سرج و صاعقه از مهمترین عواملی هستند که میتوانند به تجهیزات برقی و الکترونیکی آسیب بزنند و باعث سوختن قطعات، اختلال در عملکرد دستگاهها و کاهش عمر مفید سیستم شوند. به همین دلیل، آشنایی با روشهای ساده و مؤثر حفاظت در برابر این خطرات برای هر ساختمان، مجموعه صنعتی یا سیستم الکتریکی اهمیت زیادی دارد.
در این صفحه به زبان ساده توضیح داده میشود که سرج چیست، صاعقه چه اثری بر تجهیزات میگذارد و چه راهکارهایی برای پیشگیری از خسارت وجود دارد. هدف این راهنما کمک به کاربران غیرمتخصص است تا بتوانند با درک بهتر این موضوع، از تجهیزات خود در برابر نوسانات برق و ضربات صاعقه محافظت کنند. اطلاعات تخصصی تر را دربخشهای زیر خواهید یافت:
روزانه تجهیزات الکتریکی بارها و بارها مورد هجوم جریانات سریع و غیر عادی حاصل از تخلیه بار الکتریکی راه دور (صاعقه) یا عملیات روزانه قطع و وصل سیستمهای قدرت در شبکه برق رسانی قرار می گیرند. همچنین وقوع باد و طوفان در ایجاد چنین شرایطی بشدت مؤثر است. روش حفاظت در برابر برخورد صاعقه با بناها، استفاده از برقگیرهای آنتنی یونیزه یا غیر یونیزه در بلندترین ارتفاع ساختمان می باشد. اما، بیشترین خسارتها از طرقی بجز صاعقه مستقیم و در طول زمان حاصل می گردد.
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
|||
| برخورد صاعقه با زمین | اتصال کوتاه و سوئیچینگ شبکه | برخورد صاعقه با کابل هوایی | برخورد صاعقه با بنا |
جریانات گذرای غیر عادی، بصورت روزانه و به تعداد زیاد، بدون اینکه محسوس باشند در حال وقوع است. هر بار ورود این جریانات به شبکه محلی (که می تواند یک منزل، دفتر کار، کارخانه یا ... باشد) موجب ایجاد فشار بر مقاومت عایقی وسایل الکتریکی شده، آنها را فرسوده کرده و کاهش می دهند تا در نهایت هنگامیکه بهیچ عنوان تصور صدمه خوردن قطعه نمی رود، وسیله الکتریکی بدون هیچ پیش زمینه ای می سوزد.
در این ویدئو نحوه صدمه زدن صاعقه به تجهیزات الکتریکی نمایش داده می شود و تاثیر تعبیه قطعات حفاظتی بخوبی بیان می گردد:
|
در منازل مسکونی بیشترین صدمه به تجهیزاتی چون: |
||
![]() |
![]() |
![]() |
|
در محیطهای صنعتی بیشترین صدمه به تجهیزاتی چون: • دستگاهها و ماشین آلات خطوط تولید، قالب سازی، تجهیزات رباتیک ، موتورها، پمپها، رکتیفایرها، ابزارهای برقی و ... |
||
![]() |
![]() |
![]() |
|
در محیطهای پزشکی بیشترین صدمه به تجهیزاتی چون:
• دستگاههای تصویربرداری، سونوگرافی، دیالیز، اپتومتری، دندانپزشکی و ...
• تجهیزات آزمایشگاهی، اندازه گیری، اتوکلاوها، انواع اسکوپها و ...
• کامپیوتر و وسایل جانبی آن و تجهیزات شبکه
• یخچالها، گرم کننده ها، سانتریفیوژها، پروژکتورها، تخت بیماران و ...
وارد می آید که هزینه سنگینی جهت تعمیرات تحمیل می نماید.
همچنین صدمه به تجهیزات عمومی زیر شایع است:
• سیستم گرمایشی و سرمایشی، آبرسانی
• پمپها و مشعلها
• آسانسور
• دوربینهای مدار بسته
• جکهای درب پارکینگ،کرکره های برقی و ...
• سیستمهای اعلام و اطفاء حریق
و ...
|
||
• صاعقه ای که بر روی خطوط هوایی برق رسانی اصابت کرده و از آن طریق قصد ورود به ساختمان را دارد.
• جریانات گذرایی که از طریق کابل زمینی یا هوایی وارد محیط شده و حاصل از عملیات روزانه سوئیچینگ شبکه در پستها می باشد.
