BS EN IEC 62305 Norma de protección contra raios

A norma BS EN / IEC 62305 para protección contra raios publicouse orixinalmente en setembro de 2006, para substituír á norma anterior, BS 6651: 1999. Para un período finito, BS EN / IEC 62305 e BS 6651 funcionaron en paralelo, pero a partir de agosto de 2008, BS 6651 retirouse e agora BS EN / IEC 63205 é o estándar recoñecido para a protección contra raios.

A norma BS EN / IEC 62305 reflicte unha maior comprensión científica do raio e os seus efectos nos últimos vinte anos e fai balance do crecente impacto da tecnoloxía e dos sistemas electrónicos nas nosas actividades diarias. Máis complexo e esixente que o seu antecesor, BS EN / IEC 62305 inclúe catro partes distintas: principios xerais, xestión de riscos, danos físicos ás estruturas e perigosos para a vida e protección de sistemas electrónicos.

Estas partes do estándar introdúcense aquí. En 2010 estas partes foron sometidas a revisión técnica periódica, e as partes 1, 3 e 4 actualizadas publicáronse en 2011. A parte 2 actualizada está actualmente en discusión e está previsto que se publique a finais de 2012.

A clave de BS EN / IEC 62305 é que todas as consideracións para a protección contra o raio están motivadas por unha avaliación de riscos completa e complexa e que esta avaliación non só ten en conta a estrutura que se protexerá, senón tamén os servizos aos que está conectada a estrutura. En esencia, a protección contra raios estruturais xa non se pode considerar illada, a protección contra sobretensións transitorias ou sobretensións eléctricas é parte integrante de BS EN / IEC 62305.

Estrutura de BS EN / IEC 62305

A serie BS EN / IEC 62305 consta de catro partes, todas elas deben ser tidas en conta. Estas catro partes resúmense a continuación:

Parte 1: Principios xerais

BS EN / IEC 62305-1 (parte 1) é unha introdución ás outras partes da norma e describe esencialmente como deseñar un sistema de protección contra raios (LPS) de acordo coas partes da norma que se acompañan.

Parte 2: Xestión de riscos

BS EN / IEC 62305-2 (parte 2) enfoque de xestión de riscos, non se concentra tanto no dano puramente físico dunha estrutura causado por unha descarga de raios, senón máis no risco de perda de vidas humanas, perda de servizo ao público, perda de patrimonio cultural e perda económica.

Parte 3: Danos físicos ás estruturas e perigo para a vida

BS EN / IEC 62305-3 (parte 3) relaciónase directamente coa maior parte do BS 6651. Diferénciase do BS 6651, xa que esta nova parte ten catro clases ou niveis de protección de LPS, en oposición ás dúas básicas (ordinaria) e alto risco) en BS 6651.

Parte 4: Sistemas eléctricos e electrónicos

dentro das estruturas, a BS EN / IEC 62305-4 (parte 4) abrangue a protección dos sistemas eléctricos e electrónicos aloxados dentro das estruturas. Incorpora o transmitido polo anexo C da BS 6651, pero cun novo enfoque zonal denominado Zonas de Protección contra Raios (LPZ). Ofrece información para o deseño, instalación, mantemento e probas dun sistema de protección Lightning Electromagnet Impulse (LEMP) (agora denominado Medidas de protección contra sobretensións - SPM) para sistemas eléctricos / electrónicos dentro dunha estrutura.

A seguinte táboa ofrece un esquema amplo sobre as varianzas clave entre o estándar anterior, BS 6651, e o BS EN / IEC 62305.

Danos e perdas

BS EN / IEC 62305 identifica catro fontes principais de dano:

S1 Parpadea á estrutura

S2 Parpadea preto da estrutura

S3 Parpadea a un servizo

S4 Parpadea preto dun servizo

Cada fonte de dano pode producir un ou máis dos tres tipos de dano:

D1 Lesión de seres vivos por tensións de paso e tacto

D2 Dano físico (incendio, explosión, destrución mecánica, liberación de produtos químicos) debido a efectos de corrente de lóstrego, incluíndo chispas

D3 Fallo de sistemas internos debido a Impulsos Electromagnéticos Lóstrego (LEMP)

Os seguintes tipos de perda poden resultar de danos por raio:

L1 Perda da vida humana

L2 Perda do servizo ao público

L3 Perda do patrimonio cultural

L4 Perda de valor económico

As relacións de todos os parámetros anteriores resúmense na táboa 5.

A figura 12 da páxina 271 representa os tipos de danos e perdas resultantes dun raio.

Para unha explicación máis detallada dos principios xerais que forman parte 1 da norma BS EN 62305, consulte a nosa guía de referencia completa "Unha guía de BS EN 62305". Aínda que se centra na norma BS EN, esta guía pode proporcionar información de apoio de interese para consultores que deseñen o equivalente ao IEC. Consulte a páxina 283 para obter máis detalles sobre esta guía.

