Geef een overzicht van bliksem- en overspanningsbeveiligingsapparatuur

Geplande veiligheid

Bliksembeveiliging zone concept

Het gebouw is opgedeeld in verschillende bedreigde zones. Deze zones helpen om de nodige beschermingsmaatregelen te definiëren, in het bijzonder de bliksem- en overspanningsbeveiligingen en componenten. Onderdeel van een EMC-compatibel (EMC: Electro Magnetic Compatibility) bliksembeveiligingszoneconcept is het externe bliksembeveiligingssysteem (inclusief luchtafsluitsysteem, neerwaartse geleider, aardafsluitsysteem), potentiaalvereffening, ruimtelijke afscherming en overspanningsbeveiliging voor de stroomvoorziening en informatietechnologiesystemen. Definities zijn van toepassing zoals geclassificeerd in tabel 1. Volgens de vereisten en belastingen die op overspanningsbeveiligingsapparatuur worden geplaatst, worden ze gecategoriseerd als bliksemstroomafleiders, overspanningsafleiders en gecombineerde afleiders. De hoogste eisen worden gesteld aan het ontlaadvermogen van bliksemstroomafleiders en gecombineerde afleiders die worden gebruikt bij de overgang van bliksembeveiligingszone 0_A tot 1 of 0_A tot 2. Deze afleiders moeten in staat zijn om gedeeltelijke bliksemstromen met een golfvorm van 10/350 μs meerdere keren te geleiden zonder te worden vernietigd, om het binnendringen van destructieve gedeeltelijke bliksemstromen in de elektrische installatie van een gebouw te voorkomen. Op het overgangspunt van LPZ 0_B tot 1 of stroomafwaarts van de bliksemstroomafleider op het overgangspunt van LPZ 1 naar 2 en hoger, worden overspanningsafleiders gebruikt als bescherming tegen overspanningen. Hun taak is zowel om de restenergie van de voorgeschakelde beschermingsfasen nog verder te verminderen als om de pieken die in de installatie zelf worden geïnduceerd of gegenereerd, te beperken.

De hierboven beschreven bliksem- en overspanningsbeveiligingsmaatregelen aan de grenzen van de bliksembeveiligingszones zijn evenzeer van toepassing op stroomvoorziening en informatietechnologiesystemen. Alle maatregelen die in het EMC-compatibele bliksembeveiligingszoneconcept worden beschreven, dragen bij aan een continue beschikbaarheid van elektrische en elektronische apparaten en installaties. Voor meer gedetailleerde technische informatie kunt u terecht op www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Buitenste zones:

LPZ 0: Zone waar de dreiging te wijten is aan het niet-verzwakte elektromagnetische veld van bliksem en waar de interne systemen kunnen worden blootgesteld aan volledige of gedeeltelijke bliksemstroom.

LPZ 0 is onderverdeeld in:

LPZ0_A: Zone waar de dreiging te wijten is aan de directe bliksemflits en het volledige elektromagnetische bliksemveld. De interne systemen kunnen worden blootgesteld aan volledige bliksemstroom.

LPZ0_B: Zone beschermd tegen directe bliksemflitsen, maar waar de dreiging het volledige elektromagnetische bliksemveld is. De interne systemen kunnen worden blootgesteld aan gedeeltelijke bliksemstoten.

Binnenzones (beschermd tegen directe bliksemflitsen):

LPZ 1: Zone waar de stootstroom wordt beperkt door stroomverdelings- en isolerende interfaces en / of door SPD's aan de grens. Ruimtelijke afscherming kan het elektromagnetische bliksemveld verzwakken.

LPZ 2… n: Zone waar de stootstroom verder kan worden beperkt door stroomverdelings- en isolerende interfaces en / of door extra SPD's aan de grens. Extra ruimtelijke afscherming kan worden gebruikt om het elektromagnetische bliksemveld verder te verzwakken.

Termen en definities

Schakelvermogen, volg huidige blusvermogen I_fi

Het uitschakelvermogen is de niet-beïnvloede (toekomstige) effectieve waarde van de netvolgstroom die automatisch kan worden gedoofd door de overspanningsbeveiliging bij het aansluiten van U_C. Het kan worden bewezen in een bedrijfstest volgens EN 61643-11: 2012.

