وقتی کسی بپرسد که یک میله صاعقه گیر چطور کار می کند، پاسخ می دهیم که میله صاعقه گیر پایانه بیرونی محافظ یک ساختمان در برابر اصابت صاعقه است.
میله صاعقه گیر چیست؟
میله صاعقه گیر (راد صاعقه گیر) یک پایانه خارجی نصب شده در ساختمان است که هدف آن جذب صاعقه و داشتن یک نقطه برخورد کنترل شده و جلوگیری از برخورد آن با مردم یا ساختمان است.
چندین نوع میله صاعقه گیر با ویژگی های متفاوت وجود دارد؛ اما انها از مواد فلزی تشکیل شده اند و شکل آنها دارای یک یا دو بیرون زدگی می باشد که صاعقه اثر می گذارد.
یک سیستم محافظ صاعقه شامل موارد زیر است:
• سیستم جذب صاعقه
• هادی نزولی یا میانی
• سیستم زمین
• سرج ارستر (برق گیر)
قبل از توضیح نحوه عملکرد میله برق گیر، در مورد تاریخچه و اثرات برخورد صاعقه توضیحاتی خواهیم داد.
تاریخچه راد صاعقه گیر
در تاریخ ۱۵ ماه ژوئن سال ۱۷۵۲ میلادی، در یک روز طولافی در فیلادلفیا، یک دانشمند مخترع بنام آقای بنجامین فرانکلین یک بادبادک با قاب فلزی که از طریق یک طناب ابریشمی به یک کلید فلزی متصل بود را منفجر کرد. بخاطر این آزمایش بود که او توانست عبور جریان الکتریکی از درون طناب ابریشمی و رسیدن به کلید را، مشاهده کند.
او توانست ثابت کند که کلید فلزی دارای شارژ الکتریکی بوده و نشان داد که ابرها دارای بار الکتریکی بوده اند و صاعقه، در واقع تخلیه بار الکتریکی ابرها است.فرانکلین کشف کرد که برخورد صاعقه با یک شی فلزی در زمین باعث تخلیه بار الکتریکی سنگینی در آن ناحیه میشود و بدلیل آزمایش او بود که در سال ۱۷۵۳، برق گیر توسط خود اون اختراع شد و بادکنک اون به این دلیل، معروف ترین بادکنک تاریخ شد.
اختلاف پتانسیل برخورد غیرمستقیم صاعقه
در میان برخی اثرات متفاوت برخورد صاعقه، می توان به اثرات گرمایی، فیزیولوژیک، الکترودینامیک، الکتروشیمیایی و … اشاره کرد. به دلیل اهمیت اثرات گرمایی و فیزیولوژیک، تمرکز بر این دو خواهد بود. اثرات گرمایی بر اثر دمای بالا در مسیری که صاعقه از آن عبور می کند ایجاد می شوند، که می تواند به بیست هزار درجه سانتی گراد برسد، که می تواند باعث آسیب بزرگ به پایه یک ساختمان و یا یک درخت شود. از سوی دیگر، اثرات فیزیولوژیک عمدتا موجودات زنده را تحت تاثیر قرار می دهد و بر اثر قدم برداشتن و یا تماس با محل خالی شدن شارژ در زمین اتفاق می افتد.صاعقه دو اثر بسیار واضح دیگر نیز دارد، رعد و برق که همان درخشش نور در اثر عبور جریان از ذرات هوا و صدای زیاد آن که در اثر موج ایحادی در هوای محل عبور جریان الکتریکی که در کثری از ثانیه بسیار داغ می شود، است.
نحوه عملکرد راد صاعقه گیر
وقتی مردم می پرسند یک میله برق گیر چگونه کار می کند، ما میگوییم که این وسیله یک پایانه هوایی دارد که حفاظت خارجی در برابر برخورد صاعقه را ایجاد می کند. به این دلیل، صاعقه گیر همیشه باید در بالاترین نقطه ساختمان تحت حفاظت، نصب شود.
در شرایط طوفانی، اختلاف ولتاژ بالایی بین ابرها و زمین ایجاد می شود که بدلیل مقدار زیاد بارهای الکتریکی موجود در ابر و زمین می باشد. این اختلاف ولتاژ باعث جرقه خوردن و شروع نزول بارهای الکتریکی از طریق هوای عایق به سطح زمین است. میدان الکتریکی بسیار قوی که در ناحیه وجود دارد، باعث ایجاد یک گردش جریان بارهای الکتریکی با علامت مخالف از ابر به زمین می گردد.
سیستم های محافظت در برابر صاعقه خارجی
در حال حاضر ۴ سیستم محافظت خارجی قانونی وجود دارد:
صاعقه گیر فرانکلین
قفس فارادی
صاعقه گیر یونیزه کننده هوا
کابل های هوایی
بدلیل فواید بسیار زیاد سیستم صاعقه گیر یونیزه کننده هوا (ESE : Early Streamer Emission) بیشترین استفاده را دارد و شعاع محافظت آن بسیار بیشتر است (۸۰ متر). نصب آن بسیار ساده است بدلیل اینکه در اکثر مواقع فقط نیاز به نصب یک مسیر رو به پایین به منظور هدایت جریان و یک اتصال زمین به منظور تخلیه جریان دارد. در نتیجه، نصب این سیستم ساده، آسان، سریع و ارزانتر از دیگر روش هاست
.
طراحی و نصب سیستم برق گیر مناسب
به منظور طراحی یک سیستم برق گیر مناسب، ابتدا باید آنالیز ریسک انجام شود و نیاز یا عدم نیاز به محافظ تعیین گردد. اگر نیاز به محافظ ضروری باشد، باید سطح محافظت و ایمنی ساختمان تعیین گردد؛ که چهار سطح وجود دارد. در وب سایت INGESCO یک نرم افزار انلاین رایگان وجود دارد که خطر ریسک را محاسبه و ارزیابی می کند. وقتی سطح حفاظت مورد نظر تعیین شد، میتوان بین ۴ نوع سیستم برق گیر موجود، آن سیستم حفاظت خارجی که بیشترین همخوانی با نیاز ما را دارد، انتخاب کرد.
اگر سیستم انتخاب شده، ESE باشد، تمام پروتکل های استاندارد باید رعایت شوند. ((UNE 21186:2011, NFC 17.102:2011, NP 4426:2013))
