Resumé af lyn- og overspændingsbeskyttelsesanordninger

Planlagt sikkerhed

Lynbeskyttelseszone koncept

Bygningen er opdelt i forskellige truede zoner. Disse zoner hjælper med at definere de nødvendige beskyttelsesforanstaltninger, især lyn- og overspændingsbeskyttelsesanordninger og komponenter. En del af et EMC-kompatibelt (EMC: elektromagnetisk kompatibilitet) lynbeskyttelseszonekoncept er det eksterne lynbeskyttelsessystem (inklusive luftafslutningssystem, nedledende system, jordafslutningssystem), potentialudligning, rumafskærmning og overspændingsbeskyttelse til strømforsyning og informationsteknologisystemer. Definitioner gælder som klassificeret i tabel 1. I henhold til kravene og belastningerne på overspændingsbeskyttelsesanordninger er de kategoriseret som lynstrømsafledere, overspændingsafledere og kombinerede afbrydere. De højeste krav stilles til udledningskapacitet for lynstrømsafledere og kombinerede afledere, der anvendes ved overgangen fra lynbeskyttelseszone 0_A til 1 eller 0_A til 2. Disse afskærmere skal være i stand til at lede delvise lynstrømme på 10/350 μs bølgeform flere gange uden at blive ødelagt for at forhindre indtrængen af ​​destruktive dellynsstrømme i den elektriske installation af en bygning. Ved overgangsstedet fra LPZ 0_B til 1 eller nedstrøms lynstrømafbryderen ved overgangspunktet fra LPZ 1 til 2 og højere, anvendes overspændingsafledere til at beskytte mod overspændinger. Deres opgave er både at reducere den resterende energi fra opstrømsbeskyttelsestrinene yderligere og at begrænse de bølger, der induceres eller genereres i selve installationen.

Lyn- og overspændingsbeskyttelsesforanstaltningerne ved grænserne for lynbeskyttelseszonerne beskrevet ovenfor gælder ligeledes for strømforsynings- og informationsteknologisystemer. Alle foranstaltninger beskrevet i EMC-kompatibelt lynbeskyttelseszonekoncept hjælper med at opnå kontinuerlig tilgængelighed af elektriske og elektroniske enheder og installationer. For mere detaljerede tekniske oplysninger, besøg venligst www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Ydre zoner:

LPZ 0: Zone, hvor truslen skyldes det ikke-udmattede lyn elektromagnetiske felt, og hvor de interne systemer kan blive udsat for fuld eller delvis lynstrøm.

LPZ 0 er opdelt i:

LPZ 0_A: Zone, hvor truslen skyldes direkte lyn og det fulde elektromagnetiske felt. De interne systemer kan udsættes for fuld lynstrøm.

LPZ 0_B: Zone beskyttet mod direkte lyn blinker, men hvor truslen er det fulde lyn elektromagnetiske felt. De interne systemer kan udsættes for delvise lynstrømme.

Indre zoner (beskyttet mod direkte lyn):

LPZ 1: Zone, hvor overspændingsstrømmen er begrænset af strømdeling og isolering af grænseflader og / eller af SPD'er ved grænsen. Rumlig afskærmning kan dæmpe lynets elektromagnetiske felt.

LPZ 2… n: Zone, hvor overspændingsstrømmen kan begrænses yderligere af strømdelings- og isoleringsgrænseflader og / eller af yderligere SPD'er ved grænsen. Yderligere geografisk afskærmning kan bruges til yderligere at dæmpe det elektromagnetiske felt.

Betingelser og definitioner

Brudkapacitet, følg den aktuelle slukningsevne I_fi

Brudkapaciteten er den uindflydede (potentielle) rms-værdi af lysnets strøm, der automatisk kan slukkes af den overspændingsbeskyttende enhed, når du tilslutter_C. Det kan bevises i en driftsprøvning i henhold til EN 61643-11: 2012.

Kategorier i henhold til IEC 61643-21: 2009

Et antal impulsspændinger og impulsstrømme er beskrevet i IEC 61643-21: 2009 til test af den aktuelle bæreevne og spændingsbegrænsning af impulsinterferens. Tabel 3 i denne standard viser disse i kategorier og giver foretrukne værdier. I tabel 2 i IEC 61643-22-standarden tildeles transientkilderne til de forskellige impulskategorier i henhold til afkoblingsmekanismen. Kategori C2 inkluderer induktiv kobling (overspænding), kategori D1 galvanisk kobling (lynstrømme). Den relevante kategori er specificeret i de tekniske data. LSP overspændingsbeskyttelsesanordninger overgår værdierne i de specificerede kategorier. Derfor er den nøjagtige værdi for impulsstrømens bæreevne angivet med den nominelle afladningsstrøm (8/20 μs) og lynimpulsstrømmen (10/350 μs).

Kombinationsbølge

En kombinationsbølge genereres af en hybridgenerator (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) med en fiktiv impedans på 2 Ω. Åbent kredsløbsspænding i denne generator kaldes U_OC. ELLER_OC er en foretrukken indikator for type 3-afledere, da kun disse afledere kan testes med en kombinationsbølge (i henhold til EN 61643-11).

