معيار الحماية من الصواعق BS EN IEC 62305

تم نشر معيار BS EN / IEC 62305 للحماية من الصواعق في الأصل في سبتمبر 2006 ، ليحل محل المعيار السابق ، BS 6651: 1999. ل فترة محدودة ، تم تشغيل BS EN / IEC 62305 و BS 6651 بالتوازي ، ولكن اعتبارًا من أغسطس 2008 ، تم سحب BS 6651 والآن أصبح BS EN / IEC 63205 هو المعيار المعترف به للحماية من الصواعق.

يعكس معيار BS EN / IEC 62305 فهمًا علميًا متزايدًا للبرق وتأثيراته على مدار العشرين عامًا الماضية ويقيم التأثير المتزايد للتكنولوجيا والأنظمة الإلكترونية على أنشطتنا اليومية. أكثر تعقيدًا ودقة من سابقتها ، تتضمن BS EN / IEC 62305 أربعة أجزاء متميزة - المبادئ العامة ، وإدارة المخاطر ، والأضرار المادية للهياكل ومخاطر الحياة ، وحماية الأنظمة الإلكترونية.

يتم تقديم هذه الأجزاء من المعيار هنا. في عام 2010 ، خضعت هذه الأجزاء لمراجعة فنية دورية ، مع إصدار الأجزاء المحدثة 1 و 3 و 4 في عام 2011. الجزء 2 المحدث قيد المناقشة حاليًا ومن المتوقع نشره في أواخر عام 2012.

مفتاح BS EN / IEC 62305 هو أن جميع اعتبارات الحماية من الصواعق مدفوعة بتقييم شامل ومعقد للمخاطر وأن هذا التقييم لا يأخذ في الاعتبار الهيكل المراد حمايته فحسب ، بل أيضًا الخدمات التي يرتبط بها الهيكل. في جوهرها ، لم يعد من الممكن اعتبار الحماية الهيكلية من الصواعق بمعزل عن غيرها ، فالحماية من الجهد الزائد العابر أو الاندفاعات الكهربائية جزء لا يتجزأ من BS EN / IEC 62305.

هيكل BS EN / IEC 62305

تتكون سلسلة BS EN / IEC 62305 من أربعة أجزاء ، يجب أخذها جميعًا في الاعتبار. هذه الأجزاء الأربعة موضحة أدناه:

الجزء الأول: مبادئ عامة

BS EN / IEC 62305-1 (الجزء 1) عبارة عن مقدمة للأجزاء الأخرى من المعيار وتصف بشكل أساسي كيفية تصميم نظام الحماية من الصواعق (LPS) وفقًا للأجزاء المصاحبة للمعيار.

الجزء الثاني: إدارة المخاطر

لا يركز نهج إدارة المخاطر BS EN / IEC 62305-2 (الجزء 2) كثيرًا على الضرر المادي البحت للهيكل الناجم عن تفريغ البرق ، ولكنه يركز بشكل أكبر على مخاطر فقدان الأرواح البشرية ، وفقدان الخدمة الجمهور ، وفقدان التراث الثقافي والخسارة الاقتصادية.

الجزء 3: الأضرار المادية التي لحقت الهياكل وخطر الحياة

ترتبط BS EN / IEC 62305-3 (الجزء 3) مباشرة بالجزء الرئيسي من BS 6651. وهي تختلف عن BS 6651 بقدر ما يحتوي هذا الجزء الجديد على أربع فئات أو مستويات حماية من LPS ، على عكس النوعين الأساسيين (العاديين) وعالية الخطورة) في BS 6651.

الجزء الرابع: الأنظمة الكهربائية والإلكترونية

داخل الهياكل ، تغطي BS EN / IEC 62305-4 (الجزء 4) حماية الأنظمة الكهربائية والإلكترونية الموجودة داخل الهياكل. إنه يجسد ما نقله الملحق C في BS 6651 ، ولكن مع نهج منطقي جديد يُشار إليه بمناطق الحماية من الصواعق (LPZs). يوفر معلومات لتصميم وتركيب وصيانة واختبار نظام الحماية من النبضات الكهرومغناطيسية (LEMP) (يشار إليه الآن باسم إجراءات حماية الطفرة - SPM) للأنظمة الكهربائية / الإلكترونية داخل الهيكل.

يعطي الجدول التالي مخططًا عامًا للاختلافات الرئيسية بين المعيار السابق ، BS 6651 ، و BS EN / IEC 62305.

الضرر والخسارة

تحدد BS EN / IEC 62305 أربعة مصادر رئيسية للضرر:

S1 يومض للهيكل

S2 يومض بالقرب من الهيكل

S3 يومض لإحدى الخدمات

S4 يومض بالقرب من الخدمة

قد يؤدي كل مصدر من مصادر الضرر إلى واحد أو أكثر من ثلاثة أنواع من الضرر:

D1 إصابة الكائنات الحية نتيجة لجهد خطوة ولمس

D2 الضرر المادي (حريق ، انفجار ، تدمير ميكانيكي ، إطلاق كيميائي) بسبب تأثيرات البرق الحالية بما في ذلك الشرارة

D3 فشل الأنظمة الداخلية بسبب النبضة الكهرومغناطيسية البرق (LEMP)

قد تنجم أنواع الخسارة التالية عن التلف الناتج عن البرق:

L1 فقدان الحياة البشرية

L2 فقدان الخدمة للجمهور

L3 فقدان التراث الثقافي

L4 فقدان القيمة الاقتصادية

تم تلخيص علاقات جميع المعلمات المذكورة أعلاه في الجدول 5.

يوضح الشكل 12 في الصفحة 271 أنواع الضرر والخسارة الناتجة عن البرق.

للحصول على شرح أكثر تفصيلاً للمبادئ العامة التي تشكل الجزء الأول من معيار BS EN 1 ، يرجى الرجوع إلى دليلنا المرجعي الكامل "دليل إلى BS EN 62305." على الرغم من أنه يركز على معيار BS EN ، إلا أن هذا الدليل قد يوفر معلومات داعمة تهم الاستشاريين الذين يصممون ما يعادل IEC. الرجاء مراجعة الصفحة 62305 لمزيد من التفاصيل حول هذا الدليل.

