Riepilogo dei dispositivi di protezione da fulmini e sovratensioni

Sicurezza pianificata

Concetto di zona di protezione contro i fulmini

L'edificio è suddiviso in diverse zone a rischio di estinzione. Queste zone aiutano a definire le misure di protezione necessarie, in particolare i dispositivi e componenti di protezione da fulmini e sovratensioni. Parte di un concetto di zona di protezione contro i fulmini compatibile EMC (EMC: Electro Magnetic Compatibility) è il sistema di protezione contro i fulmini esterno (compreso il sistema di captazione dell'aria, il sistema di conduttori di discesa, il sistema di terminazione di terra), il collegamento equipotenziale, la schermatura spaziale e la protezione da sovratensioni per alimentazione e sistemi informatici. Le definizioni si applicano come classificate nella Tabella 1. In base ai requisiti e ai carichi imposti sui dispositivi di protezione contro le sovratensioni, sono classificati come scaricatori per corrente da fulmine, scaricatori per sovratensione e scaricatori combinati. I requisiti più elevati sono posti sulla capacità di scarica degli scaricatori per corrente da fulmine e degli scaricatori combinati utilizzati al passaggio dalla zona di protezione contro i fulmini 0_A a 1 o 0_A a 2. Questi scaricatori devono essere in grado di condurre più volte correnti di fulmine parziali di forma d'onda di 10/350 μs senza essere distrutti per impedire l'ingresso di correnti di fulmine parziali distruttive nell'impianto elettrico di un edificio. Nel punto di transizione da LPZ 0_B a 1 oa valle dello scaricatore per corrente di fulmine nel punto di transizione da LPZ 1 a 2 e superiori, gli scaricatori di sovratensione vengono utilizzati per proteggere dalle sovratensioni. Il loro compito è sia di ridurre ulteriormente l'energia residua degli stadi di protezione a monte, sia di limitare le sovratensioni indotte o generate nell'impianto stesso.

Le misure di protezione contro i fulmini e le sovratensioni ai confini delle zone di protezione contro i fulmini sopra descritte si applicano anche ai sistemi di alimentazione elettrica e informatici. Tutte le misure descritte nel concetto di zona di protezione contro i fulmini compatibile EMC aiutano a ottenere una disponibilità continua di dispositivi e installazioni elettrici ed elettronici. Per informazioni tecniche più dettagliate, visitare www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Zone esterne:

LPZ 0: Zona in cui la minaccia è dovuta al campo elettromagnetico del fulmine non attenuato e in cui i sistemi interni possono essere soggetti a sovratensioni da fulmine totali o parziali.

LPZ 0 è suddiviso in:

PLZ 0_A: Zona in cui la minaccia è dovuta al lampo diretto e all'intero campo elettromagnetico del fulmine. I sistemi interni possono essere soggetti a piena corrente di fulmine.

PLZ 0_B: Zona protetta contro i fulmini diretti, ma dove la minaccia è il campo elettromagnetico completo del fulmine. I sistemi interni possono essere soggetti a correnti parziali di fulmine.

Zone interne (protette contro i fulmini diretti):

LPZ 1: Zona in cui la sovracorrente è limitata dalla condivisione della corrente e dalle interfacce isolanti e / o dagli SPD al confine. La schermatura spaziale può attenuare il campo elettromagnetico del fulmine.

LPZ 2… n: Zona in cui la sovracorrente può essere ulteriormente limitata dalla condivisione della corrente e dall'isolamento delle interfacce e / o da SPD aggiuntivi al confine. È possibile utilizzare una schermatura spaziale aggiuntiva per attenuare ulteriormente il campo elettromagnetico del fulmine.

Termini e definizioni

Potere di interruzione, capacità di estinzione in corrente continua I_fi

Il potere di interruzione è il valore efficace (presunto) non influenzato della corrente di rete che può essere automaticamente estinto dal dispositivo di protezione da sovratensioni quando si collega U_C. Può essere dimostrato in un test di funzionamento secondo EN 61643-11: 2012.

Categorie secondo IEC 61643-21: 2009

Un certo numero di tensioni e correnti impulsive sono descritte in IEC 61643-21: 2009 per testare la capacità di trasporto di corrente e la limitazione della tensione dell'interferenza impulsiva. La tabella 3 di questo standard li elenca in categorie e fornisce i valori preferiti. Nella tabella 2 della norma IEC 61643-22 le sorgenti di transitori sono assegnate alle diverse categorie di impulsi in base al meccanismo di disaccoppiamento. La categoria C2 comprende l'accoppiamento induttivo (sovratensioni), l'accoppiamento galvanico di categoria D1 (correnti di fulmine). La categoria pertinente è specificata nei dati tecnici. I dispositivi di protezione contro le sovratensioni LSP superano i valori nelle categorie specificate. Pertanto, il valore esatto della capacità di trasporto della corrente impulsiva è indicato dalla corrente di scarica nominale (8/20 μs) e dalla corrente impulsiva di fulmine (10/350 μs).

