تلخيص أجهزة الحماية من الصواعق والارتفاع المفاجئ

السلامة المخطط لها

مفهوم منطقة الحماية من الصواعق

ينقسم المبنى إلى مناطق مختلفة معرضة للخطر. تساعد هذه المناطق في تحديد تدابير الحماية اللازمة ، ولا سيما أجهزة ومكونات الحماية من الصواعق والارتفاع المفاجئ. جزء من مفهوم منطقة الحماية من الصواعق المتوافقة مع التوافق الكهرومغناطيسي (EMC: التوافق الكهرومغناطيسي) هو نظام الحماية الخارجية من الصواعق (بما في ذلك نظام إنهاء الهواء ، ونظام الموصل السفلي ، ونظام إنهاء الأرض) ، والترابط متساوي الجهد ، والدرع المكاني والحماية من زيادة التيار أنظمة الإمداد بالطاقة وتكنولوجيا المعلومات. تنطبق التعريفات على النحو المبين في الجدول 1. وفقًا للمتطلبات والأحمال الموضوعة على أجهزة الحماية من زيادة التيار ، يتم تصنيفها على أنها مانعات الصواعق الحالية ، مانعات الصواعق وأجهزة منع التدفق المركبة. يتم وضع أعلى المتطلبات على قدرة التفريغ لموانع الصواعق الحالية وأجهزة منع الصواعق المدمجة المستخدمة في الانتقال من منطقة الحماية من الصواعق 0_A إلى 1 أو 0_A إلى 2. يجب أن تكون هذه الموانع قادرة على إجراء تيارات صاعقة جزئية بموجة 10/350 μs عدة مرات دون تدميرها من أجل منع دخول تيارات البرق الجزئية المدمرة إلى التركيبات الكهربائية للمبنى. عند نقطة الانتقال من LPZ 0_B إلى 1 أو في اتجاه مجرى مانع الصواعق الحالي عند نقطة الانتقال من LPZ 1 إلى 2 وما فوق ، يتم استخدام مانعات الصواعق للحماية من الزيادات المفاجئة. وتتمثل مهمتهم في تقليل الطاقة المتبقية لمراحل الحماية الأولية بشكل أكبر والحد من الزيادات التي تحدث أو تتولد في المنشأة نفسها.

تنطبق تدابير الحماية من الصواعق والارتفاع المفاجئ عند حدود مناطق الحماية من الصواعق الموضحة أعلاه بشكل متساوٍ على أنظمة تكنولوجيا المعلومات والإمداد بالطاقة. تساعد جميع التدابير الموضحة في مفهوم منطقة الحماية من الصواعق المتوافقة مع EMC على تحقيق التوافر المستمر للأجهزة والتركيبات الكهربائية والإلكترونية. لمزيد من المعلومات الفنية التفصيلية ، يرجى زيارة www.lsp-international.com.

إيك شنومكس-شنومكس: شنومكس

المناطق الخارجية:

LPZ 0: المنطقة التي يكون فيها التهديد ناتجًا عن مجال البرق الكهرومغناطيسي غير المخفف وحيث قد تتعرض الأنظمة الداخلية لتيار صاعق كلي أو جزئي.

ينقسم LPZ 0 إلى:

إل بي زد 0_A: المنطقة التي يكون فيها التهديد بسبب وميض البرق المباشر والحقل الكهرومغناطيسي البرق الكامل. قد تتعرض الأنظمة الداخلية لتيار البرق الكامل.

إل بي زد 0_B: منطقة محمية ضد ومضات الصواعق المباشرة ولكن حيث يكون التهديد هو المجال الكهرومغناطيسي البرق الكامل. قد تتعرض الأنظمة الداخلية لتيارات صاعقة جزئية.

المناطق الداخلية (محمية ضد وميض البرق المباشر):

LPZ 1: المنطقة التي يكون فيها التيار الزائد محدودًا من خلال واجهات المشاركة والعزل الحالية و / أو بواسطة SPD عند الحدود. قد يؤدي التدريع المكاني إلى إضعاف المجال الكهرومغناطيسي البرق.

LPZ 2… n: منطقة قد يكون فيها التيار الزائد محدودًا بشكل أكبر من خلال واجهات المشاركة والعزل الحالية و / أو SPDs إضافية عند الحدود. يمكن استخدام تدريع مكاني إضافي لزيادة توهين المجال الكهرومغناطيسي البرق.

المصطلحات والتعاريف

قدرة الكسر ، اتبع قدرة الإطفاء الحالية_fi

قدرة الكسر هي قيمة جذر متوسط ​​التربيع (المرتقبة) غير المتأثرة بالتيار الكهربائي الذي يمكن إخماده تلقائيًا بواسطة جهاز الحماية من زيادة التيار عند توصيل U_C. يمكن إثباته في اختبار التشغيل التشغيلي وفقًا للمواصفة EN 61643-11: 2012.

الفئات وفقًا للمواصفة IEC 61643-21: 2009

تم وصف عدد من الفولتية النبضية والتيارات النبضية في IEC 61643-21: 2009 لاختبار قدرة الحمل الحالية وحدود الجهد لتداخل النبض. يسرد الجدول 3 من هذا المعيار هذه في فئات ويوفر القيم المفضلة. في الجدول 2 من معيار IEC 61643-22 ، يتم تخصيص مصادر العابرين لفئات النبضات المختلفة وفقًا لآلية الفصل. تشتمل الفئة C2 على اقتران حثي (عواصف) ، فئة D1 اقتران كلفاني (تيارات البرق). يتم تحديد الفئة ذات الصلة في البيانات الفنية. أجهزة الحماية من زيادة التيار LSP تتجاوز القيم الموجودة في الفئات المحددة. لذلك ، تتم الإشارة إلى القيمة الدقيقة لقدرة حمل التيار الدافع بواسطة تيار التفريغ الاسمي (8/20 ميكرو ثانية) وتيار نبضات البرق (10/350 ميكرو ثانية).

