اگر صاعقه گيري بر روي يك ساختمان نصب شود، نه تنها در مقابل حريق ايمني كافي را بوجود مي آورد، بلكه اولين قدم در جهت پيش بيني هاي لازم براي ساير موارد حفاظتي است. بعبارتي وجود صاعقه گير براي جلد بيروني يك ساختمان، شرط لازم است اما بعنوان يك حفاظت كامل، كافي نيست. بطوريكه پيچيده ترين هادي صاعقه گير نيز قادر به حفاظت تجهيزات الكترونيكي در مقابل اثرات مخرب و ثانويه صاعقه نميباشد .
@LightningEarthing
- در تكميل يك "سيستم صاعقه گير خارجي" كه مجموعه اي از ترمينال هوايي، هادي صاعقه گير و سيستم زمين ميباشد، يك "سيستم حفاظت داخلي" كه شامل: دستگاههاي مناسب به منظور تامين حفاظت مورد نياز تجهيزات الكترونيكي است، نيز مدنظر قرار ميگيرد.
- با توجه به تنوع فراوان ادوات حفاظتي موجود در بازار، با مشخصات فني بسيار خاص، هيچگونه روش آسان وسريعي براي حفاظت مناسب يك سيستم، موجود نيست و تنها ميبايست با مشاوره متخصص اين امر، تجهيزات انتخاب و نصب شوند.
- تكنيكي ترين راه حل زماني بدست مي آيد كه نه تنها توجه كافي به حفاظت خارجي يك ساختمان صورت پذيرد، بلكه در مراحل مقدماتي طراحي نيز پيش بيني هاي لازم و ضوابط مورد نياز جهت حفاظت از ولتاژهاي ضربه نيز لحاظ گردد.
بعلاوه، تمهيدات لازم جهت حفاظت از تخليه هاي الكترواستاتيكي، هنگام طراحي ملزومات داخلي يك ساختمان ضروري است. بطوريكه بهترين راه حل ممانعت از اين صدمات، پيش بيني هاي اوليه براي جلوگيري از وقوع آنهاست.
@LightningEarthing

2-1) روشهاي مناسب حفاظت تجهيزات در مقابل صدمات صاعقه
ادوات و تجهيزات الكترونيكي موجود در بازار، بدلايل مختلف و بدرجات متفاوت در معرض مخاطره قرار ميگيرند، بطوريكه محل نصب آنها نقش مهمي در اين مسئله ايفا ميكند.
براي مثال: احتمال صدمات در اثر صاعقه براي مناطقي كه در اطراف كوهستانها واقع شده اند، نسبت به ساير مناطق، بسيار بيشتر است. از آنجاييكه صاعقه اصولا يك پديده احتمالي است، ميبايست تمامي سيستمهاي الكترونيكي بطور مناسب در مقابل صدمات آن حفاظت شوند.
@LightningEarthing
اضافه ولتاژهاي ناگهاني از مسيرهاي زير مي توانند به ادوات الكترونيك آسيب وارد كنند:
-خط تغذيه برق
-خط اطلاعات
-خط تلفن
-كابل آنتن (دوربين تلويزيوني، آنتن راديويي و تلويزيوني و ....)
-سيستمهاي هشداردهنده (اعلام حريق و دزدگير و ....)
-سيستمهاي كنترل و اندازه گيري
-خط سيگنال (ترافيك شهري و راه آهن و.... )
-لوله هاي فلزي
اساساً، تمامي خطوطي كه خارج از ساختمان كشيده شده اند، ميتوانند بعنوان هادي، حامل جريانهاي شوك (Surge) از خارج ساختمان به داخل باشند و ضروري است كه تمامي اين هاديها، در هنگام ورود به ساختمان به سيستم هم پتانسيل صاعقه متصل شوند.
@LightningEarthing
ايجاد يك سيستم هم پتانسيل در ساختمان و اتصال تمامي قطعات فلزي و خطوط هادي كه از خارج ساختمان وارد ميشوند، به اين سيستم، به ما اطمينان مي دهد كه در هنگام بروز صاعقه، تمامي هاديها در يك پتانسيل قرار گرفته و بعلت عدم وجود اختلاف پتانسيل، هيچگونه جرقه اي ميان قسمتهاي مختلف يك سيستم اتفاق نمي افتد.
البته رعايت ضوابط فوق به تنهايي، تمامي خطر را دفع نميكند، بلكه كابلهاي موجود در ساختمان نيز ميتوانند تحت تاثير ميدانهاي الكترومغناطيسي ناشي از صاعقه قرار گيرند كه اين امر موجب بروز ولتاژهاي ضربه بر روي اين خطوط خواهد شد.
كابلهاي برق كه نزديك ديوار بيروني ساختمان هستند، (مانند داكت فلزي كابلها كه در زير پنجره هاي بيروني نصب شده اند) از منابع خطر محسوب ميشوند.
بسته به ميزان جريان صاعقه و وضعيت لوپهاي موجود در سيستم، گاهي تا چندين هزار ولت، مقدار اضافه ولتاژهاي القايي خواهد بود. بدين ترتيب لازمست كه طرح حفاظتي بطور جامع تدارك ديده شود.
وجود سيستم هم پتانسيل داخلي، به اضافه حفاظت خارجي ساختمان و نيز سيستم زمين مناسب، تشكيل يك سيستم حفاظتي كامل را مي دهد كه تجهيزات الكترونيكي را در هنگام صاعقه به خوبي ايمن ميسازد.
@LightningEarthing