Onda combinata

Un'onda combinata viene generata da un generatore ibrido (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) con un'impedenza fittizia di 2 Ω. La tensione a circuito aperto di questo generatore è indicata come U_OC. U_OC è un indicatore preferito per gli scaricatori di tipo 3 poiché solo questi scaricatori possono essere testati con un'onda combinata (secondo EN 61643-11).

Frequenza di taglio f_G

La frequenza di taglio definisce il comportamento dipendente dalla frequenza di uno scaricatore. La frequenza di taglio è equivalente alla frequenza che induce una perdita di inserzione (a_E) di 3 dB in determinate condizioni di prova (vedere EN 61643-21: 2010). Se non diversamente indicato, questo valore si riferisce a un sistema da 50 Ω.

Grado di protezione

Il grado di protezione IP corrisponde alle categorie di protezione

descritto nella IEC 60529.

Tempo di disconnessione t_a

Il tempo di disconnessione è il tempo che intercorre fino alla disconnessione automatica dall'alimentazione in caso di avaria del circuito o dell'apparecchiatura da proteggere. Il tempo di disconnessione è un valore specifico dell'applicazione risultante dall'intensità della corrente di guasto e dalle caratteristiche del dispositivo di protezione.

Coordinamento energetico degli SPD

Il coordinamento energetico è l'interazione selettiva e coordinata di elementi di protezione in cascata (= SPD) di un concetto generale di protezione da fulmini e sovratensioni. Ciò significa che il carico totale della corrente impulsiva di fulmine viene suddiviso tra gli SPD in base alla loro capacità di trasporto di energia. Se il coordinamento energetico non è possibile, gli SPD a valle non sono sufficienti

alleggerito dagli SPD a monte poiché gli SPD a monte funzionano troppo tardi, in modo insufficiente o per niente. Di conseguenza, gli SPD a valle e le apparecchiature terminali da proteggere possono essere distrutti. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 descrive come verificare il coordinamento energetico. Gli SPD di tipo 1 basati su spark-gap offrono notevoli vantaggi grazie alla loro commutazione di tensione

caratteristica (vedi WeTA BLETTORE FUNZIONE).

Intervallo di frequenze

La gamma di frequenza rappresenta la gamma di trasmissione o la frequenza di taglio di uno scaricatore a seconda delle caratteristiche di attenuazione descritte.

Perdita di inserzione

Con una data frequenza, la perdita di inserzione di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni è definita dalla relazione del valore di tensione nel luogo di installazione prima e dopo l'installazione del dispositivo di protezione contro le sovratensioni. Salvo diversa indicazione, il valore si riferisce a un sistema da 50 Ω.

Fusibile di backup integrato

Secondo lo standard di prodotto per gli SPD, è necessario utilizzare dispositivi di protezione da sovracorrente / fusibili di backup. Ciò, tuttavia, richiede spazio aggiuntivo nel quadro di distribuzione, lunghezze dei cavi aggiuntive, che dovrebbero essere le più brevi possibile secondo IEC 60364-5-53, tempi di installazione (e costi) aggiuntivi e dimensionamento del fusibile. Un fusibile integrato nello scaricatore, ideale per le correnti impulsive coinvolte, elimina tutti questi inconvenienti. Il guadagno di spazio, il minore sforzo di cablaggio, il monitoraggio integrato dei fusibili e l'aumento dell'effetto protettivo grazie ai cavi di collegamento più corti sono chiari vantaggi di questo concetto.

Corrente impulsiva di fulmine I_folletto

La corrente impulsiva di fulmine è una curva di corrente impulsiva standardizzata con una forma d'onda di 10/350 μs. I suoi parametri (valore di picco, carica, energia specifica) simulano il carico causato dalle correnti naturali di fulmine. La corrente da fulmine e gli scaricatori combinati devono essere in grado di scaricare più volte tali correnti impulsive da fulmine senza essere distrutti.

Fusibile di backup dello scaricatore / protezione da sovracorrente lato rete

Dispositivo di protezione da sovracorrente (ad es. Fusibile o interruttore di circuito) situato all'esterno dello scaricatore sul lato di alimentazione per interrompere la corrente di inseguimento della frequenza di rete non appena viene superato il potere di interruzione del dispositivo di protezione da sovratensione. Non è necessario alcun fusibile di backup aggiuntivo poiché il fusibile di backup è già integrato nell'SPD.

Massima tensione di esercizio continuativa U_C

La tensione di esercizio continua massima (tensione di esercizio massima consentita) è il valore efficace della tensione massima che può essere collegata ai terminali corrispondenti del dispositivo di protezione contro le sovratensioni durante il funzionamento. Questa è la tensione massima sullo scaricatore in

lo stato di non conduzione definito, che riporta lo scaricatore in questo stato dopo che è scattato e scaricato. Il valore di U_C dipende dalla tensione nominale del sistema da proteggere e dalle specifiche dell'installatore (IEC 60364-5-534).

