BS EN IEC 62305 Standard di protezione contro i fulmini
Lo standard BS EN / IEC 62305 per la protezione contro i fulmini è stato originariamente pubblicato nel settembre 2006, per sostituire lo standard precedente, BS 6651: 1999. Per un 
periodo finito, BS EN / IEC 62305 e BS 6651 funzionavano in parallelo, ma nell'agosto 2008 la BS 6651 è stata ritirata e ora BS EN / IEC 63205 è lo standard riconosciuto per la protezione contro i fulmini.
Lo standard BS EN / IEC 62305 riflette una maggiore comprensione scientifica dei fulmini e dei suoi effetti negli ultimi vent'anni e fa il punto del crescente impatto della tecnologia e dei sistemi elettronici sulle nostre attività quotidiane. Più complessa ed esigente rispetto al suo predecessore, BS EN / IEC 62305 comprende quattro parti distinte: principi generali, gestione del rischio, danni fisici alle strutture e pericolo di vita e protezione dei sistemi elettronici.
Queste parti dello standard vengono presentate qui. Nel 2010 queste parti sono state sottoposte a revisione tecnica periodica, con le parti aggiornate 1, 3 e 4 rilasciate nel 2011. La parte aggiornata 2 è attualmente in discussione e dovrebbe essere pubblicata alla fine del 2012.
La chiave per BS EN / IEC 62305 è che tutte le considerazioni per la protezione contro i fulmini sono guidate da una valutazione dei rischi completa e complessa e che questa valutazione tiene conto non solo della struttura da proteggere ma anche dei servizi a cui la struttura è collegata. In sostanza, la protezione strutturale contro i fulmini non può più essere considerata isolata, la protezione contro sovratensioni transitorie o sovratensioni elettriche è parte integrante della norma BS EN / IEC 62305.
Struttura della BS EN / IEC 62305
La serie BS EN / IEC 62305 è composta da quattro parti, tutte da prendere in considerazione. Queste quattro parti sono descritte di seguito:
Parte 1: principi generali
La norma BS EN / IEC 62305-1 (parte 1) è un'introduzione alle altre parti dello standard e descrive essenzialmente come progettare un sistema di protezione dai fulmini (LPS) in conformità con le parti di accompagnamento dello standard.
Parte 2: gestione del rischio
L'approccio alla gestione del rischio BS EN / IEC 62305-2 (parte 2), non si concentra tanto sul danno puramente fisico a una struttura causato da una scarica di fulmini, ma più sul rischio di perdita di vite umane, perdita di servizio al pubblico, perdita del patrimonio culturale e perdita economica.
Parte 3: danni fisici alle strutture e pericolo di vita
BS EN / IEC 62305-3 (parte 3) si riferisce direttamente alla maggior parte della BS 6651. Si differenzia dalla BS 6651 in quanto questa nuova parte ha quattro classi o livelli di protezione di LPS, in contrasto con i due di base (ordinari e ad alto rischio) in BS 6651.
Parte 4: Sistemi elettrici ed elettronici
all'interno delle strutture, BS EN / IEC 62305-4 (parte 4) copre la protezione dei sistemi elettrici ed elettronici alloggiati all'interno delle strutture. Incarna ciò che l'allegato C della BS 6651 trasmette, ma con un nuovo approccio zonale denominato zone di protezione dai fulmini (LPZ). Fornisce informazioni per la progettazione, l'installazione, la manutenzione e il collaudo di un sistema di protezione da fulmini elettromagnetici (LEMP) (ora denominato Surge Protection Measures - SPM) per i sistemi elettrici / elettronici all'interno di una struttura.
La tabella seguente fornisce una panoramica generale delle principali differenze tra lo standard precedente, BS 6651 e BS EN / IEC 62305.
BS EN / IEC 62305-1 Principi generali
Questa parte iniziale della suite di standard BS EN / IEC 62305 serve come introduzione alle altre parti dello standard. Classifica le fonti e le tipologie di danno da valutare e introduce i rischi o le tipologie di sinistro prevedibili a seguito dell'attività fulminea.
Inoltre, definisce le relazioni tra danno e perdita che costituiscono la base per i calcoli della valutazione del rischio nella parte 2 dello standard.
I parametri della corrente di fulmine sono definiti. Questi sono usati come base per la selezione e l'implementazione delle misure di protezione appropriate dettagliate nelle parti 3 e 4 della norma. La parte 1 dello standard introduce anche nuovi concetti da considerare quando si prepara uno schema di protezione dai fulmini, come le zone di protezione dai fulmini (LPZ) e la distanza di separazione.
Danni e perdite
La norma BS EN / IEC 62305 identifica quattro principali fonti di danno:
S1 Lampeggia alla struttura
S2 Lampeggia vicino alla struttura
S3 lampeggia a un servizio
S4 Lampeggia vicino a un servizio
Ogni fonte di danno può provocare uno o più dei tre tipi di danno:
D1 Lesioni di esseri viventi a causa di tensioni di contatto e di passo
D2 Danni fisici (incendio, esplosione, distruzione meccanica, rilascio di sostanze chimiche) dovuti agli effetti della corrente di fulmine, comprese le scintille
D3 Guasto dei sistemi interni dovuto all'impulso elettromagnetico da fulmine (LEMP)
I seguenti tipi di perdite possono derivare da danni causati da fulmini:
L1 Perdita di vite umane
L2 Perdita di servizio al pubblico
L3 Perdita di patrimonio culturale
L4 Perdita di valore economico
Le relazioni di tutti i parametri di cui sopra sono riassunte nella Tabella 5.