• اتصال کوتاههای اتفاق افتاده در واحدهای مسکونی، اداری یا صنعتی مجاور و شوکهای ناشی از ورود و خروج بارهای سلفی یا خازنی به مدار (موتورهای الکتریکی، ترانسها و ... )
• جریانی که ناشی از برخورد صاعقه به زمین باشد و از طریق چاه ارت وارد سیستم الکتریکی ساختمان می شود.
برقگیرها در تیپهای حفاظتی مختلف، برای مصارف گوناگون عرضه می گردند. انتخاب برقگیر تابع شرایطی چون محل جغرافیایی بنا، سیستم سیم کشی، نحوه ورود کابل اصلی، فاصله با پست برق، ولتاژ شبکه . .. می باشد. همچنین بنا به نیاز متقاضی امکان انتخاب حفاظت موضعی یا عمومی می باشد. نصب این سیستم حفاظتی بسیار ساده اما مجهزبودن ساختمان به حداقل یک چاه ارت الزامی می باشد و میزان مصرف برق در یک بنا به هر اندازه، تغییری در نوع برقگیرنمی دهد.
در مجموع هزینه بعمل آمده بمنظور تجهیز یک ساختمان به چنین سیستم حفاظتی، بسیار کمتر از هزینه تعمیرات وسایل سوخته در اثر جریانات گذرای مورد بحث می باشد.
کاربرد سرج ارستر در صنایع زیر چشمگیر است:
ویدئویی از مراحل مونتاژ سرج ارستر در کارخانه ابو بترمن در شهر مندن آلمان نمایش داده می شود:
شرکت OBO Bettermann آلمان با تولید بازه وسیع و متنوعی از تجهیزات برقگیر و با دارا بودن آزمایشگاه خاص این محصولات، از تولیدکنندگان پیشتاز این سیستم حفاظتی است. تولیدات این شرکت هم اکنون در ایران آماده تحویل است. درصورت نیاز به مشاوره در انتخاب یا خرید این تجهیزات با سپاهان الکتریک تماس حاصل فرمایید. لیست محصولات شاخه ارتینگ و حفاظت ثانویه این شرکت در این قسمت ببینید.
OBO BETTERMANN یک برند آلمانی معتبر در حوزه تجهیزات برق، حفاظت و سرج ارستر است که محصولات آن در پروژههای صنعتی، ساختمانی و خورشیدی استفاده میشوند.
ولتاژ گام: وقتی صاعقه به زمین یا نزدیک ساختمان اصابت میکند، جریان صاعقه در خاک پخش شده و یک «قیف پتانسیل» ایجاد میکند. هرچه از نقطه اصابت دورتر شوید، ولتاژ کمتر میشود. اگر فردی هنگام این پدیده با دو پا روی نقاط با پتانسیل متفاوت بایستد (مثلاً در حیاط یا نزدیک سیستم صاعقهگیر)، جریان از یک پا وارد و از پای دیگر خارج میشود که میتواند بسیار خطرناک باشد.
ولتاژ تماس: اگر فردی هنگام تخلیه صاعقه به یک جزء فلزی متصل به سیستم صاعقهگیر (مثل ناودان، لوله فلزی یا نرده) دست بزند، ولتاژ بالا از طریق دست و بدن او منتقل میشود.
اصابت مستقیم صاعقه با جریانی تا ۲۰۰,۰۰۰ آمپر میتواند بهراحتی باعث جرقهزنی، ذوب اتصالات و آتشسوزی شود. صاعقهگیر و سیستم ارتینگ دقیقاً برای همین منظور طراحی میشوند: هدایت ایمن جریان به زمین بدون ایجاد جرقه در ساختمان.
اضافهولتاژهای کوچک همیشه بلافاصله باعث خرابی نمیشوند؛ گاهی قطعات الکترونیکی را بهتدریج «پیر» میکنند و خرابی با تأخیر (حتی هفتهها بعد) ظاهر میشود — که تشخیص علت آن را سختتر میکند.
بسیاری تصور میکنند UPS، رله محافظ ولتاژ، استابلایزر و ... بهتنهایی کافی است، در حالیکه این تجهیزات در برابر پالسهای پرانرژی و بسیار سریع صاعقه (موجهای ۱۰/۳۵۰ یا ۸/۲۰ میکروثانیه) محافظتی ایجاد نمیکند. محافظت واقعی نیازمند ترکیب سیستم صاعقهگیر بیرونی + ارتینگ صحیح + سرج ارستر (SPD) در نقاط ورود برق، آنتن و داده است — این همان مفهوم «زنجیره حفاظتی سهمرحلهای» (Type 1+2+3) است که در صفحات دیگر توضیح داده شده است.
