तड़ित संरक्षण प्रणालियाँ: दुनिया भर में संरचनाओं की सुरक्षा

बिजली गिरना एक महत्वपूर्ण खतरा है, जो दुनिया भर में जीवन, संपत्ति और महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के लिए खतरा पैदा करता है। सीधे बिजली गिरने से विनाशकारी क्षति हो सकती है, जिसमें आग, विस्फोट और विद्युत प्रणाली की विफलताएं शामिल हैं। तड़ित संरक्षण प्रणालियाँ (LPS) इन जोखिमों को कम करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, जो बिजली की ऊर्जा को जमीन तक एक सुरक्षित मार्ग प्रदान करती हैं, जिससे संरचनाओं और उनके निवासियों को होने वाले संभावित नुकसान को कम किया जा सके। यह व्यापक गाइड LPS के महत्व, उनके घटकों, लागू मानकों, स्थापना प्रथाओं और रखरखाव की आवश्यकताओं की पड़ताल करता है ताकि दुनिया भर में बिजली गिरने से प्रभावी सुरक्षा सुनिश्चित की जा सके।

तड़ित संरक्षण क्यों महत्वपूर्ण है

बिजली गिरने की आवृत्ति और तीव्रता भौगोलिक रूप से भिन्न होती है, कुछ क्षेत्रों में दूसरों की तुलना में काफी उच्च स्तर की बिजली गतिविधि का अनुभव होता है। हालांकि, क्षति की संभावना हर जगह मौजूद है। इन प्रमुख कारणों पर विचार करें कि LPS क्यों आवश्यक है:

• मानव जीवन की रक्षा: बिजली गिरना घातक हो सकता है। LPS इमारतों के अंदर के लोगों से बिजली की ऊर्जा को सुरक्षित रूप से दूर मोड़कर चोट या मृत्यु के जोखिम को कम करता है।
• आग और विस्फोटों को रोकना: बिजली गिरने से ज्वलनशील पदार्थ जल सकते हैं, जिससे आग और विस्फोट हो सकते हैं। LPS बिजली की ऊर्जा को सुरक्षित रूप से जमीन तक पहुंचाकर इस जोखिम को कम करता है, जिससे संरचना के भीतर गर्मी और चिंगारी का निर्माण रुक जाता है।
• विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों की सुरक्षा: बिजली गिरने से शक्तिशाली सर्ज उत्पन्न हो सकते हैं जो कंप्यूटर, संचार प्रणाली और औद्योगिक नियंत्रण सहित संवेदनशील विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को नुकसान पहुंचा सकते हैं या नष्ट कर सकते हैं। LPS, सर्ज सुरक्षा उपकरणों के साथ मिलकर, इन प्रणालियों को ओवरवॉल्टेज से बचाने में मदद करता है।
• संरचनात्मक क्षति को कम करना: बिजली गिरने से इमारतों को महत्वपूर्ण संरचनात्मक क्षति हो सकती है, जिसमें दरारें, ढहना और सामग्रियों का कमजोर होना शामिल है। LPS इमारत की संरचनात्मक अखंडता की रक्षा करने में मदद करता है, जो बिजली की ऊर्जा को जमीन तक पहुंचाने के लिए एक पसंदीदा मार्ग प्रदान करता है, जिससे इमारत की सामग्रियों पर तनाव कम होता है।
• व्यावसायिक निरंतरता सुनिश्चित करना: बिजली गिरने से व्यावसायिक संचालन बाधित हो सकता है, जिससे डाउनटाइम और वित्तीय नुकसान हो सकता है। LPS महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे और उपकरणों की सुरक्षा करके व्यावसायिक निरंतरता सुनिश्चित करने में मदद करता है, जिससे संचालन पर बिजली गिरने के प्रभाव को कम किया जा सके।
• संहिताओं और मानकों का अनुपालन: कई बिल्डिंग कोड और मानक कुछ प्रकार की संरचनाओं के लिए तड़ित संरक्षण प्रणालियों की मांग करते हैं, विशेष रूप से वे जो ऊंची, खुली या खतरनाक सामग्री रखती हैं। LPS स्थापित करने से इन विनियमों का अनुपालन सुनिश्चित करने में मदद मिलती है।