موجة مركبة

يتم إنشاء موجة مركبة بواسطة مولد هجين (1.2 / 50 μs ، 8/20 μs) بمقاومة خيالية تبلغ 2 Ω. يُشار إلى جهد الدائرة المفتوحة لهذا المولد باسم U_OC. U_OC هو مؤشر مفضل لموانع النوع 3 حيث يمكن اختبار هذه الموانع بموجة مركبة (وفقًا للمواصفة EN 61643-11).

تردد القطع و_G

يحدد تردد القطع السلوك المعتمد على التردد للمانع. تردد القطع يعادل التردد الذي يؤدي إلى خسارة الإدراج (أ_E) من 3 ديسيبل في ظل ظروف اختبار معينة (انظر EN 61643-21: 2010). ما لم يذكر خلاف ذلك ، تشير هذه القيمة إلى نظام 50 أوم.

درجة الحماية

تتوافق درجة حماية IP مع فئات الحماية

الموصوفة في IEC 60529.

قطع الوقت ر_a

وقت الفصل هو الوقت الذي يمر حتى الفصل التلقائي من مصدر الطاقة في حالة تعطل الدائرة أو المعدات المطلوب حمايتها. وقت الفصل هو قيمة خاصة بالتطبيق ناتجة عن شدة تيار العطل وخصائص جهاز الحماية.

تنسيق الطاقة من SPDs

تنسيق الطاقة هو التفاعل الانتقائي والمنسق لعناصر الحماية المتتالية (= SPDs) لمفهوم الحماية الشاملة من الصواعق والارتفاع المفاجئ. هذا يعني أن الحمل الكلي لتيار النبضات الصاعقة ينقسم بين SPDs وفقًا لقدرتها على تحمل الطاقة. إذا كان تنسيق الطاقة غير ممكن ، فإن SPDs المصب تكون غير كافية

مرتاحًا من قبل SPDs المنبع لأن SPDs المنبع تعمل متأخرة جدًا أو غير كافية أو لا تعمل على الإطلاق. وبالتالي ، قد يتم تدمير وحدات SPD المصب وكذلك المعدات الطرفية المطلوب حمايتها. يصف DIN CLC / TS 61643-12: 2010 كيفية التحقق من تنسيق الطاقة. توفر أجهزة SPD من النوع 1 المستندة إلى فجوة شرارة مزايا كبيرة بسبب تبديل الجهد

مميزة (انظر WETA Bريكر Fفريق).

نطاق الترددات

يمثل نطاق التردد نطاق الإرسال أو تردد القطع لجهاز مانع اعتمادًا على خصائص التوهين الموصوفة.

فقدان الإدراج

بتردد معين ، يتم تحديد فقدان إدخال جهاز الحماية من زيادة التيار من خلال علاقة قيمة الجهد في مكان التركيب قبل وبعد تثبيت جهاز الحماية من زيادة التيار. ما لم يذكر خلاف ذلك ، تشير القيمة إلى نظام 50 أوم.

فتيل نسخ احتياطي متكامل

وفقًا لمعيار المنتج الخاص بـ SPD ، يجب استخدام أجهزة الحماية / الصمامات الاحتياطية الحالية. ومع ذلك ، يتطلب هذا مساحة إضافية في لوحة التوزيع ، وأطوال كبلات إضافية ، والتي يجب أن تكون قصيرة قدر الإمكان وفقًا للمواصفة IEC 60364-5-53 ، ووقت التثبيت الإضافي (والتكاليف) وأبعاد المصهر. الصمامات المدمجة في الصواعق المناسبة بشكل مثالي للتيارات الدافعة المعنية تقضي على كل هذه العيوب. يعد اكتساب المساحة ، وجهود الأسلاك المنخفضة ، ومراقبة الصمامات المتكاملة وتأثير الحماية المتزايد بسبب كبلات التوصيل الأقصر مزايا واضحة لهذا المفهوم.

الدافع البرق الحالي أنا_عفريت

تيار النبضة البرق هو منحنى تيار دافع معياري مع شكل موجة 10/350 ميكرو ثانية. تحاكي معلماته (قيمة الذروة ، الشحنة ، الطاقة المحددة) الحمل الناتج عن تيارات البرق الطبيعية. يجب أن تكون موانع البرق الحالية والمجمعة قادرة على تفريغ تيارات النبضات الصاعقة عدة مرات دون تدميرها.

التيار الزائد للحماية من التيار الزائد / الصواعق الاحتياطية

جهاز الحماية من التيار الزائد (مثل المصهر أو قاطع الدائرة) الموجود خارج مانع الصواعق على جانب التغذية لمقاطعة تيار متابعة تردد الطاقة بمجرد تجاوز قدرة كسر جهاز الحماية من زيادة التيار. لا يلزم وجود فتيل احتياطي إضافي نظرًا لأن فتيل النسخ الاحتياطي مدمج بالفعل في SPD.

أقصى جهد تشغيل مستمر U_C

الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر (أقصى جهد تشغيل مسموح به) هو قيمة جذر متوسط ​​التربيع للجهد الأقصى الذي يمكن توصيله بالأطراف المقابلة لجهاز الحماية من زيادة التيار أثناء التشغيل. هذا هو أقصى جهد على صواعق في

الحالة المحددة غير الموصلة ، والتي تعيد الصواعق إلى هذه الحالة بعد تعثرها وتفريغها. قيمة U_C يعتمد على الجهد الاسمي للنظام المراد حمايته ومواصفات المثبت (IEC 60364-5-534).

أقصى جهد تشغيل مستمر U_CPV لنظام الكهروضوئية (PV)

قيمة الجهد الأقصى للتيار المستمر التي يمكن تطبيقها بشكل دائم على أطراف SPD. للتأكد من أن U_CPV أعلى من الحد الأقصى لجهد الدائرة المفتوحة للنظام الكهروضوئي في حالة جميع التأثيرات الخارجية (مثل درجة الحرارة المحيطة وشدة الإشعاع الشمسي) ، U_CPV يجب أن يكون أعلى من هذا الجهد الأقصى للدائرة المفتوحة بمعامل 1.2 (وفقًا لـ CLC / TS 50539-12). يضمن هذا العامل 1.2 عدم تحديد أبعاد SPD بشكل غير صحيح.