Categorieën volgens IEC 61643-21: 2009

Een aantal impulsspanningen en impulsstromen wordt beschreven in IEC 61643-21: 2009 voor het testen van het stroomvoerende vermogen en spanningsbeperking van impulsinterferentie. Tabel 3 van deze norm somt deze op in categorieën en geeft voorkeurswaarden. In tabel 2 van de norm IEC 61643-22 worden de bronnen van transiënten toegewezen aan de verschillende impulscategorieën volgens het ontkoppelingsmechanisme. Categorie C2 omvat inductieve koppeling (pieken), categorie D1 galvanische koppeling (bliksemstromen). De betreffende categorie is gespecificeerd in de technische gegevens. LSP-overspanningsbeveiligingsmodulen overtreffen de waarden in de aangegeven categorieën. Daarom wordt de exacte waarde voor het draagvermogen van de impulsstroom aangegeven door de nominale ontlaadstroom (8/20 μs) en de bliksemimpulsstroom (10/350 μs).

Combinatiegolf

Een combinatiegolf wordt gegenereerd door een hybride generator (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) met een fictieve impedantie van 2 Ω. De nullastspanning van deze generator wordt U genoemd_OC. U_OC is een voorkeursindicator voor type 3-afleiders, aangezien alleen deze afleiders kunnen worden getest met een combinatiegolf (volgens EN 61643-11).

Afsnijfrequentie f_G

De afsnijfrequentie bepaalt het frequentieafhankelijke gedrag van een afleider. De afsnijfrequentie is gelijk aan de frequentie die een invoegverlies veroorzaakt (a_E) van 3 dB onder bepaalde testomstandigheden (zie EN 61643-21: 2010). Tenzij anders aangegeven, verwijst deze waarde naar een 50 Ω-systeem.

Mate van bescherming

De IP-beschermingsgraad komt overeen met de beschermingscategorieën

beschreven in IEC 60529.

Tijd verbreken t_a

De uitschakeltijd is de tijd die verstrijkt tot de automatische uitschakeling van de stroomtoevoer in geval van een storing in het te beveiligen circuit of de apparatuur. De uitschakeltijd is een toepassingsspecifieke waarde die resulteert uit de intensiteit van de foutstroom en de kenmerken van de beveiligingsinrichting.

Energiecoördinatie van SPD's

Energiecoördinatie is de selectieve en gecoördineerde interactie van gecascadeerde beveiligingselementen (= SPD's) van een algemeen bliksem- en overspanningsbeveiligingsconcept. Dit betekent dat de totale belasting van de bliksemimpulsstroom wordt verdeeld over de SPD's op basis van hun energiedragend vermogen. Als energiecoördinatie niet mogelijk is, zijn stroomafwaartse SPD's onvoldoende

afgelost door de upstream SPD's aangezien de upstream SPD's te laat, onvoldoende of helemaal niet werken. Bijgevolg kunnen stroomafwaartse SPD's en te beschermen eindapparatuur worden vernietigd. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 beschrijft hoe de energiecoördinatie kan worden gecontroleerd. Op vonkbrug gebaseerde type 1 SPD's bieden aanzienlijke voordelen vanwege hun spanningsomschakeling

karakteristiek (zie WeTA BREKER FZALVING).

Frequentiebereik

Het frequentiebereik vertegenwoordigt het zendbereik of de afsnijfrequentie van een afleider, afhankelijk van de beschreven dempingskarakteristieken.

Insertion loss

Bij een gegeven frequentie wordt het insteekverlies van een overspanningsbeveiliging bepaald door de relatie van de spanningswaarde op de plaats van installatie voor en na de montage van de overspanningsbeveiliging. Tenzij anders aangegeven, verwijst de waarde naar een 50 Ω-systeem.

Geïntegreerde voorzekering

Volgens de productnorm voor SPD's moeten overstroombeveiligingen / reservezekeringen worden gebruikt. Dit vereist echter extra ruimte in het verdeelbord, extra kabellengtes, die volgens IEC 60364-5-53 zo kort mogelijk moeten zijn, extra installatietijd (en kosten) en dimensionering van de zekering. Een in de afleider geïntegreerde zekering die bij uitstek geschikt is voor de betrokken impulsstromen, heft al deze nadelen op. De ruimtewinst, minder bedradingsinspanning, geïntegreerde zekeringbewaking en de verhoogde bescherming door kortere aansluitkabels zijn duidelijke voordelen van dit concept.

Bliksemimpulsstroom I_kabouter

De bliksemimpulsstroom is een gestandaardiseerde impulsstroomcurve met een golfvorm van 10/350 μs. De parameters (piekwaarde, lading, specifieke energie) simuleren de belasting veroorzaakt door natuurlijke bliksemstromen. Bliksemstroom- en gecombineerde afleiders moeten in staat zijn dergelijke bliksemimpulsstromen meerdere keren af ​​te voeren zonder te worden vernietigd.

