پاسخ کوتاه: برخلاف تصور رایج، صاعقه فقط وقتی آسیب نمی‌زند که مستقیم به ساختمان بخورد. استاندارد بین‌المللی IEC 62305 چهار منبع آسیب را از هم جدا میکند: اصابت مستقیم به سازه، اصابت نزدیک سازه، اصابت به خط برق یا مخابرات ورودی و اصابت نزدیک این خطها. اصابت مستقیم میتواند آتشسوزی، آسیب سازه و برقگرفتگی ایجاد کند؛ اما اثرات غیرمستقیم، یعنی میدان مغناطیسی صاعقه و افزایش پتانسیل زمین، حتی از فاصله هم اضافه‌ولتاژی می‌سازند که تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی را خراب میکند.
در این راهنما ما در گروه کالوت توضیح می‌دهیم صاعقه از چه راههایی به ساختمان، افراد و تجهیزات آسیب میزند و برای هر کدام چه راه حفاظتی وجود دارد. اگر می‌خواهید بدانید خود صاعقه چیست و چه انواعی دارد، مقالهٔ صاعقه چیست و انواع صاعقه‌ها کدامند را بخوانید.
صاعقه از چه راههایی آسیب میزند؟ چهار منبع آسیب طبق IEC 62305
استاندارد IEC 62305-1 منبع‌های آسیب را بر اساس جای برخورد صاعقه در چهار گروه دسته‌بندی میکند:
- S1 (اصابت مستقیم به سازه): صاعقه به خود ساختمان، بام یا تجهیزات روی آن میخورد.
- S2 (اصابت نزدیک سازه): صاعقه به زمین یا جسمی در نزدیکی ساختمان میخورد.
- S3 (اصابت مستقیم به خط ورودی): صاعقه به خط برق، مخابرات یا لوله‌ای میخورد که وارد ساختمان میشود.
- S4 (اصابت نزدیک خط ورودی): صاعقه نزدیک این خطها به زمین میخورد.
همین استاندارد سه نوع آسیب را هم نام می‌برد: آسیب به افراد بر اثر ولتاژ تماس و گام، آسیب فیزیکی مثل آتشسوزی، انفجار و تخریب مکانیکی، و خرابی سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی بر اثر اضافهولتاژ. نکتهٔ مهم این است که نوع سوم، یعنی خرابی تجهیزات، از هر چهار منبع ممکن است؛ چه صاعقه مستقیم به ساختمان بخورد و چه نزدیک آن یا به خط‌های ورودی.
اثرات مستقیم صاعقه
اصابت مستقیم به ساختمان یا سازه (S1)
جریان صاعقه بسیار بزرگ است؛ طبق IEC 62305-1، سیستم حفاظت با بالاترین سطح (LPL I) برای جریان صاعقه تا ۲۰۰ کیلوآمپر طراحی میشود و پایین‌ترین سطح‌ها (III و IV) برای ۱۰۰ کیلوآمپر. اگر ساختمان سیستم حفاظت نداشته باشد، این جریان از هر مسیری که پیدا کند، مثل آرماتور، لوله یا سیمکشی، به زمین می‌رود و پیامدهایش این‌هاست:
- آتشسوزی و آسیب مکانیکی در بام، دودکش و نما؛
- جرقه بین قطعه‌های فلزی که به هم وصل نیستند، که در محیط‌های قابل اشتعال خطر انفجار دارد؛
- ولتاژ تماس و گام خطرناک برای افرادی که نزدیک نقطهٔ برخورد یا هادی‌ها هستند؛
- اضافهولتاژ شدید در تأسیسات برق و تجهیزات داخل ساختمان.
اصابت به تجهیزات روی بام و بیرون ساختمان
آنتن، دوربین، پنل خورشیدی، دستگاههای تهویه و هر تجهیزی که روی بام یا بیرون ساختمان نصب شده، اگر در محدودهٔ حفاظت صاعقهگیر نباشد، ممکن است مستقیم صاعقه بخورد و جریان صاعقه را از راه کابل‌هایش به داخل ساختمان بیاورد. این تجهیزات باید در محدودهٔ حفاظت سیستم گیرنده قرار بگیرند و بدنهٔ فلزی‌شان همبند شود.
اصابت به خطوط انتقال برق و خطوط ورودی ساختمان (S3)
صاعقهای که به خط فشار قوی میخورد، ولتاژی بسیار بیشتر از تحمل مقره‌ها میسازد؛ روی مقره جرقه (فلش‌اوور) میزند، حفاظت شبکه خط را قطع میکند و ممکن است برق گسترهٔ وسیعی قطع شود. وقتی صاعقه به خط فشار ضعیف یا مخابراتی میخورد که به ساختمان وصل است، بخشی از جریان صاعقه از راه همین خط وارد ساختمان میشود و در محل ورود خطر آتشسوزی و در تجهیزات متصل خطر خرابی دارد. برای همین در ورودی برق ساختمان‌هایی که خط هوایی یا صاعقهگیر دارند، ارستر (SPD) نوع ۱ نصب میشود که برای عبور جریان صاعقه آزمایش شده است.