Afskæringsfrekvens f_G

Afskæringsfrekvensen definerer en arresteres frekvensafhængige opførsel. Afskæringsfrekvensen svarer til den frekvens, der inducerer et indsættelsestab (a_E) på 3 dB under visse testbetingelser (se EN 61643-21: 2010). Medmindre andet er angivet, henviser denne værdi til et 50 Ω-system.

Beskyttelsesgrad

IP-beskyttelsesgraden svarer til beskyttelseskategorierne

beskrevet i IEC 60529.

Afbrydelsestid t_a

Afbrydelsestiden er den tid, der går, indtil den automatiske afbrydelse fra strømforsyningen i tilfælde af en fejl i kredsløbet eller udstyret, der skal beskyttes. Afbrydelsestiden er en applikationsspecifik værdi, der skyldes intensiteten af ​​fejlstrømmen og beskyttelsesanordningens egenskaber.

Energikoordinering af SPD'er

Energikoordinering er den selektive og koordinerede interaktion mellem kaskadebeskyttelseselementer (= SPD'er) i et overordnet lyn- og overspændingsbeskyttelseskoncept. Dette betyder, at den samlede belastning af lynimpulsstrømmen deles mellem SPD'erne i henhold til deres energibærende kapacitet. Hvis energikoordinering ikke er mulig, er nedstrøms SPD'er ikke tilstrækkelige

lettet af opstrøms SPD'er, da opstrøms SPD'er fungerer for sent, utilstrækkeligt eller slet ikke. Derfor kan nedstrøms SPD'er samt terminaludstyr, der skal beskyttes, blive ødelagt. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 beskriver, hvordan man verificerer energikoordinering. Gnistgabbaserede type 1 SPD'er giver betydelige fordele på grund af deres spændingskobling

karakteristisk (se WeTA BREAKER FUNCTION).

frekvensområde

Frekvensområdet repræsenterer transmissionsområdet eller afskæringsfrekvensen for en arrester afhængig af de beskrevne dæmpningsegenskaber.

Indskydningsdæmpning

Med en given frekvens defineres indsættelsestabet for en overspændingsbeskyttelsesanordning af forholdet mellem spændingsværdien på installationsstedet før og efter installation af den overspændingsbeskyttende enhed. Medmindre andet er angivet, henviser værdien til et 50 Ω-system.

Integreret sikkerhedssikring

I henhold til produktstandarden for SPD'er skal der anvendes overstrømsbeskyttelsesudstyr / sikkerhedssikringer. Dette kræver dog ekstra plads i fordelerkortet, yderligere kabellængder, som skal være så korte som muligt i henhold til IEC 60364-5-53, yderligere installationstid (og omkostninger) og dimensionering af sikringen. En sikring integreret i aflederen, der er ideel til de involverede impulsstrømme, eliminerer alle disse ulemper. Rumforstærkning, lavere ledningsføringsindsats, integreret sikringsovervågning og øget beskyttelseseffekt på grund af kortere tilslutningskabler er klare fordele ved dette koncept.

Lynimpulsstrøm I_imp

Lynimpulsstrømmen er en standardiseret impulsstrømkurve med en 10/350 μs bølgeform. Dens parametre (spidsværdi, ladning, specifik energi) simulerer belastningen forårsaget af naturlige lynstrømme. Lynstrøm og kombinerede afskærmere skal være i stand til at aflade sådanne lynimpulsstrømme flere gange uden at blive ødelagt.

Overstrømsbeskyttelse / afbrydersikring på hovedsiden

Overstrømsbeskyttelsesanordning (f.eks. Sikring eller afbryder) placeret uden for afskærmningen på indføringssiden for at afbryde strømfrekvensens følge strøm, så snart overspændingsbeskyttelsesanordningens brudkapacitet er overskredet. Der kræves ingen ekstra sikkerhedssikring, da sikkerhedssikringen allerede er integreret i SPD.

Maksimal kontinuerlig driftsspænding U_C

Den maksimale kontinuerlige driftsspænding (maksimalt tilladte driftsspænding) er rms-værdien for den maksimale spænding, der kan være forbundet til de tilsvarende klemmer på det overspændingsbeskyttende udstyr under drift. Dette er den maksimale spænding på aflederen i

den definerede ikke-ledende tilstand, som vender tilbageholderen tilbage til denne tilstand, efter at den er udløst og afladet. Værdien af ​​U_C afhænger af den nominelle spænding på systemet, der skal beskyttes, og installatørens specifikationer (IEC 60364-5-534).