Overstroombeveiliging aan netzijde / reservezekering van afleider

Overstroombeveiliging (bijv. Zekering of stroomonderbreker) bevindt zich buiten de afleider aan de invoerzijde om de netfrequente volgstroom te onderbreken zodra het uitschakelvermogen van de overspanningsbeveiliging wordt overschreden. Er is geen extra reservezekering nodig, aangezien de reservezekering al in de SPD is geïntegreerd.

Maximale continue bedrijfsspanning U_C

De maximale continue bedrijfsspanning (maximaal toegestane bedrijfsspanning) is de effectieve waarde van de maximale spanning die tijdens bedrijf op de overeenkomstige klemmen van de overspanningsbeveiliging mag worden aangesloten. Dit is de maximale spanning op de afleider in

de gedefinieerde niet-geleidende toestand, die de afleider terugbrengt naar deze toestand nadat deze is geactiveerd en ontladen. De waarde van U_C hangt af van de nominale spanning van het te beveiligen systeem en de specificaties van de installateur (IEC 60364-5-534).

Maximale continue bedrijfsspanning U_CPV voor een fotovoltaïsch (PV) systeem

Waarde van de maximale gelijkspanning die permanent op de klemmen van de SPD mag staan. Om ervoor te zorgen dat U_CPV hoger is dan de maximale nullastspanning van de PV-installatie bij alle externe invloeden (bijv. omgevingstemperatuur, stralingsintensiteit van de zon), U_CPV moet hoger zijn dan deze maximale nullastspanning met een factor 1.2 (volgens CLC / TS 50539-12). Deze factor 1.2 zorgt ervoor dat de SPD's niet verkeerd gedimensioneerd zijn.

Maximale ontlaadstroom I_max

De maximale ontlaadstroom is de maximale piekwaarde van de 8/20 μs impulsstroom die het apparaat veilig kan ontladen.

Maximale zendcapaciteit

Het maximale overdrachtsvermogen definieert het maximale hoogfrequente vermogen dat via een coaxiale overspanningsbeveiliging kan worden overgedragen zonder de beveiligingscomponent te storen.

Nominale ontlaadstroom I_n

De nominale ontlaadstroom is de piekwaarde van een 8/20 μs impulsstroom, waarvoor de overspanningsbeveiliging in een bepaald testprogramma wordt beoordeeld en die de overspanningsbeveiliging meerdere keren kan ontladen.

Nominale belastingsstroom (nominale stroom) I_L

De nominale belastingsstroom is de maximaal toelaatbare bedrijfsstroom die permanent door de bijbehorende klemmen mag stromen.

Nominale spanning U_N

De nominale spanning staat voor de nominale spanning van het te beveiligen systeem. De waarde van de nominale spanning dient vaak als typeaanduiding voor overspanningsbeveiligingsmodulen voor informatietechnologiesystemen. Het wordt aangegeven als een effectieve waarde voor wisselstroomsystemen.

N-PE-afleider

Overspanningsbeveiligingsmodulen uitsluitend ontworpen voor installatie tussen de N- en PE-geleider.

Bedrijfstemperatuurbereik T_U

Het bedrijfstemperatuurbereik geeft het bereik aan waarin de apparaten kunnen worden gebruikt. Voor niet-zelfverwarmende apparaten is het gelijk aan het omgevingstemperatuurbereik. De temperatuurstijging voor apparaten voor zelfverwarming mag de aangegeven maximale waarde niet overschrijden.

Beveiligingscircuit

Beveiligingscircuits zijn meertraps, gecascadeerde beveiligingsinrichtingen. De afzonderlijke beschermingstrappen kunnen bestaan ​​uit vonkbruggen, varistoren, halfgeleiderelementen en gasontladingsbuizen (zie Energiecoördinatie).

Beschermende geleider stroom I_PE

De aardgeleiderstroom is de stroom die door de PE-aansluiting vloeit als de overspanningsbeveiliging is aangesloten op de maximale continue bedrijfsspanning U_C, volgens de installatie-instructies en zonder verbruikers aan de lastzijde.

Contact voor signalering op afstand

Een afstandssignaleringscontact maakt eenvoudige bewaking op afstand en indicatie van de bedrijfstoestand van het apparaat mogelijk. Het beschikt over een driepolige klem in de vorm van een potentiaalvrij wisselcontact. Dit contact kan worden gebruikt als verbreek- en / of maakcontact en kan zo eenvoudig worden geïntegreerd in het gebouwbeheersysteem, de controller van de schakelkast, enz.

