Resum dels dispositius de protecció contra llamps i sobretensions

Seguretat prevista

Concepte de zona de protecció contra raigs

L’edifici es divideix en diferents zones en perill d’extinció. Aquestes zones ajuden a definir les mesures de protecció necessàries, en particular els dispositius i components de protecció contra llamps i sobretensions. Part d’un concepte de zona de protecció contra llamps compatible amb EMC (EMC: compatibilitat electromagnètica) és el sistema de protecció contra llamps extern (inclòs el sistema de terminació d’aire, el sistema de conductors descendents, el sistema de terminació de terra), la unió equipotencial, el blindatge espacial i la protecció contra sobretensions. sistemes d’alimentació i tecnologia de la informació. Les definicions s'apliquen segons es classifiquen a la taula 1. D'acord amb els requisits i les càrregues imposades als dispositius de protecció contra sobretensions, es classifiquen com a descàrregues contra corrents de llamps, descàrregues contra sobretensions i descàrregues combinades. Els requisits més elevats es posen en la capacitat de descàrrega dels descarregadors de corrent de llamp i dels descarregadors combinats que s’utilitzen en la transició de la zona de protecció contra raigs 0_A a 1 o 0_A a 2. Aquests descarregadors han de ser capaços de conduir corrents de llamp parcials de 10/350 μs de forma d'ona diverses vegades sense ser destruïdes per tal d'evitar l'entrada de corrents de llamp parcials destructives a la instal·lació elèctrica d'un edifici. En el punt de transició de LPZ 0_B a 1 o aigües avall del descàrrega de corrent de llamp en el punt de transició de LPZ 1 a 2 i superior, s’utilitzen descàrregues de sobretensió per protegir-se de les sobretensions. La seva tasca és reduir encara més l'energia residual de les etapes de protecció aigües amunt i limitar les sobretensions induïdes o generades a la mateixa instal·lació.

Les mesures de protecció contra llamps i sobretensions als límits de les zones de protecció contra llamps descrites anteriorment s'apliquen igualment als sistemes de subministrament d'energia i tecnologia de la informació. Totes les mesures descrites en el concepte de zona de protecció contra llamps compatibles amb EMC ajuden a aconseguir una disponibilitat contínua de dispositius i instal·lacions elèctriques i electròniques. Per obtenir informació tècnica més detallada, visiteu www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Zones exteriors:

LPZ 0: Zona on l'amenaça es deu al camp electromagnètic de llamps no atenuats i on els sistemes interns poden estar sotmesos a un corrent total o parcial de llamp.

LPZ 0 es subdivideix en:

LPZ 0_A: Zona on l'amenaça es deu al llamp directe i al camp electromagnètic complet del llamp. Els sistemes interns poden estar sotmesos a una intensitat de llamp total.

LPZ 0_B: Zona protegida contra els llamps directes, però on l'amenaça és el camp electromagnètic complet dels llamps. Els sistemes interns poden estar sotmesos a corrents de sobretens parcials.

Zones interiors (protegides contra llamps directes):

LPZ 1: Zona on el corrent de sobretensió està limitat per la compartició de corrent i les interfícies aïllants i / o per SPD al límit. La protecció espacial pot atenuar el camp electromagnètic dels llamps.

LPZ 2 ... n: zona on el corrent de sobretensió pot limitar-se encara més pel fet de compartir i aïllar interfícies i / o SPD addicionals al límit. Es pot utilitzar un blindatge espacial addicional per atenuar encara més el camp electromagnètic dels llamps.

Termes i definicions

Capacitat de trencament, seguiu la capacitat d’extinció actual I_fi

La capacitat de ruptura és el valor eficaç (potencial) eficaç del corrent continu que es pot extingir automàticament pel dispositiu de protecció contra sobretensions quan es connecta U_C. Es pot demostrar en una prova de treball operatiu segons EN 61643-11: 2012.

Categories segons IEC 61643-21: 2009

A la IEC 61643-21: 2009 es descriuen diverses tensions i corrents d’impuls per provar la capacitat de transport de corrent i la limitació de la tensió de la interferència d’impuls. La taula 3 d’aquest estàndard enumera aquestes categories per categories i proporciona valors preferits. A la taula 2 de la norma IEC 61643-22, les fonts de transitoris s’assignen a les diferents categories d’impuls segons el mecanisme de desacoblament. La categoria C2 inclou l’acoblament inductiu (sobretensions), l’acoblament galvànic de la categoria D1 (corrents de llamps). La categoria corresponent s’especifica a les dades tècniques. Els dispositius de protecció contra sobretensions LSP superen els valors de les categories especificades. Per tant, el valor exacte de la capacitat de càrrega del corrent d’impuls s’indica mitjançant el corrent nominal de descàrrega (8/20 μs) i el corrent d’impuls del llamp (10/350 μs).

Onada combinada

Una ona combinada és generada per un generador híbrid (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) amb una impedància fictícia de 2 Ω. La tensió de circuit obert d’aquest generador es coneix com a U_OC. O_OC és un indicador preferit per als descarregadors tipus 3, ja que només es poden provar aquests descarregadors amb una ona combinada (segons EN 61643-11).