Maksimal kontinuerlig driftsspænding U_CPV til et solcelleanlæg (PV)

Værdien af ​​den maksimale jævnspænding, der kan anvendes permanent på terminalerne på SPD. For at sikre, at U_CPV er højere end den maksimale åbne kredsløbsspænding i solcelleanlægget i tilfælde af alle eksterne påvirkninger (f.eks. omgivelsestemperatur, solstrålingsintensitet), U_CPV skal være højere end denne maksimale åbne kredsløbsspænding med en faktor på 1.2 (ifølge CLC / TS 50539-12). Denne faktor på 1.2 sikrer, at SPD'erne ikke er forkert dimensioneret.

Maksimal afladningsstrøm I_max

Den maksimale afladningsstrøm er den maksimale spidsværdi af 8/20 μs impulsstrøm, som enheden sikkert kan aflade.

Maksimal transmissionskapacitet

Den maksimale transmissionskapacitet definerer den maksimale højfrekvente effekt, der kan transmitteres via en koaksial overspændingsbeskyttelsesanordning uden at forstyrre beskyttelseskomponenten.

Nominel afladningsstrøm I_n

Den nominelle afladningsstrøm er spidsværdien af ​​en 8/20 μs impulsstrøm, for hvilken den overspændingsbeskyttende enhed er klassificeret i et bestemt testprogram, og som den overspændingsbeskyttende enhed kan aflade flere gange.

Nominel belastningsstrøm (nominel strøm) I_L

Den nominelle belastningsstrøm er den maksimalt tilladte driftsstrøm, som permanent kan strømme gennem de tilsvarende klemmer.

Nominel spænding U_N

Den nominelle spænding står for den nominelle spænding i systemet, der skal beskyttes. Værdien af ​​den nominelle spænding tjener ofte som typebetegnelse for overspændingsbeskyttelsesanordninger til informationsteknologiske systemer. Det er angivet som en rms-værdi for vekselstrømssystemer.

N-PE-afleder

Overspændingsbeskyttelsesanordninger, der udelukkende er designet til installation mellem N- og PE-lederen.

Driftstemperaturområde T_U

Driftstemperaturområdet angiver det område, hvor enhederne kan bruges. For enheder, der ikke er selvopvarmende, er det lig med det omgivende temperaturområde. Temperaturstigningen for selvopvarmende apparater må ikke overstige den angivne maksimale værdi.

Beskyttelseskredsløb

Beskyttelseskredsløb er kaskadebeskyttelsesanordninger i flere trin. De enkelte beskyttelsestrin kan bestå af gnistgab, varistorer, halvlederelementer og gasudladningsrør (se Energikoordinering).

Beskyttelseslederstrøm I_PE

Beskyttelseslederstrømmen er den strøm, der strømmer gennem PE-forbindelsen, når den overspændingsbeskyttende enhed er forbundet til den maksimale kontinuerlige driftsspænding U_Ci henhold til installationsinstruktionerne og uden forbrugere på lasten.

Ekstern signalkontakt

En ekstern signalkontakt muliggør nem fjernovervågning og indikation af enhedens driftstilstand. Den har en tre-polet terminal i form af en flydende omskifterkontakt. Denne kontakt kan bruges som pause og / eller skabe kontakt og kan således let integreres i bygningskontrolsystemet, styreenheden til koblingsskabet osv.

Svartid t_A

Reaktionstider karakteriserer hovedsageligt responsydelsen for individuelle beskyttelseselementer, der anvendes i anholdere. Afhængig af stigningshastigheden du / dt af impulsspændingen eller di / dt af impulsstrømmen, kan svartiderne variere inden for visse grænser.

Retur tab

I højfrekvente applikationer refererer returret til, hvor mange dele af den "førende" bølge, der reflekteres ved beskyttelsesanordningen (overspændingspunkt). Dette er et direkte mål for, hvor godt en beskyttelsesanordning er tilpasset systemets karakteristiske impedans.

Seriemodstand

Modstand i retning af signalstrømmen mellem input og output fra en arrester.

Skjold dæmpning

Forholdet mellem den strøm, der føres ind i et koaksialkabel, til den effekt, som kablet udstråler gennem faselederen.

Overspændingsbeskyttelsesanordninger (SPD'er)

Overspændingsbeskyttelsesanordninger består hovedsageligt af spændingsafhængige modstande (varistorer, undertrykkelsesdioder) og / eller gnistgab (afladningsveje). Overspændingsbeskyttelsesanordninger bruges til at beskytte andet elektrisk udstyr og installationer mod uacceptabelt høje overspændinger og / eller for at etablere potentialudligning. Overspændingsbeskyttelsesanordninger er kategoriseret:

1. a) i henhold til deres anvendelse i:

• Overspændingsbeskyttelsesanordninger til strømforsyningsinstallationer og enheder

til nominelle spændingsområder op til 1000 V.

- i henhold til EN 61643-11: 2012 til type 1/2/3 SPD'er

- i henhold til IEC 61643-11: 2011 i klasse I / II / III SPD'er

Overgangen til den røde / linjen. produktfamilie til den nye EN 61643-11: 2012 og IEC 61643-11: 2011 standarden vil blive afsluttet i løbet af året 2014.