معايير تصميم المخطط

تتمثل الحماية المثالية من الصواعق للهيكل والخدمات المتصلة به في إحاطة الهيكل بغطاء (صندوق) معدني مؤرض وموصّل بشكل مثالي ، بالإضافة إلى توفير الترابط المناسب لأي خدمات متصلة عند نقطة الدخول إلى الدرع.

هذا ، في جوهره ، من شأنه أن يمنع تغلغل تيار البرق والمجال الكهرومغناطيسي المستحث في الهيكل. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، ليس من الممكن أو في الواقع من حيث التكلفة أن تذهب إلى مثل هذه الأطوال.

تحدد هذه المواصفة القياسية بالتالي مجموعة محددة من معلمات البرق الحالية حيث ستعمل تدابير الحماية ، المعتمدة وفقًا لتوصياتها ، على تقليل أي ضرر وخسارة لاحقة نتيجة لضربة البرق. يعتبر هذا التخفيض في الضرر والخسارة اللاحقة صالحًا بشرط أن تقع معلمات الصواعق ضمن الحدود المحددة ، والتي تم تحديدها على أنها مستويات الحماية من الصواعق (LPL).

مستويات الحماية من الصواعق (LPL)

تم تحديد أربعة مستويات للحماية بناءً على المعايير التي تم الحصول عليها من الأوراق الفنية المنشورة مسبقًا. كل مستوى لديه مجموعة ثابتة من الحد الأقصى والحد الأدنى من معلمات البرق الحالية. هذه المعلمات موضحة في الجدول 6. تم استخدام القيم القصوى في تصميم المنتجات مثل مكونات الحماية من الصواعق وأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs). تم استخدام القيم الدنيا لتيار البرق لاشتقاق نصف قطر الكرة المتداول لكل مستوى.

مناطق الحماية من الصواعق (LPZ)

تم تقديم مفهوم مناطق الحماية من الصواعق (LPZ) في BS EN / IEC 62305 بشكل خاص للمساعدة في تحديد تدابير الحماية المطلوبة لإنشاء تدابير وقائية لمواجهة النبضات الكهرومغناطيسية (LEMP) داخل الهيكل.

المبدأ العام هو أن المعدات التي تتطلب الحماية يجب أن تكون موجودة في LPZ التي تتوافق خصائصها الكهرومغناطيسية مع قدرة تحمل الإجهاد أو المناعة.

يلبي هذا المفهوم المناطق الخارجية ، مع خطر حدوث ضربة صاعقة مباشرة (LPZ 0_A) ، أو خطر حدوث تيار برق جزئي (LPZ 0_B) ومستويات الحماية داخل المناطق الداخلية (LPZ 1 & LPZ 2).

بشكل عام ، كلما زاد عدد المنطقة (LPZ 2 ؛ LPZ 3 ، إلخ) انخفضت التأثيرات الكهرومغناطيسية المتوقعة. عادةً ، يجب وضع أي معدات إلكترونية حساسة في مناطق LPZ ذات الأرقام الأعلى وأن تكون محمية من LEMP من خلال تدابير حماية الطفرة ذات الصلة ("SPM" على النحو المحدد في BS EN 62305: 2011).

تمت الإشارة إلى SPM سابقًا على أنه نظام تدابير حماية LEMP (LPMS) في BS EN / IEC 62305: 2006.

يوضح الشكل 13 مفهوم LPZ كما هو مطبق على الهيكل وعلى SPM. تم توسيع المفهوم في BS EN / IEC 62305-3 و BS EN / IEC 62305-4.

يتم اختيار أنسب SPM باستخدام تقييم المخاطر وفقًا للمواصفة BS EN / IEC 62305-2.

BS EN / IEC 62305-2 إدارة المخاطر

تعتبر BS EN / IEC 62305-2 مفتاح التنفيذ الصحيح لـ BS EN / IEC 62305-3 و BS EN / IEC 62305-4. تقييم وإدارة المخاطر هي الآن أكثر تعمقًا واتساعًا بشكل ملحوظ من نهج BS 6651.

تتعامل BS EN / IEC 62305-2 بشكل خاص مع إجراء تقييم للمخاطر ، تحدد نتائجه مستوى نظام الحماية من الصواعق (LPS) المطلوب. بينما خصصت BS 6651 9 صفحات (بما في ذلك الأرقام) لموضوع تقييم المخاطر ، تحتوي BS EN / IEC 62305-2 حاليًا على أكثر من 150 صفحة.

تتمثل المرحلة الأولى من تقييم المخاطر في تحديد أي من أنواع الخسارة الأربعة (كما هو محدد في BS EN / IEC 62305-1) يمكن أن يتكبده الهيكل ومحتوياته. الهدف النهائي من تقييم المخاطر هو تحديد المخاطر الأولية ذات الصلة وتقليلها إذا لزم الأمر ، مثل:

R₁ خطر فقدان الأرواح البشرية

R₂ خطر فقدان الخدمة للجمهور

R₃ خطر فقدان التراث الثقافي

R₄ خطر فقدان القيمة الاقتصادية

لكل من المخاطر الرئيسية الثلاثة الأولى ، خطر محتمل (R_T) تم تعيينه. يمكن الحصول على هذه البيانات في الجدول 7 من IEC 62305-2 أو الجدول NK.1 من الملحق الوطني للمواصفة BS EN 62305-2.

كل خطر أساسي (R_n) من خلال سلسلة طويلة من العمليات الحسابية على النحو المحدد في المعيار. إذا كان الخطر الفعلي (R_n) أقل من أو يساوي الخطر المسموح به (R_T) ، فلا حاجة إذن إلى إجراءات حماية. إذا كان الخطر الفعلي (R_n) أكبر من المخاطرة المقابلة لها (R_T) ، ثم يجب اتخاذ تدابير الحماية. تتكرر العملية المذكورة أعلاه (باستخدام قيم جديدة تتعلق بإجراءات الحماية المختارة) حتى R_n أقل من أو يساوي المقابل لها R_T. هذه العملية التكرارية كما هو موضح في الشكل 14 هي التي تحدد اختيار أو مستوى الحماية من الصواعق (LPL) لنظام الحماية من الصواعق (LPS) وإجراءات الحماية من الصواعق (SPM) لمواجهة الدافع الكهرومغناطيسي البرق (LEMP).

