کتاب صاعقه پدیده ای الکتریکی: اقدامات پیشگیرانه و ایمنی در برابر آن

مقدمه
صاعقه و تخلیه‌جوی یكی از قدرتمندترین، عجیب‌ترین و در عین حال خطرناكترین پدیده‌ها‌ی طبیعی به شمار می‌آید كه مكانیزمی بسیار پیچیده داشته و قابل بررسی می‌باشد. پدیده‌ای كه عموم مردم را درگیر و صدمات بسیاری بر موجودات كره زمین وارد می‌نماید.
صاعقه ویژگی های منحصربه فردی دارد كه آنها را در هیچ رخداد طبیعی دیگری نمی توان یافت. كتاب حاضر، صاعقه را از جنبه‌ها و نقطه نظرهاى مختلف كه تاكنون كمتر به آنها پرداخته شده است مورد بررسی قرار داده و برای استفاده عموم مردم به خصوص علاقمندان رشته های مختلف ورزشی، ایمنی، پزشكی و مهندسی نگاشته شده است. ابتدا به افسانه ها و باورهای غلط اشاره می‌كند و سپس خوانندگان را با واقعیّت‌های موجود آشنا می‌نماید. در گام دوم جهت نشان دادن اهمیت موضوع، نمونه‌هایی از توزیع فضائی و پروفیل رخداد صاعقه در ایالات متحده آمریكا ارائه شده و به آمار و ارقام صدمات و تلفات (مرگ و میر) ناشی از اصابت صاعقه در برخی ایالات این كشور در چند دهه اخیر اشاره شده است، همچنین تأثیر مهاجرت روستائیان به شهرها و لحاظ كردن زمان رخداد صاعقه در كاهش میزان تلفات و آسیب های ناشی از آن، بررسی علمی و آماری شده است.
امروزه ورزش‌ها و تفریحات در فضاهای روباز همچون كایت‌سواری، اسكی و اسكیت روی آب، تعداد افراد نسبتاً زیادی را در معرض اصابت صاعقه قرار می‌دهد. لذا، فرصت غنیمت شمرده شده تا ضمن معرفی تكنولوژی های نوین و ارائه روش ها و تكنیك های ایمنی، افراد را با نحوه پناه گرفتن در هنگام رخداد صاعقه بخصوص در زمانی‌كه تركش‌ها و پله‌های صاعقه بسوی افراد مستقر در این محل ها پخش و حمله ور می‌شوند، آشنا نمود.
در این كتاب مكانیزم الكتریكی و تأثیر پدیده اضافه ولتاژ ناشی از اصابت صاعقه و تخلیه جوی در شرایط كار شبكه‌های سراسری خطوط انتقال انرژی و برجهای مخابراتی و غیره مورد مطالعه قرار گرفته است. امروزه با توجه به اهمیت شبكه‌های الكتریكی در زندگی بشر و ماهیت و نقش بسزای آنها در چرخه صنعتی و اقتصادی كشورها، هر گونه قطعی حتی به مدت كوتاه، موجب اختلال در ارائه خدمات مورد نیاز به مصرف‌كنندگان می‌گردد و خاموشی شبكه‌های سراسری باعث فلج شدن زندگی روزمره و از كار افتادن كامل واحدهای تولیدی و صنعتی می گردد. بنابراین حفاظت آنها در برابر كلیه تغییرات جوی به‌ویژه پدیده صاعقه از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.
آسیب های جسمانی ناشی ازصاعقه بخش دیگری از مباحث این كتاب را تشكیل می‌دهد این آسیب‌ها كه شامل سوختگی‌ها، بیماری های عصبی، سندرم درد مزمن و سندرم روانشناسی مانند اختلالات شدید درحافظه كوتاه مدت، اشكال در پردازش اطلاعات، كاهش دقت، افسردگی و استرس است، می‌تواند برای شخص حادثه دیده، ناتوان كننده باشد. مهمترین عامل برای فوت افرادی كه دچار صاعقه‌زدگی می شوند، ایست قلبی- تنفسی می باشد و آسیب های ناشی از اصابت صاعقه می‌تواند با ایجاد خونریزی در سلول های عصبی در ابتدای حادثه، در سیستم های عصبی مركزی، ثانوی و سمپاتیكی اختلال ایجاد نماید. هدف این است كه تا حد امكان از آسیب ها جلوگیری گردد و به بهترین شكل به افرادی كه در اثر صاعقه آسیب می بینند كمك شود.