उदाहरण: दक्षिण पूर्व एशिया और मध्य अफ्रीका जैसे क्षेत्रों में, जहां उच्च गरज-चमक की गतिविधि होती है, कमजोर आबादी और महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे की सुरक्षा के लिए स्कूलों, अस्पतालों और सरकारी भवनों के लिए अक्सर तड़ित संरक्षण अनिवार्य होता है।

तड़ित संरक्षण प्रणाली के घटक

एक व्यापक LPS में आमतौर पर निम्नलिखित घटक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक को एक विशिष्ट कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है:

• एयर टर्मिनल (तड़ित चालक): ये रणनीतिक रूप से रखी गई धातु की छड़ें या मस्तूल होते हैं जो छत या संरचना के अन्य खुले हिस्सों पर स्थापित होते हैं। वे बिजली के हमलों को रोकने और संपर्क का एक पसंदीदा बिंदु प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। एयर टर्मिनल का डिज़ाइन, प्लेसमेंट और प्रकार (नुकीला, कुंद, या जालीदार) संरचना के आकार, आकृति और स्थानीय बिजली गिरने की विशेषताओं पर निर्भर करता है।
• डाउन कंडक्टर: ये भारी-गेज तांबे या एल्यूमीनियम के केबल होते हैं जो एयर टर्मिनलों को ग्राउंडिंग सिस्टम से जोड़ते हैं। वे बिजली की ऊर्जा को एयर टर्मिनलों से जमीन तक प्रवाहित करने के लिए एक कम-प्रतिबाधा पथ प्रदान करते हैं। करंट को वितरित करने और साइड फ्लैश के जोखिम को कम करने के लिए आमतौर पर कई डाउन कंडक्टरों को प्राथमिकता दी जाती है।
• ग्राउंडिंग सिस्टम (अर्थिंग सिस्टम): यह दबी हुई ग्राउंड रॉड्स, प्लेट्स या ग्रिड का एक नेटवर्क है जो पृथ्वी से कम-प्रतिरोध कनेक्शन प्रदान करता है। ग्राउंडिंग सिस्टम बिजली की ऊर्जा को जमीन में नष्ट कर देता है, जिससे इसे बनने और नुकसान पहुंचाने से रोका जा सके। मिट्टी का प्रकार, नमी की मात्रा और स्थानीय भूविज्ञान सभी ग्राउंडिंग सिस्टम के डिज़ाइन को प्रभावित करते हैं।
• बॉन्डिंग कंडक्टर: इनका उपयोग संरचना के भीतर धातु की वस्तुओं को तड़ित संरक्षण प्रणाली से जोड़ने के लिए किया जाता है। बॉन्डिंग विभिन्न धातु की वस्तुओं के बीच संभावित अंतर को बराबर करने में मदद करती है, जिससे साइड फ्लैश और विद्युत आर्किंग का खतरा कम होता है।
• सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइसेस (SPDs): इन्हें क्षणिक वोल्टेज सर्ज सप्रेसर (TVSS) के रूप में भी जाना जाता है, इन उपकरणों को बिजली के पैनलों और संवेदनशील उपकरणों पर स्थापित किया जाता है ताकि बिजली गिरने से होने वाले वोल्टेज सर्ज से बचाया जा सके। SPDs अतिरिक्त वोल्टेज को जमीन पर डायवर्ट करते हैं, जिससे जुड़े उपकरणों को नुकसान से बचाया जा सके। SPDs विभिन्न वर्गीकरणों में आते हैं, जो एप्लिकेशन के आधार पर विभिन्न सर्ज हैंडलिंग क्षमताओं के साथ होते हैं।

उदाहरण: एक डेटा सेंटर में, सर्वर और नेटवर्क उपकरणों को बिजली से प्रेरित सर्ज से बचाने के लिए SPDs महत्वपूर्ण हैं। एक व्यापक SPD रणनीति में मुख्य विद्युत पैनल, उप-पैनल और व्यक्तिगत उपकरण रैक पर SPDs शामिल होते हैं।