BS EN / IEC 62305-3 الأضرار المادية للهياكل وخطر الحياة

يتعامل هذا الجزء من مجموعة المعايير مع تدابير الحماية داخل وحول الهيكل وعلى هذا النحو يرتبط مباشرة بالجزء الرئيسي من BS 6651.

يقدم الجزء الرئيسي من هذا الجزء من المعيار إرشادات حول تصميم نظام الحماية من الصواعق الخارجي (LPS) ونظام LPS الداخلي وبرامج الصيانة والتفتيش.

نظام الحماية من الصواعق (LPS)

حددت BS EN / IEC 62305-1 أربعة مستويات للحماية من الصواعق (LPLs) بناءً على الحد الأدنى والأقصى المحتمل لتيارات البرق. هذه LPLs تعادل مباشرة فئات نظام الحماية من الصواعق (LPS).

تم تحديد العلاقة بين المستويات الأربعة من LPL و LPS في الجدول 7. وفي جوهرها ، كلما زاد LPL ، كانت الفئة الأعلى من LPS مطلوبة.

تخضع فئة LPS المراد تثبيتها إلى نتيجة حساب تقييم المخاطر الموضحة في BS EN / IEC 62305-2.

اعتبارات تصميم LPS الخارجية

يجب على مصمم الحماية من الصواعق في البداية أن يأخذ في الاعتبار التأثيرات الحرارية والانفجارية التي تحدث عند نقطة صاعقة البرق والعواقب على الهيكل قيد الدراسة. اعتمادًا على العواقب ، قد يختار المصمم أيًا من الأنواع التالية من LPS الخارجية:

- معزول

- غير معزولة

عادةً ما يتم اختيار LPS المعزول عندما يتم إنشاء الهيكل من مواد قابلة للاحتراق أو يمثل خطر الانفجار.

على العكس من ذلك ، قد يتم تركيب نظام غير معزول في حالة عدم وجود مثل هذا الخطر.

يتكون LPS الخارجي من:

- نظام إنهاء الهواء

- نظام موصل سفلي

- نظام إنهاء الأرض

يجب توصيل هذه العناصر الفردية من LPS معًا باستخدام مكونات الحماية من الصواعق المناسبة (LPC) المتوافقة (في حالة BS EN 62305) مع سلسلة BS EN 50164 (لاحظ أن سلسلة BS EN هذه ستحل محلها BS EN / IEC سلسلة 62561). سيضمن هذا أنه في حالة تفريغ البرق للهيكل ، فإن التصميم الصحيح واختيار المكونات سيقلل من أي ضرر محتمل.

نظام إنهاء الهواء

يتمثل دور نظام إنهاء الهواء في التقاط تيار تفريغ البرق وتبديده بشكل غير ضار إلى الأرض عبر الموصل السفلي ونظام إنهاء الأرض. لذلك من المهم للغاية استخدام نظام إنهاء هواء مصمم بشكل صحيح.

تدعو BS EN / IEC 62305-3 إلى ما يلي ، في أي مجموعة ، لتصميم نهاية الهواء:

- قضبان الهواء (أو نهاياتها) سواء كانت صواري قائمة بذاتها أو متصلة بموصلات لتشكيل شبكة على السطح

- موصلات سلسالية (أو معلقة) ، سواء كانت مدعومة بصواري قائمة بذاتها أو متصلة بموصلات لتشكيل شبكة على السطح

- شبكة موصلات شبكية قد تكون على اتصال مباشر بالسقف أو معلقة فوقه (في حالة الأهمية القصوى لعدم تعرض السطح لتفريغ البرق المباشر)

يوضح المعيار تمامًا أن جميع أنواع أنظمة إنهاء الهواء المستخدمة يجب أن تفي بمتطلبات تحديد المواقع المنصوص عليها في هيكل المعيار. يسلط الضوء على أنه يجب تثبيت مكونات إنهاء الهواء على الزوايا والنقاط المكشوفة وحواف الهيكل. الطرق الأساسية الثلاث الموصى بها لتحديد موضع أنظمة إنهاء الهواء هي:

- طريقة الكرة المتدحرجة

- طريقة الزاوية الواقية

- طريقة الشبكة

يتم تفصيل هذه الطرق في الصفحات التالية.

طريقة الكرة المتدحرجة

طريقة الكرة المتدحرجة هي وسيلة بسيطة لتحديد مناطق الهيكل التي تحتاج إلى حماية ، مع مراعاة إمكانية حدوث ضربات جانبية للهيكل. يوضح الشكل 15 المفهوم الأساسي لتطبيق الكرة المتدحرجة على الهيكل.

تم استخدام طريقة الكرة المتدحرجة في BS 6651 ، والفرق الوحيد هو أنه في BS EN / IEC 62305 توجد أنصاف أقطار مختلفة للكرة الدوارة تتوافق مع فئة LPS ذات الصلة (انظر الجدول 8).

هذه الطريقة مناسبة لتحديد مناطق الحماية لجميع أنواع الهياكل ، خاصة تلك ذات الهندسة المعقدة.

طريقة الزاوية الواقية

طريقة الزاوية الواقية هي تبسيط رياضي لطريقة الكرة المتدحرجة. الزاوية الواقية (أ) هي الزاوية التي تم إنشاؤها بين الطرف (أ) للقضيب العمودي والخط المسقط لأسفل على السطح الذي يجلس عليه القضيب (انظر الشكل 16).

من الواضح أن الزاوية الواقية التي يوفرها قضيب الهواء هي مفهوم ثلاثي الأبعاد حيث يتم تخصيص مخروط للحماية للقضيب عن طريق كنس الخط AC بزاوية الحماية 360 درجة كاملة حول قضيب الهواء.