La Figura 12 a pagina 271 illustra i tipi di danni e perdite derivanti dai fulmini.
Per una spiegazione più dettagliata dei principi generali che formano la parte 1 dello standard BS EN 62305, fare riferimento alla nostra guida di riferimento completa "A Guide to BS EN 62305". Sebbene focalizzata sullo standard BS EN, questa guida può fornire informazioni di supporto di interesse per i consulenti che progettano per l'equivalente IEC. Vedere pagina 283 per ulteriori dettagli su questa guida.
Criteri di progettazione dello schema
La protezione contro i fulmini ideale per una struttura e i suoi servizi connessi sarebbe racchiudere la struttura all'interno di uno schermo metallico (scatola) collegato a terra e perfettamente conduttore, e inoltre fornire un adeguato collegamento di tutti i servizi collegati al punto di ingresso nello schermo.
Questo, in sostanza, impedirebbe la penetrazione della corrente di fulmine e del campo elettromagnetico indotto nella struttura. Tuttavia, in pratica, non è possibile o addirittura conveniente andare a tali distanze.
Questo standard stabilisce quindi un insieme definito di parametri di corrente di fulmine in cui le misure di protezione, adottate in conformità con le sue raccomandazioni, ridurranno qualsiasi danno e perdita consequenziale a seguito di un fulmine. Tale riduzione del danno e del danno conseguente è valida purché i parametri di fulminazione rientrino nei limiti definiti, stabiliti come Lightning Protection Levels (LPL).
Livelli di protezione contro i fulmini (LPL)
Quattro livelli di protezione sono stati determinati sulla base di parametri ottenuti da documenti tecnici pubblicati in precedenza. Ogni livello ha una serie fissa di parametri di corrente di fulmine massima e minima. Questi parametri sono mostrati nella Tabella 6. I valori massimi sono stati utilizzati nella progettazione di prodotti quali componenti di protezione contro i fulmini e dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD). I valori minimi di corrente di fulmine sono stati utilizzati per ricavare il raggio della sfera rotolante per ogni livello.
Per una spiegazione più dettagliata dei livelli di protezione contro i fulmini e dei parametri di corrente massima / minima, consultare la Guida alla norma BS EN 62305.
Zone di protezione dai fulmini (LPZ)
Il concetto di zone di protezione dai fulmini (LPZ) è stato introdotto all'interno della norma BS EN / IEC 62305 in particolare per aiutare a determinare le misure di protezione necessarie per stabilire misure protettive per contrastare l'impulso elettromagnetico da fulmine (LEMP) all'interno di una struttura.
Il principio generale è che l'apparecchiatura che richiede protezione deve essere collocata in una LPZ le cui caratteristiche elettromagnetiche siano compatibili con la resistenza alle sollecitazioni dell'apparecchiatura o la capacità di immunità.
Il concept si rivolge a zone esterne, con il rischio di fulmini diretti (LPZ 0A), o il rischio che si verifichi una corrente di fulmine parziale (LPZ 0B) e livelli di protezione all'interno delle zone interne (LPZ 1 e LPZ 2).
In generale maggiore è il numero della zona (LPZ 2; LPZ 3 ecc.) Minori sono gli effetti elettromagnetici attesi. In genere, qualsiasi apparecchiatura elettronica sensibile dovrebbe essere collocata in LPZ con numero più alto ed essere protetta contro la LEMP dalle relative misure di protezione contro le sovratensioni ("SPM" come definito nella BS EN 62305: 2011).
SPM era precedentemente indicato come sistema di misure di protezione LEMP (LPMS) in BS EN / IEC 62305: 2006.
La Figura 13 evidenzia il concetto LPZ applicato alla struttura e alla SPM. Il concetto è ampliato in BS EN / IEC 62305-3 e BS EN / IEC 62305-4.
La selezione dell'SPM più adatto viene effettuata utilizzando la valutazione del rischio in conformità con BS EN / IEC 62305-2.
BS EN / IEC 62305-2 Gestione dei rischi
BS EN / IEC 62305-2 è la chiave per la corretta implementazione di BS EN / IEC 62305-3 e BS EN / IEC 62305-4. La valutazione e la gestione del rischio sono adesso
significativamente più approfondito ed esteso rispetto all'approccio della BS 6651.
La norma BS EN / IEC 62305-2 si occupa specificamente di effettuare una valutazione del rischio, i cui risultati definiscono il livello di Lightning Protection System (LPS) richiesto. Mentre BS 6651 ha dedicato 9 pagine (comprese le figure) all'argomento della valutazione del rischio, BS EN / IEC 62305-2 contiene attualmente oltre 150 pagine.
La prima fase della valutazione del rischio consiste nell'identificare in quale dei quattro tipi di perdita (come identificato nella BS EN / IEC 62305-1) può incorrere la struttura e il suo contenuto. L'obiettivo finale della valutazione del rischio è quantificare e, se necessario, ridurre i rischi primari rilevanti, ovvero:
R1 rischio di perdita di vite umane
R2 rischio di perdita del servizio al pubblico
R3 rischio di perdita del patrimonio culturale
R4 rischio di perdita di valore economico
Per ciascuno dei primi tre rischi principali, un rischio tollerabile (RT) è impostato. Questi dati possono essere ricavati nella Tabella 7 della IEC 62305-2 o nella Tabella NK.1 dell'allegato nazionale della BS EN 62305-2.
