عملکرد صاعقه در هر منطقه جغرافیایی و بررسی شرایط حاکم بر پروژه میتوان، بهترین روش حفاظت دربرابر صاعقه را مطابق با استانداردهای روز دنیا به دست آورد. حفاظت در برابر صاعقه به دو بخش تقسیم می شود : حفاظت خارجی (اولیه) - حفاظت از جلد بیرونی ساختمان حفاظت داخلی (ثانویه) - حفاظت از دستگاه های برقی بررسی نیاز یا عدم نیاز به نصب سیستم صاعقه گیر وحفاظت دربرابر صاعقه: برای بررسی نیاز یاعدم نیاز به نصب سیستم صاعقه گیر وحفاظت در برابر صاعقه مطابق با استاندارد های BS6651 , NFPA780 , LEC62305 , 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: 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 . اگرNdNc 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 میتوان سطح مناسب را محاسبه نمود. عوامل موثر در محاسبه این دو فاکتور عبارتند از : Ae : سطح جاذب وابسته به طول وعرض وارتفاع سازه مورد نظر Ng : تراکم اصابت صاعقه درهرکیلومتر مربع به طور سالیانه C1 : موقعیت قرارگیری ساختمان C2 : نوع ساختمان C3 : محتوای داخل ساختمان C4 : فضای اشغالی ساختمان C5 : پی آمد اصابت صاعقه برای اطلاعات بیشتر از چگونگی محاسبات و فرمولهای کارشده برای محاسبه دو فاکتور بحث شده لازم است که با استانداردهای مربوطه مراجعه نمائید . حفاظت خارجی (اولیه) - حفاظت از جلد بیرونی ساختمان : حفاظت خارجی عبارتست از نصب سیستم صاعقه گیر به منظورجلوگیری از اصابت مستقیم صاعقه به ساختمان می باشد. در تئوری گوی غلطان نقاطی را که در معرض اصابت صاعقه هستند مورد ارزیابی قرارمیدهیم . مطابق این تئوری جریان صاعقه به صورت توده ای از بارهای الکتریکی به صورت یک گوی به سمت زمین درحال حرکت است شعاع این گوی براساس کلاس حفاظتی می تواند ۲۰ متر درکلاس۱ و یا ۴۵ متردرکلاس۲ و یا ۶۰ متر درکلاس۳ باشد و برخورد آن با سطح زمین میتواند در هر نقطه ای صورت پذیرد . مطابق با استانداردهای موجود دو نوع سیستم حفاظتی بخش حفاظت خارجی (اولیه) - حفاظت از جلد بیرونی ساختمان وجود دارد : صاعقه گیرهای پسیو شامل میله ساده فرانکلین ، قفس فارادی و سیستم مش که هر کدام برای حفاظت از یک سازه خاص مناسب می باشند .این نوع صاعقه گیرها به صاعقه واکنش نشان نداده فقط محلی هستند برای برخورد صاعقه ، لذا زاویه حفاظتی کوچکی را ایجاد می کنند . صاعقه گیرهای اکتیو ( ESE ) صاعقه گیرالکترونیکی ELLIPS ساخت شرکت LPS FRANCE شرکت مهندسی نیرو پژوه ایستا یا بانام الکترونیک خازنی که نسبت به نوع قبلی سریعتر به صاعقه واکنش نشان داده و با ارسال جریانی رو با بالا به سمت صاعقه نقطه اصابت را در فاصله دورتری نسبت به ساختمان ایجادخواهند نمود لذا شعاع پوششی وسیعتری ایجاد می نمایند . حفاظت داخلی (ثانویه) - حفاظت از دستگاه های برقی : وقتی انرژی حاصل از صاعقه راکه چند صد مگا ژول است باچند میلی ژول انرژی که برای صدمه زدن به تجهیزات الکترونیکی حساس کافی می باشد ،مقایسه نماییم ضرورت