BS EN IEC 62305 Bliksembeveiligingsnorm

De BS EN / IEC 62305-norm voor bliksembeveiliging werd oorspronkelijk gepubliceerd in september 2006 en vervangt de vorige norm, BS 6651: 1999. Voor een eindige periode, BS EN / IEC 62305 en BS 6651 liepen parallel, maar vanaf augustus 2008 is BS 6651 ingetrokken en nu is BS EN / IEC 63205 de erkende norm voor bliksembeveiliging.

De BS EN / IEC 62305-norm weerspiegelt een toegenomen wetenschappelijk begrip van bliksem en de effecten ervan in de afgelopen twintig jaar en maakt een balans op van de groeiende impact van technologie en elektronische systemen op onze dagelijkse activiteiten. BS EN / IEC 62305 is complexer en veeleisender dan zijn voorganger en omvat vier verschillende onderdelen: algemene principes, risicobeheer, fysieke schade aan constructies en levensgevaar, en bescherming van elektronische systemen.

Deze onderdelen van de standaard worden hier geïntroduceerd. In 2010 ondergingen deze onderdelen een periodieke technische beoordeling, met bijgewerkte delen 1, 3 en 4 uitgebracht in 2011. Bijgewerkt deel 2 wordt momenteel besproken en zal naar verwachting eind 2012 worden gepubliceerd.

De sleutel tot BS EN / IEC 62305 is dat alle overwegingen voor bliksembeveiliging worden aangedreven door een uitgebreide en complexe risicobeoordeling en dat deze beoordeling niet alleen rekening houdt met de te beschermen constructie, maar ook met de diensten waarmee de constructie is verbonden. In wezen kan structurele bliksembeveiliging niet langer als geïsoleerd worden beschouwd, bescherming tegen voorbijgaande overspanningen of elektrische overspanningen is een integraal onderdeel van BS EN / IEC 62305.

Structuur van BS EN / IEC 62305

De BS EN / IEC 62305-serie bestaat uit vier delen, waarmee u allemaal rekening moet houden. Deze vier onderdelen worden hieronder beschreven:

Deel 1: Algemene principes

BS EN / IEC 62305-1 (deel 1) is een inleiding op de andere delen van de norm en beschrijft in wezen hoe een bliksembeveiligingssysteem (LPS) moet worden ontworpen in overeenstemming met de bijbehorende delen van de norm.

Deel 2: Risicomanagement

BS EN / IEC 62305-2 (deel 2) risicobeheerbenadering, concentreert zich niet zozeer op de puur fysieke schade aan een constructie veroorzaakt door blikseminslag, maar meer op het risico van verlies van mensenlevens, verlies van dienstverlening aan de publiek, verlies van cultureel erfgoed en economisch verlies.

Deel 3: Fysieke schade aan constructies en levensgevaar

BS EN / IEC 62305-3 (deel 3) heeft rechtstreeks betrekking op het grootste deel van BS 6651. Het verschilt in zoverre van BS 6651 dat dit nieuwe deel vier klassen of beschermingsniveaus van LPS heeft, in tegenstelling tot de twee fundamentele en hoog risico) niveaus in BS 6651.

Deel 4: Elektrische en elektronische systemen

binnen constructies behandelt BS EN / IEC 62305-4 (deel 4) de bescherming van elektrische en elektronische systemen die in constructies zijn ondergebracht. Het belichaamt wat bijlage C in BS 6651 overbracht, maar met een nieuwe zonale benadering die Lightning Protection Zones (LPZ's) wordt genoemd. Het biedt informatie voor het ontwerp, de installatie, het onderhoud en het testen van een Lightning Electromagnetic Impulse (LEMP) -beveiligingssysteem (nu aangeduid als Surge Protection Measures - SPM) voor elektrische / elektronische systemen binnen een constructie.

De volgende tabel geeft een globaal overzicht van de belangrijkste verschillen tussen de vorige norm, BS 6651, en de BS EN / IEC 62305.

Schade en verlies

BS EN / IEC 62305 identificeert vier belangrijke bronnen van schade:

S1 Knippert naar de structuur

S2 Knippert dichtbij de structuur

S3 Knippert naar een service

S4 Knippert in de buurt van een service

Elke bron van schade kan leiden tot een of meer van de volgende drie soorten schade:

D1 Letsel van levende wezens door stap- en aanraakspanningen

D2 Fysieke schade (brand, explosie, mechanische vernietiging, vrijkomen van chemicaliën) als gevolg van bliksemstroomeffecten inclusief vonken

D3 Uitval van interne systemen als gevolg van blikseminslag elektromagnetische impuls (LEMP)

De volgende soorten verlies kunnen het gevolg zijn van schade door blikseminslag:

L1 Verlies van mensenlevens

L2 Verlies van dienstverlening aan het publiek

L3 Verlies van cultureel erfgoed

L4 Verlies van economische waarde

De relaties van alle bovenstaande parameters zijn samengevat in Tabel 5.

Afbeelding 12 op pagina 271 toont de soorten schade en verlies als gevolg van blikseminslag.

Voor een meer gedetailleerde uitleg van de algemene principes die deel 1 van de BS EN 62305-norm vormen, verwijzen wij u naar onze volledige referentiegids 'A Guide to BS EN 62305.' Hoewel gericht op de BS EN-norm, kan deze gids ondersteunende informatie bieden die van belang is voor adviseurs die ontwerpen volgens het IEC-equivalent. Zie pagina 283 voor meer informatie over deze handleiding.

