صاعقه گیر و سیستم ارتینگ

فهرست مطالب

فهرست اشکال

فهرست جداول

کمیسیون بین‌المللی الکتروتکینک

حفاظت در برابر صاعقه

بخش 1: اصول کلی

پیشگفتار

1) کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC)[1] یک سازمان جهانی برای استاندارد‌ سازی تمام کمیته‌های الکتروتکنیک ملی (کمیته‌های ملی IEC) است. هدف IEC، ترویج همکاری‌های بین‌المللی برای استاندارد سازی در حوزه‌های الکتریکی و الکترونیکی است. برای این منظور و همچنین سایر فعالیت‌های دیگر، IEC استانداردهای بین‌المللی‌، گزارشات فنی‌، مشخصات در دسترس عموم (PAS)[2] و راهنماها (که از این به بعد انتشارات IEC نامیده می‌شوند) را منتشر کرده است. هدف از این انتشارات، ارائه‌ی آن‌ها به کمیته‌های IEC (هر کمیته ملی IEC که تمایل به مشارکت در این کار دارند) است. سازمان‌های بین‌المللی، دولتی و غیر دولتی با IEC همکاری می‌کنند. IEC نیز همکاری نزدیکی با سازمان‌های بین‌المللی استاندارد سازی (ISO)[3] مطابق با شرایطی که توسط طرفین پذیرفته شده، دارد.

2) قراردادها یا تصمیمات رسمی IEC در حوزه‌های فنی، به موارد مطرح شده توسط هر یک از کمیته‌های فنی IEC تا حد امکان بسیار نزدیک است.

3) انتشارات IEC، حالت توصیه‌ای برای استفاده بین‌المللی دارند که توسط کمیته‌های ملی IEC نیز پذیرفته شده‌اند. در حالی‌که تمام تلاش‌ها در جهت ایجاد محتوای فنی درست است، IEC نمی‌تواند مسئول نحوه‌ی اجرای آن‌ها توسط استفاده کنندگان باشد.

4) به‌منظور ترویج یکپارچگی بین‌المللی، کمیته‌های ملی IEC می‌پذیرند که تا حد ممکن، انتشارات IEC را در سطح ملی و منطقه‌ای بکار ببندند. هر گونه مغایرت بین انتشارات IEC و آنچه‌ که در سطح ملی یا منطقه‌ای اجرا می‌شود، باید بطور واضح درج گردد.

5) IEC هیچ گواهی تطابقی صادر نمی‌کند. سازمان‌های مستقل، خدمات ارزیابی را ارائه و با بررسی‌های خود گواهی صادر می‌کند. IEC برای هیچ یک از خدمات ارائه شده توسط این سازمان‌های مستقل پاسخگو نمی‌باشد.

6) تمام کاربران باید اطمینان حاصل کنند که آخرین ویرایش انتشارات را دارند.

7) هیچ مسئولیتی متوجه IEC یا مدیران، کارمندان، عوامل، کارشناسان و اعضای کمیته‌های فنی یا ملی IEC برای آسیب‌های انسانی یا سایر آسیب‌های مستقیم و غیر مستقیم یا هزینه‌های انجام شده (با وجود استفاده از انتشارات IEC) نمی‌باشد.

8) استفاده از مراجع اصلی برای اجرای درست این سند الزامی است.

9) توجه شود که ممکن است برخی از موارد آورده شده در انتشارات IEC بخشی از اختراعات ثبت شده باشد. IEC در قبال هیچ یک از این اختراعات مسئول نیست.

استاندراد بین‌المللی IEC 62305-1 توسط کمیته فنی IEC شماره 88 با موضوع حفاظت در برابر صاعقه، آماده‌ سازی شده است. این ویرایش دوم، جایگزین ویرایش اول (که در 2006 منتشر شد) است و یک بازنگری فنی انجام گرفته است.

این ویرایش، باتوجه به ویرایش قبلی شامل تغییرات فنی زیر است:

1) حفاظت بخش‌های مربوط به ساختارها، مطرح نشده است.

2) واسطه‌های ایزوله شده، بعنوان اقدامات حفاظتی برای کاهش خرابی سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی معرفی شده‌اند.

