Rangkum perangkat proteksi petir dan lonjakan arus

Keamanan Terencana

Konsep zona proteksi petir

Bangunan ini dibagi menjadi beberapa zona terancam punah. Zona ini membantu untuk menentukan tindakan perlindungan yang diperlukan, khususnya perangkat dan komponen proteksi petir dan lonjakan. Bagian dari konsep zona proteksi petir yang kompatibel dengan EMC (EMC: Electro Magnetic Compatibility) adalah sistem proteksi petir eksternal (termasuk sistem terminasi udara, sistem konduktor bawah, sistem terminasi bumi), ikatan ekuipotensial, pelindung spasial dan proteksi lonjakan untuk catu daya dan sistem teknologi informasi. Definisi yang diterapkan seperti yang diklasifikasikan dalam Tabel 1. Menurut persyaratan dan beban yang ditempatkan pada gawai proteksi lonjakan, mereka dikategorikan sebagai arester arus petir, arester surja dan arester gabungan. Persyaratan tertinggi ditempatkan pada kapasitas pelepasan arester arus petir dan arester gabungan yang digunakan pada transisi dari zona proteksi petir 0_A ke 1 atau 0_A ke 2. Arester ini harus mampu menghantarkan arus petir parsial dari bentuk gelombang 10/350 μs beberapa kali tanpa dihancurkan untuk mencegah masuknya arus petir parsial destruktif ke dalam instalasi listrik sebuah gedung. Pada titik transisi dari LPZ 0_B ke 1 atau hilir arester arus petir pada titik transisi dari LPZ 1 ke 2 dan lebih tinggi, arester surja digunakan untuk melindungi terhadap lonjakan. Tugas mereka adalah mengurangi energi sisa dari tahap perlindungan hulu lebih jauh dan untuk membatasi lonjakan yang ditimbulkan atau dihasilkan dalam instalasi itu sendiri.

Tindakan proteksi petir dan lonjakan pada batas zona proteksi petir yang dijelaskan di atas berlaku sama untuk catu daya dan sistem teknologi informasi. Semua tindakan yang dijelaskan dalam konsep zona proteksi petir yang kompatibel dengan EMC membantu mencapai ketersediaan berkelanjutan dari perangkat dan instalasi listrik dan elektronik. Untuk informasi teknis yang lebih rinci, silakan kunjungi www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Zona luar:

LPZ 0: Zona di mana ancaman disebabkan oleh medan elektromagnetik petir yang tidak dilemahkan dan di mana sistem internal dapat terkena arus lonjakan petir penuh atau sebagian.

LPZ 0 dibagi lagi menjadi:

LPZ 0_A: Zona di mana ancaman disebabkan oleh kilatan petir langsung dan medan elektromagnetik petir penuh. Sistem internal mungkin mengalami lonjakan arus petir penuh.

LPZ 0_B: Zona terlindung dari kilatan petir langsung tetapi ancamannya adalah medan elektromagnetik petir penuh. Sistem internal dapat terkena arus gelombang petir parsial.

Zona dalam (terlindung dari kilatan petir langsung):

LPZ 1: Zona di mana arus lonjakan dibatasi oleh antarmuka yang berbagi dan mengisolasi arus dan / atau oleh SPD di perbatasan. Pelindung spasial dapat melemahkan medan elektromagnetik petir.

LPZ 2… n: Zona di mana arus lonjakan mungkin lebih jauh dibatasi oleh antarmuka berbagi dan isolasi dan / atau dengan SPD tambahan di perbatasan. Perisai spasial tambahan dapat digunakan untuk mengurangi medan elektromagnetik petir.

Ketentuan dan Definisi

Kapasitas pemutusan, ikuti kemampuan pemadaman saat ini I_fi

Kapasitas putus adalah nilai rms yang tidak terpengaruh (prospektif) dari arus listrik mengikuti yang dapat secara otomatis dipadamkan oleh perangkat pelindung lonjakan arus saat menghubungkan U_C. Ini dapat dibuktikan dalam uji tugas operasi sesuai dengan EN 61643-11: 2012.

Kategori menurut IEC 61643-21: 2009

Sejumlah tegangan impuls dan arus impuls dijelaskan dalam IEC 61643-21: 2009 untuk menguji kemampuan pembawa arus dan batasan tegangan gangguan impuls. Tabel 3 dari standar ini mencantumkan ini ke dalam kategori dan memberikan nilai yang disukai. Dalam Tabel 2 dari standar IEC 61643-22, sumber transien ditetapkan ke kategori impuls yang berbeda menurut mekanisme decoupling. Kategori C2 mencakup kopling induktif (lonjakan), kopling galvanik kategori D1 (arus petir). Kategori yang relevan ditentukan dalam data teknis. Perangkat pelindung lonjakan LSP melampaui nilai dalam kategori yang ditentukan. Oleh karena itu, nilai pasti untuk kemampuan membawa arus impuls ditunjukkan oleh arus luahan nominal (8/20 μs) dan arus impuls petir (10/350 μs).

Gelombang kombinasi

Gelombang kombinasi dihasilkan oleh generator hibrida (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) dengan impedansi fiktif 2 Ω. Tegangan rangkaian terbuka generator ini disebut U_OC. ATAU_OC adalah indikator yang disukai untuk arester tipe 3 karena hanya arester ini yang dapat diuji dengan gelombang kombinasi (sesuai dengan EN 61643-11).

