نحوه حفاظت از ساختمان در برابر صاعقه

صاعقه چیست و چگونه بوجود می آید ؟

صاعقه یکی از اسرار آمیز ترین پدیده های خلقت است که در عین زیبایی ، بسیار مخرب بوده و در طول تاریخ زندگی بشر ، موجب ضرر و زیان مالی و جانی بسیاری شده است . صاعقه از تخلیه الکترواستاتیکی میان ابر و زمین بوجود می آید . در ابرهایی از نوع کومولونیمبوس که گهگاه تا 18 کیلومتر ارتفاع و چندین کیلومتر عرض دارند ، طی مراحلی ذرات آب دارای بار منفی و ذرات یخ دارای بار مثبت شده بطوریکه عموماً بارهای منفی در لایه های زیرین و بارهای مثبت در بخشهای فوقانی ابر متمرکز می شوند .اگر نیازمند چاه کن حرفه ای، استعلام قیمت چاه کن، حفاری چاه فاضلاب، حفاری چاه ارت، حفاری شمع ساختمان، حفاری منهول و … هستید همین الان با شماره 09370919055 تماس بگیرید. متخصص های خونه سازها با افتخار منتظر پاسخگویی شما هستند.

در این حالت بارهای مثبت سطح زمین نیز در زیر سایه ابر مجتمع می گردند . به محض اینکه میدانهای الکتریکی گسترش و شدت می یابد ، مناطق بیشتری در روی زمین به تناسب ارتفاعات و شکل ساختمانها ، به محیط خاص الکتریکی ( کرونا ) تبدیل می شوند . کرونا ، یونیزاسیون هوا در نتیجه شکستن خواص عایقی آن است که بصورت هاله بنفش رنگ در حول هادی نمایان می شود .

صاعقه انواع مختلفی دارد که می توان بین ابری ، ابر به زمین و زمین به ابر را برشمرد . اما انواع دیگری از صاعقه نیز وجود دارند که در تصویر زیر مشاهده می کنید .پس از برخورد صاعقه به زمین یا ساختمان ، وسایل الکترونیکی داخل ساختمانهایی که تا شعاع 1.5 کیلومتری از محل برخورد و در محدوده میدان الکترومغناطیسی ایجاد شده قرار دارند ،

در معرض خطر خواهند بود . حفاظت موثر این تجهیزات در مقابل ولتاژ های القایی حاصله وقتی امکانپذیر است که کلیه سیستم های حفاظت داخلی همراه با حفاظت خارجی ساختمان تواماً نصب شده باشند . حفاظت داخلی از صاعقه عبارتست از تهیه وسائلی که به کمک آنها بتوان اثرات اضافه ولتاژهای القایی حاصل از جریانهای صاعقه را ، بر روی تجهیزات داخل ساختمان خنثی کرد ( نگاه فرکانسی به سیستم حفاظت در برابر صاعقه ) .

عواملی که میتوانند شدیداً تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی را به خطر انداخته یا غیر قابل استفاده کنند عبارتند از :

• اضافه ولتاژ های ناشی از تخلیه های الکترواستاتیک (  Electrostatic Discharge  )
• اضافه ولتاژ های ناشی از قطع و وصل مدارات جریان ( Switching Electromagnetic Pulse )
• اضافه ولتاژ های ناشی از ضربه های مستقیم صاعقه و میدانهای الکترومغناطیسی آن ( Lightning Electromagnetic Pulse )

تاريخچه حفاظت در برابر صاعقه :

باورها و اعتقادات :

يونانيان باستان به خداي زئوس اعتقاد داشتند كه سلاح صاعقه در اختيار اوست .
در قرآن ( سوره جن ) آمده كه خداوند متعال براي جلوگيري از دستبرد شياطين به اسرار آسمانها ، آنها را با صاعقه دور مي كند .

وجود برقگيرهايي در مناطق باستاني كرت ، هند ، مصر و فلسطين و توانايي انسان باستاني در انتقال نيروي الكتريكي صاعقه براي روشن كردن محراب معابد و احتمالات درخصوص اينكه آيا فانوس دريايي اسكندريه توسط انر‍ژي الكتريكي روشن بوده است يا خير بيانگر درك انسان باستاني از انرژي الكتريكي صاعقه و روشهاي انتقال و مهار نمودن آن مي باشد . در زير تصاويري از اين مكانها را مشاهده مي كنيد .

حجاري هاي ايجاد شده بر روي ديوار هاي پرستشگاههاي مصريان و استفاده از ميله هاي برقگير باعث حفاظت محل و نشانه قدرت بخشي به پرستشگاه بوده است .پس از بازسازي محوطه ، جزئيات بدست آمده بيانگر وجود  ميله هاي نوك تيز در نما بوده كه جهت انتقال انرژي الكتريكي طبيعي به داخل پرستشگاه براي قدرت بخشي به آن ، سه هزار سال قبل از بنجامين فرانكلين مورد استفاده قرار مي گرفته است .