2-2) روشهاي مناسب براي حفاظت تجهيزات در مقابل اضافه ولتاژهاي ناشي از سوئيچينگ
صدمات دستگاهها در اثر بروز اضافه ولتاژهاي ناشي از سوئيچينگ، بسيار متداول تر از صدمات صاعقه است. هرچند كه ميزان انرژي اينگونه شوكها (Surge) بسيار كمتر از صاعقه بوده و حتي گاهي خرابي نيز بدنبال نخواهد داشت، اما بعلت اختلال در عملكرد سيستم (بطور مثال پردازش اطلاعات) ، موجبات توقف در كار خواهند بود.
با اجراي مقررات ذكر شده در بند (1-2) نه تنها اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه حذف ميشوند، بلكه شوكهاي (Surge) ناشي از سوئيچينگ نيز منتفي خواهند شد.
@LightningEarthing
اصولاً حفاظت دستگاهها در مقابل شوكهاي (Surge) منابع تغذيه، كاملا ساده و امكان پذير است. روي بسياري از دستگاهها، فيلترهاي مناسب نصب شده اند كه علاوه بر حذف تداخلات روي خط تغديه، تا حدي نيز اضافه ولتاژهاي كوچك را حذف ميكنند.
شيلدينگ سيمها، كابلها و تجهيزات، روش بسيار موثري براي جلوگيري از كوپلينگ ولتاژهاي خطرناك خواهد بود. شيلدينگ كامل يك دستگاه خصوصا وقتي كه كابلهاي طولاني و سيستمهاي حساس انتقال اطلاعات، موجود باشند، يك روش بسيار اساسي براي حفاظت خواهد بود.
شيلدها ميبايست تحمل عبور بخشي از جريان صاعقه را داشته و در هر دو سر به شينه " هم پتانسيل سازي" اتصال داشته باشند.
@LightningEarthing

3-2) روشهاي مناسب براي حفاظت در مقابل تخليه هاي الكترواستاتيكي
تخليه هاي الكترواستاتيكي، عموما ميتوانند، منشاء خطر براي انواع دستگاههاي الكترونيكي باشند.
بنابراين مفيدترين ضوابط حفاظتي در اين مورد، پيشگيري از ايجاد شارژهاي الكترواستاتيكي ميباشد. در اين حالت انتخاب دقيق و مناسب فضاهاي كار در ابتدا، صحيح ترين روش پيشگيري است. بدين منظور انتخاب دستگاههايي با بدنه فلزي كه نسبت به تجمع بارهاي الكترواستاتيكي ايمن ميباشند، تا حد زيادي اين خطر را كاهش ميدهد.
@LightningEarthing
اغلب، سازندگان تجهيزاتي كه بدنه اي از جنس مواد عايقي پلاستيكي دارند، توسط روشهايي از تجمع اين بارها جلوگيري ميكنند (بطور مثال: استفاده از پوششهاي هادي مصنوعي و يا اسپري مواد خاص). اما بهرحال تجهيزات الكترونيكي بطور كامل از اين پديده در امان نخواهند بود.
تخليه هاي الكترواستاتيكي، تقريبا هميشه از طريق كاربرها اتفاق مي افتد، مثل اصطكاك در اثر راه رفتن روي يك كفپوش عايق. بهرحال ميبايست ضوابطي جهت تخليه صحيح اين شارژها، در نظر داشت.
@LightningEarthing



اين بحث ادامه دارد . . . . .