Freqüència de tall f_G

La freqüència de tall defineix el comportament d'un descarregador dependent de la freqüència. La freqüència de tall és equivalent a la freqüència que indueix una pèrdua d’inserció (a_E) de 3 dB en determinades condicions de prova (vegeu EN 61643-21: 2010). Tret que s'indiqui el contrari, aquest valor fa referència a un sistema de 50 Ω.

Grau de protecció

El grau de protecció IP correspon a les categories de protecció

descrit a IEC 60529.

Temps de desconnexió t_a

El temps de desconnexió és el temps transcorregut fins a la desconnexió automàtica de la font d'alimentació en cas de fallada del circuit o equip a protegir. El temps de desconnexió és un valor específic de l'aplicació resultant de la intensitat del corrent de fallada i de les característiques del dispositiu de protecció.

Coordinació energètica dels SPD

La coordinació energètica és la interacció selectiva i coordinada d’elements de protecció en cascada (= SPD) d’un concepte global de protecció contra llamps i sobretensions. Això significa que la càrrega total del corrent d’impulsos llamps es divideix entre els SPD segons la seva capacitat de transport d’energia. Si no és possible la coordinació energètica, els SPD aigües avall són insuficients

alleujats pels SPD de pujada ja que els SPD de pujada funcionen massa tard, insuficientment o gens. En conseqüència, es poden destruir els SPD aigües avall, així com els equips terminals a protegir. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 descriu com verificar la coordinació energètica. Els SPD tipus 1 basats en espurnes ofereixen avantatges considerables a causa del seu canvi de voltatge

característica (vegeu WAVE BREAKER FUNCIÓ).

gamma de freqüències

El rang de freqüències representa el rang de transmissió o la freqüència de tall d’un descarregador en funció de les característiques d’atenuació descrites.

Pèrdua d'inserció

Amb una freqüència determinada, la pèrdua d’inserció d’un dispositiu de protecció contra sobretensions es defineix per la relació del valor de tensió al lloc d’instal·lació abans i després d’instal·lar el dispositiu de protecció contra sobretensions. Tret que s'indiqui el contrari, el valor es refereix a un sistema de 50 Ω.

Fusible de còpia de seguretat integrat

Segons l'estàndard del producte per a SPD, s'han d'utilitzar dispositius de protecció contra corrent / fusibles de còpia de seguretat. Això, però, requereix espai addicional a la placa de distribució, longituds de cables addicionals, que haurien de ser el més curts possibles segons la IEC 60364-5-53, temps i costos d’instal·lació addicionals i dimensionament del fusible. Un fusible integrat a l’aparell que s’adapta idealment als corrents d’impuls implicats elimina tots aquests desavantatges. El guany d’espai, el menor esforç de cablejat, la supervisió de fusibles integrada i l’efecte protector augmentat a causa dels cables de connexió més curts són clars avantatges d’aquest concepte.

Corrent d’impuls de llamp I_dimoniet

El corrent d’impulsos llamps és una corba d’impulsos estandarditzada amb una forma d’ona de 10/350 μs. Els seus paràmetres (valor màxim, càrrega, energia específica) simulen la càrrega causada pels corrents de llamps naturals. Els descarregadors de corrent de llamp i combinats han de ser capaços de descarregar aquests corrents d’impuls de llamp diverses vegades sense ser destruïts.

Fusible de còpia de seguretat de protecció contra sobrecorrient de corrent de xarxa

Dispositiu de protecció contra sobrecorrent (per exemple, fusible o interruptor automàtic) situat fora de l’aparell a la part d’entrada per interrompre el corrent de seguiment de la freqüència de potència tan bon punt es superi la capacitat de trencament del dispositiu de protecció contra sobretensions. No es necessita cap fusible de còpia de seguretat addicional, ja que el fusible de còpia de seguretat ja està integrat al SPD.

Tensió màxima de funcionament continu U_C

La tensió màxima de funcionament continu (tensió màxima de funcionament permesa) és el valor eficaç de la tensió màxima que es pot connectar als terminals corresponents del dispositiu de protecció contra sobretensions durant el funcionament. Aquest és el voltatge màxim de l’aparell a

l’estat definit de conducta, que torna l’aparell a aquest estat després que hagi caigut i descarregat. El valor de U_C depèn de la tensió nominal del sistema a protegir i de les especificacions de l’instal·lador (IEC 60364-5-534).

Tensió màxima de funcionament continu U_CPV per a un sistema fotovoltaic (PV)

Valor de la tensió màxima de corrent continu que es pot aplicar permanentment als terminals del SPD. Per garantir que U_CPV és superior a la tensió màxima de circuit obert del sistema fotovoltaic en cas de totes les influències externes (per exemple, temperatura ambiental, intensitat de radiació solar), U_CPV ha de ser superior a aquest voltatge màxim de circuit obert per un factor d’1.2 (segons CLC / TS 50539-12). Aquest factor d'1.2 garanteix que els SPD no es dimensionin incorrectament.