تختلف الزاوية الواقية باختلاف الارتفاع لقضيب الهواء وفئة LPS. يتم تحديد زاوية الحماية التي يوفرها قضيب الهواء من الجدول 2 من BS EN / IEC 62305-3 (انظر الشكل 17).

تغيير زاوية الحماية هو تغيير إلى منطقة الحماية 45 درجة البسيطة الممنوحة في معظم الحالات في BS 6651. علاوة على ذلك ، يستخدم المعيار الجديد ارتفاع نظام إنهاء الهواء فوق المستوى المرجعي ، سواء كان ذلك مستوى الأرض أو السطح (انظر الشكل 18).

طريقة الشبكة

هذه هي الطريقة الأكثر استخدامًا وفقًا لتوصيات BS 6651. مرة أخرى ، في BS EN / IEC 62305 يتم تحديد أربعة أحجام مختلفة لشبكات إنهاء الهواء وتتوافق مع فئة LPS ذات الصلة (انظر الجدول 9).

هذه الطريقة مناسبة حيث تتطلب الأسطح العادية الحماية إذا تم استيفاء الشروط التالية:

- يجب وضع موصلات إنهاء الهواء عند حواف السقف وعلى أعمدة السقف وعلى حواف السطح مع ميل يزيد عن 1 في 10 (5.7 درجة)

- لا يبرز أي تركيب معدني فوق نظام إنهاء الهواء

أظهرت الأبحاث الحديثة حول أضرار البرق أن حواف وزوايا الأسطح هي الأكثر عرضة للتلف.

لذلك في جميع الهياكل خاصةً ذات الأسطح المستوية ، يجب تركيب موصلات محيطية أقرب ما يمكن من الحواف الخارجية للسقف.

كما هو الحال في BS 6651 ، يسمح المعيار الحالي باستخدام الموصلات (سواء كانت أعمالًا معدنية عرضية أو موصلات LP مخصصة) تحت السقف. يجب تثبيت قضبان الهواء العمودية (التيجان) أو ألواح الإضراب فوق السقف وتوصيلها بنظام الموصل الموجود تحتها. يجب ألا تكون المسافة بين قضبان الهواء أكثر من 10 أمتار ، وإذا تم استخدام ألواح الضرب كبديل ، فيجب وضعها بشكل استراتيجي فوق منطقة السطح التي لا تزيد مساحتها عن 5 أمتار.

أنظمة إنهاء الهواء غير التقليدية

احتدم الكثير من الجدل الفني (والتجاري) على مر السنين بشأن صحة الادعاءات التي قدمها مؤيدو مثل هذه الأنظمة.

تمت مناقشة هذا الموضوع على نطاق واسع داخل مجموعات العمل الفنية التي جمعت BS EN / IEC 62305. وكانت النتيجة الحفاظ على المعلومات الموجودة ضمن هذا المعيار.

تنص BS EN / IEC 62305 بشكل لا لبس فيه على أن حجم أو منطقة الحماية التي يوفرها نظام إنهاء الهواء (مثل قضيب الهواء) يجب تحديدها فقط من خلال البعد المادي الحقيقي لنظام إنهاء الهواء.

تم تعزيز هذا البيان في إصدار 2011 من BS EN 62305 ، من خلال دمجها في جسم المعيار ، بدلاً من تشكيل جزء من ملحق (الملحق أ من BS EN / IEC 62305-3: 2006).

عادةً إذا كان طول قضيب الهواء 5 أمتار ، فإن المطالبة الوحيدة لمنطقة الحماية التي يوفرها قضيب الهواء هذا ستعتمد على 5 أمتار والفئة ذات الصلة من LPS وليس أي بُعد محسّن تطالب به بعض قضبان الهواء غير التقليدية.

لا يوجد معيار آخر يتم التفكير فيه للعمل بالتوازي مع هذا المعيار BS EN / IEC 62305.

مكونات طبيعية

عندما يتم اعتبار الأسطح المعدنية ترتيبًا طبيعيًا لإنهاء الهواء ، فإن المواصفة BS 6651 تعطي إرشادات بشأن الحد الأدنى من سمك ونوع المادة قيد الدراسة.

تقدم BS EN / IEC 62305-3 إرشادات مماثلة بالإضافة إلى معلومات إضافية إذا كان يجب اعتبار السقف مقاومًا للثقب من تفريغ البرق (انظر الجدول 10).

يجب أن يكون هناك دائمًا ما لا يقل عن موصلين لأسفل موزعين حول محيط الهيكل. يجب تثبيت الموصلات السفلية حيثما أمكن في كل ركن مكشوف من الهيكل حيث أظهرت الأبحاث أن هذه الموصلات تحمل الجزء الأكبر من تيار البرق.

مكونات طبيعية

تشجع BS EN / IEC 62305 ، مثل BS 6651 ، استخدام الأجزاء المعدنية العارضة على الهيكل أو داخله ليتم دمجها في LPS.

حيث شجعت BS 6651 على الاستمرارية الكهربائية عند استخدام قضبان التسليح الموجودة في الهياكل الخرسانية ، وكذلك BS EN / IEC 62305-3. بالإضافة إلى ذلك ، تنص على أن قضبان التسليح ملحومة أو مثبتة بمكونات توصيل مناسبة أو متداخلة بحد أدنى 20 مرة من قطر حديد التسليح. هذا للتأكد من أن قضبان التعزيز التي من المحتمل أن تحمل تيارات البرق لها وصلات آمنة من طول إلى آخر.

عندما يلزم توصيل قضبان التسليح الداخلية بموصلات سفلية خارجية أو شبكة تأريض ، فإن أيًا من الترتيبات الموضحة في الشكل 20 مناسبة. إذا كان الاتصال من موصل الربط إلى حديد التسليح مغلفًا بالخرسانة ، فإن المعيار يوصي باستخدام مشابك ، أحدهما متصل بطول واحد من حديد التسليح والآخر بطول مختلف من حديد التسليح. يجب بعد ذلك تغليف المفاصل بمركب مانع للرطوبة مثل شريط دينسو.