رعد و برق و نوسان ولتاژ از دو مسیر کاملاً متفاوت به بوستر پمپ آسیب میزنند — یکی مربوط به اضافهولتاژهای گذرا (Transient) ناشی از صاعقه، و دیگری مربوط به کیفیت پایدار برق شبکه (افت ولتاژ، عدم تقارن فاز و غیره). بوستر پمپ چون معمولاً هم موتور الکتریکی (بار سلفی) و هم برد کنترل/اینورتر الکترونیکی دارد، از هر دو مسیر آسیبپذیر است.
به موتور پمپ: وقتی صاعقه بهطور مستقیم یا در شعاع تا ۲ کیلومتری ساختمان اصابت میکند، ولتاژ ضربهای بسیار بالا (که با موج استاندارد ۸/۲۰ یا ۱۰/۳۵۰ میکروثانیه شبیهسازی میشود) وارد کابل تغذیه پمپ میگردد. این ولتاژ از مقاومت عایقی سیمپیچهای موتور عبور کرده و باعث جرقهزنی بین دور سیمپیچها (اتصال کوتاه داخلی) میشود که در نهایت به سوختن موتور منجر میشود.
به برد کنترل/اینورتر پمپ: این قطعات الکترونیکی بهمراتب حساستر از خود موتور هستند. یک پالس ولتاژی چند صد ولتی که برای موتور شاید فقط باعث پیرشدگی عایق شود، میتواند فوراً قطعات نیمههادی (ترانزیستور، دیود، میکروکنترلر) داخل اینورتر را نابود کند.
افت ولتاژ (Undervoltage): وقتی ولتاژ شبکه پایین میآید، موتور برای تولید همان گشتاور نامی جریان بیشتری میکشد. این جریان اضافه باعث گرمای بیش از حد سیمپیچها میشود و در بلندمدت عایقبندی را میسوزاند — این پدیده بهویژه در پمپهای تکفاز که فاصله زیادی از تابلوی برق یا منبع تغذیه ضعیف دارند شایع است.
عدم تقارن فاز (Asymmetry) و قطع فاز: در پمپهای سهفاز، اگر یک فاز قطع شود یا نامتقارن باشد، موتور با دو فاز باقیمانده تلاش میکند کار کند که جریان بسیار بالایی در سیمپیچها ایجاد کرده و به سرعت باعث سوختن آن میشود.
اضافهولتاژ موقت (Temporary Overvoltage / TOV): مثلاً در اثر قطع نول در شبکه سهفاز، ولتاژ فاز میتواند بهطور غیرمنتظره بالا برود که برای تجهیزات تکفاز بسیار مخرب است.
اضافهولتاژهای سوئیچینگ: روشن/خاموششدن مکرر خود پمپ یا سایر بارهای سلفی بزرگ (کولر، آسانسور، پمپهای مجاور) در همان خط برق، ولتاژهای ضربهای دو تا سه برابر ولتاژ نامی ایجاد میکند.
| مسیر آسیب | راهکار |
|---|---|
| اضافهولتاژ گذرای صاعقه | سرج ارستر Type 1+2 در تابلوی اصلی و Type 3 نزدیک تابلوی کنترل پمپ |
| افت ولتاژ / عدم تقارن فاز / قطع فاز | رلههای کنترل ولتاژ و فاز مثل V2PM400Y/230VS10 که نظارت مداوم بر ولتاژ، توالی فاز و عدم تقارن دارند و در صورت خروج از محدوده مجاز، پمپ را قطع میکنند |
| نوسانات و جریان اضافه | رلههای کنترل جریان مثل G2IM10AL20 که با تشخیص جریان بیش از حد، از سوختن سیمپیچ جلوگیری میکنند |
| حفاظت جامع در تأسیسات صنعتی | دستگاههای نظارت بر ولتاژ TELE Haase که Overvoltage، Asymmetry و Phase Failure را همزمان پایش میکنند و با تأخیر زمانی قابل تنظیم، از خاموشیهای ناخواسته به دلیل نوسانات کوتاهمدت جلوگیری میکنند |
یک باور غلط رایج این است که UPS یا محافظ بهتنهایی از تلویزیون یا لوازم الکترونیکی در برابر صاعقه محافظت میکند. UPS و محافظ یخچال/الکترونیکی برای تثبیت ولتاژ و تأمین برق اضطراری یا قطع در اثر نوسان پایدار طراحی شده، نه برای مقابله با پالسهای بسیار سریع و پرانرژی ناشی از صاعقه (که با موجهای استاندارد ۱۰/۳۵۰ میکروثانیه یا ۸/۲۰ میکروثانیه شبیهسازی میشوند). محافظت واقعی نیازمند ترکیبی از ارتینگ صحیح + سرج ارستر (SPD) در نقاط ورود برق و آنتن است.
