Sažetak uređaja za zaštitu od udara groma i prenapona

Planirana sigurnost

Koncept zone zaštite od munje

Zgrada je podijeljena u različite ugrožene zone. Te zone pomažu u definiranju potrebnih mjera zaštite, posebno uređaja i komponenata za zaštitu od udara groma i prenapona. Dio koncepta zone groma zaštićen od EMC-a (EMC: Elektromagnetska kompatibilnost) je vanjski sustav zaštite od munje (uključujući sustav završetka zraka, sustav donjeg vodiča, sustav završetka uzemljenja), izjednačavanje potencijala, prostornu zaštitu i zaštitu od prenapona za sustavi napajanja i informacijske tehnologije. Definicije se primjenjuju klasificirane u tablici 1. Prema zahtjevima i opterećenjima postavljenim na prenaponske zaštitne uređaje, oni su kategorizirani kao odvodnici struje groma, odvodnici prenapona i kombinirani odvodnici. Najviši zahtjevi postavljaju se na kapacitet pražnjenja odvodnika struje groma i kombiniranih odvodnika koji se koriste na prijelazu iz zone zaštite od groma 0_A na 1 ili 0_A do 2. Ovi odvodnici moraju biti sposobni provoditi djelomične struje munje od 10/350 μs u obliku vala nekoliko puta bez uništavanja kako bi se spriječio prodor razarajućih djelomičnih struja groma u električnu instalaciju zgrade. Na prijelaznoj točki iz LPZ 0_B do 1 ili nizvodno od odvodnika groma na prijelaznoj točki od LPZ 1 do 2 i više, odvodnici prenapona koriste se za zaštitu od prenaponskih udara. Njihova je zadaća i dodatno smanjiti zaostalu energiju uzvodnih stupnjeva zaštite i ograničiti prenaponske udare inducirane ili generirane u samoj instalaciji.

Mjere zaštite od groma i prenapona na granicama gore opisanih zona zaštite od groma jednako se primjenjuju na sustave napajanja i informacijske tehnologije. Sve mjere opisane u konceptu EMC kompatibilne zone zaštite od munje pomažu u postizanju stalne dostupnosti električnih i elektroničkih uređaja i instalacija. Za detaljnije tehničke informacije posjetite www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Vanjske zone:

LPZ 0: Zona u kojoj je prijetnja uslijed neoslabljenog elektromagnetskog polja groma i u kojoj unutarnji sustavi mogu biti podvrgnuti punoj ili djelomičnoj udarnoj struji groma.

LPZ 0 podijeljen je na:

LPZ 0_A: Zona u kojoj je prijetnja izravni bljesak groma i puno elektromagnetsko polje munje. Unutarnji sustavi mogu biti izloženi punoj struji groma.

LPZ 0_B: Zona zaštićena od izravnih bljeskova munje, ali gdje prijetnja predstavlja potpuno elektromagnetsko polje groma. Unutarnji sustavi mogu biti izloženi djelomičnim udarnim strujama groma.

Unutarnje zone (zaštićene od izravnih bljeskova munje):

LPZ 1: Zona u kojoj je prenaponska struja ograničena sučeljima za dijeljenje i izolaciju struje i / ili SPD-ima na granici. Prostorno oklopljenje može prigušiti elektromagnetsko polje groma.

LPZ 2 ... n: Zona u kojoj prenaponska struja može biti dodatno ograničena sučeljima za dijeljenje i izolaciju struje i / ili dodatnim SPD-ima na granici. Dodatno prostorno oklopljenje može se koristiti za daljnje slabljenje elektromagnetskog polja groma.

Pojmovi i definicije

Prekidna sposobnost, slijedite trenutnu sposobnost gašenja I_fi

Prekidna sposobnost je neuticajna (potencijalna) efektivna vrijednost mrežne struje koja se automatski može ugasiti zaštitnim uređajem od prenapona prilikom spajanja U_C. To se može dokazati ispitivanjem radnog stanja prema EN 61643-11: 2012.

Kategorije prema IEC 61643-21: 2009

Brojni impulsni naponi i impulsne struje opisani su u IEC 61643-21: 2009 za ispitivanje sposobnosti nošenja struje i ograničenja napona impulsnih smetnji. Tablica 3. ovog standarda navodi ih u kategorije i daje željene vrijednosti. U tablici 2 standarda IEC 61643-22 izvori prijelaznih promjena dodijeljeni su različitim kategorijama impulsa prema mehanizmu razdvajanja. Kategorija C2 uključuje induktivno spajanje (prenaponski valovi), kategorija D1 galvansko spajanje (struje groma). Relevantna kategorija navedena je u tehničkim podacima. LSP prenaponski zaštitni uređaji premašuju vrijednosti u navedenim kategorijama. Stoga se točna vrijednost sposobnosti nošenja impulsne struje naznačuje nominalnom strujom pražnjenja (8/20 μs) i impulsnom strujom groma (10/350 μs).

Kombinirani val

Kombinirani val generira hibridni generator (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) s fiktivnom impedancijom od 2 Ω. Napon otvorenog kruga ovog generatora naziva se U_OC, U_OC je poželjni pokazatelj za odvodnike tipa 3, jer se samo ti odvodnici mogu testirati kombiniranim valom (prema EN 61643-11).