Ogni rischio primario (Rn) è determinato attraverso una lunga serie di calcoli definiti all'interno dello standard. Se il rischio effettivo (Rn) è inferiore o uguale al rischio tollerabile (RT), quindi non sono necessarie misure di protezione. Se il rischio effettivo (Rn) è maggiore del suo rischio tollerabile corrispondente (RT), quindi devono essere istituite misure di protezione. Si ripete la procedura sopra descritta (utilizzando nuovi valori relativi alle misure di protezione scelte) fino al Rn è minore o uguale al suo corrispondente RT. È questo processo iterativo mostrato nella Figura 14 che decide la scelta o addirittura il livello di protezione dai fulmini (LPL) del sistema di protezione dai fulmini (LPS) e delle misure di protezione dalle sovratensioni (SPM) per contrastare l'impulso elettromagnetico da fulmine (LEMP).
BS EN / IEC 62305-3 Danni fisici alle strutture e pericolo di vita
Questa parte della suite di standard riguarda le misure di protezione all'interno e intorno a una struttura e come tale si riferisce direttamente alla maggior parte della BS 6651.
Il corpo principale di questa parte dello standard fornisce indicazioni sulla progettazione di un sistema di protezione contro i fulmini (LPS) esterno, LPS interno e programmi di manutenzione e ispezione.
Sistema di protezione contro i fulmini (LPS)
La norma BS EN / IEC 62305-1 ha definito quattro livelli di protezione contro i fulmini (LPL) basati sulle probabili correnti di fulmine minime e massime. Questi LPL corrispondono direttamente alle classi di Lightning Protection System (LPS).
La correlazione tra i quattro livelli di LPL e LPS è identificata nella Tabella 7. In sostanza, maggiore è la LPL, maggiore è la classe di LPS richiesta.
La classe di LPS da installare è regolata dal risultato del calcolo della valutazione del rischio evidenziato nella BS EN / IEC 62305-2.
Considerazioni sulla progettazione di LPS esterni
Il progettista della protezione contro i fulmini deve inizialmente considerare gli effetti termici ed esplosivi causati nel punto di un fulmine e le conseguenze per la struttura in esame. A seconda delle conseguenze, il progettista può scegliere uno dei seguenti tipi di LPS esterni:
- Isolato
- Non isolato
Un LPS isolato viene generalmente scelto quando la struttura è costruita con materiali combustibili o presenta un rischio di esplosione.
Al contrario, un sistema non isolato può essere installato laddove tale pericolo non esiste.
Un LPS esterno è costituito da:
- Sistema di captazione dell'aria
- Sistema di conduttori in discesa
- Sistema di terminazione di terra
Questi singoli elementi di un LPS devono essere collegati insieme utilizzando appropriati componenti di protezione contro i fulmini (LPC) conformi (nel caso di BS EN 62305) con la serie BS EN 50164 (notare che questa serie BS EN deve essere sostituita dalla BS EN / IEC Serie 62561). Ciò garantirà che, in caso di scarica di corrente da fulmine sulla struttura, la corretta progettazione e scelta dei componenti ridurrà al minimo qualsiasi potenziale danno.
Sistema di captazione dell'aria
Il ruolo di un sistema di captazione dell'aria è quello di catturare la corrente di scarica del fulmine e dissiparla in modo innocuo a terra attraverso il conduttore di terra e il sistema di terminazione di terra. Pertanto è di vitale importanza utilizzare un sistema di captazione dell'aria correttamente progettato.
BS EN / IEC 62305-3 raccomanda quanto segue, in qualsiasi combinazione, per la progettazione del sistema di captazione dell'aria:
- Air rod (o terminali) siano essi alberi autoportanti o collegati con conduttori per formare una rete sul tetto
- Conduttori catenari (o sospesi), siano essi sostenuti da pali autoportanti o collegati con conduttori per formare una rete sul tetto
- Rete di conduttori a maglia che può trovarsi a diretto contatto con il tetto o essere sospesa sopra di esso (nel caso in cui sia di fondamentale importanza che il tetto non sia esposto a una scarica diretta di fulmini)
La norma chiarisce che tutti i tipi di sistemi di captazione dell'aria utilizzati devono soddisfare i requisiti di posizionamento stabiliti nel corpo della norma. Evidenzia che i componenti di captazione dell'aria devono essere installati su angoli, punti esposti e bordi della struttura. I tre metodi di base consigliati per determinare la posizione dei sistemi di captazione sono:
- Il metodo della sfera rotolante
- Il metodo dell'angolo di protezione
- Il metodo mesh
Questi metodi sono descritti in dettaglio nelle pagine seguenti.
Il metodo della sfera rotolante
Il metodo della sfera rotolante è un mezzo semplice per identificare le aree di una struttura che necessita di protezione, tenendo conto della possibilità di colpi laterali alla struttura. Il concetto di base dell'applicazione della sfera rotolante a una struttura è illustrato nella Figura 15.
Il metodo della sfera rotolante è stato utilizzato nella BS 6651, l'unica differenza è che nella BS EN / IEC 62305 ci sono raggi differenti della sfera rotolante che corrispondono alla relativa classe di LPS (vedere Tabella 8).
