صاعقه گیرهای ESE

مقدمه:

صاعقه پدیده ای است طبیعی که احتمال وقوع آن نیز امری تصادفی می باشد واز یک قانون کلاسیک تبعیت نکرده بلکه یک واقعه احتمالی است.

صاعقه گیر های فعال یا اکتیو  با عبارت Early Streamer Emission یا ESE  شناخته می‌شوند .

این نوع از صاعقه گیر با ایجاد کانال بالارونده به صورت مصنوعی، موجب عملکرد سریعتر و افزایش شعاع حفاظتی می‌شود.

اصول عملکرد:

در هوای ابری و پر طلاطم، میدان الکتریکی در فضا تولید می‌گردد.

 مقدار این میدان الکتریکی از ۱۰kv/meter شروع و با گذر زمان بیشتر و بیشتر می‌شود.

وقتی شدت میدان الکتریکی به حد ۵۰kv/meter برسد،.

زمان شکست عایقی بین ابر و زمین یا مابین دو ابر باردار فرا رسیده است .

که حاصل این تخلیه وقوع صاعقه می‌باشد.

بلوک الکتریکی این تجهیز (Energy Block) از طریق شاخک‌های بیرونی و میله میانی متصل به زمین شارژ می شود.

و انرژی موجود در هوا را چنانچه توضیح داده شد، بطور مداوم جذب و روی هم انباشته میکند.

  اندک زمانی قبل از وقوع صاعقه، بلوک الکتریکی فوق انرژی انباشته شده را بوسیله سه شاخک تخلیه می‌کند .

 بدین ترتیب رودخانه‌ای از یون‌های آزاد شده بطرف ابر جهت می‌گیرند و با زبانه‌هایی که از طرف ابر به طرف زمین کشیده شده برخورد کرده و مسیری ترجیحی برای تخلیه صاعقه از طریق این برقگیر ایجاد می‌نماید.

آزاد سازی کنترل شده یون‌ها:

واحد جرقه زن (TRIGGERING) صاعقه گیر‌های الکترونیکی شرایطی را ایجاد می‌کند تا چشمه جوشانی از یون (کرونا) در اطراف میله نوک تیز فراهم شود.

دقت عمل این واحد باید به گونه‌ای کنترل شده باشد که آزاد سازی یون‌ها را درست چند میکرو ثانیه قبل از حدوث و تخلیه صاعقه صورت دهد.

حضور حجم وسیع بار‌های الکتریکی در اطراف میله نوک تیز صاعقه گیر پس از یونیزاسیون توسط واحد جرقه زن سبب می‌شود تا پدیده طبیعی تجمع بار‌های الکترونیکی اطراف میله (Corona effect) تقویت و تشدید شود.

هر صاعقه گیر فعال (E.S.E) با مقدار ΔT شناخته می‌شود.

و این فاکتور مهمترین عامل در کارکرد یک صاعقه گیر یونیزه کننده هوا است.

ΔT زمانی است که این صاعقه گیر زودتر از یک میله ساده (در آزمایشگاه فشار قوی) صاعقه را به زمین تخلیه می‌کند.

  واحد  ΔT  میکرو ثانیه است.

بر اساس استاندارد NFC ۱۷-۱۰۲ یک سری تست در آزمایشگاه فشار قوی انجام میشود.

در آزمایش فوق محاسبه زمان تخلیه در مقایسه با یک میله ساده برای هر صاعقه گیر یونیزه کننده انجام می‌گردد.

  از نتایج حاصل از آن مقدار ΔT محاسبه می‌شود.

شعاع حفاظتی صاعقه گیر (Rp) بر اساس ارتفاع پایه صاعقه گیر بالای سازه‌های مورد حفاظت، راندمان آن در زمان آتش و سطح حفاظتی انتخابی بستگی دارد.

استاندارد NFC ۱۷-۱۰۲ نسخه ۲۰۱۱، دو فرمول محاسباتی برای اندازه گیری شعاع حفاظت در اختیار قرار می‌دهد.

برای ارتفاع‌های بیش از ۵ متر:

که در آن Rp شعاع حفاظتی بر حسب متر، h. ارتفاع نوک هادی صاعقه گیر از سطح مورد حفاظت بر حسب متر، r. پارامتر مربوط به کلاس حفاظتی بوده و بصورت زیر است:

۲۰ متر برای کلاس حفاظتی I۳۰ متر برای کلاس حفاظتی II

۴۵ متر برای کلاس حفاظتی III

۶۰ متر برای کلاس حفاظتی IV

و برای ارتفاع ۲ تا ۵ متر:

که در آن Δ.، طول مسافتی که در زمان ΔT، هدایتگر رو به بالا طی می‌کند نامیده میشود.

این فاصله بر اساس فرمول (Δ (m) =V (m/µs) × ΔT (µs محاسبه می‌شود.

و در آن V. سرعت یونیزاسیون کانال صاعقه می‌باشد که معادل ۱m/µs در نظر گرفته می‌شود.