Reactietijd t_A

Reactietijden kenmerken voornamelijk de reactieprestaties van individuele beveiligingselementen die worden gebruikt in afleiders. Afhankelijk van de stijgsnelheid du / dt van de impulsspanning of di / dt van de impulsstroom, kunnen de reactietijden binnen bepaalde grenzen variëren.

Terugkeer verlies

Bij hoogfrequente toepassingen verwijst het retourverlies naar het aantal delen van de "leidende" golf die wordt gereflecteerd door het beveiligingsapparaat (piekpunt). Dit is een directe maatstaf voor hoe goed een beveiligingsinrichting is afgestemd op de karakteristieke impedantie van het systeem.

Serie weerstand

Weerstand in de richting van de signaalstroom tussen de in- en uitgang van een afleider.

Afscherming verzwakken

Het verband tussen het vermogen dat in een coaxiale kabel wordt ingevoerd en het vermogen dat door de kabel door de fasegeleider wordt uitgestraald.

Overspanningsbeveiligingsapparatuur (SPD's)

Overspanningsbeveiligingsinrichtingen bestaan ​​voornamelijk uit spanningsafhankelijke weerstanden (varistoren, ontstoringsdiodes) en / of vonkbruggen (ontladingspaden). Overspanningsbeveiligingsinrichtingen worden gebruikt om andere elektrische apparaten en installaties te beschermen tegen ontoelaatbaar hoge pieken en / of om een ​​potentiaalvereffening tot stand te brengen. Overspanningsbeveiligingsapparaten zijn gecategoriseerd:

1. a) volgens hun gebruik in:

• Overspanningsbeveiligingsapparatuur voor voedingsinstallaties en apparaten

voor nominale spanningsbereiken tot 1000 V

- volgens EN 61643-11: 2012 in type 1/2/3 SPD's

- volgens IEC 61643-11: 2011 in klasse I / II / III SPD's

De omschakeling van de Red / Line. productfamilie volgens de nieuwe norm EN 61643-11: 2012 en IEC 61643-11: 2011 zal in de loop van 2014 worden voltooid.

• Overspanningsbeveiligingsapparatuur voor IT-installaties en apparaten

voor het beschermen van moderne elektronische apparatuur in telecommunicatie- en signaleringsnetwerken met nominale spanningen tot 1000 V AC (effectieve waarde) en 1500 V DC tegen de indirecte en directe effecten van blikseminslagen en andere transiënten.

- volgens IEC 61643-21: 2009 en EN 61643-21: 2010.

• Isolatie van vonkbruggen voor aardingssystemen of potentiaalvereffening
• Overspanningsbeveiligingsapparatuur voor gebruik in fotovoltaïsche systemen

voor nominale spanningsbereiken tot 1500 V

- volgens EN 50539-11: 2013 in type 1/2 SPD's

1. b) volgens hun impulsstroomontladingscapaciteit en beschermend effect in:

• Bliksemstroomafleiders / gecoördineerde bliksemstroomafleiders

voor het beschermen van installaties en apparatuur tegen interferentie als gevolg van directe of nabije blikseminslagen (geïnstalleerd op de grens tussen LPZ 0_A en 1).

• Overspanningsafleiders

voor het beschermen van installaties, apparaten en eindapparatuur tegen blikseminslagen op afstand, het schakelen van overspanningen en elektrostatische ontladingen (geïnstalleerd op de grenzen stroomafwaarts van LPZ 0_B).

• Gecombineerde afleiders

voor het beschermen van installaties, apparatuur en eindapparatuur tegen interferentie als gevolg van directe of nabije blikseminslagen (geïnstalleerd op de grens tussen LPZ 0_A en 1 en 0_A en 2).

Technische gegevens van overspanningsbeveiligingsmodulen

De technische gegevens van overspanningsbeveiligingsmodulen bevatten informatie over hun gebruiksvoorwaarden volgens hun:

• Toepassing (bijv. Installatie, netspanning, temperatuur)
• Prestaties in geval van interferentie (bijv. Impulsstroomontladingscapaciteit, volgstroomblusvermogen, spanningsbeveiligingsniveau, reactietijd)
• Prestaties tijdens bedrijf (bijv. Nominale stroom, demping, isolatieweerstand)
• Prestaties in geval van storing (bijv. Reservezekering, scheidingsschakelaar, storingsbeveiliging, optie voor externe signalering)

Kortsluitvastheid

De kortsluitvastheid is de waarde van de verwachte kortsluitstroom op basis van de netfrequentie die wordt verwerkt door de overspanningsbeveiliging wanneer de relevante maximale reservezekering stroomopwaarts is aangesloten.