بله، رعد و برق میتواند باعث سوختن تلویزیون و سایر لوازم الکترونیکی شود، اما نکته مهم این است که آسیب معمولاً از طریق اصابت مستقیم صاعقه اتفاق نمیافتد، بلکه از طریق اضافه ولتاژهای ناشی از تخلیههای نزدیک یا دور رخ میدهد. طبق راهنمای فنی شرکت OBO Bettermann، مکانیزمهای اصلی آسیب به این شرح است:
۱. تزریق مستقیم جریان صاعقه (اصابت مستقیم به ساختمان) اگر صاعقه مستقیماً به ساختمان یا سیستم صاعقهگیر آن اصابت کند، تا ۵۰ درصد جریان صاعقه از طریق سیستم ارتینگ وارد تأسیسات داخلی ساختمان (برق و خطوط داده) میشود و حدود ۵ درصد آن نیز میتواند وارد خطوط داده/آنتن شود.
۲. القای الکترومغناطیسی (اصابت دور یا نزدیک) حتی اگر صاعقه مستقیماً به خانه شما اصابت نکند، اصابت آن در شعاع تا ۲ کیلومتری میتواند از طریق میدان مغناطیسی قوی، ولتاژهای بالایی را در کابلهای برق و آنتن القا کند. این پرکاربردترین علت آسیب به لوازم خانگی از جمله تلویزیون است.
۳. ورود از طریق خط آنتن/دیش ماهواره تلویزیون معمولاً هم به برق شهر و هم به کابل آنتن یا ماهواره متصل است. اگر دکل آنتن یا دیش روی پشتبام در معرض اصابت یا القای صاعقه باشد و از سرج ارستر مناسب (مثل محصولات کواکسیال) استفاده نشده باشد، ولتاژ اضافی از همین مسیر مستقیماً به تلویزیون میرسد و مدارات حساس آن را میسوزاند.
انتخاب مدل مناسب به نوع شبکه، ولتاژ کاری، محل نصب و سطح حفاظت مورد نیاز بستگی دارد.
خیر، علاوه بر صاعقه، برای محافظت در برابر سرجهای ناشی از سوئیچینگ و نوسانات شبکه هم استفاده میشود.
این محصولات برای تابلو برق، ساختمانها، کارخانهها، سیستمهای خورشیدی و تجهیزات حساس الکتریکی مناسب هستند.
OBO در اصل از عبارت آلمانی ohne Bohren آمده که به معنی «بدون سوراخکاری» است و این نام به اولین محصول/انکر فلزی این برند اشاره دارد؛ به همین دلیل، امروز OBO هم بهعنوان نام برند OBO Bettermann شناخته میشود و هم ریشه تاریخی آن یادآور همین مفهوم «نصب بدون سوراخکاری» است.
سرج ارستر OBO وسیلهای حفاظتی است که از تجهیزات برقی در برابر اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه و نوسانات برق محافظت میکند.
«مهار کردن» رعد و برق به معنای واقعی کلمه ممکن نیست (نمیتوان جلوی وقوع صاعقه را گرفت)، اما میتوان با یک سیستم هماهنگ حفاظتی انرژی و اثرات مخرب آن را کنترل کرد و بهطور ایمن به زمین هدایت نمود. این کار از طریق ترکیب چهار جزء اصلی انجام میشود:
پایه و اساس مهار صاعقه، تقسیم ساختمان به «مناطق حفاظتی صاعقه» (Lightning Protection Zones) است. اصل کار این است که اضافهولتاژ بهصورت پلکانی و مرحلهبهمرحله کاهش داده شود، پیش از آنکه به تجهیزات حساس برسد — دقیقاً مثل عبور از چند دروازه امنیتی که هر کدام بخشی از انرژی خطرناک را میگیرند.
این بخش وظیفه دارد صاعقه را «بگیرد» و بهصورت کنترلشده به زمین منتقل کند. شامل سه جزء است:
۱. سیستم فرودگیر : میلههای فرودگیر، کابلهای کشیدهشده یا شبکه مش فلزی روی پشتبام که نقطه اصابت صاعقه را از قبل تعیین میکنند. طراحی آن معمولاً با روش «کره غلتان» انجام میشود که شعاع آن بسته به کلاس حفاظتی (I تا IV) بین ۲۰ تا ۶۰ متر است.
