بعد حظر موانع الصواعق ذات المصدر الاشعاعي النشط فقد تركت هذه الموانع موقعها لصالح موانع الصواعق (النشطة) E.S.E. E.S.E موانع الصواعق (النشطة)، تتكون من نمطين هما "موانع الصوعق الكهروستاتيكية و "موانع الصواعق الكريستالية من نوع الكهروبييزو".
في كلا منظومات منع الصواعق يتم الحصول على الحماية بواسطة رأس مدبب مانع للصواعق، و يتم تركيب موانع الصواعق على اعلى نقطة في المبنى المراد حمايته. يجب ان يتم توصيل مانع الصواعق مع التراب من أقصر طريق ممكن. من خلال مجال الحماية الذي يتم توفيره ضد الرعد، فإن النقطة التي يتم التركيب فيها تكون متغيرة وفق ارتفاع المباني من حولها. ان "طريقة النمط الكهرو-هندسي" المستندة الى مبدأ "مسافة التنبيه" يوفر امكانية لإجراء حسابات موثوق بها لمستوى الحماية.
ان موانع الصواعق النشطة المناسبة لاجهزة الايونات تتبع نفس القاعدة و لكن "مسافة التنبيه" تكون محسنّة أكثر، (بحدود 1,5-3 أضعاف)، لانه تم انقاص التأخير. ان الفائدة المتحققة من ذلك، انه في حالة حدوث ضربة رعدية بكثافة منخفضة فإنها تحقق زيادة في الفعالية كما أنها من الممكن في بعض الاحيان ان يتم اللجوء الى تقصير طول مانع الصواعق في الحالات الصعبة.
حساب قطر حماية منظومات منع الصواعق
يتم حساب نصف قطر المجال الذي تقوم رؤوس موانع الصواعق النشطة بحمايتها وفق المعادل المبينة أدناه.
Rp2 = h( 2D-h) + ΔL( 2D+ΔL) h≥5 mt
وفق هذه المعادلة:
h: ارتفاع مانع الصواعق النشط (م)
Rp: نصف قطر الحماية (م)
D: خطوات تقدم الرعد او مجالات قفز الموجة الرعدية على طول المسار.
من أجل حماية المستوى I فإنه 20=D متر
من أجل حماية المستوى II فإنه 45=D متر
من أجل حماية المستوى III فإنه 60=D متر
ΔL(م) : V(m/µs).ΔT(/µs)
:تحتسب وفق هذه المعادلة
V: ان سرعة الايونات المتشكلة حول رأس اللاقط ضمن الشروط الرعدية، هي سرعة تقدم الرعد و يكون المعيار هو V=1 مترµs
ΔT: مدة الاحساس بالرعد من قبل منظومة منع الصواعق.
ΔL: مسافة التقاط الرعد ضمن مدة ΔT (المسافة التي يقطعها الرعد بإتجاه الايونات).
.ان هذه المقاييس متغيرة بالنسبة لمنظومة منع الصواعق المصنعّة و وفق طريقة تصنيعها و خصائصها حيث يتم بيانها وفق الاختبارات المخبرية
موانع الصواعق الكهروستاتيكية
تقوم موانع الصواعق الكهروستاتيكية بتشكيل حقل حماية فعال ضد الرعد. ان هذه الموانع تكون مصنعة وفق طرق مختلفة و لها مجال حماية فعال. يمكن ان تكون موانع الصواعق النشطة الكهروستاتيكية من أنماط و أشكال مختلفة. العديد من تقارير الاختبار المختلفة، المعايير (ISO و المعايير في الجولة المنتج فيها) و بشكل عام لديها كفالة لمدة 25 سنة ضد الصدأ.
تقوم موانع الصواعق الكهروستاتيكية بالعمل على مبدأ استخدام المجال الكهرومغناطيسي الذي يتكثف في الجو قبل حدوث الرعد. عند زيادة الفرق في المجال المغناطيسي بين الجو و الأرض، فإن آلية عمل مانع الصواعق يقوم بإستخدام هذا الفرق للإنتقال الى نظام الايونات و يبدأ عندها نشر الايونات. مع هذا الانتشار للإيونات يتم تشكيل القناة الرعدية و يتم جذب الصاعقة نحوها و منها للأرض
تقوم وحدة منع الصواعق بوظيفتها في حالات الصواعق الموجبة الشحنة و الصواعق السالبة الشحنة أيضاً على حد سواء. ان موانع الصواعق الكهروستاتيكية تملك أقطاب ايونية سالبة و موجبة. بفضل الاقطاب الغير نشطة، فإنها توفر امكانية لإستشعار فروق الكمون بين النقطة التي يتواجد فيها مانع الصواعق و التراب مما يؤدي الى تشكل الايونات في الهواء بشكل مضمون. عند تركيب مولد ايونات داخلي من أجل نشر الايونات يصل مستوى فعالية الايونات للأعلى الحدود.
