BS EN IEC 62305 Стандарт за мълниезащита

Стандартът BS EN / IEC 62305 за мълниезащита първоначално е публикуван през септември 2006 г., за да замести предишния стандарт, BS 6651: 1999. За краен период, BS EN / IEC 62305 и BS 6651 са работили паралелно, но от август 2008 г. BS 6651 е оттеглена и сега BS EN / IEC 63205 е признатият стандарт за мълниезащита.

Стандартът BS EN / IEC 62305 отразява засиленото научно разбиране за мълнията и нейните ефекти през последните двадесет години и прави равносметка на нарастващото въздействие на технологиите и електронните системи върху ежедневните ни дейности. По-сложен и взискателен от своя предшественик, BS EN / IEC 62305 включва четири отделни части - общи принципи, управление на риска, физически повреди на конструкциите и опасност за живота и защита на електронните системи.

Тези части на стандарта са представени тук. През 2010 г. тези части претърпяха периодичен технически преглед, като актуализираните части 1, 3 и 4 бяха пуснати през 2011 г. Обновената част 2 в момента се обсъжда и се очаква да бъде публикувана в края на 2012 г.

Ключът към BS EN / IEC 62305 е, че всички съображения за мълниезащита се ръководят от цялостна и сложна оценка на риска и че тази оценка не само отчита структурата, която трябва да бъде защитена, но и услугите, към които е свързана конструкцията. По същество структурната мълниезащита вече не може да се разглежда изолирано, защитата срещу преходни пренапрежения или електрически пренапрежения е неразделна част от BS EN / IEC 62305.

Структура на BS EN / IEC 62305

BS EN / IEC 62305 серия се състои от четири части, всички от които трябва да бъдат взети под внимание. Тези четири части са описани по-долу:

Част 1: Общи принципи

BS EN / IEC 62305-1 (част 1) е въведение към другите части на стандарта и по същество описва как да се проектира система за мълниезащита (LPS) в съответствие с придружаващите части на стандарта.

Част 2: Управление на риска

BS EN / IEC 62305-2 (част 2) подход за управление на риска, не се концентрира толкова върху чисто физическите повреди на конструкция, причинени от мълния, а повече върху риска от загуба на човешки живот, загуба на обслужване на обществена, загуба на културно наследство и икономическа загуба.

Част 3: Физически повреди на конструкции и опасност за живота

BS EN / IEC 62305-3 (част 3) се отнася пряко до основната част на BS 6651. Той се различава от BS 6651 по това, че тази нова част има четири класа или нива на защита на LPS, за разлика от основните две (обикновени и високорискови) нива в BS 6651.

Част 4: Електрически и електронни системи

в рамките на конструкциите BS EN / IEC 62305-4 (част 4) обхваща защитата на електрическите и електронните системи, поместени в конструкциите. Той олицетворява предаденото от Приложение С в BS 6651, но с нов зонален подход, наричан зони за мълниезащита (LPZ). Той предоставя информация за проектирането, инсталирането, поддръжката и изпитването на система за защита от мълния електромагнитен импулс (LEMP) (сега наричана мерки за защита от пренапрежение - SPM) за електрически / електронни системи в конструкцията.

Следващата таблица дава широко описание на основните различия между предишния стандарт BS 6651 и BS EN / IEC 62305.

Щети и загуби

BS EN / IEC 62305 идентифицира четири основни източника на щети:

S1 Мига към структурата

S2 Мига близо до конструкцията

S3 Мига към услуга

S4 Мига в близост до услуга

Всеки източник на щети може да доведе до един или повече от трите вида щети:

D1 Нараняване на живи същества поради напрежение на стъпка и допир

D2 Физически повреди (пожар, експлозия, механично унищожаване, отделяне на химикали) в резултат на ефекти на мълния, включително искри

D3 Неизправност на вътрешни системи поради електромагнитен импулс на мълния (LEMP)

Следните видове загуби могат да бъдат резултат от повреди в резултат на мълния:

L1 Загуба на човешки живот

L2 Загуба на обществено обслужване

L3 Загуба на културно наследство

L4 Загуба на икономическа стойност

Връзките на всички горепосочени параметри са обобщени в таблица 5.

Фигура 12 на страница 271 изобразява видовете повреди и загуби в резултат на мълния.

За по-подробно обяснение на общите принципи, съставляващи част 1 от стандарта BS EN 62305, вижте пълното ни справочно ръководство „Ръководство за BS EN 62305“. Въпреки че е фокусирано върху стандарта BS EN, това ръководство може да предостави подкрепяща информация, интересуваща консултантите, проектиращи според еквивалента на IEC. Моля, вижте страница 283 за повече подробности за това ръководство.

