رعد و برق یک پدیده تصادفی و در عین حال ویرانگر است. در سراسر ایالات متحده، رعد و برق به طور متوسط 25 میلیون بار در سال برخورد می کند و با سرعت 100 فلش در ثانیه در سراسر جهان رخ می دهد. و با توجه به خدمات ملی هواشناسی ، میانگین شدت ضربه تقریباً 30000 آمپر است.
در حالی که صاعقه غیرقابل پیش بینی است و هیچ مکان یا تأسیساتی از خطر صاعقه مصون نیست، راه هایی برای کاهش خطر یا آسیب وجود دارد. کاهش خطر آسیب ناشی از برخورد صاعقه، مستقیم یا نزدیک، با نصب سیستم حفاظت از صاعقه همیشه بخشی از پروژه های ساختمانی جدید نیست. با این حال، نباید اینطور باشد؟
با توسعه مدرن شهری و استانی، امکانات تجاری و مسکونی حاوی تجهیزات الکترونیک دیجیتال ارزشمندی است که برای کارهای روزمره و سرگرمی استفاده می شود، به این معنی که سرمایه گذاری های کلان در هنگام رعد و برق در خطر است. برخورد مستقیم صاعقه انرژی مضری را ایجاد می کند که اگر اقدامات حفاظتی به درستی انجام نشود، حتی قوی ترین دستگاه ها و سیستم های الکتریکی نیز نمی توانند آن را تحمل کنند.
رعد و برق حوادث غیرقابل پیش بینی و تصادفی هستند. هیچ فناوری در دسترس نیست که بتواند از برخورد صاعقه به سازه جلوگیری کند یا محافظت 100٪ را تضمین کند. حفاظت در برابر صاعقه بر اساس احتمالات آماری و تحمل ریسک مالک ملک است.
به خواندن زیر ادامه دهید زیرا علم صاعقه را کشف می کنیم و اینکه چگونه می توانید احتمال آسیب دیدن تاسیسات خود را در اثر صاعقه کاهش دهید.
علم یک صاعقه
علم رعد و برقبرخلاف تصور عموم، صاعقه همیشه به بلندترین جسم برخورد نمی کند. در عوض، انرژی در یک ضربه تلاش می کند تا مسیر کمترین مقاومت را نسبت به زمین پیدا کند.
اولین مرحله در تشکیل رعد و برق، برق‌رسانی ابر است، که در آن ذرات باردار با بارهای مخالف جدا شده و یک میدان الکتریکی شبه ساکن بین ابر و زمین ایجاد می‌کنند. سپس یک سرنشین پایین نزدیک می شود و میدان الکتریکی تا نقطه شروع جریان های رو به بالا افزایش می یابد. رهبر رو به بالا به سمت یک رهبر پایین منتشر می شود تا یک مسیر یونیزه شده بین ابر و زمین را تکمیل کند. رهبران رو به بالا رقیب به سمت رهبر رو به پایین تبلیغ می کنند تا زمانی که فرد با موفقیت به هم متصل شود. یک مسیر به شدت یونیزه بین ابر و زمین تشکیل می شود که امکان انتقال بار زیادی به زمین را فراهم می کند. این رویداد در میلی ثانیه به پایان می رسد، و مدت زمان کلی یک “فلاش” حدود 0.5 ثانیه طول می کشد.
عکس بالا نمایش خوبی از شکل گیری رهبر رو به بالا و پایین را نشان می دهد. همچنین غیرقابل پیش بینی بودن یک رعد و برق را تقویت می کند – قطب مخابرات بالاتر از درخت است و از آنجایی که قطب به خوبی زمین شده است، صاعقه به درخت برخورد کرد.
برای اطلاعات بیشتر در مورد علم صاعقه، خطرات برخورد و ایمنی صاعقه به وب سایت اداره ملی اقیانوسی و جوی برای منابع موجود مراجعه کنید.
سیستم های حفاظت در برابر صاعقه
با این دانش، احتمالاً از خود می پرسید: “یک سیستم حفاظت در برابر صاعقه چگونه کار می کند؟”
این یک سوال عالی است.
استانداردهای ملی و بین المللی مختلفی وجود دارد که ساخت و نصب اجزای حفاظت در برابر صاعقه را پوشش می دهد، از جمله IEC 62305 , IEC 62561 , BS 6651 , IEEE 998 , NFPA 780 , UL 96 , UL 96A , Australian 10217 , N1068 , Australian 17217 . استانداردهای IEC 62305، IEC 62561، NFPA 780 و UL 96A بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.
