انواع صاعقه گیر

سرویس آموزش های تخصصی  برق نیوز: یکی از مهم‌ترین تجهیزات قابل نصب بر روی ساختمان‌ها و دکل‌های برق برای کاهش اثرات زیان بار برخورد صاعقه، صاعقه گیر‌ها هستند. صاعقه گیر‌ها از نظر نحوه عملکرد، به دو نوع اصلی فعال و غیر فعال تقسیم می شوند. 

• صاعقه گیر‌های غیر فعال (Passive)
  این نوع از صاعقه گیرها پدیده هایی مثل اثر میله نوک تیز (Point Effect) را بر اساس شکل و خاصیت فیزیکی خود تشدید می کنند مثل میله ساده فرانکلین، صاعقه گیر‌های ژوپیتر، جوجه تیغی و ترمینال سیم هوایی (سیم‌های معلق).
  صاعقه گیر غیر فعال با توجه به شیوه ساخت و نوع کاربری به انواع زیر تقسیم می‌شود:
  
   - صاعقه گیر لوله‌ای
   - صاعقه گیر میله‌ای
   - صاعقه گیر با فواصل هوایی
   - کابل‌های معلق
   - صاعقه گیر با قوس طولانی (LFA)
   - صاعقه گیر با مقاومت غیر خطی
   - قفس فارادی
   - سیستم ترمینال مش
  
  
  
• صاعقه گیر‌های فعال (Active)
  صاعقه گیر هایی که به واسطه انرژی دریافت شده از منبع خارجی و یا تولید شده بصورت خودکفا، اثر پدیده هایی مثل Point Effect یا Corona Effect را تشدید می‌نماید. از انواعصاعقه گیر های فعال می‌توان به انواع زیر اشاره کرد: 

           - اتمی 

           - بادی  

           - خورشیدی  

           - برقی 

           - خازنی

از نظر نیاز به انرژی، صاعقه گیر‌های فعال به دو گروه تقسیم می‌شوند.  دسته اول از صاعقه گیرهایی که برای فعال شدن به یک منبع خارجی مثل باتری یا برق شهر احتیاج دارند و بدون آن نمی‌توانند کار کنند و گروه دیگر انرژی را توسط یک مکانیسم داخلی از محیط اطراف دریافت می‌نمایند. نوع اول را وابسته و نوع دوم را خودکفا می‌نامند.

انواع صاعقه گیر‌های خودکفا

 1. صاعقه گیر‌های اتمی
این گروه از صاعقه گیر‌ها که سابقاً ساخته می‌شد، به هیچ وجه انرژی مصرفی را از منبع خارجی تامین نمی‌کرد و لذا ضمن قدرت یونیزاسیون بالا، شعاع حفاظتی وسیعی را فراهم می‌آورد.

دلیل حذف این نوع صاعقه گیر از مدار تولید و مصرف به شرح زیر است: 

الف. یونیزاسیون هوای اطراف این نوع صاعقه گیر در تمام فصول و مواقع سال رخ می‌دهد. هیچ وابستگی به شرایط جوی و محیطی ندارد. نیمه عمر طولانی چشمه سزیم تداوم طول عمر دستگاه را سبب می‌شد، اما محیط را در مواقع غیر ضروری با یونیزاسیون مداوم دچار آلودگی می‌نمود (تشعشع رادیواکتیو برای موجودات زنده مضر است، اگرچه هنوز وسعت این مضرات کاملاً مشخص نشده، اما اجتناب از آن توصیه شده است).

ب. چون پدیده یونیزاسیون در این ابزار ارتباط با پیوند صحیح صاعقه گیر با زمین ندارد و عملاً به دلیل منشأ خاص (عنصر رادیواکتیو) انرژی آن از پدیده Point Effect نشأت نمی‌گیرد (اگرصاعقه گیری با تشدید پدیده Point Effect فعال شود در صورت قطع مسیر هادی میانی و چاه ارت عملاً از کار می‌افتد و یونیزاسیون صورت نمی‌گیرد) در صورت قطع مسیر چاه ارت یونیزاسیون ادامه داشته و صاعقه گیر بدون داشتن اتصال مناسب با زمین نقطه برتر دریافت صاعقه باقی می‌ماند و در صورت دریافت صاعقه، بعلت نقص در مسیر تخلیه صاعقه گیر متلاشی شده و یا به اطراف جرقه جانبی پرتاب می‌نماید و موجب آتش سوزی می‌شود که این هر دو با هدف اولیه نصب صاعقه گیر منافات دارد و لدا همین عوامل سبب حذف آن از چرخه تولید و مصرف شد.