Criteria voor het ontwerp van het schema

De ideale bliksembeveiliging voor een constructie en zijn aangesloten services zou zijn om de constructie te omsluiten in een geaarde en perfect geleidende metalen afscherming (doos), en daarnaast te zorgen voor voldoende verbinding van alle aangesloten services bij de ingang van de afscherming.

Dit zou in wezen de penetratie van de bliksemstroom en het geïnduceerde elektromagnetische veld in de constructie voorkomen. In de praktijk is het echter niet mogelijk of zelfs kosteneffectief om tot dergelijke lengtes te gaan.

Deze norm legt dus een gedefinieerde set van bliksemstroomparameters vast waarbij beschermingsmaatregelen, aangenomen in overeenstemming met de aanbevelingen, eventuele schade en gevolgschade als gevolg van een blikseminslag zullen verminderen. Deze vermindering van schade en gevolgschade is geldig op voorwaarde dat de blikseminslagparameters binnen gedefinieerde limieten vallen, vastgesteld als Lightning Protection Levels (LPL).

Bliksembeveiligingsniveaus (LPL)

Er zijn vier beschermingsniveaus bepaald op basis van parameters die zijn verkregen uit eerder gepubliceerde technische artikelen. Elk niveau heeft een vaste set van maximale en minimale bliksemstroomparameters. Deze parameters zijn weergegeven in tabel 6. De maximale waarden zijn gebruikt bij het ontwerp van producten zoals bliksembeveiligingscomponenten en overspanningsbeveiligingsapparatuur (SPD's). De minimumwaarden van bliksemstroom zijn gebruikt om de rollende bolstraal voor elk niveau af te leiden.

Bliksembeveiligingszones (LPZ)

Het concept van Lightning Protection Zones (LPZ) werd geïntroduceerd binnen BS EN / IEC 62305, met name om te helpen bij het bepalen van de beschermingsmaatregelen die nodig zijn om beschermende maatregelen vast te stellen om Lightning Electromagnetic Impulse (LEMP) binnen een constructie tegen te gaan.

Het algemene principe is dat de apparatuur die bescherming nodig heeft, moet worden geplaatst in een LPZ waarvan de elektromagnetische kenmerken compatibel zijn met de apparatuur die bestand is tegen stress of immuniteit.

Het concept speelt in op externe zones, met het risico op directe blikseminslag (LPZ 0_A), of het risico op gedeeltelijke bliksemstroom (LPZ 0_B), en beschermingsniveaus binnen interne zones (LPZ 1 & LPZ 2).

In het algemeen geldt dat hoe hoger het nummer van de zone (LPZ 2; LPZ 3 enz.), Hoe lager de verwachte elektromagnetische effecten. Gewoonlijk moet alle gevoelige elektronische apparatuur zich in LPZ's met een hoger nummer bevinden en tegen LEMP worden beschermd door relevante overspanningsbeveiligingsmaatregelen ('SPM' zoals gedefinieerd in BS EN 62305: 2011).

SPM werd voorheen in BS EN / IEC 62305: 2006 een LEMP Protection Measures System (LPMS) genoemd.

Figuur 13 toont het LPZ-concept zoals toegepast op de structuur en op SPM. Het concept is uitgebreid in BS EN / IEC 62305-3 en BS EN / IEC 62305-4.

De selectie van de meest geschikte SPM wordt gemaakt op basis van de risicobeoordeling in overeenstemming met BS EN / IEC 62305-2.

BS EN / IEC 62305-2 Risicobeheer

BS EN / IEC 62305-2 is de sleutel tot de juiste implementatie van BS EN / IEC 62305-3 en BS EN / IEC 62305-4. De beoordeling en het beheer van risico's zijn nu aanzienlijk diepgaander en uitgebreider dan de benadering van BS 6651.

BS EN / IEC 62305-2 behandelt specifiek het maken van een risicobeoordeling, waarvan de resultaten het vereiste niveau van het Lightning Protection System (LPS) bepalen. Terwijl BS 6651 9 pagina's (inclusief figuren) wijdde aan het onderwerp van risicobeoordeling, bevat BS EN / IEC 62305-2 momenteel meer dan 150 pagina's.

De eerste fase van de risicobeoordeling is om te bepalen welke van de vier soorten verlies (zoals geïdentificeerd in BS EN / IEC 62305-1) de constructie en de inhoud ervan kunnen oplopen. Het uiteindelijke doel van de risicobeoordeling is het kwantificeren en indien nodig verkleinen van de relevante primaire risico's, namelijk:

R₁ risico op verlies van mensenlevens

R₂ risico van verlies van dienstverlening aan het publiek

R₃ risico op verlies van cultureel erfgoed

R₄ risico op verlies van economische waarde

Voor elk van de eerste drie primaire risico's is een aanvaardbaar risico (R_T) is ingesteld. Deze gegevens zijn te vinden in tabel 7 van IEC 62305-2 of tabel NK.1 van de nationale bijlage van BS EN 62305-2.

Elk primair risico (R_n) wordt bepaald aan de hand van een lange reeks berekeningen zoals gedefinieerd binnen de norm. Als het werkelijke risico (R_n) is kleiner dan of gelijk aan het aanvaardbare risico (R_T), dan zijn er geen beschermingsmaatregelen nodig. Als het werkelijke risico (R_n) groter is dan het overeenkomstige aanvaardbare risico (R_T), dan moeten beschermingsmaatregelen worden genomen. Het bovenstaande proces wordt herhaald (met nieuwe waarden die betrekking hebben op de gekozen beschermingsmaatregelen) tot R_n is kleiner dan of gelijk aan het overeenkomstige R_T. Het is dit iteratieve proces, zoals weergegeven in figuur 14, dat de keuze of zelfs het Lightning Protection Level (LPL) van Lightning Protection System (LPS) en Surges Protective Measures (SPM) bepaalt om blikseminslag elektromagnetische impuls (LEMP) tegen te gaan.