तड़ित संरक्षण के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानक और संहिताएं

कई अंतर्राष्ट्रीय मानक और संहिताएं तड़ित संरक्षण प्रणालियों के डिजाइन, स्थापना और रखरखाव पर मार्गदर्शन प्रदान करते हैं। कुछ सबसे व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त मानकों में शामिल हैं:

• आईईसी 62305 (IEC 62305): यह अंतर्राष्ट्रीय मानक तड़ित संरक्षण के लिए एक व्यापक ढांचा प्रदान करता है, जिसमें जोखिम मूल्यांकन, सुरक्षा उपाय और सिस्टम डिज़ाइन शामिल हैं। यह यूरोप, एशिया और दुनिया के अन्य हिस्सों में व्यापक रूप से अपनाया जाता है।
• यूएल 96ए (UL 96A): यह मानक, जिसे अंडरराइटर्स लेबोरेटरीज (UL) द्वारा प्रकाशित किया गया है, संयुक्त राज्य अमेरिका में तड़ित संरक्षण प्रणालियों की स्थापना के लिए आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है।
• एनएफपीए 780 (NFPA 780): यह मानक, जिसे नेशनल फायर प्रोटेक्शन एसोसिएशन (NFPA) द्वारा प्रकाशित किया गया है, लोगों और संपत्ति को आग और संबंधित खतरों से बचाने के लिए तड़ित संरक्षण प्रणालियों की स्थापना के लिए आवश्यकताएं प्रदान करता है। एनएफपीए 780 संयुक्त राज्य अमेरिका और अन्य देशों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
• एएस/एनजेडएस 1768 (AS/NZS 1768): यह मानक ऑस्ट्रेलिया और न्यूजीलैंड में उपयोग किया जाता है।

ये मानक तड़ित संरक्षण के सभी पहलुओं के लिए विस्तृत आवश्यकताएं प्रदान करते हैं, जिसमें एयर टर्मिनल, डाउन कंडक्टर, ग्राउंडिंग सिस्टम और सर्ज प्रोटेक्शन उपकरणों का चयन और प्लेसमेंट शामिल है। एक LPS को डिजाइन और स्थापित करते समय प्रासंगिक मानकों और संहिताओं से परामर्श करना महत्वपूर्ण है।

उदाहरण: जर्मनी में एक विनिर्माण सुविधा डिजाइन करने वाली एक बहुराष्ट्रीय कंपनी अपनी तड़ित संरक्षण प्रणाली के लिए संभवतः आईईसी 62305 का पालन करेगी, जिससे स्थानीय नियमों और अंतर्राष्ट्रीय सर्वोत्तम प्रथाओं का अनुपालन सुनिश्चित हो सके।

तड़ित संरक्षण के लिए जोखिम मूल्यांकन

एक तड़ित संरक्षण प्रणाली को डिजाइन करने से पहले, आवश्यक सुरक्षा के स्तर को निर्धारित करने के लिए एक संपूर्ण जोखिम मूल्यांकन करना आवश्यक है। जोखिम मूल्यांकन में निम्नलिखित जैसे कारकों पर विचार किया जाना चाहिए:

