اندازه گیری ، محاسبات ، طراحی

  بعنوان مثال در طبقه ای از ساختمان پست برق یا اتاق برق درنظر گرفته شده است . لازمست برای این بخش ریسک نوع 1 ، 2 و 4 محاسبه شود . به این دلیل ریسک نوع 3 برای این بخش محاسبه نمی شود که در آن آثار باستانی و یا فرهنگی نگهداری نمی شود .

مواردی هم مربوط به کل سازه مورد حفاظت است که باید در محاسبات لحاظ شود مثل موقعیت سازه که بر روی تپه واقع شده و یا در محیط شهری احاطه شده با ساختمانها و یا درختان هم سطح . بدنه و سقف آن از چه مصالحی ساخته شده است . در منطقه جغرافیایی ساختمان تراکم اصابت صاعقه چقدر است ( این عدد از نقشه های ایزوکراونیک صاعقه برای آن محل استخراج می شود )  . نوع خط برق ورودی فشار متوسط یا فشار ضعیف است  ، خط برق و دیتای ورودی بصورت هوایی است یا زمینی ؟ اگر زمینی است آیا شیلد شده ؟ اگر شیلد شده آیا شیلد به سیستم زمین متصل شده یا خیر ؟ مساحت بخش خارجی سازه چقدر است ؟( به روش بخصوصی محاسبه می شود ) . وضعیت سیستم حریق نیز باید درنظر گرفته شود .  همچنین برای ریسک نوع اول زمان حضور افراد در آن بخش مهم است . بعنوان مثال اگر بخش مورد نظر مسکونی باشد در سال 365 روز در 24 ساعت جمعاً 8760 ساعت و اگر اداری باشد و ساعات حضور افراد در روز برابر هشت ساعت و با احتساب تعطیلی دو روز در هفته ، این زمان  تقریباً 1920 ساعت خواهد بود . همچنین تعداد کل افراد حاضر در آن بخش و کل ساختمان مهم است . این موارد بخشی از ملاحظاتی هستند که باید در تعیین ریسک یک ساختمان مدنظر قرار گرفته شوند .

 

در حالت کلی زون بندی بصورت زیر درنظر گرفته می شود

بخشهایی از ساختمان که در معرض اصابت مستقیم صاعقه هستند مثل روی پشت بام Z0A ، بخشهایی که در فضای بیرونی ساختمان هستند ولی امکان اصابت مستقیم صاعقه به آنها وجود ندارد مثل پای دیوارها Z0B ، بخش ورودی خط برق و دیتا به ساختمان مثل تابلو برق اصلی Z1 و بدین ترتیب زونهای داخلی ساختمان  شماره گذاری می شوند .

محاسبات ریسک صاعقه از مواردیست که باید توسط افراد باتجربه و مسلط به استاندارد های محاسبه ریسک انجام شود . با انجام این محاسبات مشخص خواهد شد ساختمان به سیستم حفاظت در برابر صاعقه نیاز دارد یا خیر و درصورت نیاز ، کلاس حفاظتی مورد نظر برای آن چه سطحی خواهد بود . با در دسترس بودن محاسبات از صرف هزینه های اضافی جلوگیری خواهد شد چرا که ممکن است با تامین حفاظت ثانویه ( تامین سرج ارستر ها )  برای ساختمان مورد نظر نیازی به حفاظت خارجی ( سیستم صاعقه گیر ) نباشد و یا ممکن است لازم باشد علاوه بر آن تمهیدات اضافی درنظر گرفته شود .

 اما این نکته نباید فراموش شود درصورتی که روی ساختمان  مورد نظر و یا در نزدیکی آن ،  سیستم حفاظت در برابر صاعقه نصب شده باشد در استاندارد ها بر نصب سرج ارستر و تامین حفاظت ثانویه الزام وجود دارد .