BS EN / IEC 62305-3 Fysieke schade aan constructies en levensgevaar

Dit deel van de reeks normen heeft betrekking op beschermingsmaatregelen in en rond een constructie en heeft als zodanig direct betrekking op het grootste deel van BS 6651.

Het hoofdgedeelte van dit deel van de norm geeft richtlijnen voor het ontwerp van een extern bliksembeveiligingssysteem (LPS), interne LPS en onderhouds- en inspectieprogramma's.

Bliksembeveiligingssysteem (LPS)

BS EN / IEC 62305-1 heeft vier bliksembeveiligingsniveaus (LPL's) gedefinieerd op basis van de waarschijnlijke minimale en maximale bliksemstromen. Deze LPL's komen rechtstreeks overeen met klassen van Lightning Protection System (LPS).

De correlatie tussen de vier niveaus van LPL en LPS is weergegeven in Tabel 7. In wezen is hoe groter de LPL, hoe hoger de klasse van LPS is.

De klasse van te installeren LPS wordt bepaald door het resultaat van de berekening van de risicobeoordeling die wordt benadrukt in BS EN / IEC 62305-2.

Overwegingen bij het ontwerp van externe LPS

De bliksembeveiligingsontwerper moet in eerste instantie rekening houden met de thermische en explosieve effecten die worden veroorzaakt op het punt van een blikseminslag en de gevolgen voor de betreffende constructie. Afhankelijk van de gevolgen kan de ontwerper kiezen uit een van de volgende typen externe LPS:

- geïsoleerd

- Niet geïsoleerd

Een geïsoleerde LPS wordt meestal gekozen wanneer de constructie is gemaakt van brandbare materialen of explosiegevaar oplevert.

Omgekeerd kan een niet-geïsoleerd systeem worden aangebracht als een dergelijk gevaar niet bestaat.

Een externe LPS bestaat uit:

- Luchtafgiftesysteem

- Neergeleidersysteem

- Aardingsbeëindigingssysteem

Deze afzonderlijke elementen van een LPS moeten met elkaar worden verbonden met behulp van geschikte bliksembeveiligingscomponenten (LPC) die voldoen (in het geval van BS EN 62305) aan BS EN 50164-serie (merk op dat deze BS EN-serie zal worden vervangen door de BS EN / IEC 62561-serie). Dit zorgt ervoor dat in het geval van een bliksemstroomontlading naar de constructie, het juiste ontwerp en de juiste keuze van componenten eventuele schade tot een minimum zal beperken.

Luchtafgiftesysteem

De rol van een luchtafsluitsysteem is om de bliksemontladingsstroom op te vangen en deze onschadelijk naar de aarde af te voeren via de neerwaartse geleider en het aardafsluitsysteem. Daarom is het van vitaal belang om een ​​correct ontworpen luchtafvoersysteem te gebruiken.

BS EN / IEC 62305-3 pleit voor het volgende, in elke combinatie, voor het ontwerp van de luchtafsluiter:

- Luchtstaven (of eindstukken), of het nu vrijstaande masten zijn of verbonden met geleiders om een ​​gaas op het dak te vormen

- Bovenleiding (of hangende) geleiders, of ze nu worden ondersteund door vrijstaande masten of zijn verbonden met geleiders om een ​​gaas op het dak te vormen

- Gaasd geleidernetwerk dat in direct contact met het dak kan liggen of erboven kan worden opgehangen (in het geval dat het van het allergrootste belang is dat het dak niet wordt blootgesteld aan directe bliksemafvoer)

De norm maakt heel duidelijk dat alle soorten luchtafvoersystemen die worden gebruikt, moeten voldoen aan de positioneringseisen die in de body van de norm zijn vastgelegd. Het benadrukt dat de luchtafsluitingscomponenten op hoeken, blootgestelde punten en randen van de constructie moeten worden geïnstalleerd. De drie aanbevolen basismethoden voor het bepalen van de positie van de luchtafvoersystemen zijn:

- De rollende bolmethode

- De beschermende hoekmethode

- De mesh-methode

Deze methoden worden op de volgende pagina's gedetailleerd beschreven.

De rollende bol-methode

De rollende-bolmethode is een eenvoudige manier om delen van een constructie te identificeren die bescherming nodig hebben, rekening houdend met de mogelijkheid van zijdelingse aanslagen op de constructie. Het basisconcept van het aanbrengen van de rollende bol op een constructie wordt geïllustreerd in figuur 15.

De rollende bolmethode werd gebruikt in BS 6651, met als enige verschil dat er in BS EN / IEC 62305 verschillende stralen van de rollende bol zijn die overeenkomen met de relevante klasse van LPS (zie tabel 8).

Deze methode is geschikt voor het definiëren van beschermingszones voor alle soorten constructies, vooral die met een complexe geometrie.

De beschermende hoekmethode

De beschermingshoekmethode is een wiskundige vereenvoudiging van de rolbolmethode. De beschermende hoek (a) is de hoek die wordt gecreëerd tussen de punt (A) van de verticale staaf en een lijn die naar beneden wordt geprojecteerd op het oppervlak waarop de staaf zit (zie afbeelding 16).