Corrent de descàrrega màxima I_màx

El corrent màxim de descàrrega és el valor màxim màxim del corrent d’impuls de 8/20 μs que el dispositiu pot descarregar amb seguretat.

Capacitat màxima de transmissió

La capacitat màxima de transmissió defineix la potència màxima d'alta freqüència que es pot transmetre mitjançant un dispositiu de protecció contra sobretensions coaxial sense interferir amb el component de protecció.

Corrent nominal de descàrrega I_n

El corrent nominal de descàrrega és el valor màxim d’un corrent d’impuls de 8/20 μs per al qual el dispositiu de protecció contra sobretensions està qualificat en un programa de prova determinat i que el dispositiu de protecció contra sobretensions pot descarregar diverses vegades.

Corrent de càrrega nominal (corrent nominal) I_L

El corrent de càrrega nominal és el corrent de funcionament màxim permès que pot circular permanentment pels terminals corresponents.

Tensió nominal U_N

La tensió nominal significa la tensió nominal del sistema a protegir. El valor de la tensió nominal serveix sovint com a designació de tipus per a dispositius de protecció contra sobretensions per a sistemes de tecnologia de la informació. S'indica com un valor RMS per a sistemes de corrent altern.

Descarregador N-PE

Dispositius de protecció contra sobretensions dissenyats exclusivament per a la instal·lació entre el conductor N i PE.

Rang de temperatura de funcionament T_U

El rang de temperatura de funcionament indica el rang en què es poden utilitzar els dispositius. Per als dispositius que no s’escalfen a si mateixos, és igual al rang de temperatura ambient. L’augment de temperatura dels dispositius d’escalfament automàtic no ha de superar el valor màxim indicat.

Circuit de protecció

Els circuits de protecció són dispositius de protecció en cascada de diverses etapes. Les etapes de protecció individuals poden consistir en llacunes, varistors, elements semiconductors i tubs de descàrrega de gas (vegeu Coordinació energètica).

Corrent de conductor de protecció I_PE

El corrent del conductor de protecció és el corrent que circula per la connexió PE quan el dispositiu de protecció contra sobretensions està connectat a la tensió de funcionament contínua màxima U_C, segons les instruccions d'instal·lació i sense consumidors de la part de càrrega.

Contacte de senyalització remota

Un contacte de senyalització remota permet una fàcil monitorització remota i indicació de l’estat de funcionament del dispositiu. Compta amb un terminal tripolar en forma de contacte de commutació flotant. Aquest contacte es pot utilitzar com a contacte de ruptura i / o contacte i, per tant, es pot integrar fàcilment al sistema de control de l'edifici, al controlador de l'armari de commutació, etc.

Temps de resposta t_A

Els temps de resposta caracteritzen principalment el rendiment de resposta dels elements de protecció individual que s’utilitzen en els descarregadors. Depenent de la velocitat d'augment du / dt de la tensió d'impuls o di / dt del corrent d'impuls, els temps de resposta poden variar dins de certs límits.

Pèrdua de retorn

En aplicacions d'alta freqüència, la pèrdua de retorn es refereix a quantes parts de l'ona "principal" es reflecteixen al dispositiu de protecció (punt de sobretensió). Es tracta d’una mesura directa de la sintonització d’un dispositiu de protecció amb la impedància característica del sistema.

Resistència de la sèrie

Resistència en la direcció del flux de senyal entre l’entrada i la sortida d’un descarregador.

Atenuació de l’escut

Relació de la potència alimentada en un cable coaxial amb la potència irradiada pel cable a través del conductor de fase.

Dispositius de protecció contra sobretensions (SPD)

Els dispositius de protecció contra sobretensions consisteixen principalment en resistències que depenen de la tensió (varistors, díodes supressors) i / o llacunes (camins de descàrrega). Els dispositius de protecció contra sobretensions s’utilitzen per protegir altres equips i instal·lacions elèctriques contra sobrecàrregues inadmissibles i / o establir un enllaç equipotencial. Els dispositius de protecció contra sobretensions es classifiquen:

1. a) segons el seu ús en:

• Dispositius de protecció contra sobretensions per a instal·lacions i dispositius d’alimentació elèctrica

per a rangs de tensió nominal de fins a 1000 V

- d’acord amb la norma EN 61643-11: 2012 en els SPD de tipus 1/2

- segons IEC 61643-11: 2011 en els SPD de classe I / II / III

El canvi de la línia vermella / línia. La família de productes segons les noves normes EN 61643-11: 2012 i IEC 61643-11: 2011 es completarà durant el 2014.

• Dispositius de protecció contra sobretensions per a instal·lacions i dispositius de tecnologia de la informació

per protegir els equips electrònics moderns en xarxes de telecomunicacions i senyalització amb tensions nominals de fins a 1000 V ac (valor efectiu) i 1500 V dc contra els efectes indirectes i directes dels llamps i altres transitoris.

- segons IEC 61643-21: 2009 i EN 61643-21: 2010.

