دانلود مقاله ارت، حفاظت و برقگیر

ارت و حفاظت

سیستم‌ های اتصال زمین

برای جلوگیری از برق‌گرفتگی و برای تأمین ایمنی و حفاظت از روشهای زیر استفاده می‌شود:

1 System grounding: در این روش نقطه نول ژنراتورها، ترانسفورماتورها و شبکه هوایی در ابتدا و انتهای خط به الکترود زمین وصل می‌شود.

2 Equipment grounding: در این روش بدنه یا محفظه فلزی کلیه وسایل به الکترود زمین وصل می‌شود.

3 سیستم حفاظتی برقگیر: در ساختمانهایی که مجهز به برقگیر هستند، باید سیستم اتصال به زمین برقگیر از دو سیستم گفته شده در بالا کاملاً مجزا باشد همچنین دو سیستم اول نیز باید در صورت امکان از سیستم زمین مجزا استفاده کنند.

 

انواع سیستم‌ های نیرو از نظر اتصال به زمین

1) سیستم TN: دارای نقطه‌ای است که مستقیماً به زمین وصل است و کلیه بدنه‌های هادی تأسیسات از طریق هادی‌های حفاظتی به این نقطه متصل‌اند، با توجه به استفاده از هادی‌ خنثی و حفاظتی این سیستم به سه نوع تقسیم‌بندی می‌شود.

الف) سیستم TN-S: در سرتاسر این سیستم از یک هادی حفاظتی (PE) مجزا از نول استفاده می‌شود.

توجه کنیم رنگ سیم‌های PE و N به ترتیب باید سبز زرد و آبی کمرنگ باشد تا تشخیص آنها به آسانی صورت بگیرد.

(شکل 1).

ب) سیستم TN-C-S: در این سیستم در قسمتی از تأسیسات هادیهای خنثی (N) و حفاظتی توأم می‌باشند که PEN نامیده می‌شوند و در قسمتی دیگر از تأسیسات هادیهای مجزای PE و N داریم.

توجه کنیم رنگ سیم‌های PE و N به ترتیب سبز زرد و آبی کمرنگ باشد و PEN در صورت امکان سبز زرد و در غیر اینصورت آبی کمرنگ باشد.

(شکل 1) توجه کنیم سیستم TN-C-S متداولترین نوع TN می‌باشد.

ج) سیستم TN-C: در این سیستم از یک هادی مشترک به عنوان هادی حفاظتی خنثی (PEN) استفاده می‌شود.

 

وسایل حفاظتی سیستم TN

الف وسایل حفاظتی که در اثر اضافه جریان عمل می‌کنند (مثل فیوزها، کلیدهای خودکار مینیاتوری و کلید اتوماتیک).

در مواردی که هادی خنثی و هادی حفاظتی توأم باشد (PEN)

ب) وسایل حفاظتی که در اثر جریان باقیمانده عمل می‌کنند (RCDها یا کلید دیفرانسیل)، فقط در قسمتی که PE و N مجزا باشند.

ج) کلید (FI) (کلید خطای جریان یا رله محافظ جریان خطا)

مقاومت مجاز اتصال زمین سیستم‌های TN

مقاومت الکتریکی نقطه خنثی یا هادی خنثی سیستم TN نباید از دو اهم بیشتر باشد.

اما هرگاه برای مجری مقررات ثابت شود که در یک منطقه مقاومت اتصال اتفاقی بین فاز و زمین از 7 اهم بیشتر است بجای 2 اهم می‌توان مقاومت زیر را مجاز اعلام کرد:

که در این فرمول RB همان مقاومت جدید برحسب اهم و RE مقاومت اتفاقی اتصال فاز به زمین (برحسب تجربه)، و U0 ولتاژ اسمی بین فاز و نول است و 50 ولتاژ تماس مجاز برحسب ولت است.

2) سیستم TT: دراین سیستم، یک نقطه مستقیماً به زمین وصل می‌شود و بدنه‌های هادی تأسیسات الکتریکی مستقل از اتصال زمین سیستم به زمین وصل می‌شوند.

برای بهره‌برداری از این سیستم، شرایط محیطی و وسایل حفاظتی مخصوص (RCDها) لازم است که در ایران بدلیل نبود این شرایط کمتر استفاده می‌شود.

در این سیستم، کلیه بدنه‌های هادی تجهیزات الکتریکی که توسط یک وسیله حفاظتی، محافظت می‌شود باید از طریق یک هادی حفاظتی به هم وصل شده و به الکترود زمین واحدی متصل گردند.