Frekuensi cut-off f_G

Frekuensi cut-off mendefinisikan perilaku bergantung frekuensi dari sebuah arester. Frekuensi cut-off setara dengan frekuensi yang menyebabkan kerugian penyisipan (a_E) sebesar 3 dB dalam kondisi pengujian tertentu (lihat EN 61643-21: 2010). Kecuali dinyatakan lain, nilai ini mengacu pada sistem 50 Ω.

Tingkat proteksi

Tingkat perlindungan IP sesuai dengan kategori perlindungan

dijelaskan dalam IEC 60529.

Waktu pemutusan t_a

Waktu pemutusan adalah waktu yang berlalu sampai pemutusan otomatis dari catu daya jika terjadi kegagalan sirkuit atau peralatan yang akan dilindungi. Waktu pemutusan adalah nilai khusus aplikasi yang dihasilkan dari intensitas arus gangguan dan karakteristik perangkat pelindung.

Koordinasi energi SPD

Koordinasi energi adalah interaksi selektif dan terkoordinasi dari elemen perlindungan bertingkat (= SPD) dari konsep proteksi petir dan lonjakan keseluruhan. Ini berarti bahwa beban total arus impuls petir dibagi antara SPD sesuai dengan kemampuan membawa energinya. Jika koordinasi energi tidak memungkinkan, SPD hilir tidak mencukupi

lega oleh SPD hulu karena SPD hulu terlambat beroperasi, tidak mencukupi atau tidak sama sekali. Akibatnya, SPD hilir serta peralatan terminal yang akan dilindungi dapat dihancurkan. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 menjelaskan cara memverifikasi koordinasi energi. SPD tipe 1 berbasis celah percikan menawarkan keuntungan yang cukup besar karena peralihan tegangannya

karakteristik (lihat WAVE BREAKTOR FPEMBERIAN MINYAK SUCI).

Rentang frekuensi

Rentang frekuensi mewakili rentang transmisi atau frekuensi cut-off dari arester tergantung pada karakteristik atenuasi yang dijelaskan.

Insertion loss

Dengan frekuensi tertentu, kerugian penyisipan perangkat pelindung lonjakan ditentukan oleh hubungan nilai tegangan di tempat pemasangan sebelum dan sesudah memasang perangkat pelindung lonjakan arus. Kecuali dinyatakan lain, nilai mengacu pada sistem 50 Ω.

Sekering cadangan terintegrasi

Menurut standar produk untuk SPD, perangkat pelindung arus berlebih / sekering cadangan harus digunakan. Namun, hal ini memerlukan ruang tambahan di papan distribusi, panjang kabel tambahan, yang harus sependek mungkin sesuai dengan IEC 60364-5-53, waktu pemasangan tambahan (dan biaya), dan dimensi sekring. Sekering yang terintegrasi dalam arester cocok untuk arus impuls yang terlibat menghilangkan semua kerugian ini. Keuntungan ruang, upaya pemasangan kabel yang lebih rendah, pemantauan sekering terintegrasi, dan peningkatan efek perlindungan karena kabel penghubung yang lebih pendek jelas merupakan keuntungan dari konsep ini.

Arus impuls petir I_imp

Arus impuls petir adalah kurva arus impuls standar dengan bentuk gelombang 10/350 μs. Parameternya (nilai puncak, muatan, energi spesifik) mensimulasikan beban yang disebabkan oleh arus petir alami. Arus petir dan arester gabungan harus mampu melepaskan arus impuls petir tersebut beberapa kali tanpa dihancurkan.

Sekring cadangan proteksi arus berlebih / arester sisi-sisi

Gawai proteksi arus berlebih (mis. Sekering atau pemutus sirkuit) yang terletak di luar arester pada sisi pemakanan untuk memutus arus mengikuti frekuensi daya segera setelah kapasitas putus gawai proteksi lonjakan terlampaui. Tidak diperlukan sekring cadangan tambahan karena sekring cadangan sudah terintegrasi dalam SPD.

Tegangan operasi kontinu maksimum U_C

Tegangan operasi kontinu maksimum (tegangan operasi maksimum yang diizinkan) adalah nilai rms dari tegangan maksimum yang dapat dihubungkan ke terminal yang sesuai dari perangkat pelindung lonjakan arus selama operasi. Ini adalah tegangan maksimum pada arester in

keadaan non-konduktor yang ditentukan, yang mengembalikan arester ke keadaan ini setelah trip dan habis. Nilai U_C tergantung pada tegangan nominal sistem yang akan dilindungi dan spesifikasi installer (IEC 60364-5-534).

Tegangan operasi kontinu maksimum U_CPV untuk sistem fotovoltaik (PV)

Nilai tegangan dc maksimum yang dapat diterapkan secara permanen ke terminal SPD. Untuk memastikan bahwa U_CPV lebih tinggi dari tegangan sirkuit terbuka maksimum sistem PV jika semua pengaruh eksternal (misalnya suhu lingkungan, intensitas radiasi matahari), U_CPV harus lebih tinggi dari tegangan rangkaian terbuka maksimum ini dengan faktor 1.2 (menurut CLC / TS 50539-12). Faktor 1.2 ini memastikan bahwa SPD tidak memiliki dimensi yang salah.