في حالة استخدام قضبان التسليح (أو الإطارات الفولاذية الهيكلية) كموصلات سفلية ، فيجب التأكد من الاستمرارية الكهربائية من نظام إنهاء الهواء إلى نظام التأريض. بالنسبة لهياكل البناء الجديدة ، يمكن تحديد ذلك في مرحلة البناء المبكرة باستخدام قضبان التسليح المخصصة أو بدلاً من ذلك لتشغيل موصل نحاسي مخصص من أعلى الهيكل إلى الأساس قبل صب الخرسانة. يجب ربط هذا الموصل النحاسي المخصص بقضبان التسليح المجاورة / المجاورة بشكل دوري.

إذا كان هناك شك فيما يتعلق بمسار واستمرارية قضبان التسليح داخل الهياكل القائمة ، فيجب تثبيت نظام موصل لأسفل خارجي. يجب ربط هذه بشكل مثالي بشبكة التعزيز للهياكل الموجودة في أعلى وأسفل الهيكل.

نظام إنهاء الأرض

يعتبر نظام إنهاء الأرض أمرًا حيويًا لتشتت البرق الحالي بأمان وفعالية في الأرض.

تماشياً مع BS 6651 ، يوصي المعيار الجديد بنظام إنهاء أرضي واحد متكامل للهيكل ، يجمع بين أنظمة الحماية من الصواعق والطاقة والاتصالات. يجب الحصول على موافقة سلطة التشغيل أو مالك الأنظمة ذات الصلة قبل حدوث أي ربط.

يجب أن يمتلك الاتصال الأرضي الجيد الخصائص التالية:

- انخفاض المقاومة الكهربائية بين القطب الكهربائي والأرض. كلما انخفضت مقاومة القطب الأرضي ، زادت احتمالية اختيار تيار الصواعق في هذا المسار مفضلاً عن أي مسار آخر ، مما يسمح للتيار بالتوصيل بأمان إلى الأرض وتبديده في الأرض

- مقاومة جيدة للتآكل. يعد اختيار مادة القطب الكهربائي الأرضي ووصلاته ذا أهمية حيوية. سيتم دفنها في التربة لسنوات عديدة لذلك يجب أن تكون موثوقة تمامًا

يؤيد المعيار مطلب مقاومة التأريض المنخفض ويشير إلى أنه يمكن تحقيقه من خلال نظام إنهاء أرضي شامل يبلغ 10 أوم أو أقل.

يتم استخدام ثلاثة ترتيبات أساسية لقطب الأرض.

- ترتيب النوع أ

- ترتيب النوع ب

- أقطاب أرضية الأساس

اكتب ترتيب

يتكون هذا من أقطاب أرضية أفقية أو رأسية ، متصلة بكل موصل سفلي مثبت على السطح الخارجي للهيكل. هذا هو في جوهره نظام التأريض المستخدم في BS 6651 ، حيث يكون لكل موصل لأسفل قطب كهربائي (قضيب) متصل به.

ترتيب النوع ب

هذا الترتيب هو في الأساس قطب أرضي حلقي متصل بالكامل يقع حول محيط الهيكل ويتلامس مع التربة المحيطة لمدة لا تقل عن 80 ٪ من إجمالي طوله (على سبيل المثال ، يمكن وضع 20 ٪ من طوله الإجمالي في بدروم الهيكل وليس على اتصال مباشر بالأرض).

مؤسسة أقطاب الأرض

هذا هو في الأساس ترتيب تأريض من النوع ب. وهي تتألف من موصلات يتم تركيبها في الأساس الخرساني للهيكل. إذا كانت هناك حاجة إلى أي أطوال إضافية من الأقطاب الكهربائية ، فإنها تحتاج إلى تلبية نفس المعايير مثل تلك الخاصة بترتيب النوع ب. يمكن استخدام أقطاب تأريض الأساس لزيادة شبكة الأساس المقواة بالفولاذ.

مسافة الفصل (العزل) من LPS الخارجية

مطلوب بشكل أساسي مسافة فصل (أي العزل الكهربائي) بين LPS الخارجية والأجزاء المعدنية الهيكلية. سيؤدي ذلك إلى تقليل أي فرصة لتيار البرق الجزئي الذي يتم إدخاله داخليًا في الهيكل.

يمكن تحقيق ذلك عن طريق وضع موصلات البرق بعيدًا بدرجة كافية عن أي أجزاء موصلة لها مسارات تؤدي إلى الهيكل. لذلك ، إذا أصاب تفريغ البرق موصل البرق ، فلن يتمكن من "سد الفجوة" ويومض إلى الأعمال المعدنية المجاورة.

توصي BS EN / IEC 62305 بنظام إنهاء أرضي واحد متكامل للهيكل ، يجمع بين أنظمة الحماية من الصواعق والطاقة والاتصالات.

اعتبارات تصميم LPS الداخلية

يتمثل الدور الأساسي لـ LPS الداخلي في ضمان تجنب حدوث شرر خطير يحدث داخل الهيكل المراد حمايته. قد يكون هذا بسبب ، بعد تفريغ البرق ، إلى تيار البرق المتدفق في LPS الخارجي أو في الواقع أجزاء موصلة أخرى من الهيكل ومحاولة وميض أو شرارة للتركيبات المعدنية الداخلية.

يمكن أن يؤدي القيام بإجراءات ربط متساوية الجهد المناسبة أو ضمان وجود مسافة عزل كهربائي كافية بين الأجزاء المعدنية إلى تجنب حدوث شرر خطير بين الأجزاء المعدنية المختلفة.

الترابط متساوي الجهد البرق

الترابط متساوي الجهد هو ببساطة التوصيل البيني الكهربائي لجميع التركيبات / الأجزاء المعدنية المناسبة ، مثل أنه في حالة تدفق تيارات البرق ، لا يوجد جزء معدني في جهد جهد مختلف فيما يتعلق ببعضه البعض. إذا كانت الأجزاء المعدنية في الأساس في نفس الإمكانات ، فإن خطر حدوث شرارة أو وميض لاغي.

