تكنولوجيا الحماية من الصواعق في عصر المعلومات الإلكترونية
بعد السبعينيات، وبسبب تطور المعلومات الإلكترونية وتكنولوجيا الفضاء الجوي، والتطبيق الواسع النطاق لتكنولوجيا تكامل أشباه الموصلات وتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة، أصبح التداخل الكهرومغناطيسي للبرق ومخاطر نبضات البرق أكثر خطورة. ولذلك، فإن تكنولوجيا الحماية من الصواعق تنتقل تدريجيا من العصر الكهربائي إلى عصر المعلومات الإلكترونية. يتجلى الغرض الرئيسي للحماية من الصواعق في عصر المعلومات الإلكترونية في الجوانب التالية.
(1) منع البرق من ضرب الهياكل مباشرة لإحداث تأثيرات كهربائية وتأثيرات حرارية وتأثيرات ميكانيكية.
(2) منع البرق من غزو الهياكل على شكل موجات صاعقة عبر الأسلاك المعدنية أو الأنابيب المعدنية، مما يعرض السلامة الشخصية الداخلية للخطر ويدمر المعدات.
(3) لمنع البرق الناتج عن العواصف الرعدية، يقوم التيار النبضي القوي بتحييد الشحنة الموجودة في السحابة مع الأرض، مما يسبب تغير قوي في المجال الكهروستاتيكي، مما يسبب ارتفاع الجهد الناتج عن الشحنة المعاكسة لإشارة القناة التجريبية لتسببها على الموصلات القريبة للمعدات الإلكترونية والمخاطر في الأماكن القابلة للاشتعال والانفجار.
(4) منع خطر تحريض المجال الكهرومغناطيسي من البرق. عندما يتغير تيار البرق من صفر إلى عشرات الآلاف من الأمبيرات خلال وقت ميكروثانية، يتم إنشاء مجال كهرومغناطيسي قوي عابر في الفضاء المحيط، وسوف تسبب القوة الدافعة الكهربائية المستحثة على الخط ضررًا؛ وفي الوقت نفسه، يمكن أن يشع البرق من ترددات منخفضة للغاية تبلغ بضعة هرتز إلى ترددات عالية جدًا تصل إلى عدة جيجاهيرتز. عندما يكون الجسم المحمي قريبًا من البرق، فإنه يتأثر بشكل أساسي بالحث الكهروستاتيكي؛ عندما يكون المجال المحمي بعيدًا عن البرق، فإنه يتأثر بشكل أساسي بالحث الكهرومغناطيسي. يمكن أن يتراوح تأثير الإشعاع من التدخل في الاتصالات اللاسلكية مثل خطوط الإشارة والهوائيات، إلى إتلاف المعدات، والتسبب في حدوث شرارات في الأماكن القابلة للاشتعال والانفجار، وحتى الانفجارات.
تشتمل طرق الحماية من الصواعق في عصر المعلومات الإلكترونية بشكل أساسي على تحويل وتفريغ تيار الصواعق ومنع اختراق موجات الصواعق، بالإضافة إلى معدات الحماية التدريعية وتقنيات تكافؤ الجهد وغيرها من تقنيات الحماية من الصواعق وتطبيقاتها الشاملة.
لا يزال من المستحيل على البشر التحكم بشكل كامل في البرق، ولكن بعد الاستكشاف والممارسة على المدى الطويل، تراكمت الكثير من المعرفة والخبرة حول الحماية من الصواعق، وتم تشكيل سلسلة من الأساليب والتقنيات الفعالة للحماية من الصواعق. لها أهمية توجيهية عالمية للصناعة لمنع كوارث البرق بشكل فعال.
1. استقبال البرق
يعني اتصال البرق أن البرق (ضربة البرق المباشرة) ضمن نطاق معين لا يمكنه اختيار قناة التفريغ بشكل تعسفي، ولكن يمكنه فقط إطلاق الطاقة إلى الأرض وفقًا لنظام الحماية من الصواعق والقنوات الموصوفة المصممة مسبقًا من قبل الأشخاص. الجهاز المستخدم لاستقبال البرق يسمى محطة البرق. في "كود تصميم المباني للحماية من الصواعق" القياسي الوطني، ورد أن قضبان الصواعق وشرائط (خطوط) الصواعق وشبكات الصواعق هي أجهزة تتلقى ضربات الصواعق مباشرة، ويشار إليها مجتمعة باسم مستقبلات الصواعق.