Критерии за проектиране на схемата

Идеалната мълниезащита за конструкция и свързаните с нея услуги би била да се затвори конструкцията в заземен и перфектно провеждащ метален щит (кутия) и в допълнение да се осигури адекватно свързване на всички свързани услуги във входната точка на щита.

Това по същество би предотвратило проникването на тока на мълнията и индуцираното електромагнитно поле в структурата. На практика обаче не е възможно или наистина е рентабилно да се стигне до такава дължина.

По този начин този стандарт определя определен набор от параметри на тока на мълнията, където мерките за защита, приети в съответствие с неговите препоръки, ще намалят всякакви щети и последващи загуби в резултат на удар от мълния. Това намаляване на щетите и последващите загуби е валидно, при условие че параметрите на удара на мълнията попадат в определени граници, установени като нива на мълниезащита (LPL).

Нива на мълниезащита (LPL)

Четири нива на защита са определени въз основа на параметри, получени от предварително публикувани технически документи. Всяко ниво има фиксиран набор от максимални и минимални параметри на тока на мълнията. Тези параметри са показани в Таблица 6. Максималните стойности са използвани при проектирането на продукти като мълниезащитни компоненти и устройства за защита от пренапрежение (SPD). Минималните стойности на тока на мълнията са използвани за извеждане на радиуса на търкалящата се сфера за всяко ниво.

Зони за мълниезащита (LPZ)

Концепцията за мълниезащитни зони (LPZ) е въведена в рамките на BS EN / IEC 62305, особено за подпомагане при определяне на мерките за защита, необходими за установяване на защитни мерки за противодействие на мълниеносен електромагнитен импулс (LEMP) в рамките на дадена конструкция.

Общият принцип е, че оборудването, което се нуждае от защита, трябва да бъде разположено в LPZ, чиито електромагнитни характеристики са съвместими с издръжливостта на оборудването или способността за имунитет.

Концепцията се грижи за външни зони, с риск от директен удар на мълния (LPZ 0_A) или риск от възникване на частичен ток на мълния (LPZ 0_B) и нива на защита в рамките на вътрешните зони (LPZ 1 и LPZ 2).

Като цяло, колкото по-голям е броят на зоната (LPZ 2; LPZ 3 и т.н.), толкова по-ниски са очакваните електромагнитни ефекти. Обикновено всяко чувствително електронно оборудване трябва да бъде разположено в LPZ с по-голям номер и да бъде защитено срещу LEMP чрез съответни мерки за защита от пренапрежение („SPM“, както е определено в BS EN 62305: 2011).

SPM по-рано беше наричана LEMP система за мерки за защита (LPMS) в BS EN / IEC 62305: 2006.

Фигура 13 подчертава концепцията LPZ, приложена към структурата и към SPM. Концепцията е разширена в BS EN / IEC 62305-3 и BS EN / IEC 62305-4.

Изборът на най-подходящия SPM се извършва с помощта на оценката на риска в съответствие с BS EN / IEC 62305-2.

BS EN / IEC 62305-2 Управление на риска

BS EN / IEC 62305-2 е от ключово значение за правилното прилагане на BS EN / IEC 62305-3 и BS EN / IEC 62305-4. Оценката и управлението на риска са вече значително по-задълбочени и обширни от подхода на BS 6651.

BS EN / IEC 62305-2 специално се занимава с извършване на оценка на риска, резултатите от която определят нивото на изискваната система за мълниезащита (LPS). Докато BS 6651 е посветил 9 страници (включително фигури) на темата за оценка на риска, BS EN / IEC 62305-2 в момента съдържа над 150 страници.

Първият етап от оценката на риска е да се установи кой от четирите вида загуби (както е идентифициран в BS EN / IEC 62305-1) може да нанесе структурата и нейното съдържание. Крайната цел на оценката на риска е количествено определяне и при необходимост намаляване на съответните първични рискове, т.е.:

R₁ риск от загуба на човешки живот

R₂ риск от загуба на услуга за обществеността

R₃ риск от загуба на културно наследство

R₄ риск от загуба на икономическа стойност

За всеки от първите три основни риска допустим риск (R_T) е зададено. Тези данни могат да бъдат получени в Таблица 7 на IEC 62305-2 или Таблица NK.1 от Националното приложение на BS EN 62305-2.

Всеки основен риск (R_n) се определя чрез дълга поредица от изчисления, както е определено в стандарта. Ако действителният риск (R_n) е по-малък или равен на допустимия риск (R_T), тогава не са необходими мерки за защита. Ако действителният риск (R_n) е по-голям от съответния му допустим риск (R_T), тогава трябва да се предприемат мерки за защита. Горният процес се повтаря (като се използват нови стойности, които се отнасят до избраните мерки за защита) до R_n е по-малко или равно на съответстващото му R_T. Този итеративен процес, както е показано на фигура 14, решава избора или действително ниво на мълниезащита (LPL) на мълниезащитна система (LPS) и защитни мерки от пренапрежения (SPM) за противодействие на електромагнитния импулс на мълнията (LEMP).

