صاعقه گیر لیوا (صاعقه گیر الکترونیکی LIVA )
صاعقهگیر الکترونیکی لیوا (LIVA)
صاعقهگیر الکترونیکی لیوا یکی از تجهیزات پیشرفته حفاظت در برابر صاعقه است که با بهرهگیری از میله برقگیر فعال، توانایی جذب و هدایت صاعقه را در اولین لحظه شکلگیری تخلیه الکتریکی دارد. بدنه و قطعات فلزی این صاعقهگیر از استیل مقاوم ساخته شدهاند؛ جنسی که در برابر خوردگی و مواد شیمیایی پایداری بالایی دارد و باعث میشود دستگاه در شرایط محیطی سخت، سالها بدون افت عملکرد کار کند.
عملکرد میله صاعقهگیر LIVA
در نوک میله صاعقهگیر LIVA یک الکترود فعال قرار دارد که با تغییرات میدانهای الکترواستاتیک و الکترومغناطیسی موجود در هوا واکنش نشان میدهد. این الکترود با ایجاد پیشتخلیه مناسب، مسیر هدایت صاعقه را کنترل کرده و آن را به سمت سیستم ارتینگ هدایت میکند.
شفت میانی این صاعقهگیر که از جنس مواد عایق ساخته شده، نقش مهمی در مقاومت در برابر ولتاژهای بسیار بالا دارد و از انتقال ناخواسته انرژی به بدنه یا سازه جلوگیری میکند.
رفتار صاعقه و نقش صاعقهگیر LIVA
در ابرهای جو، بارهای الکتریکی متراکم با شدت حدود ۱۰ تا ۲۰ کیلوولت بر متر تشکیل میشوند. زمانی که میدان الکتریکی به آستانه تخلیه برسد و به حدود ۵۰ کیلوولت بر متر افزایش یابد، شرایط برای وقوع صاعقه فراهم میشود. در این لحظه، میله برقگیر LIVA با ایجاد مسیر مناسب، این انرژی را خنثی کرده و از ایجاد تنش الکتریکی در سازه جلوگیری میکند.
یونهای تولیدشده در اثر این شوک الکتریکی از طریق الکترودها تخلیه شده و بارهای تجمعیافته بین ابرها و زمین را کاهش میدهند. هر زمان شدت میدان الکتریکی افزایش یابد، صاعقهگیر LIVA با قرار گرفتن در مسیر تخلیه، انرژی را بهصورت کنترلشده به زمین منتقل میکند و خطرات ناشی از رعد و برق را به حداقل میرساند.
پس از پایان فرآیند تخلیه، صاعقهگیر الکترونیکی LIVA بدون نیاز به تنظیم مجدد، بهسرعت آماده عملکرد بعدی خواهد بود.
چرا صاعقهگیرهای اکتیو معرفی شدند؟
با وجود استفاده گسترده از سیستمهای صاعقهگیر قفسی (Faraday Cage) و میلههای ساده برقگیر، این روشها همیشه نتوانستند پوشش کامل و رضایت کارشناسان حوزه حفاظت صاعقه را فراهم کنند. محدودیت در شعاع عملکرد، نیاز به نصب گسترده و هزینههای اجرایی بالا باعث شد که صنعت برق به دنبال راهکاری کارآمدتر باشد.
در همین راستا، نسل جدیدی از تجهیزات با عنوان صاعقهگیرهای اکتیو معرفی شدند؛ تجهیزاتی که بر پایه فناوری Early Streamer Emission (ESE) یا «انتشار زودهنگام جریان» طراحی شدهاند و توانستهاند بسیاری از ضعفهای سیستمهای قدیمی را برطرف کنند.
عملکرد صاعقهگیرهای اکتیو مبتنی بر سیستم ESE
1. بدنه و ساختار فلزی
میله صاعقهگیر اکتیو از فولاد ضدزنگ (Stainless Steel) ساخته میشود؛ جنسی که در برابر خوردگی، واکنشهای شیمیایی و شرایط سخت محیطی مقاومت بسیار بالایی دارد. این ویژگی باعث میشود صاعقهگیر در طول سالها بدون افت کیفیت، عملکردی پایدار داشته باشد.
2. سیستم عملکردی مبتنی بر میدان الکتریکی جو
صاعقهگیر اکتیو لیوا مطابق اصول ESE عمل میکند. این سیستم انرژی لازم برای ایجاد پیشتخلیه را از تغییرات چگالی میدانهای الکترواستاتیک و الکترومغناطیسی موجود در جو دریافت میکند. بهمحض افزایش شدت میدان الکتریکی، صاعقهگیر اکتیو با تولید یک جریان پیشرو (Streamer) زودتر از نقاط دیگر، مسیر تخلیه را به سمت خود هدایت میکند و صاعقه را کنترلشده به زمین منتقل مینماید.