در خاتمه نیاز خود را برای راهنمائی ها، تذكرات و نظرات متخصصین و علاقمندان یادآوری نموده، درخواست می نمائیم تا با ارائه نقطه نظرات و پیشنهادات ارزنده، ما را قرین منّت خود ساخته و خطاها و قصورات موجود را یادآوری فرمایند.

مهندس محسن خالقی
Moh_Khaleghi@alum.sharif.edu
ناهید بدیعی
n_badiey@zrec.co.ir
شركت برق منطقه‌ای زنجان
تابستان 1392
فهرست مطالب

فصل 1 پدیده صاعقه درگذر زمان و در بستر افسانه‌ها و اسطوره‌ها 1
1.1 مقدمه تاریخی 2
1.2 افسانه‌ها و خرافات و باورهای غلط درخصوص صاعقه 7
1.3 حكایت‌ها و روایت‌های انحرافی دیگر 16
1.4 رایج‌‌ترین باورها و واقعیت‌های موجود در دنیا در خصوص صاعقه 17
1.4.1 باورهای نادرست و غیرواقعی 17
1.4.2 برخی واقعیّت‌ها و باورهای درست 19
فصل 2 آسیب‌شناسی پدیده صاعقه 21
2.1 توزیع فضایی و پروفیل رخداد صاعقه در ایالات متحده آمریكا 22
2.2 پدیده صاعقه و رخداد آن در سراسر جهان 23
2.3 توزیع زمانی صاعقه در كشور ایالات متحده آمریكا 27
2.4 خسارات ناشی از صاعقه در گزارش‌های طوفان در ایالات متحده آمریكا 29
2.5 گزارش آماری توزیع مرگ و میر ناشی از صاعقه در ایالات متحده آمریكا 30
2.6 تلفات و آسیب‌های ناشی از صاعقه در ماه‌های مختلف سال در کشور آمریکا 32
2.7 تلفات و آسیب‌های ناشی از صاعقه در ساعات مختلف روز در کشور آمریکا 33
2.8 جنسّیت و آمار تلفات و آسیب‌های ناشی از صاعقه 35
2.9 روند تلفات ناشی از صاعقه در قرن بیستم در ایالات متحده 36
2.10 تأثیر مهاجرت روستائیان به شهرها در كاهش میزان مرگ و میر ناشی از صاعقه 38
2.11 انواع تلفات و حوادث ناشی از اصابت صاعقه 38
2.12 تلفات و آسیب‌های ناشی از صاعقه در جهان 41
2.13 مطالعات علمی اخیر درخصوص صاعقه و اختراع میله صاعقه‌گیر 42
فصل 3 پدیده صاعقه از دیدگاه قوانین فیزیك الكتریسیته 47
3.1 مفاهیم پایه درخصوص شناخت تخلیه الكتریكی صاعقه 48
3.2 صاعقه از لحاظ ابعادی و تخمین درجه حرارت آن 62
3.3 انواع و اَشكال صاعقه 63
3.4 روش‌های آشکارسازی صاعقه 66
3.5 تندر یا آذرخش 68
3.6 مكانیزم‌های آسیب‌های ناشی از اصابت صاعقه 69
3.6.1 مفاهیم مربوط به مكانیزم‌های الكتریكی 69
3.6.2 مكانیزم الكتریكی آسیب ناشی از صاعقه 70
فصل 4 پاتوفیزیولوژی یا آسیب‌های جسمانی ناشی از اصابت صاعقه 85
4.1 مروری بر آسیب‌های جسمانی برق گرفتگی 86
4.2 آسیب‌های ناشی ازصاعقه از دیدگاه قوانین فیزیكی 88
4.3 فركانس، ولتاژ، آمپراژ (شدت جریان الكتریكی) و مقاومت 88
4.4 مسیر جریان، مدت استمرار جریان، تاثیر جریان تخلیه الكتریكی و پارامتر زمان 89
4.5 تأثیر جریان بر روی بافت‌های زنده بدن 95
4.6 اثرات میدان مغناطیسی 95
4.7 تخمین اندازه جریان‌های نهری شكل در هنگام رخداد صاعقه 98
فصل 5 انواع آسیب‌های ناشی از پدیده صاعقه 101
5.1 شدت آسیب 102
5.2 مصدومین با آسیب‌دیدگی جزئی 102
5.3 مصدومین با آسیب‌دیدگی متوسط 104
5.4 مصدومین با آسیب‌دیدگی شدید 105
5.5 مقایسه آسیب‌های ناشی از برق‌گرفتگی (با برق فشارقوی) با آسیب‌های ناشی از اصابت صاعقه 106