حفاظت این نوع تجهیزات دربرابر اثرات ناشی ازصاعقه مشخص می گردد. آسیب های ایجاد شده درسیستم های الکتریکی والکترونیکی به سبب اثرات الکترومغناطیسی صاعقه می باشد که به صورت شوکهای هدایت شده و القایی و نیز تشعشعات امواج میدان الکترو مغناطیسی ظاهر می شوند. در مبحث حفاظت داخلی با دو بخش مواجه هستیم : ارستر (Surge Protection Devicive - Arrester) وسیله ای است برای محدود کردن ولتاژ های اضافی گذرا به زمین که لازم است در سیستم حفاظتی در نظر گرفته شده نصب گردد . برای نصب آن لازم است با مراجعه با استانداردهای مربوطه، و تحلیل مناطق حفاظتی به مکان ومحل مناسب جهت نصب آن خواهیم رسید . سیستم تخلیه زمین ، سیستم ارت ،ارتینگ و یا سیستم زمین : سیستم تخلیه زمین ، سیستم ارت ،ارتینگ و یا سیستم زمین عبارت از سیستم انتقال جریانهای ناهمگون ایجاد شده به زمین می باشد. این ارتباط الکتریکی بین اجزاء و دستگاهها با زمین جهت هدایت جریان های مختلف به زمین ، نیازمند طراحی و اجرای یک سیستم ارت می باشد. سیستمهای ارت مختلف را با اهداف خاصی همچون انتقال جریانهای خطا به زمین به منظور ایجاد ایمنی برای افراد و تجهیزات درتاسیسات مختلف ایجاد می کنند. وظیفه انتقال جریانها و بارهای الکتریکی به زمین ، برعهده الکترود زمین می باشد، از طرفی زمین دارای یک فضای هادی با یک مقاومت ویژه است، بنابراین ازدیدگاه نظریه الکترواستاتیک هرالکترود دفن شده در زمین نسبت به نقطه مرجع در بینهایت دارای یک مقاومت است . مقاومت ویژه خاک ،طرح ،شکل الکترود ویا الکترودها و نحوه قرار گیری اجزای الکترود در میزان مقاومت بدست آمده تاثیر به سزایی دارد. مقاومت الکترود زمین همچنین از مقادیر پتانسیل های سطحی زمین که دراثرجریان خطا بوجود می آیند، متاثراست. ازاینرو لازم است قبل ازاجرای سیستم زمین تحقیقات گسترده ای در زمینه خاک و عوامل موثردرآن و ویژگیهای بیولوژیکی بدن انسان انجام گیرد. سیستم های زمین : 1- زمین الکتریکی 2-زمین حفاظتی سیستم های زمین به لحاظ کاربرد به دو گروه زمین الکتریکی و زمین حفاظتی تقسیم می شوند زمین حفاظتی درتمامی تاسیسات بدلیل حفاظت و ایمنی در اولویت است و برای طراحی سیستم ارت حفاظتی به پارمترهائی ازقبیل مقاومت ویژه و جنس خاک ، ابعاد زمین مورد مطالعه ، حداکثرجریان اتصال کوتاه زمین، زمان عملکرد رله های حفاظتی متناسب باجریان اتصال کوتاه، حداکثر ولتاژ قابل تحمل برای افراد و تجهیزات نیاز خواهیم داشت. هم پتانسیل سازی: مبحث هم پتانسیل سازی ( هم بندی چاههای ارت ) ازمسائل مهم واساسی در طراحی و اجرای سیستم ارت حفاظتی ، می باشد . همبندی به جهت جلوگیری از ایجاد اختلاف ولتاژهای خطرناک بین اجزا در زمان بروز خطا حائز اهمیت می باشد این اختلاف ولتاژها می توانند باعث برق گرفتگی افراد و یا ایجاد جرقه درتجهیزات شوند ، لذا بهتر است که در این سیستم ها ، ارت های مختلف با یکدیگر هم بندی گردند . - صاعقه - صاعقه گیر - سیستم زمین - ارستر -