الأسئلة الشائعة

الأسئلة الشائعة

الحماية من الصواعق ليست إلزامية تلقائياً لكل مبنى؛ بل تُحدَّد ضرورتها من خلال تحليل المخاطر. يُنتج المعيار TS EN / IEC 62305-2 قيمة مخاطر رقمية من خلال تقييم مجموعة عوامل معاً: موقع المبنى وأبعاده والغرض من استخدامه وكثافة الأشخاص والمعدات بداخله وكثافة الصواعق في المنطقة. فإذا تجاوزت هذه القيمة الحد الذي يعتبره المعيار مقبولاً، وجب اتخاذ إجراءات الحماية.

إلى جانب ذلك، تُشترط الحماية في بعض أنواع المباني كجزء من إجراءات التصميم والترخيص. وتأتي في مقدمة هذه الفئة المنشآت التي تحتوي على مواد متفجرة أو قابلة للاشتعال، والمستشفيات، والمدارس، والمباني الشاهقة، والمباني المزدحمة المفتوحة للجمهور.

باختصار، السؤال الصحيح ليس “هل هو إلزامي؟”، بل “هل مستوى المخاطر في مبناي ضمن الحدود المقبولة؟” والطريقة الوحيدة لقياس ذلك هي تحليل المخاطر.

نعم. فهذان النظامان ليسا بديلين لبعضهما البعض، بل يكمّل أحدهما الآخر.

تعمل مانعة الصواعق ونظام الاستقطاب (نظام الحماية الخارجية من الصواعق) على جذب الصاعقة إلى نفسها بدلاً من المبنى، ثم تُصرِّف التيار إلى الأرض عبر الموصلات النازلة. أي أنها تحمي السلامة الفيزيائية للمبنى.

غير أن هذا التيار، أثناء تصريفه إلى الأرض، يُحدث جهداً عالياً مستحثاً في التمديدات الكهربائية وتمديدات البيانات داخل المبنى، وهذا هو السبب الفعلي في تضرر أجهزتكم الإلكترونية. أما مانع الصواعق (SPD) (نظام الحماية الداخلية من الصواعق)، فيقوم بخفض هذا الجهد المستحث إلى مستوى تتحمّله الأجهزة.

أكثر ما نصادفه في التطبيق العملي هو الحالة التالية: يوجد مانعة صواعق على السطح، لكن لا يوجد مانع صواعق (SPD) في اللوحات الكهربائية، وبعد سقوط الصاعقة يبقى المبنى قائماً، لكن أجهزة التحكم المنطقي القابلة للبرمجة (PLC) والخوادم وبطاقات المصاعد ولوحة كشف الحريق تكون قد تضررت.

تحليل المخاطر هو دراسة تُحدِّد مستوى الحماية اللازم لمبناكم بالحساب لا بالتخمين، وتُجرى في إطار المعيار TS EN / IEC 62305-2.

يُحسَب في التحليل مجال الاستقطاب انطلاقاً من طول المبنى وعرضه وارتفاعه، ويُقيَّم كل من كثافة الصواعق في المنطقة، وموقع المبنى بالنسبة لمحيطه، ومواد السقف والجدران، وعدد الأشخاص بداخله ومدة بقائهم، والحمل الحريقي، وخطوط الطاقة والاتصالات المتصلة به، والتدابير الوقائية القائمة.

والنتيجة هي مستوى الحماية (LPL I–IV) الواجب تطبيقه على المبنى. ويحدد هذا المستوى مباشرة كثافة نظام الاستقطاب: ففي المستوى LPL I تُشترط كرة متدحرجة نصف قطرها 20 متراً وشبكة بفواصل 5 × 5 م، بينما في المستوى LPL IV تصبح هاتان القيمتان 60 متراً و20 × 20 م.

أي تصميم يُنجَز دون تحليل يكون إما مكلفاً أكثر من اللازم أو غير كافٍ، وكلتا النتيجتين غير مرغوبة.

يوجد في هذا المجال نهجان مختلفان في القطاع، ومن المفيد أن تكونوا على دراية بكليهما.