اجزای اصلی میله صاعقهگیر اکتیو
میلههای صاعقهگیر اکتیو معمولاً از چهار بخش کلیدی تشکیل میشوند:
ترمینال دریافت صاعقه نقطهای که اولین برخورد تخلیه الکتریکی با آن انجام میشود.
بدنه اصلی شامل:
تونل یونی: بخش تولید و هدایت یونها برای ایجاد پیشتخلیه
مدار انرژی: واحدی که انرژی میدان الکتریکی را دریافت و تقویت میکند
پوشش انتهایی محافظتکننده اجزای داخلی در برابر عوامل محیطی
آداپتور اتصال برقگیر رابط مکانیکی و الکتریکی برای نصب ایمن و انتقال جریان به سیستم ارت
تستها و استانداردهای اخذشده برای صاعقهگیرهای اکتیو لیوا
صاعقهگیرهای اکتیو لیوا پیش از ورود به بازار، مجموعهای از آزمونهای تخصصی فشار قوی، عملکردی و محیطی را در معتبرترین آزمایشگاههای بینالمللی پشت سر گذاشتهاند. نتایج این تستها نشان میدهد که این تجهیزات مطابق با استانداردهای جهانی عمل کرده و در شرایط سخت نیز عملکرد پایدار دارند.
۱. تست ولتاژ استاندارد برخورد
این صاعقهگیرها در آزمایشگاه فشار قوی دانشکده برق و الکترونیک دانشگاه فنی خاورمیانه (METU) مورد ارزیابی قرار گرفتهاند. در این آزمون، ولتاژ برخورد صاعقه در بازه ۱۰۲۰ تا ۱۶۷۵ کیلوولت (مثبت و منفی) اعمال شده و نتایج نشان دادهاند که صاعقهگیر لیوا توان تحمل این ولتاژها را بدون افت عملکرد دارد.
۲. تست زمان جهش ولتاژ برخورد (At)
روش انجام تست:
آزمون زمان جهش ولتاژ برخورد (هشدار انتشار زودهنگام) مطابق استاندارد NFC 17-102 – ضمیمه C در آزمایشگاه METU روی میله صاعقهگیر انجام شد. پس از این تست، صاعقهگیر موفق به دریافت تأییدیههای مربوطه شد.
آزمون زمان جهش ولتاژ برخورد (هشدار جریان اولیه) طبق استانداردهای
IEC 61083-1
IEC 60060-1
NFC 17-102 (ضمیمه C) در آزمایشگاههای معتبر CNAS (ILAC-MRA) انجام شد. این آزمایشگاه دارای تأییدیههای بینالمللی بوده و نتایج تستها بهصورت رسمی مستندسازی و با استانداردهای مرجع تطبیق داده شدهاند.
۳. تست جریان شدید (Short Circuit / Lightning Current)
نتایج تست:
در آزمایشگاه فشار قوی METU، صاعقهگیر در برابر جریان ۲۵ کیلوآمپر مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که هیچگونه تضعیف یا تغییر در عملکرد دستگاه ایجاد نمیشود.
در آزمایشگاه SIGMA نیز پالسهای ۱۱ کیلوآمپر به صاعقهگیر اعمال شد و عملکرد دستگاه همچنان پایدار باقی ماند.
این نتایج نشاندهنده پایداری مکانیکی و الکتریکی بسیار بالا در برابر جریانهای شدید صاعقه است.
۴. تست دمایی (از ۴۰- تا ۱۲۰+ درجه سانتیگراد)
در آزمایشگاههای مورد تأیید، صاعقهگیرهای لیوا در بازه دمایی منفی ۴۰ تا مثبت ۱۲۰ درجه سانتیگراد تست شدند. نتایج نشان داد که عملکرد دستگاه در این محدوده دمایی بدون اختلال باقی میماند و برای شرایط آبوهوایی بسیار سخت مناسب است.
۵. تستهای حفاظت بدنه و رطوبت (IP)
صاعقهگیرهای لیوا مطابق استانداردهای TS 3033 EN 60529 در آزمایشگاههای مورد تأیید سازمان EA (European Accreditation) و شرکت بینالمللی ILCA آزمایش شدند. این تستها شامل:
مقاومت در برابر نفوذ رطوبت
جلوگیری از انتقال ناخواسته جریان به بخشهای غیرایمن
پایداری در برابر تماس با بدنههای صلب
پس از بررسی نتایج، مجوز رسمی مبنی بر سازگاری کامل صاعقهگیر لیوا با الزامات استاندارد IP صادر شد.