Massima tensione di esercizio continuativa U_CPV per un impianto fotovoltaico (PV)

Valore della massima tensione continua che può essere permanentemente applicata ai terminali dell'SPD. Per garantire che U_CPV è superiore alla massima tensione a circuito aperto dell'impianto FV in caso di tutte le influenze esterne (es. temperatura ambiente, intensità della radiazione solare), U_CPV deve essere superiore a questa tensione massima a circuito aperto di un fattore di 1.2 (secondo CLC / TS 50539-12). Questo fattore di 1.2 garantisce che gli SPD non siano dimensionati in modo errato.

Massima corrente di scarica I_max

La corrente di scarica massima è il valore di picco massimo della corrente impulsiva di 8/20 μs che il dispositivo può scaricare in sicurezza.

Massima capacità di trasmissione

La capacità di trasmissione massima definisce la potenza massima ad alta frequenza che può essere trasmessa tramite un dispositivo di protezione da sovratensioni coassiale senza interferire con il componente di protezione.

Corrente di scarica nominale I_n

La corrente di scarica nominale è il valore di picco di una corrente impulsiva di 8/20 μs per la quale il dispositivo di protezione contro le sovratensioni è classificato in un determinato programma di test e che il dispositivo di protezione contro le sovratensioni può scaricare più volte.

Corrente di carico nominale (corrente nominale) I_L

La corrente di carico nominale è la corrente di esercizio massima consentita che può fluire permanentemente attraverso i terminali corrispondenti.

Tensione nominale U_N

La tensione nominale rappresenta la tensione nominale del sistema da proteggere. Il valore della tensione nominale serve spesso come designazione del tipo per dispositivi di protezione contro le sovratensioni per sistemi informatici. È indicato come valore rms per i sistemi CA.

Scaricatore N-PE

Dispositivi di protezione contro le sovratensioni progettati esclusivamente per l'installazione tra il conduttore N e PE.

Campo di temperatura di esercizio T_U

L'intervallo di temperatura di esercizio indica l'intervallo in cui i dispositivi possono essere utilizzati. Per i dispositivi non autoriscaldanti, è uguale al campo di temperatura ambiente. L'aumento di temperatura per i dispositivi autoriscaldanti non deve superare il valore massimo indicato.

Circuito di protezione

I circuiti di protezione sono dispositivi di protezione multistadio a cascata. I singoli stadi di protezione possono essere costituiti da spinterometri, varistori, elementi semiconduttori e tubi a scarica di gas (vedi Coordinamento energetico).

Corrente del conduttore di protezione I_PE

La corrente del conduttore di protezione è la corrente che scorre attraverso il collegamento PE quando il dispositivo di protezione contro le sovratensioni è collegato alla massima tensione di esercizio continua U_C, secondo le istruzioni di installazione e senza utenze a carico.

Contatto di segnalazione a distanza

Un contatto di segnalazione a distanza consente un facile monitoraggio a distanza e l'indicazione dello stato di funzionamento del dispositivo. È dotato di un terminale tripolare a forma di contatto di scambio flottante. Questo contatto può essere utilizzato come contatto di apertura e / o chiusura e può quindi essere facilmente integrato nel sistema di controllo dell'edificio, nel controller del quadro elettrico, ecc.

Tempo di risposta t_A

I tempi di risposta caratterizzano principalmente le prestazioni di risposta dei singoli elementi di protezione utilizzati negli scaricatori. A seconda della velocità di aumento du / dt della tensione impulsiva o di / dt della corrente impulsiva, i tempi di risposta possono variare entro certi limiti.

Perdita di ritorno

Nelle applicazioni ad alta frequenza, la perdita di ritorno si riferisce a quante parti dell'onda "principale" vengono riflesse sul dispositivo di protezione (punto di picco). Questa è una misura diretta del grado di sintonizzazione di un dispositivo di protezione con l'impedenza caratteristica del sistema.

Resistenza di serie

Resistenza nella direzione del flusso del segnale tra l'ingresso e l'uscita di uno scaricatore.

Attenuazione dello schermo

Relazione tra la potenza immessa in un cavo coassiale e la potenza irradiata dal cavo attraverso il conduttore di fase.

Dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD)

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono costituiti principalmente da resistori dipendenti dalla tensione (varistori, diodi soppressori) e / o spinterometri (percorsi di scarica). I dispositivi di protezione contro le sovratensioni vengono utilizzati per proteggere altre apparecchiature e installazioni elettriche da sovratensioni inammissibili e / o per stabilire un collegamento equipotenziale. I dispositivi di protezione contro le sovratensioni sono classificati:

1. a) in base al loro utilizzo in:

• Dispositivi di protezione contro le sovratensioni per impianti e dispositivi di alimentazione

per range di tensione nominale fino a 1000 V.

- secondo EN 61643-11: 2012 in SPD di tipo 1/2/3

- secondo IEC 61643-11: 2011 in SPD di classe I / II / III

Il cambio della linea rossa. famiglia di prodotti secondo i nuovi standard EN 61643-11: 2012 e IEC 61643-11: 2011 sarà completata nel corso dell'anno 2014.

• Dispositivi di protezione contro le sovratensioni per installazioni e dispositivi informatici

per la protezione delle moderne apparecchiature elettroniche nelle reti di telecomunicazione e segnalazione con tensioni nominali fino a 1000 V ca (valore effettivo) e 1500 V cc contro gli effetti diretti e indiretti di fulmini e altri transitori.

