play_arrow درباره صاعقه گیر

(نمایش توضیحات) (بستن توضیحات)

صاعقه گیر چیست؟

صاعقه گیر دستگاه هایی هستند که برای محافظت از خطوط انتقال، خانه ها و سازه ها فولادی در برابر نوسانات شدید برق استفاده می شوند. همانطور که از نام آن پیداست، آنها در درجه اول برای محافظت در برابر آسیب های ناشی از برخورد صاعقه طراحی شده اند. با این حال، باید توجه داشت که صاعقه گیرها در واقع برخورد رعد و برق را متوقف نمی کنند، زیرا این امر بسیار خطرناک است. در عوض، آنها بار الکتریکی را محدود کرده و آن را منحرف می‌کنند و مسیری امن برای عبور به زمین می‌دهند. 

اصول کار صاعقه گیر به این صورت است که در شرایط عادی، صاعقه گیر هیچ جریانی را به زمین منتقل نمی کند. اما در صورت بروز اضافه ولتاژ در اثر رعد و برق، هوای بین جرقه گیر شکسته شده و قوس تشکیل می شود. صاعقه گیر با ایجاد یک مسیر مقاومت کم، بار اضافی روی خط را از طریق برقگیر به زمین هدایت می کند. 

صاعقه گیر

تجهیزات الکتریکی مانند ترانسفورماتورها و موتورها ظرفیت تحمل ولتاژ را تا حداکثر ناحیه عایق شکست دارند. اگر ولتاژ بیش از ناحیه عایق شکست در ترمینال تجهیزات ظاهر شود، می تواند باعث خرابی تجهیزات ناشی از خرابی عایق شود. پیک ولتاژ در زمان رعد و برق افزایش می یابد و ممکن است باعث تخلیه الکتریکی ناخواسته در تجهیزات مانند ترانسفورماتور، موتور و خط انتقال شود. ضربه مستقیم صاعقه ولتاژ بسیار بالایی را در خط انتقال القا می کند و باعث آسیب به مقره و تجهیزات متصل به خط انتقال می شود. 

صاعقه گیرها در سیستم توزیع برق آسیب تجهیزات را در اثر رعد و برق کاهش می دهند، از تجهیزات فضای باز پست محافظت می کنند و از خطوط انتقال در برابر صاعقه حفاظت می کند. برای عملکرد بهتر باید صاعقه گیر را تا حد امکان نزدیک به تجهیزات نصب کنیم تا از تجهیزات در برابر صاعقه و امواج گذرا محافظت شود. صاعقه گیر در دو طرف بالا و پایین خط انتقال قرار می گیرد تا از ترانسفورماتور ها در برابر صاعقه محافظت کند. 

رعد و برق خطر بزرگی برای سیستم الکتریکی خانه ها هستند. آنها می توانند به سیم کشی آسیب جدی وارد کنند و حتی باعث آتش سوزی شوند. در نتیجه، بسیاری از خانه ها دارای صاعقه گیر هستند تا از این سناریوی ناخوشایند جلوگیری کنند. صاعقه گیرها در بالاترین ارتفاع (بام) ساختمان نصب می شوند. آنها در چهار گوشه و یکی بین دو گوشه قرار می گیرند. یک کابل زمین 16 میلی متری به پایه صاعقه گیر متصل می شود و به ترمینال زمین طبقه همکف متصل می شود. 

طبقه بندی صاعقه گیر ها 

صاعقه گیر عمدتاً به 5 نوع طبقه بندی می شود. این انواع عبارتند از؛ 

صاعقه گیر با شکاف میله ای 

 یکی از صاعقه گیرهای پرکاربرد که از دو میله 1/5 سانتی متری تشکیل شده است که در زوایای قائم با یک شکاف در بین آنها خم شده است. 

صاعقه گیر میله ای

صاعقه گیرهای نوع شاخکی 

 از دو میله فلزی شاخ شکل تشکیل شده است که با یک شکاف هوایی کوچک از هم جدا شده اند. شاخ ها به گونه ای ساخته شده اند که فاصله بین آنها به تدریج به سمت بالا افزایش می یابد. شاخ ها بر روی عایق های چینی نصب می شوند. یک سر از طریق مقاومت به خط وصل می شود و سر دیگر به زمین متصل می شود. 