يمكن تحقيق هذا التوصيل البيني الكهربائي عن طريق الترابط الطبيعي / العرضي أو باستخدام موصلات ربط محددة يتم قياسها وفقًا للجدولين 8 و 9 من BS EN / IEC 62305-3.

يمكن أيضًا تحقيق الترابط باستخدام أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) حيث لا يكون الاتصال المباشر مع الموصلات الرابطة مناسبًا.

يوضح الشكل 21 (الذي يستند إلى BS EN / IEC 62305-3 الشكل 43) مثالًا نموذجيًا لترتيب الترابط متساوي الجهد. يتم ربط كل من الغاز والماء ونظام التسخين المركزي مباشرة بقضيب الترابط متساوي الجهد الموجود بالداخل ولكنه قريب من جدار خارجي بالقرب من مستوى الأرض. يتم ربط كابل الطاقة عبر SPD مناسب ، من المنبع من عداد الكهرباء ، إلى شريط الربط متساوي الجهد. يجب أن يكون شريط الترابط هذا بالقرب من لوحة التوزيع الرئيسية (MDB) وأن يكون مرتبطًا بشكل وثيق أيضًا بنظام إنهاء الأرض بموصلات قصيرة الطول. في الهياكل الأكبر أو الممتدة قد تكون هناك حاجة إلى العديد من قضبان الترابط ولكن يجب أن تكون جميعها مترابطة مع بعضها البعض.

يجب أيضًا ربط شاشة أي كابل هوائي مع أي مصدر طاقة محمي للأجهزة الإلكترونية التي يتم توجيهها إلى الهيكل في شريط متساوي الجهد.

يمكن العثور على مزيد من الإرشادات المتعلقة بالترابط متساوي الجهد ، وأنظمة التأريض للتوصيل البيني المتشابك ، واختيار SPD في دليل LSP.

BS EN / IEC 62305-4 الأنظمة الكهربائية والإلكترونية داخل الهياكل

تنتشر الأنظمة الإلكترونية الآن في كل جانب من جوانب حياتنا تقريبًا ، بدءًا من بيئة العمل ، مروراً بملء السيارة بالبنزين وحتى التسوق في السوبر ماركت المحلي. كمجتمع ، نحن نعتمد الآن بشكل كبير على التشغيل المستمر والفعال لمثل هذه الأنظمة. انتشر استخدام أجهزة الكمبيوتر وضوابط العمليات الإلكترونية والاتصالات خلال العقدين الماضيين. لا يقتصر الأمر على وجود المزيد من الأنظمة ، بل إن الحجم المادي للإلكترونيات المعنية قد انخفض بشكل كبير (الحجم الأصغر يعني طاقة أقل مطلوبة لإتلاف الدوائر).

تقبل BS EN / IEC 62305 أننا نعيش الآن في العصر الإلكتروني ، مما يجعل حماية LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) للأنظمة الإلكترونية والكهربائية جزءًا لا يتجزأ من المعيار من خلال الجزء 4. LEMP هو المصطلح المعطى للتأثيرات الكهرومغناطيسية الشاملة للصواعق ، بما في ذلك تم إجراء الزيادات الحادة (الجهد الزائد والتيارات الزائدة العابرة) وتأثيرات المجال الكهرومغناطيسي المشعة.

ينتشر ضرر LEMP بشكل كبير لدرجة أنه يتم تحديده كواحد من الأنواع المحددة (D3) التي يجب حمايتها ويمكن أن يحدث تلف LEMP من جميع نقاط الضربة إلى الهيكل أو الخدمات المتصلة - مباشر أو غير مباشر - لمزيد من الرجوع إلى الأنواع من الضرر الناجم عن الصواعق ، انظر الجدول 5. يأخذ هذا النهج الممتد في الاعتبار أيضًا خطر نشوب حريق أو انفجار مرتبط بالخدمات المتصلة بالهيكل ، مثل الطاقة والاتصالات والخطوط المعدنية الأخرى.

البرق ليس التهديد الوحيد ...

الجهد الزائد العابر الناتج عن أحداث التبديل الكهربائي شائع جدًا ويمكن أن يكون مصدرًا لتداخل كبير. التيار المتدفق عبر موصل يخلق مجالًا مغناطيسيًا تُخزن فيه الطاقة. عندما ينقطع التيار أو ينطفئ ، يتم إطلاق الطاقة في المجال المغناطيسي فجأة. في محاولة لتبديد نفسه يصبح عابر الجهد العالي.

كلما زادت الطاقة المخزنة ، زادت الطاقة المؤقتة الناتجة. تساهم التيارات العالية والأطوال الأطول للموصل في زيادة تخزين الطاقة وإطلاقها أيضًا!

هذا هو السبب في أن الأحمال الاستقرائية مثل المحركات والمحولات والمحركات الكهربائية كلها أسباب شائعة لتبديل العابر.

أهمية BS EN / IEC 62305-4

تم تضمين الجهد الزائد العابر سابقًا أو الحماية من زيادة التيار كمرفق استشاري في معيار BS 6651 ، مع تقييم مخاطر منفصل. ونتيجة لذلك ، غالبًا ما يتم توفير الحماية بعد تعرض المعدات للتلف ، غالبًا من خلال التزام شركات التأمين. ومع ذلك ، فإن تقييم المخاطر الفردي في BS EN / IEC 62305 يحدد ما إذا كانت الحماية الهيكلية و / أو LEMP مطلوبة وبالتالي لا يمكن الآن اعتبار الحماية الهيكلية من الصواعق بمعزل عن الحماية من الجهد الزائد العابر - المعروفة باسم أجهزة حماية الطفرة (SPDs) ضمن هذا المعيار الجديد. هذا في حد ذاته هو انحراف كبير عن ذلك في BS 6651.

في الواقع ، وفقًا لمعيار BS EN / IEC 62305-3 ، لم يعد من الممكن تركيب نظام LPS بدون تيار البرق أو ربط SPD بالخدمات المعدنية الواردة التي تحتوي على "نوى حية" - مثل كابلات الطاقة والاتصالات - والتي لا يمكن ربطها مباشرة الى الارض. هذه SPDs مطلوبة للحماية من مخاطر فقدان الأرواح البشرية من خلال منع الشرر الخطير الذي يمكن أن يشكل حريقًا أو صدمة كهربائية.