يحدِّد المعيار TS EN / IEC 62305 منطقة الحماية باستخدام طريقة الكرة المتدحرجة. ويُفترض في هذه الطريقة تدحرج كرة افتراضية بنصف قطر محدد فوق المبنى؛ وتُعتبر أي نقطة تلامسها الكرة غير محمية. ويتراوح نصف القطر بين 20 و30 و45 أو 60 متراً بحسب مستوى الحماية. وتأخذ هذه الطريقة في الاعتبار هندسة المبنى وموقع أطراف الاستقطاب معاً.

أما مانعات الصواعق ذات التفريغ المبكر (ESE) فتستند إلى المعيار NF C 17-102، وتُفيد الشركات المصنّعة لها بأنها توفر نصف قطر حماية أوسع بشكل ملحوظ مقارنة بطرف الاستقطاب الكلاسيكي. وتُستخدم هذه المنتجات على نطاق واسع؛ إلا أن المعيار IEC 62305 لا يعترف بهذه الطريقة ولا يقبلها كحل حماية قائم بذاته.

والنهج الصحيح عملياً هو التحقق من منطقة الحماية بطريقة الكرة المتدحرجة الواردة في المعيار 62305، وبناء اختيار المنتج على هذا الحساب. ويمكننا معاً تقييم الحل الأنسب لمبناكم.

هذا من أكثر الأسئلة شيوعاً وأكثرها عرضة لسوء الفهم.

من المتعارف عليه في أنظمة الحماية من الصواعق أن تكون مقاومة التأريض أقل من 10 أوم. غير أن هذه القيمة ليست هدفاً موحداً يسري على كل المنشآت؛ إذ قد تختلف الحدود المسموح بها بحسب نوع المنشأة والغرض من نظام التأريض واللوائح ذات الصلة. ففي المنشآت الكهربائية، يحمل كل من تأريض الحماية وتأريض الحماية من الصواعق وتأريض التشغيل متطلبات مختلفة.

وهناك نقطتان أكثر أهمية:

المقاومة وحدها ليست معياراً كافياً. فتيار الصاعقة ظاهرة عالية التردد؛ ولذلك فإن ممانعة القطب الأرضي وهندسته لا تقل أهمية عن مقاومته. وغالباً ما تُعطي شبكة أقطاب أرضية موزّعة نتيجة أفضل من قطب طويل واحد.

المقاومة ليست ثابتة. فمقاومة التربة النوعية تتغير مع الرطوبة؛ والقيمة المقاسة في تربة جافة صيفاً تختلف بشكل ملحوظ عن القيمة المقاسة بعد هطول الأمطار. لذلك يجب ألا يكون القياس لمرة واحدة، بل دورياً.

ليس لمانع الصواعق (SPD) عمر افتراضي ثابت مرتبط بالتقويم. فما يحدد عمره هو عدد الصدمات التي يتعرض لها وشدتها. فقد يستمر جهاز لم يتعرض لأي صدمة في أداء وظيفته لسنوات، بينما قد يستنفد جهاز تعرض لصدمات شديدة متتالية عمره في وقت قصير.

في مانعات الصواعق التقليدية القائمة على المقاوِمة المتغيرة (فاريستور)، تترك كل صدمة أثراً. وعندما ينتهي عمر الجهاز، تتحول نافذة المؤشر عليه من الأخضر إلى الأحمر. والخطر الحقيقي هنا هو عدم ملاحظة ذلك — فمانع الصواعق الذي تحوّل مؤشره إلى الأحمر يبقى في مكانه ظاهرياً، بينما تستمر المنشأة في العمل دون حماية فعلية.

وهناك طريقتان للتخلص من هذا العمى: مراجعة المؤشرات بانتظام أثناء الفحص الدوري، أو استخدام أجهزة المراقبة عن بُعد لنقل حالة الحماية إلى نظام مركزي. وفي المواقع التي لا يتواجد فيها موظفون بشكل دائم، تكاد الطريقة الثانية تكون ضرورة لا غنى عنها.