Debit maksimum saat ini I_max

Arus pelepasan maksimum adalah nilai puncak maksimum dari arus impuls 8/20 μs yang dapat dilepaskan oleh perangkat dengan aman.

Kapasitas transmisi maksimal

Kapasitas transmisi maksimum menentukan daya frekuensi tinggi maksimum yang dapat ditransmisikan melalui perangkat pelindung lonjakan koaksial tanpa mengganggu komponen perlindungan.

Arus luahan nominal I_n

Arus luahan nominal adalah nilai puncak arus impuls 8/20 μs dimana perangkat pelindung lonjakan arus dinilai dalam program uji tertentu dan yang dapat dilepaskan oleh perangkat pelindung lonjakan beberapa kali.

Arus beban nominal (arus nominal) I_L

Arus beban nominal adalah arus operasi maksimum yang diizinkan yang dapat mengalir secara permanen melalui terminal yang sesuai.

Tegangan nominal U_N

Tegangan nominal adalah singkatan dari tegangan nominal sistem yang akan dilindungi. Nilai tegangan nominal sering kali berfungsi sebagai jenis penunjukan perangkat pelindung lonjakan arus untuk sistem teknologi informasi. Ini diindikasikan sebagai nilai rms untuk sistem ac.

Arester N-PE

Perangkat pelindung lonjakan arus yang dirancang khusus untuk pemasangan antara konduktor N dan PE.

Kisaran suhu pengoperasian T_U

Kisaran suhu pengoperasian menunjukkan kisaran di mana perangkat dapat digunakan. Untuk perangkat non-pemanas sendiri, ini sama dengan kisaran suhu sekitar. Kenaikan suhu untuk perangkat pemanas sendiri tidak boleh melebihi nilai maksimum yang ditunjukkan.

Sirkuit pelindung

Sirkuit pelindung adalah perangkat pelindung bertingkat dan bertingkat. Tahapan perlindungan individu dapat terdiri dari celah percikan, varistor, elemen semikonduktor dan tabung pelepasan gas (lihat Koordinasi energi).

Konduktor pelindung saat ini I_PE

Arus konduktor pelindung adalah arus yang mengalir melalui sambungan PE ketika alat pelindung lonjakan arus disambungkan ke tegangan operasi kontinu maksimum U_C, sesuai dengan petunjuk pemasangan dan tanpa konsumen sisi beban.

Kontak pensinyalan jarak jauh

Kontak pensinyalan jarak jauh memungkinkan pemantauan jarak jauh yang mudah dan indikasi status pengoperasian perangkat. Ini fitur terminal tiga kutub dalam bentuk kontak pergantian mengambang. Kontak ini dapat digunakan sebagai pemutusan dan / atau kontak sehingga dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam sistem kendali gedung, pengontrol kabinet switchgear, dll.

Waktu respon t_A

Waktu respons terutama mencirikan kinerja respons elemen perlindungan individu yang digunakan dalam arester. Bergantung pada laju kenaikan du / dt tegangan impuls atau di / dt arus impuls, waktu respons dapat bervariasi dalam batas tertentu.

Kembali kerugian

Dalam aplikasi frekuensi tinggi, kerugian kembali mengacu pada berapa banyak bagian dari gelombang "utama" yang dipantulkan pada perangkat pelindung (titik lonjakan). Ini adalah ukuran langsung dari seberapa baik perangkat pelindung disesuaikan dengan impedansi karakteristik sistem.

Resistensi seri

Resistensi dalam arah aliran sinyal antara input dan output arester.

Perisai atenuasi

Hubungan daya yang dimasukkan ke dalam kabel koaksial ke daya yang diradiasikan oleh kabel melalui konduktor fase.

Perangkat pelindung lonjakan arus (SPD)

Perangkat pelindung lonjakan arus terutama terdiri dari resistor yang bergantung pada tegangan (varistor, dioda penekan) dan / atau celah percikan (jalur pelepasan). Perangkat pelindung lonjakan arus digunakan untuk melindungi peralatan dan instalasi listrik lainnya dari lonjakan tinggi yang tidak dapat diterima dan / atau untuk membentuk ikatan ekuipotensial. Perangkat pelindung lonjakan arus dikategorikan:

1. a) menurut penggunaannya menjadi:

• Perangkat pelindung lonjakan arus untuk instalasi dan perangkat catu daya

untuk tegangan nominal berkisar hingga 1000 V.

- menurut EN 61643-11: 2012 menjadi tipe 1/2/3 SPDs

- menurut IEC 61643-11: 2011 ke dalam SPD kelas I / II / III

Pergantian Merah / Garis. rangkaian produk dengan standar baru EN 61643-11: 2012 dan IEC 61643-11: 2011 akan selesai pada tahun 2014.

• Perangkat pelindung lonjakan arus untuk instalasi dan perangkat teknologi informasi

untuk melindungi peralatan elektronik modern dalam telekomunikasi dan jaringan pensinyalan dengan tegangan nominal hingga 1000 V ac (nilai efektif) dan 1500 V dc terhadap pengaruh tidak langsung dan langsung dari sambaran petir dan transien lainnya.

- menurut IEC 61643-21: 2009 dan EN 61643-21: 2010.

