تهدف شركة Amper Elektrik، الرائدة في قطاع أنظمة الحماية من الصواعق والتأريض، إلى تأمين الحياة المعيشية ومنع أو تقليل الأضرار المحتملة من خلال رؤوس مانعات الصواعق النشطة التي تتوافق مع معايير NFC 17-102، أحد أكثر أنظمة الحماية من الصواعق فعالية.
ما هو البرق؟ وما هي أضراره وطرق الوقاية منه؟
ومع زيادة العواصف والتيارات الهوائية، يزداد معدل الحمل في السحابة. وبناء على ذلك، يستمر تراكم الأحمال على الأرض في التسارع. بعد قيمة معينة، عندما يتم ثقب الهواء، يبدأ التفريغ الكهربائي على طول القناة الموصلة، سواء من السحابة إلى الأرض ومن الأرض إلى السحابة. ولذلك فإن البرق ظاهرة طبيعية ذات اتجاهين. ولهذا السبب لا يمكن التحكم فيه وتخزينه.
أثناء ضربة البرق، يحدث جهد كهربائي يبلغ حوالي 100 مليون فولت وتيار كهربائي يبلغ 100000 أمبير. ولهذا السبب، تتسبب ضربات البرق بشكل مباشر في خسائر فادحة في الأرواح وحرائق وأضرار في المباني. حتى مرور 0.5 تيار كهربائي فقط عبر الجسم قد يكون كافيًا لتوقف قلبنا.
في حالة وجود خطأ محتمل، فإن العامل الأكثر أهمية الذي يقف فيه الإنسان أو الحيوان، وهو المسافة إلى جهاز التأريض، يسمى جهد الخطوة. يتم قبول جهد الخطوة باعتباره فرق الجهد (الجهد) على مسافة 1 متر للإنسان و 2 متر للحيوانات.
ومن الأضرار الأخرى التي تسببها الصواعق أنها تسبب أضرارا مادية وبيئية من خلال إحداث الدمار والحرائق في المباني.
فكيف يمكننا القضاء على الخسائر في الأرواح والممتلكات الناجمة عن البرق؟
► الحماية من الصواعق باستخدام قضيب الصيد (فرانكلين)
► الحماية من الصواعق باستخدام طريقة القفص (فاراداي)
► E.S.E. الحماية من الصواعق باستخدام مانعة الصواعق النشطة
مانعة الصواعق النشطة
كانت قضبان الصواعق المشعة المستخدمة قبل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين تنبعث منها إشعاعات ألفا وبيتا وجاما. نظرًا لأن الإشعاعات المؤينة مثل أشعة جاما يمكن أن تسبب ضررًا بيولوجيًا للكائن الحي، فقد تم حظر إنتاجها وبيعها رسميًا في تركيا في عام 2003. E. SE. تعتبر مانعة الصواعق النشطة أكثر طرق الحماية من الصواعق استخدامًا في تركيا بعد عام 2000. مبدأ العمل (انبعاث غاسل مبكر) يعتمد على نظام انبعاث غاسل مبكر. تهدف طريقة منع الصواعق النشطة إلى تخفيف البرق في التربة حيث سيتم التقاطه وتمريره فوق مكونات التثبيت. ومن أجل التقاط البرق، فإنه يقفز من الأرض إلى ضربة البرق العائدة ويتحد مع هذه الضربة القادمة من السحابة. السكتة الدماغية هي التفريغ الكهربائي الوحيد بين البرق والأرض. وهكذا فإن مانعة الصواعق النشطة ترسل دعوة للبرق وتخلق مسارًا يمكن من خلاله نقل التيار بأمان. تنقسم مانعات الصواعق النشطة إلى نوعين مختلفين وفقًا لمبدأ عملها: مانعات الصواعق الكهربائية الانضغاطية والكهربائية النشطة.
في كلا نظامي مانعات الصواعق، يتم توفير الحماية عن طريق مانعة الصواعق النشطة التي يكون طرفها رقيقًا وشحذًا، وتوضع مانعات الصواعق في أعلى نقطة في الهيكل المراد حمايتها. يتم توصيل مانعات الصواعق بالأرض باتباع أقصر طريق. تختلف منطقة الحماية من الصواعق التي توفرها حسب النقطة التي توضع فيها وارتفاع هذه النقطة بالنسبة للهياكل المحيطة. تتيح "طريقة النموذج الكهرو-هندسي"، المستندة إلى مبدأ "مسافة الإثارة"، حسابًا موثوقًا لمستوى الحماية
حساب قطر الحماية لأنظمة مانعة الصواعق النشطة
يتم حساب نصف قطر الحماية لرؤوس مانعات الصواعق النشطة من الصيغة أدناه، وفقًا لمستويات الحماية الخاصة بها.
Rp2 = h ( 2D-h) + ΔL ( 2D+ΔL) h≥5 mt
في هذه الصيغة؛
h: ارتفاع مانع الصواعق النشط (م)
Rp: نصف قطر الحماية (م)
د: هي خطوة تقدم البرق أو الفاصل الزمني لقفز البرق على طول مساره.
Rp = 79 م للحماية من المستوى الأول
Rp = 87 م للحماية من المستوى الثاني
Rp = 97 م للحماية من المستوى الثالث
Rp = 107 م للحماية من المستوى الرابع
ΔL (م): V(م/ميكروثانية).ΔT(/μs)
ويتم حسابه من الصيغة؛
V: هي سرعة تطور الأيونات المتكونة حول طرف الالتقاط تحت ظروف البرق وفي المعايير، V = 1m/μs.