الحد الأقصى لتيار التفريغ I_ماكس

الحد الأقصى لتيار التفريغ هو الحد الأقصى لقيمة الذروة لتيار النبضة 8/20 μs والذي يمكن للجهاز تفريغه بأمان.

قدرة الإرسال القصوى

تحدد سعة النقل القصوى أقصى قدرة عالية التردد يمكن نقلها عبر جهاز حماية من زيادة التيار المحوري دون التداخل مع مكون الحماية.

تيار التفريغ الاسمي أنا_n

تيار التفريغ الاسمي هو القيمة القصوى لتيار النبضة 8/20 μs الذي تم تصنيف جهاز الحماية من زيادة التيار في برنامج اختبار معين والذي يمكن لجهاز الحماية من زيادة التيار تفريغه عدة مرات.

تيار الحمل الاسمي (التيار الاسمي)_L

تيار الحمل الاسمي هو الحد الأقصى لتيار التشغيل المسموح به والذي قد يتدفق بشكل دائم عبر المحطات المقابلة.

الجهد الاسمي U_N

يشير الجهد الاسمي إلى الجهد الاسمي للنظام المطلوب حمايته. غالبًا ما تكون قيمة الجهد الاسمي بمثابة تعيين نوع لأجهزة الحماية من زيادة التيار لأنظمة تكنولوجيا المعلومات. يشار إليها كقيمة جذر متوسط ​​التربيع لأنظمة التيار المتردد.

صواعق N-PE

أجهزة الحماية من زيادة التيار مصممة حصريًا للتركيب بين الموصل N و PE.

نطاق درجة حرارة التشغيل T_U

يشير نطاق درجة حرارة التشغيل إلى النطاق الذي يمكن استخدام الأجهزة فيه. بالنسبة للأجهزة غير ذاتية التسخين ، فهي تساوي نطاق درجة الحرارة المحيطة. يجب ألا يتجاوز ارتفاع درجة الحرارة لأجهزة التسخين الذاتي الحد الأقصى المحدد.

دائرة الحماية

دوائر الحماية عبارة عن أجهزة حماية متعددة المراحل ومتتالية. قد تتكون مراحل الحماية الفردية من فجوات شرارة ، والمتغيرات ، وعناصر أشباه الموصلات وأنابيب تفريغ الغاز (انظر تنسيق الطاقة).

تيار موصل الحماية I_PE

تيار الموصل الواقي هو التيار الذي يتدفق عبر وصلة PE عندما يكون جهاز الحماية من زيادة التيار متصلاً بأقصى جهد تشغيل مستمر U_C، وفقًا لتعليمات التثبيت وبدون مستهلكين في جانب التحميل.

اتصال الإشارات عن بعد

تتيح جهة اتصال الإشارات عن بُعد المراقبة السهلة عن بُعد والإشارة إلى حالة تشغيل الجهاز. يتميز بمحطة ثلاثية الأقطاب في شكل جهة اتصال تحويل عائمة. يمكن استخدام هذا التلامس ككسر و / أو اتصال ، وبالتالي يمكن دمجه بسهولة في نظام التحكم في المبنى ، وجهاز التحكم في خزانة المفاتيح الكهربائية ، إلخ.

زمن الاستجابة t_A

تتميز أوقات الاستجابة بشكل أساسي بأداء الاستجابة لعناصر الحماية الفردية المستخدمة في أجهزة الإيقاف. اعتمادًا على معدل الارتفاع du / dt للجهد الدافع أو di / dt للتيار النبضي ، قد تختلف أوقات الاستجابة ضمن حدود معينة.

عودة الخسارة

في التطبيقات عالية التردد ، تشير خسارة العودة إلى عدد أجزاء الموجة "الرائدة" التي تنعكس على جهاز الحماية (نقطة الاندفاع). هذا مقياس مباشر لمدى توافق جهاز الحماية مع الممانعة المميزة للنظام.

المقاومة المتسلسلة

المقاومة في اتجاه تدفق الإشارة بين مدخلات ومخرجات مانع.

توهين الدرع

علاقة الطاقة المغذية في كبل متحد المحور بالطاقة التي يشعها الكبل عبر موصل الطور.

أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD)

تتكون أجهزة الحماية من زيادة التيار بشكل أساسي من مقاومات تعتمد على الجهد (متغيرات ، صمامات ثنائية الكابت) و / أو فجوات شرارة (مسارات التفريغ). تُستخدم أجهزة الحماية من الارتفاع المفاجئ في التيار لحماية المعدات والتركيبات الكهربائية الأخرى من الزيادات الكبيرة غير المقبولة و / أو لإنشاء روابط متساوية الجهد. تصنف أجهزة الحماية من زيادة التيار:

1. أ) حسب استخدامها في:

• أجهزة حماية الطفرة لمنشآت وأجهزة الإمداد بالطاقة

لنطاقات الجهد الاسمي حتى 1000 فولت

- وفقًا للمواصفة EN 61643-11: 2012 في النوع 1/2/3 SPD

- وفقًا لـ IEC 61643-11: 2011 في فئة I / II / III SPD

التحول من الأحمر / الخط. سيتم الانتهاء من عائلة المنتجات إلى معيار EN 61643-11: 2012 و IEC 61643-11: 2011 الجديد خلال عام 2014.

• أجهزة الحماية من زيادة التيار لتركيبات وأجهزة تكنولوجيا المعلومات

لحماية المعدات الإلكترونية الحديثة في شبكات الاتصالات والإشارات بجهد اسمي يصل إلى 1000 فولت تيار متردد (قيمة فعالة) و 1500 فولت تيار مستمر ضد التأثيرات غير المباشرة والمباشرة لضربات الصواعق وعابرات أخرى.

- وفقًا لـ IEC 61643-21: 2009 و EN 61643-21: 2010.