وثمة خيار آخر يتمثل في التقنيات التي لا تحتوي على مصهر أو فاصل حراري، والتي تستمر في توفير الحماية حتى بعد تعرضها لصدمات متتالية؛ وتُفضَّل هذه التقنيات في المنشآت التي لا تحتمل أي انقطاع.

الحماية من الصواعق ليست استثماراً يُركَّب ثم يُنسى. وهناك ثلاثة أسباب معروفة لضعف النظام مع مرور الوقت:

  • تتغير مقاومة التأريض — إذ تختلف رطوبة التربة موسمياً
  • تتعرض التوصيلات للتآكل — ويتسارع ذلك بشكل خاص في المناطق الساحلية والبيئات الكيميائية
  • تستنفد مانعات الصواعق (SPDs) عمرها الافتراضي — وإذا لم يُلاحَظ ذلك، تختفي الحماية دون أن يشعر أحد

وتُحدَّد دورية الفحص بحسب مستوى الحماية ونوع المنشأة واللوائح ذات الصلة. والممارسة الشائعة في تركيا هي إجراء القياس والفحص مرة واحدة في السنة؛ وقد تزداد هذه الوتيرة في المنشآت الحرجة مثل البيئات المعرضة للانفجار.

ويتضمن الفحص قياس مقاومة التأريض، والتحقق من استمرارية التوصيل، والفحص البصري لنظام الاستقطاب والموصلات النازلة، والتأكد من مؤشرات مانعات الصواعق، وتوثيق النتائج في تقرير. ويكتسب التقرير أهمية بالغة — فهو الوثيقة التي يُستند إليها في عمليات التدقيق وما بعد وقوع الأضرار.

لا يُحدَّد تكلفة نظام الحماية من الصواعق ببند واحد، بل بمجموعة من المتغيرات مجتمعة:

مستوى الحماية (LPL). في المبنى الذي يُحدد له تحليل المخاطر المستوى LPL I، يُركَّب نظام الاستقطاب بكثافة أعلى بكثير مقارنة بالمستوى LPL IV، مما يزيد بشكل ملحوظ من كمية المواد والعمالة اللازمة.

هندسة المبنى. تؤثر مساحة السطح والارتفاع وعدد الموصلات النازلة وكثافة المعدات على السطح تأثيراً مباشراً.

ظروف التربة. في الأراضي ذات المقاومة النوعية العالية، قد يلزم عدد أكبر من الأقطاب الأرضية وطرق مختلفة للوصول إلى قيمة المقاومة المستهدفة.

نطاق الحماية الداخلية من الصواعق. هناك فرق كبير بين تركيب مانع صواعق (SPD) في اللوحة الرئيسية فقط، وبين حماية اللوحة الرئيسية واللوحات الفرعية ولوحات الآلات وخطوط الإشارة معاً.

الوضع القائم. في المشروع الجديد، يُصمَّم النظام من الصفر؛ أما في المبنى القائم، فيُجرى أولاً القياس والفحص لتحديد أوجه القصور.

لذلك لا يمكن تقديم سعر دقيق إلا بعد المعاينة الميدانية وتحليل المخاطر. فالأرقام التي تُعطى عبر الهاتف غالباً ما تكون إما ناقصة النطاق أو تتضمن أكثر مما هو مطلوب فعلياً.

نعم، تسقط — بل إن هذا هو القاعدة لا الاستثناء.

مقولة “لا تسقط الصاعقة في المكان نفسه مرتين” هي اعتقاد خاطئ شائع. فالصاعقة في الواقع تبحث عن أسهل مسار بين السحابة والأرض، وغالباً ما يكون هذا المسار هو أعلى نقطة وأكثرها توصيلاً في المحيط. فإذا كانت تلك النقطة مناسبة مرة، فستكون مناسبة مرة أخرى.

لهذا السبب يمكن أن تتعرض المباني الشاهقة والمداخن وصواري الهوائيات وتوربينات الرياح والمنشآت الواقعة على القمم لأكثر من صاعقة واحدة في السنة. وأنظمة الحماية من الصواعق أصلاً مصممة بناءً على هذا الافتراض: بحيث تتحمل الصدمات المتكررة، لا صدمة واحدة فقط.