BS EN / IEC 62305-3 Физически повреди на конструкции и опасност за живота

Тази част от пакета от стандарти се занимава със защитни мерки в и около дадена конструкция и като такава е пряко свързана с основната част на BS 6651.

Основната част от тази част на стандарта дава насоки за проектирането на външна система за мълниезащита (LPS), вътрешен LPS и програми за поддръжка и проверка.

Система за мълниезащита (LPS)

BS EN / IEC 62305-1 е дефинирал четири нива на мълниезащита (LPL) въз основа на вероятните минимални и максимални токове на мълния. Тези LPL се приравняват директно към класовете на система за мълниезащита (LPS).

Корелацията между четирите нива на LPL и LPS е идентифицирана в Таблица 7. По същество, колкото по-голям е LPL, толкова по-висок клас LPS е необходим.

Класът на LPS, който ще се инсталира, се управлява от резултата от изчислението на оценката на риска, подчертан в BS EN / IEC 62305-2.

Външни съображения за LPS дизайн

Проектантът на мълниезащита първоначално трябва да вземе предвид топлинните и експлозивни ефекти, причинени в точката на удар на мълния, и последиците за разглежданата конструкция. В зависимост от последиците дизайнерът може да избере някой от следните типове външни LPS:

- Изолирани

- Неизолирани

Изолиран LPS обикновено се избира, когато конструкцията е изградена от горими материали или представлява риск от експлозия.

Обратно, може да се монтира неизолирана система, когато не съществува такава опасност.

Външен LPS се състои от:

- Въздушна терминация

- Долна проводникова система

- Завършваща система на земята

Тези отделни елементи на LPS трябва да бъдат свързани заедно, като се използват подходящи мълниезащитни компоненти (LPC), отговарящи (в случай на BS EN 62305) със BS EN 50164 серия (имайте предвид, че тази серия BS EN трябва да бъде заменена от BS EN / IEC 62561 серия). Това ще гарантира, че в случай на разряд от ток на мълния в конструкцията, правилната конструкция и изборът на компоненти ще сведе до минимум всякакви потенциални повреди.

Система за въздушно прекратяване

Ролята на системата за прекъсване на въздуха е да улавя тока на разряда на мълнията и да го разсейва безвредно към земята чрез надолу проводника и системата за заземяване на земята. Ето защо е жизнено важно да се използва правилно проектирана система за терминиране на въздуха.

BS EN / IEC 62305-3 препоръчва следното, във всяка комбинация, за дизайна на въздушния терминал:

- Въздушни пръти (или финални), независимо дали са свободно стоящи мачти или свързани с проводници, за да образуват мрежа на покрива

- Контактни (или окачени) проводници, независимо дали са поддържани от свободно стоящи мачти или свързани с проводници, за да образуват мрежа на покрива

- Мрежова мрежа от проводници, която може да лежи в пряк контакт с покрива или да бъде окачена над него (в случай, че е от първостепенно значение покривът да не е изложен на пряк мълниеразряд)

Стандартът прави съвсем ясно, че всички видове системи за прекъсване на въздуха, които се използват, трябва да отговарят на изискванията за позициониране, залегнали в тялото на стандарта. Подчертава се, че компонентите за завършване на въздуха трябва да се монтират върху ъгли, открити точки и ръбове на конструкцията. Трите основни метода, препоръчани за определяне на позицията на въздушните терминални системи, са:

- Методът на търкалящата се сфера

- Методът на защитния ъгъл

- Методът на окото

Тези методи са подробно описани на следващите страници.

Методът на търкалящата се сфера

Методът на търкалящата се сфера е просто средство за идентифициране на зони на конструкция, която се нуждае от защита, като се отчита възможността от странични удари по конструкцията. Основната концепция за прилагане на търкалящата сфера към конструкция е илюстрирана на фигура 15.

Методът на търкалящата сфера е използван в BS 6651, като единствената разлика е, че в BS EN / IEC 62305 има различни радиуси на търкалящата сфера, които съответстват на съответния клас LPS (виж Таблица 8).

Този метод е подходящ за определяне на защитни зони за всички видове конструкции, особено тези със сложна геометрия.

Методът на защитния ъгъл

Методът на защитния ъгъл е математическо опростяване на метода на търкалящата сфера. Защитният ъгъл (a) е ъгълът, създаден между върха (A) на вертикалния прът и линия, прожектирана надолу към повърхността, върху която е разположен прътът (вж. Фигура 16).