يتم استخدام SPDs للتيار البرق أو الترابط المتساوي أيضًا في خطوط الخدمة العلوية التي تغذي الهيكل المعرض للخطر من الضربة المباشرة. ومع ذلك ، فإن استخدام أجهزة SPD وحدها "لا يوفر حماية فعالة ضد فشل الأنظمة الكهربائية أو الإلكترونية الحساسة" ، على حد تعبير BS EN / IEC 62305 الجزء 4 ، والمخصص بشكل خاص لحماية الأنظمة الكهربائية والإلكترونية داخل الهياكل.

تشكل SPDs للتيار البرق جزءًا واحدًا من مجموعة منسقة من SPDs التي تشمل SPD ذات الجهد الزائد - وهي ضرورية بشكل إجمالي لحماية الأنظمة الكهربائية والإلكترونية الحساسة من كل من الصواعق وعابرات التبديل.

مناطق الحماية من الصواعق (LPZ)

بينما أقرت BS 6651 بمفهوم تقسيم المناطق في الملحق C (فئات الموقع A و B و C) ، تحدد BS EN / IEC 62305-4 مفهوم مناطق الحماية من الصواعق (LPZs). يوضح الشكل 22 مفهوم LPZ الأساسي المحدد بواسطة تدابير الحماية ضد LEMP كما هو مفصل في الجزء 4.

داخل الهيكل ، يتم إنشاء سلسلة من LPZs للحصول على تعرض أقل لتأثيرات الصواعق أو تحديدها بالفعل.

تستخدم المناطق المتتالية مزيجًا من الترابط والوقاية و SPDs المنسقة لتحقيق انخفاض كبير في شدة LEMP ، من التيارات المفاجئة والجهد الزائد العابر ، بالإضافة إلى تأثيرات المجال المغناطيسي المشعة. ينسق المصممون هذه المستويات بحيث يتم وضع المعدات الأكثر حساسية في المناطق الأكثر حماية.

يمكن تقسيم مناطق LPZ إلى فئتين - منطقتين خارجيتين (LPZ 2_A، LPZ 0_B) وفي العادة منطقتين داخليتين (LPZ 2 ، 1) على الرغم من أنه يمكن إدخال مناطق أخرى لمزيد من التقليل من المجال الكهرومغناطيسي وتيار البرق إذا لزم الأمر.

المناطق الخارجية

إل بي زد 0_A هي المنطقة المعرضة لضربات البرق المباشر وبالتالي قد تضطر إلى تحمل تيار البرق الكامل.

هذه هي عادةً مساحة سطح الهيكل. يحدث هنا المجال الكهرومغناطيسي الكامل.

إل بي زد 0_B هي المنطقة التي لا تخضع لضربات البرق المباشرة وعادة ما تكون الجدران الجانبية للهيكل.

ومع ذلك ، لا يزال المجال الكهرومغناطيسي الكامل يحدث هنا ويمكن أن تحدث تيارات البرق الجزئية والارتفاعات التحويلية هنا.

المناطق الداخلية

LPZ 1 هي المنطقة الداخلية المعرضة لتيارات البرق الجزئية. يتم تقليل تيارات البرق التي تم إجراؤها و / أو اندفاعات التبديل مقارنةً بالمناطق الخارجية LPZ 0_A، LPZ 0_B.

هذه هي المنطقة التي تدخل فيها الخدمات إلى الهيكل أو حيث توجد لوحة تبديل الطاقة الرئيسية.

LPZ 2 هي منطقة داخلية تقع بشكل أكبر داخل الهيكل حيث يتم تقليل بقايا التيارات الدافعة و / أو اندفاعات التبديل مقارنةً بـ LPZ 1.

عادة ما تكون هذه غرفة محجوبة أو في منطقة لوحة التوزيع الفرعية بالنسبة للطاقة الرئيسية. يجب تنسيق مستويات الحماية داخل المنطقة مع خصائص مناعة المعدات المراد حمايتها ، أي كلما زادت حساسية المعدات ، زادت حماية المنطقة المطلوبة.

قد يؤدي النسيج الحالي وتخطيط المبنى إلى إنشاء مناطق واضحة بسهولة ، أو قد يلزم تطبيق تقنيات LPZ لإنشاء المناطق المطلوبة.

تدابير حماية الطفرة (SPM)

بعض المناطق في الهيكل ، مثل الغرفة المغطاة ، محمية بشكل طبيعي من الصواعق أكثر من غيرها ، ومن الممكن توسيع المناطق المحمية بشكل أكبر من خلال التصميم الدقيق لـ LPS ، والترابط الأرضي للخدمات المعدنية مثل الماء والغاز ، والكابلات التقنيات. ومع ذلك ، فإن التثبيت الصحيح لأجهزة حماية الطفرة المنسقة (SPD) هو الذي يحمي المعدات من التلف بالإضافة إلى ضمان استمرارية تشغيلها - وهو أمر بالغ الأهمية للتخلص من فترات التعطل. يشار إلى هذه التدابير في المجمل باسم تدابير حماية الطفرة (SPM) (سابقًا نظام تدابير الحماية LEMP (LPMS)).

عند تطبيق الترابط ، والحماية ، و SPD ، يجب موازنة التميز التقني مع الضرورة الاقتصادية. بالنسبة للبنيات الجديدة ، يمكن تصميم إجراءات الترابط والفحص بشكل متكامل لتشكل جزءًا من SPM الكامل. ومع ذلك ، بالنسبة للهيكل الحالي ، من المرجح أن يكون التعديل التحديثي لمجموعة من SPDs المنسقة هو الحل الأسهل والأكثر فعالية من حيث التكلفة.

انقر فوق زر التحرير لتغيير هذا النص. Lorem ipsum dolor sit amet، consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus، luctus nec ullamcorper mattis، pulvinar dapibus leo.