Questo metodo è adatto per definire zone di protezione per tutti i tipi di strutture, in particolare quelle di geometria complessa.
Il metodo dell'angolo protettivo
Il metodo dell'angolo di protezione è una semplificazione matematica del metodo della sfera rotolante. L'angolo di protezione (a) è l'angolo creato tra la punta (A) dell'asta verticale e una linea proiettata verso il basso sulla superficie su cui si trova l'asta (vedere la Figura 16).
L'angolo di protezione offerto da una canna ad aria è chiaramente un concetto tridimensionale in base al quale alla canna viene assegnato un cono di protezione spostando la linea AC con l'angolo di protezione di 360 ° attorno all'asta ad aria.
L'angolo di protezione differisce con l'altezza variabile dell'asta d'aria e la classe di LPS. L'angolo di protezione offerto da un'asta d'aria è determinato dalla Tabella 2 della BS EN / IEC 62305-3 (vedere la Figura 17).
La variazione dell'angolo di protezione è una modifica alla semplice zona di protezione di 45º offerta nella maggior parte dei casi dalla norma BS 6651. Inoltre, il nuovo standard utilizza l'altezza del sistema di captazione dell'aria al di sopra del piano di riferimento, che sia il livello del suolo o del tetto (vedere Figura 18).
Il metodo mesh
Questo è il metodo più comunemente utilizzato in base alle raccomandazioni della BS 6651. Anche in questo caso, all'interno della BS EN / IEC 62305 sono definite quattro diverse dimensioni delle maglie di captazione e corrispondono alla relativa classe di LPS (vedere Tabella 9).
Questo metodo è adatto dove le superfici piane richiedono protezione se sono soddisfatte le seguenti condizioni:
- I conduttori di captazione dell'aria devono essere posizionati sui bordi del tetto, sulle sporgenze del tetto e sui colmi del tetto con un'inclinazione superiore a 1 su 10 (5.7º)
- Nessuna installazione metallica sporge sopra il sistema di captazione dell'aria
La ricerca moderna sui danni inflitti dai fulmini ha dimostrato che i bordi e gli angoli dei tetti sono più suscettibili ai danni.
Quindi su tutte le strutture, in particolare con tetti piani, i conduttori perimetrali dovrebbero essere installati il più vicino possibile ai bordi esterni del tetto.
Come nella BS 6651, la norma attuale consente l'uso di conduttori (siano essi carpenteria metallica fortuita o conduttori LP dedicati) sotto il tetto. Le aste d'aria verticali (terminali) o le piastre di contatto devono essere montate sopra il tetto e collegate al sistema di conduttori sottostante. Le aste dell'aria devono essere distanziate non più di 10 m l'una dall'altra e se vengono utilizzate piastre di attacco in alternativa, queste dovrebbero essere posizionate strategicamente sopra l'area del tetto a non più di 5 m l'una dall'altra.
Sistemi di captazione dell'aria non convenzionali
Negli anni si è acceso un grande dibattito tecnico (e commerciale) sulla validità delle affermazioni fatte dai fautori di tali sistemi.
Questo argomento è stato discusso ampiamente all'interno dei gruppi di lavoro tecnici che hanno compilato BS EN / IEC 62305. Il risultato è stato quello di rimanere con le informazioni contenute in questo standard.
La norma BS EN / IEC 62305 afferma in modo inequivocabile che il volume o la zona di protezione offerta dal sistema di captazione dell'aria (es. Asta d'aria) deve essere determinata solo dalla dimensione fisica reale del sistema di captazione dell'aria.
Questa affermazione è rafforzata nella versione 2011 della BS EN 62305, essendo incorporata nel corpo dello standard, piuttosto che formare parte di un allegato (allegato A della BS EN / IEC 62305-3: 2006).
Tipicamente, se l'asta ad aria è alta 5 m, l'unica rivendicazione per la zona di protezione offerta da questa barra ad aria si baserebbe su 5 me la relativa classe di LPS e non su qualsiasi dimensione aumentata rivendicata da alcune barre ad aria non convenzionali.
Non è previsto che altri standard funzionino in parallelo con questo standard BS EN / IEC 62305.
Componenti naturali
Quando i tetti metallici vengono considerati come un sistema di captazione naturale dell'aria, la norma BS 6651 ha fornito indicazioni sullo spessore minimo e sul tipo di materiale in esame.
La norma BS EN / IEC 62305-3 fornisce una guida simile e informazioni aggiuntive se il tetto deve essere considerato a prova di foratura a causa di scariche di fulmini (vedere Tabella 10).
Ci dovrebbe essere sempre un minimo di due conduttori di discesa distribuiti lungo il perimetro della struttura. Ove possibile, i conduttori di discesa dovrebbero essere installati in ogni angolo esposto della struttura poiché la ricerca ha dimostrato che questi trasportano la maggior parte della corrente di fulmine.
Componenti naturali
BS EN / IEC 62305, come BS 6651, incoraggia l'uso di parti metalliche fortuite su o all'interno della struttura da incorporare nell'LPS.