موانع الصواعق النشط E.S.E الكريستالي الكهروبييزو
كريستال الكهروبييزو هي البنية الكريستالية التي تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية ال طاقة ميكانيكية و تحويل الطاقة الميكانيكية الى طاقة كهربائية. متشكلة من مادة قاسية للغاية تعرف بإسم زيكروتيتانات الرصاص، رؤوسها مدببة و و مغطاة بطبقة رقيقة من الأقطاب. عند استعمالها "كمنتج" فغن هذا السيراميك و فقط عبر زيادة الضغط سيؤدي الى الحصول على الايونات المطلوبة عبر رفع مستويات التيار الى الحدود العليا (20000 الى 25000 فولت).
ان التنبيه الكهروبييزو (التيارات الفعالة الممكن عكسها) و بسبب الذبذبات الاقدمة من الاهتزاز في الاعمدة ، تأثير الاهتزازات الناجمة عن التوتر الاولي المطبق على المنبه و بوجود اي مطب فإنه يتم الحصول على الطاقة المطلوبة القادمة من المجموعات الذاتية في مانع الصواعق. عند ربطها بمدور الطاقة بقوة الكهرباء، فإن الرؤوس الناشرة تتعرض لهذا التوتر العالي. لهذا السبب فإنها تطلق ايونات بكميات عالية (من 2,5 الى 6,5kV un 7.65*1010 أضعاف). عند استيلاء دارة VENTURI على الايونات فإنه يتشكل تدفق هوائي تشاردي حول رأس اللاقط و امتداده.
ان كريستال الكهروبييزو ينتج بشكل طبيعي و يتم الحصول عليه من المناجم الطبيعية. لذلك لا تتأثر بتفريغ شحنة الصاعقة. مؤمنة بحماية ضد تفريغ الشحنات الموجبة و السالبة للصاعقة.
في موانع الصواعق هذه، فإن الذبذبات التي يتم الحصول عليها بواسطة كريستال الكهروبييزو الموجود على جسم الجهاز ستؤدي الى تشكل الايونات. بفضل آلية نشر الايونات على شكل أنبوب Venturi فإنه يتحقق نشر سريع للإيونات. بهذا الشكل يتم تشكيل قناة الرعد و جذب الرعد لنفسها و منها للأرض. يوجد كريستال كهروبييزو في الجسم السفلي. اما في القسم العلوي فيوجد نظام نشر الايونات و نظام الحماية. هناك عدة أنصاف أقطار للحماية تبعاً للموديلات المختلفة و الارتفاعات h المختلفة و مستوياتها. نظراً لعملها بالاستناد الى "كريستال الكهربييزو" المستخرج من الطبيعة و الغير قابل للتخريب فإن هذه الموانع تعتبر بمستوى اعلى من موانع الصواعق الكهروستاتيكية النشطة.
تقصيير المدة اللازمة للتنبيه بنشاط الكورونا: بينت الابحاث التي جرت ان نظام الكهروبييزو للإيونات يقوم بتقصيير مدة التنبيه لنشاط الكورونا (انجراف تاوسيند). من خلال آخر الابخاث التي تم اجراؤها من قبل ن.ل.آلان ، ت.ي. آلي بون و د.دورينج، تظهر زيادة في كثافة الايونات (150 الى 1100 ايونسم٣) نقصان في زمن التنبيه بنسبة 50% و بأنه مع زيادة الكثافة الايونية تتناقص معدلات التأخير. بمعنى آخر، فإن اي ارتفاع اصطناعي في كثافة الايونات في الجو المحيط بالأقطاب سيتسبب بحدوث انخفاض في التوتر الايوني. ان توسعة هذا التأثير على المجال الكهربائي، توفير الايونات في رأس اللاقط، سيؤدي الى احداث قناة هوائية تشاردية داخل رأس اللاقط و سيدفع لحدوث تأثير كورونا و يختصر تأخير التنبيه و يرفع مستوى سرعة تفريغ تيارات كورونا.