 

- محاسبات حداکثر جریان اتصال کوتاه

لازمست هادی حفاظتی یا هادی سیستم زمین درصورت اتصال کوتاه بین فاز و زمین ، قبل از آنکه فیوزهای ورودی مدار را قطع کنند توانایی تحمل حداکثر جریان عبوری را داشته باشد . بدین منظور محاسبه حداکثر جریان اتصال کوتاه یکی از مهمترین موارد در محاسبات سیستم زمین بشمار می رود . معمولاً زمان نیم ثانیه در دمای محیط برای محاسبات این جریان درنظر گرفته می شود .

 

- محاسبه سطح مقطع هادی سیستم زمین

در حالت کلی سطح مقطع هادی حفاظتی یا هادی سیستم زمین را می توان با توجه به ضخامت هادی فاز ، بر اساس جدول زیر انتخاب نمود .

درصورتیکه به مقدار جریان اتصال کوتاه دسترسی داشته باشیم با داشتن زمان قطع نیم ثانیه ای می توانیم مقدار ضخامت هادی حفاظتی و یا هادی سیتم زمین را محاسبه کنیم . در نهایت ضخامت کابل ، کمترین ضخامت کابل موجود در عرف بازار که از عدد بدست آمده بیشتر باشد در نظر گرفته می شود . بعنوان مثال درصورتیکه عدد محاسبه شده 85 باشد ، کابل نمره 90 را انتخاب می کنیم .مقدار K به دمای هادی روکش دار یا بدون روکش در حالت عادی و زمان اتصال کوتاه مربوط است .

- فاصله جداسازی

فاصله جداسازی عبارتست از فاصله ای از هادی نزولی سیستم حفاظت در برابر صاعقه که در هنگام بروز صاعقه ، احتمال ساید فلش در آن وجود دارد . ساید فلش جرقه ایست که جریانات عبوری صاعقه از هادی صاعقه گیر به بخشهای جانبی اصابت می کند و در حقیقت جریانات صاعقه برای  تخلیه بدنبال مسیرهایی با مقاومت کمتر بسمت زمین هستند ، لذا فاصله هوایی و یا دی الکتریک را شکسته و در آن نقطه آرک زده می شود .

بمنظور حفاظت از بخشهای فلزی در مجاورت هادی نزولی و جلوگیری از تخلیه جانبی یا ساید فلش ، نیاز است کلیه بخشهای فلزی در مجاورت هادی نزولی همبند شوند و بدینصورت با همپتانسیل شدن دو بخش ، آرک یا تخلیه الکتریکی اتفاق نمی افتد . برای تعیین فاصله جداسازی لازمست از سطح حفاظتی ، طول هادی نزولی تا اولین بخش همبند شده و مقاومت ویژه خاک مدنظر قرار گیرند .

 

- تست پیوستگی الکتریکی

گاهی نیاز است از اسکلت فلزی ساختمان بعنوان هادی نزولی صاعقه گیر استفاده شود . علاوه بر حداقل سطح مقطع لازم مسیر هادی برای اینکار ، لازمست پیوستگی اسکلت فلزی نیز بررسی شود . چرا که اتصالات سازه فلزی بصورت پیچ مهره ای بوده و وجود عایق رنگ روی محل اتصالات ، هدایت الکتریکی دو بخش را زیر سوال می برد . بدن منظور لازمست از هدایت الکتریکی مناسب اتصالات مطمئن شد . برای اینکار بر اساس استاندارد IEC 62305  باید مقاومت از بالا تا پایین سازه کمتر از 0/2 اهم باشد . علاوه بر این لازمست از دستگاه تست چهارسیمه ای استفاده شود که  توانایی تزریق جریان حداقل 10 آمپری را داشته باشد . یعنی تزریق جریان ده آمپری در محدوده اندازه گیری مورد نظر . باید توجه داشت که برای عبور این جریان در فواصل مختلف لازمست سطح مقطع مناسب  برای کابل ها انتخاب شود .