De beschermende hoek die wordt geboden door een luchtstaaf is duidelijk een driedimensionaal concept waarbij aan de staaf een beschermingskegel wordt toegekend door de lijn AC onder de beschermingshoek 360 ° rond de luchtstaaf te vegen.

De beschermende hoek verschilt met de variërende hoogte van de luchtstaaf en de klasse van LPS. De beschermende hoek die wordt geboden door een luchtstaaf wordt bepaald aan de hand van tabel 2 van BS EN / IEC 62305-3 (zie afbeelding 17).

Het variëren van de beschermingshoek is een verandering in de eenvoudige beschermingszone van 45º die in de meeste gevallen wordt geboden in BS 6651. Bovendien gebruikt de nieuwe norm de hoogte van het luchtafvoersysteem boven het referentievlak, of dat nu het grond- of dakniveau is (zie Figuur 18).

De mesh-methode

Dit is de methode die het meest werd gebruikt onder de aanbevelingen van BS 6651. Ook hier worden binnen BS EN / IEC 62305 vier verschillende maaswijdten voor luchtafsluiting gedefinieerd die overeenkomen met de relevante LPS-klasse (zie Tabel 9).

Deze methode is geschikt voor gladde oppervlakken die bescherming nodig hebben als aan de volgende voorwaarden wordt voldaan:

- Luchtafvoergeleiders moeten worden geplaatst bij dakranden, op dakoverstekken en op de nokken van het dak met een helling van meer dan 1 op 10 (5.7º)

- Er steekt geen metalen installatie uit boven het luchtafvoersysteem

Modern onderzoek naar door bliksem veroorzaakte schade heeft aangetoond dat de randen en hoeken van daken het meest vatbaar zijn voor beschadiging.

Dus op alle constructies, met name bij platte daken, moeten perimetergeleiders zo dicht mogelijk bij de buitenranden van het dak worden geïnstalleerd.

Net als in BS 6651 staat de huidige norm het gebruik van geleiders toe (of het nu gaat om toevallig metaalwerk of speciale LP-geleiders) onder het dak. Verticale luchtstaven (eindstukken) of sluitplaten moeten boven het dak worden gemonteerd en worden aangesloten op het geleidersysteem eronder. De afstand tussen de luchtstaven mag niet meer dan 10 m bedragen en als sluitplaten als alternatief worden gebruikt, moeten deze strategisch boven het dakoppervlak worden geplaatst, niet meer dan 5 m van elkaar verwijderd.

Niet-conventionele luchtafvoersystemen

Er is in de loop der jaren veel technisch (en commercieel) debat gaande over de geldigheid van de beweringen van de voorstanders van dergelijke systemen.

Dit onderwerp is uitgebreid besproken binnen de technische werkgroepen die BS EN / IEC 62305 hebben opgesteld. Het resultaat was om bij de informatie in deze norm te blijven.

BS EN / IEC 62305 stelt ondubbelzinnig dat het volume of de beschermingszone die wordt geboden door het luchtafvoersysteem (bijv. Luchtstaaf) alleen zal worden bepaald door de werkelijke fysieke afmetingen van het luchtafvoersysteem.

Deze verklaring wordt versterkt in de 2011-versie van BS EN 62305, door te worden opgenomen in de body van de norm, in plaats van deel uit te maken van een bijlage (bijlage A van BS EN / IEC 62305-3: 2006).

Als de luchtstaaf 5 m hoog is, zou de enige claim voor de beschermingszone die deze luchtstaaf biedt, gebaseerd zijn op 5 meter en de relevante LPS-klasse en niet op een verbeterde afmeting die wordt geclaimd door sommige niet-conventionele luchtstaven.

Er wordt geen andere norm overwogen die parallel loopt met deze norm BS EN / IEC 62305.

Natuurlijke componenten

Wanneer metalen daken worden beschouwd als een natuurlijke luchtafsluiting, gaf BS 6651 richtlijnen voor de minimale dikte en het type materiaal dat in overweging werd genomen.

BS EN / IEC 62305-3 geeft soortgelijke richtlijnen en aanvullende informatie als het dak door blikseminslag als lekbestendig moet worden beschouwd (zie Tabel 10).

Er moeten altijd minimaal twee neerwaartse geleiders zijn, verdeeld over de omtrek van de constructie. Neerwaartse geleiders moeten waar mogelijk worden geïnstalleerd op elke blootgestelde hoek van de constructie, aangezien onderzoek heeft aangetoond dat deze het grootste deel van de bliksemstroom geleiden.

Natuurlijke componenten

BS EN / IEC 62305 stimuleert, net als BS 6651, het gebruik van toevallige metalen onderdelen op of in de structuur die in de LPS moet worden opgenomen.

Waar BS 6651 een elektrische continuïteit aanmoedigde bij het gebruik van wapeningsstaven in betonconstructies, doet BS EN / IEC 62305-3 dat ook. Bovendien stelt het dat wapeningsstaven worden gelast, vastgeklemd met geschikte verbindingscomponenten of overlappen met een minimum van 20 keer de wapeningsdiameter. Dit is om ervoor te zorgen dat die wapeningsstaven die waarschijnlijk bliksemstromen kunnen voeren, veilige verbindingen van de ene lengte naar de andere hebben.