- secondo IEC 61643-21: 2009 e EN 61643-21: 2010.

• Spinterometri isolanti per sistemi di messa a terra o collegamento equipotenziale
• Dispositivi di protezione contro le sovratensioni per l'uso in impianti fotovoltaici

per range di tensione nominale fino a 1500 V.

- secondo EN 50539-11: 2013 in SPD di tipo 1/2

1. b) in base alla loro capacità di scarica della corrente impulsiva e all'effetto protettivo in:

• Scaricatori di corrente da fulmine / scaricatori di corrente da fulmine coordinati

per la protezione di installazioni e apparecchiature contro le interferenze derivanti da fulmini diretti o vicini (installati ai confini tra LPZ 0_A e 1).

• Ondata di arresti

per la protezione di impianti, apparecchiature e dispositivi terminali da fulmini a distanza, sovratensioni di commutazione e scariche elettrostatiche (installati ai confini a valle di LPZ 0_B).

• Scaricatori combinati

per la protezione di installazioni, apparecchiature e dispositivi terminali dalle interferenze derivanti da fulmini diretti o vicini (installati al confine tra LPZ 0_A e 1 così come 0_A e 2).

Dati tecnici dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni

I dati tecnici dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni includono informazioni sulle loro condizioni di utilizzo in base al loro:

• Applicazione (es. Installazione, condizioni della rete, temperatura)
• Prestazioni in caso di interferenza (ad es. Capacità di scarica della corrente impulsiva, capacità di estinzione della corrente susseguente, livello di protezione della tensione, tempo di risposta)
• Prestazioni durante il funzionamento (es. Corrente nominale, attenuazione, resistenza di isolamento)
• Prestazioni in caso di guasto (es. Fusibile di backup, sezionatore, fail-safe, opzione di segnalazione a distanza)

Capacità di tenuta al cortocircuito

La capacità di tenuta al cortocircuito è il valore della corrente di cortocircuito presunta a frequenza di rete gestita dal dispositivo di protezione contro le sovratensioni quando il relativo fusibile massimo di riserva è collegato a monte.

Resistenza al cortocircuito I_SCPV di un SPD in un impianto fotovoltaico (PV)

Massima corrente di cortocircuito non influenzata che l'SPD, da solo o in combinazione con i suoi dispositivi di disconnessione, è in grado di sopportare.

Sovratensione temporanea (TOV)

Una sovratensione temporanea può essere presente sul dispositivo di protezione contro le sovratensioni per un breve periodo di tempo a causa di un guasto nel sistema ad alta tensione. Questo deve essere chiaramente distinto da un transitorio causato da un fulmine o da un'operazione di manovra, che durano non più di 1 ms circa. L'ampiezza U_T e la durata di questa sovratensione temporanea sono specificati nella EN 61643-11 (200 ms, 5 so 120 min.) e sono testati individualmente per i relativi SPD in base alla configurazione del sistema (TN, TT, ecc.). L'SPD può a) guastarsi in modo affidabile (sicurezza TOV) oppure b) essere resistente ai TOV (resistenza TOV), il che significa che è completamente operativo durante e dopo

sovratensioni temporanee.

Sezionatore termico

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni per l'uso in sistemi di alimentazione dotati di resistori controllati in tensione (varistori) sono per lo più dotati di un sezionatore termico integrato che scollega il dispositivo di protezione dalle sovratensioni dalla rete in caso di sovraccarico e indica questo stato di funzionamento. Il sezionatore risponde al "calore corrente" generato da un varistore sovraccarico e scollega il dispositivo di protezione dalle sovratensioni dalla rete se viene superata una certa temperatura. Il sezionatore è progettato per scollegare il dispositivo di protezione contro le sovratensioni in tempo per prevenire un incendio. Non ha lo scopo di garantire la protezione contro i contatti indiretti. La funzione di

questi sezionatori termici possono essere testati mediante un sovraccarico / invecchiamento simulato degli scaricatori.

Corrente di scarica totale I_totale

Corrente che scorre attraverso il PE, PEN o il collegamento di terra di un SPD multipolare durante il test della corrente di scarica totale. Questo test viene utilizzato per determinare il carico totale se la corrente fluisce simultaneamente attraverso diversi percorsi di protezione di un SPD multipolare. Questo parametro è decisivo per la capacità di scarica totale che viene gestita in modo affidabile dalla somma dell'individuo

percorsi di un DOCUP.

Livello di protezione della tensione U_p

Il livello di protezione della tensione di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni è il valore istantaneo massimo della tensione ai terminali di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni, determinato dai singoli test standardizzati:

- Tensione di scarica impulsiva da fulmine 1.2 / 50 μs (100%)

- Tensione di accensione con una velocità di aumento di 1kV / μs

- Tensione limite misurata a una corrente di scarica nominale I_n

Il livello di protezione della tensione caratterizza la capacità di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni di limitare le sovratensioni a un livello residuo. Il livello di protezione della tensione definisce il luogo di installazione per quanto riguarda la categoria di sovratensione secondo IEC 60664-1 nei sistemi di alimentazione. Per i dispositivi di protezione contro le sovratensioni da utilizzare nei sistemi informatici, il livello di protezione della tensione deve essere adattato al livello di immunità dell'apparecchiatura da proteggere (IEC 61000-4-5: 2001).