• Overspændingsbeskyttelsesanordninger til informationsteknologiinstallationer og enheder

til beskyttelse af moderne elektronisk udstyr i telekommunikations- og signalnetværk med nominelle spændinger op til 1000 V AC (effektiv værdi) og 1500 V DC mod de indirekte og direkte virkninger af lynnedslag og andre transienter.

- i henhold til IEC 61643-21: 2009 og EN 61643-21: 2010.

• Isolering af gnistgab til jordafslutningssystemer eller potentialudligning
• Overspændingsbeskyttelsesanordninger til brug i solcelleanlæg

til nominelle spændingsområder op til 1500 V.

- i henhold til EN 50539-11: 2013 i type 1/2 SPD'er

1. b) i henhold til deres impulsstrømudladningskapacitet og beskyttende virkning til:

• Lynstrømfangere / koordinerede lynstrømfangere

til beskyttelse af installationer og udstyr mod interferens som følge af direkte eller nærliggende lynnedslag (installeret ved grænserne mellem LPZ 0_A og 1).

• Overspændingsfangere

til beskyttelse af installationer, udstyr og terminaludstyr mod fjerntliggende lynnedslag, overspænding samt elektrostatisk afladning (installeret ved grænserne nedstrøms LPZ 0_B).

• Kombinerede anholdere

til beskyttelse af installationer, udstyr og terminaludstyr mod interferens som følge af direkte eller nærliggende lynnedslag (installeret ved grænserne mellem LPZ 0_A og 1 samt 0_A og 2).

Tekniske data for overspændingsbeskyttelsesanordninger

De tekniske data for overspændingsbeskyttelsesanordninger inkluderer information om deres anvendelsesbetingelser i henhold til deres:

• Anvendelse (f.eks. Installation, lysforhold, temperatur)
• Ydeevne i tilfælde af interferens (f.eks. Impulsstrømafladningskapacitet, følg strømslukningsfunktion, spændingsbeskyttelsesniveau, responstid)
• Ydeevne under drift (f.eks. Nominel strøm, dæmpning, isolationsmodstand)
• Ydeevne i tilfælde af fejl (f.eks. Backup sikring, afbryder, failsafe, mulighed for ekstern signalering)

Kortslutningsmodstandsevne

Kortslutningsmodstandsevnen er værdien af ​​den potentielle kortslutningsstrøm, der håndteres af den overspændingsbeskyttende enhed, når den relevante maksimale sikkerhedssikring er forbundet opstrøms.

Kortslutningsklassificering I_SCPV af en SPD i et solcelleanlæg (PV)

Maksimal upåvirket kortslutningsstrøm, som SPD alene eller sammen med dens frakoblingsenheder er i stand til at modstå.

Midlertidig overspænding (TOV)

Midlertidig overspænding kan være til stede ved den overspændingsbeskyttende enhed i en kort periode på grund af en fejl i højspændingssystemet. Dette skal skelnes tydeligt fra en forbigående forårsaget af et lynnedslag eller en koblingsoperation, der ikke varer længere end ca. 1 ms. Amplituden U_T og varigheden af ​​denne midlertidige overspænding er specificeret i EN 61643-11 (200 ms, 5 s eller 120 min.) og testes individuelt for de relevante SPD'er i henhold til systemkonfigurationen (TN, TT osv.). SPD kan enten a) pålideligt svigte (TOV-sikkerhed) eller b) være TOV-resistent (TOV-modstand), hvilket betyder, at den er fuldstændig operationel under og efter

midlertidige overspændinger.

Termisk afbryder

Overspændingsbeskyttelsesanordninger til brug i strømforsyningssystemer udstyret med spændingsstyrede modstande (varistorer) har for det meste en integreret termisk afbryder, der afbryder den overspændingsbeskyttende enhed fra lysnettet i tilfælde af overbelastning og indikerer denne driftstilstand. Afbryderen reagerer på den "aktuelle varme" genereret af en overbelastet varistor og afbryder den overspændingsbeskyttende enhed fra lysnettet, hvis en bestemt temperatur overskrides. Afbryderen er designet til at afbryde den overbelastede overspændingsbeskyttelsesanordning i tide for at forhindre brand. Det er ikke beregnet til at sikre beskyttelse mod indirekte kontakt. Funktionen af

disse termiske afbrydere kan testes ved hjælp af en simuleret overbelastning / ældning af afskærmningerne.

Samlet afgangsstrøm I_alt

Strøm, der strømmer gennem PE-, PEN- eller jordforbindelsen af ​​en flerpolet SPD under den samlede udladningsstrømstest. Denne test bruges til at bestemme den samlede belastning, hvis strømmen samtidigt strømmer gennem flere beskyttelsesveje i en multipol SPD. Denne parameter er afgørende for den samlede udledningskapacitet, der håndteres pålideligt af individets sum

stier til en SPD.

