بهترین روش حفاظت در برابر صاعقه

12 تیر بهترین روش حفاظت در برابر صاعقه

امروزه با وجود اصول و قوانینی مبتنی برانحراف و دور کردن صاعقه از شخص و شیء مورد نظر به منظور حفاظت از آنان در برابر صاعقه ، اما همچنان در بهترین روش های کارکرد پایه ای تغییری حاصل نشده است.

این علم و دانش است که به بهترین روش ها ارزش می دهد و این امر با استفاده از داده های عملی به دست آمده از صاعقه، به طور قابل توجهی در حال گسترش است.

خطری که ما در ساده پنداشتن عمل محافظت در برابر صاعقه با آن مواجه هستیم، این موضوع خواهد بود که بیش از اندازه سعی در پیچیده کردن آن داریم.

با پیچیده کردن این کار، ما به گونه ای پی به چند جزئی بودن و تا حدودی نوسانی بودن این مشکل خواهیم برد، که در واقع کل عملکرد بی فایده است.

رایج ترین اشتباه در این موضوع، در وهله اول انجام ندادن یک آزمایش ریسک با کیفیت و سپس عدم انجام یک آزمایش خطای صوت در هنگام بروز خطا در سیستم است.

پیش ازسال 2017، این صنعت برای مشخص نمودن سطح خطر صاعقه های بلند مدت، و اینکه مهار کدام  یک از این صاعقه ها ضرورت دارد، از نقشه های با وضوح بالای بهره مند نبود.

همچنین تا قبل از ماه ژانویه در سال 2006، این صنعت از هیچ گونه امکاناتی برای تشخیص و راست آزمایی وجود صاعقه در یک مجموعه به خصوص به منظور تعیین میزان خطر صاعقه در آنجا، برخوردار نبود.

اما اکنون شرکت تجهیزات سیستم زمین در ایران قادر به تعیین میزان خطر و تهدید بلند مدت صاعقه و راستی آزمایی الگوهای خطر با استفاده از داده های صاعقه واقعی در یک مکان مشخص و در یک بازه زمانی داده شده است.

بنابراین، مشتریان قادر به میزان مناسب بودن حفاظت در برابر صاعقه و سیستم ارتینگ موجود در مجموعه هایشان خواهند بود.

خطر و خسارت های ناشی از صاعقه

به طور ایده آل، میزان خطر نباید بعد از متحمل شدن یک آسیب گسترده در اثر صاعقه مشخص شود.

از این رو، دومین اشتباه رایج، قضاوت در مورد عملکرد این سیستم ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه، بدون درک مفهوم در معرض قرار داشتن است.

تاثیر تدریجی صاعقه در طول زمان تا هنگامی که باعث بروز خرابی در تاسیسات و سیستم ها و یا صدمه زدن و کشتن افراد نشود، قابل مشاهده نخواهد بود.

بروز خسارات اساسی تا هنگامی که کار از کار نگذشته باشد برای ما قابل مشاهده نیست.

در صنعت برق و انرژی، در بسیاری از موارد حتی عامل خطای ناگهانی نهایی در اثر صاعقه نیست.

بلکه عامل این امر به سادگی می تواند افزایش دمای محیط تحت شرایط بار و یا عمل کردن بریکر (قطع کننده) و جاری شدن جریان ناگهانی سوییچینگ باشد.

 سومین اشتباه رایجی که مرتکب آن می شوند، پیاده سازی یک برنامه حفاظتی بدون در نظر گرفتن پیامدهای بعدی آن مانند: جریان و ولتاژهای القایی و پایداری شیمیایی مواد است.

جریان ها و ولتاژهای القایی که معمولا قابل پیش بینی هم نخواهند بود، به طور کامل باعث ایجاد خسارت ثانویه می شوند.

پایداری شیمیایی مواد شامل ایجاد خوردگی و تجزیه مواد در طول زمان و همچنین اثر مواد مختلفی که به هم پیوند داده شده اند و یا در یک مدار الکتریکی سری قرار دارند، است.

کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک در برنامه استراتژیک تجاری خودش این چنین آورده است که:

روند اخیر در بسیاری از بازارها (به خصوص آمریکای شمالی و اروپا)، به دنبال ایجاد سیستم های هشدار دهنده رعد و برق به عنوان یک ابزار موثر برای کاهش در معرض خطرات صاعقه قرار گرفتن است.