5.5.1 ایست قلبی- تنفسی 107
5.5.2 آسیب‌های عصبی ناشی از اصابت صاعقه 108
5.5.3 سوختگی‌های ناشی از اصابت صاعقه 109
فصل 6 انجام اقدامات پیشگیرانه جهت اجتناب از آسیب‌دیدگی در برابر اصابت صاعقه 111
6.1 رهنمودها و دستورالعمل‌هایی جهت ایمنی در مقابل صاعقه 112
6.2 طرح ایمنی در مقابل اصابت صاعقه 115
6.3 نزدیك شدن طوفان‌های تندرزا 116
6.4 اقدامات پس از رخداد تندر 117
6.5 اقدامات پیشگیرانه در فضاهای سرپوشیده 117
6.6 اقدامات پیشگیرانه در فضاهای آزاد و روباز 120
6.7 اقدامات پیشگیرانه در مناطق بیابانی و صحرایی و كوهستانی 121
6.8 ایمنی گروه‌های بزرگ مردمی 122
6.8.1 اقدامات پیشگیرانه برای حفاظت گروهی و جمعی 122
6.8.2 اقدامات اولیه درخصوص حفاظت تجمّعات مردمی 123
6.8.3 مقایسه حفاظت فردی با حفاظت گروهی و جمعی 124
6.9 جزئیات بیشتر در مورد استراتژی‌های جایگزین 125
6.9.1 مبحث تخلیه محل و برون‌بَری مردم از صحنه حادثه 125
6.9.2 حفاظت در محل 126
6.10 زمان مناسب جهت اقدام برای محافظت در مقابل بحران 126
6.10.2 اصول و مبانی حفاظتی 127
6.10.3 پروتكل اجرایی به منظور فعّال‌سازی مدیریّت ریسك 128
6.11 محافظت در محل واقعه 129
6.12 اختلاف نظر و چالش‌های پیشِ رو در خصوص آسیب‌های ناشی از صاعقه 134
6.12.1 مشكلات در بخش گزارشات تخصصی 134
6.12.2 مشكلات روش‌شناسی در پژوهش 134
6.13 موارد مربوط به مباحث خاص 137
6.13.1 آمار مربوط به افرادی كه در برابر صاعقه جان سالم به در برده‌اند 137
6.13.2 علائم آسیب‌های مبهم و روانی 138
6.14 مسائل فنی 139
6.15 منابع مورد نیاز 139
6.16 نتیجه‌گیری 140
فصل 7 پدیده اضافه ولتاژهای گذرای ناشی از اصابت ضربه صاعقه برروی خطوط انتقال انرژی و برج‌های مخابراتی 141
7.1 پدیده اضافه ولتاژ ناشی از اصابت مستقیم ضربه صاعقه به هادی‌های فاز (تخلیه الكتریكی مستقیم) 144
7.2 پدیده اضافه ولتاژ ناشی از اصابت مستقیم ضربه صاعقه به سیم محافظ هوایی یا به بدنه برج بدون احتساب اثر كوپلینگ سلفی بین سیم گارد با هادی فاز (تخلیه الكتریكی معكوس) 145
7.3 پدیده اضافه ولتاژ ناشی از اصابت مستقیم ضربه صاعقه به سیم گارد یا به بدنه برج با احتساب اثر كوپلینگ سلفی بین سیم گارد و هادی فاز (تخلیه الكتریكی معكوس) 148
7.4 پدیده اضافه ولتاژ ناشی از ضربه القایی 150
7.4.1 ضربه القایی الكترواستاتیكی و ضربه القایی الكترومغناطیسی 150
7.5 طرح سیستم زمین برای برج‌های خطوط انتقال انرژی الکتریکی 153
7.6 تخلیة جوی مستقیم در مجاورت ایستگاه‌های فشارقوی و برج‌های مخابراتی و آسمانخراش‌ها 154
7.7 تولید صاعقه مصنوعی برای مقاصد علمی و نظامی 161
فصل 8 مسئله سازگاری الكترومغناطیسی و پدیده صاعقه 169
8.1 بیان مسئله سازگاری الكترومغناطیسی و پدیده صاعقه 170
8.2 آثار اصابت صاعقه به محدوده تجهیزات 187
8.3 صاعقه‌گیر 190
8.3.1 صاعقه‌گیرهای الكترونیك خازنی(اتمسفریك) 191
8.3 پدیده جرقه بازگشتی 199
اصول سیزده‌گانه معرفتی بنجامین فرانكلین 222
منابع و مراجع 223