  2. صاعقه گیر‌های بادی یا پیزوالکتریک
این نوع صاعقه گیر از یک محفظه خالی با مسیر ورود و خروج دوکی شکل آیرو دینامیک ساخته شده که ورود و خروج هوا از آن طی یک سیکل و مسیر مشخص صورت می‌پذیرد و سبب ارتعاش یک الکترود عمودی می‌شود. الکترود موصوف به یک سلول پیزوالکتریک متصل است. نوسانات الکترود سبب ایجاد الکتریسیته ساکن در سلول می‌شود و این انرژی ذخیره شده بین الکترود و جداره خارجی صاعقه گیر تخلیه شده و سبب یونیزاسیون هوای اطراف خواهد شد. تکنیک فوق خودکفا، اما بسیار حساس و آسیب پذیر است. چراکه ورود یک جسم خارجی و عدم خروج آن به سبب مسیر دوکی شکل خروجی ممکن است باعث انسداد مسیر و از کار افتادن دستگاه شود. ضمن اینکه وزش هر نوع باد (که لزوماً صاعقه‌ای به دنبال ندارد) باعث شارژ شدن بی مورد دستگاه و کاهش طول عمر سلول پیزوالکتریک و عملکرد ارتعاشی آن می‌شود.

 

 3 . صاعقه گیر‌های خورشیدی
این نوع صاعقه گیر مجهز به باتری و تعدادی سلول خورشیدی دریافت کننده انرژی است که در تابش نور آفتاب سبب شارژ شدن باتری و ذخیره الکتریسیته ساکن در آنهاست. این انرژی بایستی در لحظه مناسب باعث تخلیه و یونیزاسیون هوا شود. صرف نظر از مکانیسم عمل آن، این نوع صاعقه گیر‌ها هم بعلت وابستگی شدید به باتری، فتوسل (طول عمر باتری و زمان محدود ذخیره انرژی) عملاً مکانیسم مناسبی برای تضمین ایمنی نیست چراکه هیچ اطمینانی وجود ندارد که هوای ابری و غیر آفتابی کمتر از ساعات شارژ ماندن باتری طول خواهد کشید و اگر بیشتر باشد، قطعاً از صاعقه گیر فوق کاری ساخته نیست.

 4. صاعقه گیرهای الکترونیک خازنی - اتمسفریک 
مکانیسم عملکرد این صاعقه گیر بر اساس وجود پتانسیل الکتریکی اتمسفر طراحی شده و در صورتی که شرایط جوی فاقد پتانسیل الکتریکی باشد این صاعقه گیر همانند یک برقگیر ساده است و فعالیتی ندارد. واحد حس کننده این صاعقه گیر وقتی انرژی الکتریکی اتمسفر فراتر از حد معینی (مثلاً ۵ کیلو ولت بر متر) می‌رود، واحد شارژ را برای جمع آوری انرژی بکار می‌اندازد. این واحد تا پر شدن خازنهای یک مدار الکترونیکی بکار ادامه می‌دهد. همین واحد وقتی میزان پتانسیل اتمسفر از حد معینی (نزدیک به وقوع صاعقه مثلاً در حدود ۱۰۰ کیلو ولت بر متر) گذر نماید، واحد شارژ دستور تخلیه خازن‌ها را به الکترود میانی متصل به زمین می‌دهد. اینکار باعث یونیزاسیون هوای اطراف صاعقه گیر خواهد شد. اینکار بصورت متوالی تکرار شده و با افزایش پتانسیل اتمسفر شدت می‌یابد. روش عملکرد این نوع صاعقه گیر بعلت وابستگی مطلق به شرایط جوی صاعقه خیز بهترین کارآیی را داراست.

نام اصلی این صاعقه گیر‌ها (ESE (Early Streamer Emission می‌باشد. اساس کار اینگونه صاعقه گیر‌ها بدینصورت است که با ایجاد گوی یونیزه شده در اطراف صاعقه گیر، جریانات صاعقه امکان اصابت به محدوده داخلی را نداشته و به جلد خارجی این گوی اصابت می‌کنند.

زمان فعال سازی یا Advanced Time که با DT شناخته می‌شود عبارتست از زمانی که صاعقه گیر سریعتر از یک برقگیر معمولی عمل می‌کند. با توجه به اینکه سرعت جریان بالارونده درحدود یک میکروثانیه در متر می‌باشد لذا پارامتر دیگری به نام DL مطرح می‌گردد که عبارتست از شعاع گوی یونیزه شونده. بر اساس مطالب فوق صاعقه گیری با زمان فعال سازی ۳۰ میکروثانیه، دارای شعاع گوی یونیزه شونده ۳۰ متری می‌باشد.