Dove BS 6651 incoraggiava una continuità elettrica quando si utilizzano barre d'armatura situate in strutture in calcestruzzo, così fa anche BS EN / IEC 62305-3. Inoltre, afferma che le barre d'armatura sono saldate, bloccate con componenti di connessione adeguati o sovrapposte per un minimo di 20 volte il diametro dell'armatura. Questo per garantire che quelle barre d'armatura che possono trasportare correnti di fulmine abbiano connessioni sicure da una lunghezza all'altra.
Quando le barre di rinforzo interne devono essere collegate a conduttori esterni di discesa o alla rete di messa a terra, è adatta una delle disposizioni mostrate nella Figura 20. Se la connessione dal conduttore di incollaggio all'armatura deve essere racchiusa nel calcestruzzo, lo standard consiglia di utilizzare due morsetti, uno collegato a una lunghezza dell'armatura e l'altro a una lunghezza diversa dell'armatura. Le giunture dovrebbero quindi essere ricoperte da un composto che inibisce l'umidità come il nastro Denso.
Se le barre d'armatura (o telai in acciaio strutturale) devono essere utilizzate come conduttori di discesa, è necessario accertare la continuità elettrica dal sistema di captazione al sistema di terra. Per le strutture di nuova costruzione questo può essere deciso nella fase iniziale della costruzione utilizzando barre di rinforzo dedicate o in alternativa per far passare un conduttore di rame dedicato dalla sommità della struttura alla fondazione prima del getto del calcestruzzo. Questo conduttore di rame dedicato deve essere collegato periodicamente alle barre di rinforzo adiacenti / adiacenti.
In caso di dubbi sul percorso e sulla continuità delle barre d'armatura all'interno delle strutture esistenti, è necessario installare un sistema di conduttori esterni. Questi dovrebbero idealmente essere collegati alla rete di rinforzo delle strutture nella parte superiore e inferiore della struttura.
Sistema di terminazione di terra
Il sistema di terminazione di terra è vitale per la dispersione della corrente di fulmine in modo sicuro ed efficace nel terreno.
In linea con BS 6651, il nuovo standard raccomanda un unico sistema di terminazione di terra integrato per una struttura, che combini protezione contro i fulmini, alimentazione e sistemi di telecomunicazione. Il consenso dell'autorità operativa o del proprietario dei sistemi pertinenti dovrebbe essere ottenuto prima di qualsiasi incollaggio.
Un buon collegamento a terra dovrebbe possedere le seguenti caratteristiche:
- Bassa resistenza elettrica tra l'elettrodo e la terra. Più bassa è la resistenza dell'elettrodo di terra, più è probabile che la corrente del fulmine scelga di fluire lungo quel percorso rispetto a qualsiasi altro, consentendo alla corrente di essere condotta in sicurezza e dissipata nella terra
- Buona resistenza alla corrosione. La scelta del materiale per l'elettrodo di terra e le sue connessioni è di vitale importanza. Rimarrà sepolto nel terreno per molti anni, quindi deve essere totalmente affidabile
Lo standard sostiene un requisito di bassa resistenza di messa a terra e sottolinea che può essere ottenuto con un sistema di terminazione di terra complessivo di 10 ohm o inferiore.
Vengono utilizzate tre disposizioni base dell'elettrodo di terra.
- Disposizione di tipo A.
- Disposizione di tipo B.
- Elettrodi di terra di fondazione
Disposizione di tipo A.
È costituito da dispersori orizzontali o verticali, collegati a ciascun conduttore di discesa fissato all'esterno della struttura. Questo è in sostanza il sistema di messa a terra utilizzato nella BS 6651, dove ciascun conduttore di discesa ha un elettrodo di terra (asta) collegato ad esso.
Disposizione di tipo B.
Questa disposizione è essenzialmente un elettrodo di messa a terra ad anello completamente collegato che si trova intorno alla periferia della struttura ed è a contatto con il terreno circostante per un minimo dell'80% della sua lunghezza totale (cioè il 20% della sua lunghezza totale può essere alloggiato ad esempio nel seminterrato della struttura e non a diretto contatto con la terra).
Elettrodi di terra di fondazione
Questa è essenzialmente una disposizione di messa a terra di tipo B. Comprende conduttori installati nelle fondamenta in calcestruzzo della struttura. Se sono necessarie ulteriori lunghezze di elettrodi, questi devono soddisfare gli stessi criteri di quelli per la disposizione di tipo B. Gli elettrodi di terra di fondazione possono essere utilizzati per aumentare la rete di rinforzo in acciaio della fondazione.
Distanza di separazione (isolamento) dell'LPS esterno
Essenzialmente è necessaria una distanza di separazione (cioè l'isolamento elettrico) tra l'LPS esterno e le parti metalliche strutturali. Ciò ridurrà al minimo qualsiasi possibilità di corrente di fulmine parziale introdotta internamente nella struttura.
Ciò può essere ottenuto posizionando i parafulmini sufficientemente lontano da qualsiasi parte conduttiva che ha percorsi che conducono alla struttura. Quindi, se la scarica del fulmine colpisce il parafulmine, non può "colmare il divario" e lampeggiare sulla carpenteria metallica adiacente.
La norma BS EN / IEC 62305 consiglia un singolo sistema di terminazione di terra integrato per una struttura, che combini protezione contro i fulmini, alimentazione e sistemi di telecomunicazione.