نصف قطر الحماية في موانع الصواعق النشطة
ان دور التراب الذي يتم ربطه كبير للغاية في التأثير على منظومة منع الصواعق النشط و يجب ان يؤسس لها بشكل دقيق. ان معايير NF C 17-100 ve NF C 17-102 تبين وجوب ان يكون لكل ناقل خفض و مانع صواعق تأريضاً مستقلاص و مختلفاً عن الآخر. التراب الكهربائي او النطاق، يربط مع النواقل من أجل توفير معادل الطاقة. أخيراً، يجب الابقاء على اي معادن تأريض مرتبطة بالناقل مدفونة في التراب بشكل تكون فيه بعيدة قدر الامكان عن انبوب النقل (3-5 متر) و ان تكون قيم المقاومة الاومية ليس أكثر من 10 أوم للموجات المنخفضة.
عناصر تمديدات موانع الصواعق النشط
رأس مانع الصواعق: هو القسم الذي يتم التقاطه لتفريغ الشحنة الكهربائية من الجو المحيط به في المنطقة المراد حمايتها و نقل هذه الشحنة الى التراب.
عمود مانع الصواعق: هو العمود الذي يحمل مانع الصواعق.
زاوية العمود: توفر امكانية تثبيت ناقل الشحنة على العمود.
خطاف تثبيت عمود مانع الصواعق: يستخدم من أجل تثبيت عمود مانع الصواعق.
الضلع القرميدي: توفر امكانية انزال ناقل الانزال من فوق القرميد.
الناقل المنزل: هو الناقل الذي يربط مانع الصواعق بالتراب.
الضلع الجداري: توفر امكانية انزال ناقل الانزال من فوق الجدار او الاسمنت.
وحدة التحكم (الاختبار): هو العنصر الذي يقوم بقياس مقاومة التأريض.
أنبوب الحماية: هو العنصر الذي يقوم بحماية القسم الواقع بين كليمنس التحكم للناقل المنزل و الأرضية.
خطاف تثبيت أنبوب الحماية: هو الضلع المستخدم من أجل تثبيت أنبوب الحماية.
خرطوم PVC يوجد في انبوب الحماية و هو الخرطوم الذي يمر عبره الناقل المنزل.
قطب التأريض: يدفن في التراب و يستخدم من أجل خفض المقاومة.
رأس قطب التأريضاللحام الحراري: من أجل توصيل الأقطاب و الناقل المنزل.
ملاحظة: يجب الانتباه الى اللصاقات الموجودة على مانع الصواعق النشط و التأكد من تحرير شهادة الكفالة من قبل الجهة المنتجة.
أخطاء تصاميم المنظومات الخارجية للصواعق
- "التجاوز الفرعي" المتشكل في حالات حدوث ارتفاع في المقاومة الذاتي على طول الناقل و انخفاض في المقاومة الذاتية على سطح المعدن الموجود بالقرب منه,
- مقاطع الناقل الخاطئة الناجمة عن خطأ في تصميم ناقل النزول، خطأ في تحدد المسافات، خطأ في اعطاء الميل و ماشابه من أوضاع ستؤدي الى الغاء فعالية منظومة الصواعق الخارجية,
- تجاوز المدة المحددة للفحص الدوري و الاختبار.
التدابير
عند اجراء توصيل الاقتران يجب ان تكون كافة الاسطح المعدنية بنفس قيم الاقتران.
توصيل الناقل المنزل للتراب من أقصر طريق ممكن و تثبيته على مسافات لا تتجاوز المتر الواحد.
يجب اجراء فحوصات التعرية، التفكك، و التكسر في التوصيلات و اختبار النقص و الفقدان في المستلزمات من قبل المؤسسات المختصة و تقديم تقارير بها.
اختبارات مانع الصواعق و قياسات التأريض
يتوجب معاينة موانع الصواعق الاشعاعية، موانع الصواعق النشطة و قفص فاراداي و ماشابه من تمديدات حماية ضد الصواعق و تمديدات الكهرباء و التاريض و ذلك وفق اللائحة الرسمية المعمول بها و بيان الشروط المبينين أدناه، مرة واحدة على الأقل في السنة.
"اللائحة ارسمية الخاصة بالتمديدات الكهربائية و التأريض" الصادرة عن وزارة الطاقة و الموارد الطبيعية و التي تم نشرها في الجريدة الرسمية بتاريخ 2001/08/21 في عددها ذي الرقم 24500 ، حيث تم بيان الفترات و القياسات الواجب الأخذ بها عند اجراء المعاينات و الكشوف و هي كالتالي:
من أجل مرافق انتاج، توصيل و توزيع الكهرباء (فيما عدا خطوط نقل و توزيع الطاقة): سنتان
لخطوط نقل الطاقة و التوزيع: 5 سنوات
من أجل المرافق الصناعية و المراكز التجارية:...