Progettazione della protezione antifulmine interna e della protezione contro le sovratensioni

Requisiti per i componenti di protezione contro i fulmini esterni

I componenti utilizzati per l'installazione del sistema di protezione contro i fulmini esterno devono soddisfare determinati requisiti meccanici ed elettrici, specificati nella serie della norma EN 62561-x. I componenti di protezione contro i fulmini sono classificati in base alla loro funzione, ad esempio componenti di connessione (EN 62561-1), conduttori ed elettrodi di terra (EN 62561-2).

Test di componenti di protezione contro i fulmini convenzionali

I componenti metallici di protezione contro i fulmini (morsetti, conduttori, aste di captazione, elettrodi di terra) esposti agli agenti atmosferici devono essere sottoposti a invecchiamento / condizionamento artificiale prima del test per verificarne l'idoneità per l'applicazione prevista. In conformità alla EN 60068-2-52 e alla EN ISO 6988 i componenti metallici sono soggetti ad invecchiamento artificiale e testati in due fasi.

Intemperie naturali ed esposizione alla corrosione dei componenti di protezione contro i fulmini

Passaggio 1: trattamento con nebbia salina

Questo test è inteso per componenti o dispositivi progettati per resistere all'esposizione a un'atmosfera salina. L'apparecchiatura di prova è costituita da una camera a nebbia salina in cui i campioni vengono testati con livello di prova 2 per più di tre giorni. Il livello di test 2 comprende tre fasi di spruzzatura di 2 ore ciascuna, utilizzando una soluzione di cloruro di sodio al 5% (NaCl) a una temperatura compresa tra 15 ° C e 35 ° C seguita da una conservazione dell'umidità con un'umidità relativa del 93% e una temperatura di 40 ± 2 ° C per 20-22 ore secondo EN 60068-2-52.

Fase 2: trattamento in atmosfera solforosa umida

Questo test serve per valutare la resistenza di materiali o oggetti condensati all'umidità contenenti anidride solforosa secondo EN ISO 6988.

L'apparecchiatura di prova (Figura 2) è costituita da una camera di prova in cui i campioni

sono trattati con una concentrazione di anidride solforosa in una frazione volumetrica di 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) in sette cicli di prova. Ogni ciclo della durata di 24 ore è composto da un periodo di riscaldamento di 8 ore ad una temperatura di 40 ± 3 ° C in atmosfera umida e satura a cui segue un periodo di riposo di 16 ore. Successivamente, l'atmosfera umida sulfurea viene sostituita.

Sia i componenti per uso esterno che i componenti interrati sono soggetti ad invecchiamento / condizionamento. Per i componenti interrati nel terreno devono essere considerati requisiti e misure aggiuntivi. Nessun morsetto o conduttore in alluminio può essere interrato nel terreno. Se l'acciaio inossidabile deve essere interrato, è possibile utilizzare solo acciaio inossidabile altamente legato, ad esempio StSt (V4A). In conformità con lo standard tedesco DIN VDE 0151, StSt (V2A) non è consentito. I componenti per interni come le barre equipotenziali non devono essere soggetti ad invecchiamento / condizionamento. Lo stesso vale per i componenti incorporati

in calcestruzzo. Questi componenti sono quindi spesso realizzati in acciaio non zincato (nero).

Sistemi di captazione / aste di captazione

Le aste di captazione sono tipicamente utilizzate come sistemi di captazione dell'aria. Sono disponibili in molti modelli diversi, ad esempio con una lunghezza di 1 m per installazione con base in cemento su tetti piani, fino ai pali telescopici di protezione contro i fulmini con una lunghezza di 25 m per impianti di biogas. La norma EN 62561-2 specifica le sezioni trasversali minime ed i materiali ammessi con le corrispondenti proprietà elettriche e meccaniche per le aste di captazione. In caso di aste di captazione con altezze maggiori, la resistenza alla flessione dell'asta di captazione e la stabilità di sistemi completi (asta di captazione in un treppiede) devono essere verificate mediante un calcolo statico. Le sezioni trasversali e i materiali richiesti devono essere selezionati in base

su questo calcolo. Anche le velocità del vento della zona di carico del vento rilevante devono essere prese in considerazione per questo calcolo.

Collaudo dei componenti di connessione

I componenti di connessione, o spesso chiamati semplicemente morsetti, vengono utilizzati come componenti di protezione contro i fulmini per collegare i conduttori (conduttore di discesa, conduttore di terminazione dell'aria, ingresso di terra) tra loro o ad un'installazione.

A seconda del tipo di morsetto e del materiale del morsetto, sono possibili molte diverse combinazioni di morsetti. A questo proposito sono determinanti il ​​percorso dei conduttori e le possibili combinazioni di materiali. Il tipo di instradamento dei conduttori descrive come un morsetto collega i conduttori in disposizione incrociata o parallela.