۲. سیستم هادی نزولی: جریان گرفتهشده توسط فرودگیر را با کوتاهترین و مستقیمترین مسیر به سیستم ارتینگ منتقل میکند. حداقل دو مسیر هادی موازی لازم است تا جریان بین آنها تقسیم شود.
۳. سیستم ارتینگ: جریان صاعقه در نهایت باید در زمین پخش شود. حدود ۵۰٪ انرژی جریان به داخل زمین میرود و ۵۰٪ باقیمانده وارد سیستم اتصال پتانسیل (همبندی) ساختمان میشود. انواع رایج شامل ارتر عمقی (Typ A) و ارتر حلقوی/فونداسیون (Typ B) است.
این بخش وظیفه دارد آن نیمی از انرژی که وارد داخل ساختمان میشود (یا اضافهولتاژهای ناشی از اصابت دور) را مهار کند:
اتصال پتانسیل (همبندی): همه اجزای فلزی و خطوط رسانا (لوله آب و گاز، سازه فلزی، برق، آنتن، داده) باید در نقطه ورود به ساختمان به یک پتانسیل مشترک متصل شوند تا اختلاف ولتاژ خطرناک بین آنها ایجاد نشود.
زنجیره سهمرحلهای سرج ارستر (SPD Type 1+2+3):
در مرحله اول، ارستر Type ۱ در نقطه ورود برق به ساختمان (معمولاً در تابلوی اصلی یا نزدیک کنتور) نصب میشود و وظیفه آن تخلیه مستقیم جریان صاعقه است؛ این ارستر میتواند جریانهایی تا ۲۰۰ کیلوآمپر با موج استاندارد ۱۰/۳۵۰ میکروثانیه را تحمل کند، چراکه این موج شبیهساز اصابت مستقیم صاعقه است. در مرحله دوم، ارستر Type ۲ در تابلوهای توزیع فرعی نصب میشود تا اضافهولتاژهای باقیمانده پس از مرحله اول، یا اضافهولتاژهای ناشی از اصابتهای دورتر و سوئیچینگ را کاهش دهد؛ این مرحله با موج ۸/۲۰ میکروثانیه آزمایش میشود که انرژی کمتری نسبت به موج مرحله اول دارد. در نهایت، ارستر Type ۳ نزدیکترین نقطه به دستگاه حساس (مثل کنار پریز یا داخل تابلوی کوچک نزدیک تجهیز) نصب میشود و وظیفه آن حفاظت دقیق و نهایی از تجهیزات الکترونیکی حساس است. هر یک از این سه مرحله بخشی از انرژی خطرناک را میگیرد و سطح ولتاژ را کاهش میدهد، بهطوریکه وقتی اضافهولتاژ به دستگاه نهایی میرسد، در محدوده ایمنی قرار دارد که اصطلاحاً به آن هماهنگی عایقی گفته میشود.
بین اجزای فلزی سیستم صاعقهگیر و تجهیزات/سازههای فلزی داخلی باید فاصله هوایی کافی رعایت شود تا جرقهزنی رخ ندهد. اگر این فاصله قابل رعایت نباشد، از راهکارهایی مانند هادیهای نزولی عایقشده با ولتاژ بالا (مثل isCon® که فاصله معادل ۰.۷۵ تا ۱.۵ متر شبیهسازی میکند) استفاده میشود.
خطوط تلفن، شبکه، آنتن و ماهواره هم باید در همان زنجیره حفاظتی گنجانده شوند، چون تا ۵٪ جریان صاعقه میتواند از این مسیرها وارد ساختمان شود. برای این منظور از سرج ارسترهای اختصاصی بسته به نوع سیستم (تلفن، اترنت، کواکسیال و...) استفاده میشود.
هیچکدام از این اجزا بهتنهایی کافی نیست — صاعقهگیر بدون ارتینگ مناسب، ارتینگ بدون اتصال پتانسیل، یا برق محافظتشده بدون حفاظت خط داده، همگی حفرههای امنیتی ایجاد میکنند. تنها یک سیستم هماهنگ و کامل میتواند اثرات صاعقه را واقعاً مهار کند.
لطفا برای ارسال نظرات و پیشنهادات خود فرم زیر را تکمیل و ارسال فرمایید .