Granična frekvencija f_G

Granična frekvencija definira frekvencijski ovisno ponašanje odvodnika. Granična frekvencija ekvivalentna je frekvenciji koja uzrokuje gubitak umetanja (a_E) od 3 dB pod određenim ispitnim uvjetima (vidi EN 61643-21: 2010). Ako nije drugačije naznačeno, ova se vrijednost odnosi na sustav od 50 Ω.

Stupanj zaštite

Stupanj zaštite IP odgovara kategorijama zaštite

opisano u IEC 60529.

Vrijeme odspajanja t_a

Vrijeme isključenja je vrijeme koje prolazi do automatskog isključenja iz napajanja u slučaju kvara kruga ili opreme koja se štiti. Vrijeme odspajanja je vrijednost specifična za primjenu koja proizlazi iz intenziteta struje kvara i karakteristika zaštitnog uređaja.

Energetska koordinacija SPD-ova

Koordinacija energije je selektivna i koordinirana interakcija kaskadnih zaštitnih elemenata (= SPD) cjelokupnog koncepta zaštite od munje i prenapona. To znači da je ukupno opterećenje impulsne struje groma podijeljeno između SPD-a u skladu s njihovom sposobnošću pronošenja energije. Ako energetska koordinacija nije moguća, SPD-ovi nizvodno nisu dovoljni

rasterećeni uzvodnim SPD-ovima jer uzvodni SPD-ovi djeluju prekasno, nedovoljno ili nikako. Slijedom toga, SPD-ovi nizvodno kao i terminalna oprema koja se štiti mogu biti uništeni. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 opisuje kako provjeriti energetsku koordinaciju. SPD-ovi tipa 1 sa zasunom na iskrištu nude značajne prednosti zbog svog prebacivanja napona

karakteristika (vidi WeTA BREAKTOR FNEČINJENJE).

frekvencijski raspon

Raspon frekvencija predstavlja područje prijenosa ili graničnu frekvenciju odvodnika, ovisno o opisanim karakteristikama prigušenja.

Ubacivanje gubitak

S određenom frekvencijom, gubitak umetanja prenaponskog zaštitnog uređaja definiran je odnosom vrijednosti napona na mjestu ugradnje prije i nakon ugradnje prenaponskog zaštitnog uređaja. Ako nije drugačije naznačeno, vrijednost se odnosi na sustav od 50 Ω.

Integrirani sigurnosni osigurač

Prema standardu proizvoda za SPD, moraju se koristiti zaštitni uređaji / rezervni osigurači od prekomjerne struje. To, međutim, zahtijeva dodatni prostor na razvodnoj ploči, dodatne duljine kabela, koje bi trebale biti što kraće prema IEC 60364-5-53, dodatno vrijeme ugradnje (i troškovi) i dimenzioniranje osigurača. Osigurač integriran u odvodnik, idealan za impulsne struje, uklanja sve ove nedostatke. Prostorski prostor, manji napor ožičenja, integrirani nadzor osigurača i povećani zaštitni učinak zbog kraćih spojnih kabela jasne su prednosti ovog koncepta.

Impulsna struja munje I_vragolan

Impulsna struja groma je standardizirana krivulja impulsne struje s valnim oblikom 10/350 μs. Njegovi parametri (vršna vrijednost, naboj, specifična energija) simuliraju opterećenje uzrokovano prirodnim strujama groma. Odvodnici struje groma i kombinirani odvodnici moraju biti sposobni nekoliko puta isprazniti takve impulsne struje groma bez uništavanja.

Osigurač od prekomjerne struje / odvodnika na mrežnoj strani

Zaštitni uređaj od prekomjerne struje (npr. Osigurač ili prekidač) koji se nalazi izvan odvodnika na dovodnoj strani kako bi prekinuo struju praćenja frekvencije snage čim se prekorači prekidna sposobnost prenaponskog zaštitnog uređaja. Nije potreban dodatni sigurnosni osigurač jer je sigurnosni osigurač već integriran u SPD.

Maksimalni kontinuirani radni napon U_C

Maksimalni kontinuirani radni napon (maksimalni dopušteni radni napon) je efektivna vrijednost maksimalnog napona koji se tijekom rada može spojiti na odgovarajuće stezaljke prenaponskog zaštitnog uređaja. Ovo je maksimalni napon na odvodniku u

definirano neprovodno stanje, koje vraća odvodnik natrag u to stanje nakon što se aktivira i isprazni. Vrijednost U_C ovisi o nazivnom naponu sustava koji se štiti i specifikacijama instalatera (IEC 60364-5-534).

Maksimalni kontinuirani radni napon U_CPV za fotonaponski sustav (PV)

Vrijednost maksimalnog istosmjernog napona koji se može trajno primijeniti na stezaljke SPD-a. Kako bi se osiguralo da U_CPV je veći od maksimalnog napona otvorenog kruga PV sustava u slučaju svih vanjskih utjecaja (npr. temperatura okoline, intenzitet sunčevog zračenja), U_CPV mora biti veći od ovog maksimalnog napona otvorenog kruga za faktor 1.2 (prema CLC / TS 50539-12). Ovaj faktor 1.2 osigurava da SPD-ovi nisu pogrešno dimenzionirani.