Considerazioni sulla progettazione LPS interna
Il ruolo fondamentale dell'LPS interno è quello di evitare pericolose scintille all'interno della struttura da proteggere. Ciò potrebbe essere dovuto, a seguito di una scarica di fulmine, alla corrente di fulmine che fluisce nell'LPS esterno o in altre parti conduttive della struttura e che tenta di fulminare o generare scintille su installazioni metalliche interne.
L'esecuzione di adeguate misure di collegamento equipotenziale o la garanzia di una sufficiente distanza di isolamento elettrico tra le parti metalliche può evitare pericolose scintille tra le diverse parti metalliche.
Equipotenzialità antifulmine
Il collegamento equipotenziale è semplicemente l'interconnessione elettrica di tutte le installazioni / parti metalliche appropriate, in modo tale che, in caso di flusso di correnti di fulmine, nessuna parte metallica si trovi a un potenziale di tensione diverso l'una dall'altra. Se le parti metalliche sono essenzialmente allo stesso potenziale, il rischio di scintille o scariche elettriche viene annullato.
Questa interconnessione elettrica può essere ottenuta mediante collegamento naturale / fortuito o utilizzando conduttori di collegamento specifici dimensionati secondo le tabelle 8 e 9 della norma BS EN / IEC 62305-3.
Il collegamento può essere realizzato anche mediante l'uso di dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) dove il collegamento diretto con i conduttori di collegamento non è adatto.
La Figura 21 (che si basa sulla BS EN / IEC 62305-3 figE.43) mostra un tipico esempio di disposizione di collegamento equipotenziale. Il gas, l'acqua e l'impianto di riscaldamento centralizzato sono tutti collegati direttamente alla barra di collegamento equipotenziale situata all'interno ma vicino a un muro esterno vicino al livello del suolo. Il cavo di alimentazione è collegato tramite un apposito SPD, a monte del contatore elettrico, alla barra equipotenziale. Questa barra di collegamento deve essere posizionata vicino alla scheda di distribuzione principale (MDB) e anche strettamente collegata al sistema di terminazione di terra con conduttori di breve lunghezza. In strutture più grandi o estese possono essere necessarie diverse barre di incollaggio, ma devono essere tutte interconnesse tra loro.
Anche lo schermo di qualsiasi cavo dell'antenna insieme a qualsiasi alimentazione schermata per apparecchi elettronici instradati nella struttura deve essere collegata alla barra equipotenziale.
Ulteriori indicazioni relative al collegamento equipotenziale, ai sistemi di messa a terra dell'interconnessione a maglie e alla selezione di SPD sono disponibili nella guida LSP.
BS EN / IEC 62305-4 Sistemi elettrici ed elettronici all'interno delle strutture
I sistemi elettronici ormai pervadono quasi ogni aspetto della nostra vita, dall'ambiente di lavoro, al rifornimento di benzina dell'auto e persino alla spesa al supermercato locale. Come società, ora dipendiamo fortemente dal funzionamento continuo ed efficiente di tali sistemi. L'uso di computer, controlli elettronici di processo e telecomunicazioni è esploso negli ultimi due decenni. Non solo esistono più sistemi, ma anche la dimensione fisica dell'elettronica coinvolta si è ridotta considerevolmente (una dimensione più piccola significa meno energia richiesta per danneggiare i circuiti).
BS EN / IEC 62305 accetta che ora viviamo nell'era dell'elettronica, rendendo la protezione LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) per sistemi elettronici ed elettrici parte integrante dello standard attraverso la parte 4. LEMP è il termine dato agli effetti elettromagnetici generali dei fulmini, inclusi sovratensioni condotte (sovratensioni e correnti transitorie) ed effetti dei campi elettromagnetici irradiati.
Il danno LEMP è talmente diffuso da essere identificato come una delle tipologie specifiche (D3) da cui proteggere e che il danno LEMP può verificarsi da tutti i punti di sciopero alla struttura o ai servizi collegati - diretti o indiretti - per ulteriore riferimento alle tipologie dei danni causati da fulmini vedere la Tabella 5. Questo approccio esteso tiene anche conto del pericolo di incendio o esplosione associato ai servizi collegati alla struttura, ad esempio energia, telecomunicazioni e altre linee metalliche.
Il fulmine non è l'unica minaccia ...
Le sovratensioni transitorie causate da eventi di commutazione elettrica sono molto comuni e possono essere fonte di notevoli interferenze. La corrente che scorre attraverso un conduttore crea un campo magnetico in cui viene immagazzinata l'energia. Quando la corrente viene interrotta o spenta, l'energia nel campo magnetico viene improvvisamente rilasciata. Nel tentativo di dissiparsi diventa un transitorio ad alta tensione.
Maggiore è l'energia immagazzinata, maggiore è il transitorio risultante. Correnti più elevate e lunghezze di conduttore più lunghe contribuiscono a una maggiore quantità di energia immagazzinata e anche rilasciata!
Questo è il motivo per cui i carichi induttivi come motori, trasformatori e azionamenti elettrici sono tutte cause comuni di transitori di commutazione.
Il significato di BS EN / IEC 62305-4
In precedenza, la protezione da sovratensioni o sovratensioni transitorie era inclusa come allegato di consulenza nello standard BS 6651, con una valutazione del rischio separata. Di conseguenza, la protezione è stata spesso fornita dopo che sono stati subiti danni alle apparecchiature, spesso attraverso l'obbligo nei confronti delle compagnie di assicurazione. Tuttavia, la singola valutazione del rischio in BS EN / IEC 62305 stabilisce se è necessaria una protezione strutturale e / o LEMP, quindi la protezione strutturale contro i fulmini non può ora essere considerata separatamente dalla protezione da sovratensioni transitorie, nota come dispositivi di protezione da sovratensioni (SPD) all'interno di questo nuovo standard. Questo di per sé è una deviazione significativa da quella della BS 6651.