Kortsluitvastheid I_SCPV van een SPD in een fotovoltaïsch (PV) systeem

Maximale niet-beïnvloede kortsluitstroom die de SPD, alleen of in combinatie met zijn ontkoppelingsapparatuur, kan weerstaan.

Tijdelijke overspanning (TOV)

Door een storing in het hoogspanningssysteem kan gedurende korte tijd een tijdelijke overspanning op de overspanningsbeveiliging aanwezig zijn. Dit moet duidelijk worden onderscheiden van een transiënt veroorzaakt door een blikseminslag of een schakelhandeling, die niet langer duurt dan ongeveer 1 ms. De amplitude U_T en de duur van deze tijdelijke overspanning zijn gespecificeerd in EN 61643-11 (200 ms, 5 s of 120 min.) en worden individueel getest voor de relevante SPD's volgens de systeemconfiguratie (TN, TT, enz.). De SPD kan a) betrouwbaar falen (TOV-veiligheid) of b) TOV-bestendig zijn (TOV-bestand), wat betekent dat hij volledig operationeel is tijdens en na

tijdelijke overspanningen.

Thermische scheider

Overspanningsbeveiligingsmodulen voor gebruik in voedingssystemen met spanningsgestuurde weerstanden (varistoren) hebben meestal een geïntegreerde thermische scheidingsschakelaar die de overspanningsbeveiliging bij overbelasting van het net scheidt en deze bedrijfstoestand aangeeft. De scheider reageert op de "huidige warmte" die wordt gegenereerd door een overbelaste varistor en koppelt de overspanningsbeveiliging los van het net als een bepaalde temperatuur wordt overschreden. De scheider is ontworpen om de overbelaste overspanningsbeveiliging op tijd te ontkoppelen om brand te voorkomen. Het is niet bedoeld als bescherming tegen indirect contact. De functie van

deze thermische scheiders kunnen worden getest door middel van een gesimuleerde overbelasting / veroudering van de afleiders.

Totale ontlaadstroom I_totaal

Stroom die door de PE-, PEN- of aarde-aansluiting van een meerpolige SPD vloeit tijdens de totale ontlaadstroomtest. Deze test wordt gebruikt om de totale belasting te bepalen als er tegelijkertijd stroom door verschillende beschermende paden van een meerpolige SPD vloeit. Deze parameter is bepalend voor de totale afvoercapaciteit die betrouwbaar wordt afgehandeld door de som van het individu

paden van een SPD.

Spanningsbeveiligingsniveau U_p

Het spanningsbeveiligingsniveau van een overspanningsbeveiliging is de maximale momentane waarde van de spanning op de klemmen van een overspanningsbeveiliging, bepaald op basis van de gestandaardiseerde individuele tests:

- Bliksemimpuls overslagspanning 1.2 / 50 μs (100%)

- Sparkover-spanning met een stijgingssnelheid van 1kV / μs

- Gemeten grensspanning bij een nominale ontlaadstroom I_n

Het spanningsbeveiligingsniveau kenmerkt het vermogen van een overspanningsbeveiligingsapparaat om pieken tot een restniveau te beperken. Het spanningsbeveiligingsniveau definieert de installatielocatie met betrekking tot de overspanningscategorie volgens IEC 60664-1 in voedingssystemen. Om overspanningsbeveiligingsapparatuur te gebruiken in informatietechnologiesystemen, moet het spanningsbeveiligingsniveau worden aangepast aan het immuniteitsniveau van de te beschermen apparatuur (IEC 61000-4-5: 2001).

Planning van interne bliksembeveiliging en overspanningsbeveiliging

Vereisten voor externe bliksembeveiligingscomponenten

Componenten die worden gebruikt voor het installeren van het externe bliksembeveiligingssysteem, moeten voldoen aan bepaalde mechanische en elektrische vereisten, die zijn gespecificeerd in de standaardserie EN 62561-x. Bliksembeveiligingscomponenten worden gecategoriseerd op basis van hun functie, bijvoorbeeld verbindingscomponenten (EN 62561-1), geleiders en aardelektroden (EN 62561-2).

Testen van conventionele bliksembeveiligingscomponenten

Metalen bliksembeveiligingscomponenten (klemmen, geleiders, luchtafsluitstaven, aardelektroden) die zijn blootgesteld aan weersinvloeden, moeten worden onderworpen aan kunstmatige veroudering / conditionering voordat ze worden getest om hun geschiktheid voor de beoogde toepassing te verifiëren. Conform EN 60068-2-52 en EN ISO 6988 worden metalen onderdelen kunstmatig verouderd en in twee stappen getest.