ولهذا نتيجة عملية: فبدلاً من الاعتقاد بأن المنشأة التي أصيبت بصاعقة “لن تُصاب مجدداً”، ينبغي فحص حالة النظام — لأن ذلك المبنى تزداد احتمالية أن يصبح هدفاً مجدداً مقارنة بالمباني المحيطة به.

نعم، يمكن ذلك. فجزء كبير من تطبيقاتنا يتم فعلاً في مبانٍ قائمة أصلاً.

والفرق عن المشروع الجديد هو أنه في المبنى الجديد يُصمَّم النظام بالتوازي مع التصميم المعماري، ويمكن إخفاء الموصلات النازلة داخل الخرسانة المسلحة، ويُنفَّذ تأريض الأساسات مع أعمال الصب. أما في المبنى القائم، فيُكيَّف الحل مع الوضع الحالي للمبنى.

وتسير العملية على النحو التالي:

  1. المعاينة الميدانية — تُفحَص بنية السطح والتمديدات القائمة ومعمارية اللوحات الكهربائية وعناصر الحماية القديمة إن وُجدت
  2. القياس — تُقاس مقاومة التأريض واستمرارية التوصيل؛ ومعظم المباني تمتلك أصلاً نظام تأريض قائم يمكن الاستفادة منه
  3. تحليل المخاطر — يُحدَّد مستوى الحماية المطلوب
  4. التصميم المُكيَّف — تُختار مسارات لا تُخلّ بالمظهر الجمالي للواجهة الخارجية، وحلول مانعات صواعق (SPD) تتناسب مع اللوحات الكهربائية القائمة

والحالة الأكثر شيوعاً في المباني القائمة هي وجود نظام الحماية الخارجية من الصواعق مع الغياب التام لنظام الحماية الداخلية. وفي هذه الحالة، يكون سد هذا النقص على مستوى اللوحات الكهربائية غالباً الخطوة الأسرع والأعلى عائداً.

لأن الفيزياء مختلفة في جانب التيار المستمر (DC).

في شبكة التيار المتردد (AC)، يمر التيار بنقطة الصفر في كل نصف دورة، مما يجعل القوس الكهربائي الناتج ينطفئ طبيعياً. أما في التيار المستمر (DC) فلا يوجد مثل هذا العبور بالصفر — ولا ينطفئ القوس تلقائياً. ومانع الصواعق (SPD) الخاص بالتيار المستمر إذا كان اختياره خاطئاً أو كان سلوك الفصل لديه غير كافٍ، فقد يتحول من عنصر حماية إلى مصدر مستمر للقوس الكهربائي والاحترار. وهذا أحد الأسباب المعروفة للحرائق التي تقع في محطات الطاقة الشمسية (GES).

لهذا السبب توجد معايير خاصة بالأنظمة الكهروضوئية، هي: EN 50539-11 وIEC/EN 61643-31. ومانع الصواعق (SPD) للتيار المستمر ذو الاستخدام العام لا يخضع لهذه المعايير، ولا ينبغي استخدامه في تطبيقات الأنظمة الكهروضوئية (PV).

وهناك سؤالان أساسيان يحددان الاختيار:

  • هل يوجد نظام حماية خارجية من الصواعق في الموقع؟ إن وُجد، يُستخدم النوع Tip 1، وإلا فيُستخدم Tip 2
  • ما هو جهد النظام بالفولت؟ تُستخدم منتجات مختلفة لكل من 1100 V DC و1500 V DC

كما يجب حماية كل من مدخل التيار المستمر (DC) ومخرج التيار المتردد (AC) للعاكس (inverter) معاً؛ فحماية جانب واحد فقط لا تجدي نفعاً أمام الصدمة القادمة من الجانب الآخر.

القيم التالية هي الحاسمة، بالترتيب:

النوع (الفئة). ينقل النوع Tip 1 جزءاً من تيار الصاعقة المباشر، ويُختبر بشكل الموجة 10/350 µs. أما Tip 2 فيحد من الجهد الزائد المستحث، ويُختبر بـ 8/20 µs. بينما Tip 3 هو حماية للجهاز النهائي ولا يُستخدم بمفرده. وإذا كان المبنى مزوداً بنظام حماية خارجية من الصواعق، فإن استخدام Tip 1 في اللوحة الرئيسية إلزامي — ولا يغني عنه Tip 2.