In caso di carico di corrente di fulmine, le pinze sono soggette a forze elettrodinamiche e termiche che dipendono fortemente dal tipo di instradamento del conduttore e dalla connessione della pinza. La tabella 1 mostra i materiali che possono essere combinati senza causare corrosione da contatto. La combinazione di materiali diversi tra loro e le loro diverse resistenze meccaniche e proprietà termiche hanno effetti diversi sui componenti di connessione quando la corrente di fulmine scorre attraverso di essi. Ciò è particolarmente evidente per i componenti di connessione in acciaio inossidabile (StSt) in cui si verificano temperature elevate a causa della bassa conduttività non appena le correnti di fulmine fluiscono attraverso di essi. Pertanto, per tutte le pinze deve essere eseguito un test della corrente di fulmine secondo EN 62561-1. Per testare il caso peggiore, non solo le diverse combinazioni di conduttori, ma anche le combinazioni di materiali specificate dal produttore devono essere testate.

Prove basate sull'esempio di una pinza MV

In un primo momento, è necessario determinare il numero di combinazioni di test. Il morsetto MT utilizzato è realizzato in acciaio inossidabile (StSt) e quindi può essere combinato con conduttori in acciaio, alluminio, StSt e rame come indicato in Tabella 1. Inoltre, può essere collegato in disposizione a croce e in parallelo che deve anche essere testato. Ciò significa che ci sono otto possibili combinazioni di test per il morsetto MV utilizzato (Figure 3 e 4).

In conformità alla EN 62561, ciascuna di queste combinazioni di test deve essere testata su tre campioni / configurazioni di prova idonee. Ciò significa che devono essere testati 24 campioni di questa singola pinza MV per coprire l'intera gamma. Ogni singolo esemplare è montato con l'adeguato

coppia di serraggio conforme alle prescrizioni normative ed è sottoposto ad invecchiamento artificiale mediante trattamento in nebbia salina ed atmosfera solforosa umida come sopra descritto. Per la successiva prova elettrica i provini devono essere fi ssati su una piastra isolante (Figura 5).

Ad ogni provino vengono applicati tre impulsi di corrente di fulmine di forma d'onda 10/350 μs con 50 kA (impiego normale) e 100 kA (impiego pesante). Dopo essere stati caricati con corrente di fulmine, i provini non devono mostrare segni di danneggiamento.

Oltre alle prove elettriche dove il provino è sottoposto a forze elettrodinamiche in caso di carico di corrente di fulmine, nella norma EN 62561-1 è stato integrato un carico statico-meccanico. Questa prova statico-meccanica è particolarmente richiesta per connettori paralleli, connettori longitudinali, ecc. E viene eseguita con diversi materiali dei conduttori e campi di serraggio. I componenti di connessione in acciaio inossidabile vengono testati nelle peggiori condizioni con un solo conduttore in acciaio inossidabile (superficie estremamente liscia). I componenti di connessione, ad esempio il morsetto MT mostrato in Figura 6, vengono preparati con una coppia di serraggio definita e quindi caricati con una forza di trazione meccanica di 900 N (± 20 N) per un minuto. Durante questo periodo di prova, i conduttori non devono muoversi più di un millimetro e i componenti di connessione non devono mostrare segni di danneggiamento. Questo test statico-meccanico aggiuntivo è un altro criterio di prova per i componenti di connessione e deve anche essere documentato nel rapporto di prova del produttore oltre ai valori elettrici.

La resistenza di contatto (misurata sopra il morsetto) per un morsetto in acciaio inossidabile non deve superare 2.5 mΩ o 1 mΩ in caso di altri materiali. Deve essere garantita la coppia di allentamento richiesta.

Di conseguenza, gli installatori di sistemi di protezione contro i fulmini devono selezionare i componenti di connessione per il servizio (H o N) previsto in loco. Un morsetto per servizio H (100 kA), ad esempio, deve essere utilizzato per un tirante di captazione (piena corrente di fulmine) e un morsetto per servizio N (50 kA) deve essere utilizzato in una rete o in un ingresso di terra (corrente di fulmine già distribuita).

conduttori

La norma EN 62561-2 pone anche requisiti speciali su conduttori come captatori d'aria e conduttori di terra o elettrodi di terra, ad esempio elettrodi di terra ad anello, ad esempio:

• Proprietà meccaniche (resistenza alla trazione minima, allungamento minimo)
• Proprietà elettriche (resistività max.)
• Proprietà di resistenza alla corrosione (invecchiamento artificiale come descritto sopra).

Le proprietà meccaniche devono essere testate e osservate. La Figura 8 mostra la configurazione di prova per testare la resistenza alla trazione di conduttori circolari (ad es. Alluminio). La qualità del rivestimento (liscio, continuo) nonché lo spessore minimo e l'adesione al materiale di base sono importanti e devono essere testati in particolare se vengono utilizzati materiali rivestiti come l'acciaio zincato (St / tZn).