 

وسایل حفاظتی سیستم TT

الف) RCDها

ب) وسایل حفاظتی نوع جریان تفاضلی

ج) کلید FI

د) وسایل حفاظتی نوع ولتاژ اتصالی

 

مقاومت مجاز اتصال زمین سیستم‌های TT

الف) برای نقطه خنثی سیستم: مثل حالت TN لازمست مقاومت از 2 اهم کمتر باشد و اگر در یک منطقه اتصال اتفاقی فاز و زمین از 7 اهم بیشتر باشد باید از فرمول  مثل قبل استفاده کرد.

ب) برای نقطه خنثی یا هادی خنثی بدنه هادی برای نصب به الکترود زمین مستقل: در این صورت مقاومت مجاز اتصال از رابطه  بدست می‌آید که Id جریان نامی عملکرد دستگاه حفاظت اضافه جریان با زمانهای قطع مورد نظر و UL حداکثر ولتاژ تماس مجاز برحسب ولت است.

3) سیستم IT:

در این سیستم بدنه‌های تأسیسات الکتریکی به زمین متصل می‌شوند اما سیستم، به طور مستقیم به زمین وصل نمی‌شود یعنی یا بوسیله امپدانس به زمین وصل می‌شود یا اصلاً نسبت به زمین عایق است (شکل 1).

این سیستم هم به علت لزوم استفاده از وسایل حفاظتی مخصوص، در مکانهای محدودی مثل بیمارستانها، بعضی صنایع و … به کار می‌رود.

 

وسایل حفاظتی سیستم IT

الف وسایل کنترل دایمی عایق‌بندی: در صورتیکه اعلام وقوع اتصال بین هر قسمت برقدار تأسیسات و بدنه‌های هادی یا زمین لازم باشد، باید یک  وسیله کنترل دائمی عایق‌بندی نصب شود و برای رفع فوری اتصالی، باید یک خبرکن سمعی یا بصری یا هر دو را به کار اندازد و منبع تغذیه را بطور اتوماتیک قطع کند.

ب وسایل حفاظتی که در اثر اضافه جریان عمل می‌کند (مثل فیوز یا رله).

ج وسایل حفاظتی جریان باقی مانده (RCDها)

د کلید (FU) که به Fault Voltage Protection نیز شناخته می‌شوند.

 

مقاومت مجاز اتصال زمین بدنه‌های هادی‌ها

مقاومت مجاز اتصال زمین هادی‌ها از رابطه  بدست می‌آید که Id جریان اتصالی در حالیکه اولین اتصالی کامل بین فاز و بدنه هادی بوجود آمده باشد، همچنین Id شامل جریانهای نشت بوده و امپدانس کل اتصال زمین تأسیسات الکتریکی را نیز در بر می‌گیرد و UL ولتاژ احتمالی تماس است.

همچنین برای یافتن مقاومت مجاز اتصال زمین می‌توان از فرمولهای زیر نیز استفاده کرد.

الف) سیستم برقگیر: حداکثر 5 اهم

ب) نقطه نول ژنراتور، ترانس قدرت، شبکه فشار ضعیف: 2 اهم یا از فرمول  که در قبل توضیح داده شده است استفاده می‌شود.

ج) بدنه تابلوها و وسایل فشار ضعیف:

ج 1) اگر نول شبکه و بدنه هر کدام از وسایل برقی به صورت مستقل زمین شده باشد TTآنگاه مقاومت مجاز اتصال زمین از فرمول زیر یافت می‌شود:  که IA جریان عملکرد دستگاه حفاظت اضافه جریان است.

ج 2) اگر نول شبکه وسیم هادی بدنه هرکدام از وسایل و دستگاه‌ها از طریق شبکه اتصال زمین به هم وصل باشند (TN) آنگاه مقاومت مجاز اتصال زمین از رابطه  بدست می‌آید که UE ولتاژ بین فاز و نول و IA همان جریان عملکرد دستگاه حفاظت اضافه جریان است.

د) بدنه وسایل فشار قوی:

د) بدنه وسایل فشار قوی: که به سه صورت بدست می‌آید: الکترود زمین انواع الکترودهای زمین عبارتند از: 1) الکترود اتصال به زمین نوع میله مسی مغز فولادی 2) الکترود اتصال به زمین نوع لوله‌ای با لوله فولادی گالوانیزه یا سیاه با قطر داخلی حدود 10 سانتی‌متر با طول 2، 3، 4 و 6 متر 3) الکترود اتصال به زمین نوع لوله‌ای با قطرهای 3، 4 و 5 سانتی‌متر به طول تقریب 5/1 متر 4) الکترود اتصال به زمین نوع صفحه مسی تخت از ورق مس 5) الکترود اتصال زمین نوع لوله‌ای پرسی با لوله مخصوصی پرس شده (G1 PIPE) 6) از سیستم لوله‌کشی آب شهر یا غلاف سربی کابلها تحت شرایط خاص می‌توان استفاده کرد البته استفاده از لوله‌های گاز و گرمایش به عنوان الکترود زمین ممنوع است.