Защитният ъгъл, осигурен от въздушен прът, очевидно е триизмерна концепция, при която на пръта е присвоен конус на защита чрез преместване на линията AC под ъгъла на защита на цели 360 ° около въздушния прът.

Защитният ъгъл се различава с различната височина на въздушния прът и клас LPS. Защитният ъгъл, осигурен от въздушен прът, се определя от таблица 2 на BS EN / IEC 62305-3 (виж фигура 17).

Промяната на ъгъла на защита е промяна в обикновената зона на защита от 45 °, предоставена в повечето случаи в BS 6651. Освен това новият стандарт използва височината на системата за въздушно прекратяване над референтната равнина, независимо дали това е нивото на земята или покрива (вж. Фигура 18).

Методът на окото

Това е методът, който се използва най-често съгласно препоръките на BS 6651. Отново в рамките на BS EN / IEC 62305 са дефинирани четири различни размера на окото на въздушните терминации и съответстват на съответния клас LPS (виж Таблица 9).

Този метод е подходящ, когато обикновените повърхности изискват защита, ако са изпълнени следните условия:

- Въздушните терминални проводници трябва да бъдат разположени по краищата на покрива, върху надвесите на покрива и по хребетите на покрива с наклон над 1 на 10 (5.7º)

- Нито една метална инсталация не излиза над системата за въздушно прекратяване

Съвременните изследвания за нанесени от мълнии щети показват, че ръбовете и ъглите на покривите са най-податливи на повреди.

Така че на всички конструкции, особено при плоски покриви, периметърните проводници трябва да бъдат монтирани възможно най-близо до външните ръбове на покрива.

Както в BS 6651, настоящият стандарт позволява използването на проводници (независимо дали са случайни метални конструкции или специални LP проводници) под покрива. Вертикалните въздушни пръти (финали) или ударни плочи трябва да бъдат монтирани над покрива и свързани към проводниковата система отдолу. Въздушните пръти трябва да бъдат разположени на разстояние не повече от 10 m един от друг и ако алтернативно се използват ударни плочи, те трябва да бъдат стратегически разположени върху площта на покрива на не повече от 5 m.

Неконвенционални системи за терминиране на въздуха

През годините се разразиха много технически (и търговски) дебати относно валидността на твърденията, отправени от поддръжниците на такива системи.

Тази тема беше широко обсъждана в рамките на техническите работни групи, съставили BS EN / IEC 62305. Резултатът трябваше да остане с информацията, съхранявана в този стандарт.

BS EN / IEC 62305 недвусмислено заявява, че обемът или зоната на защита, осигурена от системата за въздушно прекратяване (например въздушен прът), трябва да се определят само от реалните физически размери на системата за прекратяване на въздуха.

Това изявление е подсилено в рамките на версията от 2011 г. на BS EN 62305, като е включено в основния текст на стандарта, вместо да бъде част от приложение (приложение А към BS EN / IEC 62305-3: 2006).

Обикновено, ако въздушният прът е с височина 5 m, тогава единствената претенция за защитната зона, предоставена от този въздушен прът, ще се основава на 5 m и съответния клас LPS, а не на някакъв подобрен размер, заявен от някои неконвенционални въздушни пръти.

Не се предвижда друг стандарт да работи паралелно с този стандарт BS EN / IEC 62305.

Естествени компоненти

Когато металните покриви се разглеждат като естествено устройство за завършване на въздуха, тогава BS 6651 даде насоки за минималната дебелина и вида на разглеждания материал.

BS EN / IEC 62305-3 дава подобни насоки, както и допълнителна информация, ако покривът трябва да се счита за устойчив на пробиви от мълния (виж Таблица 10).

Винаги трябва да има минимум два надолу проводника, разпределени по периметъра на конструкцията. Долу проводниците трябва да се монтират, когато е възможно, във всеки открит ъгъл на конструкцията, тъй като изследванията показват, че те носят по-голямата част от тока на мълнията.

Естествени компоненти

BS EN / IEC 62305, подобно на BS 6651, насърчава използването на случайни метални части върху или в конструкцията, които да бъдат включени в LPS.

Където BS 6651 насърчава електрическата непрекъснатост при използване на армировъчни пръти, разположени в бетонни конструкции, същото прави и BS EN / IEC 62305-3. Освен това се посочва, че армиращите пръти са заварени, затегнати с подходящи свързващи компоненти или застъпват минимум 20 пъти диаметъра на арматурата. Това е за да се гарантира, че тези армировъчни пръти, които вероятно носят токове на мълния, имат сигурни връзки от една дължина до друга.