Maksimalna struja pražnjenja I_max

Maksimalna struja pražnjenja je maksimalna vršna vrijednost impulsne struje 8/20 μs koju uređaj može sigurno isprazniti.

Maksimalni prijenosni kapacitet

Maksimalni prijenosni kapacitet definira maksimalnu visokofrekventnu snagu koja se može prenijeti preko koaksijalnog uređaja za zaštitu od prenapona bez ometanja zaštitne komponente.

Nazivna struja pražnjenja I_n

Nazivna struja pražnjenja je vršna vrijednost impulsne struje od 8/20 μs za koju je prenaponski zaštitni uređaj ocijenjen u određenom ispitnom programu i koji prenaponski zaštitni uređaj može isprazniti nekoliko puta.

Nazivna struja opterećenja (nazivna struja) I_L

Nominalna struja opterećenja je najveća dopuštena pogonska struja koja može trajno prolaziti kroz odgovarajuće stezaljke.

Nazivni napon U_N

Nazivni napon označava nazivni napon sustava koji se štiti. Vrijednost nazivnog napona često služi kao oznaka tipa za prenaponske zaštitne uređaje za sustave informacijske tehnologije. Označena je kao efektivna vrijednost za izmjenične sustave.

N-PE odvodnik

Uređaji za zaštitu od prenaponske struje koji su isključivo dizajnirani za ugradnju između N i PE vodiča.

Raspon radne temperature T_U

Raspon radne temperature označava raspon u kojem se uređaji mogu koristiti. Za uređaje koji se ne samozagrijavaju, jednak je rasponu temperature okoline. Porast temperature za uređaje za samozagrijavanje ne smije prelaziti navedenu maksimalnu vrijednost.

Zaštitni krug

Zaštitni krugovi su višestepeni, kaskadni zaštitni uređaji. Pojedinačni stupnjevi zaštite mogu se sastojati od svjećica, varistora, poluvodičkih elemenata i cijevi za pražnjenje plina (vidi Energetska koordinacija).

Struja zaštitnog vodiča I_PE

Struja zaštitnog vodiča je struja koja prolazi kroz PE spoj kada je prenaponski zaštitni uređaj spojen na maksimalni kontinuirani radni napon U_C, prema uputama za ugradnju i bez potrošača na strani tereta.

Daljinski signalni kontakt

Daljinski signalni kontakt omogućuje jednostavno daljinsko nadgledanje i pokazivanje radnog stanja uređaja. Sadrži tropolni terminal u obliku plutajućeg preklopnog kontakta. Ovaj kontakt može se koristiti kao prekid i / ili uspostaviti kontakt i tako se lako može integrirati u sustav upravljanja zgradom, upravljač razvodnog ormara itd.

Vrijeme odziva t_A

Vremena odziva uglavnom karakteriziraju performanse odziva pojedinih zaštitnih elemenata koji se koriste u odvodnicima. Ovisno o brzini porasta du / dt impulsnog napona ili di / dt impulsne struje, vrijeme odziva može varirati u određenim granicama.

Gubitak Povratak

U visokofrekventnim aplikacijama, povratni gubitak odnosi se na to koliko se dijelova "vodećeg" vala reflektira na zaštitnom uređaju (prenaponska točka). To je izravna mjera koliko je zaštitni uređaj prilagođen karakterističnoj impedanciji sustava.

Serijski otpor

Otpor u smjeru protoka signala između ulaza i izlaza odvodnika.

Prigušenje štita

Odnos snage koja se dovodi u koaksijalni kabel prema snazi ​​koju zrači kabel kroz fazni vodič.

Uređaji za zaštitu od prenapona (SPD)

Uređaji za zaštitu od prenaponskih udara uglavnom se sastoje od otpornika ovisnih o naponu (varistori, potisne diode) i / ili iskrišta (putovi pražnjenja). Uređaji za zaštitu od prenapona koriste se za zaštitu druge električne opreme i instalacija od nedopustivo visokih prenapona i / ili za uspostavljanje izjednačavanja potencijala. Uređaji za zaštitu od prenapona su kategorizirani:

1. a) prema njihovoj upotrebi u:

• Uređaji za zaštitu od prenapona za instalacije i uređaje za napajanje

za nominalna područja napona do 1000 V

- prema EN 61643-11: 2012 u SPD-ove tipa 1/2/3

- prema IEC 61643-11: 2011 u SPD klase I / II / III

Promjena crvene / crte. obitelj proizvoda prema novom standardu EN 61643-11: 2012 i IEC 61643-11: 2011 bit će dovršeni tijekom 2014. godine.

• Uređaji za zaštitu od prenapona za instalacije i uređaje informacijske tehnologije

za zaštitu suvremene elektroničke opreme u telekomunikacijskim i signalnim mrežama nazivnih napona do 1000 V ac (efektivna vrijednost) i 1500 V dc od neizravnih i izravnih učinaka udara groma i drugih prijelaznih pojava.