ـ برای حجم معینی از فلز الکترود هرچه یکی از ابعاد آن طولانی‌تر بوده و تماس الکترود با خاک بیشتر باشد، مقاومت آن نسبت به جرم کلی زمین کمتر خواهد بود.

بنابراین یک الکترود میله‌ای یا تسمه‌ای که به صورت قائم یا افقی نصب شده باشد نسبت به الکترود صفحه‌ای ارجحیت دارد، الکترود صفحه‌ای کم اثرترین الکترودهاست.

ـ انتخاب الکتروهای مختلف بستگی به نوع زمین دارد.

مثلاً برای زمینهای نرم و شور، لوله سیاه آب به قطر 4 اینچ و طول دو تا سه متر یا میله مسی با مغز فولادی مخصوص، برای زمینهای نیم سخت و سخت از میله مسی با مغز فولادی مخصوص به تعداد لازم یا چاه اتصال زمین که در آن صفحه مسی با ابعاد لازم همراه با ذغال و نمک باشد استفاده می‌شود.

همچنین برای زمینهای بسیار سخت و صخره‌ای باید یک شبکه بافته شده از مفتول مسی در مساحتی به وسعت حدود 600 مترمربع یا بیشتر در عمق 60 تا 80 سانتیمتری زمین، به کاربرد.

محاسبه تعداد چاه ارت برای محاسبه تعداد چاه‌های ارت برای هر نوع الکترودی فرمولی جهت محاسبه مقاومت وجود دارد، بعد از محاسبه مقاومت الکترود، با توجه به مقاومت مجاز مورد نظر، تعداد الکترودهایی که باید موازی شوند تا این مقاومت مجاز بدست آید را می‌یابیم، البته می‌توان با موازی کردن انواع مختلف الکترودها نیز به این مقدار مقاومت مجاز رسید، تعداد الکترودهایی که باید موازی شوند، تعداد چاه‌های ارت را نیز معین می‌کند.

مثلاً برای الکترود تک میله‌ای یا تک لوله‌ای که انتهای آن در سطح زمین قرار دارد.

که R مقاومت هر چاه اتصال زمین است، مقاومت مخصوص الکتریکی زمین برحسب اهم ـ سانتی‌متر است که در جدول 1 برای زمینهای مختلف داده شده است، D قطر الکترود مورد نظر بر حسب سانتی‌متر و L طول الکترود مورد نظر برحسب سانتی‌متر است.

الکترود زمین اساسی همان روش حفر چاه زمین است و از یک صفحه مسی که به طور قائم در ته چاه قرار می‌گیرد و در اطراف آن حداقل به ضخامت 20 سانتیمتر از هر طرف، پودر زغال هیزم ریخته کوبیده شده است استفاده می‌شود.

الکترود زمین ساده برای مواردی که احداث چاه ارت برای مشترکین مقدور نیست و به دلیل تعداد زیاد مشترکان می‌توان با احداث تعدادی الکترود ساده‌تر با مقاومت بیشتر به مقاومت مطلوب رسید، از این الکترود استفاده می‌شود، الکترود زمین ساده می‌تواند یک لوله گالوانیزه به قطر حداقل 1 اینچ یا میله فولادی مخصوص که در زمین کوبیده شده یا به صورت قائم دفن شده تشکیل یافته است.

در محل خروج لوله از زمین نیز یک چاهک بتنی یا آجری با ابعاد حداقل 30×30×30 سانتیمتر ساخته می‌شود.

شرایط استفاده از یک یا دو الکترود برای سیستم و برای ایمنی چنانچه در یک پست، خطوط ورودی و خروجی فشار قوی کابلی باشند و طول هریک از خطوط قبل از پست، از 3 کیلومتر بیشتر باشد می‌توان برای هر دو منظور ایمنی و سیستم از یک الکترود استفاده کرد اما اگر یکی از دو شرط بالا یعنی کابلی بودن و فاصله بیش از 3 کیلومتر نقض شود باید دو سیستم زمین از هم جدا شوند.

همچنین برای استفاده از دو الکترود، فاصله دو الکترود از 20 متر نباشد کمتر باشد.

حداقل عمق الکترودهای زمین برای الکترودهای کوبیده شده یا دفن شده به صورت قائم 2متر، لبه بالایی الکترود صفحه‌ای از سطح زمین 5/1 متر، الکترودهای افقی تسمه‌ای یا هادی مسی 7/0 متر است.