ذکر این نکته مهم است که در ایران، صنایع همگانی برق این کشور در پیاده سازی و عملکرد شبکه های تشخیص صاعقه، این ظرفیت را در خود گسترش داده است.

تاثیر در اندازه گیری های ولتاژ و عملکردهای جانبی

در شرایط گذرای صاعقه، برخورد مستقیم صاعقه به خط قدرت و یا سازه های فرعی، منجر به یک افزایش ناگهانی در ولتاژ و همچنین عبور جریان صاعقه از سیستم قدرت می شود.

برای شرح این موضوع، در نظر بگیرید که چگونه جریان آب در لوله ها باعث ایجاد فشار بر روی آب شده، و سپس هرچقدر که لوله کوچکتر باشد (دارای مقاومت بیشتر) دارای فشار بیشتری (ولتاژ بالاتر) برای همان مقدار از سرعت جریان آب (انتقال شارژ الکتریکی)، خواهد بود.

فرآیند تخلیه صاعقه از (a) ابرها به (b) زمین و سپس به سیستم قدرتی که در بین این دو قرار دارد خواهد بود.

به همین دلیل، جریان جاری، یک پارامتر هدایت کننده به حساب می آید.

ارتینگ مناسب (میزان مقاومت پایین)، یک مجرایی با ابعاد بزرگ را ایجاد کرده تا جریان به همراه کنترل افزایش ولتاژ، در آن جاری شود.

بیشتر بخوانید : مفاهیم اولیه سیستم های ارتینگ

در عملکرد جانبی این سیستم، دو فاکتور نقش حیاتی دارند:

1. ارت کردن مناسب حصیر های ارت فرعی، برای دلایلی که ذکر شد.
2. باندینگ مستمر بین تجهیزات پست- هم پتانسیل بودن قطعات و اجزای پست از اهمیت زیادی برخوردار است.

این امر شبیه به یک قایقی بر روی موج اقیانوس است که با هر موجی بالا و پایین می رود.

بنابراین اگر هر بخشی از اجزای پست دارای پتانسیل یکسانی نباشد، دیگر اجزا نیز دچار ناپایداری در ولتاژ و در نتیجه باعث تخریب عایق ایجاد شده خواهد شد.

رقابت کننده های بازار که ارائه دهنده خدمات تامین برق پست ها هستند، همواره باید دو فاکتور ذکر شده در بالا را مد نظر قرار داده تا از حفظ امنیت افراد حاضر درون این مجموعه ها اطمینان حاصل کنند.

روش های رایج برای ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه

ایجاد یک مسیر جایگزین برای عبور جریان صاعقه، تا از طریق آن این جریان به زمین منتقل شده و موارد زیر تضمین کند حائز اهمیت است.

1. جریان جاری درون سیستم حفاظت در برابر صاعقه (LPS)، باعث القای یک جریان خطرناک در سیستم های فلزی که در موازات و مجاورت این سیستم قرار دارند، نشود.
2. اطمینان از اینکه هیچ گونه ولتاژ خطرناکی بین هیچ یک از قسمت های رسانای سیستم های حفاظت شده و سیستم LPS به وجود نخواهد آمد.

در بسیاری از موارد، این سیستم حفاظت شده، درون سیستم LPS قرار دارد.

به این معنا که قسمتی از این سازه برای انتقال بار صاعقه به نقطه ای است که بعد از آن با یکی از اجزای سیستم LPS از بین می رود.

برای مثال، می توان از یک ساختمان تشکیل شده از میلگرد های تقویت شده (re bar) در فونداسیون، ستون ها و طبقات یک ساختمان چند طبقه نام برد.

با باندینگ خروجی های هوا در قسمت بالایی ساختمان نسبت به ری بار، باندینگ هر انتقال مشترک ری بار و در نهایت باندینگ نسبت به ری باردر فونداسیون و یا ستون هایی که این امر در آن ها قابل اجرا است، جریان صاعقه با استفاده از مواد موجود قادر به منتقل شدن خواهد بود.

در این حالت، هر سیم پیچی الکتریکی که در مجاورت ری بار درهمه نقاط ساختمان وجود داشته باشد، دچارافزایش خواهد شد.

این افزایش ولتاژ باید توسط برق گیرهای محافظ مناسب کنترل و مهار شود.