Criterios de deseño de esquemas

A protección contra raios ideal para unha estrutura e os seus servizos conectados sería encerrar a estrutura dentro dun escudo metálico (caixa) con terra e perfectamente condutor e, ademais, proporcionar unha conexión adecuada de calquera servizo conectado no punto de entrada ao escudo.

Isto, en esencia, impediría a penetración da corrente de raio e do campo electromagnético inducido na estrutura. Non obstante, na práctica, non é posible nin efectivamente rendible chegar a tales esgotamentos.

Esta norma establece así un conxunto definido de parámetros de corrente de raios onde as medidas de protección, adoptadas de acordo coas súas recomendacións, reducirán calquera dano e perda consecuente como resultado dun raio. Esta redución de danos e perdas consecuentes é válida sempre que os parámetros de raios caian dentro dos límites definidos, establecidos como niveis de protección contra raios (LPL).

Niveis de protección contra raios (LPL)

Determináronse catro niveis de protección en función dos parámetros obtidos a partir de traballos técnicos publicados previamente. Cada nivel ten un conxunto fixo de parámetros de corrente máxima e mínima. Estes parámetros móstranse na táboa 6. Os valores máximos utilizáronse no deseño de produtos como compoñentes de protección contra raios e dispositivos de protección contra sobretensións (SPD). Utilizáronse os valores mínimos de corrente de raio para derivar o raio de esfera de balance para cada nivel.

Zonas de Protección contra Raios (LPZ)

O concepto de Zonas de Protección contra Raios (LPZ) introduciuse dentro da BS EN / IEC 62305, especialmente para axudar a determinar as medidas de protección necesarias para establecer medidas de protección para contrarrestar o Impulso Electromagnético de Raios (LEMP) dentro dunha estrutura.

O principio xeral é que os equipos que precisan protección deben situarse nun LPZ cuxas características electromagnéticas son compatibles coa resistencia ao esforzo do equipo ou a capacidade de inmunidade.

O concepto serve para zonas externas, con risco de raios directos (LPZ 0_A), ou risco de que se produza unha corrente de lóstrego parcial (LPZ 0_B), e niveis de protección dentro das zonas internas (LPZ 1 e LPZ 2).

En xeral, canto maior sexa o número da zona (LPZ 2; LPZ 3 etc), máis baixos serán os efectos electromagnéticos esperados. Normalmente, calquera equipo electrónico sensible debería estar situado en LPZ con números máis elevados e estar protexido contra LEMP mediante as medidas de protección contra sobretensións pertinentes ("SPM", tal como se define na BS EN 62305: 2011).

O SPM denominábase anteriormente un sistema de medidas de protección LEMP (LPMS) en BS EN / IEC 62305: 2006.

Na figura 13 resáltase o concepto LPZ aplicado á estrutura e ao SPM. O concepto amplíase en BS EN / IEC 62305-3 e BS EN / IEC 62305-4.

A selección do SPM máis axeitado faise mediante a avaliación do risco segundo BS EN / IEC 62305-2.

BS EN / IEC 62305-2 Xestión de riscos

BS EN / IEC 62305-2 é clave para a correcta implementación de BS EN / IEC 62305-3 e BS EN / IEC 62305-4. A avaliación e xestión do risco xa están significativamente máis profundo e extenso que o enfoque do BS 6651.

BS EN / IEC 62305-2 trata específicamente de facer unha avaliación de riscos, cuxos resultados definen o nivel do sistema de protección contra raios (LPS) requirido. Mentres que BS 6651 dedicou 9 páxinas (incluíndo figuras) ao tema da avaliación de riscos, BS EN / IEC 62305-2 actualmente contén máis de 150 páxinas.

A primeira etapa da avaliación do risco é identificar cal dos catro tipos de perda (como se identifica na BS EN / IEC 62305-1) pode sufrir a estrutura e o seu contido. O obxectivo final da avaliación de riscos é cuantificar e, se é necesario, reducir os riscos primarios relevantes, é dicir:

R₁ risco de perda de vidas humanas

R₂ risco de perda do servizo ao público

R₃ risco de perda de patrimonio cultural

R₄ risco de perda de valor económico

Para cada un dos tres primeiros riscos primarios, un risco tolerable (R_T) está configurado. Estes datos pódense obter na táboa 7 da IEC 62305-2 ou na táboa NK.1 do anexo nacional da BS EN 62305-2.