جعبه اتصال آزمایش برای آزمایش مقاومت الکتریکی هر الکترود اتصال زمین، بعد از نصب یا در زمان بهره‌برداری، برای هر الکترود یک جعبه اتصال آزمایش باید پیش‌بینی شود تا به صورت دوره‌ای مقاومت الکترود نسبت به جرم کلی زمین اندازه‌گیری شود.

این جعبه در روی سطح نزدیکترین دیوار به الکترود مربوطه و در ارتفاع 5/1 متری از کف تمام شده زمین نصب می‌گردد.

همبندی ـ برای همولتاژ کردن و جلوگیری از اضافه ولتاژ در هر ساختمان یک هادی همبندی اصلی کلیه قسمتهای زیر را به یکدیگر وصل می‌کند: هادی حفاظتی PE یا PEN اصلی، هادی خنثی (N)، لوهای اصلی آب، گاز، لوله‌های قائم تاسیسات، قسمتهای فلزی ساختمانها، الکترودهای اصلی و فرعی زمین.

ـ اگر کوچکترین شکی به کارایی وسایل قطع خودکار باشد باید از همبندی اضافی برای کلیه قسمتهای فلزی که به طور همزمان در دسترس هستند استفاده شود.

سطح مقطع هادی‌های حفاظتی، خنثی، همبندی اصلی و اضافی و هادی اتصال زمین 1) سطح مقطع هادی خنثی (N): حداقل مقطع هادی خنثی در جدول 2 آمده است.

2) سطح مقطع هادی حفاظتی و مشترک حفاظتی ـ خنثی (PE و PEN): سطح مقطع هادیهای حفاظتی نباید از مقادیر زیر کوچکتر باشد: 5/2 میلیمترمربع برای هادی حفاظتی که جزیی از مدار تغذیه نباشد ولی دارای حفاظت مکانیکی باشد.

4 میلیمتر مربع برای هادی حفاظتی که جزئی از مدار تغذیه نبوده و دارای حفاظت مکانیکی نیز نباشد.

و در عین حال باید سطح هادیهای حفاظتی از مقادیر جدول 3 نیز کوچکتر نباشد همچنین می‌توان برای یافتن سطح مقطع هادی حفاظتی از رابطه که در فصل دوم مطرح شد استفاده نمود.

3) سطح مقطع هادی همبندی اصلی: نباید از 6 میلیمترمربع کوچکتر و از 25 میلیمترمربع بزرگتر باشد و همچنین نباید از نصف سطح مقطع بزرگترین هادی حفاظتی در تاسیسات نیز کوچکتر باشد.

4) سطح مقطع هادی همبندی اضافی: نباید از مقادیر زیر کوچکتر باشد.

5/2 میلیمتر مربع اگر هادی همبندی اضافی از حفاظت مکانیکی کافی برخوردار باشد.

4 میلیمتر مربع اگر هادی همبندی اضافی از حفاظت مکانیکی برخوردار نباشد.

همچنین اگر هادی همبندی اضافی بدنه دو دستگاه را به هم وصل کند، نباید از کوچکترین هادی حفاظتی مدار تغذیه کننده دو دستگاه کوچکتر باشد و در مورد هادی همبندی متصل کننده بدنه‌های هادی و قسمتهای هادی بیگانه، سطح مقطع نباید از نصف هادی حفاظتی مدار مربوط کوچکتر باشد.

5) سطح مقطع هادی اتصال زمین: سطح مقطع هادی زمین نباید از مقادیر زیر کمتر باشد.

ـ 16 میلیمترمربع، اگر هادی مسی بوده و به نحو مؤثری در برابر خوردگی حفاظت شده باشد.

ـ 25 میلیمترمربع، اگر هادی از مس لخت باشد.

ـ 50 میلیمترمربع، اگر هادی از آهن باشد.

ترمینال اصلی اتصال زمین در محل ورود برق به ساختمان و قبل از کنتور یا در تابلوی اصلی ترانسفورماتور یک شینه یا ترمینال اصلی اتصال زمین قرار می‌دهند تا هادیهای زمین، PE، یا PEN و N و هادی همبندی اصلی به آن متصل شوند (مطابق شکل 2).

نکاتی در مورد وسایل حفاظتی ـ انتخاب فیوز مناسب باید مبتنی بر جریان اتصال کوتاه در دورترین نقطه شبکه باشد، این کار عملاً استفاده از ظرفیت کامل کابلها و سیمهای شبکه را کاهش می‌دهد، برای حل مشکل، در نقاط مختلف در طول شبکه از فیوزهای میان راهی استفاده می‌نمائیم یا اینکه بجای فیوز، کلیدهای خودکار و رله‌های حساس را به کار می‌بریم تا حد امکان تقسیم بار روی فازها متعادل شود.

