امنیت در برابر صاعقه؛ راهنمای انتخاب و نصب صاعقه گیر

صاعقه گیر نگهبان قدرتمند در برابر خشم آسمان

دستگاه صاعقه گیر وسیله ای است که برای محافظت از ساختمان ها و سایر سازه ها در برابر صاعقه طراحی شده است. این کار با جذب صاعقه و هدایت آن به زمین به روشی ایمن انجام می شود. در این مقاله از به بررسی انواع صاعقه گیر، نحوه عملکرد آنها و نکاتی در مورد انتخاب و نصب صاعقه گیر می پردازیم.

رعد و برق به روش های مختلف باعث ایجاد موج های ولتاژ می شود و این امواج به طور مستقیم به خانه شما برخورد می کند. صاعقه می تواند سیم کشی مدارهای داخل دیوارهای خانه را تحت تاثیر قرار دهد. همچنین، رعد و برق می تواند با اصابت به اشیاء نزدیک خانه شما مانند زمین یا درخت، باعث ایجاد موج ولتاژ شود.

بنابراین، حفاظت از تجهیزات الکتریکی و تاسیسات کشش در برابر این موج های ولتاژ نقشی اساسی دارد. حفاظت مناسب از این تجهیزات برای اطمینان از تامین برق پایدار برای ناوگان ریلی و حرکت روان آن ها در بخش های برقی شده، بسیار ضروری است. این مقاله به بررسی کلی صاعقه گیر، انواع آن، نحوه عملکرد، مزایا و معایب آن می پردازد.

صاعقه گیر محافظی مطمئن برای خانه و تجهیزات شما

صاعقه گیر چیست؟

صاعقه گیر وسیله‌ای حفاظتی است که برای به حداقل رساندن آسیب ناشی از صاعقه به مدار طراحی شده است. صاعقه شامل افزایش ناگهانی و گذرای ولتاژ، قوس الکتریکی، جرقه و جریان‌های ناشی از رعد و برق می‌شود. این تجهیزات با هدایت اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه به سمت زمین، از سیستم‌های قدرت محافظت می‌کنند. سیم‌های ارت نیز می‌توانند از تأثیر مستقیم صاعقه بر خطوط هوایی و سایر اجزای سیستم قدرت بکاهند.

این دستگاه‌ها را می‌توان بر روی برج‌ها، تیرهای انتقال برق و ساختمان‌ها نصب کرد تا مسیر امنی برای تخلیه جریان و ولتاژ ناشی از برخورد صاعقه به زمین ایجاد شود. این کار از سیستم در برابر مشکلات ناشی از القای صاعقه محافظت می‌کند.

اصول کار صاعقه گیر

اصول کار صاعقه گیر به این صورت است که هنگامی که موج ولتاژ ناشی از صاعقه از رسانا عبور می‌کند و به محل نصب صاعقه گیر می‌رسد، عایق صاعقه گیر برای لحظه‌ای شکسته می‌شود تا این امکان فراهم شود که اضافه ولتاژ به سمت زمین تخلیه گردد. پس از اینکه ولتاژ سیستم به زیر مقدار مشخصی کاهش یافت، عایق بین زمین و رسانا مجددا برقرار شده و جریان به سمت زمین متوقف می‌شود.

صاعقه گیرایمنی در برابر یکی از قدرتمندترین پدیده های طبیعت

انواع صاعقه گیر

صاعقه گیرها به طور کلی به چندین نوع تقسیم می شوند. اگرچه ساختار آنها با توجه به نوعشان متفاوت است، اما اصل کارکرد همه آنها یکسان است: ایجاد مسیری با مقاومت کم برای هدایت اضافه ولتاژها به سمت زمین. در اینجا به چند نوع از رایج ترین صاعقه گیرها اشاره می کنیم:

• صاعقه گیر شاخی (Horn Gap Arrester): همانطور که از نامش پیداست، این نوع صاعقه گیر از دو میله فلزی به شکل شاخ تشکیل شده است. این میله های فلزی با فاصله کمی از هم در اطراف یک شکاف هوا قرار می گیرند. فاصله بین این دو میله با دور شدن از شکاف هوا افزایش می یابد. میله های فلزی روی عایق های سرامیکی نصب می شوند.

یک طرف شاخ به خط از طریق یک مقاومت و سیم پیچ چوک (Choke Coil) متصل می شود، در حالی که طرف دیگر به زمین متصل می گردد. مقاومت جریان را تا مقدار کمی محدود می کند. سیم پیچ چوک در فرکانس برق معمولی دارای راکتانس کمی است، اما در فرکانس های گذرا (Transient) راکتانس بالایی ایجاد می کند. بنابراین، سیم پیچ چوک اجازه عبور نوسانات ولتاژ به تجهیزاتی که باید محافظت شوند را نمی دهد. فاصله بین شاخ ها قابل تنظیم است تا ولتاژ برق معمولی باعث ایجاد قوس الکتریکی نشود.

• صاعقه گیر چند شکافه (Multi-Gap Arrester): این نوع صاعقه گیر از تعدادی استوانه فلزی با عایق که از طریق شکاف های هوا از یکدیگر جدا شده اند، ساخته شده است. اولین استوانه به خط برق متصل می شود، در حالی که سایر استوانه ها از طریق مقاومت سری به زمین متصل می شوند. برخی از شکاف ها بین استوانه های بعدی حاوی مقاومت شنت (Shunt Resistor) هستند که در صورت افزایش ولتاژ، اضافه ولتاژ را جذب می کنند.

• صاعقه گیر سوپاپ دار (Valve-Type Arrester): این نوع صاعقه گیر در سیستم های برق پرقدرت کاربرد دارد. این دستگاه ها از دو قسمت اصلی تشکیل شده اند: یک سری شکاف جرقه و تعدادی دیسک سرامیکی غیرخطی (Non-Linear Resistor).