به علاوه، در این روش نیاز به اندازه گیری مناسب در ثبات کلی مسیر بالا به پایین به منظور حصول اطمینان از عدم افزایش دراندازه این مجرا به طوری که جریان صاعقه به دنبال یک مسیر عبور جایگزین  به زمین از طریق مدارات سیم پیچی الکتریکی نباشد، خواهد بود.

در جایی که مقاومت خاک تا حد قابل قبولی پایین باشد، نیازی به الکترود ارت اضافه نخواهد بود.

یک رسانای الکتریکی جداگانه اختصاص یافته در ابعاد مناسب از خروجی های هوا بر روی قسمت بالایی یک الکترود ارت جداگانه در زمین می تواند به عنوان جایگزینی برای نمونه فوق به منظور استفاده از ری بار/فونداسیون/ستون، باشد.

هزینه مواد اضافه ممکن است نیاز به آزمایش دقیق و باندینگ در همه فازهای ساختمان پروژه را جبران کند.

عنصر نهایی که به عنوان متداول ترین فاکتوری که در ارتینگ بررسی می شود، مقاومت خاک است.

مقاومت خاکی که ساختمان در آن بنا شده است، معیاری برای سنجش چگونگی هدایت جریان صاعقه به درون کانال است.

هرچه مقاومت خاک بیشتر باشد، مقاومت ارتینگ نیز بیشتر خواهد بود.

 یک فونداسیون به همراه ری بار در یک مجموعه ای که از مقاومت خاک بسیار پایینی برخوردار است، معمولا مقادیر مقاومت ارت مورد نیاز را، به جز باندینگ بین ری بار فونداسیون و سازه های فولادی که ذکر کردیم، بدون استفاده از الکترود ارت اضافه برآورده می کند.

در جایی که مقاومت خاک بیشتر از حد مورد نیاز باشد، نیاز به استفاده از میله های ارت عمودی اضافه و الکترود های گودالی، خواهد بود.

تعیین میزان مواد مورد نیاز، مستلزم وجود چندین الگوی مبتنی بر کامپیوتر تحلیلی است.

در جایی که هیچ فونداسیون و ری باری وجود نداشته باشد، مانند:

تیرهای برق معمولی قرار داده شده در شبکه های ولتاژ متوسط، و زمانی که مقاومت ارت کنترل شده نیاز داشته باشیم، باید از یک یا چندین میله های عمودی ارت و الکترودهای گودالی استفاده کنیم.

این طرح مطابق آنچه در بالا گفته شد با استفاده از SANS 10199 و برنامه های کاربردی مدل سازی، مناسب خواهد بود.

بیشتر بخوانید : یک سیستم حفاظت از صاعقه کامل

روش های مناسب برای شبکه های انتقال و توزیع و کارخانجات تولیدی

در بخش های برق و انرژی، شبکه های پست به پست معمولا به وسیله شیلد محافظت می شوند.

بدین گونه که با استفاده از خروجی های هوا (کابل شیلد دارهوایی) و باند کردن آن ها نسبت به زمین از طریق دکل های خطوط قدرت، سازه های فولادی و یا از طریق یک یا چند رسانای اختصاصی بر روی تیرهای برق چوبی، این کار انجام می گیرد.

این کابل های شیلد دارهوایی از برخورد هر گونه صاعقه به سمت پایین از ابر به زمین جلوگیری می کنند.

این سیستم مستلزم داشتن یک کنترل فعال و بی وقفه بر روی باندینگ دکل و الکترودهای ارت مربوط به هر یک از تیرهای برق و یا دکل هایی که کابل شیلد دار به آن متصل هست، خواهد بود.

با توجه به شرایط مقاومتی خاک هر دکل، عمل اندازه گیری به منظور تایید مقادیرمقاومت ارت به دست آمده، ضرورت دارد.

و به همان میزان، تعمیر ونگهداری و بازرسی های مربوطه و سپس اندازه گیری های جرقه برگشتی حاصل از صاعقه درمکانی تعیین شده، حائز اهمیت خواهد بود.

شبکه های ولتاژ متوسط  معمولا دارای مکان های ارتباط با مشتری زیادی هستند که در آنجا ولتاژ متوسط به ولتاژ پایین، کاهش پیدا می کند.

هیچ گونه ارتباط  دائمی به پست های دیگردراین شبکه ها وجود ندارد.