ـ سیم نول باید در انتهای شبکه و در انتهای کلیه شاخه‌های فرعی زمین گردد و این سیم نباید به هیچ وجه فیوز داشته باشد.

ـ برای انتخاب وسیله حفاظتی اتصال کوتاه در سیستم TN باید دو رابطه و برقرار باشد.

که Za امپدانس حلقه اتصال کوتاه، Ia شدت جریانی برحسب آمپر که وسیله حفاظتی را در زمانی مجاز قطع خواهد کرد، زمان مجاز برای وسایل ثابت حداکثر 5 ثانیه و برای وسایل دستی حداکثر 4/0 ثانیه است.

Uo ولتاژ بین هادی فاز و زمین و In شدت جریان اسمی وسیله حفاظتی و K ضریب تعیین شده که به صورت زیر است: برای مدارهای اصلی برای همه فیوزها 5/2، برای فیوزهای اصلی انشعاب 5/2، در سیستم مشترک برای فیوزهای زود ذوب 5/3، برای فیوزهای دیر ذوب کوچکتر یا مساوی 50 آمپر 5/3، و برای فیوزهای دیر ذوب بزرگتر یا مساوی 63 آمپر، 5 و برای کلیدهای خودکار مینیاتوری 5/3، برای کلیدهای اتوماتیک 25/1 است.

برای انتخاب وسایل حفاظتی در سیستم‌های مختلف از شکل 3 استفاده می‌شود در این شکل داریم: جریان نامی خطای کلید خودکار ایمنی، Ia جریان قطع وسایل محافظ اضافه جریان با زمانهای قطع 2/0 ثانیه در مدارهای با پریز و جریانهای نامی تا 35 آمپر، 2/0 ثانیه در مدارهای با وسایل سیار کلاس حفاظتی I، 5 ثانیه در هر نوع مدار الکتریکی و IF جریان خطا می‌باشد، Uo ولتاژ نامی شبکه و UL حداکثر ولتاژ مجاز تماس که معمولاً برای انسان در حالت ولتاژ متناوب 50 و برای حیوانات 25 ولت در نظر گرفته می‌شود.

همچنین RA مقاومت بدنه دستگاه با زمین و RB مقاومت اتصال سیستم به زمین است و ZS همان Za یعنی مقاومت حلقه اتصال کوتاه است.

شکل 1 شکل 2 شکل 3 جدول 1: مقاومت ویژه زمین در فرکانس 60 هرتز جدول 2: سطح مقطع سیم فاز و حداقل مقطع هادی خنثی جدول 3: سطح مقطع هادیهای حفاظتی و فاز سیستم برقگیر جهت محافظت ساختمانهای مختلف، برجها و دودکشهای کارخانه‌ها و غیره در برابر رعد و برق، سیستم‌های برقگیر متناسب با مورد مصرف پیش‌بینی می‌شود.

مسیر عبور جریان برق از یک برقگیر شامل میله برقگیر، تسمه و یا سیم مسی رابط و چاه اتصال به زمین است.

انواع برقگیر برای محافظت ساختمانها بر دو نوع هستند: 1) برقگیر نوع قفس فاراده: از تعدادی میله برقگیر تشکیل شده که در سطح پشت بام ساختمانها نصب می‌شوند و بوسیله تسمه مسی با هم مرتبط هستند.

2) برقگیر نوع رادیواکتیو: شامل دستگاه برقگیر رادیواکتیو به همراه اتصالات مربوطه می‌باشد این برقگیر بوسیله تشعشع اشعه آلفا که مقاومتی فوق‌العاده کم در اطراف خود ایجاد می‌کند کار می‌کند.

مشخصات برقگیر نوع قفس فاراده این نوع برقگیرها باید شامل اجزای زیر باشند: ـ میله برقگیر یکپارچه و سر میله تک شاخه و یا چند شاخه که باید از مس خالص باشند و نوک شاخه‌ها به شکل مخروطی تیز باشد.

ـ میله برقگیر دو پارچه باید از میله مسی و یا لوله مس صیقلی باشد.

ـ هادی‌های ارتباطی بین شبکه برقگیر و سیستم اتصال زمین باید از نوع تسمه مسی با حداقل ابعاد 3×20 میلیمتر باشد.

ـ سیستم اتصال زمین برقگیر باید از نوع میله اتصال زمین یا لوله اتصال زمین یا ورق مسی یک پارچه و مشبک و یا چاه اتصال زمین باشد.

(مقاومت سیستم اتصال زمین نباید از 5 اهم بیشتر باشد) مشخصات برقگیر نوع رادیواکتیو این نوع برقگیرها باید شامل اجزای زیر باشد.