• عزل فجوات الشرارة لأنظمة إنهاء الأرض أو الترابط متساوي الجهد
• أجهزة الحماية من زيادة التيار لاستخدامها في الأنظمة الكهروضوئية

لنطاقات الجهد الاسمي حتى 1500 فولت

- وفقًا للمواصفة EN 50539-11: 2013 في النوع 1/2 SPD

1. ب) وفقًا لقدرتها على تصريف النبضات الحالية وتأثيرها الوقائي في:

• مانعات البرق الحالية / مانعات البرق الحالية المنسقة

لحماية المنشآت والمعدات من التداخل الناجم عن ضربات البرق المباشرة أو القريبة (المثبتة على الحدود بين LPZ 0_A و 1).

• تصاعد المهاجمين

لحماية التركيبات والمعدات والأجهزة الطرفية من ضربات الصواعق عن بُعد ، وتبديل الجهد الزائد بالإضافة إلى التفريغ الكهروستاتيكي (المركب على حدود LPZ المصب 0_B).

• مجتمعة مانعات

لحماية التركيبات والمعدات والأجهزة الطرفية من التداخل الناتج عن ضربات البرق المباشرة أو القريبة (المثبتة على الحدود بين LPZ 0_A و 1 بالإضافة إلى 0_A و 2).

البيانات الفنية لأجهزة الحماية من زيادة التيار

تتضمن البيانات الفنية لأجهزة الحماية من زيادة التيار معلومات عن شروط استخدامها وفقًا لما يلي:

• التطبيق (على سبيل المثال التثبيت ، ظروف التيار الكهربائي ، درجة الحرارة)
• الأداء في حالة التداخل (على سبيل المثال ، سعة تفريغ النبضات الحالية ، واتباع قدرة الإطفاء الحالية ، ومستوى حماية الجهد ، ووقت الاستجابة)
• الأداء أثناء التشغيل (مثل التيار الاسمي والتوهين ومقاومة العزل)
• الأداء في حالة حدوث عطل (مثل الصمامات الاحتياطية ، وفصل الاتصال ، وآمن الفشل ، وخيار الإشارة عن بُعد)

القدرة على تحمل ماس كهربائى

القدرة على تحمل ماس كهربائى هي قيمة تيار الدائرة القصيرة المحتمل لتردد الطاقة الذي يتم التعامل معه بواسطة جهاز الحماية من زيادة التيار عندما يتم توصيل أقصى فتيل احتياطي ذي صلة في المنبع.

تصنيف ماس كهربائى I_SCPV من SPD في نظام الكهروضوئية (PV)

الحد الأقصى لتيار ماس كهربائى غير متأثر والذي يستطيع SPD ، بمفرده أو مع أجهزة الفصل الخاصة به ، تحمله.

الجهد الزائد المؤقت (TOV)

قد يكون الجهد الزائد المؤقت موجودًا في جهاز الحماية من زيادة التيار لفترة قصيرة من الوقت بسبب عطل في نظام الجهد العالي. يجب تمييز هذا بوضوح عن عابر ناتج عن ضربة صاعقة أو عملية تبديل ، والتي لا تدوم أكثر من حوالي 1 مللي ثانية. السعة يو_T ومدة هذا الجهد الزائد المؤقت محددة في EN 61643-11 (200 مللي ثانية ، 5 ثوانٍ أو 120 دقيقة) ويتم اختبارها بشكل فردي لـ SPD ذات الصلة وفقًا لتكوين النظام (TN ، TT ، إلخ). يمكن أن يكون SPD إما أ) يفشل بشكل موثوق (أمان TOV) أو ب) يكون مقاومًا لـ TOV (تحمل TOV) ، مما يعني أنه يعمل بشكل كامل أثناء وبعد

الجهد الزائد المؤقت.

فصل حراري

تتميز أجهزة الحماية من زيادة التيار لاستخدامها في أنظمة الإمداد بالطاقة المجهزة بمقاومات يتم التحكم فيها بالجهد (متغيرات) في الغالب بفصل حراري متكامل يفصل جهاز الحماية من زيادة التيار الكهربائي في حالة الحمل الزائد ويشير إلى حالة التشغيل هذه. يستجيب الفاصل "للحرارة الحالية" المتولدة عن مكثف مفرط التحميل ويفصل جهاز الحماية من زيادة التيار الكهربائي إذا تم تجاوز درجة حرارة معينة. تم تصميم جهاز الفصل لفصل جهاز الحماية من زيادة التيار الزائد في الوقت المناسب لمنع نشوب حريق. ليس الغرض منه ضمان الحماية من الاتصال غير المباشر. وظيفة

يمكن اختبار هذه المفصلات الحرارية عن طريق محاكاة الحمل الزائد / التقادم للموانع.

إجمالي تيار التفريغ I_مجموع

التيار الذي يتدفق عبر PE أو PEN أو التوصيل الأرضي لوحدة SPD متعددة الأقطاب أثناء اختبار تيار التفريغ الكلي. يستخدم هذا الاختبار لتحديد الحمل الإجمالي إذا كان التيار يتدفق في وقت واحد عبر عدة مسارات وقائية من SPD متعدد الأقطاب. هذه المعلمة حاسمة بالنسبة لسعة التفريغ الإجمالية التي يتم التعامل معها بشكل موثوق من قبل مجموع الفرد

مسارات SPD.

مستوى حماية الجهد U_p

مستوى حماية الجهد لجهاز الحماية من زيادة التيار هو أقصى قيمة فورية للجهد عند أطراف جهاز الحماية من زيادة التيار ، والتي يتم تحديدها من الاختبارات الفردية الموحدة:

- جهد شرارة اندفاع البرق 1.2 / 50 ميكرو ثانية (100٪)

- جهد شرارة بمعدل ارتفاع 1 كيلو فولت / ميكروثانية

- الجهد المحدد المقاس عند تيار تفريغ اسمي I_n

يميز مستوى حماية الجهد قدرة جهاز الحماية من زيادة التيار للحد من الارتفاعات إلى المستوى المتبقي. يحدد مستوى حماية الجهد موقع التركيب فيما يتعلق بفئة الجهد الزائد وفقًا للمواصفة IEC 60664-1 في أنظمة الإمداد بالطاقة. من أجل استخدام أجهزة الحماية من زيادة التيار في أنظمة تكنولوجيا المعلومات ، يجب تكييف مستوى حماية الجهد مع مستوى مناعة المعدات المراد حمايتها (IEC 61000-4-5: 2001).