- تست مقاومت کف های هادی و آنتی استاتیک

در اماکنی که بخاطر حساسیت بالا ، چه برای محافظت تجهیزات حساس مثل دستگاههای اتاق عمل و یا در مکانهایی با قابلیت اشتعال و انفجار لازمست کوچکترین الکتریسیته ساکن یا جریان الکتریکی احتمالی از طریق شبکه هادی کف به سیستم زمین هدایت شود . برای اینکار شبکه هادی در کف محیط توسط رزین های هادی و آنتی استاتیک پوشانده می شود و لازمست این زرین به نحو مناسبی توانایی هدایت الکتریکی به شبکه زیرین را داشته باشد . اجرای صحیح کف هادی و آنتی استاتیک توسط تست هدایت الکتریکی کف تایید می شود که این مقاومت لازمست در محدوده مناسبی قرار داشته باشد .

- ولتاژ گام

اختلاف پتانسیل بین دو پای شخص که تقریباً یک متر در نظر گرفته می شود درشرایطی که ولتاژ روی نقطه ای از زمین درحال تخلیه باشد . ولتاژ گام برای وزن 50 و 70 کیلوگرم افراد درنظر گرفته می شود . برای کاهش اثر ولتاژ گام معمولاً سطح با مواد عایقی مثل آسفالت ، گرانیت و یا سنگ ریزه پوشانده می شود . آرایش الکترودها در سیستم زمین نیز در ولتاژ گام تاثیر گذار است . تعییین روش صحیح اجرای سیستم زمین و مشخصات آن در کاهش اثرات ولتاژ گام موثر است و باید در طراحی درنظر گرفته شود . در محاسبات دو مقدار مهم محاسبه می شود . یکی ولتاژ گام سیستم زمین و دیگری ولتاژ گام قابل تحمل برای شخصی با وزن 70 کیلوگرم که مقدار ولتاژ گام سیستم باید از مقدار ولتاژ گام قابل تحمل کمتر باشد .

- ولتاژ تماس

اختلاف پتانسیل بین دست و پای شخص درشرایطی است که دست به بدنه برقدار وصل شده باشد. در بخشهایی از هادیهای نزولی صاعقه گیر که در دسترس هستند یعنی در دومتر پائینی ، برای کاهش اثر ولتاي تماس ، هادی را از درون لوله های عایق عبور می دهند . اینکار علاوه بر کاهش خطر ولتاژ تماس از آسیب دیدگی و قطع شدن هادی نزولی در اثر ضربات فیزیکی احتمالی محافظت می کند . تعییین روش صحیح اجرای سیستم زمین و مشخصات آن در کاهش اثرات ولتاژ تماس موثر است و باید در طراحی درنظر گرفته شود . در محاسبات دو مقدار مهم محاسبه می شود . یکی ولتاژ تماس سیستم زمین و دیگری ولتاژ تماس قابل تحمل برای شخصی با وزن 70 کیلوگرم که مقدار ولتاژ تماس سیستم باید از مقدار ولتاژ تماس قابل تحمل کمتر باشد .

 

- تست مقاومت ویژه خاک

اولین قدم در طراحی سیستم زمین اعم از سیستم زمین تابلو های برق ، آسانسور ، پله برقی و یا سیستم زمین صاعقه گیرها ،  اندازه گیری مقاومت ویژه خاک محل مورد نظر است . با در دست داشتن این مقدار توانایی طراحی و پیش بینی عملکرد سیستم طراحی شده را در دسترس داشت . برای اینکار از دستگاههای اندازه گیری چهار سیمه استفاده می شود . این دستگاه جریانی را از طریق دو پروب که در دوطرف مسیر اندازه گیری خاک قرار میگیرند به زمین تزریق کرده و توسط دو پروب دیگر در بین دو پروب قبلی ، افت ولتاژ را اندازه گیری می کند . با دانستن مقدار مقاومت و جریان می توان به مقدار مقاومت ویژه دسترسی پیدا کرد .

