صاعقه گير ساختمان چیست؟

صاعقه گیر ساختمان وسیله ای است که برای محافظت از انواع تجهیزات و سیستم های الکتریکی در برابر اثرات صاعقه استفاده می شود.

صاعقه گیر یا برق گیرها در واقع میله های فلزی هستند که برای حفاظت در برابر صاعقه بر روی ساختمان نصب می شوند. صاعقه گیر ها از سازه ها در برابر امواج در حال حرکت صاعقه محافظت می کنند و ولتاژ غیرعادی بالا را به سمت زمین منحرف می کنند.

علاقه مندان می توانند با شرکت در دوره آموزش برق ساختمان آموزشگاه پایتخت فناوری، مطالب بیشتری در مورد این موضوع و سایر تجهیزات ایمنی ضروری در ساختمان ها بیاموزند. برای کسب اطلاعات بیشتر با شماره 02166577378 تماس بگیرند.

جنس صاعقه گیر ها از آلیاژ مس، برنج یا آلومینیوم ساخته شده اند که بهترین هادی های الکتریسیته هستند و پوشش بسیار بالایی، تا 60 متر را دارند. یک صاعقه گیر معمولی از یک ترمینال ولتاژ بالا در بالا و به دنبال آن یک پایانه ولتاژ پایین در زمین تشکیل شده است.

درست است که صاعقه ممکن است به انسان، زمین، درخت و هر چیزی برخورد کند و حادثه و خسارت ایجاد کند، ولی در ساختمان های بلند مرتبه استفاده از صاعقه گیرها دارای اهمیت بیشتری است. در حالت کلی ساختمان هایی که بیش از 30 متر هستند، چه در مناطق پر خطر و چه در مناطق کم خطر، باید از صاعقه گیر استفاده کنند.

با توجه به رشد ساختمان های مسکونی و ساختمان های تجاری و شرکت های بزرگی که در دنیا ساختمان سازی به این سمت ساختمان سازی بلند مرتبه رفته است و شاید لوازم برقی، کامپیوترها، تجهیزات گران قیمت و … داشته باشند و ضرر مالی زیادی را به ساختمان و وسایل و تجهیزات در اثر رعد و برق و صاعقه وارد کنند، استفاده از صاعقه گیرها ضروری می باشد.

غیر رسانا بودن خانه ها و اهمیت صاعقه گیر ساختمان

با توجه به این که دیوار، سقف، پنجره ها و در حالت کلی غیر فلزی بودن قسمت های مختلف یک ساختمان باعث ایجاد مقاومت در برابر صاعقه می شود و اصطلاحا جلوی عبور جریان در آن را می گیرد باید از طریق هادی ها و رساناها این انرژی را به طرز صحیحی از جریان الکتریکی ابرها به زمین منتقل کنیم تا جلوی خسارت ناشی از آن شامل خسارت های مالی و جانی را بگیریم یا به حداقل برسانیم.

همانطوری که گفته شد با توجه به دلیل اصلی نصب صاعقه گیر بر روی ساختمان ها که محافظت از ساختمان ها در برابر اثرات خطرناک صاعقه است. صاعقه گیرها یا میله ها این ولتاژ را قطع می کنند و مسیر امنی برای جریان صاعقه به زمین فراهم می کنند. صاعقه گیرها یک مسیر مستقیم به زمین می دهند و از آسیب دیدن سازه در اثر آتش سوزی، انفجار و موج های الکتریکی ناشی از برخورد صاعقه جلوگیری می کنند.

رعد و برق یا صاعقه چیست؟

رعد و برق یک تخلیه الکترواستاتیکی طبیعی است که در طی آن دو ناحیه باردار الکتریکی، هر دو در جو یا آسمان (مثل دو ابر) یا بین ابر و زمین، یکی به طور موقت خود را خنثی می کند و باعث آزاد شدن آنی انرژی، به طور متوسط یک گیگاژول انرژی می شود.

صاعقه جزء‌ پدیده های طبیعی و خدادای می باشد که در هر تخلیه الکتریکی ناشی از رعد و برق 10% آن صاعقه و بقیه رعد و برق می باشد.