• Aïllament de llacunes per a sistemes de terminació de terra o enllaç equipotencial
• Dispositius de protecció contra sobretensions per a ús en sistemes fotovoltaics

per a rangs de tensió nominal de fins a 1500 V

- segons la norma EN 50539-11: 2013 en tipus SPD de tipus 1/2

1. b) segons la seva capacitat de descàrrega de corrent d'impuls i l'efecte protector en:

• Descarregadors de corrent de llamp / descargadors de corrent de raig coordinats

per protegir les instal·lacions i els equips contra les interferències resultants de llamps directes o propers (instal·lats als límits entre LPZ 0_A i 1).

• Descarregadors de sobretensions

per protegir instal·lacions, equips i dispositius terminals contra llamps remots, sobretensions de commutació i descàrregues electrostàtiques (instal·lades als límits aigües avall de LPZ 0_B).

• Arrestadors combinats

per protegir les instal·lacions, equips i dispositius terminals contra les interferències resultants de llamps directes o propers (instal·lats als límits entre LPZ 0_A i 1, així com 0_A i 2).

Dades tècniques dels dispositius de protecció contra sobretensions

Les dades tècniques dels dispositius de protecció contra sobretensions inclouen informació sobre les seves condicions d’ús segons:

• Aplicació (per exemple, instal·lació, condicions de xarxa, temperatura)
• Rendiment en cas d’interferència (per exemple, capacitat de descàrrega de corrent d’impuls, capacitat d’extinció de corrent següent, nivell de protecció de tensió, temps de resposta)
• Rendiment durant el funcionament (per exemple, corrent nominal, atenuació, resistència a l'aïllament)
• Rendiment en cas de fallada (p. Ex. Fusible de seguretat, seccionador, protecció contra falles, opció de senyalització remota)

Capacitat de suportar curtcircuits

La capacitat de resistència al curtcircuit és el valor del corrent de curtcircuit de freqüència de potència que gestiona el dispositiu de protecció contra sobretensions quan es connecta el fusible de seguretat màxim corresponent aigües amunt.

Qualificació de curtcircuit I_SCPV d’un SPD en un sistema fotovoltaic (PV)

Corrent màxim de curtcircuit no influït que el SPD, sol o en combinació amb els seus dispositius de desconnexió, és capaç de suportar.

Sobretensió temporal (TOV)

És possible que hi hagi sobretensió temporal al dispositiu de protecció contra sobretensions durant un curt període de temps a causa d’una avaria al sistema d’alta tensió. S'ha de distingir clarament d'un transitori causat per un llamp o una operació de commutació, que no durin més d'1 ms. L’amplitud U_T i la durada d’aquesta sobretensió temporal s’especifica a la norma EN 61643-11 (200 ms, 5 s o 120 min.) i es proven individualment dels SPD rellevants segons la configuració del sistema (TN, TT, etc.). El SPD pot: a) fallar de forma fiable (seguretat TOV) o b) ser resistent al TOV (resistència TOV), el que significa que està completament operatiu durant i després

sobretensions temporals.

Disconnector tèrmic

Els dispositius de protecció contra sobretensions que s’utilitzen en sistemes d’alimentació equipats amb resistències de control de tensió (varistors) disposen majoritàriament d’un seccionador tèrmic integrat que desconnecta el dispositiu de protecció contra sobretensions de la xarxa en cas de sobrecàrrega i indica aquest estat de funcionament. El seccionador respon a la "calor actual" generada per un varistor sobrecarregat i desconnecta el dispositiu de protecció contra sobretensions de la xarxa si es supera una determinada temperatura. El seccionador està dissenyat per desconnectar el dispositiu de protecció contra sobretensions sobrecarregat a temps per evitar un incendi. No pretén garantir la protecció contra el contacte indirecte. La funció de

Aquests seccionadors tèrmics es poden provar mitjançant una simulació de sobrecàrrega / envelliment dels descarregadors.

Corrent de descàrrega total I_total

Corrent que flueix a través de la connexió PE, PEN o terra d’un SPD multipolar durant la prova de corrent de descàrrega total. Aquesta prova s'utilitza per determinar la càrrega total si el corrent flueix simultàniament per diversos camins de protecció d'un SPD multipolar. Aquest paràmetre és decisiu per a la capacitat total de descàrrega que es gestiona de manera fiable amb la suma de l'individu

camins d’un SPD.

Nivell de protecció contra tensió U_p

El nivell de protecció de tensió d’un dispositiu de protecció contra sobretensions és el valor instantani màxim de la tensió als borns d’un dispositiu de protecció contra sobretensions, determinat a partir de les proves individuals estandarditzades:

Tensió d'impulsió d'impulsos llamps 1.2 / 50 μs (100%)

- Tensió d'esclat amb una taxa d'augment d'1kV / μs

- Voltatge límit mesurat a una intensitat de descàrrega nominal I_n

El nivell de protecció de tensió caracteritza la capacitat d’un dispositiu de protecció contra sobretensions per limitar les sobretensions a un nivell residual. El nivell de protecció de voltatge defineix la ubicació de la instal·lació pel que fa a la categoria de sobretensió segons la IEC 60664-1 en sistemes d'alimentació. Perquè els dispositius de protecció contra sobretensions s’utilitzin en sistemes de tecnologia de la informació, s’ha d’adaptar el nivell de protecció de la tensió al nivell d’immunitat de l’equip a protegir (IEC 61000-4-5: 2001).

