نظام الحماية من الصواعق الكهربائية

تعريف الصاعقة الكهربائية:

الصواعق الكهربائية ظاهرة جوية تنشأ نتيجة العواصف الرعدية وتراكم الشحنات الكهربائية في الغيوم، بحيث تصبح شدة الحقل الكهربائي السائد بين غيمة وأخرى، أو بين غيمة والأرض أكبر من مقدرة الهواء على العزل (المتانة الكهربائية للهواء) فتنشأ قناة انفراغ بين الغيمة والأرض على شكل اسطوانة عريضة، قطرها بضع أمتار مملوءة بالشحن السالبة، وتحوي في مركزها على قناة من البلازما عالية التأين، ولا يتحدد مكان إصابة الصاعقة إلا عند اقتراب هذه القناة من الأرض (المرحلة قبل الأخيرة) حيث ترتفع شدة الحقل الكهربائي بين رأس القناة والأماكن المرتفعة الموجودة على سطح الأرض (أبراج، أشجار، أعمدة، أبنية،...) إلى قيم كبيرة جداً، فتنشأ شرارة جديدة تنطلق من الأرض باتجاه رأس الصاعقة، ويتم هنا تحديد مكان وقوع الصاعقة، وتصطدم الشرارتان ببعضهما، ويحصل الانفراغ الرئيسي، وترتفع قيمة التيار، خلال فترة زمنية قصيرة جداً، إلى قيم هائلة (آلاف الأمبيرات).

 كما أن قناة الانفراغ تضيء بشكل قوي يمكن رؤيته بالعين المجردة، وترتفع درجة الحرارة داخل قناة البلازما إلى حوالي  10000 درجة مئوية.


وإذا كان تجنّب الصواعق أمراً غير ممكن، فإن إقامة نظام مدروس لحماية منشأة ما من الصواعق يكفل الحد والتقليل قدر الإمكان من الآثار الخطرة للصواعق.



اهمية مانعة الصواعق:

تتمثل اهمية مانعة الصواعق في حماية الانسان والبنايات والهياكل من الضرر الناتج عن عملية الصعق.
 كما انها تحمي خطوط النقل من ارتفاع الفولطية وابراج الاتصالات التي تزود بمانعة الصواعق.
 حيث تعتبر الصاعقة العدو الاول لابراج الاتصالات بالصعق المباشر او غير المباشر (صعق مجاور).


وتكون هذه الحماية من خلال توفير مسارات مباشرة لتفريغ الشحنة في الارض.
حيث يمكننا تعريف مانعة الصواعق بانها اتصال سلكي عمل عن قصد بين مستقبل الصاعقة (البرق) في اعلى نقطة في المكان المراد حمايته والارض. حيث يكون المسار مباشر بدون اي حماية من وجود فيوز او مفتاح او قاطع.
 وهي بذلك تفرغ الشحنة الكهربائية الناتجة عن السحب الرعدية الى الارض مباشرة مما يمثل حماية كبيرة الضرر الناجم بدون وجود مانعة الصواعق.




وتختلف درجة الحماية من الصواعق حسب نوع وأهمية المنشأة المراد حمايتها، وهناك ثلاث درجات للحماية:

الحماية العادية:
 تستخدم لحماية المنشآت والمباني السكنية والزراعية والمعامل التي لا تحوي مواداً خطرة قابلة للاشتعال أو الانفجار.

الحماية العالية:
 وتستخدم لحماية المنشآت التي تحوي مواداً قابلة للاشتعال أو الانفجار مثل مستودعات الأخشاب، مستودعات المتفجرات...

الحماية العالية جداً:
 وتستخدم لحماية المنشآت التي تسبب إصابتها بصاعقة كارثة بشرية أو بيئية.

عناصر نظام الحماية من الصواعق:
يعتمد مبدأ الحماية من الصواعق على وجود جسم معدني أعلى المبنى المراد حمايته لالتقاط الصواعق المتشكّلة فوق المبنى وتفريغها عبر ناقل معدني إلى الأرض.
 أي أن نظام الحماية من الصاعقة يتألف من ثلاثة أقسام.
1. اللواقط:
وهي الأجزاء المعدنية التي تتلقى الشحنة الكهربائية الناتجة عن ضربة الصاعقة.
 ويمكن أن تكون اللواقط على شكل إبرة مدببة بطول يتراوح بين 100-50 سم وقطر 2.5-2 سم يتم تثبيتها على ارتفاع مناسب، أو شبكة أفقية أو مزيجاً منهما.



2. النوازل:
وهي الأجزاء المعدنية التي تصل اللواقط بالمآخذ الأرضية.
تتألف النوازل من نواقل معدنية غير قابلة للصدأ مثل الفولاذ أو النحاس أو الألمنيوم بمقطع دائري أو مبسط.
ويجب السعي لتمديد النوازل بأقصر طريق شاقولي ممكن بين اللواقط والأرض دون انحناءات حادة في مسارها كي لا يشكل تمديدها خطورة على الأشخاص المتواجدين حوله.

3. المآخذ الأرضية (أوتاد التأريض):
 وهي الأجزاء المعدنية المطمورة في الأرض لتفريغ تيار الصاعقة في الأرض.
 وتكون الأوتاد على شكل قضبان نحاسية أو من حديد الكروم بطول 2-2.5 m وقطر 18-25 mm تغرس في المواقع المحددة ويتم توصيلها إلى النوازل والشبكة الأفقية، ويجب ألا تزيد المقاومة الأرضية لكل مأخذ مستقل عن 10 اوم



أشكال الصواعق:
صاعقة الكرة: عندما يكون شكل الصاعقة شكل كرة دائرية، هذا الشكل له القدرة على الدخول للمنازل من النوافذ والأبواب وحتى المداخن.

صاعقة الشريط: عندما تقوم الرياح بدفع الصواعق في السماء.

صاعقة الشوكة:
 عندما تكون الصاعقة على شكل خط أو خطوط تظهر في السماء تسمّى بصاعقة الشوكة.



نصائح و إرشادات للحماية من خطر الصواعق:
عند حدوث الصواعق وأمطار رعديّة يجب اللجوء إلى الأشجار الصغيرة والكثيفة والابتعاد عن الأشجار الطويلة.
الابتعاد عن الشبابيك والأبواب المفتوحة.
تجنب استخدام الهواتف النقالة.
تجنب الإمساك بأجسام معدنيّة ناقلة للكهرباء عند حدوث العواصف الرعدية.
تركيب مانعة الصواعق على أسطح البنايات.