برخی عوامل مهم منطقه ای و جغرافیایی که در بروز صاعقه نقش دارند عبارتند از:

• موقعیت محل (مثل دشتی بودن منطقه، کوهستانی بودن منطقه و…)
• آب و هوا (مثل نزدیک دریا بودن، بارش و رطوبت، استوایی، مدیترانه ای و …)

قسمت های مهم صاعقه گیر ساختمان

صاعقه گیر ها به طور کلی دارای سه قسمت هستند:

• قسمت اول، میله ای به طول حدود 3 فوت (914 میلی متر) و 12 تا 16 میلی متر قطر دارد.
• قسمت دوم یک توپ/گیرنده میخ دار است (تعداد میخ ها بسته به در دسترس بودن ممکن است متفاوت باشد) که به راحتی به انتهای میله متصل می شود.
• قسمت سوم یک صفحه برنجی با روکش مس است که به زمین پیچ می شود و میله روی آن قرار می گیرد.

خطرات صاعقه و نوع حفاظت از آن ها

خطراتی که رعد و برق یا صاعقه می تواند بیافریند عبارتند از:

• آتش سوزی
• انفجار (در اثر عبور جریان زیاد یا گرما)
• خراب شدن خانه یا سازه های قدیمی
• آسیب به وسایل الکتریکی و الکترونیکی

انواع حفاظت در برابر صاعقه

انواع حفاظتی که می توانیم از خطرات صاعقه داشته باشیم بر دو نوع حفاظت خارجی (جلوگیری از برخورد صاعقه، هدایت درست جریان رعد و برق به زمین و پراکنده کردن آن) و حفاظت داخلی (وسایل الکترونیکی و برقی را به صورت داخلی حافظت کردن) تقسیم می شوند.

تفاوت برق گیرها و صاعقه گیرها

همانطور که از نظر نوع حفاظت داخلی (سرج ارسترها) و خارجی نیز توضیح داده شد. در استفاده از صاعقه گیرها می توان برق گیر و صاعقه گیر را از نظر موارد نصبی و … از هم جدا کرد. این نوع دیدگاه را می توان به نوع حفاظت اولیه و ثانویه نیز تقسیم بندی کرد. به طوری که صاعقه گیر یا Lightning arrester برای حفاظ خارجی یا اولیه است و برق گیر یا Surge arrester برای حفاظت داخلی یا ثانویه.

تفاوت برق گیرها و صاعقه گیرها را به صورت جزئی تر عبارتند از:

• برق گیر درون برد نصب می شود، در حالی که صاعقه گیر بیرون برد.
• برق گیر جهت حفاظت وسایل برقی از درون پنل می باشد، در حالی که صاعقه گیر برعکس برق گیر از سطح بیرونی حفاظت را انجام می دهد.
• از صاعقه گیرها بیشتر برای برخورد صاعقه استفاده می شود در حالی که از برق گیرها جهت محافظت از صاعقه جهت افزایش ناگهانی ولتاژ، سوئیچینگ و … استفاده می شود.
• برق گیرها انرژی زیاد انتقالی به سمت زمین را قطع می کند، در حالی که صاعقه گیر ساختمان جریان را به درون زمین هدایت می کند.
• جذب، انحراف صاعقه و ولتاژ اضافی از وظایف برق گیر می باشد.
• از برق گیر به عنوان صاعقه گیر می توان استفاده کرد ولی برعکس آن امکان پذیر نیست.
• از برق گیرها در پالایشگاه ها و تاسیسات نفتی، جایگاه های سوخت، ساختمان های مخابرات، فرسنده و گیرنده های تلویزیون، مراکز نظارمی، نیروگاه ها، بیمارستان ها و… استفاده می شود.

اجزاء سیستم حفاظت خارجی یا صاعقه گیر

قسمت های مختلف سیستم حفاظت خارجی یا صاعقه گیر سازه عبارتند از:

• میله صاعقه گیر (به عنوان محلی که صاعقه برخورد خواهد کرد.)
• هادی نزولی یا میانی (جهت هدایت صاعقه به زمین)
• ارتینگ (جهت تخلیه صاعقه به زمین)

سیستم حفاظت خارجی نیز خود به دو نوع اکتیو و پسیو تقسیم بندی می شود که در ادامه به توضیحات مفصل در این مورد نیز می پردازیم.