• Mengisolasi celah percikan untuk sistem terminasi bumi atau ikatan ekuipotensial
• Perangkat pelindung lonjakan arus untuk digunakan dalam sistem fotovoltaik

untuk tegangan nominal berkisar hingga 1500 V.

- menurut EN 50539-11: 2013 ke dalam tipe 1/2 SPD

1. b) menurut kapasitas pelepasan arus impuls dan efek perlindungannya menjadi:

• Arester arus petir / arester arus petir terkoordinasi

untuk melindungi instalasi dan peralatan dari interferensi akibat sambaran petir langsung atau terdekat (dipasang di batas antara LPZ 0_A dan 1).

• Penahan lonjakan arus

untuk melindungi instalasi, peralatan dan perangkat terminal dari sambaran petir jarak jauh, mengganti tegangan berlebih serta pelepasan muatan listrik statis (dipasang di batas hilir LPZ 0_B).

• Arester gabungan

untuk melindungi instalasi, peralatan dan perangkat terminal dari interferensi akibat sambaran petir langsung atau di dekatnya (dipasang di batas antara LPZ 0_A dan 1 serta 0_A dan 2).

Data teknis perangkat pelindung lonjakan arus

Data teknis perangkat pelindung lonjakan arus mencakup informasi tentang kondisi penggunaannya sesuai dengan:

• Aplikasi (misalnya instalasi, kondisi listrik, suhu)
• Performa jika terjadi interferensi (mis. Kapasitas pelepasan arus impuls, ikuti kemampuan pemadaman arus, level proteksi tegangan, waktu respons)
• Kinerja selama operasi (misal arus nominal, atenuasi, tahanan isolasi)
• Performa jika terjadi kegagalan (mis. Sekring cadangan, pemisah, pengaman kegagalan, opsi sinyal jarak jauh)

Kemampuan menahan sirkuit pendek

Kemampuan menahan hubung singkat adalah nilai dari arus hubung singkat frekuensi daya prospektif yang ditangani oleh perangkat pelindung lonjakan arus ketika sekering cadangan maksimum yang relevan dihubungkan ke hulu.

Peringkat hubung singkat I_SCPV dari SPD dalam sistem fotovoltaik (PV)

Arus hubung singkat maksimum yang tidak terpengaruh yang dapat ditahan oleh SPD, sendiri atau bersama dengan perangkat pemutusannya.

Tegangan lebih sementara (TOV)

Tegangan lebih sementara dapat terjadi pada perangkat pelindung lonjakan arus untuk waktu yang singkat karena kesalahan pada sistem tegangan tinggi. Ini harus dibedakan dengan jelas dari transien yang disebabkan oleh sambaran petir atau operasi pengalihan, yang berlangsung tidak lebih dari sekitar 1 ms. Amplitudo U_T dan durasi tegangan lebih sementara ini ditentukan dalam EN 61643-11 (200 ms, 5 s atau 120 mnt.) dan diuji secara individual untuk SPD yang relevan sesuai dengan konfigurasi sistem (TN, TT, dll.). SPD dapat a) gagal secara andal (keamanan TOV) atau b) tahan TOV (TOV tahan), yang berarti bahwa itu sepenuhnya beroperasi selama dan setelah

tegangan berlebih sementara.

Pemisah termal

Perangkat pelindung lonjakan arus untuk digunakan dalam sistem catu daya yang dilengkapi dengan resistor yang dikontrol tegangan (varistor) sebagian besar dilengkapi dengan pemisah termal terintegrasi yang melepaskan perangkat pelindung lonjakan arus dari listrik jika terjadi kelebihan beban dan menunjukkan status pengoperasian ini. Pemutus merespons "panas saat ini" yang dihasilkan oleh varistor yang kelebihan beban dan memutuskan perangkat pelindung lonjakan arus dari listrik jika suhu tertentu terlampaui. Pemutus dirancang untuk melepaskan perangkat pelindung lonjakan yang kelebihan beban pada waktunya untuk mencegah kebakaran. Ini tidak dimaksudkan untuk memastikan perlindungan terhadap kontak tidak langsung. Fungsi

pemisah termal ini dapat diuji dengan simulasi kelebihan beban / penuaan arester.

Arus luahan total I_total

Arus yang mengalir melalui PE, PEN atau koneksi bumi dari SPD multipol selama pengujian arus luahan total. Pengujian ini digunakan untuk menentukan beban total jika arus mengalir secara bersamaan melalui beberapa jalur proteksi dari SPD multipol. Parameter ini menentukan kapasitas buangan total yang ditangani secara andal oleh jumlah individu

jalur SPD.

Tingkat proteksi tegangan U_p

Tingkat proteksi voltase dari gawai proteksi lonjakan adalah nilai maksimum sesaat dari voltase di terminal gawai proteksi lonjakan, ditentukan dari pengujian individual standar:

- Tegangan sparkover impuls petir 1.2 / 50 μs (100%)

- Tegangan sparkover dengan laju kenaikan 1kV / μs

- Batas tegangan terukur pada arus luahan nominal I_n

Tingkat proteksi tegangan mencirikan kemampuan perangkat pelindung lonjakan arus untuk membatasi lonjakan ke tingkat sisa. Tingkat proteksi tegangan menentukan lokasi pemasangan dengan memperhatikan kategori tegangan lebih menurut IEC 60664-1 dalam sistem catu daya. Untuk perangkat pelindung lonjakan arus yang akan digunakan dalam sistem teknologi informasi, tingkat perlindungan tegangan harus disesuaikan dengan tingkat kekebalan peralatan yang akan dilindungi (IEC 61000-4-5: 2001).