Spændingsbeskyttelsesniveau U_p

Spændingsbeskyttelsesniveauet for en overspændingsbeskyttelsesanordning er den maksimale øjeblikkelige værdi af spændingen ved terminalerne på en overspændingsbeskyttelsesanordning, bestemt ud fra de standardiserede individuelle tests:

Lynimpuls sparkover spænding 1.2 / 50 μs (100%)

- Sparkover-spænding med en stigningshastighed på 1 kV / μs

- Målt grænsespænding ved en nominel afladningsstrøm I_n

Spændingsbeskyttelsesniveauet karakteriserer evnen til en overspændingsbeskyttelsesanordning til at begrænse overspændinger til et restniveau. Spændingsbeskyttelsesniveauet definerer installationsstedet med hensyn til overspændingskategorien i henhold til IEC 60664-1 i strømforsyningssystemer. For overspændingsbeskyttelsesanordninger, der skal bruges i informationsteknologiske systemer, skal spændingsbeskyttelsesniveauet tilpasses immunitetsniveauet for det udstyr, der skal beskyttes (IEC 61000-4-5: 2001).

Planlægning af intern lynbeskyttelse og overspændingsbeskyttelse

Krav til eksterne lynbeskyttelseskomponenter

Komponenter, der anvendes til installation af det eksterne lynbeskyttelsessystem, skal opfylde visse mekaniske og elektriske krav, som er specificeret i EN 62561-x-standardserien. Komponenter til lynbeskyttelse er kategoriseret efter deres funktion, for eksempel forbindelseskomponenter (EN 62561-1), ledere og jordelektroder (EN 62561-2).

Test af konventionelle lynbeskyttelseskomponenter

Komponenter til lynbeskyttelse af metal (klemmer, ledere, luftafslutningsstænger, jordelektroder), der udsættes for vejrlig, skal underkastes kunstig ældning / konditionering før test for at kontrollere deres egnethed til den tilsigtede anvendelse. I henhold til EN 60068-2-52 og EN ISO 6988 udsættes metalkomponenter for kunstig ældning og testes i to trin.

Naturlig vejrlig og udsættelse for korrosion af lynbeskyttelseskomponenter

Trin 1: Salt tåge behandling

Denne test er beregnet til komponenter eller apparater, der er designet til at modstå udsættelse for en saltopløsning. Testudstyret består af et salttåge, hvor prøverne testes med testniveau 2 i mere end tre dage. Testniveau 2 inkluderer tre sprøjtningsfaser på hver 2 timer ved anvendelse af en 5% natriumchloridopløsning (NaCl) ved en temperatur mellem 15 ° C og 35 ° C efterfulgt af en fugtighedsopbevaring ved en relativ fugtighed på 93% og en temperatur på 40 ± 2 ° C i 20 til 22 timer i henhold til EN 60068-2-52.

Trin 2: Fugtig svovlholdig atmosfærebehandling

Denne test skal vurdere modstanden af ​​materialer eller genstande kondenseret fugtighed indeholdende svovldioxid i overensstemmelse med EN ISO 6988.

Testudstyret (figur 2) består af et testkammer, hvor prøverne er placeret

behandles med en koncentration af svovldioxid i en volumenfraktion på 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) i syv testcyklusser. Hver cyklus, der har en varighed på 24 timer, består af en opvarmningsperiode på 8 timer ved en temperatur på 40 ± 3 ° C i en fugtig, mættet atmosfære, der efterfølges af en hviletid på 16 timer. Derefter udskiftes den fugtige svovlholdige atmosfære.

Begge komponenter til udendørs brug og komponenter, der er begravet i jorden, udsættes for ældning / konditionering. For komponenter, der er nedgravet i jorden, skal der overvejes yderligere krav og foranstaltninger. Ingen aluminiumsklemmer eller ledere må begraves i jorden. Hvis rustfrit stål skal nedgraves i jorden, kan kun højlegeret rustfrit stål anvendes, f.eks. StSt (V4A). I overensstemmelse med den tyske DIN VDE 0151-standard er StSt (V2A) ikke tilladt. Komponenter til indendørs brug, såsom potentialudligningslister, skal ikke udsættes for ældning / konditionering. Det samme gælder for komponenter, der er indlejret

i beton. Disse komponenter er derfor ofte lavet af ikke-galvaniseret (sort) stål.

Luftafslutningssystemer / afslutningsstænger

Luftafslutningsstænger bruges typisk som luftafslutningssystemer. De fås i mange forskellige designs, f.eks. Med en længde på 1 m til installation med betonbase på flade tage, op til teleskopiske lynbeskyttelsesmaster med en længde på 25 m til biogasanlæg. EN 62561-2 specificerer mindste tværsnit og de tilladte materialer med de tilsvarende elektriske og mekaniske egenskaber til luftafslutningsstænger. I tilfælde af luftafslutningsstænger med større højder skal luftafslutningsstangens bøjemodstand og stabiliteten af ​​komplette systemer (luftafslutningsstang i et stativ) verificeres ved hjælp af en statisk beregning. De krævede tværsnit og materialer skal vælges baseret på

på denne beregning. Vindhastighederne i den relevante vindbelastningszone skal også tages i betragtning ved denne beregning.