في الحماية من الصواعق خارج المبنى، بعد توصيل البرق بمحطة البرق، يتسرب تيار البرق القوي إلى الأرض من خلال القناة المحددة، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال تلف المبنى نفسه بسبب تيار البرق؛ وفي الوقت نفسه، أثناء عملية التسرب بعد تلقي البرق، انتبه إلى تحريض الحماية من الصواعق. يمنع التدريع الخارجي المجالات الكهرومغناطيسية القوية الناتجة عن تيارات البرق من إيذاء الأشخاص أو الأشياء الموجودة في المنطقة المجاورة. يمكن أن يؤدي تحريض البرق أيضًا إلى إتلاف المعدات الإلكترونية والكهربائية والأشخاص الموجودين داخل المبنى. لذلك، يجب تركيب واقي من زيادة التيار أمام خطوط المعدات الإلكترونية والكهربائية لمنع الجهد الزائد العابر من تدمير المعدات على طول الخط.
في القرن العشرين، بدأ الناس يدركون مخاطر تحريض البرق. في عام 1914، طرح الألماني دبليو بيترسون نظرية تأريض خط الحماية من الصواعق (خط البرق) للحماية من الصواعق؛ في وقت لاحق، أدرك الأمريكان F. W. Peek وW. W. Lewis أيضًا أن التهديد لخطوط الكهرباء لا يأتي فقط من ضربات البرق المباشرة، ولكن أيضًا من تحريض البرق. لم يتوصل البشر إلى إجماع حتى أواخر ثلاثينيات القرن العشرين: تتوافق موصلات الصواعق مع خطوط إمداد الطاقة التي تزيد عن 100 كيلو فولت، وهي إجراءات الحماية الأساسية ضد ضربات الصواعق المباشرة، وتشبه وظائفها وظائف مانعات الصواعق.
تشير شرائط منع الصواعق إلى تركيب شرائح معدنية على الحاجز حول أسطح الأسطح المسطحة أو التلال وحواف الأسطح المنحدرة كأجهزة إنهاء الصواعق، وربطها جيدًا بالأرض يمكن أن يحصل على تأثيرات أفضل للحماية من الصواعق.
تشير شبكة إنهاء الصواعق إلى استخدام الشبكة المسلحة في الهيكل الخرساني المسلح للحماية من الصواعق. إذا لزم الأمر، يمكن إضافة شبكة مساعدة لإنهاء البرق. لذلك، تسمى شبكة إنهاء البرق أيضًا شبكة إنهاء البرق المخفية.
2. معادلة الضغط
عندما يلتقط جهاز منع الصواعق البرق، يرتفع الموصل السفلي على الفور إلى إمكانات عالية، مما سيؤدي إلى حدوث وميض جانبي للموصلات حول جهاز الحماية من الصواعق التي لا تزال ذات إمكانات منخفضة، مما يزيد من إمكاناتها ويسبب ضررًا للأفراد والمعدات . ومن أجل الحد من خطر حدوث وميض كهربائي؛ أسهل طريقة هي استخدام حلقة تصنيف الجهد: لتوصيل الموصلات ذات الإمكانات المنخفضة بشكل متساوٍ على طول الطريق إلى جهاز التأريض. إذا كانت المسافة بين المنشآت المعدنية والأجهزة الكهربائية والمعدات الإلكترونية وموصلات نظام الحماية من الصواعق، وخاصة جهاز الحماية من الصواعق، لا تلبي متطلبات السلامة المحددة، فيجب توصيلها بشكل متساوي الجهد بجهاز الحماية من الصواعق بالأسلاك. بهذه الطريقة، عندما يمر تيار البرق، يمكن ضمان عدم توليد فرق محتمل ضار بين الأجزاء الموصلة، وعدم حدوث أي تفريغ وميض جانبي. يمكن أن يؤدي الاتصال المتساوي الجهد أيضًا إلى منع الهجوم المضاد الناجم عن ارتفاع إمكانات الأرض الناتج عن دخول تيار البرق إلى الأرض.