Perencanaan proteksi petir internal dan proteksi lonjakan

Persyaratan untuk Komponen Perlindungan Petir Eksternal

Komponen yang digunakan untuk memasang sistem proteksi petir eksternal harus memenuhi persyaratan mekanis dan listrik tertentu, yang ditentukan dalam seri standar EN 62561-x. Komponen proteksi petir dikategorikan menurut fungsinya, misalnya komponen sambungan (EN 62561-1), konduktor dan elektroda arde (EN 62561-2).

Pengujian komponen proteksi petir konvensional

Komponen proteksi petir logam (klem, konduktor, batang terminasi udara, elektroda bumi) yang terkena pelapukan harus mengalami penuaan / pengkondisian buatan sebelum pengujian untuk memverifikasi kesesuaiannya untuk aplikasi yang dimaksudkan. Sesuai dengan EN 60068-2-52 dan EN ISO 6988, komponen logam mengalami penuaan buatan dan diuji dalam dua langkah.

Pelapukan alami dan paparan korosi komponen proteksi petir

Langkah 1: Perawatan kabut garam

Pengujian ini ditujukan untuk komponen atau perangkat yang dirancang untuk menahan paparan atmosfer garam. Alat uji terdiri dari ruang kabut garam tempat spesimen diuji dengan uji level 2 selama lebih dari tiga hari. Uji tingkat 2 meliputi tiga fase penyemprotan masing-masing 2 jam, menggunakan larutan natrium klorida (NaCl) 5% pada suhu antara 15 ° C dan 35 ° C diikuti dengan penyimpanan kelembaban pada kelembaban relatif 93% dan suhu 40 ± 2 ° C selama 20 hingga 22 jam sesuai dengan EN 60068-2-52.

Langkah 2: Perawatan atmosfer belerang yang lembab

Pengujian ini untuk mengevaluasi ketahanan bahan atau benda kondensasi kelembaban yang mengandung sulfur dioksida sesuai dengan EN ISO 6988.

Alat uji (Gambar 2) terdiri dari ruang uji tempat spesimen

diperlakukan dengan konsentrasi sulfur dioksida dalam fraksi volume 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) dalam tujuh siklus pengujian. Setiap siklus yang berdurasi 24 jam terdiri dari periode pemanasan selama 8 jam dengan suhu 40 ± 3 ° C dalam suasana lembab dan jenuh yang diikuti dengan periode istirahat selama 16 jam. Setelah itu, atmosfer belerang yang lembab diganti.

Kedua komponen untuk penggunaan di luar ruangan dan komponen yang terkubur di dalam tanah mengalami penuaan / pengondisian. Untuk komponen yang terkubur di dalam tanah, persyaratan dan tindakan tambahan harus dipertimbangkan. Tidak ada klem atau konduktor aluminium yang dapat terkubur di dalam tanah. Jika baja tahan karat akan dikubur di dalam tanah, hanya baja tahan karat paduan tinggi yang boleh digunakan, misalnya StSt (V4A). Sesuai dengan standar DIN VDE 0151 Jerman, StSt (V2A) tidak diperbolehkan. Komponen untuk penggunaan dalam ruangan seperti batang pengikat ekuipotensial tidak harus mengalami penuaan / pengkondisian. Hal yang sama berlaku untuk komponen yang disematkan

dalam beton. Oleh karena itu komponen ini sering dibuat dari baja non-galvanis (hitam).

Sistem terminasi udara / batang terminasi udara

Batang terminasi udara biasanya digunakan sebagai sistem terminasi udara. Tersedia dalam berbagai desain, misalnya dengan panjang 1 m untuk pemasangan dengan alas beton pada atap datar, hingga tiang teleskopik penangkal petir dengan panjang 25 m untuk instalasi biogas. EN 62561-2 menentukan penampang melintang minimum dan bahan yang diizinkan dengan sifat listrik dan mekanik yang sesuai untuk batang pemutusan udara. Dalam kasus batang terminasi udara dengan ketinggian yang lebih besar, tahanan tekuk batang terminasi udara dan stabilitas sistem lengkap (batang terminasi udara dalam tripod) harus diverifikasi dengan menggunakan perhitungan statis. Penampang melintang dan bahan yang dibutuhkan harus dipilih berdasarkan

pada perhitungan ini. Kecepatan angin dari zona beban angin yang relevan juga harus diperhitungkan untuk perhitungan ini.

Pengujian komponen koneksi

Komponen koneksi, atau sering disebut klem, digunakan sebagai komponen proteksi petir untuk menghubungkan konduktor (konduktor bawah, konduktor terminasi udara, masuk bumi) satu sama lain atau ke suatu instalasi.

Bergantung pada jenis bahan penjepit dan penjepit, banyak kombinasi penjepit yang berbeda dapat dilakukan. Rute konduktor dan kemungkinan kombinasi material sangat menentukan dalam hal ini. Jenis perutean konduktor menjelaskan bagaimana penjepit menghubungkan konduktor dalam pengaturan silang atau paralel.