اثرات غیرمستقیم صاعقه
صاعقه لازم نیست به خود ساختمان بخورد تا به تجهیزات آسیب بزند؛ طبق IEC 62305-1 خرابی سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی از هر چهار منبع آسیب ممکن است. سازوکارهای اصلی اثر غیرمستقیم این‌هاست:
القای مغناطیسی از صاعقهٔ نزدیک (S2)
جریان صاعقه در چند میکروثانیه به اوج میرسد و دور خودش میدان مغناطیسی بسیار قوی و سریعی میسازد. هر جا کابل‌های برق و داده با هم یک «حلقه» درست کنند، مثلاً کابل برق و کابل شبکه‌ای که هر دو به یک رک یا کامپیوتر می‌رسند، این میدان در آن حلقه ولتاژ القا میکند. هرچه حلقه بزرگ‌تر باشد، ولتاژ القایی بیشتر است. به همین دلیل IEC 62305-4 مسیر کابلکشی با کمترین سطح حلقه، شیلد کردن و همبندی را جزو اقدام‌های حفاظتی می‌آورد.
اصابت نزدیک خطوط ورودی (S4)
خط‌های برق و مخابرات طولانی، مثل آنتن‌های بزرگ عمل میکنند. صاعقهای که نزدیک این خطها به زمین میخورد، روی آن‌ها اضافهولتاژ القا میکند و این اضافهولتاژ از راه خط به تابلو و تجهیزات داخل ساختمان میرسد.
افزایش پتانسیل زمین
وقتی جریان صاعقه به زمین میرسد، ولتاژ خاکِ اطراف نقطهٔ برخورد برای لحظه‌ای بسیار بالا می‌رود و هرچه دورتر شویم کم میشود. اگر دو بخش از تأسیسات به دو نقطهٔ زمین جدا از هم وصل باشند، مثلاً ساختمان به ارت خودش و کابل مخابراتی به یک زمین دوردست، بین آن‌ها اختلاف ولتاژ می‌افتد و این ولتاژ از راه کابلها به تجهیزات میرسد. راه حل، یکپارچه کردن سیستم زمین و همبندی و هم‌پتانسیل‌سازی همهٔ بخشهای فلزی است.
اضافهولتاژ کلیدزنی
قطع و وصل بارهای بزرگ، موتورها و خازن‌ها در شبکهٔ برق هم اضافه‌ولتاژهای گذرایی میسازد که از نظر اثر روی تجهیزات شبیه اثر صاعقه‌اند، هرچند انرژی کمتری دارند. ارسترهای تابلو و نزدیک تجهیزات در برابر این اضافه‌ولتاژها هم محافظت میکنند.
راه‌های حفاظت در برابر اثرات صاعقه
هیچ جزء منفردی بهتنهایی در برابر همهٔ اثرات صاعقه محافظت نمی‌کند. حفاظت کامل از چند لایه ساخته میشود که هر کدام جلوی یکی از راه‌های آسیب را می‌گیرد:
۱. ارزیابی ریسک
اولین قدم این است که بدانیم ساختمان به چه سطحی از حفاظت نیاز دارد. IEC 62305-2 روش محاسبهٔ ریسک صاعقه را بر اساس محل، ابعاد، کاربری، خط‌های ورودی و تجهیزات ساختمان می‌دهد. ارزیابی و محاسبهٔ ریسک صاعقه از خدماتی است که ما انجام می‌دهیم.
۲. حفاظت بیرونی: صاعقهگیر، هادی نزولی و سیستم زمین
سیستم حفاظت بیرونی طبق IEC 62305-3 جریان اصابت مستقیم را می‌گیرد و از مسیری کنترل‌شده بیرون ساختمان به زمین می‌برد. سه بخش اصلی دارد:
- سیستم گیرنده: میله‌های صاعقهگیر و هادی‌های بام. ما صاعقهگیر ساده (میلهٔ صاعقهگیر)، پایه‌های صاعقهگیر و صاعقه‌گیرهای الکترونیکی مدل‌های ACTIVE 1D+، ACTIVE 2D و ACTIVE 4D را همراه با پایهٔ تلسکوپی عرضه می‌کنیم. تفاوت این دو روش را در انتخاب بهترین صاعقهگیر توضیح داده‌ایم.
- هادی‌های نزولی: جریان را از بام تا زمین روی نما پایین می‌آورند، با بست‌ها و یراق‌آلات صاعقهگیر به نما بسته میشوند و در پایین سکسیونر (اتصال آزمون) دارند تا بتوان سیستم زمین را اندازه گرفت. برای هادی‌ها تسمهٔ مسی، سیم لخت مسی، تسمهٔ استیل و مفتول گالوانیزه (راند وایر) را عرضه می‌کنیم.
- سیستم زمین: رینگ و میلهٔ ارت که جریان را در خاک پخش میکنند؛ در ساختمان‌های نو، ارت فونداسیون بهترین پایهٔ آن است. تجهیزات ارتینگ ما از میلهٔ ارت و بست تا مواد کاهنده را پوشش می‌دهد.