معاينة و قياس المقاومات المتعلقة بالتأريض: سنة واحدة
المعاينات، القياسات و الفحوصات الأخرى المتعلقة بمرافق التأريض: سنتان
للمرافق الغير ثابتة:...
من أجل عناصر المنشأة الثابتة: سنة واحدة
من أجل عناصر المنشأة المتغيرة الموقع: 6 أشهر
وفق اللوائح الرسمية المعمول بها فإنه لا يمكن تجاوز مدة المعاينة و الاختبارات الدورية لمنظومات التأريض مدة السنة الواحدة للمنشآت العاملة في مجالات المواد المتفجرة، اللاهبة، الخطيرة و المنشآت العاملة في محيط رطب.
وفق احكام المادة 2.11.2 المتعلقة بـ "قواعد حماية المباني من الصواعق" وفق المعايير TS622 الموضوعة من قبل هيئة المواصفات القياسية التركية المنشورة بتاريخ 1990/12/04 و المرسوم الصادر عن مجلس الوزراء بتاريخ 1976/1/4 برقم 7/11204 فإنه يتوجب تكرار المعاينة و الكشف مرة كل 12 شهر بشكل دوري و ثابت. من الفائدة بمحل القيام بإجراء الفحص الدوري خلال فترة أقل من 12 شهر و ذلك لإتاحة المجال للقيام بالمعاينة خلال فصول مختلفة من السنة."
وفق احكام المادة 47.15.1 من "بيان الشروط الفنية العامة لأعمال الكهرباء في البناء ، القسم 7، بيان الشروط العامة" المنشور من قبل وزارة الاسكان و التعميير في الجمهورية التركية فغنه "يتوجب اجراء معاينة و فحوصات دورية لكافة تمديدات الحماية من الرعد مرة كل سنة على الاقل". بالإضافة الى ان اجراء الفحوصات الدورية لتنظمة التأريض و مانعات الصواعق إلزامية وفق اللائحة الرسمية لسلامة العمل و العاملين الصادر عن وزارة التأمينات الاجتماعية و العمل.
قواعد التأريض من أجل تمديدات التواصل الموجودة بجوار منظومات الحماية من الصواعق
التأريض المجاور: في حال وجود تأريض على مسافة أقل من 2 متر عن التأريض الخاص بالحماية من الصواعق، فيجب توصيل كافة عمليات التأريض ببعضها البعض. في حال كانت المافة بين التأريضين بين 2 متر الى 20 متر فإنه ينصح بتوصيلها جميعاً ببعضها البعض. في حال كانت مقاومة التأريض الذاتي تفوق 500 Wmt، المسافة بين تأريضين تزيد عن 20 متر فإنه ينصح بالتوصيل الى منظومة التأريض الخاصة بمنع الصواعق
حماية المباني ضد الرعد: ينصح بتوصيل كافة تمديدات التأريض الخاصة بحماية المباني من الرعد مع توصيلات التأريض الخاصة بأنظمة الاتصالات. من أجل ذلك يتوجب استعمال عناصر و مستلزمات ناقلة مشابهة للمتخدمة في تمديدات الحماية ضد الصواعق. لهذا الهدف فإنه يتم ربط نواقل حزام التأريض (النطاق) لعدة مرات، اما ألواح التأريض و كليمنسات التأريض تربط لمرة واحدة فقط.
في المباني العالية المعرضة لخطر الصواعق و التي بداخلها تمديدات الاتصالات (مثال أبراج الاتصالات الاسمنتية - الفولاذية)، حديد الانشاءات المعد من أجل منع القفز الموضوعة على شكل مقتطعات معدنية عمودية. ان ناقل التأريض الموحد، و عند نقله نحو الأعلى، فإن فعالية التأريض و ناقل الحماية (FPE) في كل طابق ، يجب ان تكون على مسافة لا تتجاوز 10 متر كحد أقصى و بنفس الشكل في اعلى نقطة في البناء و في أخفض نقطة في البناء (مثال مثل الهيكل الحديدي للبناء) يجب ان يتم التوصي لأجزاء المعادن العمودية.
في هذه الحالة يتوجب وجود نقاط توصيل يمكن الوصول اليها بسهولة. اذا كان يتم وضع تمديدات الحماية من الرعد منفصلة عن نظام التأريض المركزي، فإنه لا يمكن ربط تمديدات التأريض المتعلقة بمنظومة الاتصالات الا مع منظومة التاريض الخاصة بالحماية من الصواعق عبر الفجوة الشرارية.