Dalam kasus beban arus petir, klem dikenakan gaya elektrodinamik dan termal yang sangat tergantung pada jenis jalur konduktor dan sambungan klem. Tabel 1 menunjukkan bahan yang dapat digabungkan tanpa menyebabkan korosi kontak. Kombinasi bahan yang berbeda satu sama lain dan kekuatan mekanik serta sifat termalnya yang berbeda memiliki efek yang berbeda pada komponen sambungan ketika arus petir mengalir melaluinya. Hal ini khususnya terbukti untuk komponen sambungan baja tahan karat (StSt) di mana suhu tinggi terjadi karena konduktivitas rendah segera setelah arus petir mengalir melaluinya. Oleh karena itu, uji arus petir sesuai dengan EN 62561-1 harus dilakukan untuk semua klem. Untuk menguji kasus terburuk, tidak hanya kombinasi konduktor yang berbeda, tetapi juga kombinasi bahan yang ditentukan oleh pabrikan harus diuji.

Pengujian berdasarkan contoh penjepit MV

Pertama-tama, jumlah kombinasi uji harus ditentukan. Klem MV yang digunakan terbuat dari stainless steel (StSt) sehingga dapat dikombinasikan dengan konduktor baja, alumunium, StSt dan tembaga seperti yang tertera pada Tabel 1. Selain itu dapat dihubungkan secara cross dan parallel yang juga harus diuji. Artinya, ada delapan kemungkinan kombinasi uji untuk klem MV yang digunakan (Gambar 3 dan 4).

Sesuai dengan EN 62561, masing-masing kombinasi uji ini harus diuji pada tiga spesimen / pengaturan uji yang sesuai. Ini berarti bahwa 24 spesimen penjepit MV tunggal ini harus diuji untuk mencakup seluruh rangkaian. Setiap spesimen tunggal dipasang dengan memadai

torsi pengencangan sesuai dengan persyaratan normatif dan dikenakan penuaan buatan dengan menggunakan kabut garam dan perlakuan atmosfer belerang lembab seperti dijelaskan di atas. Untuk uji kelistrikan berikutnya, spesimen harus dipasang pada pelat insulasi (Gambar 5).

Tiga impuls arus petir berbentuk gelombang 10/350 μs dengan 50 kA (tugas normal) dan 100 kA (tugas berat) diterapkan pada setiap spesimen. Setelah dibebani arus petir, spesimen tidak boleh menunjukkan tanda-tanda kerusakan.

Selain uji kelistrikan di mana spesimen dikenai gaya elektrodinamik jika terjadi beban arus petir, beban statis-mekanis diintegrasikan dalam standar EN 62561-1. Uji mekanis-statis ini terutama diperlukan untuk konektor paralel, konektor longitudinal, dll. Dan dilakukan dengan bahan konduktor dan rentang penjepit yang berbeda. Komponen sambungan yang terbuat dari baja tahan karat diuji dalam kondisi terburuk hanya dengan konduktor baja tahan karat tunggal (permukaan sangat halus). Komponen sambungan, misalnya klem MV yang ditunjukkan pada Gambar 6, disiapkan dengan torsi pengencangan yang ditentukan dan kemudian dibebani dengan gaya tarik mekanis 900 N (± 20 N) selama satu menit. Selama periode pengujian ini, konduktor tidak boleh bergerak lebih dari satu milimeter dan komponen sambungan tidak boleh menunjukkan tanda-tanda kerusakan. Uji mekanis-statis tambahan ini merupakan kriteria uji lain untuk komponen sambungan dan juga harus didokumentasikan dalam laporan uji pabrikan selain nilai kelistrikan.

Resistansi kontak (diukur di atas penjepit) untuk penjepit baja tahan karat tidak boleh melebihi 2.5 mΩ atau 1 mΩ untuk bahan lain. Torsi pelonggaran yang dibutuhkan harus dipastikan.

Akibatnya, pemasang sistem proteksi petir harus memilih komponen sambungan untuk tugas (H atau N) yang diharapkan di lokasi. Penjepit untuk tugas H (100 kA), misalnya, harus digunakan untuk batang pemutusan udara (arus petir penuh) dan penjepit untuk tugas N (50 kA) harus digunakan dalam jaring atau pada pintu masuk bumi (arus petir sudah didistribusikan).

Konduktor

EN 62561-2 juga menempatkan tuntutan khusus pada konduktor seperti terminasi udara dan konduktor bawah atau elektroda arde, misalnya elektroda arde cincin, misalnya:

• Sifat mekanis (kekuatan tarik minimum, perpanjangan minimum)
• Sifat listrik (resistivitas maks.)
• Sifat ketahanan korosi (penuaan buatan seperti dijelaskan di atas).

Sifat mekanik harus diuji dan diamati. Gambar 8 menunjukkan pengaturan pengujian untuk menguji kekuatan tarik konduktor melingkar (misalnya aluminium). Kualitas pelapisan (halus, kontinu) serta ketebalan minimum dan daya rekat pada bahan dasar merupakan hal yang penting dan harus diuji terutama jika menggunakan bahan lapis seperti baja galvanis (St / tZn).