3) اولین جریان ضربه منفی بعنوان یک پارامتر جدید صاعقه برای محاسبه معرفی شده است.

4) اضافه‌ جریان‌های ضربه‌ای مورد انتظار ناشی‌ از صاعقه برای سیستم‌های ولتاژ پایین و ارتباطی با دقت بالاتری بررسی شده‌اند.

محتوای این استاندارد مطابق سند زیر است:

این سند مطابق دستورالعمل‌های ISO/IEC (بخش دوم) آماده شده است.

لیستی از تمام سری‌های استاندارد IEC 62305 که مربوط به حفاظت در برابر صاعقه است را می‌توانید در وبسایت IEC مشاهده کنید. کمیته تصمیم گرفته است که محتوای این سند تا زمان اعلام شده در وبسایت IEC به آدرس Http://webstore.iec.ch بدون تغییر باقی بماند. بعد از این تاریخ، این سند می‌تواند دستخوش تغییرات زیر گردد:

• دوباره تایید شود
• بازپس‌گیری شود
• یک ویرایش جدید جایگزین آن شود
• اصلاح گردد.

همچنین، ممکن است یک نسخه دو زبانه نیز در آینده انتشار یابد.

مقدمه

هیچ دستگاه یا روش اصلاح پدیده‌های جوی و طبیعی نمی‌تواند از تخلیه الکتریکی صاعقه جلوگیری کند. اصابت صاعقه به ساختارها (یا خطوط متصل به آن‌ها)، برای انسان، خود ساختار، اجزای آن‌ها و همچنین خطوط خطرناک است. این مساله چرایی لزوم بکارگیری اقدامات حفاظت در برابر صاعقه را مشخص می‌کند.

نیاز به حفاظت، مزایای اقتصادی اجرای اقدامات حفاظتی و انتخاب اقدامات حفاظتی مناسب، باید از دیدگاه مدیریت ریسک بیان شود. مدیریت ریسک، موضوع IEC 62305-2 است.

اثبات شده که اقدامات حفاظتی مطرح شده در IEC 62305، ریسک را بطور چشمگیری کاهش می‌دهد. شاخص‌های طراحی، نصب و نگهداری تجهیزات حفاظت در برابر صاعقه از نظر عملی، در دو گروه مجزا مطرح شده‌اند:

• گروه اول، اقدامات حفاظتی برای کاهش صدمات فیزیکی و زیستی در یک ساختار را مطرح می‌کند که در IEC 62305-3 آورده شده‌اند؛
• گروه دوم، اقدامات حفاظتی برای کاهش خرابی‌ سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی در یک ساختار را مطرح می‌کند که در IEC 62305-4 بیان شده‌اند.

ارتباط بین بخش‌های مختلف IEC 62305 در شکل (1) نشان داده شده است.

شکل 1- ارتباط بین بخش‌های مختلف IEC 62305

اقدامات حفاظتی در برابر صاعقه

بخش 1: اصول کلی

1- هدف

این بخش از IEC 62305، اصول کلی‌ای که باید برای حفاظت از ساختارها در برابر صاعقه رعایت شوند را دنبال می‌کند. موارد زیر، اهداف این استاندارد هستند:

• سیستم‌های ریلی
• خودروها، کشتی‌ها، هواپیماها و سازهای دریایی؛
• خطوط لوله‌ی فشار قوی زیر زمینی
• لوله‌ها، خطوط قدرت و ارتباطی موجود در ساختارها.

توجه: این سیستم‌ها معمولا تحت قوانینی عمل می‌کنند که توسط سازمان مربوطه وضع شده‌اند.

2- مراجع اصلی

اسناد زیر برای استفاده از این استاندارد ضروری هستند. برای مراجع تاریخ‌دار، تنها ویرایش ذکر شده بکار گرفته شده است. برای مراجع بدون تاریخ، آخرین ویرایش مورد استفاده قرار گرفته است.