تنسيق SPDs

تؤكد BS EN / IEC 62305-4 على استخدام SPDs المنسقة لحماية المعدات في بيئتها. هذا يعني ببساطة سلسلة من SPDs التي يتم تنسيق مواقعها وخصائص معالجة LEMP بطريقة تحمي المعدات في بيئتها عن طريق تقليل تأثيرات LEMP إلى مستوى آمن. لذلك قد يكون هناك تيار برق SPD للخدمة الشاقة عند مدخل الخدمة للتعامل مع غالبية الطاقة الزائدة (تيار البرق الجزئي من LPS و / أو الخطوط العلوية) مع التحكم في الجهد الزائد العابر المعني إلى مستويات آمنة عن طريق تنسيق SPD زائد الجهد الزائد لحماية المعدات الطرفية بما في ذلك التلف المحتمل من خلال تبديل المصادر ، مثل المحركات الحثية الكبيرة. يجب تركيب وحدات SPD المناسبة في أي مكان تنتقل فيه الخدمات من منطقة LPZ إلى أخرى.

يجب أن تعمل وحدات SPD المنسقة معًا بشكل فعال كنظام متتالي لحماية المعدات في بيئتها. على سبيل المثال ، يجب أن يتعامل SPD مع التيار البرق عند مدخل الخدمة مع غالبية طاقة الزيادة ، مما يخفف بشكل كافٍ من الجهد الزائد في التيار الكهربائي SPD للتحكم في الجهد الزائد.

يجب تركيب وحدات SPD المناسبة في أي مكان تنتقل فيه الخدمات من منطقة LPZ إلى أخرى

قد يعني ضعف التنسيق أن أجهزة SPD ذات الجهد الزائد تخضع للكثير من الطاقة الزائدة مما يعرض نفسها وربما المعدات لخطر التلف.

علاوة على ذلك ، يجب تنسيق مستويات حماية الجهد أو الجهد الكهربي لمكونات SPD المثبتة مع جهد مقاومة العزل لأجزاء التركيب والجهد المناعي الذي يتحمل المعدات الإلكترونية.

SPDs المحسنة

في حين أن الضرر الكامل للمعدات غير مرغوب فيه ، فإن الحاجة إلى تقليل وقت التوقف عن العمل نتيجة لفقدان التشغيل أو عطل المعدات يمكن أن تكون ضرورية أيضًا. هذا مهم بشكل خاص للصناعات التي تخدم الجمهور ، سواء كانت مستشفيات أو مؤسسات مالية أو مصانع تصنيع أو شركات تجارية ، حيث يؤدي عدم القدرة على تقديم خدماتها بسبب فقدان تشغيل المعدات إلى صحة وسلامة و / أو مالية كبيرة الآثار.

قد تحمي SPDs القياسية فقط من ارتفاعات الوضع الشائع (بين الموصلات الحية والأرض) ، مما يوفر حماية فعالة ضد التلف المباشر ولكن ليس ضد التعطل بسبب تعطل النظام.

لذلك تأخذ BS EN 62305 في الاعتبار استخدام SPDs المحسنة (SPD *) التي تقلل بشكل أكبر من مخاطر التلف والأعطال للمعدات الهامة حيث يلزم التشغيل المستمر. لذلك سيحتاج القائمون على التركيب إلى أن يكونوا أكثر وعياً بمتطلبات التطبيقات والتثبيت لأجهزة SPD مما قد يكون عليه الحال في السابق.

توفر SPDs الفائقة أو المحسّنة حماية جهد أقل (أفضل) تسمح بمرور الجهد ضد الزيادات في كل من الوضع المشترك والوضع التفاضلي (بين الموصلات الحية) وبالتالي توفر أيضًا حماية إضافية على تدابير الترابط والدرع.

يمكن أن توفر أجهزة SPD المحسّنة حتى ما يصل إلى أنواع 1 + 2 + 3 أو حماية البيانات / الاتصالات Cat D + C + B في وحدة واحدة. نظرًا لأن المعدات الطرفية ، مثل أجهزة الكمبيوتر ، تميل إلى أن تكون أكثر عرضة للزيادات المفاجئة في الوضع التفاضلي ، يمكن أن تكون هذه الحماية الإضافية أحد الاعتبارات الحيوية.

علاوة على ذلك ، فإن القدرة على الحماية من الارتفاعات المفاجئة في الوضع العام والتفاضلي تسمح للمعدات بالبقاء في حالة تشغيل مستمر أثناء نشاط الطفرة - مما يوفر فائدة كبيرة لمؤسسات الخدمات التجارية والصناعية والعامة على حد سواء.

توفر جميع أجهزة LSP SPD أداءً محسنًا لـ SPD مع جهد منخفض رائد في الصناعة

(مستوى حماية الجهد ، U_p) ، لأن هذا هو الخيار الأفضل لتحقيق حماية متكررة فعالة من حيث التكلفة وخالية من الصيانة بالإضافة إلى منع تعطل النظام المكلف. تعني حماية الجهد المنخفض في جميع الأوضاع العامة والتفاضلية أن هناك حاجة إلى وحدات أقل لتوفير الحماية ، مما يوفر تكاليف الوحدة والتركيب ، فضلاً عن وقت التثبيت.

توفر جميع أجهزة LSP SPD أداءً محسنًا لـ SPD مع جهد منخفض رائد في الصناعة

وفي الختام

يشكل البرق تهديدًا واضحًا للهيكل ولكنه يمثل تهديدًا متزايدًا للأنظمة داخل الهيكل بسبب زيادة استخدام واعتماد المعدات الكهربائية والإلكترونية. تقر سلسلة المعايير BS EN / IEC 62305 بذلك بوضوح. لم يعد من الممكن أن تكون الحماية الهيكلية من الصواعق بمعزل عن الجهد الزائد العابر أو الحماية من زيادة المعدات. يوفر استخدام SPDs المحسنة وسيلة عملية فعالة من حيث التكلفة للحماية تسمح بالتشغيل المستمر للأنظمة الحيوية أثناء نشاط LEMP.