صاعقه گیر چیست؟ + بررسی انواع و نحوه عملکرد صاعقه گیرها

با برق آسمان همه جا روشن می‌شود و زمین با رعد و برق شدید می‌لرزد. این یک طوفان رعد و برق است! برای قرن‌ها، مردم به این فکر می‌کردند که چگونه از خانه‌ها و ساختمان‌های خود در برابر قدرت صاعقه محافظت کنند. خوشبختانه اختراع صاعقه گیر راه حلی مطمئن و مؤثر برای این مشکل بوده است. در این مقاله به بررسی تاریخچه صاعقه گیر و نقش آن در حفاظت از خانه‌ها و ساختمان‌هایمان می‌پردازیم. بنابراین بیایید به اصل کار صاعقه گیرها و چگونگی حفاظت در برابر صاعقه بپردازیم.

صاعقه گیر چیست؟

طبق تعریف صاعقه گیر وسیله‌ای است که برای محافظت در برابر صاعقه استفاده می‌شود. شوک الکتریکی چیزی نیست جز افزایش موقت ولتاژ، قوس الکتریکی، جرقه و جرقه ناشی از برق. با کمک این ابزار، جریان موج به داخل زمین منتقل می‌شود تا امنیت خانه تأمین شود. این سیستم همچنین می‌تواند از سیستم‌های برق و خطوط هوایی در برابر سیم زمین یا شوک الکتریکی مستقیم با استفاده از گوشواره محافظت کند. دستگاه به گونه‌ای طراحی شده است که می‌توان از برج‌ها یا قطب‌های انتقال و ساختمان‌ها برای کاهش ایمن ولتاژ اضافی و تخلیه جریان به زمین استفاده کرد.

روش کار صاعقه گیر چگونه است؟

اصل کار این وسیله بر اساس اصل زمین الکتریکی است. هنگامی‌که یک نوسان ولتاژ بالا (مثلاً ناشی از برخورد صاعقه) وارد سیستم می‌شود، دستگاه با اتصال به سیستم الکتریکی، ولتاژ را از زمین منحرف می‌کند و در نتیجه سیستم را از آسیب محافظت می‌کند. صاعقه گیر با ایجاد مسیری با مقاومت کم بین ولتاژ بالا و زمین کار می‌کند. این مسیر با استفاده از یک شکاف جرقه ایجاد می‌شود که یک ماده غیر رسانا است که با عبور ولتاژ بالاتر از آن خراب می‌شود. پس از تغییر مسیر ولتاژ، ولتاژ به سطح ایمن بازگشته و صاعقه گیر به حالت عادی خود باز می‌گردد.

انواع صاعقه گیر

برق گیر و صاعقه گیر برای محافظت از تجهیزات الکتریکی در برابر رعد و برق استفاده می‌شود. بسیار نزدیک به دستگاه قرار می‌گیرد و هنگام برخورد صاعقه، ولتاژ بالای خود را به زمین انتقال می‌دهد. مدل‌های مختلفی براساس نوع ولتاژ، جریان، قابلیت اطمینان و… از آن در بازار موجود است که در ادامه مدل‌های پرکاربردتر را بررسی کرده‌ایم.

1- صاعقه گیر شکاف مسیر (Road Gap)

طراحی این مدل بسیار ساده است. این نوع صاعقه گیر دارای شکاف هوا بین انتهای ۲ میله است. تنظیم شکاف هوای این صاعقه گیر به گونه‌ای تنظیم شده است که قبل از اینکه آسیبی به آن وارد شود می‌شکند. وقتی خط دارای ولتاژ بالا باشد، به طوری که در دورتر جرقه‌ای به وجود می‌آید و جریان اضافی به زمین می‌رود؛ بنابراین تجهیزات از آسیب محافظت می‌شوند.

مشکل این نوع این است که وقتی جرقه شعله‌ور شد، حتی در ولتاژ پایین می‌تواند برای مدتی ادامه یابد. این صاعقه گیر از یک راکتور جریان محدود به صورت سری با میله برای محافظت استفاده می‌کند. مانع جریان را تا حدی محدود می‌کند که برای حفظ قوس کافی باشد. مشکل دیگری که در فواصل جاده وجود دارد این است که دمای بالای قوس باعث آسیب به میله می‌شود که می‌تواند باعث ذوب شدن میله گردد.

2- صاعقه گیر با شکاف کره‌ای (Sphere Gap)

در این نوع فواصل هوایی در دو ناحیه مختلف داده می‌شود. یک کره به خط متصل است و کره دیگر به زمین متصل است. فاصله بین این دو ناحیه بسیار کوتاه نگه داشته می‌شود. یک سیم‌پیچ خفه کننده از بین سیم‌پیچ‌های فاز ترانسفورماتور عبور داده و به خط کره متصل می‌شود.