Wanneer interne wapeningsstaven moeten worden aangesloten op externe neergaande geleiders of een aardingsnetwerk, is elk van de in afbeelding 20 getoonde opstellingen geschikt. Als de verbinding van de verbindingsgeleider naar de wapeningsstaaf in beton moet worden omhuld, raadt de norm aan om twee klemmen te gebruiken, één verbonden met een stuk wapeningsstaaf en de andere met een andere lengte wapeningsstaaf. De voegen moeten vervolgens worden omhuld met een vochtremmende verbinding zoals Denso-tape.

Als de wapeningsstaven (of structurele stalen frames) moeten worden gebruikt als neerwaartse geleiders, moet de elektrische continuïteit worden vastgesteld van het luchtafvoersysteem naar het aardingssysteem. Voor nieuwbouwconstructies kan dit in de vroege constructiefase worden besloten door speciale wapeningsstaven te gebruiken of alternatief een speciale koperen geleider te laten lopen van de bovenkant van de constructie naar de fundering voordat het beton wordt gestort. Deze speciale koperen geleider moet periodiek worden verbonden met de aangrenzende / aangrenzende wapeningsstaven.

Als er twijfel bestaat over de route en continuïteit van de wapeningsstaven binnen bestaande constructies, moet een extern neerwaarts geleidersysteem worden geïnstalleerd. Deze moeten idealiter worden verbonden met het versterkende netwerk van de structuren aan de boven- en onderkant van de structuur.

Aardingsbeëindigingssysteem

Het aardaansluitsysteem is van vitaal belang voor de verspreiding van bliksemstroom op een veilige en effectieve manier in de grond.

In overeenstemming met BS 6651 beveelt de nieuwe norm een ​​enkel geïntegreerd aardingsafsluitsysteem aan voor een constructie, dat bliksembeveiliging, stroomvoorziening en telecommunicatiesystemen combineert. De toestemming van de exploiterende autoriteit of eigenaar van de relevante systemen moet worden verkregen voordat enige verbinding plaatsvindt.

Een goede aardverbinding dient de volgende kenmerken te bezitten:

- Lage elektrische weerstand tussen de elektrode en de aarde. Hoe lager de weerstand van de aardelektrode, hoe groter de kans dat de bliksemstroom ervoor kiest om over dat pad te stromen in plaats van een ander, waardoor de stroom veilig naar de aarde kan worden geleid en daar kan worden afgevoerd.

- Goede corrosiebestendigheid. De materiaalkeuze voor de aardelektrode en zijn aansluitingen is van levensbelang. Het zal vele jaren in de grond worden begraven, dus het moet volledig betrouwbaar zijn

De norm pleit voor een lage aardingsweerstandseis en wijst erop dat dit kan worden bereikt met een algeheel aardingsaansluitingssysteem van 10 ohm of minder.

Er worden drie basisopstellingen voor aardelektroden gebruikt.

- Type A arrangement

- Type B-opstelling

- Funderingsaarde-elektroden

Type A-arrangement

Deze bestaat uit horizontale of verticale aardelektroden, verbonden met elke neerwaartse geleider die aan de buitenkant van de structuur is bevestigd. Dit is in wezen het aardingssysteem dat wordt gebruikt in BS 6651, waarbij aan elke neerwaartse geleider een aardelektrode (staaf) is verbonden.

Type B-opstelling

Deze opstelling is in wezen een volledig verbonden ringaarde-elektrode die zich rond de omtrek van de constructie bevindt en in contact is met de omringende grond voor minimaal 80% van de totale lengte (dwz 20% van de totale lengte kan worden gehuisvest in bijvoorbeeld de kelder van de constructie en niet in direct contact met de aarde).

Funderingsaarde-elektroden

Dit is in wezen een type B-aardingsschema. Het bestaat uit geleiders die in de betonnen fundering van de constructie zijn geïnstalleerd. Als er extra elektrodenlengtes nodig zijn, moeten deze aan dezelfde criteria voldoen als die voor type B-opstelling. Funderingsaarde-elektroden kunnen worden gebruikt om het stalen versterkende funderingsnet te vergroten.

Scheidingsafstand (isolatie) van de externe LPS

Een scheidingsafstand (dwz de elektrische isolatie) tussen de externe LPS en de structurele metalen onderdelen is essentieel. Dit minimaliseert de kans dat een gedeeltelijke bliksemstroom intern in de constructie wordt geïntroduceerd.

Dit kan worden bereikt door bliksemafleiders voldoende ver weg te plaatsen van geleidende delen die routes hebben die naar de structuur leiden. Dus als de bliksemontlading de bliksemafleider treft, kan deze de opening niet 'overbruggen' en flitsen naar het aangrenzende metaalwerk.

BS EN / IEC 62305 beveelt een enkel geïntegreerd aardingsaansluitingssysteem aan voor een constructie, dat bliksembeveiliging, stroomvoorziening en telecommunicatiesystemen combineert.

Overwegingen bij het interne LPS-ontwerp

De fundamentele rol van de interne LPS is ervoor te zorgen dat gevaarlijke vonken binnen de te beschermen constructie worden vermeden. Dit kan, na blikseminslag, veroorzaakt worden door de bliksemstroom die in de externe LPS of andere geleidende delen van de constructie vloeit en probeert te flitsen of vonken naar interne metalen installaties.

Door geschikte potentiaalvereffeningsmaatregelen uit te voeren of ervoor te zorgen dat er voldoende elektrische isolatieafstand is tussen de metalen onderdelen, kunnen gevaarlijke vonken tussen de verschillende metalen onderdelen worden voorkomen.