ΔT: لقد حان الوقت لكي تستشعر أنظمة مانعة الصواعق البرق.
ΔL: هي المسافة لالتقاط البرق في زمن ΔT (أي المسافة التي تقطعها الأيونات نحو البرق).
تعمل مانعات الصواعق الكهروستاتيكية باستخدام المجال الكهرومغناطيسي المتغير الشدة في الهواء قبل البرق. عندما يزداد اختلاف المجال الكهرومغناطيسي بين الهواء والأرض، تستخدم الآلية الموجودة داخل مانعة الصواعق هذا الاختلاف للتبديل إلى نظام التأين وبدء انبعاث أيوني. بفضل هذا الانبعاث الأيوني "+،-"، فإنه يجذب الضربة الرئيسية للبرق وينقلها إلى الأرض.
إذن، أين يتدفق التيار بعد أن يجذب مانع الصواعق النشط البرق؟
من أجل توفير نصف قطر مستوى الحماية بالطريقة الأكثر دقة والقبض على ضربة البرق الرئيسية، يتم رفع قضبان الصواعق النشطة E.S.E وتثبيتها في أعلى نقطة من الهيكل المراد حمايته، مع حساب عمود بطول "h" عند مستوى الحماية. بعد ذلك، نظرًا لأن التيار الكهربائي سيختار دائمًا المسار الأقصر والأقل مقاومة، يتم تثبيت الموصل على الجدران بمشابك خاصة في أقصر وأقل مسار انحناء ممكن ويتم إنزاله إلى محطة الاختبار. بعد محطة الاختبار، يتم عمل وصلة أخرى وتستمر حتى تصل إلى الأرض. إذا كان الموصل مكشوفًا، من أجل القضاء على الاتصالات الحية المحتملة، يتم استخدام أنبوب غلاف مجلفن مقاس 5/4 بوصة، 0.5 متر تحت الأرض و2.5 متر فوق الأرض، وعزل الموصل العاري بالداخل باستخدام أنبوب PVC. بعد ذلك، يتم توصيل القضبان المدفوعة في التربة الموصلة بجهاز اللحام الحراري أو جهاز التوصيل.
بعد اكتمال التثبيت، يتم إجراء قياس التأريض باستخدام أجهزة القياس وفقًا لمعايير TSE. قياس التأريض وفقًا لمعيار TS EN 62305-3، فإن الحد الأعلى الموصى به لمقاومة التأريض لقضبان الصواعق هو 10 أوم. إذا كانت النتيجة أعلى من هذه القيمة، يتم استخدام "عامل تقليل مقاومة الأرض" لتقليل مقاومة التأريض أو يتم دفع قضيب تأريض إضافي لزيادة التلامس مع الأرض.
بعد اكتمال التثبيت، يتم إجراء قياس التأريض باستخدام أجهزة القياس وفقًا لمعايير TSE. قياس التأريض وفقًا لمعيار TS EN 62305-3، فإن الحد الأعلى الموصى به لمقاومة التأريض لقضبان الصواعق هو 10 أوم. إذا كانت النتيجة أعلى من هذه القيمة، يتم استخدام "عامل تقليل مقاومة الأرض" لتقليل مقاومة التأريض أو يتم دفع قضيب تأريض إضافي لزيادة التلامس مع الأرض.
يعد التأريض أحد العناصر الأساسية لضمان سلامة حياة وممتلكات المنشأة. بفضل التأريض، يتم ضمان التشغيل الصحي للأجهزة في المنشأة وحماية صحة الإنسان. يحمي التأريض الجيد أيضًا من الجهد الزائد ويضمن توازن الجهد في جميع أنحاء المنشأة. يتم تنفيذه في إطار لائحة تأريض التركيبات الكهربائية، ولائحة المرافق الكهربائية الداخلية، ولائحة شروط الصحة والسلامة لاستخدام معدات العمل ولائحة تدابير الصحة والسلامة في مباني أماكن العمل وملحقاتها.
وهو نظام يتطلب التأريض الكهربائي والفحص مرة واحدة في السنة ضمن نطاق قياس التأريض والتحكم في التركيبات الكهربائية الداخلية.
يوصى بتكرار هذه الدراسة مرة واحدة سنوياً، ويجب فحص وقياس التركيب الأرضي بشكل دوري من قبل مهندسي الكهرباء المعتمدين مرة واحدة على الأقل سنوياً، ومرة كل ستة أشهر للآلات والأجهزة القابلة للإزالة.
نحن بحاجة إلى معرفة أنه في المنشأة التي لا يتم فيها اتخاذ الاحتياطات اللازمة للحماية من الصواعق والتأريض، فإننا نواجه مخاطر تتراوح من فقدان الإنتاج إلى اندلاع الحرائق وحتى فقدان الأرواح. وبينما ندعو مجتمعنا إلى التصرف بوعي وحساسية في مواجهة كل هذه المخاطر، نود أيضًا أن نؤكد على حقيقة أن "المستهلك الواعي لا يقل أهمية عن المنتج الواعي". ومع تجنب التكاليف الصغيرة، لا ينبغي تجاهل أن المشاكل المستقبلية قد تسبب تكاليف أعلى.
المؤلف: برهان أكيوز - مهندس الكهرباء والإلكترونيات