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

• Izolirajuće svjećice za sustave završetka uzemljenja ili izjednačavanje potencijala
• Uređaji za zaštitu od prenapona za uporabu u fotonaponskim sustavima

za nominalna područja napona do 1500 V

- prema EN 50539-11: 2013 u SPD-ove tipa 1/2

1. b) prema njihovom kapacitetu pražnjenja impulsne struje i zaštitnom učinku u:

• Odvodnici struje groma / koordinirani odvodnici struje groma

za zaštitu instalacija i opreme od smetnji koje su posljedica izravnih ili obližnjih udara groma (ugrađenih na granicama između LPZ 0_A i 1).

• Odvodnici prenapona

za zaštitu instalacija, opreme i terminalnih uređaja od daljinskih udara groma, preklopnih prenapona kao i elektrostatičkih pražnjenja (ugrađenih na granicama nizvodno od LPZ 0_B).

• Kombinirani odvodnici

za zaštitu instalacija, opreme i terminalnih uređaja od smetnji koje proizlaze iz izravnih ili obližnjih udara groma (ugrađenih na granicama između LPZ 0_A i 1 kao i 0_A i 2).

Tehnički podaci prenaponskih zaštitnih uređaja

Tehnički podaci prenaponskih zaštitnih uređaja uključuju podatke o njihovim uvjetima upotrebe prema:

• Primjena (npr. Ugradnja, mrežni uvjeti, temperatura)
• Performanse u slučaju smetnji (npr. Kapacitet pražnjenja impulsne struje, sposobnost gašenja struje, razina zaštite od napona, vrijeme odziva)
• Performanse tijekom rada (npr. Nazivna struja, slabljenje, otpor izolacije)
• Izvedba u slučaju kvara (npr. Sigurnosni osigurač, rastavljač, sigurnosni kvar, opcija daljinske signalizacije)

Mogućnost izdržavanja kratkog spoja

Sposobnost izdržavanja kratkog spoja vrijednost je potencijalne struje kratkog spoja frekvencije snage kojom upravlja uređaj za zaštitu od prenaponskog udara kada je odgovarajući maksimalni sigurnosni osigurač priključen uzvodno.

Ocjena kratkog spoja I_SCPV SPD-a u fotonaponskom (PV) sustavu

Maksimalna struja kratkog spoja bez utjecaja koju SPD, sam ili zajedno sa svojim odvojnim uređajima, može podnijeti.

Privremeni prenapon (TOV)

Privremeni prenaponski napon može biti prisutan na kraćem vremenskom razdoblju zbog kvara na visokonaponskom sustavu. To se mora jasno razlikovati od prijelaznog stanja uzrokovanog udarom groma ili prebacivanjem, koje ne traje duže od oko 1 ms. Amplituda U_T i trajanje ovog privremenog prenapona navedeni su u EN 61643-11 (200 ms, 5 s ili 120 min.) i pojedinačno se ispituju na relevantne SPD-ove prema konfiguraciji sustava (TN, TT, itd.). SPD može ili a) pouzdano otkazati (TOV sigurnost) ili b) biti otporan na TOV (TOV izdržati), što znači da je potpuno operativan tijekom i nakon

privremeni prenaponi.

Termički rastavljač

Uređaji za zaštitu od prenapona za uporabu u sustavima napajanja koji su opremljeni otporima pod nadzorom napona (varistori) uglavnom imaju integrirani toplinski rastavljač koji odvaja prenaponski zaštitni uređaj od mreže u slučaju preopterećenja i pokazuje ovo radno stanje. Rastavljač reagira na "trenutnu toplinu" koju stvara preopterećeni varistor i odvaja prenaponski zaštitni uređaj od mreže ako je prekoračena određena temperatura. Rastavljač je dizajniran da na vrijeme odvoji preopterećeni prenaponski zaštitni uređaj kako bi se spriječio požar. Nije namijenjena osiguranju zaštite od neizravnog kontakta. Funkcija

ti toplotni rastavljači mogu se ispitati pomoću simuliranog preopterećenja / starenja odvodnika.

Ukupna struja pražnjenja I_ukupan

Struja koja teče kroz PE, PEN ili uzemljenje višepolnog SPD tijekom ispitivanja ukupne struje pražnjenja. Ovo ispitivanje koristi se za određivanje ukupnog opterećenja ako struja istodobno teče kroz nekoliko zaštitnih putova višepolnog SPD. Ovaj je parametar presudan za ukupni kapacitet pražnjenja kojim se pouzdano upravlja zbrojem pojedinca

staze SPD-a.

Razina naponske zaštite U_p

Razina naponske zaštite prenaponskog zaštitnog uređaja je maksimalna trenutna vrijednost napona na stezaljkama prenaponskog zaštitnog uređaja, utvrđena standardiziranim pojedinačnim ispitivanjima:

- Napon iskrenja impulsa groma 1.2 / 50 μs (100%)

- Sparkover napon brzinom porasta od 1kV / μs

- Izmjereni granični napon pri nazivnoj struji pražnjenja I_n

Razina zaštite od napona karakterizira sposobnost prenaponskog zaštitnog uređaja da ograniči prenaponske udare na preostalu razinu. Razina naponske zaštite definira mjesto instalacije s obzirom na kategoriju prenapona prema IEC 60664-1 u sustavima napajanja. Da bi se uređaji za zaštitu od prenapona mogli koristiti u sustavima informacijske tehnologije, razina zaštite od napona mora se prilagoditi razini imunosti opreme koja se štiti (IEC 61000-4-5: 2001).