صاعقه گیر اکتیو یا فعال (Active)

دو نوع صاعقه گیر اکتیو یا فعال (Active) داریم. وابسته به انرژی خارجی و غیر وابسته (خودکفا) به انرژی خارجی (خودکفا).

برای صاعقه گیر اکتیو یا فعال وابسته به انرژی خارجی منبع انرژی مثل برق، باتری و … برای فعال شدن نیاز دارند. ولی برای صاعقه گیر اکتیو یا فعال غیر وابسته به انرژی خارجی نیازی به تامین انرژی از خارج نداریم و جهت تامین انرژی از محیط پیرامون و مکانیزم داخلی جهت تامین آن استفاده می کند.

صاعقه گیر اتمی، بادی، الکترونیک خازنی و… از جمله این نوع صاعقه گیرها هستند. صاعقه گیر اکتیو یا فعال قیمت بیشتری نسبت به صاعقه گیر پسیو یا غیر فعال دارند.

صاعقه گیر پسیو یا غیر فعال (passive)

صاعقه گیر پسیو یا غیر فعال (passive) دارای یک میله نوک تیز از جنس مس، استیل و… به شکل و فرم خاصی هستند.

صاعقه گیر میله‌ای، صاعقه گیر شبکه‌ ای، صاعقه گیر با فواصل هوایی و … از این نوع صاعقه گیرها می باشند و قیمت کمتری نسبت به صاعقه گیر اکتیو یا فعال دارند.

عوامل موثر در انتخاب صاعقه گیر

انتخاب صاعقه گیر ساختمان به عوامل زیر بستگی دارد:

• ولتاژ
• جریان
• قابلیت اطمینان
• فضای در دسترس برای نصب
• و غیره

با توجه به عوامل فوق در ادامه دوازده نوع صاعقه گیر را معرفی و برخی از آن ها شرح می دهیم.

انواع صاعقه گیر ساختمان

انواع صاعقه گیرها عبارتند از:

• صاعقه گیر با شکاف میله ای (Rod Gap Arrester)
• صاعقه گیر با شکاف کره ای (Sphere Gap Arrester)
• صاعقه گیر نوع شاخکی یا جرقه ای (Horn Gap Arrester)
• صاعقه گیر چند شکافی (Multiple-Gap Arrester)
• صاعقه گیر شکاف دار محافظ ضربه (Impulse Protective Gap Arrester)
• صاعقه گیر الکترولیتی (Electrolytic Arrester)
• صاعقه گیر نوع اکسپولشین (Expulsion Type Lightning Arrester)
• صاعقه گیرهای نوع سوپاپی (Valve Type Lightning Arresters)
• صاعقه گیر تیرایت (Thyrite Lightning Arrester)
• صاعقه گیر سوپاپ خودکار (Auto valve Arrester)
• صاعقه گیر فیلم اکسید (Oxide Film Arrester)
• صاعقه گیر اکسید فلز (Metal Oxide Lightning Arrester)

صاعقه گیر با شکاف میله ای (Rod Gap Arrester)

این نوع از صاعقه گیرها یکی از ساده ترین انواع صاعقه گیر ساختمان می باشند. در نوع فوق، شکاف با هوا پر شده است و هنگامی که ولتاژ بالاتری در line وجود دارد، هوا یونیزه می شود و جرقه تولید می کند. در این حالت جریان به زمین می رسد. از این رو تجهیزات از آسیب احتمالی محاقظت می شوند.

صاعقه گیر با شکاف کره ای (Sphere Gap Arrester)

در این گونه از صاعقه گیرها 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 خفه کننده وجود دارد که با افزایش ولتاژ گرم می شود. 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 گیر نوع شاخکی یا جرقه ای (Horn Gap Arrester)

برقگیرهای نوع شاخکی دارای دو قطعه فلزی شاخک دار است. این دو توسط یک شکاف هوایی کوچک از هم جدا شده و در یک شنت بین هر هادی و زمین به هم متصل می شوند. فاصله بین دو الکترود در حد مطلوب و بهینه است. این فاصله با هوا پر می شود که در عبور جریان یونیزه می شود. از این رو جریان به زمین منتقل می شود و از رسیدن آسیب جلوگیری می کند.