Planificació de protecció contra llamps i protecció contra sobretensions

Requisits per als components externs de protecció contra llamps

Els components que s’utilitzen per instal·lar el sistema de protecció contra llamps externs han de complir determinats requisits mecànics i elèctrics, que s’especifiquen a la sèrie estàndard EN 62561-x. Els components de protecció contra llamps es classifiquen segons la seva funció, per exemple components de connexió (EN 62561-1), conductors i elèctrodes de terra (EN 62561-2).

Proves de components convencionals de protecció contra llamps

Els components metàl·lics de protecció contra llamps (pinces, conductors, barres de terminació d’aire, elèctrodes de terra) exposats a la intempèrie han de ser sotmesos a envelliment / condicionament artificial abans de provar-los per verificar-ne l’adequació a l’aplicació prevista. D'acord amb les normes EN 60068-2-52 i EN ISO 6988, els components metàl·lics són sotmesos a envelliment artificial i es comproven en dos passos.

Meteorització natural i exposició a la corrosió de components de protecció contra llamps

Pas 1: tractament de la boira de sal

Aquesta prova està pensada per a components o dispositius dissenyats per suportar l'exposició a una atmosfera salina. L’equip de prova consisteix en una cambra de boira salina on es mostren les mostres amb el nivell de prova 2 durant més de tres dies. El nivell de prova 2 inclou tres fases de polvorització de 2 h cadascuna, amb una solució al 5% de clorur de sodi (NaCl) a una temperatura entre 15 ° C i 35 ° C seguida d’un emmagatzematge d’humitat a una humitat relativa del 93% i una temperatura de 40 ± 2 ° C durant 20 a 22 hores segons EN 60068-2-52.

Pas 2: tractament amb atmosfera sulfurosa humida

Aquesta prova serveix per avaluar la resistència de la humitat condensada de materials o objectes que conté diòxid de sofre segons la norma EN ISO 6988.

L’equip de prova (figura 2) consisteix en una cambra de prova on es troben els exemplars

es tracten amb una concentració de diòxid de sofre en una fracció volumètrica de 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) en set cicles de prova. Cada cicle que té una durada de 24 h es compon d'un període d'escalfament de 8 h a una temperatura de 40 ± 3 ° C en una atmosfera humida i saturada, seguit d'un període de descans de 16 h. Després d'això, es substitueix l'atmosfera sulfurosa humida.

Tant els components per a ús exterior com els components enterrats al terra estan sotmesos a envelliment / condicionament. Per als components enterrats a terra cal tenir en compte requisits i mesures addicionals. No es poden enterrar a terra abraçadores ni conductors d'alumini. Si es vol enterrar acer inoxidable a terra, només es pot utilitzar acer inoxidable d’aliatge alt, per exemple, StSt (V4A). D'acord amb l'estàndard DIN VDE 0151 alemany, StSt (V2A) no està permès. Els components per a ús interior, com ara les barres d’unió equipotencial, no han de ser sotmesos a envelliment / condicionament. El mateix s'aplica als components incrustats

en concret. Per tant, aquests components solen estar fets d’acer no galvanitzat (negre).

Sistemes de terminació d'aire / barres de terminació d'aire

Les barres de terminació d’aire s’utilitzen normalment com a sistemes de terminació d’aire. Estan disponibles en molts dissenys diferents, per exemple, amb una longitud d'1 m per a la instal·lació amb base de formigó en teulades planes, fins als pals telescòpics de protecció contra llamps amb una longitud de 25 m per a plantes de biogàs. La norma EN 62561-2 especifica les seccions transversals mínimes i els materials admissibles amb les propietats elèctriques i mecàniques corresponents per a les barres de terminació d’aire. En cas de barres de terminació d’aire amb altures més grans, s’ha de verificar la resistència a la flexió de la barra de terminació d’aire i l’estabilitat de sistemes complets (barra de terminació d’aire en un trípode) mitjançant un càlcul estàtic. Les seccions transversals i els materials necessaris s’han de seleccionar segons la base

sobre aquest càlcul. També cal tenir en compte les velocitats del vent de la zona de càrrega del vent corresponent.

Proves de components de connexió

Els components de connexió, o sovint anomenats simplement pinces, s’utilitzen com a components de protecció contra llamps per connectar conductors (conductor baix, conductor de terminació d’aire, entrada de terra) entre si o amb una instal·lació.

Depenent del tipus de pinça i del material de pinça, són possibles moltes combinacions de pinça diferents. El recorregut del conductor i les possibles combinacions de materials són determinants en aquest sentit. El tipus d’encaminament de conductors descriu com una pinça connecta els conductors en disposició transversal o paral·lela.