Bliksem-potentiaalvereffening

Equipotentiaalverbinding is eenvoudigweg de elektrische verbinding van alle geschikte metalen installaties / onderdelen, zodat in het geval van bliksemstromen geen metalen onderdeel een ander spanningspotentieel heeft dan elkaar. Als de metalen onderdelen in wezen hetzelfde potentieel hebben, is het risico op vonkvorming of overslag teniet.

Deze elektrische verbinding kan worden bereikt door natuurlijke / toevallige verbinding of door specifieke verbindingsgeleiders te gebruiken die de afmetingen hebben volgens tabellen 8 en 9 van BS EN / IEC 62305-3.

Een verbinding kan ook worden bereikt door het gebruik van overspanningsbeveiligingsapparatuur (SPD's) waar de directe verbinding met verbindingsgeleiders niet geschikt is.

Afbeelding 21 (die is gebaseerd op BS EN / IEC 62305-3 figE.43) toont een typisch voorbeeld van een potentiaalvereffeningsopstelling. Het gas-, water- en centrale verwarmingssysteem zijn allemaal rechtstreeks verbonden met de potentiaalvereffeningsbalk die zich aan de binnenkant bevindt, maar dicht bij een buitenmuur nabij het maaiveld. De voedingskabel is via een geschikte SPD, stroomopwaarts van de elektriciteitsmeter, verbonden met de potentiaalvereffeningsbalk. Deze verbindingsbalk moet dicht bij het hoofdverdeelbord (MDB) worden geplaatst en ook nauw verbonden zijn met het aardingsafsluitsysteem met geleiders van korte lengte. In grotere of uitgebreide constructies kunnen meerdere verbindingsstaven nodig zijn, maar ze moeten allemaal met elkaar worden verbonden.

De afscherming van een antennekabel samen met een eventuele afgeschermde stroomtoevoer naar elektronische apparaten die in de structuur worden geleid, moet ook bij de equipotentiaalstaaf worden gelijmd.

Verdere richtlijnen met betrekking tot potentiaalvereffening, gemaasde aardingssystemen voor onderlinge verbindingen en SPD-selectie zijn te vinden in de LSP-handleiding.

BS EN / IEC 62305-4 Elektrische en elektronische systemen binnen constructies

Elektronische systemen doordringen nu bijna elk aspect van ons leven, van de werkomgeving tot het vullen van de auto met benzine en zelfs winkelen in de plaatselijke supermarkt. Als samenleving zijn we nu sterk afhankelijk van de continue en efficiënte werking van dergelijke systemen. Het gebruik van computers, elektronische procesbesturingen en telecommunicatie is de afgelopen twee decennia explosief gestegen. Er bestaan ​​niet alleen meer systemen, de fysieke omvang van de betrokken elektronica is aanzienlijk verkleind (kleinere afmetingen betekent minder energie die nodig is om circuits te beschadigen).

BS EN / IEC 62305 accepteert dat we nu in het elektronische tijdperk leven, waardoor LEMP-bescherming (Lightning Electromagnetic Impulse) voor elektronische en elektrische systemen integraal deel uitmaakt van de norm via deel 4. LEMP is de term die wordt gegeven aan de algemene elektromagnetische effecten van bliksem, inclusief geleide pieken (voorbijgaande overspanningen en stromen) en uitgestraalde elektromagnetische veldeffecten.

LEMP-schade is zo wijdverbreid dat het wordt geïdentificeerd als een van de specifieke typen (D3) waartegen moet worden beschermd en dat LEMP-schade kan optreden vanaf alle aanvalspunten van de constructie of aangesloten diensten - direct of indirect - voor verdere verwijzing naar de typen Zie tabel 5 voor schade veroorzaakt door bliksem. Bij deze uitgebreide benadering wordt ook rekening gehouden met het gevaar van brand of explosie dat verband houdt met diensten die op de constructie zijn aangesloten, zoals elektriciteit, telecommunicatie en andere metalen leidingen.

Bliksem is niet de enige bedreiging ...

Voorbijgaande overspanningen veroorzaakt door elektrische schakelgebeurtenissen zijn zeer gebruikelijk en kunnen een bron van aanzienlijke interferentie zijn. Stroom die door een geleider stroomt, creëert een magnetisch veld waarin energie wordt opgeslagen. Wanneer de stroom wordt onderbroken of uitgeschakeld, komt de energie in het magnetische veld plotseling vrij. In een poging om zichzelf te dissiperen, wordt het een hoogspanningstransiënt.

Hoe meer energie wordt opgeslagen, hoe groter de resulterende transiënt. Hogere stromen en langere geleiderlengtes dragen beide bij aan meer opgeslagen en ook vrijgegeven energie!

Dit is de reden waarom inductieve belastingen zoals motoren, transformatoren en elektrische aandrijvingen allemaal veelvoorkomende oorzaken zijn van schakelovergangen.

De betekenis van BS EN / IEC 62305-4

Eerder was een tijdelijke overspannings- of overspanningsbeveiliging opgenomen als een adviesbijlage in de BS 6651-norm, met een afzonderlijke risicobeoordeling. Als gevolg hiervan werd vaak bescherming aangebracht nadat apparatuurschade was opgelopen, vaak door de verplichting aan verzekeringsmaatschappijen. De enkele risicobeoordeling in BS EN / IEC 62305 dicteert echter of structurele en / of LEMP-bescherming vereist is, daarom kan structurele bliksembeveiliging nu niet worden beschouwd als los van tijdelijke overspanningsbeveiliging - bekend als overspanningsbeveiligingsapparatuur (SPD's) binnen deze nieuwe norm. Dit is op zichzelf een significante afwijking van die van BS 6651.