Uc — جهد التشغيل المستمر. وهو الجهد الذي يتحمّله مانع الصواعق بشكل دائم. ويجب اختياره أعلى من جهد الشبكة، وإلا فسيتآكل أثناء التشغيل العادي.

Iimp / In / Imax — سعة التيار. يُراعى في Tip 1 القيمة Iimp (10/350 µs)، وفي Tip 2 القيمتان In وImax (8/20 µs). وارتفاع القيمة لا يعني دائماً أنها “أفضل”؛ إذ يجب تقييمها مع مستوى الحماية معاً.

Up — مستوى الحماية. هو الجهد المتبقي الذي يمرره مانع الصواعق إلى الجهاز. وهذه هي القيمة الأكثر أهمية. ويجب أن يكون جهد تحمل الصدمة للمعدات المراد حمايتها أعلى من Up؛ وإلا فسيعمل مانع الصواعق لكن الجهاز سيتضرر رغم ذلك.

SCCR — مقاومة القصر. يجب أن تكون أعلى من تيار القصر المتوقع عند نقطة التركيب.

التوصيلة (Configuration). تُحدَّد بحسب نظام تأريض الشبكة: 3+0 في نظام TN-C، و4+0 أو 3+1 في نظام TN-S، و3+1 في نظام TT (مع فجوة شرارة بين الموصل المحايد وموصل الحماية).

وهناك أيضاً اعتبار عملي: عرض الوحدة (TE). فإذا لم تتوفر المساحة الكافية داخل اللوحة الكهربائية، لن يتسنى تركيب المنتج الأنسب مهما كان صحيحاً.

نعم في معظم الحالات، لكن اختياره يتطلب عناية.

عند انتهاء عمر مانع الصواعق أو حدوث عطل به، يجب فصله عن الدائرة بأمان. وتضطلع بهذه المهمة معاً كل من وحدة الفصل الحراري الخاصة بالجهاز وجهاز الحماية الاحتياطي (مصهر أو قاطع) الموضوع أمامه.

والتوازن المطلوب هنا هو كالتالي:

  • إذا اختير المصهر بقيمة صغيرة جداً، فإنه يفصل دون داعٍ أثناء صدمة الصاعقة، وتبقى المنشأة دون حماية
  • وإذا اختير المصهر بقيمة كبيرة جداً، فلن يتمكن من فصل مانع الصواعق عن الدائرة عند حدوث عطل، مما ينشئ خطر حريق

والقيمة الصحيحة هي القيمة القصوى للمصهر الاحتياطي المحددة في نشرة بيانات الشركة المصنّعة. فإذا كان المصهر الرئيسي للمنشأة أصغر من هذه القيمة، فلا حاجة إلى مصهر منفصل؛ وإذا كان أكبر، يُوضع مصهر منفصل على فرع مانع الصواعق.

وللتخلص من هذا التعقيد، تُصنَّع موديلات ذات مصهر مدمج (مثل ProTec T2F)؛ فهي تُلغي الحاجة إلى تخصيص موضع منفصل للمصهر داخل اللوحة، وتقضي تماماً على خطر الاختيار الخاطئ.

كما يمكن في المنشآت الحرجة تفضيل التقنيات الخالية من المصهر والفاصل الحراري، نظراً لأن انقطاع المصهر يؤدي إلى زوال الحماية بالكامل.

هذا الجزء هو الأكثر إغفالاً في الحماية من الصواعق، ولعله الأكثر أهمية على الإطلاق.

أثناء تصريف تيار الصاعقة إلى الأرض، يُحدث فرق جهد على طول المسار الذي يسلكه. فإذا شعرت كتلتان معدنيتان داخل المبنى بهذا الفرق — كأنبوب مياه وممر كابلات مثلاً — نشأ بينهما قفز كهربائي (القفز الجانبي، side flash). وهذا القفز يشكل خطراً على السلامة من الحرائق وسلامة الأرواح معاً.