این سیستم ها از سطح عایق پایه ای کمی بهره می گیرند و به همین ترتیب کنترل مقرون به صرفه بودن روش های شبکه ای شیلد دار بر روی این مقدار از ولتاژ ها، ممکن نخواهد بود.

در تمامی پست های کاهنده ولتاژ یا همان پست های توزیع MV/LV، یک برق گیر بر روی ترانسفورماتورهای توزیع کاهنده به عنوان یک سوییچ سرعت بالا برای از بین بردن انرژی در سرعت حالات گذرای صاعقه وجود دارد.

بنابراین، مهمترین نکته در اینجا وجود برق گیرهای سالم و ارتینگ مناسب در هر یک از نقاط خدماتی MV/LV، خواهد بود.

به این معنا که بخشی از مدارات موجود به نام رساناهای فاز، به عنوان مدار اتلاف مورد استفاده قرار می گیرند.

دقیقا به همان روشی که از باندینگ ری بار اطمینان حاصل می شود، باید از شرایط برق گیرها و باندینگ الکترودهای ارت موجود بر روی شبکه های MV از طریق اندازه گیری مقادیر آن ها، مطمئن شد.

اگر این شبکه ها با فواصل طولانی از یکدیگر در نقاط سرویس دهی وجود داشته باشند، مکان های دارای برق گیر اضافه مستقر شده، وظیفه سرویس دهی برای مدیریت برق گیرهای سیار را دارند.

در یک صنعت همگانی برق مانند Eskom، هر تیر برق دارای کابل زیرین و یک شکاف کنترل شده است تا موارد زیر اجرا شود:

1. تخلیه برخوردهای مستقیم صاعقه به رساناهای فاز
2. افزایش BIL به منظور محدود کردن اثرات برخورد غیر مستقیم صاعقه (تخلیه حاصل از برخوردهای صاعقه در مجاورت خطوط قدرت).

تحقیق و توسعه و روند های موثر در ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه

تغییرات جاری در این بخش باعث افزایش تعداد رقابت کننده ها در بازاری می شود که نیاز به حفاظت در برابر صاعقه دارند.

بنابراین این امر نیاز به پشتیبانی های بیشتر در رابطه با اعمال استاندارد های مورد نیاز، دارد.

در جایی که Eskom و AMEU، ساختارشان را بر طبق قوانین NRS تنظیم کرده اند، رقابت کننده های تازه وارد با چالش های مختلفی روبرو خواهند شد.

به عنوان مثال: الزامات نیروگاه های خورشیدی به طورجداگانه نسبت به نیروگاه های بادی مورد بررسی قرار می گیرد.

به طور مشخص در صنعت برق خورشیدی، برای نصب سیستم حفاظت در برابر صاعقه، الزاماتی جهت آموزش و گواهینامه مربوطه برای کارکنان وجود دارد.

پره های یک توربین بادی، با توجه به مواد ساخت آن پره، نیاز به بررسی بسیار تخصصی دارد.

ارتفاع گسترش یافته پره، ماهیت چرخان این سیستم و نبود یک مسیر اختصاصی از بالا به پایین، آن دست از مواردی هستند که نیاز به بررسی خواهند داشت.

بسیاری از آکادمی ها و متخصصان در این حوزه، مشارکت خود را به طور ویژه ای برای پشتیبانی از اپراتورهای نیروگاه های بادی افزایش داده اند.

ما مدت های زیادی است که به روش های درجه دو راضی شده ایم. و این موضوع تبدیل به یک حس خرسندی در ما شده است.

در صورتی که نیازمند بهره مندی از روش های جدید و به روز حفاظت در برابر صاعقه و پیاده سازی سیستم ها ارتینگ هستید، شرکت تجهیزات سیستم زمین با تجربه بسیار بالا و بهره گیری از کادر مجرب و توانمند خدمات مربوطه به به بهترین شکل ممکن انجام میدهد.

ما شما را در امر راه اندازی، نصب و پشتیبانی راهنمایی خواهیم کرد و تمامی عملیات لازم را پیاده سازی می کنیم.

برای دریافت مشاوره با شماره تماس های شرکت به شماره 02177959032 – 02177940716 تماس بگیرید.

بیشتر بخوانید : سرج ارستر یا حفاظت در برابر افزایش ولتاژ صاعقه