En cas de càrrega de corrent llampec, les pinces estan sotmeses a forces electrodinàmiques i tèrmiques que depenen en gran mesura del tipus d’encaminament del conductor i de la connexió de pinces. La taula 1 mostra materials que es poden combinar sense causar corrosió per contacte. La combinació de diferents materials entre si i les seves diferents resistències mecàniques i propietats tèrmiques tenen efectes diferents sobre els components de la connexió quan hi circula corrent de llamp. Això és particularment evident per als components de connexió d'acer inoxidable (StSt) on es produeixen temperatures elevades a causa de la baixa conductivitat tan bon punt hi circulen corrents de llamp. Per tant, s’ha de realitzar una prova de corrent de llamp conforme a la norma EN 62561-1 per a totes les pinces. Per provar el pitjor dels casos, cal provar no només les diferents combinacions de conductors, sinó també les combinacions de materials especificades pel fabricant.

Proves basades en l'exemple d'una pinça MT

Al principi, s’ha de determinar el nombre de combinacions de proves. La mordassa MV utilitzada està feta d'acer inoxidable (StSt) i, per tant, es pot combinar amb conductors d'acer, alumini, StSt i coure tal com s'indica a la taula 1. A més, es pot connectar en disposició transversal i paral·lela que també s'ha de provar. Això significa que hi ha vuit combinacions de proves possibles per a la pinça MT utilitzada (Figures 3 i 4).

D'acord amb la norma EN 62561, cadascuna d'aquestes combinacions de proves s'ha de provar en tres exemplars / equips de prova adequats. Això significa que s'han de provar 24 exemplars d'aquesta pinça única MT per cobrir tota la gamma. Tots els exemplars es munten amb els adequats

el parell de tensió segons els requisits normatius i se sotmet a un envelliment artificial mitjançant tractament de boira salada i tractament d’atmosfera sulfurosa humida tal com s’ha descrit anteriorment. Per a la prova elèctrica posterior, els exemplars s’han de fixar en una placa aïllant (Figura 5).

S’apliquen tres impulsos de corrent llampec de forma d’ona de 10/350 μs amb 50 kA (servei normal) i 100 kA (servei pesat) a cada exemplar. Després d’haver estat carregats de corrent llampec, els exemplars no han de mostrar signes de danys.

A més de les proves elèctriques en què l'exemplar està sotmès a forces electrodinàmiques en cas de càrrega de corrent llampec, es va integrar una càrrega estàtic-mecànica a la norma EN 62561-1. Aquesta prova estàtic-mecànica és particularment necessària per a connectors paral·lels, connectors longitudinals, etc. i es realitza amb diferents materials conductors i rangs de subjecció. Els components de connexió d'acer inoxidable es proven en les pitjors condicions amb un únic conductor d'acer inoxidable (superfície extremadament llisa). Els components de connexió, per exemple la pinça MT mostrada a la figura 6, es preparen amb un parell de tensió definit i es carreguen amb una força de tracció mecànica de 900 N (± 20 N) durant un minut. Durant aquest període de prova, els conductors no s'han de moure més d'un mil·límetre i els components de la connexió no han de mostrar signes de dany. Aquesta prova mecànica estàtica addicional és un altre criteri de prova per als components de connexió i també s’ha de documentar a l’informe de proves del fabricant, a més dels valors elèctrics.

La resistència de contacte (mesurada per sobre de la pinça) per a una pinça d'acer inoxidable no ha de superar 2.5 mΩ ni 1 mΩ en cas d'altres materials. Cal assegurar el parell d’afluixament necessari.

En conseqüència, els instal·ladors de sistemes de protecció contra llamps han de seleccionar els components de connexió per al servei (H o N) que s’esperava al lloc. Per exemple, s’ha d’utilitzar una pinça per al servei H (100 kA) per a una vareta de connexió d’aire (corrent total de llamp) i una pinça per al servei N (50 kA) en una malla o en una entrada de terra (corrent de llamp ja distribuït).

Conductors

La norma EN 62561-2 també exigeix ​​requisits especials a conductors com ara conductors de terminació d’aire i baixada o elèctrodes de terra, per exemple, elèctrodes de terra d’anell, per exemple:

• Propietats mecàniques (resistència a la tracció mínima, allargament mínim)
• Propietats elèctriques (resistivitat màxima)
• Propietats de resistència a la corrosió (envelliment artificial tal com s’ha descrit anteriorment).

Cal provar i observar les propietats mecàniques. La figura 8 mostra la configuració de la prova per provar la resistència a la tracció dels conductors circulars (per exemple, alumini). La qualitat del recobriment (suau, continu), així com el gruix mínim i l’adherència al material base, són importants i s’han de comprovar sobretot si s’utilitzen materials recoberts com l’acer galvanitzat (St / tZn).