ـ این نوع برقگیر تشکیل شده از میله مرکزی نقطه شوک، بازوها یا پره‌های نگهدارنده پلاک‌های رادیواکتیو، بدنه و پایه اصلی (که از فولاد بسیار سخت ساخته می‌شوند)، پلاک‌های رادیواکتیو و حفاظ و عایق بین قسمتهای فوق و دکل.

ـ ایزوتوپ رادیواکتیو باید در داخل پلاک‌هایی از جنس فلزات مقاوم در برابر عوامل جوی، مثل رادیوم، پلاتین، طلا و … محافظت شده باشد.

ـ برای هدایت جریان حاصله از رعد و برق از برقگیر به میله اتصال زمین از کابل هم محور مخصوص که قادر به تخلیه میانی بار الکتریکی است استفاده می‌شود.

ـ دکل حامل سیستم برقگیر رادیواکتیو ممکن است از نوع برج یا تیرفلزی نوع تلسکوپی باشد.

ـ به منظور جلوگیری از تخلیه رعد و برق بوسیله میله روی دکل (به جای انتقال از روی سیم‌ها به زمین) باید در انتهای برقگیر دستگاه کنترل ماکزیمم دشارژ و عایق نصب شود.

موارد استفاده از برقگیر نوع قفس فاراده از این برقگیر در مناره‌ها و برجها، بناهای گنبدی شکل، دودکش‌های بلند فلزی، دکل‌های خطوط انتقال و دکل‌های فلزی ویژه نصب پرچم استفاده می‌شود.

ـ طول میله این نوع برقگیر عبارت است از: برای مناره‌ها و برجها و دودکش‌ کارخانه‌ها و دکل‌های خطوط انتقال نیرو: cm30 برای بناهای گنبدی شکل بستگی به شعاع مقطع قسمت پائین گنبد دارد و باید طوری محاسبه شود که بعد از نصب بر روی گنبد ارتفاع از سر برقگیر تا مقطع پایین گنبد بزرگتر از شعاع قسمت پایین گنبد باشد.

موارد استفاده از برقگیر نوع رادیواکتیو از این نوع برقگیر در مجموعه‌های آپارتمانی، ساختمانهای مختلف مجموعه دانشگاهی، مدارس و …، بیمارستانها، مجموعه ساختمانهای بازرگانی و اداری و کارخانه‌های مختلف استفاده می‌شود.

محاسبه و انتخاب برقگیر نوع رادیواکتیو در جدول 5 آمده است.

اصول و روشهای نصب برقگیر نوع قفس فاراده در انواع ساختمانها و بناها ممکن است از سر میله برقگیر تک شاخه یا چند شاخه استفاده شود.

ارتفاع میله برقگیر از سطح محل نصب باید حداقل cm50 یا بیشتر باشد.

فواصل نصب برقگیر در یک سطح باید حداقل 30 متر یا کمتر باشد.

همه گوشه‌های خارجی ساختمان باید دارای برقگیر باشد حتی اگر فواصل آن خیلی کم باشد.

کلیه میله‌های برقگیر نصب شده باید بوسیله تسمه مسی به هم متصل شوند.

کلیه قسمتهای فلزی موجود در پشت بام مثل سقف شیروانی یا سایبان فلزی باید به شبکه برقگیر متصل شوند.

کلیه تسمه‌های ارتباطی بین شبکه برقگیر و الکترود اتصال زمین باید با فواصل یکسان و از روی بدنه خارجی ساختمان و در خط مستقیم کشیده شود.

(تسمه‌ها همه باید از نوع تسمه حلقه‌ای باشند).

چاههای انصال زمین سیستم برقگیر نوع قفس فاراده باید از چاههای سیستم اتصال زمین تأسیسات برق جدا باشد.

اصول و روشهای نصب برقگیر نوع رادیواکتیو این نوع برقگیر باید حدوداً در مرکز سطح تحت حفاظت مورد نظر و در بالاترین قسمت ساختمان روی دکل مناسب قرار گیرد.

برای تعیین ارتفاع دکل باید دقت کافی کرده طوری که نوک میله مرکزی نقطه شوک دستگاه برقگیر حداقل یک متر از نوک بالاترین وسایل نصب شده یا موجود در سطح محافظت شده اطراف برقگیر قرار گرفته باشد.

کابل اتصال بین برقگیر و الکترود زمین باید از نوع هم محور بوده و در مسیر مستقیم با حداقل تعداد خم‌ها نصب شود.

چاه اتصال زمین سیستم برقگیر در این حالت هم باید از چاههای سیستم اتصال زمین تأسیسات برقی جدا باشد.