تخطيط الحماية الداخلية من الصواعق والحماية من زيادة التيار

متطلبات مكونات الحماية الخارجية من الصواعق

يجب أن تفي المكونات المستخدمة في تركيب نظام الحماية من الصواعق الخارجية ببعض المتطلبات الميكانيكية والكهربائية المحددة في سلسلة معايير EN 62561-x. يتم تصنيف مكونات الحماية من الصواعق وفقًا لوظائفها ، على سبيل المثال مكونات التوصيل (EN 62561-1) والموصلات والأقطاب الكهربائية (EN 62561-2).

اختبار مكونات الحماية من الصواعق التقليدية

يجب أن تخضع مكونات الحماية من الصواعق المعدنية (المشابك ، والموصلات ، وقضبان إنهاء الهواء ، والأقطاب الكهربائية الأرضية) المعرضة للعوامل الجوية لشيخوخة / تكييف صناعي قبل الاختبار للتحقق من ملاءمتها للتطبيق المقصود. وفقًا لمعايير EN 60068-2-52 و EN ISO 6988 ، تخضع المكونات المعدنية لشيخوخة اصطناعية ويتم اختبارها في خطوتين.

التجوية الطبيعية والتعرض لتآكل مكونات الحماية من الصواعق

الخطوة 1: معالجة رذاذ الملح

هذا الاختبار مخصص للمكونات أو الأجهزة المصممة لتحمل التعرض للجو الملحي. تتكون معدات الاختبار من غرفة ضباب ملحي حيث يتم اختبار العينات بمستوى اختبار 2 لأكثر من ثلاثة أيام. يتضمن مستوى الاختبار 2 ثلاث مراحل رش مدة كل منها ساعتان ، باستخدام محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 2٪ (NaCl) عند درجة حرارة تتراوح بين 5 درجة مئوية و 15 درجة مئوية ، يليها تخزين الرطوبة عند نسبة رطوبة نسبية 35٪ ودرجة حرارة 93 ± 40 درجة مئوية لمدة 2 إلى 20 ساعة وفقًا للمواصفة EN 22-60068-2.

الخطوة 2: معالجة الجو الكبريتى الرطب

يهدف هذا الاختبار إلى تقييم مقاومة المواد أو الرطوبة المكثفة للأجسام المحتوية على ثاني أكسيد الكبريت وفقًا لمعيار EN ISO 6988.

تتكون معدات الاختبار (الشكل 2) من غرفة اختبار حيث العينات

يتم معالجتها بتركيز ثاني أكسيد الكبريت في جزء حجمي 667 × 10-6 (± 24 × 10-6) في سبع دورات اختبار. تتكون كل دورة مدتها 24 ساعة من فترة تسخين تبلغ 8 ساعات عند درجة حرارة 40 ± 3 درجة مئوية في جو رطب مشبع تليها فترة راحة تبلغ 16 ساعة. بعد ذلك يتم استبدال الغلاف الجوي الكبريتى الرطب.

يتعرض كلا المكونين للاستخدام الخارجي والمكونات المدفونة في الأرض للتقدم / التكييف. بالنسبة للمكونات المدفونة في الأرض ، يجب مراعاة المتطلبات والتدابير الإضافية. لا يجوز دفن أي مشابك أو موصلات من الألومنيوم في الأرض. في حالة دفن الفولاذ المقاوم للصدأ في الأرض ، يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبيكة فقط ، على سبيل المثال StSt (V4A). وفقًا لمعيار DIN VDE 0151 الألماني ، لا يُسمح باستخدام StSt (V2A). لا يجب أن تتعرض مكونات الاستخدام الداخلي مثل قضبان الربط متساوية الجهد للتقدم في العمر / التكييف. الأمر نفسه ينطبق على المكونات المضمنة

في الخرسانة. لذلك غالبًا ما تكون هذه المكونات مصنوعة من الفولاذ غير المجلفن (الأسود).

أنظمة إنهاء الهواء / قضبان إنهاء الهواء

تُستخدم قضبان إنهاء الهواء عادةً كنظم لإنهاء الهواء. وهي متوفرة في العديد من التصميمات المختلفة ، على سبيل المثال بطول 1 متر للتركيب مع قاعدة خرسانية على أسطح مستوية ، حتى صواري الحماية من الصواعق التلسكوبية بطول 25 مترًا لمحطات الغاز الحيوي. يحدد المعيار EN 62561-2 الحد الأدنى للمقاطع العرضية والمواد المسموح بها مع الخواص الكهربائية والميكانيكية المقابلة لقضبان إنهاء الهواء. في حالة قضبان إنهاء الهواء ذات الارتفاعات الأكبر ، يجب التحقق من مقاومة الانحناء لقضيب إنهاء الهواء واستقرار الأنظمة الكاملة (قضيب إنهاء الهواء في حامل ثلاثي الأرجل) عن طريق حساب ثابت. يجب اختيار المقاطع العرضية والمواد المطلوبة على أساس

على هذا الحساب. يجب أيضًا أن تؤخذ سرعات الرياح في منطقة حمل الرياح ذات الصلة في الاعتبار من أجل هذا الحساب.

اختبار مكونات الاتصال

تُستخدم مكونات التوصيل ، أو التي تُسمى غالبًا ببساطة المشابك ، كمكونات للحماية من الصواعق لتوصيل الموصلات (الموصلات السفلية ، موصل إنهاء الهواء ، مدخل الأرض) ببعضها البعض أو بالتثبيت.

اعتمادًا على نوع المشابك والمشابك ، يمكن استخدام الكثير من تركيبات المشابك المختلفة. يعتبر توجيه الموصل ومجموعات المواد الممكنة حاسمة في هذا الصدد. يصف نوع توجيه الموصل كيف يربط المشبك الموصلات في ترتيب متقاطع أو متوازي.