Això es descriu a l'estàndard en forma de prova de flexió. Amb aquest propòsit, un exemplar es dobla a través d’un radi igual a 5 vegades del seu diàmetre fins a un angle de 90 °. En fer-ho, l'espècimen pot no presentar vores nítides, trencaments o exfoliacions. A més, els materials conductors han de ser fàcils de processar en instal·lar sistemes de protecció contra llamps. Es suposa que els cables o tires (bobines) es poden redreçar fàcilment mitjançant una planxa de filferro (politges guia) o mitjançant torsió. A més, hauria de ser fàcil instal·lar / doblegar els materials a les estructures o al sòl. Aquests requisits estàndard són característiques rellevants del producte que s'han de documentar a les fitxes de dades de productes corresponents dels fabricants.

Elèctrodes de terra / varetes de terra

Les barres de terra LSP separables estan fabricades en acer especial i estan completament galvanitzades per immersió en calent o consisteixen en acer inoxidable d’aliatge alt. Una unió d’acoblament que permet la connexió de les barres sense augmentar el diàmetre és una característica especial d’aquestes barres de terra. Cada vareta proporciona un forat i un extrem de passador.

La norma EN 62561-2 especifica els requisits per a elèctrodes de terra, com ara material, geometria, dimensions mínimes, així com propietats mecàniques i elèctriques. Les juntes d’acoblament que uneixen les varetes individuals són punts febles. Per aquest motiu, la norma EN 62561-2 requereix realitzar proves mecàniques i elèctriques addicionals per comprovar la qualitat d’aquestes juntes d’acoblament.

Per a aquesta prova, la vareta es posa en una guia amb una placa d'acer com a zona d'impacte. L’exemplar consta de dues barres unides amb una longitud de 500 mm cadascuna. S'han de provar tres mostres de cada tipus d'elèctrode de terra. L'extrem superior de l'exemplar es veu afectat per mitjà d'un martell de vibració amb una inserció de martell adequada durant una durada de dos minuts. La velocitat de cop del martell ha de ser de 2000 ± 1000 min-1 i l’energia d’impacte d’un sol cop ha de ser de 50 ± 10 [Nm].

Si els acoblaments han superat aquesta prova sense defectes visibles, se sotmeten a envelliment artificial mitjançant tractament de boira salina i tractament d’atmosfera sulfurada humida. A continuació, els acoblaments es carreguen amb tres impulsos de corrent llampec de 10/350 μs en forma d'ona de 50 kA i 100 kA cadascun. La resistència de contacte (mesurada per sobre de l’acoblament) de les barres de terra d’acer inoxidable no ha de superar els 2.5 mΩ. Per comprovar si l'articulació de l'acoblament encara està fermament connectada després de sotmetre's a aquesta càrrega de corrent de llamp, es prova la força d'acoblament mitjançant una màquina de prova de tracció.

La instal·lació d’un sistema de protecció contra llamps funcional requereix que s’utilitzin components i dispositius provats segons la norma més recent. Els instal·ladors de sistemes de protecció contra raigs han de seleccionar i instal·lar correctament els components segons els requisits del lloc d’instal·lació. A més dels requisits mecànics, s'han de tenir en compte i complir els criteris elèctrics del darrer estat de protecció contra raigs.

Càlcul del corrent de curtcircuit de la línia a la terra

Dimensionament dels sistemes de terminació de terra respecte a l'ampacitat

A aquest efecte, s’han d’examinar diferents escenaris del pitjor dels casos. En els sistemes de mitja tensió, una falla a terra doble seria el cas més crític. Una primera falla a terra (per exemple, en un transformador) pot provocar una segona falla a terra en una altra fase (per exemple, un extrem de segellat de cable defectuós en un sistema de mitja tensió). Segons la taula 1 de la norma EN 50522 (Posada a terra d’instal·lacions de potència superior a 1 kV ac), un corrent de falla a terra doble I'’kEE, que es defineix de la manera següent, fluirà pels conductors de terra en aquest cas:

I “kEE = 0,85 • I“ k

(I “k = corrent de curtcircuit simètric inicial de tres pols)

En una instal·lació de 20 kV amb un corrent de curtcircuit simètric inicial I''k de 16 kA i un temps de desconnexió d'1 segon, el corrent de falla a terra doble seria de 13.6 kA. L'amplitud dels conductors de terra i de les barres de connexió a terra a l'edifici de l'estació o a la sala de transformació s'ha de classificar d'acord amb aquest valor. En aquest context, es pot considerar la divisió actual en cas de disposició d’anells (a la pràctica s’utilitza un factor de 0.65). La planificació s’ha de basar sempre en les dades reals del sistema (configuració del sistema, corrent de curtcircuit de línia a terra, temps de desconnexió).

La norma EN 50522 especifica la densitat màxima de corrent de curtcircuit G (A / mm2) per a diferents materials. La secció transversal d’un conductor es determina a partir del material i del temps de desconnexió.

el corrent calculat ara es divideix per la densitat de corrent G del material corresponent i el temps de desconnexió corresponent i la secció transversal mínima A_min del conductor es determina.