دو جنبه از صاعقه گیری وجود دارد، سخت افزار فیزیکی (میله های صاعقه / دکل ها و سیم های بالای سر) برای گرفتن ضربه، و روش هایی که توسط آن سخت افزار بر روی سازه ها قرار می گیرد تا به “بازده رهگیری” یا “سطح حفاظت” مورد نظر برسد. تعیین موقعیت سخت افزار بر روی سازه بر اساس یکی از استانداردهای ذکر شده در بالا هدایت می شود و کشورها و مناطق مختلف استانداردهای متفاوتی را اتخاذ کرده اند. مدل الکترو هندسی (EGM)، یا روش کروی نورد، محبوب ترین روش قرار دادن است و در اکثر استانداردهای ذکر شده منتشر شده است.
اگرچه EGM پرکاربردترین روش است، اما فرض می‌کند که فاصله برخورد برای همه اجسام، صرف نظر از ارتفاع و شکل آنها یکسان است. تحقیقات جدیدتر نشان می‌دهد که بیش از 90 درصد ضربه‌ها به گوشه‌ها یا سایر ویژگی‌های نوک تیز است و سازه‌های بلندتر بیشتر از سازه‌های کم ارتفاع یا زمین ضربه می‌خورند. مشاهدات همچنین نشان می دهد که رهبران رو به بالا می توانند طولانی تر از «فاصله ضربه زدن» اسمی باشند. EGM برای آن یا سایر پارامترها از جمله:
توزیع شارژ لیدر
تشدید میدان الکتریکی ایجاد شده توسط سازه
موقعیت پایانه های هوایی مورد استفاده برای حفاظت
تنوع در احتمال اتصال به صاعقه ویژگی های مختلف رقابتی بر روی سازه ها
تأثیر ارتفاع بر پارامترهای شکست هوا.
با این حال، روش حجمی مجموعه قرارگیری ترمینال جدیدتر (CVM) تمام پارامترهای ذکر شده را در نظر می گیرد و می تواند برای قرار دادن سیستم های رعد و برق معمولی و غیر متعارف بر روی سازه استفاده شود.
مدیریت ریسک
سیستمی که مطابق با یک استاندارد طراحی شده باشد، مصونیت 100٪ در برابر آسیب را تضمین نمی کند. حفاظت در برابر صاعقه یک موضوع احتمالات آماری و مدیریت ریسک است. سیستم های حفاظت در برابر صاعقه که مطابق با استاندارد طراحی شده اند، باید از نظر آماری خطر را زیر یک آستانه از پیش تعیین شده کاهش دهند.
اکثر استانداردهای حفاظت در برابر صاعقه یک روش محاسبه ریسک برای ارزیابی نیاز به حفاظت از ضربه مستقیم دارند (BS 6651, NFPA 780, IEC 62305, AS 1768, NFC 17-102). این روش‌های ارزیابی، فرکانس رعد و برق، «منطقه ضبط» سایت، نوع و استفاده از تأسیسات و سایر عوامل را در نظر می‌گیرند. به عنوان مثال، مواد منفجره، قابل اشتعال، تاریخی یا بیمارستان ها نمونه هایی از امکاناتی هستند که باید در نظر گرفته شوند.
بر اساس نتایج ارزیابی ریسک، تصمیم گیرنده ممکن است لازم بداند که حفاظت در برابر صاعقه را در پروژه خود لحاظ کند. تصمیم نهایی در مورد سطح حفاظت معمولاً به مالک تأسیسات یا مهندس ارائه دهنده توصیه ها واگذار می شود. در بسیاری از موارد، تجاوز از حداقل الزامات ذکر شده در استانداردها مناسب است.
رویکرد حفاظت کامل از امکانات
در برخی موارد، مشتریان می توانند فقط حفاظت در برابر صاعقه را درخواست کنند، با این فرض که حفاظت در برابر صاعقه به تنهایی تمام حفاظت مورد نیاز آنها را فراهم می کند. اگر یک سایت دارای اتصال زمین و اتصال مناسب در محل نباشد، افزایش پتانسیل زمین ناشی از برخورد صاعقه ممکن است منجر به ایجاد قوس و چشمک زدن جانبی بین اجسام فلزی در محل شود و باعث آسیب به تجهیزات الکتریکی شود. سیستم های حفاظت در برابر صاعقه و زمین، بیشتر انرژی را به زمین می ریزند. با این حال، انرژی باقیمانده همچنان می تواند به سیستم های الکترونیکی حساس آسیب برساند، به همین دلیل است که اجرای دستگاه های حفاظت از نوسانات به همان اندازه مهم است.
منابع مرتبط : در هفته‌های آینده برای پست ما، Lightning Protection 101، مراقب باشید. فناوری‌های مختلف ترمینال موجود، و همچنین روش‌های مختلف قرار دادن و زمان استفاده از آنها را پوشش می‌دهد.