Когато се изисква вътрешни подсилващи пръти да бъдат свързани към външни надолу проводници или заземителна мрежа, е подходящо някое от разположенията, показани на фигура 20. Ако връзката от свързващия проводник към арматурата трябва да бъде обвита в бетон, тогава стандартът препоръчва да се използват две скоби, едната свързана към една дължина на арматурата, а другата към различна дължина на арматурата. След това ставите трябва да бъдат обвити от съединение, инхибиращо влагата като лента Denso.

Ако подсилващите пръти (или структурни стоманени рамки) ще бъдат използвани като надолу проводници, тогава трябва да се установи електрическата непрекъснатост от системата за прекратяване на въздуха към системата за заземяване. За нови строителни конструкции това може да бъде решено на ранния етап на строителството, като се използват специални армировъчни пръти или алтернативно да се прокара специален меден проводник от горната част на конструкцията до основата преди изливането на бетона. Този специален меден проводник трябва периодично да се свързва със съседните / съседни арматурни пръти.

Ако има съмнение относно трасето и непрекъснатостта на армировъчните пръти в рамките на съществуващите конструкции, тогава трябва да се инсталира външна система надолу проводник. В идеалния случай те трябва да бъдат свързани в армиращата мрежа на конструкциите в горната и долната част на конструкцията.

Система за терминално заземяване

Системата за заземяване е жизненоважна за разпръскването на мълниеносен ток безопасно и ефективно в земята.

В съответствие с BS 6651, новият стандарт препоръчва единна интегрирана система за заземяване на конструкция, съчетаваща мълниезащита, мощност и телекомуникационни системи. Съгласието на експлоатационния орган или собственика на съответните системи трябва да бъде получено преди всяко свързване.

Една добра земна връзка трябва да притежава следните характеристики:

- Ниско електрическо съпротивление между електрода и земята. Колкото по-ниско е съпротивлението на земния електрод, толкова по-вероятно е токът на мълнията да избере да тече по този път, за предпочитане пред всеки друг, което позволява токът да се провежда безопасно и да се разсейва в земята

- Добра устойчивост на корозия. Изборът на материал за земния електрод и неговите връзки е от жизненоважно значение. Той ще бъде заровен в почвата в продължение на много години, така че трябва да бъде напълно надежден

Стандартът препоръчва изискване за ниско съпротивление на заземяване и посочва, че това може да бъде постигнато с обща система за заземяване от 10 ома или по-малко.

Използват се три основни устройства за земни електроди.

- Подреждане тип А

- Подреждане тип B.

- Фундаментни земни електроди

Подреждане тип А

Това се състои от хоризонтални или вертикални заземителни електроди, свързани към всеки надолу проводник, фиксиран от външната страна на конструкцията. Това по същество е заземителната система, използвана в BS 6651, където всеки надолу проводник има заземен електрод (пръчка), свързан към него.

Подреждане тип Б

Това устройство е по същество напълно свързан пръстен заземен електрод, който е разположен около периферията на конструкцията и е в контакт с околната почва в продължение на минимум 80% от общата й дължина (т.е. 20% от общата му дължина може да се помести в да речем сутерен на конструкцията и не е в пряк контакт със земята).

Фундаментни земни електроди

Това по същество е устройство за заземяване тип B. Състои се от проводници, които са монтирани в бетонната основа на конструкцията. Ако се изискват допълнителни дължини на електродите, те трябва да отговарят на същите критерии като тези за подреждане тип B. Фундаментните заземителни електроди могат да се използват за увеличаване на стоманената армираща мрежеста основа.

Разстояние на разделяне (изолиране) на външния LPS

По същество се изисква разделително разстояние (т.е. електрическата изолация) между външния LPS и конструктивните метални части. Това ще сведе до минимум всяка вероятност частичен ток на мълния да бъде въведен вътрешно в конструкцията.

Това може да се постигне чрез поставяне на мълниеприемници достатъчно далеч от всички проводящи части, които имат трасета, водещи в конструкцията. Така че, ако разрядът на мълнията удари гръмоотвода, той не може да „преодолее пролуката“ и да премине към съседната метална конструкция.

BS EN / IEC 62305 препоръчва единна интегрирана система за заземяване на конструкция, съчетаваща мълниезащита, мощност и телекомуникационни системи.

Съображения за вътрешен LPS дизайн

Основната роля на вътрешния LPS е да гарантира избягването на опасни искри, възникващи в защитената конструкция. Това може да се дължи, след разряд на мълния, на тока на мълнията, протичащ във външния LPS или в други проводими части на конструкцията и опитващ се да мига или да искри към вътрешни метални инсталации.

Извършването на подходящи мерки за изравняване на потенциала или осигуряването на достатъчно електрическо изолационно разстояние между металните части може да избегне опасно искрене между различни метални части.