3. التأريض
تأريض الحماية من الصواعق هو إطلاق طاقة الصواعق التي دخلت جهاز الحماية من الصواعق إلى الأرض. يمكن أن يؤدي التأريض الجيد إلى تقليل الجهد الكهربي على الموصل السفلي بشكل فعال وتجنب الهجوم المضاد. في الماضي، كانت بعض اللوائح تتطلب تأريض المعدات الإلكترونية بشكل منفصل، وذلك لمنع التيار الشارد أو التيار العابر في شبكة الطاقة من التدخل في التشغيل العادي للمعدات. قبل التسعينيات، كانت معدات الاتصالات والملاحة عبارة عن أجهزة أنبوبية إلكترونية تستخدم الاتصالات التناظرية، والتي كانت حساسة بشكل خاص للتداخل. ومن أجل مقاومة التداخل، تعتمد معدات الاتصالات والملاحة طريقة فصل مصدر الطاقة عن أرض الاتصالات. الآن، لا يُنصح بالتأريض المنفصل في مجال هندسة الحماية من الصواعق. لا يتم تشجيع التأريض المنفصل في معايير IEC والمعايير ذات الصلة بالاتحاد الدولي للاتصالات، ولا يوصي المعيار الأمريكي IEEE Std1100-1992 باستخدام أي ما يسمى بهيئة التأريض المنفصلة أو المستقلة أو الحاسوبية أو الإلكترونية أو أي هيئة تأريض أخرى كجزء من موصل تأريض المعدات. تقاطع طرق. التأريض هو الرابط الأساسي في نظام الحماية من الصواعق. إذا لم يكن التأريض جيدًا، فلن يتم تطبيق تأثير الحماية من الصواعق لجميع تدابير الحماية من الصواعق.
4. التحويل
التحويل هو توصيل واقيات التيار بالتوازي بين جميع الخطوط القادمة من الخارج (بما في ذلك خطوط الكهرباء وخطوط الهاتف وخطوط الإشارة ومغذيات الهوائي وما إلى ذلك) وخط التأريض. عندما تدخل موجة الجهد الزائد المتولدة على الخطوط إلى الغرفة أو المعدات على طول هذه الخطوط، تنخفض مقاومة واقي التيار فجأة إلى قيمة منخفضة، وهي قريبة من دائرة كهربائية قصيرة، ويتم تحويل تيار البرق إلى الأرض.
عند استخدام مقياس الحماية من الصواعق للتحويل، يجب إيلاء اهتمام خاص لاختيار معلمات أداء واقي التيار، لأن تركيب مرافق إضافية سيؤثر على أداء جهاز الحماية من الصواعق. على سبيل المثال، يجب ألا يؤثر توصيل جهاز حماية زيادة الإشارة على معدل إرسال النظام؛ يجب أن يكون فقدان واقي التيار المتصاعد لوحدة تغذية الهوائي في نطاق المرور صغيرًا قدر الإمكان؛ إذا تم استخدامه على المعدات الاتجاهية، فمن الضروري عدم التسبب في أخطاء تحديد المواقع.
5. الدرع
التدريع هو استخدام الموصلات مثل الشبكات المعدنية، والرقائق، والأصداف، والأنابيب لحماية الأشياء المراد حمايتها، وذلك لمنع تسلل المجالات الكهرومغناطيسية البرق من الفضاء.
6. حماية الطفرة
حماية الطفرة means that when the overvoltage formed in response to the lightning current hitting the transmission line propagates on the line in thunderstorm days, the transient overvoltage can be limited by the nonlinear element in the surge protector and the surge current Leak into the earth respectively, so that electronic and electrical equipment can be protected.
7. دودج
ويعني التجنب أنه عند حدوث عاصفة رعدية، قم بإيقاف تشغيل معدات التشغيل، وقطع الخط الوارد الحالي، وتوصيل الهوائي ووحدة التغذية بجهاز التأريض. ويتطلب التجنب الناجح وجود نظام موثوق لكشف البرق والإنذار المبكر، ويجب أن يتجنب اختيار الموقع المواقع الخاصة المعرضة لضربات البرق.
يجب اختيار طرق الحماية من الصواعق المذكورة أعلاه بمرونة وفقًا لقوانين الصواعق المحلية.
مرحبًا بكم في مواصلة معرفة المزيد حول الحماية من الصواعق