Cada risco principal (R_n) determínase a través dunha longa serie de cálculos definidos dentro do estándar. Se o risco real (R_n) é menor ou igual ao risco tolerable (R_T), entón non se precisan medidas de protección. Se o risco real (R_n) é maior que o seu risco tolerable correspondente (R_T), entón hai que instigar as medidas de protección. Repítese o proceso anterior (utilizando novos valores relacionados coas medidas de protección escollidas) ata R_n é menor ou igual ao seu correspondente R_T. É este proceso iterativo como se mostra na figura 14 o que decide a elección ou o nivel de protección contra raios (LPL) do sistema de protección contra raios (LPS) e as medidas de protección contra sobretensións (SPM) para contrarrestar o impulso electromagnético contra raios (LEMP).

BS EN / IEC 62305-3 Danos físicos ás estruturas e perigo para a vida

Esta parte do conxunto de normas trata de medidas de protección dentro e arredor dunha estrutura e, como tal, está relacionada directamente coa maior parte do BS 6651.

O corpo principal desta parte da norma ofrece orientacións sobre o deseño dun sistema externo de protección contra raios (LPS), LPS interno e programas de mantemento e inspección.

Sistema de protección contra raios (LPS)

BS EN / IEC 62305-1 definiu catro niveis de protección contra o raio (LPL) en función das correntes mínimas e máximas probables. Estes LPL equivalen directamente ás clases de Lightning Protection System (LPS).

A correlación entre os catro niveis de LPL e LPS identifícase na táboa 7. En esencia, canto maior sexa o LPL, máis alta é a clase de LPS.

A clase de LPS que se vai instalar réxese polo resultado do cálculo da avaliación de riscos resaltado na BS EN / IEC 62305-2.

Consideracións de deseño de LPS externas

O deseñador de protección contra raios debe considerar inicialmente os efectos térmicos e explosivos causados ​​no momento dun raio e as consecuencias para a estrutura que se considera. Dependendo das consecuencias, o deseñador pode escoller calquera dos seguintes tipos de LPS externos:

- Illado

- Non illado

Normalmente elíxese un LPS illado cando a estrutura está construída con materiais combustibles ou presenta un risco de explosión.

Pola contra, pódese instalar un sistema non illado cando non exista ese perigo.

Un LPS externo consiste en:

- Sistema de terminación do aire

- Sistema de condutores descendentes

- Sistema de terminación da terra

Estes elementos individuais dun LPS deberían conectarse empregando compoñentes de protección contra raios (LPC) adecuados que cumpran (no caso da BS EN 62305) coa serie BS EN 50164 (teña en conta que esta serie BS EN debe ser substituída pola BS EN / IEC Serie 62561). Isto garantirá que en caso de descarga de corrente de raio na estrutura, o deseño correcto e a elección dos compoñentes minimicen os posibles danos.

Sistema de terminación do aire

O papel dun sistema de terminación de aire é capturar a corrente de descarga de raios e disipala inofensivamente á terra a través do condutor descendente e do sistema de terminación de terra. Polo tanto, é de vital importancia utilizar un sistema de terminación do aire deseñado correctamente.

BS EN / IEC 62305-3 defende o seguinte, en calquera combinación, para o deseño da terminación do aire:

- Varillas de aire (ou remates) xa sexan mástiles de pé ou ligados con condutores para formar unha malla no tellado

- Condutores catenarios (ou suspendidos), estean soportados por mastros de pé ou ligados con condutores para formar unha malla no tellado

- Rede de condutores mallados que pode estar en contacto directo co tellado ou estar suspendida por riba del (no caso de que sexa de suma importancia que o tellado non estea exposto a unha descarga directa de raios)

A norma deixa bastante claro que todos os tipos de sistemas de terminación de aire que se utilizan deberán cumprir os requisitos de posicionamento establecidos no corpo da norma. Destaca que os compoñentes da terminación do aire deben instalarse en esquinas, puntos expostos e bordos da estrutura. Os tres métodos básicos recomendados para determinar a posición dos sistemas de terminación do aire son:

- O método de esfera rodante

- O método do ángulo de protección

- O método de malla

Estes métodos detállanse nas seguintes páxinas.

O método de esfera rodante

O método de esfera rodante é un medio sinxelo de identificar as áreas dunha estrutura que precisa protección, tendo en conta a posibilidade de golpes laterais na estrutura. O concepto básico de aplicar a esfera rodante a unha estrutura está ilustrado na figura 15.

O método de esfera rodante empregouse en BS 6651, a única diferenza é que en BS EN / IEC 62305 hai diferentes radios da esfera rodante que corresponden á clase relevante de LPS (ver táboa 8).

Este método é adecuado para definir zonas de protección para todo tipo de estruturas, especialmente as de xeometría complexa.

O método do ángulo de protección

O método do ángulo de protección é unha simplificación matemática do método da esfera rodante. O ángulo de protección (a) é o ángulo creado entre a punta (A) da hasta vertical e unha liña proxectada cara a abaixo cara á superficie sobre a que se asenta a barra (ver Figura 16).