براي مشاهده متن كامل به ويژه نامه شماره 3 مجله الكترونيكي ايران شماتيك مراجعه فرمائيد ( بزودي ) .صاعقه از سه طریق می تواند موجب بروز اضافه ولتاژ در سیستم های الکتریکی شود .

1 – کوپلاژ مقاومتی

وقتی که صاعقه به ساختمانی ضربه می زند ، جریانی که به زمین تخلیه می شود پتانسیل زمین را در سیستم های برق و دیتا ، تا چند صد کیلو ولت افزایش می دهد . این امر موجب می شود بخشی از جریان صاعقه از طریق هادیهای ورودی- خروجی ، به ساختمانهای دیگر متقل شود .

2 – کوپلاژ سلفی ( مغناطیسی )

عبور جریان صاعقه از یک هادی و یا از کانال تخلیه خود ، ایجاد یک میدان شدید مغناطیسی می نماید . وقتی که خطوط میدان ، هادیهایی را که تشکیل لوپ داده اند قطع کند ، در آنها ولتاژی معادل چند ده کیلو ولت القاء می شود .

3 – کوپلاژ خازنی ( الکتریکی )

کانال صاعقه در نزدیکی نقطه تخلیه ، یک میدان شدید الکتریکی ایجاد می کند . کابل ها و هادیها ، مانند صفحات خازن و هوا نیز عایق دی الکتریک آنهاست، بدینصورت علیرغم عدم برخورد صاعقه به ساختمان ، کابل ها تحت یک ولتاژ بالا قرار می گیرند .

اصول حفاظت از صاعقه :

• حفاظت جلد ساختمان از ضربه های مستقیم صاعقه
• حفاظت داخلی و تجهیزات نصب شده داخل ساختمان در مقابل آثار ثانویه صاعقه

اثرات ناشی از صاعقه :
آمار بدست آمده ، نشان دهنده آن است که تقریباً 5000 توفان همراه با آذرخش بر روی زمین رخ می دهد که این صاعقه ها می توانندبرای انسان ، اشیاء و … خطرناک باشند .صاعقه دارای شدتی برابر 200 کیلو آمپر است . فرکانس و شدت صاعقه به مشخصه های محیطی بستگی دارد و با داشتن اطلاعات دقیق در مورد مشخصه های محیطی، می توان بهترین و موثرترین نوع حفاظت را تعیین نمود .

اثرات صاعقه به دو صورت حاصل می گردد . یکی بوسیله اصابت مستقیم و دیگری بصورت اصابت غیر مستقیم . اصابت مستقیم پیامد های خطراکی برای ساختمان ، انسان و حیوان دارد و اصابت غیر مستقیم خسارات اقتصادی سنگینی را به دنبال دارد که معمولاً بوسیله القاء اضافه ولتاژ بر روی هادیهای الکتریکی است .

حفاظت در برابر صاعقه :

برای ایجاد یک حفاظت مناسب ، نیاز به مجهز شدن به دو نوع حفاطت هستیم

1 – حفاظت خارجی در برابر اصابت مستقیم صاعقه با استفاده از یکی از سه سیستم زیر :

• صاعقه گیر
• سیستم سیم هوایی
• سیستم مش

2 – حفاظت داخلی در برابر اضافه ولتاژ حاصل از صاعقه در مجاورت یا بر روی هادیهای شبکه الکتریکی می باشد. حفاظت خارجی و داخلی نیازمند یک سیستم طمین مناسب جهت تخلیه جریانات صاعقه است .

حفاظت خارجی :

صاعقه گیر باید سایر نقاط موجود ساختمان را مورد حفاظت قرار دهد و وظیفه آن ، جلوگیری از برخورد صاعقه به ساختمان و تخلیه جریان ساعقه به زمین است . جهت نصب باید به این نکات توجه داشت : قرار دادن صاعقه گیر بر روی دکل مربوطه – استفاده از یک یا چند هادی میانی – یک گیره تست برای هر هادی میانی جهت اندازه گیری مقاومت زمین – فاصله هادی میانی از اجسام فلزی باید 2 متر باشد – سیستم طمین جداگانه برای هر هادی میانی – هم پتانسیل سازی چاههای ارت .

این نوع حفاظت بصورت استفاده از یک یا چند سیم هوایی در بالای ناحیه مورد حفاظت است .این سیم ها از طریق دکل هایی در دو طرف ناحیه مورد نظر قرار گرفته و از همان طریق نیز به زمین متصل میشوند .
نکات لازم : یک یا چند سیم هادی هوایی – دو دکل جهت مهار کردن سیم – سیستم زمین جداگانه برای هر هادی میانی – هم پتانسیل سازی سیستم های زمین .

این سیستم شامل چندین میله مهار شده و متصل به یکدیگر است که تمامی این میله ها توسط هادی بهم وصل شده و به زمین نیز متصل می شوند .
نکات لازم : چندین میله مهار شده – یک شبکه متصل شده به میله ها – برای هر میله نیاز به یک هادی میانی است – هر هادی میانی نیاز به یک چاه ارت جداگانه دارد – هم پتانسیل سازی سیستم های زمین .که هزینه چاه ارت جدا باید محاسبه شود.