• IEC 62305-2: 2010، حفاظت در برابر صاعقه- بخش 2: مدیریت ریسک
• IEC 62305-3: 2010، حفاظت در برابر صاعقه- بخش 3: صدمات فیزیکی به ساختارها و آسیب‌های زیستی
• IEC 62305-4: 2010، حفاظت در برابر صاعقه- بخش 4: سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی موجود در ساختارها

3- مقررات و تعاریف

برای این سند، مقررات و تعاریف زیر در نظر گرفته شده‌اند.

1-3- صاعقه به زمین

تخلیه الکتریکی جوی بین ابر و زمین، شامل یک یا چند نقطه‌ی برخورد.

2-3- صاعقه رو به پایین

صاعقه‌ای که از ابر به سمت زمین زده می‌شود.

توجه: صاعقه رو به پایین شامل یک ضربه اولیه است که می‌تواند ضربات بعدی را در پی داشته باشد. یک یا چند ضربه می‌تواند یک ضربه بلند را در پی داشته باشد.

3-3- صاعقه رو به بالا

صاعقه‌ای که از پایین (نزدیک به سطح زمین) به طرف ابر زده می‌شود.

توجه: صاعقه رو به بالا شامل یک ضربه اولیه بلند با یا بدون ضربات چندگانه بعدی است. یک یا چند ضربه می‌تواند در پی یک ضربه بلند زده شود.

4-3- ضربه

تخلیه‌ی الکتریکی با زمین.

5-3- ضربه کوتاه

بخشی از صاعقه که به جریان ضربه‌ای مربوط است.

توجه: این جریان برابر نصف پیک مقدار نهایی است که معمولا در زمان کمتر از 2 میلی ثانیه اتفاق می‌افتد (شکل A-1 را ببینید).

6-3- ضربه بلند

بخشی از صاعقه که به جریان مدوام مربوط است.

توجه: مدت زمان این جریان مداوم (از 10 درصد مقدار ابتدایی تا 10 درصد مقدار نهایی) معمولا بیشتر از 2 میلی ثانیه و کمتر از 1 ثانیه است (شکل A-2 را ببینید).

7-3- ضربه چندگانه

صاعقه‌ای شامل 3 تا 4 ضربه که زمان بین آن‌ها حدود 50 میلی ثانیه است.

توجه: البته مواردی از زمان بین ضربه‌ای 10 تا 250 میلی ثانیه نیز گزارش شده است.

8-3- نقطه‌ی برخورد

نقطه‌ای که صاعقه به زمین یا یک ساختار (مثلا LPS، خط، درخت و … ) برخورد می‌کند.

توجه: برق صاعقه ممکن است بیش از یک نقطه‌ی برخورد داشته باشد.

9-3 جریان صاعقه

جریان وارد شده در نقطه‌ی برخورد.

10-3- مقدار پیک جریان (i)

حداکثر مقدار جریان صاعقه.

11-3- شدت متوسط ابتدایی جریان ضربه‌ای‌

میزان متوسط تغییر جریان در یک بازه‌ی زمانی Δt= t2-t1.

توجه: این میزان با اختلاف مقادیر جریان بین زمان شروع و پایان (Δi=i(t2)-i(t1)) تقسیم بر بازه‌ی زمانی Δt= t2-t1 بیان می‌شود (شکل A-1 را ببینید).

12-3- زمان ابتدایی جریان ضربه‌ای (T1)

پارامتر مجازی‌ای که بعنوان 25/1 برابر فاصله‌ی زمانی بین 10% و 90% مقدار پیک تعریف شده است (شکل A-1 را ببینید).

13-3- مبداء مجازی جریان ضربه‌ای (O1)

نقطه‌ی قطع با محور زمان در یک خط مستقیم عبوری از 10% و 90% نقاط مرجع در جریان ضربه‌ای (شکل A-1 را ببینید) است و بصورت 0.1T1 بیان می‌شود که به معنای آن است که جریان به 10 درصد مقدار پیک رسیده است.

14-3- زمان متناظر با نصف مقدار نهایی جریان ضربه‌ای (T2)

پارامتر مجازی‌ای است که بعنوان بازه‌ی زمانی بین مبداء مجازی O1 و لحظه‌ای که جریان به نصف مقدار پیک نهایی کاهش یافته تعریف می‌شود (شکل A-1 را ببینید).