O ángulo de protección ofrecido por unha barra de aire é claramente un concepto tridimensional co cal a barra asigna un cono de protección varrendo a liña AC no ángulo de protección a 360º ao redor da barra de aire.

O ángulo de protección difire coa altura variable da barra de aire e a clase de LPS. O ángulo de protección proporcionado por unha varilla de aire determínase na táboa 2 de BS EN / IEC 62305-3 (ver Figura 17).

A variación do ángulo de protección é un cambio á simple zona de protección de 45º ofrecida na maioría dos casos na BS 6651. Ademais, o novo estándar utiliza a altura do sistema de terminación do aire por encima do plano de referencia, xa sexa o nivel do chan ou do tellado (Ver Figura 18).

O método de malla

Este é o método que máis se usou baixo as recomendacións de BS 6651. Unha vez máis, dentro de BS EN / IEC 62305 defínense catro tamaños de mallas de terminación de aire diferentes e corresponden á clase relevante de LPS (ver táboa 9).

Este método é adecuado cando as superficies lisas requiren protección se se cumpren as seguintes condicións:

- Os condutores de terminación de aire deben colocarse nos bordos do tellado, sobre os saíntes do tellado e nas crestas do tellado cun paso superior a 1 de cada 10 (5.7º)

- Non hai ningunha instalación metálica que sobresaia por encima do sistema de terminación do aire

A investigación moderna sobre os danos causados ​​polos lóstregos demostrou que os bordos e as esquinas dos tellados son máis susceptibles a danos.

Así, en todas as estruturas, especialmente con tellados planos, os condutores perimetrais deberían instalarse o máis preto posible dos bordos exteriores do tellado.

Como na BS 6651, a norma actual permite o uso de condutores (xa sexan fortuítos de metal ou condutores LP dedicados) baixo o tellado. As barras de aire verticais (remates) ou as placas de golpe deben montarse por encima do tellado e conectarse ao sistema de condutores debaixo. As barras de aire deben estar espaciadas a non máis de 10 m e se se utilizan placas de choque como alternativa, estas deben colocarse estratexicamente sobre a superficie do tellado a non máis de 5 m de distancia.

Sistemas de terminación de aire non convencionais

Ao longo dos anos estendeuse un gran debate técnico (e comercial) sobre a validez das afirmacións dos defensores destes sistemas.

Este tema foi discutido extensamente dentro dos grupos de traballo técnicos que elaboraron BS EN / IEC 62305. O resultado foi permanecer coa información aloxada dentro desta norma.

A BS EN / IEC 62305 afirma de xeito inequívoco que o volume ou zona de protección que ofrece o sistema de terminación de aire (por exemplo, varilla de aire) só se determinará pola dimensión física real do sistema de terminación de aire.

Esta afirmación refórzase dentro da versión 2011 da BS EN 62305, ao incorporarse ao corpo da norma, en lugar de formar parte dun anexo (anexo A da BS EN / IEC 62305-3: 2006).

Normalmente se a barra de aire mide 5 m de altura, a única reclamación para a zona de protección ofrecida por esta barra de aire basearíase en 5 m e na clase relevante de LPS e non en ningunha dimensión mellorada reclamada por algunhas barras de aire non convencionais.

Non se contempla ningunha outra norma para funcionar en paralelo con esta norma BS EN / IEC 62305.

Compoñentes naturais

Cando os tellados metálicos están sendo considerados como un arranxo de terminación de aire natural, entón a BS 6651 deu orientacións sobre o espesor mínimo e o tipo de material en consideración.

BS EN / IEC 62305-3 ofrece orientacións similares e información adicional se o tellado ten que considerarse a proba de furada por descarga de raios (ver táboa 10).

Sempre debe haber un mínimo de dous condutores descendentes distribuídos polo perímetro da estrutura. Os condutores para abaixo deberían instalarse sempre que sexa posible en cada esquina exposta da estrutura, xa que a investigación demostrou que transportan a maior parte da corrente do raio.

Compoñentes naturais

BS EN / IEC 62305, do mesmo xeito que BS 6651, fomenta o uso de pezas fortuítas de metal sobre ou dentro da estrutura para ser incorporadas ao LPS.

Cando BS 6651 fomentou unha continuidade eléctrica ao usar barras de reforzo situadas en estruturas de formigón, tamén o fai BS EN / IEC 62305-3. Ademais, afirma que as barras de reforzo están soldadas, suxeitas con compoñentes de conexión adecuados ou superpostas un mínimo de 20 veces o diámetro da barra. Isto é para garantir que as barras de reforzo susceptibles de transportar correntes de lóstrego teñan conexións seguras dunha lonxitude á seguinte.