قطع کننده‌ها و هوا بدون شکاف به گونه‌ای تنظیم شده‌اند که تخلیه در شرایط عملیاتی معمولی اتفاق نیفتد زیرا قوس در مجاورت آن حرکت می‌کند و هوای گرم نزدیک قوس افزایش می‌یابد و زمان زیادی لازم است تا به طور خودکار قطع شود.

3- صاعقه گیر شاخه‌ای (Horn Gap)

این صاعقه گیرها از قطعات فلزی به شکل شاخ ساخته شده‌اند که توسط یک هوای بسیار کم از هم جدا می‌شود؛ و هر خط به گونه‌ای آرایش پیدا می‌کند که نزدیک به زمین بماند؛ بنابراین فاصله بین دو الکترود به اندازه‌ای است که در شرایط عادی بین خط و زمین صفر نمی‌شود، اما اگر ولتاژ افزایش یابد، فاصله و درنتیجه مسیر ارت را قطع می‌کند.

4- صاعقه گیر چند شکاف (Multiple-Gap)

صاعقه گیرهای چند شکافی سیلندرهای فلزی کوچکی هستند که به صورت سری طراحی شده‌اند. به وسیله هوا از یکدیگر جدا شده و از یکدیگر عایق هستند. اولین سیلندر آن به خط و سیلندر آخر و بعدی آن به صورت سری به ارت متصل است. سیلندر میانی در برخی فواصل دارای یک مانع شنت است. فاصله بین سیلندرها به ولتاژ خط بستگی دارد.

5- صاعقه گیر الکترولیتی (Electrolytic)

صاعقه گیرهای نوع الکترولیتی ظرفیت تخلیه زیادی دارند. در این مدل یک نوار نازک از هیدروکسید آلومینیوم بر روی الکترولیت که کاملاً در صفحات آلومینیومی غوطه‌ور شده است، رسوب می‌کند. این صفحه شبیه یک مقاومت قوی عمل می‌کند. زمانی که ولتاژ بیش از ۴۰۰ ولت باشد، مقاومت الکترولیتی کاهش می‌یابد و این فرایند باعث آزاد شدن مسیر جریان به زمین می‌شود. هنگامی‌که ولتاژ در مقدار معمولی خود یعنی ۴۴۰ ولت باقی می‌ماند، صاعقه گیر  مجدداً مقاومت بالایی در مسیر ایجاد کرده و نشتی را متوقف می‌کند.

6- صاعقه گیر دفعی (Expulsion)

فاصله میله‌ای این نوع از صاعقه گیرها که فرکانس برق را در آن قطع می‌کند، بهبود یافته است. این مدل از یک لوله ساخته شده و برای جداسازی شکاف جرقه و شکاف جرقه قطع شده در از فیبر داخل لوله استفاده می‌کند. جرقه ضربه در داخل لوله فیبری در حین کار، باعث بی‌ثباتی بخشی از مواد فیبری لوله قوس به شکل گاز می‌شود که به آن دریچه از پایین لوله می‌گویند؛ بنابراین، خاموش کردن قوس دقیقاً مانند قطع کننده‌های کلیدهای مدار است.

7- صاعقه گیر سوپاپ خودکار (Auto valve)

این مدل از چند دیسک مسطح از مواد مشبک تشکیل شده است که روی هم نصب و توسط حلقه‌های میکای نازکی از هم جدا شده‌اند. محتوای دیسک همگن نیست و محتوای صاعقه گیر نیز اضافه شده است؛ بنابراین تخلیه درخشندگی در لوله‌های نازک ماده رخ می‌دهد و ولتاژ به حدود ۳۵۰ ولت در واحد کاهش می‌یابد. دیسک به گونه‌ای پیکربندی شده است که ولتاژ معمولی باعث تخلیه نشود.

8- صاعقه گیر نوع valve

این نوع برای سیستم‌های الکتریکی که قدرتمندتر هستند کاربرد دارد. دستگاه از دو قسمت اصلی توالی شکاف‌های جرقه و همچنین سری دیسک‌های مقاومت غیرخطی تشکیل شده‌اند. این دستگاه‌ها می‌توانند هر زمان که جرقه‌ای با ولتاژ بالا به صفحه اتصال برخورد کند و مقاومت‌های غیرخطی ولتاژ زمین داشته باشند، کار کنند. هر زمان که افزایش توان اضافی متوقف شود، شکاف‌های جرقه می‌توانند توسط مقاومت‌ها از هم جدا شوند.

مزایا و معایب صاعقه گیر چیست؟

• آسیب‌های ناشی از صاعقه را می‌توان به حداقل رساند.
• آسان برای استفاده.
• حفاظت از تجهیزات خارج از پست را فراهم می‌کند.
• می‌توان از آسیب به خط هوایی جلوگیری کرد.
• می‌توان از هزینه‌های اضافی اجتناب کرد.
• تداخل الکترومغناطیسی

در کنار مزایای فوق دو مورد از معایب این وسیله به شرح زیر وجود دارد:

• از ایجاد فضای بیش از حد در خط جلوگیری می‌کند.
• هزینه نصب آن زیاد است.

منبع