A_min= Jo ”_{kEE (branca)} / G [mm²]

La secció transversal calculada permet seleccionar un conductor. Aquesta secció sempre s'arrodoneix a la següent secció nominal més gran. En cas d’un sistema compensat, per exemple, el propi sistema de terminació de terra (la part en contacte directe amb la terra) es carrega amb un corrent considerablement inferior, és a dir, només amb el corrent de falla de terra residual I_E = rx I_RES reduït pel factor r. Aquest corrent no supera els 10 A i pot circular permanentment sense problemes si s’utilitzen seccions transversals de material de terra comuns.

Seccions transversals mínimes dels elèctrodes de terra

Les seccions transversals mínimes pel que fa a la resistència mecànica i la corrosió es defineixen a la norma alemanya DIN VDE 0151 (Material i dimensions mínimes dels elèctrodes de terra respecte a la corrosió).

Càrrega del vent en cas de sistemes de terminació d’aire aïllats segons l’Eurocodi 1

Les condicions meteorològiques extremes augmenten a tot el món com a conseqüència de l’escalfament global. No es poden ignorar conseqüències com ara la velocitat del vent, l’augment del nombre de tempestes i la pluja intensa. Per tant, els dissenyadors i instal·ladors s’enfrontaran a nous reptes, sobretot pel que fa a les càrregues del vent. Això no només afecta les estructures constructives (estàtiques de l’estructura), sinó també els sistemes de terminació d’aire.

En el camp de la protecció contra raigs, fins ara s’han utilitzat les normes DIN 1055-4: 2005-03 i DIN 4131 com a base de dimensionament. Al juliol de 2012, aquestes normes van ser substituïdes pels eurocodis que proporcionen normes de disseny estructural estandarditzades a tot Europa (planificació d’estructures).

La norma DIN 1055-4: 2005-03 es va integrar a l’Eurocodi 1 (EN 1991-1-4: Accions sobre estructures - Part 1-4: Accions generals - Accions eòliques) i DIN V 4131: 2008-09 a l’Eurocodi 3 ( EN 1993-3-1: Part 3-1: Torres, pals i xemeneies - Torres i pals). Per tant, aquests dos estàndards constitueixen la base per dimensionar els sistemes de terminació d’aire per als sistemes de protecció contra raigs, no obstant això, l’Eurocodi 1 és principalment rellevant.

Els paràmetres següents s’utilitzen per calcular la càrrega real del vent que s’esperava:

• Zona de vent (Alemanya es divideix en quatre zones de vent amb velocitats de vent de base diferents)
• Categoria de terreny (les categories de terreny defineixen l'entorn d'una estructura)
• Alçada de l'objecte sobre el nivell del terra
• Altura de la ubicació (sobre el nivell del mar, normalment fins a 800 m sobre el nivell del mar)

Altres factors que influeixen com:

• Formació de gel
• Posició sobre una carena o cim d’un turó
• Alçada de l’objecte per sobre dels 300 m
• Altura del terreny superior als 800 m (nivell del mar)

s'han de tenir en compte per a l'entorn d'instal·lació específic i s'han de calcular per separat.

La combinació dels diferents paràmetres dóna lloc a la velocitat del vent de ratxa que s’ha d’utilitzar com a base per dimensionar els sistemes de terminació d’aire i altres instal·lacions com ara conductors d’anells elevats. Al nostre catàleg s’especifica la velocitat màxima del vent de ratxa perquè els nostres productes puguin determinar el nombre requerit de bases de formigó en funció de la velocitat del vent de la ratxa, per exemple en cas de sistemes de terminació d’aire aïllats. Això no només permet determinar l'estabilitat estàtica, sinó també reduir el pes necessari i, per tant, la càrrega del sostre.

Nota important:

Les "velocitats màximes del vent de ratxa" especificades en aquest catàleg per als components individuals es van determinar d'acord amb els requisits de càlcul específics d'Alemanya de l'Eurocodi 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12) que es basen en la zona de vent mapa d'Alemanya i les particularitats topogràfiques específiques del país associat.

Quan s’utilitzen productes d’aquest catàleg en altres països, s’han de tenir en compte les particularitats específiques del país i altres mètodes de càlcul aplicables localment, si n’hi ha, descrits a l’Eurocodi 1 (EN 1991-1-4) o en altres normatives de càlcul aplicables localment (fora d’Europa). observat. En conseqüència, les velocitats màximes del vent de ratxa esmentades en aquest catàleg només s'apliquen a Alemanya i només són una orientació aproximada per a altres països. Les velocitats del vent de ratxa s'han de calcular recentment d'acord amb els mètodes de càlcul específics del país.

Quan s’instal·len barres de terminació d’aire en bases de formigó, cal tenir en compte la velocitat del vent d’informació / ràfega a la taula. Aquesta informació s'aplica als materials convencionals de barres de terminació d'aire (Al, St / tZn, Cu i StSt).

Si les barres de terminació d’aire es fixen mitjançant espaiadors, els càlculs es basen en les possibilitats d’instal·lació següents.

Les velocitats màximes admissibles del vent de ratxa s’especifiquen per als productes pertinents i s’han de tenir en compte per a la selecció / instal·lació. Es pot aconseguir una resistència mecànica més elevada mitjançant, per exemple, un suport en angle (dos separadors disposats en triangle) (a petició).