Natuurlijke verwering en blootstelling aan corrosie van bliksembeveiligingscomponenten

Stap 1: Behandeling met zoutnevel

Deze test is bedoeld voor componenten of apparaten die zijn ontworpen om blootstelling aan een zoute atmosfeer te weerstaan. De testapparatuur bestaat uit een zoutnevelkamer waar de preparaten gedurende meer dan drie dagen worden getest met testniveau 2. Testniveau 2 omvat drie spuitfasen van elk 2 uur, met een 5% natriumchloride-oplossing (NaCl) bij een temperatuur tussen 15 ° C en 35 ° C, gevolgd door een vochtigheidsopslag bij een relatieve vochtigheid van 93% en een temperatuur van 40 ± 2 ° C gedurende 20 tot 22 uur in overeenstemming met EN 60068-2-52.

Stap 2: Behandeling van vochtige zwavelhoudende atmosfeer

Deze test is bedoeld om de weerstand te evalueren van materialen of objecten gecondenseerde vochtigheid die zwaveldioxide bevat in overeenstemming met EN ISO 6988.

De testapparatuur (figuur 2) bestaat uit een testkamer waarin de monsters

worden behandeld met een concentratie zwaveldioxide in een volumefractie van 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) in zeven testcycli. Elke cyclus met een duur van 24 uur bestaat uit een verwarmingsperiode van 8 uur bij een temperatuur van 40 ± 3 ° C in een vochtige, verzadigde atmosfeer, gevolgd door een rustperiode van 16 uur. Daarna wordt de vochtige zwavelhoudende atmosfeer vervangen.

Zowel componenten voor buitengebruik als componenten die in de grond zijn begraven, zijn onderhevig aan veroudering / conditionering. Voor onderdelen die in de grond zijn ingegraven, moeten aanvullende eisen en maatregelen worden overwogen. Er mogen geen aluminium klemmen of geleiders in de grond worden ingegraven. Als roestvast staal in de grond moet worden ingegraven, mag alleen hooggelegeerd roestvast staal worden gebruikt, bijv. StSt (V4A). In overeenstemming met de Duitse DIN VDE 0151-norm is StSt (V2A) niet toegestaan. Componenten voor gebruik binnenshuis, zoals potentiaalvereffeningsrails, hoeven niet te worden onderworpen aan veroudering / conditionering. Hetzelfde geldt voor componenten die zijn ingebed

in beton. Deze componenten zijn dan ook vaak gemaakt van onverzinkt (zwart) staal.

Luchtafsluitsystemen / luchtafsluitstaven

Luchtafsluitstaven worden doorgaans gebruikt als luchtafsluitsystemen. Ze zijn verkrijgbaar in veel verschillende uitvoeringen, bijvoorbeeld met een lengte van 1 m voor installatie met betonnen sokkel op platte daken, tot aan de telescopische bliksembeveiligingsmasten met een lengte van 25 m voor biogasinstallaties. EN 62561-2 specificeert de minimale doorsneden en de toegestane materialen met de overeenkomstige elektrische en mechanische eigenschappen voor luchtafsluitstaven. Bij luchtbeëindigingsstaven met grotere hoogtes moeten de buigweerstand van de luchtbeëindigingsstang en de stabiliteit van complete systemen (luchtbeëindigingsstang in een statief) worden geverifieerd door middel van een statische berekening. De vereiste doorsneden en materialen moeten worden geselecteerd op basis van

op deze berekening. Bij deze berekening moet ook rekening worden gehouden met de windsnelheden van de betreffende windbelastingszone.

Testen van verbindingscomponenten

Verbindingscomponenten, of vaak simpelweg klemmen genoemd, worden gebruikt als bliksembeveiligingscomponenten om geleiders (neerwaartse geleider, luchtafsluitgeleider, aardingang) met elkaar of met een installatie te verbinden.

Afhankelijk van het type klem en klemmateriaal zijn er veel verschillende klemcombinaties mogelijk. De geleiderleiding en de mogelijke materiaalcombinaties zijn daarbij bepalend. Het soort geleiderroutering beschrijft hoe een klem de geleiders kruiselings of parallel met elkaar verbindt.

