فنی و مهندسی بتانیرو

بررسی سیستم زمین صاعقه گیر SYSTEM EARTH TERMINATION :
در بررسی کلی سیستم برق‌گیر، تمامی توانایی و ساختار این سیستم بر جذب و انتقال جریان صاعقه به زمین متمرکز شده است. در این فرآیند، جذب صاعقه از طریق هادی‌های میله‌ای یا شبکه‌ای انجام می‌شود و جریان حاصل، توسط هادی‌های پایین‌رو به سیستم زمین منتقل می‌شود. این سیستم زمین که متشکل از الکترودها، اتصالات و هادی‌های مسی است، جریان را در کمترین زمان ممکن به زمین هدایت می‌کند.

تفاوت اصلی سیستم زمین در برق‌گیر با شبکه‌ی ارت ساختمان نیز همین ویژگی است؛ در برق‌گیر بار استاتیک باید روی سطح زمین پراکنده شود تا بارهای مخالف (مانند بار منفی ابر و بار مثبت زمین) یکدیگر را خنثی کنند.

اما در ارت ساختمان، هدف انتقال جریان‌های نشتی به نقطه‌ی خنثای ترانسفورماتور از طریق شبکه‌ی زمین با رعایت استانداردهای خاص طراحی الکترود ارت است.

سیستم زمین مرتبط با صاعقه‌گیر معمولاً در سه بخش اصلی ارزیابی می‌شود:

1. مقاومت سیستم زمین :
در فرانسه و بسیاری از کشورهای پیشرفته، مقاومت سیستم زمین صاعقه‌گیر نباید از 10 اهم بیشتر باشد. برای اندازه‌گیری این مقدار، روش‌های 2 سیمه و 4 سیمه به‌کار گرفته می‌شوند که نیاز به باز کردن کلمپ تست و بررسی مقاومت الکترودهای زمین دارند.
اگر این شرط به دست نیاید، استانداردهای موجود پیشنهاد می‌کنند طول الکترودهای زمین افزایش یابد. همچنین می‌توان از میله‌های ارت در انتهای هادی‌های زمین یا مواد تقویت‌کننده نظیر سولفات‌ها و بنتونیت استفاده کرد. افزایش طول الکترودها تا 100 متر (هر هادی‌ حداکثر 20 متر) نیز مجاز است.

2. توانایی هدایت جریان :
برای بهبود ظرفیت حمل جریان توسط هادی‌های زمین، توصیه می‌شود تعداد الکترودها افزایش یابد؛ یعنی به جای یک الکترود، از سه الکترود استفاده شود. افزایش تعداد الکترودها موجب گسترش طول کلی شبکه‌ی زمین و تسریع دفع جریان صاعقه می‌شود.

3. هم‌بندی اضافه (هم‌پتانسیل‌سازی) :

استانداردها همچنین بر ضرورت ایجاد اتصال هم‌بندی اضافه تاکید دارند تا فرآیند هم‌پتانسیل شدن میان سیستم برق‌گیر و شبکه‌ی ارت ساختمان تضمین شود. این هم‌بندی اضافی به افزایش ایمنی و کارایی سیستم کمک می‌کند.

بازرسی سیستم‌های صاعقه‌گیر شامل بررسی منظم تمامی اجزا، از میله برق‌گیر تا سیستم زمین، و اندازه‌گیری مقاومت اجزای مرتبط انجام می‌شود.

این فرآیند، بسته به سطح حفاظتی سیستم، به صورت زیر تقسیم‌بندی می‌گردد:

• حفاظت سطح بالا (سطح یک): سالانه
• حفاظت سطح متوسط (سطح دو): هر دو سال یک‌بار
• حفاظت سطح معمولی (سطح سه): هر سه سال یک‌بار

همچنین، انجام بازرسی و تست مجدد پس از هرگونه تعمیرات ساختمانی یا برخورد صاعقه به سیستم الزامی است.

انواع الکترودهای زمین در سیستم‌های صاعقه‌گیر، به‌ویژه نوع ESE، از لحاظ طراحی و عملکرد کاربردهای مختلفی دارند. در ادامه به توضیح هر یک از این انواع پرداخته می‌شود:

1.الکترودهای سه‌گانه (پنجه اردکی):

این نوع شامل سه شمش مسی به ابعاد 2×30 میلی‌متر است که به شکل پنجه اردک ساخته شده‌اند. چیدمان شمش‌ها به‌گونه‌ای است که دو شمش در زاویه‌ای 45 درجه نسبت به شمش مرکزی قرار می‌گیرند.