Мълниеносно изравняване на потенциала

Еквипотенциалното свързване е просто електрическото свързване на всички подходящи метални инсталации / части, така че в случай на протичане на токове на мълния, никоя метална част не е с различен потенциал на напрежение един спрямо друг. Ако металните части по същество имат същия потенциал, тогава рискът от искри или проблясъци се обезсилва.

Тази електрическа взаимовръзка може да бъде постигната чрез естествено / случайно свързване или чрез използване на специфични свързващи проводници, които са с размери съгласно таблици 8 и 9 от BS EN / IEC 62305-3.

Залепването може да се осъществи и чрез използването на устройства за защита от пренапрежение (SPD), когато директната връзка с свързващите проводници не е подходяща.

Фигура 21 (която се основава на BS EN / IEC 62305-3, фигура Е.43) показва типичен пример за устройство за изравняване на потенциала. Системата за газ, вода и централно отопление са свързани директно към изравнителната свързваща лента, разположена вътре, но близо до външна стена близо до нивото на земята. Захранващият кабел е свързан чрез подходящ SPD, нагоре от електрическия измервателен уред, към лентата за изравняване на потенциала. Тази свързваща шина трябва да бъде разположена близо до главната разпределителна платка (MDB) и също така тясно свързана със системата за заземяване с проводници с къса дължина. При по-големи или удължени конструкции може да са необходими няколко свързващи пръти, но всички те трябва да са свързани помежду си.

Екранът на който и да е антенен кабел, заедно с екранираното захранване на електронните уреди, които се насочват към конструкцията, също трябва да бъдат залепени към еквипотенциалната лента.

Допълнителни насоки, свързани с изравняване на потенциалите, мрежови системи за заземяване и избор на SPD могат да бъдат намерени в пътеводителя на LSP.

BS EN / IEC 62305-4 Електрически и електронни системи в конструкциите

Сега електронните системи проникват в почти всеки аспект от живота ни, от работната среда, чрез зареждането на автомобила с бензин и дори пазаруването в местния супермаркет. Като общество ние сега силно разчитаме на непрекъснатото и ефективно функциониране на такива системи. Използването на компютри, електронно управление на процеси и телекомуникации нарасна през последните две десетилетия. Не само, че съществуват повече системи, физическият размер на засегнатата електроника е намалял значително (по-малкият размер означава по-малко енергия, необходима за повреда на веригите).

BS EN / IEC 62305 приема, че сега живеем в електронната ера, като прави LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) защита за електронни и електрически системи неразделна част от стандарта чрез част 4. LEMP е терминът, даден на общите електромагнитни ефекти на мълнията, включително проведени пренапрежения (преходни свръхнапрежения и токове) и излъчени ефекти на електромагнитно поле.

LEMP щетите са толкова широко разпространени, че се идентифицират като един от специфичните типове (D3), срещу които трябва да бъдат защитени и че LEMP щетите могат да възникнат от всички точки на удара към конструкцията или свързаните услуги - преки или косвени - за по-нататъшно позоваване на видовете за щети, причинени от мълния, вижте Таблица 5. Този разширен подход също така отчита опасността от пожар или експлозия, свързани с услуги, свързани към конструкцията, например електричество, телекомуникации и други метални линии.

Светкавицата не е единствената заплаха ...

Преходните пренапрежения, причинени от електрически комутационни събития, са много често срещани и могат да бъдат източник на значителни смущения. Токът, протичащ през проводник, създава магнитно поле, в което се съхранява енергията. Когато токът е прекъснат или изключен, енергията в магнитното поле внезапно се освобождава. В опит да се разсее, той се превръща в преходно напрежение с високо напрежение.

Колкото повече се съхранява енергия, толкова по-голям е преходният резултат. По-високите токове и по-голямата дължина на проводника допринасят за повече енергия, съхранявана и освободена!

Ето защо индуктивните натоварвания като двигатели, трансформатори и електрически задвижвания са често срещани причини за превключване на преходните процеси.

Значението на BS EN / IEC 62305-4

Преди това преходна защита от пренапрежение или пренапрежение беше включена като консултативно приложение в стандарта BS 6651, с отделна оценка на риска. В резултат на това защитата често се монтира след претърпяна повреда на оборудването, често чрез задължение към застрахователните компании. Въпреки това, единичната оценка на риска в BS EN / IEC 62305 диктува дали се изисква структурна и / или LEMP защита, поради което структурната мълниезащита не може да се разглежда в изолация от преходна защита от пренапрежение - известна като устройства за защита от пренапрежение (SPD) в рамките на този нов стандарт. Това само по себе си е значително отклонение от това на BS 6651.