• तड़ित फ्लैश घनत्व: यह किसी दिए गए क्षेत्र में प्रति वर्ग किलोमीटर प्रति वर्ष बिजली गिरने की औसत संख्या को संदर्भित करता है। तड़ित फ्लैश घनत्व पर डेटा मौसम विज्ञान एजेंसियों या विशेष तड़ित पहचान नेटवर्क से प्राप्त किया जा सकता है।
• भवन की ऊंचाई और आकार: ऊंचे और बड़े भवनों पर बिजली गिरने की संभावना अधिक होती है।
• भवन का अधिभोग: उच्च अधिभोग दर वाले भवन या कमजोर आबादी (जैसे, स्कूल, अस्पताल) वाले भवनों को उच्च स्तर की सुरक्षा की आवश्यकता होती है।
• भवन की सामग्री: ज्वलनशील सामग्री, खतरनाक रसायन, या महत्वपूर्ण उपकरण वाले भवनों को उच्च स्तर की सुरक्षा की आवश्यकता होती है।
• भवन निर्माण: भवन निर्माण का प्रकार (जैसे, लकड़ी का फ्रेम, स्टील का फ्रेम, कंक्रीट) बिजली से होने वाली क्षति के प्रति इसकी संवेदनशीलता को प्रभावित कर सकता है।
• मिट्टी की प्रतिरोधकता: मिट्टी की प्रतिरोधकता ग्राउंडिंग सिस्टम की प्रभावशीलता को प्रभावित करती है। उच्च मिट्टी प्रतिरोधकता ग्राउंडिंग सिस्टम की बिजली ऊर्जा को नष्ट करने की क्षमता को कम कर सकती है।

जोखिम मूल्यांकन के आधार पर, एक सुरक्षा स्तर निर्धारित किया जा सकता है, जो LPS के लिए विशिष्ट डिजाइन आवश्यकताओं को निर्धारित करेगा।

तड़ित संरक्षण प्रणालियों की स्थापना

एक तड़ित संरक्षण प्रणाली की स्थापना योग्य और अनुभवी पेशेवरों द्वारा की जानी चाहिए। स्थापना प्रक्रिया में आमतौर पर निम्नलिखित चरण शामिल होते हैं:

• डिजाइन समीक्षा: LPS के डिजाइन की समीक्षा एक योग्य इंजीनियर या तड़ित संरक्षण विशेषज्ञ द्वारा की जानी चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह लागू मानकों और संहिताओं को पूरा करता है।
• सामग्री का चयन: LPS में उपयोग की जाने वाली सभी सामग्रियां उच्च गुणवत्ता की होनी चाहिए और लागू मानकों का पालन करना चाहिए। तांबा और एल्यूमीनियम आमतौर पर एयर टर्मिनल, डाउन कंडक्टर और ग्राउंडिंग सिस्टम के लिए उपयोग किए जाते हैं।
• एयर टर्मिनल स्थापना: एयर टर्मिनल छत या संरचना के अन्य खुले हिस्सों पर रणनीतिक स्थानों पर स्थापित किए जाने चाहिए। एयर टर्मिनलों के बीच की दूरी डिजाइन आवश्यकताओं के आधार पर निर्धारित की जानी चाहिए।
• डाउन कंडक्टर स्थापना: डाउन कंडक्टर को इमारत की बाहरी दीवारों के साथ स्थापित किया जाना चाहिए, जो एयर टर्मिनलों से ग्राउंडिंग सिस्टम तक एक सीधा मार्ग प्रदान करता है। डाउन कंडक्टर को भवन संरचना से सुरक्षित रूप से बांधा जाना चाहिए।
• ग्राउंडिंग सिस्टम स्थापना: ग्राउंडिंग सिस्टम को डिजाइन आवश्यकताओं के अनुसार स्थापित किया जाना चाहिए। पृथ्वी से कम-प्रतिरोध कनेक्शन सुनिश्चित करने के लिए ग्राउंड रॉड्स को जमीन में गहराई तक गाड़ा जाना चाहिए।
• बॉन्डिंग: संरचना के भीतर सभी धातु की वस्तुओं को संभावित अंतरों को बराबर करने और साइड फ्लैश के जोखिम को कम करने के लिए तड़ित संरक्षण प्रणाली से जोड़ा जाना चाहिए।
• निरीक्षण और परीक्षण: स्थापना के बाद, LPS का निरीक्षण और परीक्षण किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह ठीक से काम कर रहा है। ग्राउंडिंग सिस्टम के प्रतिरोध को यह सत्यापित करने के लिए मापा जाना चाहिए कि यह डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करता है।