طول کلی شمش‌ها حداکثر 25 متر بوده و به سه بخش تقسیم شده است، یکی از این بخش‌ها حدوداً 2 متر بلندتر از دیگر قسمت‌هاست.

اتصالات نهایی میان شمش‌ها به کمک کلمپ مسی یا جوش کدولد صورت می‌گیرد.

تعیین دقیق طول الکترودها بر اساس مقاومت زمین انجام می‌شود و معمولاً از 6 متر شروع شده و افزایش می‌یابد.

2. میله‌های ارت:

در مواردی که شرایط جغرافیایی محل امکان استفاده از شبکه پنجه اردکی را فراهم نکند، می‌توان از سیستمی با طراحی مثلث متساوی‌الاضلاع بهره برد.

اضلاع این مثلث معمولاً 2 متر طول دارند و در هر زاویه یک میله ارت به طول 2 متر نصب می‌شود.

اتصالات میان این میله‌ها نیز به وسیله جوش کدولد یا کلمپ صورت می‌پذیرد.

3. سیستم ترکیبی:

زمانی که نیاز به کاهش مقاومت زمین و پوشش وسیع‌تر باشد، استفاده از ترکیبی از شبکه پنجه اردکی و میله‌های ارت مدنظر قرار می‌گیرد.

این روش، بهره‌وری سیستم صاعقه‌گیر را بهبود داده و عملکرد مناسبی برای محیط‌های پیچیده ارائه می‌دهد.

تجهیزات سیستم ارت (Earth System Equipment Bonding)، یکی از ضرورت‌های مهم برای حفظ ایمنی در ساختمان‌ها، به‌ویژه در برابر صاعقه و جریان‌های ناگهانی، محسوب می‌شود. وقتی سیستم زمین تجهیزات برقی در یک ساختمان نصب می‌شود، امکان اتصال سیستم برق‌گیر به زمین ساختمان از طریق کلمپ هم‌بندی ولتاژ فراهم می‌گردد. این نقطه اتصال باید در نزدیکی هادی پایین‌رون قرار گیرد تا عملکردی بهینه و ایمن داشته باشد.

اگر بنا به شرایط امکان اتصال مستقیم وجود نداشته باشد، می‌توان سیستم برق‌گیر را به هادی زمین متصل نمود. اما توجه به نکته‌ای حیاتی ضروری است: این اتصال باید به گونه‌ای طراحی و اجرا شود که جریان القایی ناشی از صاعقه، اثر مخرب یا آسیب‌زا روی کابل‌های برقی نداشته باشد.

علاوه بر این، طراحی سیستم باید امکان جداسازی نقاط اتصال برای تست دوره‌ای مقاومت اهمی و جریان را فراهم کند. نقاط اتصال باید قابل مشاهده بوده و به‌سادگی مورد بررسی‌های دوره‌ای قرار گیرند تا از کارکرد درست سیستم اطمینان حاصل شود.

فاصله مجاز بین هادی‌ها؛ رعایت استاندارد برای ایمنی بیشتر: یکی دیگر از جنبه‌های مهم در نصب سیستم صاعقه‌گیر مربوط به رعایت فاصله مجاز بین هادی‌های این سیستم و لوله‌های برق، آب، گاز یا کابل‌های زیرزمینی ساختمان است.

بر اساس استاندارد NFC، این فاصله‌ها باید مطابق دستورالعمل‌های جدول استاندارد اجرایی گردد. لازم به ذکر است که این محدودیت‌ها تنها شامل اجزای فلزی می‌شود و برای اجزای غیرفلزی الزامی وجود ندارد.

رعایت این اصول نه‌تنها ایمنی ساختمان را در برابر خطرات احتمالی افزایش می‌دهد، بلکه از بروز مشکلات ناشی از تداخلات جریان‌های الکتریکی با دیگر اجزا نیز جلوگیری می‌کند؛ موضوعی که هر مهندس ساختمان باید به دقت پیگیری نماید.

ارزیابی ریسک برخورد صاعقه یکی از مراحل مهم در حفاظت از ساختمان‌ها و تأمین امنیت تجهیزات و ساکنان آن‌ها است.
این فرآیند، به‌ویژه در مناطقی که احتمال وقوع صاعقه بالاست، یک ضرورت اساسی محسوب می‌شود.

بر اساس پیشنهاد استاندارد NFC، ارزیابی صاعقه به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود:

1. ارزیابی ریسک صاعقه

2. بررسی سطح حفاظت

3. تحلیل شیوه‌های پیشگیری و حفاظت

بیایید به بررسی هر بخش بپردازیم و ببینیم چگونه می‌توان احتمال برخورد و خسارت ناشی از صاعقه را به حداقل رساند.