Test af forbindelseskomponenter

Forbindelseskomponenter eller ofte simpelthen kaldet klemmer bruges som lynbeskyttelseskomponenter til at forbinde ledere (nedleder, luftafslutningsleder, jordindgang) til hinanden eller til en installation.

Afhængig af typen af ​​klemme og klemmemateriale er mange forskellige klemmekombinationer mulige. Ledningsfræsningen og de mulige materialekombinationer er afgørende i denne henseende. Den slags lederrute beskriver, hvordan en klemme forbinder lederne i tvær- eller parallelarrangement.

I tilfælde af en lynstrømbelastning udsættes klemmerne for elektrodynamiske og termiske kræfter, som i høj grad afhænger af typen af ​​lederrute og klemmeforbindelsen. Tabel 1 viser materialer, der kan kombineres uden at forårsage kontaktkorrosion. Kombinationen af ​​forskellige materialer med hinanden og deres forskellige mekaniske styrker og termiske egenskaber har forskellige virkninger på forbindelseskomponenterne, når lynstrøm strømmer gennem dem. Dette er især tydeligt for forbindelseskomponenter i rustfrit stål (StSt), hvor høje temperaturer opstår på grund af den lave ledningsevne, så snart lynstrømme strømmer gennem dem. Derfor skal der udføres en lynprøve i overensstemmelse med EN 62561-1 for alle klemmer. For at teste det værste tilfælde skal ikke kun de forskellige lederkombinationer, men også de materialekombinationer, der er specificeret af producenten, testes.

Test baseret på eksemplet på en MV-klemme

Først skal antallet af testkombinationer bestemmes. Den anvendte MV-klemme er lavet af rustfrit stål (StSt) og kan derfor kombineres med stål-, aluminium-, StSt- og kobberledere som anført i tabel 1. Desuden kan den forbindes i tvær- og parallelarrangement, som også skal testes. Dette betyder, at der er otte mulige testkombinationer for den anvendte MV-klemme (figur 3 og 4).

I henhold til EN 62561 skal hver af disse testkombinationer testes på tre egnede prøver / testopsætninger. Dette betyder, at 24 eksemplarer af denne enkelt MV-klemme skal testes for at dække hele sortimentet. Hver enkelt prøve er monteret med passende

tilspændingsmoment i overensstemmelse med normative krav og udsættes for kunstig ældning ved hjælp af salttåge og fugtig svovlholdig atmosfærebehandling som beskrevet ovenfor. Til den efterfølgende elektriske test skal prøverne anbringes på en isoleringsplade (figur 5).

Tre lynstrømimpulser på 10/350 μs bølgeform med 50 kA (normal drift) og 100 kA (heavy duty) påføres hver prøve. Efter at have været belastet med lynstrøm, må prøverne ikke vise tegn på beskadigelse.

Ud over de elektriske tests, hvor prøven udsættes for elektrodynamiske kræfter i tilfælde af lynstrømbelastning, blev en statisk-mekanisk belastning integreret i EN 62561-1-standarden. Denne statisk-mekaniske test er specielt påkrævet til parallelle stik, langsgående stik osv. Og udføres med forskellige ledermaterialer og fastspændingsområder. Forbindelseskomponenter lavet af rustfrit stål testes under værste omstændigheder kun med en enkelt leder i rustfrit stål (ekstremt glat overflade). Forbindelseskomponenterne, for eksempel MV-klemmen vist i figur 6, fremstilles med et defineret tilspændingsmoment og belastes derefter med en mekanisk trækkraft på 900 N (± 20 N) i et minut. I løbet af denne testperiode må lederne ikke bevæge sig mere end en millimeter, og forbindelseskomponenterne må ikke have tegn på beskadigelse. Denne yderligere statisk-mekaniske test er et andet testkriterium for tilslutningskomponenter og skal også dokumenteres i producentens testrapport ud over de elektriske værdier.

Kontaktmodstanden (målt over klemmen) for en klemme i rustfrit stål må ikke overstige 2.5 mΩ eller 1 mΩ i tilfælde af andre materialer. Det krævede løsningsmoment skal sikres.

Derfor er installatører af lynbeskyttelsessystemer nødt til at vælge de forbindelseskomponenter, der skal forventes på stedet (H eller N). En klemme til drift H (100 kA) skal f.eks. Bruges til en luftafslutningsstang (fuld lynstrøm), og en klemme til drift N (50 kA) skal bruges i et maske eller ved en jordindgang (lynstrøm allerede fordelt).

ledere

EN 62561-2 stiller også specielle krav til ledere såsom luftafslutning og nedledere eller jordelektroder, f.eks. Ringjordelektroder, for eksempel:

• Mekaniske egenskaber (minimum trækstyrke, minimal forlængelse)
• Elektriske egenskaber (maks. Resistivitet)
• Korrosionsbestandighed (kunstig ældning som beskrevet ovenfor).