Bij bliksemstroombelasting worden klemmen blootgesteld aan elektrodynamische en thermische krachten die sterk afhankelijk zijn van het soort geleiderroutering en de klemverbinding. Tabel 1 toont materialen die kunnen worden gecombineerd zonder contactcorrosie te veroorzaken. De combinatie van verschillende materialen met elkaar en hun verschillende mechanische sterktes en thermische eigenschappen hebben verschillende effecten op de verbindingscomponenten wanneer er bliksemstroom doorheen gaat. Dit is vooral duidelijk bij roestvrijstalen (StSt) verbindingscomponenten waar hoge temperaturen optreden vanwege de lage geleidbaarheid zodra er bliksemstromen doorheen gaan. Daarom moet voor alle stroomtangen een bliksemstroomtest volgens EN 62561-1 worden uitgevoerd. Om het ergste geval te testen, moeten niet alleen de verschillende geleidercombinaties, maar ook de door de fabrikant gespecificeerde materiaalcombinaties worden getest.

Tests gebaseerd op het voorbeeld van een MV-klem

Eerst moet het aantal testcombinaties worden bepaald. De gebruikte MV-klem is gemaakt van roestvrij staal (StSt) en kan daarom worden gecombineerd met staal, aluminium, StSt en koperen geleiders zoals vermeld in tabel 1. Bovendien kan hij kruiselings en parallel worden aangesloten, wat ook moet worden getest. Dit betekent dat er acht mogelijke testcombinaties zijn voor de gebruikte MV-klem (figuren 3 en 4).

In overeenstemming met EN 62561 moet elk van deze testcombinaties worden getest op drie geschikte monsters / testopstellingen. Dit betekent dat 24 exemplaren van deze enkele MV-klem moeten worden getest om het volledige bereik te dekken. Elk exemplaar is gemonteerd met de juiste

aanhaalmoment in overeenstemming met normatieve vereisten en wordt onderworpen aan kunstmatige veroudering door middel van behandeling met zoute nevel en vochtige zwavelhoudende atmosfeer zoals hierboven beschreven. Voor de volgende elektrische test moeten de monsters op een isolatieplaat worden bevestigd (Figuur 5).

Op elk preparaat worden drie bliksemstroomimpulsen van 10/350 μs golfvorm met 50 kA (normale werking) en 100 kA (zware belasting) toegepast. Nadat ze met bliksemstroom zijn belast, mogen de preparaten geen tekenen van beschadiging vertonen.

Naast de elektrische tests waarbij het preparaat wordt blootgesteld aan elektrodynamische krachten in geval van bliksemstroombelasting, werd een statisch-mechanische belasting geïntegreerd in de norm EN 62561-1. Deze statisch-mechanische test is met name vereist voor parallelle connectoren, longitudinale connectoren enz. En wordt uitgevoerd met verschillende geleidermaterialen en klembereiken. Verbindingscomponenten van roestvrij staal worden getest onder de meest ongunstige omstandigheden met slechts één roestvrijstalen geleider (extreem glad oppervlak). De verbindingscomponenten, bijvoorbeeld de MV-klem getoond in figuur 6, worden voorbereid met een gedefinieerd aanhaalmoment en vervolgens belast met een mechanische trekkracht van 900 N (± 20 N) gedurende één minuut. Tijdens deze testperiode mogen de geleiders niet meer dan een millimeter bewegen en mogen de verbindingscomponenten geen tekenen van beschadiging vertonen. Deze aanvullende statisch-mechanische test is een ander testcriterium voor verbindingscomponenten en moet naast de elektrische waarden ook worden gedocumenteerd in het testrapport van de fabrikant.

De contactweerstand (gemeten boven de klem) voor een roestvrijstalen klem mag niet groter zijn dan 2.5 mΩ of 1 mΩ in het geval van andere materialen. Het vereiste aanhaalmoment moet worden gewaarborgd.

Daarom moeten installateurs van bliksembeveiligingssystemen de aansluitcomponenten selecteren voor de taak (H of N) die ter plaatse te verwachten is. Een klem voor bedrijf H (100 kA) moet bijvoorbeeld worden gebruikt voor een luchtafsluitstaaf (volledige bliksemstroom) en een klem voor bedrijf N (50 kA) moet worden gebruikt in een gaas of bij een aardingang (bliksemstroom al verdeeld).

dirigenten

EN 62561-2 stelt ook speciale eisen aan geleiders zoals luchtafsluitings- en neerwaartse geleiders of aardelektroden, bijv. Ringaarde-elektroden, bijvoorbeeld:

• Mechanische eigenschappen (minimale treksterkte, minimale rek)
• Elektrische eigenschappen (max. Soortelijke weerstand)
• Corrosieweerstandseigenschappen (kunstmatige veroudering zoals hierboven beschreven).