Всъщност, съгласно BS EN / IEC 62305-3, LPS система вече не може да бъде монтирана без ток на мълния или SPD за изравняване на потенциала към входящи метални услуги, които имат „живи жила“ - като захранващи и телекомуникационни кабели - които не могат да бъдат директно свързани на земята. Такива SPD са необходими за защита срещу риска от загуба на човешки живот чрез предотвратяване на опасни искри, които могат да представляват опасност от пожар или токов удар.

SPD на ток на мълния или еквипотенциално свързване също се използват на въздушни обслужващи линии, захранващи конструкцията, която е изложена на риск от директен удар. Въпреки това, използването само на тези SPD „не осигурява ефективна защита срещу повреда на чувствителни електрически или електронни системи“, цитирайки BS EN / IEC 62305, част 4, която е специално посветена на защитата на електрическите и електронните системи в конструкциите.

SPD на ток от мълния образуват част от координирания набор от SPD, които включват SPD с пренапрежение - които са необходими като цяло за ефективна защита на чувствителните електрически и електронни системи както от мълнии, така и от превключващи преходни процеси.

Зони за мълниезащита (LPZ)

Докато BS 6651 признава концепция за зониране в приложение C (Категории местоположения A, B и C), BS EN / IEC 62305-4 определя концепцията за зони за мълниезащита (LPZ). Фигура 22 илюстрира основната концепция за LPZ, дефинирана от мерки за защита срещу LEMP, както е подробно описано в част 4.

В рамките на дадена структура се създават поредица LPZ, които имат или идентифицират като вече притежаващи последователно по-малко излагане на въздействието на мълнията.

Последователните зони използват комбинация от свързващи, екраниращи и координирани SPD, за да постигнат значително намаляване на тежестта на LEMP, от проведени импулсни токове и преходни пренапрежения, както и ефекти на излъчено магнитно поле. Дизайнерите координират тези нива, така че по-чувствителното оборудване да е разположено в по-защитените зони.

LPZ могат да бъдат разделени на две категории - 2 външни зони (LPZ 0_A, LPZ 0_B) и обикновено 2 вътрешни зони (LPZ 1, 2), въпреки че могат да бъдат въведени допълнителни зони за допълнително намаляване на електромагнитното поле и тока на мълнията, ако е необходимо.

Външни зони

LPZ 0_A е зоната, подложена на директни удари от мълния и следователно може да се наложи да носи до пълния мълниеносен ток.

Това обикновено е площта на покрива на дадена конструкция. Пълното електромагнитно поле се среща тук.

LPZ 0_B е зоната, която не е обект на директни удари от мълния и обикновено е страничните стени на конструкцията.

Пълното електромагнитно поле обаче все още се среща тук и тук могат да възникнат частични токове на мълния и превключващи пренапрежения.

Вътрешни зони

LPZ 1 е вътрешната зона, която е подложена на частични токове на мълния. Проведените токове на мълнията и / или превключващите пренапрежения са намалени в сравнение с външните зони LPZ 0_A, LPZ 0_B.

Това обикновено е зоната, където услугите влизат в структурата или където се намира главното разпределително табло.

LPZ 2 е вътрешна зона, която е допълнително разположена вътре в конструкцията, където остатъците от импулсни токове на мълния и / или превключващи пренапрежения са намалени в сравнение с LPZ 1.

Това обикновено е екранирана стая или, за захранване от мрежата, в зоната на разпределителното табло. Нивата на защита в дадена зона трябва да бъдат съгласувани с характеристиките на устойчивост на оборудването, което трябва да бъде защитено, т.е. колкото по-чувствително е оборудването, толкова по-защитена е зоната.

Съществуващият плат и оформление на сграда може да направи лесно видими зони или може да се наложи да се приложат LPZ техники за създаване на необходимите зони.

Мерки за защита от пренапрежение (SPM)

Някои зони на конструкция, като екранирана стая, са естествено по-добре защитени от мълния от други и е възможно да се разширят по-защитените зони чрез внимателно проектиране на LPS, земно свързване на метални услуги като вода и газ и окабеляване техники. Въпреки това, правилната инсталация на координирани устройства за защита от пренапрежение (SPD), които предпазват оборудването от повреди, както и осигуряването на непрекъснатост на неговата работа - от решаващо значение за елиминиране на престоя. Тези мерки общо се наричат ​​мерки за защита от пренапрежение (SPM) (предишна система за мерки за защита LEMP (LPMS)).

При прилагане на залепване, екраниране и SPD, техническото съвършенство трябва да бъде балансирано с икономическа необходимост. За нови компилации мерките за залепване и проверка могат да бъдат интегрирани, за да формират част от пълния SPM. Въпреки това, за съществуваща структура, преоборудването на набор от координирани SPDs вероятно ще бъде най-лесното и рентабилно решение.