اجزای این سیستم را با جزئیات بیشتر در سیستم حفاظت در برابر صاعقه و اجزای آن آورده‌ایم.
۳. همبندی هم‌پتانسیل
همهٔ بخشهای فلزی ساختمان، لوله‌ها، سازهٔ فلزی، شیلد کابلها و سیستم زمین در ورودی ساختمان به یک شینهٔ همبندی، مثل ارت بار با لینک قطع و وصل، وصل میشوند تا هنگام صاعقه بین آن‌ها اختلاف ولتاژ خطرناک و جرقه پیش نیاید.
۴. حفاظت داخلی: نواحی LPZ و ارستر (SPD)
IEC 62305-4 ساختمان را به نواحی حفاظت صاعقه (LPZ) تقسیم میکند و در هر مرز، اضافهولتاژ را یک مرحله پایین می‌آورد:
- LPZ 0A: بیرون از محدودهٔ حفاظت صاعقهگیر؛ اصابت مستقیم و میدان کامل صاعقه.
- LPZ 0B: در محدودهٔ حفاظت صاعقهگیر و در امان از اصابت مستقیم، ولی هنوز در معرض میدان کامل صاعقه.
- LPZ 1: داخل ساختمان؛ جریان‌های ورودی با ارستر در مرز محدود شده‌اند و دیوارها و آرماتور میدان را کمی کم میکنند.
- LPZ 2 و بالاتر: اتاق‌ها یا تابلوهایی با حفاظت بیشتر برای تجهیزات حساس.
در عمل یعنی سه مرحله ارستر: نوع ۱ در ورودی اصلی برق (مرز LPZ 0 به 1) که جریان صاعقه را تحمل میکند، نوع ۲ در تابلوهای توزیع و نوع ۳ نزدیک تجهیزات حساس. ما ارسترهای برق نوع ۱، ۲ و ۳، از جمله ارستر کلاس ۱ سه‌فاز TNS، ارستر ترکیبی کلاس ۱+۲+۳ سه‌فاز TNS و ارستر پریزی، ارستر دیتا با کانکتور RJ45، ارسترهای خطوط داده و مخابرات و ارسترهای سیستم خورشیدی را عرضه می‌کنیم. انتخاب و هماهنگی این ارسترها را در انواع ارستر (SPD) و نقش آن‌ها و مفهوم نواحی را در کاهش مرحله‌ای اضافهولتاژ با روش LPZ توضیح داده‌ایم.
۵. بازرسی و نگهداری دوره‌ای
با گذشت زمان ممکن است اتصال‌ها شل شوند، هادی‌ها آسیب ببینند یا ارسترها پس از تخلیهٔ اضافه‌ولتاژهای شدید از کار بیفتند. سیستم حفاظت باید طبق برنامه بازرسی و آزمایش شود؛ کنتور شمارندهٔ صاعقه تعداد تخلیه‌ها را ثبت میکند و ریموت تستر سلامت صاعقهگیر الکترونیکی را آزمایش میکند. بازرسی دوره‌ای و نگهداری ارت و صاعقهگیر از خدماتی است که ما در محل انجام می‌دهیم.
استانداردهای مرجع
- IEC 62305-1:2024، اصول کلی حفاظت در برابر صاعقه (منبع‌های آسیب، نوع آسیب و سطحهای حفاظت)؛
- IEC 62305-2:2024، مدیریت ریسک؛
- IEC 62305-3:2024، آسیب فیزیکی سازه‌ها و خطر برای افراد؛
- IEC 62305-4:2024، سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی داخل سازه‌ها.
تغییرات ویرایش ۲۰۲۴ این مجموعه را در بستهٔ IEC 62305:2026 و تغییرات آن آورده‌ایم. برای پروژه‌های داخل ایران، مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان و ضوابط محلی هم ملاک‌اند.
جمع‌بندی
صاعقه از چهار راه آسیب میزند: اصابت به ساختمان، نزدیک آن، به خط‌های ورودی و نزدیک آن خطها. اصابت مستقیم بیشتر آسیب فیزیکی و خطر جانی دارد و اثرات غیرمستقیم بیشتر تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی را خراب میکنند. حفاظت کامل از ترکیب صاعقهگیر و هادی نزولی، سیستم زمین مناسب، همبندی و ارسترهای هماهنگ در مرز نواحی LPZ ساخته میشود. اینکه این خسارت‌ها در عمل چقدر است را در خسارت‌های ناشی از صاعقه ببینید.
اگر می‌خواهید بدانید ساختمان یا تأسیسات شما در برابر کدام اثر صاعقه آسیب‌پذیر است، کارشناسان ما در گروه کالوت ریسک را ارزیابی میکنند، سیستم حفاظت در برابر صاعقه و حفاظت اضافهولتاژ با SPD را طراحی میکنند و تجهیزات لازم را عرضه و نصب و اجرا میکنند. برای مشاوره یا استعلام قیمت، با ما تماس بگیرید.