Questo è descritto nella norma sotto forma di prova di flessione. A tal fine, un provino viene piegato di un raggio pari a 5 volte il suo diametro ad un angolo di 90 °. In tal modo, il campione potrebbe non mostrare spigoli vivi, rotture o esfoliazione. Inoltre, i materiali dei conduttori devono essere facili da lavorare durante l'installazione di sistemi di protezione contro i fulmini. I fili o le strisce (bobine) dovrebbero essere facilmente raddrizzati mediante un raddrizzatore (pulegge di guida) o mediante torsione. Inoltre, dovrebbe essere facile installare / piegare i materiali sulle strutture o nel terreno. Questi requisiti standard sono caratteristiche del prodotto rilevanti che devono essere documentate nelle corrispondenti schede tecniche del prodotto dei produttori.

Elettrodi di terra / picchetti di terra

I dispersori separabili LSP sono realizzati in acciaio speciale e sono completamente zincati a caldo o sono costituiti da acciaio inossidabile altolegato. Un giunto di accoppiamento che consente il collegamento delle aste senza aumentare il diametro è una particolarità di questi dispersori. Ogni asta fornisce un foro e un'estremità del perno.

La EN 62561-2 specifica i requisiti per gli elettrodi di terra come materiale, geometria, dimensioni minime e proprietà meccaniche ed elettriche. I giunti di accoppiamento che collegano le singole aste sono punti deboli. Per questo motivo la EN 62561-2 richiede l'esecuzione di ulteriori prove meccaniche ed elettriche per verificare la qualità di questi giunti di accoppiamento.

Per questo test, l'asta viene inserita in una guida con una piastra di acciaio come area di impatto. Il campione è costituito da due aste unite con una lunghezza di 500 mm ciascuna. Devono essere testati tre campioni di ogni tipo di elettrodo di terra. L'estremità superiore del provino viene colpita per mezzo di un martello vibrante con un adeguato inserto martello per una durata di due minuti. La velocità del colpo del martello deve essere 2000 ± 1000 min-1 e l'energia d'urto della singola corsa deve essere 50 ± 10 [Nm].

Se gli accoppiamenti hanno superato questo test senza difetti visibili, vengono sottoposti ad invecchiamento artificiale mediante trattamento in nebbia salina e atmosfera solforosa umida. Quindi gli accoppiamenti vengono caricati con tre impulsi di corrente di fulmine di forma d'onda 10/350 μs di 50 kA e 100 kA ciascuno. La resistenza di contatto (misurata sopra l'accoppiamento) dei picchetti di terra in acciaio inossidabile non deve superare i 2.5 mΩ. Per verificare se il giunto di accoppiamento è ancora saldamente collegato dopo essere stato sottoposto a questo carico di corrente di fulmine, la forza di accoppiamento viene testata mediante una macchina di prova di trazione.

L'installazione di un sistema di protezione contro i fulmini funzionale richiede l'utilizzo di componenti e dispositivi testati secondo gli standard più recenti. Gli installatori di sistemi di protezione contro i fulmini devono selezionare e installare correttamente i componenti in base ai requisiti del sito di installazione. Oltre ai requisiti meccanici, devono essere considerati e rispettati i criteri elettrici del più recente stato di protezione contro i fulmini.

Calcolo della corrente di cortocircuito tra le fasi

Dimensionamento dei sistemi di terminazione rispetto alla portata

A tal fine, è necessario esaminare diversi scenari peggiori. Nei sistemi a media tensione, un doppio guasto a terra sarebbe il caso più critico. Un primo guasto a terra (ad esempio su un trasformatore) può causare un secondo guasto a terra in un'altra fase (ad esempio un'estremità di tenuta del cavo difettosa in un sistema di media tensione). Secondo la tabella 1 della norma EN 50522 (Messa a terra degli impianti di potenza superiore a 1 kV ac), una doppia corrente di guasto a terra I''kEE, definita come segue, fluirà attraverso i conduttori di terra in questo caso:

I "kEE = 0,85 • I" k

(I "k = corrente di cortocircuito simmetrica iniziale tripolare)

In un'installazione da 20 kV con una corrente di cortocircuito simmetrica iniziale I''k di 16 kA e un tempo di disconnessione di 1 secondo, la corrente di doppio guasto a terra sarebbe di 13.6 kA. La portata dei conduttori di terra e delle sbarre di terra nell'edificio della stazione o nel locale trasformatore deve essere valutata in base a questo valore. In questo contesto, la suddivisione della corrente può essere considerata in caso di disposizione ad anello (in pratica viene utilizzato un fattore di 0.65). La pianificazione deve sempre essere basata sui dati effettivi del sistema (configurazione del sistema, corrente di cortocircuito tra le fasi, tempo di disconnessione).

La norma EN 50522 specifica la massima densità di corrente di cortocircuito G (A / mm2) per diversi materiali. La sezione trasversale di un conduttore è determinata dal materiale e dal tempo di disconnessione.

La corrente calcolata viene ora divisa per la densità di corrente G del materiale in questione, il tempo di disconnessione corrispondente e la sezione trasversale minima A_verbale del conduttore è determinato.