في حالة حمل البرق الحالي ، تتعرض المشابك لقوى كهروديناميكية وحرارية تعتمد بشكل كبير على نوع توجيه الموصل ووصلة المشبك. يوضح الجدول 1 المواد التي يمكن دمجها دون التسبب في تآكل التلامس. إن الجمع بين المواد المختلفة مع بعضها البعض وقوتها الميكانيكية المختلفة وخصائصها الحرارية لها تأثيرات مختلفة على مكونات التوصيل عندما يتدفق تيار البرق من خلالها. هذا واضح بشكل خاص لمكونات اتصال الفولاذ المقاوم للصدأ (StSt) حيث تحدث درجات حرارة عالية بسبب الموصلية المنخفضة بمجرد تدفق التيارات الصاعقة من خلالها. لذلك ، يجب إجراء اختبار برق التيار المطابق للمواصفة EN 62561-1 لجميع المشابك. من أجل اختبار الحالة الأسوأ ، لا يجب اختبار مجموعات الموصلات المختلفة فحسب ، بل أيضًا مجموعات المواد المحددة من قبل الشركة المصنعة.

الاختبارات على أساس مثال المشبك MV

في البداية ، يجب تحديد عدد مجموعات الاختبار. المشبك MV المستخدم مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ (StSt) وبالتالي يمكن دمجه مع موصلات الفولاذ والألومنيوم والنحاس كما هو مذكور في الجدول 1. علاوة على ذلك ، يمكن توصيله بترتيب متقاطع ومتوازي والذي يجب أيضًا اختباره. هذا يعني أن هناك ثماني مجموعات اختبار محتملة لمشبك MV المستخدم (الشكلان 3 و 4).

وفقًا للمعيار EN 62561 ، يجب اختبار كل مجموعة من مجموعات الاختبار هذه على ثلاث عينات / مجموعات اختبار مناسبة. هذا يعني أنه يجب اختبار 24 عينة من هذا المشبك MV الفردي لتغطية النطاق الكامل. يتم تركيب كل عينة واحدة بما يكفي

شد عزم الدوران وفقًا للمتطلبات المعيارية ويخضع للشيخوخة الاصطناعية عن طريق رذاذ الملح ومعالجة الغلاف الجوي الكبريتي الرطب كما هو موضح أعلاه. بالنسبة للاختبار الكهربائي اللاحق ، يجب أن تكون العينات مثبتة على لوح عازل (الشكل 5).

يتم تطبيق ثلاث نبضات لتيار البرق بموجة 10/350 μs مع 50 kA (مهمة عادية) و 100 kA (واجب ثقيل) على كل عينة. بعد تحميلها بتيار البرق ، يجب ألا تظهر على العينات علامات التلف.

بالإضافة إلى الاختبارات الكهربائية حيث تتعرض العينة لقوى ديناميكية كهربية في حالة وجود حمل برق ، تم دمج الحمل الميكانيكي الساكن في معيار EN 62561-1. هذا الاختبار الميكانيكي الساكن مطلوب بشكل خاص للموصلات المتوازية والموصلات الطولية وما إلى ذلك ويتم تنفيذه باستخدام مواد موصلة مختلفة ونطاقات تثبيت. يتم اختبار مكونات التوصيل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ في أسوأ الظروف باستخدام موصل واحد فقط من الفولاذ المقاوم للصدأ (سطح أملس للغاية). يتم تحضير مكونات التوصيل ، على سبيل المثال مشبك MV الموضح في الشكل 6 ، بعزم تشديد محدد ثم يتم تحميلها بقوة شد ميكانيكية تبلغ 900 نيوتن (± 20 نيوتن) لمدة دقيقة واحدة. خلال فترة الاختبار هذه ، يجب ألا تتحرك الموصلات أكثر من ملليمتر واحد ويجب ألا تظهر على مكونات التوصيل علامات التلف. هذا الاختبار الميكانيكي الساكن الإضافي هو معيار اختبار آخر لمكونات التوصيل ويجب أيضًا توثيقه في تقرير اختبار الشركة المصنعة بالإضافة إلى القيم الكهربائية.

يجب ألا تتجاوز مقاومة التلامس (المقاسة فوق المشبك) لمشبك الفولاذ المقاوم للصدأ 2.5 متر مكعب أو 1 متر مكعب في حالة المواد الأخرى. يجب ضمان عزم الدوران المطلوب.

وبالتالي ، يتعين على مُركِّبي أنظمة الحماية من الصواعق تحديد مكونات التوصيل للواجب (H أو N) المتوقع في الموقع. يجب استخدام مشبك للخدمة H (100 كيلو أمبير) ، على سبيل المثال ، لقضيب إنهاء الهواء (تيار برق كامل) ويجب استخدام مشبك للواجب N (50 كيلو أمبير) في شبكة أو عند مدخل أرضي (تيار البرق موزع بالفعل).

الموصلات

تضع EN 62561-2 أيضًا متطلبات خاصة على الموصلات مثل الموصلات الهوائية والموصلات السفلية أو الأقطاب الكهربائية الأرضية مثل الأقطاب الأرضية الحلقية ، على سبيل المثال:

• الخواص الميكانيكية (الحد الأدنى من مقاومة الشد ، الحد الأدنى من الاستطالة)
• الخواص الكهربائية (المقاومة القصوى)
• خصائص مقاومة التآكل (الشيخوخة الاصطناعية كما هو موضح أعلاه).

يجب اختبار الخواص الميكانيكية ومراقبتها. يوضح الشكل 8 إعداد الاختبار لاختبار قوة الشد للموصلات الدائرية (مثل الألومنيوم). تعتبر جودة الطلاء (السلس والمستمر) بالإضافة إلى الحد الأدنى من السماكة والالتصاق بالمادة الأساسية مهمة ويجب اختبارها بشكل خاص إذا تم استخدام مواد مطلية مثل الفولاذ المجلفن (St / tZn).