وتُزيل معادلة الجهد (الربط المتساوي الجهد) هذا الفرق من خلال ربط جميع الكتل الموصلة داخل المبنى بجهد مشترك. وتشمل العناصر المدرجة ضمن هذا الربط: الهيكل الفولاذي الإنشائي، وأنابيب المياه والغاز الطبيعي، وممرات الكابلات، وقنوات التهوية، وسكك المصاعد، ونظام التأريض، وجميع الخطوط الداخلة إلى المنشأة.

وباختصار: لا يكون مانع الصواعق فعالاً إلا بقدر شبكة معادلة الجهد التي خلفه. ففي منشأة لم يُنفَّذ فيها نظام معادلة الجهد، لن يؤدي حتى أغلى مانع صواعق وظيفته كاملة — لأن الأرض المرجعية التي يستند إليها ليست واحدة في كل نقطة من المنشأة.

اتبعوا الخطوات التالية بالترتيب:

1. لا تُعيدوا تشغيل الأجهزة التي تبدو متضررة. فقد يكون الجهاز الذي يبدو يعمل ظاهرياً متضرراً من الداخل، وإعادة تشغيله قد تزيد الضرر.

2. تحققوا من مؤشرات مانعات الصواعق. فالوحدات التي تحول مؤشرها من الأخضر إلى الأحمر تكون قد أدت وظيفتها واستُنفدت. وتبقى المنشأة دون حماية ما لم تُستبدل.

3. أجروا قياس التأريض واستمرارية التوصيل. فقد يتسبب التيار العالي في تلفيات غير مرئية بالعين عند نقاط التوصيل. كما يجب إجراء فحص بصري لنظام الاستقطاب والموصلات النازلة.

4. وثّقوا كل شيء. قائمة بالمعدات المتضررة، والصور الفوتوغرافية، وتقرير القياس، ووقت الحادثة إن أمكن تحديده. فهذه الوثائق ضرورية لإجراءات التأمين.

5. ابحثوا عن السبب الجذري. فقد تتكرر الحادثة نفسها. هل كانت الحماية كافية؟ من أي نقطة دخلت الصاعقة؟ وأي مرحلة كانت ناقصة؟ فالإصلاح الذي يتم دون توضيح هذه الأمور سيؤدي إلى النتيجة نفسها في العاصفة التالية.

وإذا رغبتم في الحصول على دعم في هذه الخطوات، فنحن إلى جانبكم من خلال خدمة الفحص والقياس بعد وقوع الأضرار.

الإجابة الدقيقة عن هذا السؤال مذكورة في بوليصتكم؛ إذ يختلف نطاق التغطية والاستثناءات من شركة إلى أخرى ومن منتج إلى آخر. ولأننا لسنا مستشارين تأمينيين، لا يمكننا تقديم تفسير مُلزم بشأن بوليصتكم، لكن يمكننا مشاركة ما يجب معرفته من الجانب الفني للعملية.

تكون الأضرار الناجمة عن الصواعق مشمولة بالتغطية في كثير من البوالص. غير أن هناك نقطتين حاسمتين في التطبيق العملي:

إمكانية إثبات أن الضرر ناجم فعلاً عن الصاعقة. ويدعم هذا الإثبات كل من تقرير القياس، وحالة مؤشرات مانعات الصواعق، والبيانات الجوية في تاريخ الحادثة، وطبيعة الضرر.

أن يكون النظام مُركَّباً وفق المعايير ويخضع لفحص دوري منتظم. فتقارير القياس والفحص الدورية هي الوثائق التي تُثبت عدم إهمال المنشأة. وغياب هذه الوثائق يخلق ثغرة قد تُفسَّر لغير صالحكم أثناء الإجراءات.

ونصيحتنا العملية هي: احتفظوا بتقارير الفحص بانتظام ورتّبوها. فهذه الوثائق مفيدة ليس فقط للتدقيق، بل أيضاً عند وقوع الضرر. أما بخصوص نطاق تغطية بوليصتكم، فيُرجى توضيحه مع شركة التأمين أو الوكيل الخاص بكم.