Cando as barras de reforzo internas deben conectarse a condutores externos de descenso ou rede de terra, calquera das disposicións mostradas na Figura 20 é adecuada. Se a conexión do condutor de unión á barra de reforzo se vai encerrar en formigón, a norma recomenda que se empreguen dúas abrazadeiras, unha conectada a unha lonxitude de varilla e a outra a unha lonxitude diferente. As xuntas deben estar envoltas por un composto inhibidor da humidade como a cinta Denso.

Se as barras de reforzo (ou armazóns de aceiro estrutural) deben usarse como condutores descendentes, a continuidade eléctrica debe comprobarse dende o sistema de terminación do aire ata o sistema de toma de terra. Para estruturas de nova construción, isto pódese decidir na fase inicial de construción empregando barras de reforzo dedicadas ou alternativamente dirixir un condutor de cobre dedicado desde a parte superior da estrutura ata a base antes da vertedura do formigón. Este condutor dedicado de cobre debe unirse periodicamente ás barras de reforzo contiguas / adxacentes.

Se hai dúbidas sobre o percorrido e a continuidade das barras de reforzo dentro das estruturas existentes, debería instalarse un sistema externo de condutor descendente. Idealmente deberían unirse á rede de reforzo das estruturas na parte superior e inferior da estrutura.

Sistema de terminación da terra

O sistema de terminación da terra é vital para a dispersión da corrente de raio de forma segura e efectiva no chan.

En consonancia coa BS 6651, o novo estándar recomenda un único sistema integrado de terminación de terra para unha estrutura, que combina protección contra raios, enerxía e sistemas de telecomunicacións. O acordo da autoridade operativa ou o propietario dos sistemas correspondentes debería obterse antes de que se produza a unión.

Unha boa conexión a terra debe ter as seguintes características:

- Baixa resistencia eléctrica entre o electrodo e a terra. Canto menor sexa a resistencia do electrodo de terra, máis probable será que a corrente de lóstrego decida fluír por ese camiño preferentemente a calquera outra, permitindo que a corrente se conduza con seguridade e se disipe na terra.

- Boa resistencia á corrosión. A elección do material para o electrodo de terra e as súas conexións é de vital importancia. Estará enterrado no chan durante moitos anos polo que ten que ser totalmente fiable

A norma defende un requisito de baixa resistencia á terra e sinala que se pode alcanzar cun sistema global de terminación de terra de 10 ohmios ou menos.

Utilízanse tres arranxos básicos de electrodos de terra.

- Arranxo tipo A.

- Disposición tipo B.

- Electrodos de terra de fundación

Arranxo tipo A.

Consta de electrodos de terra horizontais ou verticais, conectados a cada condutor descendente fixado no exterior da estrutura. Este é, en esencia, o sistema de toma de terra empregado na BS 6651, onde cada condutor de baixada ten conectado un electrodo de terra (varilla).

Disposición tipo B.

Esta disposición é esencialmente un electrodo de terra anelado completamente conectado que se sitúa arredor da periferia da estrutura e está en contacto co chan circundante durante un mínimo do 80% da súa lonxitude total (é dicir, o 20% da súa lonxitude total pode estar aloxado en soto da estrutura e non en contacto directo coa terra).

Electrodos de terra de fundación

Este é esencialmente un arranxo de terra tipo B. Comprende condutores instalados na base de formigón da estrutura. Se se requiren lonxitudes adicionais de electrodos, deberán cumprir os mesmos criterios que para a disposición tipo B. Pódense empregar electrodos de terra de base para aumentar a malla de base de reforzo de aceiro.

Distancia de separación (illamento) do LPS externo

É esencial unha distancia de separación (é dicir, o illamento eléctrico) entre o LPS externo e as pezas metálicas estruturais. Isto minimizará as posibilidades de que se introduza corrente parcial de lóstrego internamente na estrutura.

Isto pódese conseguir colocando os lóstregos suficientemente afastados de calquera parte condutora que teña rutas que conducen á estrutura. Entón, se a descarga de raios impacta contra o lóstrego, non pode "salvar o oco" e pasar á metálica adxacente.

BS EN / IEC 62305 recomenda un único sistema integrado de terminación de terra para unha estrutura, que combina protección contra raios, enerxía e sistemas de telecomunicacións.

Consideracións internas sobre o deseño de LPS

O papel fundamental do LPS interno é asegurar a evitación de chispas perigosas dentro da estrutura a protexer. Isto podería deberse, tras unha descarga de raios, á corrente de lóstrego que flúe no LPS externo ou, efectivamente, noutras partes condutoras da estrutura e que intenta parpadear ou chispear ás instalacións metálicas internas.

Realizar as medidas de unión equipotencial adecuadas ou asegurarse de que hai unha distancia suficiente de illamento eléctrico entre as partes metálicas pode evitar chispas perigosas entre as distintas partes metálicas.