Infatti, come da BS EN / IEC 62305-3, un sistema LPS non può più essere montato senza corrente di fulmine o SPD di collegamento equipotenziale ai servizi metallici in entrata che hanno "conduttori attivi" - come cavi di alimentazione e telecomunicazioni - che non possono essere collegati direttamente alla terra. Tali SPD sono necessari per proteggere dal rischio di morte umana prevenendo pericolose scintille che potrebbero presentare rischi di incendio o scosse elettriche.
Gli scaricatori di corrente da fulmine o equipotenziali vengono utilizzati anche sulle linee di servizio aeree che alimentano le strutture che sono a rischio di un colpo diretto. Tuttavia, l'uso di questi SPD da soli "non fornisce una protezione efficace contro i guasti di sistemi elettrici o elettronici sensibili", per citare BS EN / IEC 62305 parte 4, che è specificamente dedicato alla protezione dei sistemi elettrici ed elettronici all'interno delle strutture.
Gli scaricatori di corrente da fulmine costituiscono una parte di un set coordinato di SPD che includono SPD di sovratensione, che sono necessari in totale per proteggere efficacemente i sistemi elettrici ed elettronici sensibili da fulmini e transitori di commutazione.
Zone di protezione dai fulmini (LPZ)
Mentre BS 6651 ha riconosciuto un concetto di zonizzazione nell'Allegato C (Categorie di posizione A, B e C), BS EN / IEC 62305-4 definisce il concetto di zone di protezione dai fulmini (LPZ). La Figura 22 illustra il concetto di base LPZ definito dalle misure di protezione contro LEMP come dettagliato nella parte 4.
All'interno di una struttura, vengono create una serie di LPZ per avere, o identificate come già aventi, successivamente una minore esposizione agli effetti dei fulmini.
Le zone successive utilizzano una combinazione di bonding, schermatura e SPD coordinati per ottenere una significativa riduzione della gravità LEMP, da correnti di picco condotte e sovratensioni transitorie, nonché effetti del campo magnetico irradiato. I progettisti coordinano questi livelli in modo che le apparecchiature più sensibili siano collocate nelle zone più protette.
Le LPZ possono essere suddivise in due categorie: 2 zone esterne (LPZ 0A, PLZ 0B) e normalmente 2 zone interne (LPZ 1, 2) anche se possono essere introdotte ulteriori zone per un'ulteriore riduzione del campo elettromagnetico e della corrente di fulmine se richiesto.
Zone esterne
PLZ 0A è l'area soggetta a fulmini diretti e quindi potrebbe dover portare fino alla piena corrente di fulmine.
Questa è tipicamente l'area del tetto di una struttura. Qui si verifica il campo elettromagnetico completo.
PLZ 0B è l'area non soggetta a fulmini diretti ed è tipicamente le pareti laterali di una struttura.
Tuttavia, il campo elettromagnetico completo si verifica ancora qui e qui possono verificarsi correnti parziali di fulmine condotte e sovratensioni di commutazione.
Zone interne
LPZ 1 è la zona interna soggetta a correnti parziali di fulmine. Le correnti di fulmine condotte e / o le sovratensioni di manovra sono ridotte rispetto alle zone esterne LPZ 0A, PLZ 0B.
Questa è tipicamente l'area in cui i servizi entrano nella struttura o dove si trova il quadro elettrico principale.
LPZ 2 è un'area interna che si trova ulteriormente all'interno della struttura dove i residui di correnti impulsive da fulmine e / o sovratensioni di commutazione sono ridotti rispetto a LPZ 1.
Questa è tipicamente una stanza schermata o, per l'alimentazione di rete, nell'area del quadro di distribuzione secondaria. I livelli di protezione all'interno di una zona devono essere coordinati con le caratteristiche di immunità dell'apparecchiatura da proteggere, cioè più è sensibile l'apparecchiatura, più protetta è la zona richiesta.
Il tessuto e la disposizione esistenti di un edificio possono rendere immediatamente evidenti le zone, oppure potrebbe essere necessario applicare le tecniche LPZ per creare le zone richieste.
Misure di protezione contro le sovratensioni (SPM)
Alcune aree di una struttura, come una stanza schermata, sono naturalmente più protette dai fulmini rispetto ad altre ed è possibile estendere le zone più protette mediante un'attenta progettazione dell'LPS, messa a terra di servizi metallici quali acqua e gas e cablaggi tecniche. Tuttavia, è la corretta installazione di dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) coordinati che proteggono l'apparecchiatura dai danni oltre a garantire la continuità del suo funzionamento - fondamentale per eliminare i tempi di fermo. Queste misure in totale sono indicate come Surge Protection Measures (SPM) (precedentemente LEMP Protection Measures System (LPMS)).
Quando si applicano incollaggi, schermature e SPD, l'eccellenza tecnica deve essere bilanciata con la necessità economica. Per le nuove costruzioni, le misure di incollaggio e schermatura possono essere progettate integralmente per far parte dell'SPM completo. Tuttavia, per una struttura esistente, è probabile che il retrofit di una serie di DOCUP coordinati sia la soluzione più semplice ed economica.