صاعقه گیر شاخه ای

صاعقه گیرهای با شکاف کره ای 

این نوع صاعقه گیر یک شکاف هوایی بین دو کره ایجاد می شود. یکی از کره ها به زمین و دیگری به line متصل می شود. بین ترانسفورماتور و زمین یک سیم پیچ وجود دارد، در زمان وقوع خطا هوای بین کره ها گرم می شود و سعی می کند از آن خارج شود. اما مکانیسم تخلیه کرونا (corona discharge) هوا را یونیزه می کند و جریان خطا از آن عبور می کند. بنابراین، از آسیب احتمالی دستگاه جلوگیری می کند.

صاعقه گیرهای چند شکاف 

شامل یک سری استوانه فلزی (عموما آلیاژ روی) است که با فواصل هوایی کوچکی از یکدیگر عایق و جدا شده اند می باشد. این نوع صاعقه گیر به طور گسترده در سیستم هایی که در ولتاژ بالا کار می کنند استفاده می شوند و از دو قسمت جرقه گیر های سری و مقاومت های غیر خطی تشکیل شده اند. 

صاعقه گیر چند شکافه

صاعقه گیر الکترونیکی 

مکانیزم عملکرد این برقگیر بر اساس وجود پتانسیل الکتریکی اتمسفر طراحی شده و انرژی مورد نیاز خود را بطور طبیعی از میدان الکتریکی اتمسفر می گیرند و در مواردی که شرایط جوی فاقد پتانسیل الکتریکی باشد این صاعقه گیر همانند یک برق گیر ساده عمل میکند و فعالیتی ندارد. 

صاعقه گیر الکترونیکی

یک صاعقه گیر کاملاً کاربردی باید در زمان وجود ولتاژ غیرعادی بالاتر از مقدار شکست، این ولتاژ را به سرعت از بین ببرد و مسیر امنی را برای رسیدن به زمین فراهم کند، هنگامی که برخورد صاعقه رخ دهد، صاعقه گیر باید برق تخلیه شده را بدون آسیب رساندن تخلیه کند، همچنین، ولتاژ دو سر المان نباید از آستانه شکست فراتر رود و در لحظه ای که ولتاژ گذرا به زیر آستانه شکست می رسد، باید جریان را قطع کند. 

سیستم های حفاظت صاعقه 

بصورت کلی سیستم های حفاظت صاعقه به دو روش پسیو و اکتیو تقسیم بندی می شوند. سیستم های پسیو شامل میله فرانکلین، روش قفس فارادی و روش خط رسانا گسترده می باشند و سیستم های اکتیو شامل 2 روش می باشد که شامل روش  (Early Steamer Emission) ESE و بلور پیزوالکتریکی می باشد. 

صاعقه گیر اکتیو  

صاعقه گیر اکتیو که به عنوان صاعقه گیر با مولد یون نیز شناخته می شود، به طور فعال یون ها را برای ایجاد مسیری برای رعد و برق تولید می کند. این صاعقه گیر شامل یک میله یا دکل بلند و نوک تیز است که به منبع تغذیه که معمولاً از منبع تغذیه با ولتاژ بالا استفاده می کند متصل می شود. منبع تغذیه یک تخلیه کرونا در نوک میله ایجاد می کند و مولکول های هوای اطراف آن را یونیزه می کند. این فرآیند یونیزاسیون به شروع یک صاعقه کمک می کند و رعد و برق را به سمت میله هدایت می کند و از سازه محافظت شده دور می شود. میله های صاعقه فعال نیاز به منبع تغذیه مداوم برای حفظ اثر یونیزاسیون دارند. 

صاعقه گیر پسیو 

صاعقه گیر پسیو که به عنوان صاعقه گیر معمولی یا میله فرانکلین نیز شناخته می شود، برای محافظت از سازه بر اصل اتصال به زمین متکی است. از یک میله یا دکل فلزی رسانا تشکیل شده است که در بالاترین نقطه سازه نصب شده است. میله به یک سیستم اتصال به زمین رسانا متصل است که معمولاً از میله های مسی یا آلومینیومی تشکیل شده است که در عمق زمین مدفون شده اند. هنگامی که یک صاعقه رخ می دهد، صاعقه گیر پسیو مسیری با مقاومت کم برای جریان صاعقه فراهم می کند و به طور ایمن آن را به زمین منحرف می کند. برخلاف صاعقه گیر های اکتیو، صاعقه گیرهای پسیو نیازی به منبع تغذیه ندارند و صرفاً به خواص رسانایی و سیستم ارت خود متکی هستند. 