--------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------

حفاظت تجهيزات الكترونيكي در برابر صاعقه و فراتاخت ولتاژ (Surge Protection)
اصول كلي سيستمهاي حفاظت (IEC 61312) – قسمت دوم


مقدمه
در ادامه مقاله پيشين ، كه به بررسي علل خسارات حاصله از صاعقه و دلايل وقوع اضافه ولتاژهاي مخرب، پرداخته است،
در مطلبي كه پيش روي شما قرار دارد، به راهكارهاي عملي، جهت يك حفاظت كامل و جامع براي تجهيزات گرانقيمت خواهيم پرداخت.
@LightningEarthing

3- حفاظت هاي عملي در مقابل اضافه ولتاژها

موارد زير از نقطه نظر مفاهيم حفاظتي بسيار مهم هستند:

- حفاظت بيروني ساختمان به روشهاي سنتي (ايجاد قفس فارادي) و يا صاعقه گيرهاي اكتيو الكترونيكي.
- حفاظت داخلي ساختمان بر اساس اجراي يك سيستم هم پتانسيل جامع و كامل.
- شيلدينگ ساختمان، خطوط تغذيه ديتا و سيگنال تجهيزات، بطور مناسب.
- حفاظت صحيح تجهيزات در مقابل اضافه ولتاژهاي ضربه.
- بكارگيري ضوابط لازم جهت مقابله با تخليه هاي الكترواستاتيكي.
-استفاده از كابلهاي نوري براي انتقال اطلاعات در سيستمهاي مخابراتي.


• در سيستم حفاظت خارجي ساختمان از صاعقه، (External lightning protection system) هاديهاي صاعقه، انرژيهاي جذب شده را به زمين منتقل ميكنند. اگر چنانچه اين هاديها پيش بيني نشده باشند، جريان حاصل از صاعقه، از طريق وسايل الكتريكي و ساير تاسيسات فلزي داخل ساختمان، به زمين منتقل ميشود كه اين امر موجب خرابي و صدمات فراوان خواهد شد.
@LightningEarthing

در اين حالت دستگاههايي كه به منبع تغذيه انرژي متصل هستند، حتي اگر خاموش باشند، بازهم دچار آسيب خواهند شد .

• ايجاد يك سيستم ايمني در مقابل شوك حاصله از صاعقه و اثرات ميدانهاي الكترومغناطيسي بر روي هاديهاي الكتريكي يك ساختمان، وظيفه اصلي " سيستم حفاظت داخلي" آن ساختمان تعريف شده است. اين سيستم حفاظتي از بروز اختلاف پتانسيل هاي خطرناك در قسمتهاي مختلف تجهيزات منصوب در آن ساختمان جلوگيري خواهد كرد.
• قفس فارادي زماني موثر خواهد شد كه ساختمان و اتاقهاي داخل آن همراه با تمامي خطوط و تجهيزات مستقر در آنها بدرستي شيلد شوند. اين عمل از القائات ايجاد شده در اثر ميدانهاي الكترومغناطيسي جلوگيري كرده و اضافه ولتاژهاي پديد آمده از اين طريق را به حداقل مي رساند.
• عليرغم بكارگيري ضوابط حفاظتي فوق، هنوز احتمال وجود ولتاژهاي زياد در ورودي تغذيه تجهيزات، منتفي نمي باشد. در اين حالت، نصب ارسترهاي ولتاژ ضربه در ورودي تغديه سيستمهاي حساس الكترونيكي، ضروري است.
• لازم بذكر است كه ميتوان از تجمع بارهاي الكترواستاتيكي كه عموما توسط كاربرها ايجاد ميشود، با بكارگيري ضوابط ايمني و بدون تاثير منفي روي تجهيزات، جلوگيري بعمل آورد.
@LightningEarthing



بالاخره اينكه، تمامي تداخلات الكترومغناطيسي (EMI)، با انتقال اطلاعات و سيگنالها توسط كابلهاي نوري قابل حذف هستند.