هذا موصوف في المعيار في شكل اختبار الانحناء. لهذا الغرض ، يتم ثني العينة من خلال نصف قطر يساوي 5 أضعاف قطرها بزاوية 90 درجة. عند القيام بذلك ، قد لا تظهر العينة حواف حادة أو كسر أو تقشير. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون المواد الموصلة سهلة المعالجة عند تركيب أنظمة الحماية من الصواعق. من المفترض أن يتم تقويم الأسلاك أو الشرائط (الملفات) بسهولة عن طريق أداة فرد الأسلاك (بكرات التوجيه) أو عن طريق الالتواء. علاوة على ذلك ، يجب أن يكون من السهل تركيب / ثني المواد في الهياكل أو في التربة. هذه المتطلبات القياسية هي ميزات المنتج ذات الصلة التي يجب توثيقها في أوراق بيانات المنتج المقابلة للمصنعين.

أقطاب الأرض / قضبان الأرض

قضبان الأرض LSP القابلة للفصل مصنوعة من الفولاذ الخاص وهي مجلفنة بالغمس الساخن بالكامل أو تتكون من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك. وصلة التوصيل التي تسمح بتوصيل القضبان دون تكبير القطر هي ميزة خاصة لأطروحات قضبان الأرض. يوفر كل قضيب ثقبًا ودبوسًا.

يحدد EN 62561-2 متطلبات الأقطاب الكهربائية الأرضية مثل المواد والهندسة والأبعاد الدنيا بالإضافة إلى الخصائص الميكانيكية والكهربائية. تعتبر وصلات التوصيل التي تربط القضبان الفردية نقاط ضعف. لهذا السبب ، تتطلب EN 62561-2 إجراء اختبارات ميكانيكية وكهربائية إضافية لاختبار جودة وصلات التوصيل هذه.

في هذا الاختبار ، يتم وضع القضيب في دليل مع لوحة فولاذية كمنطقة تأثير. تتكون العينة من قضيبين متصلين بطول 500 مم لكل منهما. يجب اختبار ثلاث عينات من كل نوع من قطب الأرض. يتم تأثر الطرف العلوي للعينة بواسطة مطرقة اهتزاز مع مطرقة مناسبة لمدة دقيقتين. يجب أن يكون معدل ضربة المطرقة 2000 ± 1000 دقيقة -1 ويجب أن تكون طاقة تأثير الضربة الواحدة 50 ± 10 [نيوتن متر].

إذا اجتازت أدوات التوصيل هذا الاختبار دون عيوب ظاهرة ، فإنها تتعرض للشيخوخة الاصطناعية عن طريق رذاذ الملح ومعالجة الغلاف الجوي الكبريتي الرطب. ثم يتم تحميل أدوات التوصيل بثلاث نبضات برق الحالية ذات شكل موجة 10/350 ميكرو ثانية لكل منها 50 كيلو أمبير و 100 كيلو أمبير. يجب ألا تتجاوز مقاومة التلامس (المقاسة فوق الوصلة) لقضبان الأرض المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 2.5 متر مكعب. لاختبار ما إذا كان مفصل التقارن لا يزال متصلاً بثبات بعد تعرضه لحمل البرق الحالي ، يتم اختبار قوة الاقتران عن طريق آلة اختبار الشد.

يتطلب تركيب نظام حماية وظيفي من الصواعق استخدام المكونات والأجهزة التي تم اختبارها وفقًا لأحدث المعايير. يجب على مُركِّبي أنظمة الحماية من الصواعق اختيار المكونات وتثبيتها بشكل صحيح وفقًا لمتطلبات موقع التثبيت. بالإضافة إلى المتطلبات الميكانيكية ، يجب مراعاة المعايير الكهربائية لأحدث حالة للحماية من الصواعق والامتثال لها.

حساب تيار الدائرة القصيرة من خط إلى أرض

قياس أبعاد أنظمة إنهاء الأرض فيما يتعلق بالقدرة

لهذا الغرض ، يجب فحص سيناريوهات أسوأ حالة مختلفة. في أنظمة الجهد المتوسط ​​، سيكون الخطأ الأرضي المزدوج هو الحالة الأكثر خطورة. قد يتسبب الخطأ الأرضي الأول (على سبيل المثال عند المحول) في حدوث عطل أرضي ثانٍ في مرحلة أخرى (على سبيل المثال ، نهاية إغلاق كابل معيب في نظام جهد متوسط). وفقًا للجدول 1 من معيار EN 50522 (تأريض تركيبات الطاقة التي تتجاوز 1 كيلو فولت تيار متردد) ، فإن تيار خطأ أرضي مزدوج ، والذي تم تعريفه على النحو التالي ، سوف يتدفق عبر موصلات التأريض في هذه الحالة:

أنا "kEE = 0,85،XNUMX • أنا" k

(أنا "ك = تيار دائرة قصر متماثل مبدئي ثلاثي الأقطاب)

في تركيب 20 كيلو فولت مع تيار دائرة قصر متماثل مبدئي ، سأكون 16 كيلو أمبير ووقت فصل 1 ثانية ، سيكون تيار خطأ الأرض المزدوج 13.6 كيلو أمبير. يجب أن يتم تقدير سعة موصلات التأريض وقضبان التوصيل الأرضية في مبنى المحطة أو غرفة المحول وفقًا لهذه القيمة. في هذا السياق ، يمكن اعتبار الانقسام الحالي في حالة ترتيب الحلقة (يُستخدم عامل 0.65 في الممارسة العملية). يجب أن يعتمد التخطيط دائمًا على بيانات النظام الفعلية (تكوين النظام ، تيار ماس كهربائى من خط إلى أرض ، وقت الفصل).

يحدد معيار EN 50522 الحد الأقصى لكثافة تيار الدائرة القصيرة G (A / mm2) للمواد المختلفة. يتم تحديد المقطع العرضي للموصل من خلال المادة ووقت الفصل.

يتم تقسيم التيار المحسوب الآن على الكثافة الحالية G للمادة ذات الصلة ووقت الفصل المقابل والحد الأدنى للمقطع العرضي A_دقيقة يتم تحديد الموصل.