Planiranje unutarnje zaštite od munje i prenaponske zaštite

Zahtjevi za vanjske komponente zaštite od munje

Komponente koje se koriste za ugradnju vanjskog sustava za zaštitu od munje moraju udovoljavati određenim mehaničkim i električnim zahtjevima koji su navedeni u standardnoj seriji EN 62561-x. Komponente za zaštitu od munje kategorizirane su prema njihovoj funkciji, na primjer komponente za spajanje (EN 62561-1), vodiči i elektrode za uzemljenje (EN 62561-2).

Ispitivanje konvencionalnih komponenata za zaštitu od munje

Metalne komponente za zaštitu od munje (stezaljke, vodiči, zavojnice, zemaljske elektrode) izložene vremenskim utjecajima moraju se prije ispitivanja podvrgnuti umjetnom starenju / kondicioniranju radi provjere njihove prikladnosti za predviđenu primjenu. U skladu s EN 60068-2-52 i EN ISO 6988 metalne komponente podvrgavaju se umjetnom starenju i ispituju se u dva koraka.

Prirodno vremenske utjecaje i izloženost koroziji komponenata za zaštitu od munje

Korak 1: Liječenje slanom maglicom

Ovo ispitivanje namijenjeno je komponentama ili uređajima koji su dizajnirani da izdrže izloženost slanoj atmosferi. Oprema za ispitivanje sastoji se od komore sa slanom maglicom u kojoj se uzorci ispituju s razinom ispitivanja 2 dulje od tri dana. Razina ispitivanja 2 uključuje tri faze prskanja od po 2 sata, pomoću 5% otopine natrijevog klorida (NaCl) na temperaturi između 15 ° C i 35 ° C, nakon čega slijedi skladištenje vlage pri relativnoj vlažnosti od 93% i temperaturi od 40 ° C. ± 2 ° C tijekom 20 do 22 sata u skladu s EN 60068-2-52.

Korak 2: Tretman vlažnom sumpornom atmosferom

Ovim se testom ocjenjuje otpornost vlage materijala ili predmeta kondenzirane koji sadrže sumporni dioksid u skladu s EN ISO 6988.

Ispitna oprema (slika 2) sastoji se od ispitne komore u kojoj se nalaze uzorci

obrađuju se koncentracijom sumpornog dioksida u volumnom udjelu od 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) u sedam ispitnih ciklusa. Svaki ciklus koji traje 24 sata sastoji se od razdoblja grijanja od 8 sati na temperaturi od 40 ± 3 ° C u vlažnoj, zasićenoj atmosferi nakon čega slijedi period odmora od 16 sati. Nakon toga, vlažna sumporna atmosfera se zamjenjuje.

Obje komponente za vanjsku upotrebu i dijelovi zakopani u zemlji podvrgavaju se starenju / kondicioniranju. Za komponente zakopane u zemlju moraju se uzeti u obzir dodatni zahtjevi i mjere. Nikakve aluminijske stezaljke ili vodiči ne smiju biti ukopani u zemlju. Ako se nehrđajući čelik želi zakopati u zemlju, smije se koristiti samo visokolegirani nehrđajući čelik, npr. StSt (V4A). U skladu s njemačkim standardom DIN VDE 0151, StSt (V2A) nije dopušten. Komponente za unutarnju upotrebu, poput šipki za izjednačavanje potencijala, ne moraju se podvrgavati starenju / kondicioniranju. Isto se odnosi na ugrađene komponente

u betonu. Stoga su ove komponente često izrađene od nepocinčanog (crnog) čelika.

Sustavi za završetak zraka / šipke za završetak zraka

Šipke za završetak zraka obično se koriste kao sustavi za završavanje zraka. Dostupni su u mnogo različitih izvedbi, na primjer duljine od 1 m za ugradnju u betonsku podlogu na ravne krovove, do teleskopskih jarbola za zaštitu od munje duljine 25 m za postrojenja za bioplin. EN 62561-2 određuje minimalne presjeke i dopuštene materijale s odgovarajućim električnim i mehaničkim svojstvima za poluge za završetak zraka. U slučaju poluga za zaustavljanje zraka s većim visinama, otpor savijanja poluge za završetak zraka i stabilnost cjelovitih sustava (štap za završetak zraka u stativu) moraju se provjeriti statičkim proračunom. Potrebni presjeci i materijali moraju se odabrati na temelju

na ovom izračunu. Pri ovom proračunu također se moraju uzeti u obzir brzine vjetra u odgovarajućoj zoni opterećenja vjetrom.

Ispitivanje komponenata veze

Priključne komponente, ili često jednostavno nazvane stezaljkama, koriste se kao gromobranske komponente za povezivanje vodiča (donji vodič, vodič za završetak zraka, ulaz uzemljenja) jedni s drugima ili na instalaciju.

Ovisno o vrsti stezaljke i materijalu stezaljki, moguće je puno različitih kombinacija stezaljki. U tom su pogledu presudni usmjeravanje vodiča i moguće kombinacije materijala. Vrsta usmjeravanja vodiča opisuje kako stezaljka povezuje vodiče u poprečnom ili paralelnom rasporedu.