3-1) حفاظت سيستمهاي الكترونيكي در مقابل فراتاختهاي ولتاژها ناشي از حوادث جوي

هدف از اجراي چنين حفاظتي، ايجاد ايمني براي تغديه سيستمهاي الكترونيكي است. هر چند كه هنوز هم امكان اختلال در مسير اطلاعات و سيگنالها طي يك صاعقه وجود دارد كه گاهي قابل اغماض است.
ضوابط ويژه تنها در مسيري كه تجهيزات الكترونيكي در بخشهاي حساس (بطور مثال: نيروهاي مسلح) استفاده شده اند، بكار ميروند بطوريكه در طي صاعقه هيچگونه اغتشاشي در عمل انتقال اطلاعات پيش نيايد.
@LightningEarthing

3-1-1) حفاظت خارجي در مقابل صاعقه

در ابتدا، انرژي ايجاد شده توسط صاعقه، ميبايست بدرستي توسط عناصر جذب دريافت شود. هرچند كه اين عمل به تنهايي به حفاظت كامل دستگاههاي الكترونيكي منجر نمي شود، معهذا، هنوز هم هاديهاي جذب صاعقه، جزء مهمي از يك طرح كامل حفاظتي محسوب ميشوند.
@LightningEarthing

اين عناصر، جريان صاعقه را از يك مسير از پيش تعيين شده به شبكه زمين منتقل ميكنند، كه در صورت عدم وجود آنها، ديوار و دودكش و ساير تاسيسات فلزي ساختمان بطور ناخواسته، عهده دار اين مهم خواهند بود.
اجزائ اين سيستم عبارتند از:
- عناصر جذب
- هاديهاي پايين برنده
- شبكه زمين
@LightningEarthing

مجموعه فوق، جلد خارجي ساختمان را بطور فيزيكي از خرابيهاي ناشي از اصابت جرقه هاي مستقيم صاعقه، محفوظ ميدارد. اتصال قطعات فلزي بيروني ساختمان به هاديهاي پايين برنده ضروري است. اين هاديها، عناصر جذب را به شبكه زمين حفاظتي متصل مي كنند.

اجزاء شبكه زمين ميبايست پيرامون يك ساختمان نصب شوند، بطوريكه جريان صاعقه بطور يكنواخت به زمين منتقل شود.
@LightningEarthing

اين عمل در مراحل اوليه ساختمان سازي و با ايجاد ارت فونداسيون قابل حصول است، در غير اينصورت تسمه و ميله مسي كه بطور مناسب در پيرامون ساختمان نصب شده، زميني مطلوب خواهد بود.

از تجهيزات مختلفي جهت احداث شبكه زمين، ميتوان استفاده نمود، به شرط آنكه ضوابط خاص به منظور جلوگيري از خوردگي در اثر اتصال چند فلزي غير همنام، رعايت شده باشد.
@LightningEarthing


3-1-2) حفاظت داخلي در مقابل صاعقه

بكارگيري اصول هم پتانسيل سازي در هنگام حدوث صاعقه، مهمترين جزء يك سيستم حفاظت داخلي به شمار ميرود.
@LightningEarthing

تمامي قطعات هادي و تاسيسات فلزي داخل ساختمان ميبايست حتي الامكان بطور مستقيم از طريق يك شينه هم پتانسيل به زمين حفاظتي (بطور مثال: ارت فونداسيون) متصل شوند.

لوله هاي فلزي آب، فاضلاب، تهويه و .. ميبايست به اين زمين حفاظتي متصل شوند، تا جريان صاعقه در تمامي ناوداني ها، لوله ها، شبكه هاي فلزي و نرده ها، تقسيم شود. تاسيسات خاص مانند تانكها و لوله هاي گاز كه حفاظت كاتديك بر روي آنها انجام شده، ميبايست از طريق فاصله هوايي (Spark gap) به سيستم زمين حفاظتي متصل شوند. شيلد تمامي كابلها نيز به همين نحو بايد به شينه هم پتانسيل سازي، اتصال داده شوند.
@LightningEarthing

جهت اطمينان از كامل بودن سيستم هم پتانسيل، ميبايست تمامي خطوط برق، مخابرات و اطلاعات از طريق ارسترهاي خاص به اين سيستم وصل شوند، تا جريانهاي شوك حاصله از صاعقه بوسيله آنها به زمين هدايت شوند.