 

 

 

البته با روشی توسط یک الکترود میله ای ساده و یک دستگاه ارت تستر سه سیمه می توان مقدار تقریبی مقاومت ویژه خاک را محاسبه کرد . 

 

 

 در مقابل معادله مقدار مقاومت سیستم زمین از نوع تک الکترود عمودی با داشتن طول ، ضخامت و مقاومت ویژه خاک را داریم . با استفاده از این شرایط بصورت معکوس می توان به مقدار مقاومت ویژه خاک دسترسی پیدا کرد .  در این روش یک الکترود میله ای ساده در زمین کوبیده شده و با دانستن طول و قطر این الکترود و اندازه گیری مقاومت آن تک الکترود با ارت تستر سه سیمه از معادله مقابل می توان با تقریب خوبی مقدار مقاومت ویژه خاک را محاسبه کرد

 

- تست مقاومت سیستم زمین

سیستم های زمین موجود لازمست بصورت دوره ای تست و مقدار مقاومت آنها پایش شود و درصورت لزوم نسبت به بازیابی آنها اقدام شود . در تست مقاومت سیستم های زمین ، معمولا  مقاومت هر سیستم یکبار بصورت جداگانه و یکبار با همبندی اندازه گیری می شود . گاهی اوقات ممکن است اجازه جداسازی تجهیزات در حال کار از سیستم زمین را نداشته باشیم . در اینصورت از دستگاههای اندازه گیری کلمپی استفاده می شود .

 

- تست دوره ای صاعقه گیر و سیستم زمین

بعد از نصب صاعقه گیر و تحویل دهی ، لازمست بصورت دوره ای از صحت عملکرد آن مطمئن شد . بدین منظور بر اساس استاندارد NFC17-105 لازمست بر اساس شرایط اجرا بر اساس جدول زیر نصبت به بررسی دیداری و یا تست کامل کل سیستم اقدام کرد .  لازم به توضیح است تست سیستم های صاعقه گیر در سطح حفاظتی یک برای محیط هایی با ریسک بالای انفجار بصورت تست دیداری  شش ماهه و تست کامل سالانه است .

 

تست صاعقه گیرهای خازنی یا الکترواستاتیک توسط دستگاه تستر مخصوص آن انجام می شود و از صحت عملکرد و پیوستگی بخشهای درونی آن اطمینان حاصل می شود . در تصویر زیر نمونه ای از دستگاه تستر صاعقه گیرهای تولید شرکت اپلیکاسیون تکنولوجیکاس اسپانیا را مشاهده می کنید .

معمولاً هر تولید کننده صاعقه گیر ، تستر مخصوصی برای محصولات خود ارائه می کند که عموماً دارای دو پروب بوده و بمنظور اتصال به بخشهای بالایی و پائینی صاعقه گیر مورد استفاده قرار می گیرند . با فشردن همزمان کلیدهای تست ، صحت یا اشکال در آن توسط نمایشگرهای نورانی نمایش داده می شود . در برخی از صاعقه گیرها سوکتی برای اتصال تستر به آن روی بدنه تعبیه شده است . در تصویر زیر روش تست صاعقه گیر تولید شرکت اپلیکاسیون تکنولوجیکاس را مشاهده می کنید .

 

با توجه به اینکه سیستم حفاظت در برابر صاعقه لازمست بصورت دوره ای تست و بازبینی شود لذا در روش نصب آن لازمست شرایط برای این تست و دسترسی آسان به صاعقه گیر در نظر گرفته شود . مشاهده فیلم روش تست دسته ای ازصاعقه گیرها در مجله ویدئویی ایران شماتیک .

 

برای دریافت اطلاعات بیشتر درخصوص سیستم های زمین می توانید با کارشناسان شرکت گستره ارتعاش هماهنگ تماس داشته باشید .

 ما پس از بررسی شرایط محل مورد نظر شما برای این سیستم ، بهینه ترین پیشنهاد و راه حل را ارائه خواهیم کرد .