U slučaju opterećenja struje groma, stezaljke su podvrgnute elektrodinamičkim i toplinskim silama koje uvelike ovise o vrsti usmjeravanja vodiča i spoju stezaljke. Tablica 1. prikazuje materijale koji se mogu kombinirati bez izazivanja kontaktne korozije. Kombinacija različitih materijala jedni s drugima i njihove različite mehaničke čvrstoće i toplinska svojstva imaju različit učinak na spojne komponente kada kroz njih prolazi struja groma. To je posebno vidljivo za spojne komponente od nehrđajućeg čelika (StSt) kod kojih se zbog niske vodljivosti javljaju visoke temperature čim struje groma prođu kroz njih. Stoga se mora provesti ispitivanje struje groma u skladu s EN 62561-1 za sve stezaljke. Da bi se testirao najgori slučaj, moraju se ispitati ne samo različite kombinacije vodiča, već i kombinacije materijala koje je odredio proizvođač.

Ispitivanja na primjeru SN stezaljke

Prvo se mora odrediti broj testnih kombinacija. Korištena SN stezaljka izrađena je od nehrđajućeg čelika (StSt) i stoga se može kombinirati s čeličnim, aluminijskim, StSt i bakrenim vodičima kako je navedeno u tablici 1. Štoviše, može se povezati u poprečnom i paralelnom rasporedu što također treba ispitati. To znači da postoji osam mogućih kombinacija ispitivanja za upotrijebljenu MV stezaljku (slike 3 i 4).

U skladu s EN 62561 svaka od ovih kombinacija ispitivanja mora se testirati na tri prikladna uzorka / ispitne postavke. To znači da 24 uzorka ove jednostruke MV stezaljke moraju biti testirana kako bi se pokrila cijela paleta. Svaki je primjerak montiran s odgovarajućim

moment zatezanja u skladu s normativnim zahtjevima i podvrgava se umjetnom starenju pomoću obrade slanom maglicom i vlažnom sumpornom atmosferom kako je gore opisano. Za naknadno električno ispitivanje uzorci se moraju pričvrstiti na izolacijsku ploču (slika 5).

Tri impulsa struje groma od 10/350 μs oblika vala s 50 kA (normalno opterećenje) i 100 kA (teško opterećenje) primjenjuju se na svaki uzorak. Nakon opterećenja strujom groma, uzorci ne smiju pokazivati ​​znakove oštećenja.

Uz električna ispitivanja gdje je uzorak podvrgnut elektrodinamičkim silama u slučaju opterećenja struje groma, u standard EN 62561-1 integrirano je i statičko-mehaničko opterećenje. Ovo statičko-mehaničko ispitivanje posebno je potrebno za paralelne konektore, uzdužne konektore itd. I provodi se s različitim materijalima vodiča i opsezima stezanja. Priključne komponente izrađene od nehrđajućeg čelika ispituju se u najgorim uvjetima samo s jednim vodičem od nehrđajućeg čelika (izuzetno glatka površina). Priključne komponente, na primjer MV stezaljka prikazana na slici 6, pripremaju se s definiranim momentom zatezanja i zatim se opterećuju mehaničkom vlačnom silom od 900 N (± 20 N) tijekom jedne minute. Tijekom ovog ispitivanja, vodiči se ne smiju pomicati više od jednog milimetra, a dijelovi spoja ne smiju pokazivati ​​znakove oštećenja. Ovo dodatno statičko-mehaničko ispitivanje još je jedan kriterij za ispitivanje komponenata veze, a uz električne vrijednosti mora se dokumentirati i u izvješću proizvođača o ispitivanju.

Kontaktni otpor (izmjeren iznad stezaljke) za stezaljku od nehrđajućeg čelika ne smije prelaziti 2.5 mΩ ili 1 mΩ u slučaju ostalih materijala. Potreban moment popuštanja mora biti osiguran.

Stoga instalateri sustava za zaštitu od munje moraju odabrati priključne dijelove za rad (H ili N) koji se očekuje na licu mjesta. Na primjer, stezaljka za rad H (100 kA) mora se koristiti za zavjesu za završetak zraka (puna struja groma), a stezaljka za rad N (50 kA) u mrežici ili na ulazu u zemlju (struja groma već raspoređena).

dirigenti

EN 62561-2 također postavlja posebne zahtjeve na vodiče kao što su provodnici za završetak zraka i dolje ili zemaljske elektrode, npr. Prstenaste elektrode za uzemljenje, na primjer:

• Mehanička svojstva (minimalna vlačna čvrstoća, minimalno istezanje)
• Električna svojstva (maks. Otpor)
• Svojstva otpornosti na koroziju (umjetno starenje kako je gore opisano).

Mehanička svojstva moraju se ispitati i promatrati. Slika 8 prikazuje ispitnu postavku za ispitivanje vlačne čvrstoće kružnih vodiča (npr. Aluminija). Kvaliteta premaza (glatka, kontinuirana), kao i minimalna debljina i prianjanje na osnovni materijal važni su i moraju se ispitati, posebno ako se koriste presvučeni materijali poput pocinčanog čelika (St / tZn).