उदाहरण: एक ऐतिहासिक इमारत पर LPS स्थापित करते समय, सिस्टम के दृश्य प्रभाव को कम करने के लिए विशेष ध्यान रखा जाना चाहिए। दीवारों के भीतर डाउन कंडक्टर छिपाने या गैर-दखल देने वाले एयर टर्मिनलों का उपयोग करने जैसी तकनीकें प्रभावी तड़ित संरक्षण प्रदान करते हुए भवन की वास्तुशिल्प अखंडता को संरक्षित करने में मदद कर सकती हैं।

तड़ित संरक्षण प्रणालियों का रखरखाव

एक तड़ित संरक्षण प्रणाली की निरंतर प्रभावशीलता सुनिश्चित करने के लिए नियमित रखरखाव आवश्यक है। रखरखाव में शामिल होना चाहिए:

• दृश्य निरीक्षण: एयर टर्मिनल, डाउन कंडक्टर, ग्राउंडिंग सिस्टम और बॉन्डिंग कनेक्शनों में किसी भी क्षति या क्षरण की जांच के लिए LPS का नियमित दृश्य निरीक्षण करें।
• ग्राउंड प्रतिरोध परीक्षण: यह सुनिश्चित करने के लिए समय-समय पर ग्राउंडिंग सिस्टम के प्रतिरोध को मापें कि यह स्वीकार्य सीमाओं के भीतर बना रहे। उच्च ग्राउंड प्रतिरोध ग्राउंडिंग सिस्टम में क्षरण या क्षति का संकेत दे सकता है।
• बॉन्डिंग निरीक्षण: यह सुनिश्चित करने के लिए बॉन्डिंग कनेक्शनों का निरीक्षण करें कि वे सुरक्षित हैं और क्षरण से मुक्त हैं।
• सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस परीक्षण: सर्ज प्रोटेक्शन उपकरणों का परीक्षण करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे ठीक से काम कर रहे हैं। किसी भी SPD को बदलें जो क्षतिग्रस्त हो गया है या अपने जीवन के अंत तक पहुंच गया है।
• रिकॉर्ड कीपिंग: सभी निरीक्षणों, परीक्षणों और रखरखाव गतिविधियों का रिकॉर्ड बनाए रखें।

रखरखाव की आवृत्ति पर्यावरणीय परिस्थितियों और संरक्षित की जा रही संरचना के प्रकार के आधार पर निर्धारित की जानी चाहिए। उच्च स्तर के क्षरण या बिजली की गतिविधि वाले क्षेत्रों में, अधिक लगातार रखरखाव की आवश्यकता हो सकती है।

सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइसेस (SPDs) को एकीकृत करना

जबकि एक तड़ित संरक्षण प्रणाली बाहरी सुरक्षा प्रदान करती है, सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस (SPDs) बिजली गिरने या अन्य विद्युत घटनाओं के कारण होने वाले क्षणिक ओवरवॉल्टेज के खिलाफ आंतरिक सुरक्षा प्रदान करने के लिए आवश्यक हैं। SPDs जुड़े उपकरणों तक पहुंचने वाले वोल्टेज सर्ज को सीमित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिससे संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स को नुकसान से बचाया जा सके।

एक व्यापक तड़ित संरक्षण रणनीति में SPDs को एकीकृत करने के लिए प्रमुख विचारों में शामिल हैं:

• प्लेसमेंट: SPDs को विद्युत प्रणाली के कई स्तरों पर स्थापित किया जाना चाहिए, जो मुख्य सेवा प्रवेश द्वार से शुरू होकर उप-पैनलों और व्यक्तिगत उपकरणों तक फैला हो।
• प्रकार: विशिष्ट एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त वोल्टेज और करंट रेटिंग वाले SPDs का चयन करें। विभिन्न वोल्टेज स्तरों और सर्ज करंट क्षमताओं के लिए विभिन्न प्रकार के SPDs उपलब्ध हैं।
• समन्वय: सुनिश्चित करें कि इष्टतम सुरक्षा प्रदान करने के लिए SPDs एक दूसरे के साथ समन्वित हैं। समन्वय में उपयुक्त लेट-थ्रू वोल्टेज और सर्ज करंट रेटिंग वाले SPDs का चयन करना शामिल है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे प्रभावी ढंग से एक साथ काम करते हैं।
• निगरानी: संभावित समस्याओं की प्रारंभिक चेतावनी प्रदान करने के लिए निगरानी क्षमताओं वाले SPDs का उपयोग करें। कुछ SPDs में अंतर्निहित संकेतक होते हैं जो दिखाते हैं कि वे कब क्षतिग्रस्त हो गए हैं या अपने जीवन के अंत तक पहुंच गए हैं।