ارسترها و تجهيزاتي از اين قبيل، خطوط تغذيه دستگاهها را به خوبي از اضافه ولتاژهاي لحظه اي حفاظت ميكنند. اين تجهيزات بهتر است حتي الامكان، در نزديكترين محل به نقطه ورود كابل تغذيه به ساختمان نصب شوند.
@LightningEarthing

ارسترهايي شامل كپسولهاي محتوي گاز، خشن ترين سطح حفاظت را براي خطوط مخابرات، اطلاعات و سيگنال، تامين مينمايند. اين عناصر در حالت عادي (غيرفعال) هيچگونه اثر منفي در عملكرد صحيح دستگاههاي مورد حفاظت ندارند.

عناصر حفاظتي با فاصله هوايي (Spark gap) هنگاميكه ولتاژ دو سر آنها از يك مقدار تجاوز كند، فعال شده و جريان صاعقه را با جرقه به زمين تخليه ميكنند.
@LightningEarthing

3-1-3) شیلدینگ (SHILDING)

عمل شيلدينگ، در كابلها، سيستمهاي الكترونيكي، ساختمانها و اتاقكهايي كه درون آنها تجهيزات و وسائل حساس الكترونيكي نصب شده، حائز اهميت شايان است. از اين طريق ميتوان از ايجاد جريانهاي القائي كه موجب اضافه ولتاژهاي مخرب ميشوند، جلوگيري نمود. لازم بذكر است صحيح شيلد كردن كابل، خصوصا هنگاميكه كابلها از فضاي باز (Zone 0) وارد ساختمان ميشوند از اهميت خاصي برخوردار است. حتي وقتيكه صاعقه يك كيلومتر دورتر از مكان مورد نظر اصابت كند، ميزان ولتاژ شوكي (Surge) كه در كابلها القاء ميشود ممكن است آنچنان بالا باشد كه به تجهيزات برقي متصل به آنها خسارات جدي وارد كند.
@LightningEarthing

اهميت شيلدينگ در مورد يك ساختمان نيز قابل توجه است. وقتي كه صاعقه اي مستقيم به يك ساختمان يا محلي در نزديكي آن برخورد ميكند، بروز خسارت حتمي است. بطور مثال اگر صاعقه اي در 30 متري ساختماني با لوپي (Loop) به ابعاد 10×10 متر فرود آيد، ولتاژي در حد 80,000 ولت به لوپ القاء ميكند كه امكان توليد جرقه و تخليه جريان، محرز است.

خطوط برقي كه بطور مناسب شيلد شده اند، به همراه اجراي يك سيستم هم پتانسيل و يكپارچه، ميتواند بخوبي كار طراحي بكارگيري تجهيزات تكميلي حفاظتي را ساده كند. در اين صورت كار حفاظت تجهيزات الكترونيكي هم ارزان و هم ريشه اي، عملي مي گردد.
@LightningEarthing

اجراي اين دستورالعملها كه تقريباً و بطور مقايسه اي مخارجي نزديك صفر دارد، با در نظر گرفتن اينكه ميتوان از ستونها، آرماتورها، اسكلتهاي فلزي، سقفهاي كاذب، آرماتورهاي كف و بطور كلي آهن آلات خود ساختمان استفاده كرد، كار را بطور محسوسي ارزان و ساده ميكند. به شرطي كه كليه قطعات نامبرده با اجراي يك اتصال الكتريكي، هم پتانسيل شده و اتصال هيچ نقطه اي و قطعه اي فراموش نشود و در نهايت اين شبكه يكدست و بهم پيوسته از چندين نقطه، به زمين وصل گردد .
@LightningEarthing

قدمهاي بعدي شيلد كردن، كمي پيچيده تر و سخت تر ميشود اما به هر صورت امكان پذير است. اتاقهاي مجزا ميتوانند به كمك تورهاي فلزي شيلد شوند و كابلهايي را كه حتي داراي شيلد نباشند، ميتوان با عبور دادن از درون لوله هاي فلزي يا داكتهاي فلزي محافظت كرد. طراحي دقيق شيلدينگ را بايد به متخصصين امر سپرد.
اجراي شيلدينگ ميتواند حتي، حفاظت تجهيزات در مقابل شوكهاي (Surge) ناشي از عمليات سوئيچينگ و يا تخليه هاي الكترواستاتيك را نيز بهبود بخشد.
@LightningEarthing

ارت فونداسيون – هم بندي آرماتورهاي پي با شبكه ارت اجرا شده در فونداسيون
@LightningEarthing

اجراي شيلدينگ بر روي بام – جهت حفاظت در مقابل LEMP
@LightningEarthing