De mekaniske egenskaber skal testes og observeres. Figur 8 viser testopsætningen til test af trækstyrken for cirkulære ledere (f.eks. Aluminium). Kvaliteten af ​​belægningen (glat, kontinuerlig) såvel som den minimale tykkelse og vedhæftning til grundmaterialet er vigtig og skal testes, især hvis der anvendes belagte materialer såsom galvaniseret stål (St / tZn).

Dette er beskrevet i standarden i form af en bøjningstest. Til dette formål bøjes en prøve gennem en radius svarende til 5 gange dens diameter til en vinkel på 90 °. Dermed viser prøven muligvis ikke skarpe kanter, brud eller eksfoliering. Desuden skal ledermaterialerne være lette at behandle, når der installeres lynbeskyttelsessystemer. Tråde eller strimler (spiraler) formodes let at blive rettet ved hjælp af en trådretter (styreskiver) eller ved hjælp af vridning. Desuden skal det være let at installere / bøje materialerne ved strukturer eller i jorden. Disse standardkrav er relevante produktfunktioner, der skal dokumenteres i producenternes tilsvarende produktdatablad.

Jordelektroder / jordstænger

De adskillelige LSP jordstænger er lavet af specialstål og er varmgalvaniserede eller består af højlegeret rustfrit stål. Et koblingsled, der muliggør tilslutning af stængerne uden at forstørre diameteren, er et særligt træk ved disse jordstænger. Hver stang giver en boring og en pinende.

EN 62561-2 specificerer kravene til jordelektroder såsom materiale, geometri, minimaldimensioner samt mekaniske og elektriske egenskaber. Koblingsledene, der forbinder de enkelte stænger, er svage punkter. Af denne grund kræver EN 62561-2, at der skal udføres yderligere mekaniske og elektriske tests for at teste kvaliteten af ​​disse koblingsled.

Til denne test sættes stangen i en guide med en stålplade som slagområde. Prøven består af to sammenføjede stænger med en længde på hver 500 mm. Tre prøver af hver type jordelektrode skal testes. Den øverste ende af prøven påvirkes ved hjælp af en vibrationshammer med en passende hammerindsats i en varighed på to minutter. Hammerens blæsehastighed skal være 2000 ± 1000 min-1, og stødsenergien med et enkelt slag skal være 50 ± 10 [Nm].

Hvis koblingerne har bestået denne test uden synlige mangler, udsættes de for kunstig ældning ved hjælp af salttåge og fugtig svovlholdig atmosfærebehandling. Derefter belastes koblingerne med tre lynstrømsimpulser på 10/350 μs bølgeform på 50 kA og 100 kA hver. Kontaktmodstanden (målt over koblingen) på jordstænger i rustfrit stål må ikke overstige 2.5 mΩ. For at teste, om koblingsleddet stadig er fast forbundet efter at have været udsat for denne lynstrømbelastning, testes koblingskraften ved hjælp af en trækprøvemaskine.

Installation af et funktionelt lynbeskyttelsessystem kræver, at der anvendes komponenter og enheder testet i henhold til den nyeste standard. Installatører af lynbeskyttelsessystemer skal vælge og installere komponenterne korrekt i henhold til kravene på installationsstedet. Ud over de mekaniske krav skal elektriske kriterier for den seneste tilstand af lynbeskyttelse overvejes og overholdes.

Beregning af kortslutningsstrøm fra jord til jord

Dimensionering af jordafslutningssystemer med hensyn til ampaciteten

Til dette formål skal forskellige worst case-scenarier undersøges. I mellemspændingssystemer vil en dobbelt jordfejl være det mest kritiske tilfælde. En første jordfejl (for eksempel ved en transformer) kan forårsage en anden jordfejl i en anden fase (for eksempel en defekt kabeltætningsende i et mellemspændingssystem). I henhold til tabel 1 i EN 50522-standarden (Jording af kraftanlæg, der overstiger 1 kV ac), vil en dobbelt jordfejlstrøm I''kEE, som er defineret som følger, strømme via jordledere i dette tilfælde:

I “kEE = 0,85 • I“ k

(I “k = tre-polet initial symmetrisk kortslutningsstrøm)

I en 20 kV installation med en indledende symmetrisk kortslutningsstrøm I''k på 16 kA og en frakoblingstid på 1 sekund ville den dobbelte jordfejlstrøm være 13.6 kA. Jordledningens ampacitet og jordbøjlerne i stationsbygningen eller det tidligere rum skal vurderes efter denne værdi. I denne sammenhæng kan aktuel opdeling overvejes i tilfælde af et ringarrangement (en faktor på 0.65 anvendes i praksis). Planlægning skal altid baseres på de faktiske systemdata (systemkonfiguration, jord-kortslutningsstrøm, frakoblingstid).

EN 50522-standarden specificerer den maksimale kortslutningsstrømtæthed G (A / mm2) for forskellige materialer. Tværsnittet af en leder bestemmes ud fra materialet og frakoblingstiden.

den beregnede strøm divideres nu med strømtætheden G for det relevante materiale og den tilsvarende frakoblingstid og det mindste tværsnit A_minut af lederen bestemmes.