۶. استاندارد GOST
صاعقهگیرهای لیوا موفق به دریافت استاندارد GOST شدهاند که نشاندهنده انطباق محصول با الزامات فنی و ایمنی کشورهای حوزه اوراسیا است.
۷. مجوز CE
این صاعقهگیرها دارای گواهی CE مطابق استانداردهای اتحادیه اروپا هستند؛ به این معنا که محصول از نظر ایمنی، کیفیت ساخت و عملکرد، با معیارهای اروپایی همخوانی دارد.
صاعقهگیر اکتیو لیوا
صاعقهگیر اکتیو لیوا بر پایه فناوری انتشار زودهنگام جریان صاعقه (ESE) کار میکند. بدنه و اجزای هدایتکننده آن از فولاد ضدزنگ Inox ساخته شدهاند که در برابر خوردگی و واکنشهای شیمیایی مقاوم است؛ بنابراین دستگاه در شرایط سخت محیطی نیز دوام طولانیمدت دارد و عملکرد آن ثابت میماند.
سیستم عملکردی
سر صاعقهگیر با استفاده از تغییرات میدان الکتریکی جو فعال میشود و انرژی لازم را از اختلاف چگالی میدانهای الکترواستاتیکی و الکترومغناطیسی هوا دریافت میکند. در این ساختار:
ترمینال هوا به زمین متصل است و نسبت به محور مرکزی عایقسازی شده
در سمت مقابل، مولد ولتاژ بالا با پتانسیل آزاد قرار دارد که شرایط ایجاد پیشتخلیه زودهنگام را فراهم میکند
این ترکیب باعث میشود صاعقهگیر لیوا قبل از هر نقطه دیگری در محیط، مسیر صاعقه را به سمت خود جذب و به سیستم ارت هدایت کند.
روش ایجاد حفاظت در صاعقهگیر اکتیو
در شرایطی که ابرهای باردار با چگالی بالا در جو تشکیل میشوند، شدت میدان الکتریکی میتواند به حدود ۱۰ تا ۲۰ کیلوولت بر متر برسد. زمانی که این میدان از ۵۰ کیلوولت بر متر فراتر رود و احتمال آغاز صاعقه افزایش یابد، ترمینال هوایی صاعقهگیر انرژی الکتریکی جو را از طریق مدار داخلی خود ذخیره کرده و مجموعهای از برخوردهای متوالی و تقویتشده ایجاد میکند.
این برخوردها توسط دو الکترود یونی به داخل تونل یونی هدایت شده و یک تخلیه شدید و کنترلشده شکل میگیرد. یونهای تولیدشده در این فرآیند به سمت ابرهای باردار حرکت کرده و مسیر اصلی انتقال بار بین سر صاعقهگیر و ابر را تشکیل میدهند.
با افزایش یا تغییر شرایط میدان الکتریکی، برخوردهای تخلیهای از ترمینال هوا به سمت بالا حرکت کرده و فرآیند تخلیه در ابر را تسریع میکنند. این برخوردهای پرقدرت باعث میشوند صاعقهگیر، صاعقه را بهطور کامل جذب و تا پایان تخلیه، مسیر را پایدار نگه دارد.
نقش مولد فشار قوی در مدل LAP‑CX 040
در صاعقهگیر اکتیو LAP‑CX 040، یک مولد ولتاژ بالای داخلی تنها در زمان وجود خطر صاعقه فعال میشود. این مولد شدت میدان الکتریکی بین ابر و زمین را افزایش داده و مانند یک مدار کنترل انرژی عمل میکند تا انتقال یونی در ولتاژهای بالا بهصورت ایمن و هدفمند انجام شود.
انواع صاعقه گیر الکترونیکی Liva
Liva CX 040 حداقل شعاع حفاظت: 40 متر (Level 1) حداکثر شعاع حفاظت: 62 متر (Level 4)
Liva CX 070 حداقل شعاع حفاظت: 49 متر (Level 1) حداکثر شعاع حفاظت: 73 متر (Level 4)
Liva BX 125 حداقل شعاع حفاظت: 58 متر (Level 1) حداکثر شعاع حفاظت: 84 متر (Level 4)
Liva BX 175 حداقل شعاع حفاظت: 82 متر (Level 1) حداکثر شعاع حفاظت: 111 متر (Level 4)
Liva AX 210 حداقل شعاع حفاظت: 101 متر (Level 1) حداکثر شعاع حفاظت: 131 متر (Level 4)
Liva DX 250 حداقل شعاع حفاظت: 115 متر (Level 1) حداکثر شعاع حفاظت: 146 متر (Level 4)
Liva PEX 220 حداقل شعاع حفاظت: 155 متر (Level 1) حداکثر شعاع حفاظت: 188 متر (Level 4)