Ini dijelaskan dalam standar dalam bentuk uji lentur. Untuk tujuan ini, spesimen dibengkokkan melalui radius yang sama dengan 5 kali diameternya hingga sudut 90 °. Dalam melakukannya, spesimen mungkin tidak menunjukkan tepi yang tajam, kerusakan atau pengelupasan. Selain itu, bahan konduktor harus mudah diproses saat memasang sistem proteksi petir. Kabel atau strip (kumparan) seharusnya mudah diluruskan dengan pelurus kawat (katrol pemandu) atau dengan torsi. Selain itu, harus mudah memasang / membengkokkan material pada struktur atau di dalam tanah. Persyaratan standar ini adalah fitur produk relevan yang harus didokumentasikan dalam lembar data produk terkait dari produsen.

Elektroda arde / batang arde

Batang pentanahan LSP yang dapat dipisahkan terbuat dari baja khusus dan seluruhnya dilapisi galvanis panas atau terdiri dari baja tahan karat paduan tinggi. Sambungan kopling yang memungkinkan sambungan batang tanpa memperbesar diameter adalah fitur khusus dari batang arde ini. Setiap batang memberikan lubang dan ujung pin.

EN 62561-2 menetapkan persyaratan untuk elektroda arde seperti material, geometri, dimensi minimum, serta sifat mekanik dan listrik. Sambungan kopling yang menghubungkan batang individu adalah titik lemah. Untuk alasan ini EN 62561-2 mensyaratkan bahwa uji mekanis dan listrik tambahan harus dilakukan untuk menguji kualitas sambungan kopling ini.

Untuk pengujian ini, batang dimasukkan ke dalam pemandu dengan pelat baja sebagai area tumbukan. Spesimen terdiri dari dua batang yang digabungkan dengan panjang masing-masing 500 mm. Tiga spesimen dari setiap jenis elektroda arde harus diuji. Ujung atas spesimen dihantam dengan palu getar dengan sisipan palu yang memadai selama dua menit. Tingkat pukulan palu harus 2000 ± 1000 menit-1 dan energi tumbukan satu langkah harus 50 ± 10 [Nm].

Jika kopling telah lulus uji ini tanpa cacat yang terlihat, maka kopling akan mengalami penuaan buatan melalui kabut garam dan perlakuan atmosfer belerang yang lembab. Kemudian kopling dibebani dengan tiga impuls arus petir 10/350 μs bentuk gelombang masing-masing 50 kA dan 100 kA. Resistansi kontak (diukur di atas kopling) batang bumi stainless steel tidak boleh melebihi 2.5 mΩ. Untuk menguji apakah sambungan kopling masih tersambung dengan kuat setelah diberikan beban arus petir ini, gaya kopling diuji dengan menggunakan mesin uji tarik.

Pemasangan sistem proteksi petir fungsional membutuhkan komponen dan perangkat yang diuji sesuai dengan standar terbaru yang digunakan. Pemasang sistem proteksi petir harus memilih dan memasang komponen dengan benar sesuai dengan persyaratan di lokasi pemasangan. Selain persyaratan mekanis, kriteria kelistrikan dari status proteksi petir terbaru harus dipertimbangkan dan dipatuhi.

Perhitungan Arus Hubung-Pendek Garis-ke-Bumi

Penentuan dimensi sistem terminasi bumi sehubungan dengan ampacity

Untuk tujuan ini, skenario kasus terburuk yang berbeda harus diperiksa. Dalam sistem tegangan menengah, gangguan bumi ganda akan menjadi kasus yang paling kritis. Gangguan pembumian pertama (misalnya pada transformator) dapat menyebabkan gangguan pembumian kedua di fase lain (misalnya, sambungan kabel yang salah pada sistem tegangan menengah). Menurut tabel 1 dari standar EN 50522 (Pembumian instalasi daya melebihi 1 kV ac), arus gangguan pembumian ganda I''kEE, yang didefinisikan sebagai berikut, akan mengalir melalui konduktor pembumian dalam hal ini:

I “kEE = 0,85 • I“ k

(I "k = arus hubung-pendek simetris awal tiga kutub)

Pada instalasi 20 kV dengan arus hubung-pendek simetris awal I'k 16 kA dan waktu pemutusan 1 detik, arus gangguan bumi ganda akan menjadi 13.6 kA. Ampacity dari konduktor pembumian dan busbar pembumian di gedung stasiun atau ruang tansformer harus dinilai sesuai dengan nilai ini. Dalam konteks ini, pemisahan arus dapat dipertimbangkan dalam kasus pengaturan cincin (dalam praktiknya digunakan faktor 0.65). Perencanaan harus selalu didasarkan pada data sistem yang sebenarnya (konfigurasi sistem, arus hubung singkat saluran ke bumi, waktu pemutusan sambungan).

Standar EN 50522 menentukan kerapatan arus hubung singkat maksimum G (A / mm2) untuk material yang berbeda. Penampang konduktor ditentukan dari material dan waktu pemutusan.

Arus yang dihitung sekarang dibagi dengan kerapatan arus G dari material yang relevan dan waktu pemutusan yang sesuai dan penampang minimum A._menit konduktor ditentukan.