A_verbale= I "_{kEE (filiale)} / sol [mm²]

La sezione trasversale calcolata consente di selezionare un conduttore. Questa sezione trasversale è sempre arrotondata per eccesso alla sezione trasversale nominale più grande successiva. Nel caso di un sistema compensato, ad esempio, il sistema di terra stesso (la parte a diretto contatto con la terra) viene caricato con una corrente notevolmente inferiore e cioè solo con la corrente residua di guasto a terra I_E = rx I_RES ridotto del fattore r. Questa corrente non supera i 10 A circa e può fluire permanentemente senza problemi se vengono utilizzate sezioni trasversali di materiale di messa a terra comune.

Sezioni minime degli elettrodi di terra

Le sezioni minime relative alla resistenza meccanica e alla corrosione sono definite nella norma tedesca DIN VDE 0151 (Materiale e dimensioni minime degli elettrodi di terra rispetto alla corrosione).

Carico del vento in caso di sistemi di captazione isolati secondo l'Eurocodice 1

Le condizioni meteorologiche estreme sono in aumento in tutto il mondo a causa del riscaldamento globale. Conseguenze come velocità del vento elevate, un aumento del numero di tempeste e forti piogge non possono essere ignorate. Pertanto, progettisti e installatori dovranno affrontare nuove sfide in particolare per quanto riguarda i carichi di vento. Ciò non riguarda solo le strutture degli edifici (statica della struttura), ma anche i sistemi di captazione.

Nel campo della protezione contro i fulmini, finora sono state utilizzate le norme DIN 1055-4: 2005-03 e DIN 4131 come base di dimensionamento. Nel luglio 2012, questi standard sono stati sostituiti dagli Eurocodici che forniscono regole di progettazione strutturale standardizzate a livello europeo (pianificazione delle strutture).

La norma DIN 1055-4: 2005-03 è stata integrata nell'Eurocodice 1 (EN 1991-1-4: Azioni sulle strutture - Parte 1-4: Azioni generali - Azioni del vento) e DIN V 4131: 2008-09 nell'Eurocodice 3 ( EN 1993-3-1: Parte 3-1: Torri, alberi e camini - Torri e alberi). Pertanto, questi due standard costituiscono la base per il dimensionamento dei sistemi di captazione per i sistemi di protezione contro i fulmini, tuttavia l'Eurocodice 1 è principalmente rilevante.

I seguenti parametri vengono utilizzati per calcolare il carico del vento effettivo previsto:

• Zona del vento (la Germania è divisa in quattro zone del vento con diverse velocità del vento di base)
• Categoria del terreno (le categorie del terreno definiscono l'ambiente circostante di una struttura)
• Altezza dell'oggetto sopra il livello del suolo
• Altezza del luogo (sul livello del mare, in genere fino a 800 m sul livello del mare)

Altri fattori che influenzano come:

• glassatura
• Posizione su un crinale o in cima a una collina
• Altezza dell'oggetto superiore a 300 m
• Altezza del terreno superiore a 800 m (livello del mare)

devono essere considerati per l'ambiente di installazione specifico e devono essere calcolati separatamente.

La combinazione dei diversi parametri produce la velocità delle raffiche di vento che deve essere utilizzata come base per il dimensionamento dei sistemi di captazione dell'aria e di altre installazioni come i conduttori ad anello elevati. Nel nostro catalogo, la velocità massima delle raffiche di vento è specificata per i nostri prodotti per poter determinare il numero richiesto di basi in calcestruzzo a seconda della velocità delle raffiche di vento, ad esempio nel caso di sistemi di captazione dell'aria isolati. Ciò non solo consente di determinare la stabilità statica, ma anche di ridurre il peso necessario e quindi il carico sul tetto.

Nota importante:

Le "velocità massime delle raffiche di vento" specificate in questo catalogo per i singoli componenti sono state determinate secondo i requisiti di calcolo specifici della Germania dell'Eurocodice 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12) che si basano sulla zona del vento mappa per la Germania e le particolarità topografiche specifiche del paese associate.

Quando si utilizzano prodotti di questo catalogo in altri paesi, le particolarità specifiche del paese e altri metodi di calcolo applicabili localmente, se presenti, descritti nell'Eurocodice 1 (EN 1991-1-4) o in altre normative di calcolo applicabili localmente (al di fuori dell'Europa) devono essere osservato. Di conseguenza, le velocità massime delle raffiche di vento menzionate in questo catalogo si applicano solo alla Germania e sono solo un orientamento approssimativo per gli altri paesi. Le velocità delle raffiche di vento devono essere calcolate nuovamente in base ai metodi di calcolo specifici del paese!

Quando si installano le aste di captazione in basi di cemento, è necessario considerare le informazioni / velocità di raffica del vento nella tabella. Queste informazioni si applicano ai materiali delle aste di captazione convenzionali (Al, St / tZn, Cu e StSt).

Se le aste di captazione vengono fissate mediante distanziatori, i calcoli si basano sulle possibilità di installazione sottostanti.

Le velocità massime consentite delle raffiche di vento sono specificate per i prodotti pertinenti e devono essere considerate per la selezione / installazione. Una maggiore resistenza meccanica può essere ottenuta mediante ad esempio un supporto angolato (due distanziatori disposti a triangolo) (a richiesta).