A_minut= Jeg ”_{kEE (gren)} / G [mm²]

Det beregnede tværsnit giver mulighed for at vælge en leder. Dette tværsnit afrundes altid op til det næste større nominelle tværsnit. I tilfælde af et kompenseret system fx er selve jordafslutningssystemet (den del, der er i direkte kontakt med jorden) belastet med en betydelig lavere strøm, nemlig kun med den jordfejlstrøm I_E = rx I_RES reduceret med faktoren r. Denne strøm overstiger ikke ca. 10 A og kan løbe permanent uden problemer, hvis der anvendes almindelige jordforbindelser.

Mindste tværsnit af jordelektroder

Mindste tværsnit med hensyn til mekanisk styrke og korrosion er defineret i den tyske DIN VDE 0151-standard (Materiale og minimumsdimensioner for jordelektroder med hensyn til korrosion).

Vindbelastning i tilfælde af isolerede lufttermineringssystemer i henhold til Eurocode 1

Ekstreme vejrforhold er stigende over hele verden som følge af global opvarmning. Konsekvenser som høje vindhastigheder, et øget antal storme og kraftig nedbør kan ikke ignoreres. Derfor vil designere og installatører stå over for nye udfordringer, især med hensyn til vindbelastning. Dette påvirker ikke kun bygningskonstruktioner (konstruktion af strukturen), men også luftafslutningssystemer.

Inden for lynbeskyttelse er DIN 1055-4: 2005-03 og DIN 4131 standarder hidtil blevet anvendt som dimensioneringsgrundlag. I juli 2012 blev disse standarder erstattet af Eurocodes, der giver standardiserede strukturelle designregler i hele Europa (planlægning af strukturer).

DIN 1055-4: 2005-03-standarden blev integreret i Eurocode 1 (EN 1991-1-4: Handlinger på strukturer - Del 1-4: Generelle handlinger - Vindhandlinger) og DIN V 4131: 2008-09 i Eurocode 3 ( EN 1993-3-1: Del 3-1: Tårne, master og skorstene - Tårne og master). Således danner disse to standarder grundlaget for dimensionering af luftafslutningssystemer til lynbeskyttelsessystemer, men Eurocode 1 er dog primært relevant.

Følgende parametre bruges til at beregne den faktiske vindbelastning, der kan forventes:

• Vindzone (Tyskland er opdelt i fire vindzoner med forskellige basisvindhastigheder)
• Terrænkategori (terrænkategorierne definerer omgivelserne af en struktur)
• Objektets højde over jordoverfladen
• Placeringens højde (over havets overflade, typisk op til 800 m over havets overflade)

Andre påvirkningsfaktorer såsom:

• icing
• Placer på en højderyg eller toppen af ​​en bakke
• Objektets højde over 300 m
• Terrænhøjde over 800 m (havoverflade)

skal overvejes i det specifikke installationsmiljø og skal beregnes separat.

Kombinationen af ​​de forskellige parametre resulterer i vindvindens hastighed, der skal bruges som grundlag for dimensionering af luftermineringssystemer og andre installationer såsom forhøjede ringledere. I vores katalog er den maksimale vindvindhastighed specificeret for vores produkter for at kunne bestemme det krævede antal betonbaser afhængigt af vindvindens hastighed, for eksempel i tilfælde af isolerede luftafslutningssystemer. Dette tillader ikke kun at bestemme den statiske stabilitet, men også at reducere den nødvendige vægt og dermed tagbelastningen.

Vigtigt:

De "maksimale vindvindhastigheder", der er specificeret i dette katalog for de enkelte komponenter, blev bestemt i henhold til de tysk-specifikke beregningskrav i Eurocode 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12), der er baseret på vindzonen kort til Tyskland og de tilknyttede landespecifikke topografiske egenskaber.

Når du bruger produkter fra dette katalog i andre lande, skal de landespecifikke særlige forhold og andre lokale, gældende beregningsmetoder, beskrevet i Eurocode 1 (EN 1991-1-4) eller i andre lokalt gældende beregningsregler (uden for Europa) være observeret. Derfor gælder de maksimale vindvindhastigheder, der er nævnt i dette katalog, kun for Tyskland og er kun en grov orientering for andre lande. Vindvindhastighederne skal beregnes for nylig i henhold til de landespecifikke beregningsmetoder!

Når der installeres luftafslutningsstænger i betonbaser, skal informations- / vindvindhastighederne i tabellen overvejes. Disse oplysninger gælder for konventionelle lufttermineringsstangmaterialer (Al, St / tZn, Cu og StSt).

Hvis luftafslutningsstænger fastgøres ved hjælp af afstandsstykker, er beregningerne baseret på nedenstående installationsmuligheder.

De maksimalt tilladte vindvindhastigheder er specificeret for de relevante produkter og skal overvejes ved valg / installation. En højere mekanisk styrke kan opnås ved hjælp af f.eks. En vinklet støtte (to afstandsstykker arrangeret i en trekant) (efter anmodning).