Щракнете върху бутона за редактиране, за да промените този текст. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Координирани SPD

BS EN / IEC 62305-4 подчертава използването на координирани SPD за защита на оборудването в тяхната среда. Това просто означава поредица от SPD, чиито местоположения и атрибути за обработка на LEMP са координирани по такъв начин, че да предпазват оборудването в тяхната среда чрез намаляване на LEMP ефектите до безопасно ниво. Така че може да има мощен SPD ток на мълния на входа за обслужване, за да се справи с по-голямата част от енергията на пренапрежение (частичен ток на мълния от LPS и / или въздушни линии) със съответното преходно пренапрежение, контролирано до безопасни нива чрез координирани плюс надолу по веригата SPDs за защита на крайното оборудване, включително потенциални повреди от превключване на източници, например големи индуктивни двигатели. Трябва да се монтират подходящи SPD, когато услугите преминават от един LPZ в друг.

Координираните SPD трябва ефективно да работят заедно като каскадна система за защита на оборудването в тяхната среда. Например, SPD на тока на мълнията на входа за обслужване трябва да се справя с по-голямата част от енергията на пренапрежение, като достатъчно облекчава SPD за пренапрежение надолу по веригата, за да контролира пренапрежението.

Трябва да се монтират подходящи SPD, когато услугите преминават от един LPZ в друг

Лошата координация може да означава, че SPD с пренапрежение са подложени на прекалено много пренапрежение, излагайки на риск както себе си, така и потенциално оборудване от повреда.

Освен това, нивата на защита от напрежение или пропускащите напрежения на инсталираните SPD трябва да бъдат съгласувани с изолационното издържащо напрежение на частите на инсталацията и устойчивостта на имунитет на електронното оборудване.

Подобрени SPD

Въпреки че откровеното увреждане на оборудването не е желателно, необходимостта да се сведе до минимум престоя в резултат на загуба на работа или неизправност на оборудването също може да бъде критична. Това е особено важно за индустриите, които обслужват обществеността, независимо дали са болници, финансови институции, производствени предприятия или търговски предприятия, при които невъзможността да се предостави тяхната услуга поради загуба на експлоатация на оборудване би довела до значително здраве и безопасност и / или финансови последствия.

Стандартните SPD могат да предпазват само от пренапрежения в обикновен режим (между проводници под напрежение и земя), като осигуряват ефективна защита срещу абсолютни повреди, но не и от престой поради прекъсване на системата.

Следователно BS EN 62305 разглежда използването на усъвършенствани SPD (SPD *), които допълнително намаляват риска от повреда и неизправност на критично оборудване, където се изисква непрекъсната работа. Следователно инсталаторите ще трябва да са много по-наясно с изискванията за прилагане и инсталиране на SPD, отколкото може би са били преди.

Превъзходните или подобрени SPD осигуряват по-ниска (по-добра) пропускаща напрежение защита срещу пренапрежения както в обикновен режим, така и в диференциален режим (между проводници под напрежение) и следователно осигуряват допълнителна защита срещу свързващи и екраниращи мерки.

Такива подобрени SPD могат дори да предложат до мрежа тип 1 + 2 + 3 или данни / телеком тест Cat D + C + B защита в рамките на едно устройство. Тъй като крайното оборудване, например компютрите, е по-уязвимо от пренапрежения в диференциален режим, тази допълнителна защита може да бъде жизненоважно съображение.

Освен това, капацитетът за защита срещу общ и диференциален пренапрежение позволява на оборудването да продължи да работи по време на пренапрежение - предлагайки значителна полза както за търговски, промишлени, така и за обществени услуги.

Всички SPD на LSP предлагат подобрена SPD производителност с водещи в индустрията ниски пропускащи напрежения

(ниво на защита от напрежение, U_p), тъй като това е най-добрият избор за постигане на рентабилна, необслужвана многократна защита в допълнение към предотвратяване на скъпо престой на системата. Защитата от ниско напрежение във всички обичайни и диференциални режими означава, че са необходими по-малко единици за осигуряване на защита, което спестява разходи за единица и монтаж, както и време за монтаж.

Всички LSP SPD предлагат подобрена SPD производителност с водещо в индустрията ниско пропускащо напрежение

Заключение

Светкавицата представлява явна заплаха за дадена конструкция, но нарастваща заплаха за системите в структурата поради увеличеното използване и разчитане на електрическо и електронно оборудване. Серията стандарти BS EN / IEC 62305 ясно признава това. Структурната мълниезащита вече не може да бъде изолирана от преходно пренапрежение или защита от пренапрежение на оборудването. Използването на усъвършенствани SPD осигурява практично икономически ефективно средство за защита, позволяващо непрекъсната работа на критични системи по време на LEMP дейност.