A_دقيقة= أنا "_{kEE (فرع)} / G [مم²]

يسمح المقطع العرضي المحسوب بتحديد الموصل. يتم تقريب هذا المقطع العرضي دائمًا إلى المقطع العرضي الاسمي الأكبر التالي. في حالة وجود نظام تعويضي ، على سبيل المثال ، يتم تحميل نظام إنهاء الأرض نفسه (الجزء المتصل مباشرة بالأرض) بتيار منخفض إلى حد كبير أي فقط مع تيار العطل الأرضي المتبقي I_E = rx أنا_RES خفضت بواسطة العامل r. لا يتجاوز هذا التيار حوالي 10 أ ويمكن أن يتدفق بشكل دائم دون مشاكل إذا تم استخدام مقاطع عرضية لمواد التأريض الشائعة.

الحد الأدنى من المقاطع العرضية للأقطاب الكهربائية الأرضية

يتم تحديد المقاطع العرضية الدنيا فيما يتعلق بالقوة الميكانيكية والتآكل في المعيار الألماني DIN VDE 0151 (المواد والأبعاد الدنيا للأقطاب الكهربائية الأرضية فيما يتعلق بالتآكل).

حمل الرياح في حالة أنظمة إنهاء الهواء المعزولة وفقًا لمعيار Eurocode 1

تتزايد الأحوال الجوية القاسية في جميع أنحاء العالم نتيجة للاحتباس الحراري. لا يمكن تجاهل عواقب مثل سرعة الرياح العالية ، وزيادة عدد العواصف والأمطار الغزيرة. لذلك ، سيواجه المصممون والمركبون تحديات جديدة خاصة فيما يتعلق بأحمال الرياح. لا يؤثر هذا فقط على هياكل المباني (احصائيات الهيكل) ، ولكن أيضًا على أنظمة إنهاء الهواء.

في مجال الحماية من الصواعق ، تم استخدام معايير DIN 1055-4: 2005-03 و DIN 4131 كأساس للأبعاد حتى الآن. في يوليو 2012 ، تم استبدال هذه المعايير بالقواعد الأوروبية التي توفر قواعد التصميم الإنشائي الموحدة على مستوى أوروبا (تخطيط الهياكل).

تم دمج معيار DIN 1055-4: 2005-03 في Eurocode 1 (EN 1991-1-4: الإجراءات على الهياكل - الجزء 1-4: الإجراءات العامة - إجراءات الرياح) و DIN V 4131: 2008-09 في Eurocode 3 ( EN 1993-3-1: الجزء 3-1: الأبراج والصواري والمداخن - الأبراج والصواري). وبالتالي ، فإن هذين المعيارين يشكلان الأساس لتحديد أبعاد أنظمة إنهاء الهواء لأنظمة الحماية من الصواعق ، ومع ذلك ، فإن الكود الأوروبي 1 مناسب بشكل أساسي.

تُستخدم المعلمات التالية لحساب حمل الرياح الفعلي المتوقع:

• منطقة الرياح (ألمانيا مقسمة إلى أربع مناطق رياح ذات سرعات رياح أساسية مختلفة)
• فئة التضاريس (تحدد فئات التضاريس محيط الهيكل)
• ارتفاع الجسم فوق مستوى سطح الأرض
• ارتفاع الموقع (فوق مستوى سطح البحر ، وعادة ما يصل إلى 800 متر فوق مستوى سطح البحر)

العوامل المؤثرة الأخرى مثل:

• تثليج
• ضع على قمة أو قمة تل
• ارتفاع الجسم فوق 300 م
• ارتفاع التضاريس فوق 800 م (مستوى سطح البحر)

يجب أخذها في الاعتبار لبيئة التثبيت المحددة ويجب حسابها بشكل منفصل.

يؤدي الجمع بين المعلمات المختلفة إلى سرعة رياح العاصفة التي سيتم استخدامها كأساس لتحديد أبعاد أنظمة إنهاء الهواء والتركيبات الأخرى مثل الموصلات الحلقية المرتفعة. في الكتالوج الخاص بنا ، تم تحديد الحد الأقصى لسرعة الرياح من أجل منتجاتنا لتكون قادرة على تحديد العدد المطلوب من القواعد الخرسانية اعتمادًا على سرعة الرياح العاصفة ، على سبيل المثال في حالة أنظمة منع الهواء المعزولة. هذا لا يسمح فقط بتحديد الاستقرار الساكن ، ولكن أيضًا لتقليل الوزن الضروري وبالتالي تقليل حمل السقف.

ملاحظة مهمة:

تم تحديد "سرعات الرياح القصوى" المحددة في هذا الكتالوج للمكونات الفردية وفقًا لمتطلبات الحساب الخاصة بألمانيا في Eurocode 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12) والتي تستند إلى منطقة الرياح خريطة ألمانيا والخصوصيات الطبوغرافية الخاصة بكل بلد.

عند استخدام منتجات هذا الكتالوج في بلدان أخرى ، يجب أن تكون الخصائص الخاصة بالبلد وطرق الحساب الأخرى المطبقة محليًا ، إن وجدت ، الموضحة في Eurocode 1 (EN 1991-1-4) أو في لوائح الحساب المعمول بها محليًا (خارج أوروبا) ملاحظ. وبالتالي ، فإن سرعات الرياح القصوى المذكورة في هذا الكتالوج تنطبق فقط على ألمانيا وهي مجرد اتجاه تقريبي للبلدان الأخرى. يجب حساب سرعات الرياح العاصفة حديثًا وفقًا لطرق الحساب الخاصة بكل بلد!

عند تركيب قضبان إنهاء الهواء في قواعد خرسانية ، يجب مراعاة المعلومات / سرعة الرياح في الجدول. تنطبق هذه المعلومات على مواد قضبان إنهاء الهواء التقليدية (Al ، St / tZn ، Cu و StSt).

إذا تم إصلاح قضبان إنهاء الهواء عن طريق المباعدة ، فإن الحسابات تعتمد على إمكانيات التركيب التالية.

تم تحديد الحد الأقصى لسرعات الرياح المسموح بها للمنتجات ذات الصلة ويجب أخذها في الاعتبار عند الاختيار / التثبيت. يمكن تحقيق قوة ميكانيكية أعلى من خلال دعامة بزاوية على سبيل المثال (فاصلان مرتبان في مثلث) (عند الطلب).