15-3- مدت زمان صاعقه (T)

مدت زمانی که جریان صاعقه به نقطه‌ی برخورد اعمال می‌گردد.

16-3- مدت زمان جریان ضربه‌ای بلند (TLONG)

مدت زمانی که جریان در یک ضربه بلند بین 10% مقدار پیک در طی افزایش جریان مداوم و 10% مقدار پیک در طی کاهش جریان مداوم قرار دارد (شکل A-2 را ببینید).

17-3- بار صاعقه (QFLASH)

مقدار ناشی از انتگرال زمانی جریان صاعقه در مدت زمان اعمالی است.

18-3- بار ضربه (QSHORT)

مقدار ناشی از انتگرال زمانی جریان صاعقه در یک ضربه است.

19-3- بار ضربه بلند (QLONG)

مقدار ناشی از انتگرال زمانی جریان صاعقه در یک ضربه بلند است.

20-3- انرژی ویژه (W/R)

مقدار ناشی از انتگرال زمانی مربع جریان صاعقه در دوره کامل زمانی اعمال صاعقه است.

توجه: این مقدار، انرژی اعمالی توسط جریان صاعقه در واحد مقاومت را بیان می‌کند.

21-3- انرژی ویژه‌ی جریان ضربه 

مقدار ناشی از انتگرال زمانی مربع جریان صاعقه در طی یک ضربه است.

توجه: انرژی ویژه در یک ضربه بلند، قابل چشم‌پوشی است.

22-3- ساختاری که باید حفاظت شود

ساختاری که مطابق این استاندارد در برابر صاعقه نیاز به حفاظت دارد.

توجه: ساختاری که باید محافظت شود می‌تواند جزئی از یک ساختار بزرگتر باشد.

23-3- خط

 خط ارتباطی یا قدرت متصل به ساختاری که باید حفاظت شود.

24-3- خطوط ارتباطی

خطوطی که برای برقراری ارتباط بین تجهیزاتی در نظر گرفته شد که می‌توانند در ساختارهای جداگانه قرار گرفته باشند (مثلا خط تلفن یا داده).

25-3- خطوط قدرت

خطوط توزیعی که انرژی الکتریکی را برای یک ساختار فراهم می‌کند تا توان تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی تامین شود. در اینجا موضوع بحث سیستم‌های ولتاژ پایین (LV) و ولتاژ بالا (HV) است.

26-3- صاعقه در یک ساختار

صاعقه‌ای که مستقیما به ساختاری که باید محافظت شود برخورد می‌کند.

27-3- صاعقه در نزدیک یک ساختار

صاعقه‌ای که به نزدیکی ساختاری که باید محافظت شود برخورد می‌کند. این صاعقه می‌تواند باعث ایجاد اضافه ولتاژهای خطرناک شود.

28-3- سیستم الکتریکی

سیستمی که در آن از قطعات با توان پایین استفاده شده است.

29-3- سیستم الکترونیکی

سیستمی که از قطعات الکترونیکی حساس نظیر تجهیزات ارتباطی، کامپیوتر و سیستم‌های اندازه‌گیری و کنترل، سیستم‌های رادیویی و قطعات الکترونیک قدرت ساخته شده است.

30-3- سیستم‌های داخلی

سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی در یک ساختار.

31-3- صدمات فیزیکی

آسیب به یک ساختار (یا اجزای آن)، بخاطر اثرات مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و انفجاری صاعقه.

32-3- آسیب‌های زیستی

جراحات یا تلفات ناشی از اعمال شوک الکتریکی صاعقه در اثر برخورد به یک فرد یا حیوان.

توجه: اگرچه جراحت می‌تواند به طرق دیگر وارد شود، اما در این استاندارد منظور از آسیب‌های زیستی آنی‌ست که در اثر شوک الکتریکی بوجود آمده باشد (آسیب نوع D1).

33-3- خرابی سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی

صدمات دائمی سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی بخاطر LEMP.

برچسب‌ها: صاعقه, IEC62305, استاندارد, ارتینگ