انتخاب بین این سیستم ها به عوامل مختلفی مانند اندازه سازه، موقعیت مکانی و الزامات خاص سیستم حفاظت در برابر صاعقه بستگی دارد. به طور کلی میتوان گفت که سیستم های غیرفعال برای استفاده در دودکش ها، تیرهای روشنایی، خانه کوچک و انبار، چادر و مخازن آب و همچنین سیستم های فعال در ساختمان های بلند، تاسیسات هسته ای و نظامی، پنل های خورشیدی و توربین های بادی، مدارس و فرودگاه ها مناسب می باشند. 

انواع سیستم صاعقه گیر 

روش میله فرانکلین  

این روش برروی یک سازه در نقاط ترجیحی برای برخورد صاعقه نصب می شوند. این ترمینال ها به شبکه ای از هادی های افقی و عمودی که به ترمینال های زمین ختم می شوند متصل می شوند. این روش به عنوان بهترین روش برای ساختمان های بلند و تیز معرفی شده، اگرچه، این روش برای ساختمان هایی با متراژ بالا مناسب نیست. 

سیستم صاعقه گیر فرانکلین

روش قفس فارادی 

این سیستم که از قفس فارادی مشتق شده است، از هادی های شبکه ای تشکیل شده است که سقف و دیواره های سازه ای که قرار است محافظت شود را می پوشانند. ترمینال های هوا در اطراف لبه سقف و در نقاط مرتفع قرار گرفته اند. شبکه ای از هادی ها محیط خارجی سقف را دنبال می کند. این شبکه با عناصر عرضی تکمیل می شود. اندازه مش با توجه به اثربخشی مورد نیاز بین 5 تا 20 متر است.  بیشترین مقدار جریان صاعقه از طریق هادی ها و سیستم های ارت که نزدیک ترین نقطه برخورد صاعقه هستند هدایت و پراکنده می شود. 

روش قفس فارادی

روش خط رسانا گسترده 

این روش شبیه به روش قفس فارادی می باشد ولی در زمانی استفاده می شود که می خواهیم رعد و برق را از ساختمان دور نگه داریم. سیستم طوری طراحی شده که قبل از نزدیک شدن رعد و برق به ساختمان به دام افتاده و توسط یک طناب هادی متصل به زمین به زمین منتقل می شود. این روش برای ساختمان هایی که احتمال انفجار دارند پیشنهاد شده است. 

روش خط رسانا گسترده

اجزا سیستم صاعقه گیر 

قسمت های مختلف صاعقه گیر شامل:

• بست اتصال پایه و دکل

‍‍‍‍پایه صاعقه گیر

 

• شمارنده صاعقه 

شمارنده صاعقه 

• هادی نزولی که جهت ارتباط صاعقه گیر با سیستم ارت می باشد

هادی نزولی

انتخاب صاعقه گیر 

انتخاب صاعقه گیر مناسب می تواند یک کار دلهره آور باشد، به خصوص اگر با انواع مختلف صاعقه گیرهای موجود آشنا نباشید. فاکتور هایی که باید هنگام انتخاب صاعقه گیر معروف برای سیستم الکتریکی خود در نظر بگیرید: 

نوع سیستم الکتریکی  

انتخاب صاعقه گیر به عواملی مانند ولتاژ، فرکانس خط، شرایط آب و هوایی، قابلیت اطمینان، فضای موجود برای نصب و غیره بستگی دارد. 

مکان  

برای مثال، سیستم‌های فضای باز نسبت به سیستم‌های داخلی به صاعقه‌گیرهای قوی‌تر و بادوام‌تری نیاز دارند. 

هزینه  

بودجه همیشه یک عامل مهم است، با این حال بهتر است روی دستگاهی با کیفیت بالاتر سرمایه گذاری کنید که محافظت قابل اعتمادی در برابر برخورد صاعقه ارائه می دهد. 

تعمیر و نگهداری 

در انتخاب نوع صاعقه گیر مناسب باید در نظر داشت که چند وقت یکبار می توانید دستگاه را نگهداری کنید. 

برند سازنده 

در آخر، انتخاب صاعقه گیر از یک سازنده معتبر با سابقه اثبات شده در تولید دستگاه های با کیفیت بسیار مهم است.