محاسبه تعداد میله‌های برقگیر فرانکلین و تعداد هادیهای نزولی الف) طبق استاندارد NFPA 78: الف ـ1) تعداد پایانه‌های هوایی: در پیرامون سطح مورد نظر در مواردی که ارتفاع نوک پایانه هوایی از سطح مورد حفاظت از 10 اینچ بیشتر باشد حداکثر فاصله بین پایانه‌ها 6 متر و در صورتی که ارتفاع مزبور حداقل 24 اینچ باشد فواصل نصب حداکثر 6/7 متر است و فواصل نصب پایانه‌ها از کناره‌ها و گوشه‌های سطوح حداکثر 60 سانتی‌متر باید باشد.

در فواصل میانی، برای سقفهای با ابعاد بیش از 15 متر، فواصل میانی پایانه‌ها باید حداکثر 15 متر باشد.

الف ـ2) تعداد هادیهای نزولی: الف ـ2ـ1) برای هر 30 متر محیط تحت حفاظت، یک نزولی لازمست و به طور کلی برای هر نوع ساختمان حداقل دو نزولی لازم می‌باشد.

الف ـ2ـ2) برای سطوح تا 360 مترمربع مساحت دو نزولی و به ازای هر 270 مترمربع مازاد یک نزولی اضافی لازمست.

ب) طبق استاندارد IEC 1024-1: ب ـ1) تعداد پایانه‌های هوایی: در این مورد یکی از روشهای زاویه حفاظتی، گوی غلطان، یا شبکه‌بندی به کار می‌رود که طبق جدول 4 داده شده است.

ب ـ2) تعداد هادیهای نزولی: فاصله بین هادیهای نزولی برای کلاس I، 10 متر برای کلاس II، 15 متر، کلاس III، 20 متر و کلاس IV، 25 متر است اما در هر صورت حداقل 2 هادی نزولی در هر جا لازمست.

محاسبه تعداد و نوع پلاک‌های رادیواکتیو و ارتفاع دکل برقگیرهای رادیواکتیو این مقادیر در جدول 5 آمده است.

چند نکته در مورد برقگیرهای فرانکلین و رادیواکتیو ـ برقگیر رادیواکتیو روی دکل برقگیر و برقگیر فرانکلین بدون دکل و حداکثر 2 متر میله دارد.

ـ برقگیر قفس فاراده از چند میله فرانکلین تشکیل شده و شعاع فضای حفاظت شده هر میله فرانکلین مساوی طول میله است و بوسیله سیم مسی لخت به اتصال زمین وصل می‌شود.

(میله فاراده می‌تواند یک پارچه، دو پارچه یا نصب پرچم باشد).

ـ برقگیر رادیواکتیو در مرکز بلندترین پشت بام قرار دارد، شعاع فضای حفاظت شده بستگی به قدرت تشعشع امواج رادیواکتیو دارد و به وسیله کابل هم محور به ارت متصل می‌شود.

یک نوع برقگیر جدید نیز وارد بازار شده که در زیر به شرح آن می‌پردازیم: برقگیر مولد برق اولیه (ESE) موسوم به برقگیر الکترونیک این برقگیر شامل 1 یا چند پایانه هوایی الکترونیک با ملحقات و اتصالات مربوطه (شامل میله برقگیر ـ مجموعه یونیزه کننده الکترونیکی ـ پایه نصب و محل اتصال هادی‌های ارتباطی) است.

که در مرکز بلندترین قسمت ساختمان نصب می‌شوند و به وسیله تسمه یا سیم مسی لخت به هم مرتبط و از یک یا چند نقطه مختلف به سیستم زمین وصل می‌شود.

شعاع فضای محافظت شده از مرکز هر برقگیر الکترونیک بستگی به مدل ساختمان، ارتفاع نصب و موارد کاربرد دارد.

موارد استفاده و ضوابط محاسباتی برقگیر الکترونیک برقگیر الکترونیکی (ESE) براساس استاندارد NFC-17-102 برای حفاظت ساختمانهای عادی با ارتفاع کمتر از 60 متر و فضاهای باز در موارد زیر استفاده می‌شود: ـ مجموعه‌های مسکونی ـ ساختمانهای مختلف مجموعه فرهنگی و آموزشی و مانند آن ـ مجموعه ساختمانهای تجاری ـ اداری ـ ورزشی و مانند آن ـ ساختمانهای درمانی و مراقبتی (بیمارستان ـ درمانگاه) ـ کارخانه‌های مختلف و پالایشگاهها و برج‌ها و دودکشهای کارخانه‌ها ـ ساختمانهای تکی بلند ـ موزه‌ها و آثار باستانی ـ فضاهای باز شامل انبارها و محوطه‌های تفریحی محدوده حفاظتی هر برقگیر الکترونیک از گردش شعاع‌های حفاظتی حاصل از ارتفاع‌های مختلف حول محور آن به وجود می‌آید.