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SPD coordinati
BS EN / IEC 62305-4 enfatizza l'uso di SPD coordinati per la protezione delle apparecchiature all'interno del loro ambiente. Ciò significa semplicemente una serie di SPD le cui posizioni e gli attributi di gestione LEMP sono coordinati in modo tale da proteggere le apparecchiature nel loro ambiente riducendo gli effetti LEMP a un livello sicuro. Quindi potrebbe esserci un SPD per corrente da fulmine pesante all'ingresso di servizio per gestire la maggior parte dell'energia di sovratensione (corrente di fulmine parziale da un LPS e / o linee aeree) con la rispettiva sovratensione transitoria controllata a livelli di sicurezza da SPD coordinati più sovratensione a valle per proteggere le apparecchiature terminali, compresi i potenziali danni causati da sorgenti di commutazione, ad esempio grandi motori induttivi. Dovrebbero essere installati SPD adeguati ogniqualvolta i servizi passino da una LPZ all'altra.
Gli SPD coordinati devono operare efficacemente insieme come un sistema a cascata per proteggere le apparecchiature nel loro ambiente. Ad esempio, l'SPD della corrente da fulmine all'ingresso di servizio dovrebbe gestire la maggior parte delle sovratensioni, scaricando sufficientemente gli SPD di sovratensione a valle per controllare la sovratensione.
Dovrebbero essere installati SPD adeguati ogniqualvolta i servizi passino da una LPZ all'altra
Uno scarso coordinamento potrebbe significare che gli scaricatori di sovratensione sono soggetti a un'eccessiva sovratensione, mettendo se stessi e le apparecchiature potenzialmente a rischio di danni.
Inoltre, i livelli di protezione della tensione o le tensioni passanti degli SPD installati devono essere coordinati con la tensione di tenuta isolante delle parti dell'installazione e la tensione di tenuta di immunità delle apparecchiature elettroniche.
SPD migliorati
Sebbene un danno totale alle apparecchiature non sia desiderabile, anche la necessità di ridurre al minimo i tempi di fermo a causa della perdita di funzionamento o del malfunzionamento delle apparecchiature può essere fondamentale. Ciò è particolarmente importante per le industrie che servono il pubblico, siano esse ospedali, istituzioni finanziarie, stabilimenti di produzione o attività commerciali, dove l'incapacità di fornire il proprio servizio a causa della perdita di funzionamento delle apparecchiature comporterebbe significative conseguenze per la salute e la sicurezza e / o finanziarie. conseguenze.
Gli SPD standard possono proteggere solo da sovratensioni di modo comune (tra conduttori sotto tensione e terra), fornendo una protezione efficace contro i danni evidenti ma non contro i tempi di inattività dovuti a interruzioni del sistema.
La norma BS EN 62305 considera pertanto l'uso di SPD avanzati (SPD *) che riducono ulteriormente il rischio di danni e malfunzionamenti alle apparecchiature critiche dove è richiesto il funzionamento continuo. Gli installatori dovranno quindi essere molto più consapevoli dell'applicazione e dei requisiti di installazione degli SPD di quanto forse avrebbero potuto essere in precedenza.
Gli SPD superiori o avanzati forniscono una protezione dalla tensione passante inferiore (migliore) contro le sovratensioni sia in modalità comune che in modalità differenziale (tra conduttori sotto tensione) e quindi forniscono anche una protezione aggiuntiva rispetto alle misure di collegamento e schermatura.
Tali SPD avanzati possono persino offrire fino alla rete di tipo 1 + 2 + 3 o protezione dati / telecomunicazioni Cat D + C + B all'interno di un'unità. Poiché le apparecchiature terminali, ad esempio i computer, tendono ad essere più vulnerabili alle sovratensioni di modo differenziale, questa protezione aggiuntiva può essere una considerazione fondamentale.
Inoltre, la capacità di protezione dalle sovratensioni di modo comune e differenziale consente alle apparecchiature di rimanere in funzione durante l'attività di sovratensione, offrendo notevoli vantaggi alle organizzazioni di servizi commerciali, industriali e pubblici.
Tutti gli SPD LSP offrono prestazioni SPD migliorate con tensioni di passaggio basse leader del settore
(livello di protezione della tensione, Up), poiché questa è la scelta migliore per ottenere una protezione ripetuta economica e senza manutenzione oltre a prevenire costosi tempi di fermo del sistema. La protezione dalla bassa tensione passante in tutte le modalità comuni e differenziali significa che sono necessarie meno unità per fornire protezione, il che consente di risparmiare sui costi di installazione e dell'unità, nonché sui tempi di installazione.
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Conclusione
I fulmini rappresentano una chiara minaccia per una struttura, ma una minaccia crescente per i sistemi all'interno della struttura a causa del maggiore utilizzo e della dipendenza dalle apparecchiature elettriche ed elettroniche. La serie di standard BS EN / IEC 62305 lo riconosce chiaramente. La protezione strutturale contro i fulmini non può più essere isolata dalla sovratensione transitoria o dalla protezione contro le sovratensioni delle apparecchiature. L'uso di SPD avanzati fornisce un mezzo di protezione pratico ed economico che consente il funzionamento continuo dei sistemi critici durante l'attività LEMP.