उदाहरण: एक दूरसंचार सुविधा में, संवेदनशील संचार उपकरणों को बिजली से प्रेरित सर्ज से बचाने के लिए SPDs महत्वपूर्ण हैं। एक स्तरित SPD दृष्टिकोण में मुख्य विद्युत पैनल, उप-पैनल, और व्यक्तिगत उपकरण रैक पर SPDs, साथ ही आने वाली संचार लाइनों पर भी SPDs शामिल होंगे।

उन्नत तड़ित संरक्षण प्रौद्योगिकियाँ

जबकि पारंपरिक तड़ित संरक्षण प्रणालियों का उपयोग कई वर्षों से किया जा रहा है, तड़ित संरक्षण की प्रभावशीलता में सुधार के लिए उन्नत प्रौद्योगिकियों का लगातार विकास किया जा रहा है। इनमें से कुछ प्रौद्योगिकियों में शामिल हैं:

• चार्ज ट्रांसफर टेक्नोलॉजी (CTT): यह तकनीक वातावरण में चार्ज बिल्डअप को खत्म करने के लिए इलेक्ट्रोड के एक नेटवर्क का उपयोग करती है, जिससे बिजली गिरने की संभावना कम हो जाती है।
• अर्ली स्ट्रीमर एमिशन (ESE) एयर टर्मिनल: ये एयर टर्मिनल अपने चारों ओर की हवा को आयनित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिससे बिजली गिरने के लिए एक पसंदीदा मार्ग बनता है। हालांकि, ESE एयर टर्मिनलों की प्रभावशीलता अभी भी बहस का विषय है, और कुछ मानक संगठन उन्हें मान्यता नहीं देते हैं।
• रोलिंग स्फीयर मेथड मॉडलिंग: अब बिजली गिरने के पैटर्न को मॉडल करने और अधिकतम सुरक्षा के लिए एयर टर्मिनलों के प्लेसमेंट को अनुकूलित करने के लिए परिष्कृत सॉफ्टवेयर का उपयोग किया जाता है।

उन्नत तड़ित संरक्षण प्रौद्योगिकियों के निर्माताओं द्वारा किए गए दावों का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन करना महत्वपूर्ण है। यह निर्धारित करने के लिए योग्य तड़ित संरक्षण विशेषज्ञों से परामर्श करें कि क्या ये प्रौद्योगिकियां आपके विशिष्ट एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त हैं।

निष्कर्ष

तड़ित संरक्षण एक महत्वपूर्ण सुरक्षा उपाय है जो जीवन, संपत्ति और महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे को बिजली गिरने के विनाशकारी प्रभावों से बचा सकता है। तड़ित संरक्षण के सिद्धांतों को समझकर, उपयुक्त सुरक्षा उपायों को लागू करके, और सिस्टम को ठीक से बनाए रखकर, आप बिजली से होने वाले नुकसान के जोखिम को काफी कम कर सकते हैं। अपनी तड़ित संरक्षण प्रणाली की प्रभावशीलता सुनिश्चित करने के लिए योग्य पेशेवरों से परामर्श करना और प्रासंगिक अंतर्राष्ट्रीय मानकों और संहिताओं का पालन करना याद रखें। आवासीय घरों से लेकर औद्योगिक सुविधाओं तक, एक अच्छी तरह से डिजाइन और रखरखाव किया गया LPS हमारी तेजी से विद्युतीकृत दुनिया में सुरक्षा और संरक्षा में एक महत्वपूर्ण निवेश है।