که شعاع حفاظتی هر برقگیر الکترونیک (RP) بستگی به ارتفاع نوک آن نسبت به سطح مورد حفاظت (h)، پیشروی زمان تخلیه و انتخاب کلاس حفاظت مورد نیاز دارد که به شرح زیر محاسبه می‌شود: الف) اگر (سطح مورد حفاظت) باشد.

شعاع حفاظت با توجه به کلاس حفاظت مورد نظر از فرمول زیر یا منحنی‌ها و جداول مربوطه بدست می‌آید.

RP: شعاع حفاظت برقگیر h: ارتفاع نوک برقگیر از سطح مورد حفاظت D: قطر کره فرضی با توجه به کلاس حفاظت یا فاصله برخورد صاعقه : فاصله‌ای که برقگیر نقطه دریافت آذرخش را برابر نظریه گوی فرضی از نوک پایانه هوایی دور می‌کند.

ب) در مواردی که h کلاس حفاظت سیستم برقگیر الکترونیک به سه دسته تقسیم می‌شود: کلاس I، D = 20m حداکثر حفاظت کلاس II، D = 45m حفاظت متوسط کلاس III، D = 60m حفاظت استاندارد محاسبه نوع و تعداد برقگیر الکترونیک لازم برای حفاظت کامل هر ساختمان بستگی به سطح ساختمان یا فضای تحت محافظت دارد.

جدول 4: استقرار پایانه‌های هوایی برای کلاس حفاظت جدول 5 مقدار رادیواکتیو هر پلاک (به مرکوری): 5/267 = 1EF 535 = 2EF 5/802 = 3EF د ـ1)125د ـ1)جریان باقی مانده نشت زمین + جریان سیم‌پیچ د ـ2)125د ـ2)جریان باقی مانده نشت زمین د ـ3)125د ـ3)جریان نشت زمین مقاومت ویژهنوع زمین0/01 to 1آب دریا10 to 100زمین باتلاق100زمین مرطوب1000زمین خشک107سنگلاخ109ماسه سنگ سطح مقطع هادی فاز (میلیمتر)حداقل سطح مقطع هادی خنثی مربوطه (میلیمتر مربع)حداقل سطح مقطع هادی خنثی مربوطه (میلیمتر مربع)حداقل سطح مقطع هادی خنثی مربوطه (میلیمتر مربع)سطح مقطع هادی فاز (میلیمتر)جنس هادی فاز: مس جنس هادی خنثی: مسجنس هادی فاز: آلومینیوم جنس هادی خنثی: آلومینیومجنس هادی فاز: آلومینیوم جنس هادی خنثی: مس12 25 3525 35معادل سطح مقطع فاز 25 3516 3550 70 9525 35 5035 35 5025 25 50120 150 18570 70 9570 70 9550 50 70340 300 400120 150 185120 150 18595 120 150 سطح مقطع هادیهای فاز مدار A (میلیمترمربع)حداقل سطح مقطع هادی حفاظتی مربوطه AP (میلیمترمربع)16A35 1616352/ A کلاس حفاظتH (متر) R (متر)20304560پهنای شبکه (متر)کلاس حفاظتH (متر) R (متر)پهنای شبکه (متر)I2025***5II303525**10III45453525*10IV605545352520* روشهای گوی غلطان و شبکه فقط در این موارد به کار می‌رود* روشهای گوی غلطان و شبکه فقط در این موارد به کار می‌رود* روشهای گوی غلطان و شبکه فقط در این موارد به کار می‌رود* روشهای گوی غلطان و شبکه فقط در این موارد به کار می‌رود* روشهای گوی غلطان و شبکه فقط در این موارد به کار می‌رود* روشهای گوی غلطان و شبکه فقط در این موارد به کار می‌رود* روشهای گوی غلطان و شبکه فقط در این موارد به کار می‌رود تعداد و نوع پلاک رادیواکتیومقدار رادیواکتیو به مرکوریجریان یونیزاسیون به واحد الکتروستاتیکشعاع دایره حفاظتی به مترسطح دایره حفاظتی به مترمربعحداقل ارتفاع دکل به مترEFI × 25355045/124905EFI × 4107010082519605EFI × 82140201650785052EF×2+EFI×626752286751766062EF×6321025081003140063EF2+2EF×4374527781254906062EF×8428030961507065063EF×2+2EF×6481535521759616063EF×4+2EF×45350400820012560063EF×8642049202501962506