A_menit= Saya ”_{kEE (cabang)} / G [mm²]

Penampang yang dihitung memungkinkan untuk memilih konduktor. Penampang melintang ini selalu dibulatkan ke penampang nominal yang lebih besar berikutnya. Dalam kasus sistem kompensasi, misalnya, sistem terminasi bumi itu sendiri (bagian yang bersentuhan langsung dengan bumi) dibebani dengan arus yang jauh lebih rendah yaitu hanya dengan arus gangguan bumi sisa I_E = rx I_RES dikurangi dengan faktor r. Arus ini tidak melebihi sekitar 10 A dan dapat mengalir secara permanen tanpa masalah jika digunakan penampang material pembumian yang umum.

Penampang minimum elektroda arde

Penampang melintang minimum yang berkaitan dengan kekuatan mekanik dan korosi ditentukan dalam standar DIN VDE 0151 Jerman (Material dan dimensi minimum elektroda arde sehubungan dengan korosi).

Beban angin jika sistem terminasi udara terisolasi menurut Eurocode 1

Kondisi cuaca ekstrim sedang meningkat di seluruh dunia sebagai akibat dari pemanasan global. Konsekuensi seperti kecepatan angin yang tinggi, peningkatan jumlah badai dan curah hujan yang tinggi tidak dapat diabaikan. Oleh karena itu, perancang dan pemasang akan menghadapi tantangan baru terutama yang berkaitan dengan beban angin. Ini tidak hanya mempengaruhi struktur bangunan (statika struktur), tetapi juga sistem terminasi udara.

Di bidang proteksi petir, standar DIN 1055-4: 2005-03 dan DIN 4131 telah digunakan sebagai dasar pengukuran sejauh ini. Pada Juli 2012, standar ini diganti dengan Eurocodes yang memberikan aturan desain struktural standar di seluruh Eropa (perencanaan struktur).

Standar DIN 1055-4: 2005-03 diintegrasikan dalam Eurocode 1 (EN 1991-1-4: Tindakan pada struktur - Bagian 1-4: Tindakan umum - Tindakan angin) dan DIN V 4131: 2008-09 di Eurocode 3 ( EN 1993-3-1: Bagian 3-1: Menara, tiang dan cerobong asap - Menara dan tiang kapal). Dengan demikian, kedua standar ini membentuk dasar untuk menentukan dimensi sistem terminasi udara untuk sistem proteksi petir, namun, Eurocode 1 terutama relevan.

Parameter berikut digunakan untuk menghitung beban angin aktual yang diharapkan:

• Zona angin (Jerman dibagi menjadi empat zona angin dengan kecepatan angin dasar yang berbeda)
• Kategori medan (kategori medan menentukan sekeliling suatu struktur)
• Ketinggian benda di atas permukaan tanah
• Ketinggian lokasi (di atas permukaan laut, biasanya hingga 800 m di atas permukaan laut)

Faktor lain yang mempengaruhi seperti:

• lapisan gula
• Posisikan di punggung bukit atau di atas bukit
• Ketinggian benda diatas 300 m
• Ketinggian medan di atas 800 m (permukaan laut)

harus dipertimbangkan untuk lingkungan instalasi tertentu dan harus dihitung secara terpisah.

Kombinasi dari parameter yang berbeda menghasilkan kecepatan hembusan angin yang akan digunakan sebagai dasar untuk menentukan dimensi sistem terminasi udara dan instalasi lain seperti konduktor cincin yang ditinggikan. Dalam katalog kami, kecepatan angin hembusan maksimum ditentukan agar produk kami dapat menentukan jumlah pangkalan beton yang diperlukan tergantung pada kecepatan hembusan angin, misalnya dalam kasus sistem penghentian udara yang terisolasi. Ini tidak hanya memungkinkan untuk menentukan stabilitas statis, tetapi juga untuk mengurangi berat yang diperlukan dan juga beban atap.

Catatan penting:

"Kecepatan angin hembusan maksimum" yang ditentukan dalam katalog ini untuk masing-masing komponen ditentukan sesuai dengan persyaratan penghitungan khusus Jerman dari Eurocode 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12) yang didasarkan pada zona angin peta untuk Jerman dan kekhususan topografi negara tertentu yang terkait.

Saat menggunakan produk dari katalog ini di negara lain, kekhususan khusus negara dan metode penghitungan yang berlaku secara lokal lainnya, jika ada, dijelaskan dalam Eurocode 1 (EN 1991-1-4) atau dalam peraturan penghitungan yang berlaku secara lokal (di luar Eropa) harus diamati. Akibatnya, kecepatan angin hembusan maksimum yang disebutkan dalam katalog ini hanya berlaku untuk Jerman dan orientasi kasarnya hanya untuk negara lain. Kecepatan hembusan angin harus dihitung baru sesuai dengan metode penghitungan khusus negara!

Saat memasang batang terminasi udara di pangkalan beton, informasi / kecepatan angin hembusan di tabel harus dipertimbangkan. Informasi ini berlaku untuk bahan batang terminasi udara konvensional (Al, St / tZn, Cu dan StSt).

Jika batang terminasi udara dipasang dengan menggunakan spacer, perhitungannya didasarkan pada kemungkinan pemasangan di bawah ini.

Kecepatan angin hembusan maksimum yang diizinkan ditentukan untuk produk yang relevan dan harus dipertimbangkan untuk pemilihan / pemasangan. Kekuatan mekanik yang lebih tinggi dapat dicapai dengan menggunakan misalnya penyangga miring (dua penjarak diatur dalam segitiga) (berdasarkan permintaan).