Unión equipotencial lóstrego

A unión equipotencial é simplemente a interconexión eléctrica de todas as instalacións / pezas metálicas apropiadas, de tal xeito que no caso de que corran raios de lóstrego, ningunha parte metálica ten un potencial de tensión diferente entre si. Se as partes metálicas teñen esencialmente o mesmo potencial, o risco de chispas ou flashover queda anulado.

Esta interconexión eléctrica pódese conseguir mediante unión natural / fortuíta ou mediante condutores de unión específicos que se dimensionan segundo as táboas 8 e 9 da BS EN / IEC 62305-3.

A unión tamén se pode conseguir mediante o uso de dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) onde a conexión directa cos condutores de conexión non é adecuada.

A Figura 21 (baseada na BS EN / IEC 62305-3 figE.43) mostra un exemplo típico de disposición de unión equipotencial. O gas, a auga e o sistema de calefacción central están unidos directamente á barra de unión equipotencial situada dentro pero preto dunha parede exterior preto do nivel do chan. O cable de alimentación está unido mediante un SPD adecuado, arriba do contador eléctrico, á barra de unión equipotencial. Esta barra de unión debería estar situada preto do cadro de distribución principal (MDB) e tamén estreitamente conectada ao sistema de terminación de terra con condutores de curta lonxitude. Nas estruturas máis grandes ou estendidas poden ser necesarias varias barras de unión, pero todas deben estar interconectadas entre si.

A pantalla de calquera cable de antena xunto con calquera subministración de enerxía blindada aos aparellos electrónicos que se encamiñen á estrutura tamén debe unirse na barra equipotencial.

Na guía LSP pódense atopar máis orientacións relativas ao enlace equipotencial, aos sistemas de posta a terra de interconexión mallada e á selección de SPD.

BS EN / IEC 62305-4 Sistemas eléctricos e electrónicos dentro das estruturas

Os sistemas electrónicos impregnan case todos os aspectos da nosa vida, desde o ambiente de traballo, ata encher o coche de gasolina e incluso mercar no supermercado local. Como sociedade, agora dependemos moito do funcionamento continuo e eficiente destes sistemas. O uso de ordenadores, controis electrónicos de procesos e telecomunicacións estoupou durante as últimas dúas décadas. Non só existen máis sistemas, senón que o tamaño físico da electrónica implicada reduciuse considerablemente (un tamaño máis pequeno significa menos enerxía necesaria para danar os circuítos).

BS EN / IEC 62305 acepta que agora vivimos na era electrónica, facendo que a protección LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) para sistemas electrónicos e eléctricos sexa integral do estándar a través da parte 4. LEMP é o termo dado aos efectos electromagnéticos globais dos raios, incluíndo subidas conducidas (sobretensións e correntes transitorias) e efectos de campo electromagnético irradiado.

O dano LEMP é tan frecuente de tal xeito que se identifica como un dos tipos específicos (D3) contra os que se debe protexer e que os danos LEMP poden producirse desde todos os puntos de ataque á estrutura ou servizos conectados -directos ou indirectos- para unha maior referencia aos tipos. de danos causados ​​por un raio vexa a táboa 5. Este enfoque amplo tamén ten en conta o perigo de incendio ou explosión asociado a servizos conectados á estrutura, por exemplo, enerxía eléctrica, telecomunicacións e outras liñas metálicas.

O raio non é a única ameaza ...

As sobretensións transitorias causadas por eventos de conmutación eléctrica son moi comúns e poden ser unha fonte de interferencia considerable. A corrente que flúe a través dun condutor crea un campo magnético no que se almacena enerxía. Cando a corrente se interrompe ou se apaga, a enerxía no campo magnético libérase de súpeto. Nun intento de disiparse convértese nun transitorio de alta tensión.

Canto máis enerxía almacenada, maior será o transitorio resultante. As correntes máis altas e as lonxitudes de condutor máis longas contribúen a obter máis enerxía almacenada e liberada

É por iso que as cargas indutivas como motores, transformadores e accionamentos eléctricos son causas comúns de conmutación de transitorios.

A importancia de BS EN / IEC 62305-4

A protección contra sobretensións transitorias ou transitorios anteriormente incluíuse como anexo consultivo na norma BS 6651, cunha avaliación de risco separada. Como resultado, a miúdo instalouse protección despois de sufrir danos nos equipos, a miúdo pola obriga das compañías aseguradoras. Non obstante, a avaliación de risco única en BS EN / IEC 62305 determina se se require protección estrutural e / ou LEMP, polo que agora non se pode considerar a protección contra raios estruturalmente illada da protección de sobretensión transitoria, coñecida como Dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) dentro desta nova norma. Isto en si é unha desviación significativa da BS 6651.