هنگامی که ولتاژ بسیار بالا باعث ایجاد جرقه در شکاف ها می شود، مقاومت های غیرخطی ولتاژ را در مسیر زمین نگه می دارند. هنگامی که موج اضافه ولتاژ متوقف می شود، مقاومت ها شکاف های جرقه را مجددا جدا می کنند.

• صاعقه گیر پلت (Pellet-Type Arrester): این نوع صاعقه گیر کمتر مورد استفاده قرار می گیرد و از لوله های شیشه ای پر از گلوله های سرب ساخته شده است. این گلوله ها از داخل با اکسید سرب پوشیده شده اند که توسط پراکسید سرب روکش شده اند. اکسید سرب در داخل پراکسید سرب رسانای خوبی نیست. هنگامی که اکسید سرب گرم می شود، به پراکسید سرب تبدیل شده و مسیری برای جریان برق فراهم می کند. هنگامی که جریان متوقف می شود، پراکسید سرب دوباره به اکسید سرب تبدیل می شود.

صاعقه گیر را در نزدیکی تجهیزاتی که نیاز به محافظت دارند نصب می کنند

تفاوت بین صاعقه گیر و سرج ارستر

صاعقه گیر و سرج ارستر هر دو برای محافظت از تجهیزات در برابر افزایش ناگهانی ولتاژ به کار می روند، اما تفاوت هایی بین آنها وجود دارد: 

محل نصب صاعقه گیر

صاعقه گیر را در نزدیکی تجهیزاتی که نیاز به محافظت دارند، نصب می کنند. به طور کلی، در سیستم AC [سیستم جریان متناوب]، صاعقه گیر بین فاز و زمین و در سیستم DC [سیستم جریان مستقیم] بین پایه و زمین متصل می شود. برای هر فاز در سیستم AC از یک صاعقه گیر جداگانه استفاده می شود.

در سیستم های فشار قوی [High Voltage] از صاعقه گیر برای محافظت از ترانسفورماتورها، خطوط، کلیدهای قدرت، ژنراتورها، باسبارها [Bus Bar] و غیره استفاده می شود. همچنین در سیستم HVDC [سیستم جریان مستقیم فشار قوی] از نوع خاصی از صاعقه گیر برای محافظت از فیلتر، راکتور واحد، باس ها و ... استفاده می گردد.

مزایای استفاده از صاعقه گیر

• کاهش خسارت به اموال ناشی از صاعقه

• محافظت از تجهیزات بیرونی پست برق

• جلوگیری از آسیب به خطوط انتقال برق

• جلوگیری از افزایش ناگهانی ولتاژ در خروجی

• کاهش تداخل الکترومغناطیسی

• سهولت استفاده

معایب استفاده از صاعقه گیر

• اشغال فضای بیشتر

• هزینه نصب بالا

صاعقه گیرها نقش حیاتی در محافظت از تجهیزات الکتریکی دارند

سوالات متداول صاعقه گیر

1. صاعقه به چه چیزی جذب می شود؟

برخلاف تصور عموم، صاعقه به طور خاص به چیزی جذب نمی شود. صاعقه در ارتفاعات بسیار بالا رخ می دهد و تحت تأثیر عوامل کمی به جز اجسام فلزی قرار می گیرد. به عبارت دیگر، صاعقه بیشتر به دنبال مسیر با کمترین مقاومت برای رسیدن به زمین است و ممکن است به بلندترین نقطه برخورد کند.

2. صاعقه گیر چگونه وصل می شود؟

صاعقه گیر به صورت موازی با تجهیزاتی که در پست های برق از آنها محافظت می کند، متصل می شود. به عبارت دیگر، صاعقه گیر بین خط و زمین وصل می گردد.

3. صاعقه جریان مستقیم (DC) است یا جریان متناوب (AC)؟

صاعقه را نمی توان به طور دقیق جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب (AC) دانست. صاعقه در واقع یک دنباله از سیگنال های ضربه ای است.

4. چرا صاعقه گیرها خراب می شوند؟

خرابی صاعقه گیر ممکن است در شرایطی مانند خرابی دی الکتریک یا زمانی که دستگاه توان تحمل ولتاژهای مداوم را نداشته باشد، رخ دهد.

5. چگونه صاعقه گیرها از سیستم های برق محافظت می کنند؟

هنگامی که سطح ولتاژ سیستم افزایش می یابد، صاعقه گیر مسیر جریان را به سمت زمین هدایت کرده و انرژی را دفع می کند.

6. وظیفه صاعقه گیر چیست؟

همانطور که در متن توضیح داده شد، وظیفه صاعقه گیر هدایت ولتاژهای زیاد ناشی از صاعقه به سمت زمین و محافظت از تجهیزات در برابر آسیب است.

سخن پایانی

صاعقه گیرها نقش حیاتی در محافظت از تجهیزات الکتریکی در برابر ولتاژهای بسیار بالا و مخرب ناشی از صاعقه ایفا می کنند. این دستگاه ها با هدایت این ولتاژها به زمین، از آسیب رسیدن به تجهیزات و قطعی برق جلوگیری می کنند. صاعقه گیرها در انواع مختلفی موجود هستند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. انتخاب نوع مناسب صاعقه گیر به عوامل مختلفی مانند ولتاژ سیستم، نوع تجهیزات و شرایط محیطی بستگی دارد.

نصب و نگهداری صحیح صاعقه گیرها برای اطمینان از عملکرد صحیح آنها و محافظت موثر از تجهیزات ضروری است.

گردآوری:بخش دانش کسب و کار