To je opisano u standardu u obliku testa savijanja. U tu svrhu uzorak se savija kroz radijus jednak 5 puta promjera do kuta od 90 °. Pritom uzorak možda neće pokazivati ​​oštre rubove, lom ili piling. Štoviše, materijali vodiča moraju biti jednostavni za obradu prilikom postavljanja sustava zaštite od munje. Žice ili trake (zavojnice) trebaju se lako ispraviti pomoću ispravljača žica (vodeće remenice) ili pomoću torzije. Nadalje, trebalo bi biti lako instalirati / saviti materijale na konstrukcije ili u tlo. Ti su standardni zahtjevi relevantne značajke proizvoda koje moraju biti dokumentirane u odgovarajućim tehničkim listovima proizvoda proizvođača.

Zemljine elektrode / zemljane šipke

Odvojive LSP zemljane šipke izrađene su od posebnog čelika i potpuno su pocinčane vrućim postupkom ili se sastoje od visokolegiranog nehrđajućeg čelika. Spojna spojnica koja omogućuje spajanje šipki bez povećanja promjera posebna je značajka ovih zemljanih šipki. Svaka šipka ima provrt i kraj osovinice.

EN 62561-2 utvrđuje zahtjeve za zemaljske elektrode kao što su materijal, geometrija, minimalne dimenzije kao i mehanička i električna svojstva. Spojni spojevi koji spajaju pojedine šipke su slabe točke. Iz tog razloga EN 62561-2 zahtijeva da se izvrše dodatna mehanička i električna ispitivanja kako bi se ispitala kvaliteta ovih spojnih spojeva.

Za ovo ispitivanje, šipka se stavlja u vodilicu s čeličnom pločom kao područje udara. Uzorak se sastoji od dvije spojene šipke duljine po 500 mm. Treba ispitati tri uzorka svake vrste zemaljske elektrode. Na gornji kraj uzorka udara se vibracijskim čekićem s odgovarajućim uloškom čekića u trajanju od dvije minute. Brzina udara čekića mora biti 2000 ± 1000 min-1, a energija udarca pri jednom hoda mora biti 50 ± 10 [Nm].

Ako su spojnice prošle ovaj test bez vidljivih nedostataka, podvrgavaju se umjetnom starenju pomoću obrade slanom maglicom i vlažnom sumpornom atmosferom. Tada se spojnice opterećuju s tri impulsa struje groma od 10/350 μs oblika vala od 50 kA i 100 kA. Kontaktni otpor (izmjeren iznad spojnice) uzemljenih šipki od nehrđajućeg čelika ne smije prelaziti 2.5 mΩ. Da bi se ispitalo je li spoj spojnice i dalje čvrsto povezan nakon što je podvrgnut ovom opterećenju struje groma, sila spojnice ispituje se pomoću stroja za ispitivanje vlačnosti.

Instalacija funkcionalnog sustava zaštite od munje zahtijeva upotrebu komponenata i uređaja testiranih prema najnovijem standardu. Instalateri sustava zaštite od munje moraju odabrati i pravilno instalirati komponente u skladu sa zahtjevima na mjestu ugradnje. Uz mehaničke zahtjeve, moraju se razmotriti i poštivati ​​električni kriteriji najnovijeg stanja zaštite od groma.

Proračun struje kratkog spoja linija-zemlja

Dimenzioniranje sustava zaustavljanja uzemljenja s obzirom na amplitutu

U tu svrhu moraju se ispitati različiti najgori scenariji. U srednjonaponskim sustavima dvostruki zemljospoj bio bi najkritičniji slučaj. Prvi zemljospoj (na primjer na transformatoru) može uzrokovati drugi zemljospoj u drugoj fazi (na primjer neispravan kraj brtvljenja kabela u srednjonaponskom sustavu). Prema tablici 1 norme EN 50522 (Uzemljenje energetskih instalacija iznad 1 kV izmjeničnog napona), dvostruka struja zemljospoja I''kEE, koja je definirana kako slijedi, u ovom će slučaju teći kroz uzemljivače:

I “kEE = 0,85 • I“ k

(I “k = tropolna početna simetrična struja kratkog spoja)

U instalaciji od 20 kV s početnom simetričnom strujom kratkog spoja I''k od 16 kA i vremenom odspajanja od 1 sekunde, dvostruka struja zemljospoja bila bi 13.6 kA. Sposobnost uzemljivača i sabirnica uzemljenja u kolodvorskoj zgradi ili prostoriji za transformatore mora se procijeniti prema toj vrijednosti. U tom se kontekstu može uzeti u obzir cijepanje struje u slučaju rasporeda prstena (u praksi se koristi faktor 0.65). Planiranje se uvijek mora temeljiti na stvarnim podacima sustava (konfiguracija sustava, struja kratkog spoja zemlja-zemlja, vrijeme isključenja).

Norma EN 50522 određuje maksimalnu gustoću struje kratkog spoja G (A / mm2) za različite materijale. Presjek vodiča određuje se iz materijala i vremena odspajanja.

izračunata struja sada se dijeli s gustoćom struje G odgovarajućeg materijala i odgovarajućim vremenom odvajanja i minimalnim presjekom A_minuta vodiča određuje se.