De feito, segundo BS EN / IEC 62305-3, xa non se pode instalar un sistema LPS sen correntes de lóstrego ou SPD de conexión equipotencial a servizos metálicos entrantes que teñan "núcleos activos" - como cables de alimentación e telecomunicacións - que non se poden unir directamente á terra. Estes SPD son necesarios para protexer contra o risco de perda de vidas humanas evitando chispas perigosas que poidan presentar riscos de incendio ou descarga eléctrica.

Os SPD de unión de corrente de raio ou equipotencial tamén se usan en liñas de servizo aéreas que alimentan a estrutura que corren o risco dunha folga directa. Non obstante, o uso destes SPD por si só "non proporciona unha protección efectiva contra a falla de sistemas eléctricos ou electrónicos sensibles", para citar BS EN / IEC 62305 parte 4, que está específicamente dedicada á protección de sistemas eléctricos e electrónicos dentro das estruturas.

Os SPD actuais de lóstrego forman unha parte dun conxunto coordinado de SPD que inclúen SPD de sobretensión, que son necesarios en total para protexer eficazmente os sistemas eléctricos e electrónicos sensibles tanto dos transitorios como dos raios.

Zonas contra protección contra o raio (LPZ)

Mentres que a BS 6651 recoñeceu un concepto de zonificación no anexo C (categorías de localización A, B e C), BS EN / IEC 62305-4 define o concepto de zonas de protección contra raios (LPZ). A figura 22 ilustra o concepto LPZ básico definido polas medidas de protección contra LEMP como se detalla na parte 4.

Dentro dunha estrutura, créanse unha serie de LPZ para ter, ou identificarse como xa teñen, sucesivamente menos exposición aos efectos do raio.

As zonas sucesivas utilizan unha combinación de unión, blindaxe e SPD coordinados para lograr unha redución significativa da gravidade do LEMP, a partir de correntes de sobretensión conducidas e sobretensións transitorias, así como efectos de campo magnético irradiado. Os deseñadores coordinan estes niveis para que o equipamento máis sensible se sitúe nas zonas máis protexidas.

Os LPZ pódense dividir en dúas categorías: 2 zonas externas (LPZ 0_A, LPZ 0_B) e normalmente 2 zonas internas (LPZ 1, 2) aínda que se poden introducir outras zonas para unha nova redución do campo electromagnético e da corrente de raios se é necesario.

Zonas externas

LPZ 0_A é a área suxeita a raios directos e, polo tanto, pode ter que subir ata a corrente total de raios.

Esta é normalmente a área do tellado dunha estrutura. Aquí prodúcese o campo electromagnético completo.

LPZ 0_B é a área non suxeita a raios directos e normalmente é a parede lateral dunha estrutura.

Non obstante, o campo electromagnético completo aínda se produce aquí e pódense producir correntes de raios parciais e picos de conmutación aquí.

Zonas internas

LPZ 1 é a área interna que está suxeita a correntes de raios parciais. Redúcense as correntes de lóstrego e / ou as sobretensións de conmutación en comparación coas zonas externas LPZ 0_A, LPZ 0_B.

Normalmente é a zona onde os servizos entran na estrutura ou onde se atopa o cadro principal de alimentación.

LPZ 2 é unha área interna que se atopa dentro da estrutura onde se reducen os restos de correntes de impulso lóstrego e / ou sobretensións de conmutación en comparación con LPZ 1.

Normalmente trátase dunha sala apantallada ou, para a rede eléctrica, na área do taboleiro de subdistribución. Os niveis de protección dentro dunha zona deben estar coordinados coas características de inmunidade dos equipos a protexer, é dicir, canto máis sensible sexa o equipo, máis protexida será a zona requirida.

O tecido e o deseño existentes dun edificio poden facer zonas facilmente visibles ou é posible que teñan que aplicarse técnicas LPZ para crear as zonas requiridas.

Medidas de protección contra sobretensións (SPM)

Algunhas áreas dunha estrutura, como unha sala protexida, están naturalmente mellor protexidas dos raios que outras e é posible ampliar as zonas máis protexidas mediante un coidadoso deseño do LPS, a conexión a terra de servizos metálicos como auga e gas e cableado. técnicas. Non obstante, é a correcta instalación de dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) coordinados que protexen os equipos contra danos e aseguran a continuidade do seu funcionamento, fundamental para eliminar o tempo de inactividade. Estas medidas en total denomínanse Medidas de protección contra sobretensións (SPM) (antigo Sistema de medidas de protección LEMP (LPMS)).

Cando se aplica unión, blindaxe e SPD, a excelencia técnica debe equilibrarse coa necesidade económica. Para novas versións, pódense deseñar integramente medidas de conexión e selección para formar parte do SPM completo. Non obstante, para unha estrutura existente, a adaptación dun conxunto de SPD coordinados probablemente sexa a solución máis sinxela e rendible.