Inderdaad, volgens BS EN / IEC 62305-3 kan een LPS-systeem niet langer worden gemonteerd zonder bliksemstroom of potentiaalvereffening SPD's op inkomende metaaldiensten die "onder spanning staande kernen" hebben - zoals stroom- en telecomkabels - die niet rechtstreeks kunnen worden verbonden naar de aarde. Dergelijke SPD's zijn vereist ter bescherming tegen het risico van verlies van mensenlevens door gevaarlijke vonken te voorkomen die brand of elektrische schokken kunnen veroorzaken.

Bliksemstroom- of potentiaalvereffenings-SPD's worden ook gebruikt op bovengrondse servicelijnen die de constructie voeden die het risico lopen door een directe inslag. Het gebruik van deze SPD's alleen "biedt geen effectieve bescherming tegen het falen van gevoelige elektrische of elektronische systemen", om BS EN / IEC 62305 deel 4 aan te halen, dat specifiek gewijd is aan de bescherming van elektrische en elektronische systemen binnen constructies.

Bliksemstroom-SPD's vormen een onderdeel van een gecoördineerde reeks SPD's die overspannings-SPD's bevatten - die in totaal nodig zijn om gevoelige elektrische en elektronische systemen effectief te beschermen tegen zowel blikseminslag- als schakeltransiënten.

Bliksembeveiligingszones (LPZ's)

Terwijl BS 6651 een concept van zonering erkent in bijlage C (locatiecategorieën A, B en C), definieert BS EN / IEC 62305-4 het concept van bliksembeveiligingszones (LPZ's). Figuur 22 illustreert het basis LPZ-concept gedefinieerd door beschermingsmaatregelen tegen LEMP zoals beschreven in deel 4.

Binnen een structuur wordt een reeks LPZ's gecreëerd om achtereenvolgens minder blootstelling aan de effecten van bliksem te hebben, of geïdentificeerd te hebben als reeds bestaande.

Opeenvolgende zones gebruiken een combinatie van binding, afscherming en gecoördineerde SPD's om een ​​significante vermindering van de LEMP-ernst te bereiken, van geleide stootstromen en transiënte overspanningen, evenals uitgestraalde magnetische veldeffecten. Ontwerpers coördineren deze niveaus zodat de meer gevoelige apparatuur in de meer beschermde zones wordt geplaatst.

De LPZ's kunnen worden opgesplitst in twee categorieën - 2 externe zones (LPZ 0_A, LPZ0_B) en meestal 2 interne zones (LPZ 1, 2), hoewel er indien nodig andere zones kunnen worden ingevoerd voor een verdere reductie van het elektromagnetische veld en de bliksemstroom.

Externe zones

LPZ0_A is het gebied dat onderhevig is aan directe blikseminslagen en daarom mogelijk de volledige bliksemstroom moet dragen.

Dit is typisch het dakoppervlak van een constructie. Hier treedt het volledige elektromagnetische veld op.

LPZ0_B is het gebied dat niet onderhevig is aan directe blikseminslagen en is typisch de zijwanden van een constructie.

Hier treedt echter nog het volledige elektromagnetische veld op en kunnen hier geleide bliksemstromen en schakelpieken optreden.

Interne zones

LPZ 1 is het interne gebied dat onderhevig is aan gedeeltelijke bliksemstromen. De geleide bliksemstromen en / of schakelpieken worden verminderd in vergelijking met de externe zones LPZ 0_A, LPZ0_B.

Dit is typisch het gebied waar services de structuur binnenkomen of waar het hoofdstroomschakelbord zich bevindt.

LPZ 2 is een intern gebied dat zich verder in de structuur bevindt waar de overblijfselen van bliksemimpulsstromen en / of schakelpieken worden verminderd in vergelijking met LPZ 1.

Dit is typisch een afgeschermde ruimte of, voor netstroom, bij de onderverdeelkast. De beschermingsniveaus binnen een zone moeten worden afgestemd op de immuniteitskenmerken van de te beschermen apparatuur, dwz hoe gevoeliger de apparatuur, hoe beter de vereiste bescherming van de zone is.

De bestaande structuur en lay-out van een gebouw kunnen duidelijk zichtbare zones maken, of LPZ-technieken moeten mogelijk worden toegepast om de vereiste zones te creëren.

Overspanningsbeveiligingsmaatregelen (SPM)

Sommige delen van een constructie, zoals een afgeschermde kamer, zijn van nature beter beschermd tegen blikseminslag dan andere en het is mogelijk om de meer beschermde zones uit te breiden door een zorgvuldig ontwerp van de LPS, aarding van metalen voorzieningen zoals water en gas, en bekabeling. technieken. Het is echter de juiste installatie van gecoördineerde overspanningsbeveiligingsapparatuur (SPD's) die apparatuur beschermen tegen schade en de continuïteit van de werking ervan garanderen - cruciaal voor het elimineren van downtime. Deze maatregelen worden in totaal Surge Protection Measures (SPM) (voorheen LEMP Protection Measures System (LPMS)) genoemd.

Bij het toepassen van bonding, afscherming en SPD's moet technische uitmuntendheid worden afgewogen tegen economische noodzaak. Voor nieuwbouw kunnen verlijmings- en afschermingsmaatregelen integraal worden ontworpen om deel uit te maken van de volledige SPM. Voor een bestaande structuur is het achteraf inbouwen van een reeks gecoördineerde SPD's echter waarschijnlijk de gemakkelijkste en meest kosteneffectieve oplossing.