A_minuta= Ja "_{kEE (ogranak)} / G [mm²]

Izračunati presjek omogućuje odabir vodiča. Taj se presjek uvijek zaokružuje na sljedeći veći nominalni presjek. U slučaju kompenziranog sustava, na primjer, sam sustav završetka uzemljenja (dio u izravnom kontaktu sa zemljom) opterećen je znatno nižom strujom, naime samo preostalom strujom zemljospoja I_E = rx I_OIE umanjena za faktor r. Ova struja ne prelazi nekih 10 A i može trajno teći bez problema ako se koriste uobičajeni presjeci materijala za uzemljenje.

Minimalni presjeci zemaljskih elektroda

Minimalni presjeci s obzirom na mehaničku čvrstoću i koroziju definirani su u njemačkom standardu DIN VDE 0151 (Materijal i minimalne dimenzije uzemljenja elektroda s obzirom na koroziju).

Opterećenje vjetrom u slučaju izoliranih sustava za zaustavljanje zraka prema Eurokodu 1

Ekstremni vremenski uvjeti u cijelom su svijetu u porastu kao rezultat globalnog zatopljenja. Posljedice poput velike brzine vjetra, povećanog broja oluja i obilnih kiša ne mogu se zanemariti. Stoga će se dizajneri i instalateri suočiti s novim izazovima, posebno u pogledu opterećenja vjetrom. To ne utječe samo na građevinske konstrukcije (statika konstrukcije), već i na sustave za završetak zraka.

U području zaštite od munje do sada su kao osnova za dimenzioniranje korišteni standardi DIN 1055-4: 2005-03 i DIN 4131. U srpnju 2012. godine ti su standardi zamijenjeni Eurokodovima koji pružaju standardizirana pravila konstrukcije za cijelu Europu (planiranje konstrukcija).

Norma DIN 1055-4: 2005-03 integrirana je u Eurocode 1 (EN 1991-1-4: Djelovanja na konstrukcije - Dio 1-4: Opća djelovanja - Djelovanje vjetrom) i DIN V 4131: 2008-09 u Eurocode 3 ( EN 1993-3-1: Dio 3-1: Kule, jarboli i dimnjaci - Kule i jarboli). Dakle, ova dva standarda čine osnovu za dimenzioniranje sustava završetka zraka za sustave zaštite od munje, međutim Eurocode 1 je prvenstveno relevantan.

Sljedeći se parametri koriste za izračunavanje stvarnog opterećenja vjetra koje se očekuje:

• Zona vjetra (Njemačka je podijeljena na četiri zone vjetra s različitim osnovnim brzinama vjetra)
• Kategorija terena (kategorije terena definiraju okruženje objekta)
• Visina objekta iznad razine tla
• Visina mjesta (iznad razine mora, obično do 800 m nadmorske visine)

Ostali čimbenici utjecaja kao što su:

• zaleđivanje
• Položaj na grebenu ili vrhu brda
• Visina objekta iznad 300 m
• Visina terena iznad 800 m (razina mora)

moraju se uzeti u obzir za specifično okruženje instalacije i moraju se posebno izračunati.

Kombinacija različitih parametara rezultira brzinom naleta vjetra koja će se koristiti kao osnova za dimenzioniranje sustava za zaustavljanje zraka i drugih instalacija poput povišenih prstenastih vodiča. U našem katalogu navedena je maksimalna brzina udara vjetra kako bi naši proizvodi mogli odrediti potreban broj betonskih podloga ovisno o brzini udara vjetra, na primjer u slučaju izoliranih sustava za zaustavljanje zraka. To ne samo da omogućuje određivanje statičke stabilnosti, već i smanjenje potrebne težine, a time i opterećenja krova.

Važna napomena:

"Maksimalne brzine udara vjetra" navedene u ovom katalogu za pojedinačne komponente određene su prema njemačkim specifičnim zahtjevima za izračun Eurocode 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12) koji se temelje na zoni vjetra karta Njemačke i pridružene topografske posebnosti specifične za pojedinu zemlju.

Pri korištenju proizvoda iz ovog kataloga u drugim zemljama, moraju se uzeti u obzir posebnosti specifične za pojedine zemlje i druge lokalno primjenjive metode izračuna, ako postoje, opisane u Eurocode 1 (EN 1991-1-4) ili u drugim lokalno primjenjivim propisima za izračun (izvan Europe). promatranom. Slijedom toga, maksimalne brzine udara vjetra spomenute u ovom katalogu odnose se samo na Njemačku i samo su okvirna orijentacija za druge zemlje. Brzine naletnog vjetra moraju se novo izračunati prema metodama izračuna za pojedine zemlje!

Prilikom ugradnje šipki za završetak zraka u betonske podloge, moraju se uzeti u obzir podaci o brzini vjetra u tablici. Ovi se podaci odnose na konvencionalne materijale za završetak zraka (Al, St / tZn, Cu i StSt).

Ako su šipke za završetak zraka pričvršćene pomoću odstojnika, izračuni se temelje na donjim mogućnostima ugradnje.

Maksimalno dopuštene brzine udara vjetra navedene su za odgovarajuće proizvode i moraju se uzeti u obzir prilikom odabira / ugradnje. Veća mehanička čvrstoća može se postići npr. Kutnim nosačem (dva odstojnika raspoređena u trokut) (na zahtjev).