Fai clic no botón de edición para cambiar este texto. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

SPD coordinados

BS EN / IEC 62305-4 destaca o uso de SPD coordinados para a protección de equipos dentro do seu contorno. Isto significa simplemente unha serie de SPD cuxas localizacións e atributos de manipulación de LEMP están coordinados de tal xeito que protexen os equipos do seu entorno reducindo os efectos LEMP a un nivel seguro. Polo tanto, pode haber un SPD de corrente de lóstrego pesado na entrada do servizo para manexar a maioría da enerxía de sobretensión (corrente de lóstrego parcial procedente dun LPS e / ou liñas aéreas) coa respectiva sobretensión transitoria controlada a niveis seguros por SPD de sobretensión coordinada máis augas abaixo. para protexer os equipos terminais, incluído o dano potencial por cambio de fontes, por exemplo, motores indutivos grandes. Deberían instalarse SPD adecuados sempre que os servizos cruzan dun LPZ a outro.

Os SPD coordinados teñen que operar xuntos de xeito efectivo como un sistema en cascada para protexer os equipos do seu contorno. Por exemplo, o SPD de corrente de raio na entrada do servizo debería manexar a maior parte da enerxía de sobretensión, aliviando suficientemente os SPD de sobretensión descendentes para controlar a sobretensión.

Deberían instalarse SPD adecuados sempre que os servizos cruzan dun LPZ a outro

Unha mala coordinación pode significar que os SPD de sobretensión están suxeitos a demasiada enerxía de sobrecarga poñendo a si mesmo e potencialmente ao equipo en risco de danos.

Ademais, os niveis de protección de tensión ou tensións de paso dos SPD instalados deben estar coordinados coa tensión de resistencia illante das partes da instalación e a tensión de resistencia á inmunidade dos equipos electrónicos.

SPD mellorados

Aínda que non é desexable un dano directo ao equipo, tamén pode ser fundamental a necesidade de minimizar o tempo de inactividade como resultado da perda de funcionamento ou mal funcionamento do equipo. Isto é particularmente importante para as industrias que atenden ao público, xa sexan hospitais, institucións financeiras, plantas de fabricación ou empresas comerciais, onde a imposibilidade de prestar o seu servizo debido á perda de funcionamento do equipo produciría unha seguridade e saúde significativas e / ou financeiras. consecuencias.

Os SPD estándar só poden protexerse contra as sobretensións do modo común (entre condutores activos e terra), proporcionando unha protección efectiva contra danos absolutos pero non contra o tempo de inactividade debido á interrupción do sistema.

BS EN 62305 considera, polo tanto, o uso de SPD mellorados (SPD *) que reducen aínda máis o risco de danos e mal funcionamento dos equipos críticos onde se precisa un funcionamento continuo. Polo tanto, os instaladores terán que ser moito máis conscientes dos requisitos de aplicación e instalación dos SPD do que quizais antes.

Os SPD superiores ou mellorados proporcionan unha protección de tensión de paso inferior (mellor) contra sobretensións tanto no modo común como no modo diferencial (entre condutores en vivo) e, polo tanto, tamén proporcionan protección adicional contra as medidas de unión e blindaxe.

Estes SPD mellorados poden incluso ofrecer ata a rede tipo 1 + 2 + 3 ou protección de datos / telecomunicacións Cat D + C + B dentro dunha unidade. Como os equipos terminais, por exemplo os ordenadores, adoitan ser máis vulnerables ás sobretensións do modo diferencial, esta protección adicional pode ser unha consideración vital.

Ademais, a capacidade de protexerse contra as sobretensións do modo común e diferencial permite que os equipos permanezan en funcionamento durante a actividade de sobretensión, ofrecendo un beneficio considerable tanto ás organizacións comerciais, industriais e de servizos públicos.

Todos os SPD LSP ofrecen un rendemento SPD mellorado con tensións de paso baixas líderes na industria

(nivel de protección de tensión, U_p), xa que é a mellor opción para lograr unha protección repetida económica e sen mantemento, ademais de evitar custosos tempos de inactividade do sistema. A protección de baixa tensión en todos os modos comúns e diferenciais significa que se requiren menos unidades para proporcionar protección, o que permite aforrar custos unitarios e de instalación, así como o tempo de instalación.

Todos os SPD LSP ofrecen un rendemento SPD mellorado cunha baixa tensión de paso

Conclusión

O raio representa unha clara ameaza para unha estrutura pero unha ameaza crecente para os sistemas dentro da estrutura debido ao aumento do uso e dependencia de equipos eléctricos e electrónicos. A serie de normas BS EN / IEC 62305 recoñéceno claramente. A protección contra raios estruturais xa non pode estar illada da protección contra sobretensións transitorias ou contra sobretensións dos equipos. O uso de SPD mellorados proporciona un medio práctico de protección rendible que permite o funcionamento continuo de sistemas críticos durante a actividade LEMP.