Klik op de knop Bewerken om deze tekst te wijzigen. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Gecoördineerde SPD's

BS EN / IEC 62305-4 benadrukt het gebruik van gecoördineerde SPD's voor de bescherming van apparatuur in hun omgeving. Dit betekent simpelweg een reeks SPD's waarvan de locaties en LEMP-afhandelingsattributen zodanig zijn gecoördineerd dat de apparatuur in hun omgeving wordt beschermd door de LEMP-effecten tot een veilig niveau te reduceren. Er kan dus een zware bliksemstroom-SPD zijn bij de dienstingang om het grootste deel van de piekenergie (gedeeltelijke bliksemstroom van een LPS en / of bovengrondse leidingen) te verwerken, waarbij de respectieve tijdelijke overspanning wordt gecontroleerd tot veilige niveaus door gecoördineerde plus stroomafwaartse overspannings-SPD's ter bescherming van eindapparatuur inclusief mogelijke schade door schakelen van bronnen, bijv. grote inductieve motoren. Overal waar diensten van de ene LPZ naar de andere kruisen, moeten passende SPD's worden aangebracht.

Gecoördineerde SPD's moeten effectief samenwerken als een cascadesysteem om apparatuur in hun omgeving te beschermen. De bliksemstroom-SPD bij de dienstingang moet bijvoorbeeld het grootste deel van de piekenergie aankunnen, waardoor de stroomafwaartse overspannings-SPD's voldoende worden ontlast om de overspanning te beheersen.

Overal waar diensten van de ene LPZ naar de andere kruisen, moeten passende SPD's worden aangebracht

Slechte coördinatie zou kunnen betekenen dat de overspannings-SPD's onderhevig zijn aan te veel piekenergie, waardoor zowel zichzelf als mogelijk apparatuur in gevaar komt door schade.

Bovendien moeten spanningsbeveiligingsniveaus of doorlaatspanningen van geïnstalleerde SPD's worden gecoördineerd met de isolerende weerstandsspanning van de delen van de installatie en de immuniteit tegen spanning van elektronische apparatuur.

Verbeterde SPD's

Hoewel regelrechte schade aan apparatuur niet wenselijk is, kan de noodzaak om de stilstandtijd als gevolg van het uitvallen van de werking of defecten van de apparatuur te minimaliseren, ook kritiek zijn. Dit is met name belangrijk voor industrieën die het publiek dienen, of het nu ziekenhuizen, financiële instellingen, fabrieken of commerciële bedrijven zijn, waar het onvermogen om hun diensten te verlenen vanwege het uitvallen van de werking van apparatuur zou resulteren in aanzienlijke gezondheids- en veiligheids- en / of financiële gevolgen.

Standaard SPD's bieden mogelijk alleen bescherming tegen common-mode-pieken (tussen stroomvoerende geleiders en aarde), waardoor ze effectieve bescherming bieden tegen regelrechte schade, maar niet tegen downtime als gevolg van systeemstoringen.

BS EN 62305 beschouwt daarom het gebruik van verbeterde SPD's (SPD *) die het risico van schade en defecten aan kritieke apparatuur waar continue werking vereist is, verder verminderen. Installateurs zullen daarom veel meer op de hoogte moeten zijn van de applicatie- en installatievereisten van SPD's dan misschien voorheen.

Superieure of verbeterde SPD's bieden een lagere (betere) doorlaat-spanningsbeveiliging tegen pieken in zowel de gewone modus als de differentiële modus (tussen stroomvoerende geleiders) en bieden daarom ook extra bescherming over verbindings- en afschermingsmaatregelen.

Dergelijke verbeterde SPD's kunnen zelfs tot Type 1 + 2 + 3 netspanning of data / telecom Test Cat D + C + B-bescherming bieden binnen één unit. Aangezien eindapparatuur, bijv. Computers, de neiging heeft om kwetsbaarder te zijn voor differentiële moduspieken, kan deze extra bescherming een essentiële overweging zijn.

Bovendien zorgt het vermogen om te beschermen tegen gewone en differentiële moduspieken ervoor dat de apparatuur continu in bedrijf blijft tijdens piekspanningsactiviteiten - wat aanzienlijke voordelen biedt voor zowel commerciële, industriële als openbare dienstverleners.

Alle LSP SPD's bieden verbeterde SPD-prestaties met toonaangevende lage doorlaatspanningen

(spanningsbeveiligingsniveau, U_p), aangezien dit de beste keuze is om kosteneffectieve, onderhoudsvrije herhaalde bescherming te bereiken en kostbare systeemuitval te voorkomen. Beveiliging tegen lage doorlaatspanning in alle gangbare en differentiële modi betekent dat er minder units nodig zijn om bescherming te bieden, wat zowel unit- en installatiekosten als installatietijd bespaart.

Alle LSP-SPD's bieden verbeterde SPD-prestaties met een toonaangevende lage doorlaatspanning

Conclusie

Bliksem vormt een duidelijke bedreiging voor een structuur, maar een groeiende bedreiging voor de systemen binnen de structuur vanwege het toegenomen gebruik en de afhankelijkheid van elektrische en elektronische apparatuur. De normenreeks BS EN / IEC 62305 erkent dit duidelijk. Structurele bliksembeveiliging kan niet langer los staan ​​van tijdelijke overspanning of overspanningsbeveiliging van apparatuur. Het gebruik van verbeterde SPD's biedt een praktische, kosteneffectieve manier van bescherming die een continue werking van kritieke systemen tijdens LEMP-activiteiten mogelijk maakt.