De mechanische eigenschappen moeten worden getest en nageleefd. Figuur 8 toont de testopstelling voor het testen van de treksterkte van ronde geleiders (bijv. Aluminium). De kwaliteit van de coating (glad, doorlopend) evenals de minimale dikte en hechting aan het basismateriaal zijn belangrijk en moeten worden getest, vooral als gecoate materialen zoals gegalvaniseerd staal (St / tZn) worden gebruikt.

Dit wordt in de norm beschreven in de vorm van een buigtest. Hiervoor wordt een preparaat gebogen over een straal gelijk aan 5 keer de diameter tot een hoek van 90 °. Daarbij mag het preparaat geen scherpe randen, breuken of afschilfering vertonen. Bovendien moeten de geleidermaterialen gemakkelijk te verwerken zijn bij het installeren van bliksembeveiligingssystemen. Draden of stroken (spoelen) worden verondersteld gemakkelijk recht te trekken door middel van een draadrichter (geleiderollen) of door middel van torsie. Bovendien moet het gemakkelijk zijn om de materialen bij constructies of in de grond te plaatsen / buigen. Deze standaardvereisten zijn relevante producteigenschappen die moeten worden gedocumenteerd in de bijbehorende productgegevensbladen van de fabrikanten.

Aardelektroden / aardstaven

De deelbare LSP aardpennen zijn gemaakt van speciaal staal en zijn volledig thermisch verzinkt of bestaan ​​uit hooggelegeerd roestvast staal. Een koppelingsverbinding waarmee de staven kunnen worden verbonden zonder de diameter te vergroten, is een speciaal kenmerk van deze aardpennen. Elke stang heeft een boring en een peneinde.

EN 62561-2 specificeert de vereisten voor aardelektroden zoals materiaal, geometrie, minimumafmetingen en mechanische en elektrische eigenschappen. De koppelingsverbindingen die de afzonderlijke staven met elkaar verbinden, zijn zwakke punten. Om deze reden vereist EN 62561-2 dat aanvullende mechanische en elektrische tests moeten worden uitgevoerd om de kwaliteit van deze koppelingsverbindingen te testen.

Voor deze test wordt de stang in een geleiding geplaatst met een stalen plaat als impactgebied. Het exemplaar bestaat uit twee samengevoegde staven met een lengte van elk 500 mm. Van elk type aardelektrode moeten drie exemplaren worden getest. Het bovenste uiteinde van het preparaat wordt gedurende twee minuten met een trilhamer met een geschikt hamerinzetstuk geraakt. De slagsnelheid van de hamer moet 2000 ± 1000 min-1 zijn en de slagenergie voor een enkele slag moet 50 ± 10 [Nm] zijn.

Als de koppelingen deze test zonder zichtbare gebreken hebben doorstaan, ondergaan ze kunstmatige veroudering door middel van een behandeling met zoute nevel en vochtige zwavelhoudende atmosfeer. Vervolgens worden de koppelingen belast met drie bliksemstroomimpulsen van 10/350 μs golfvorm van elk 50 kA en 100 kA. De contactweerstand (gemeten boven de koppeling) van roestvrijstalen aardpennen mag niet groter zijn dan 2.5 mΩ. Om te testen of de koppelverbinding na blootstelling aan deze bliksemstroombelasting nog stevig vastzit, wordt de koppelkracht getest door middel van een trektestmachine.

De installatie van een functioneel bliksembeveiligingssysteem vereist het gebruik van componenten en apparaten die zijn getest volgens de nieuwste norm. Installateurs van bliksembeveiligingssystemen moeten de componenten selecteren en correct installeren volgens de vereisten op de installatielocatie. Naast mechanische vereisten moeten elektrische criteria van de nieuwste staat van bliksembeveiliging worden overwogen en nageleefd.

Berekening van de kortsluitstroom tussen lijn en aarde

Dimensionering van aardaansluitsystemen met betrekking tot de capaciteit

Hiervoor moeten verschillende worstcasescenario's worden onderzocht. In middenspanningssystemen zou een dubbele aardfout het meest kritische geval zijn. Een eerste aardfout (bijvoorbeeld bij een transformator) kan een tweede aardfout veroorzaken in een andere fase (bijvoorbeeld een defect kabelafdichtingsuiteinde in een middenspanningssysteem). Volgens tabel 1 van de EN 50522-norm (aarding van vermogensinstallaties van meer dan 1 kV ac) zal in dit geval een dubbele aardlekstroom I''kEE, die als volgt is gedefinieerd, via de aardgeleiders stromen:

I “kEE = 0,85 • I“ k

(I "k = driepolige initiële symmetrische kortsluitstroom)

In een 20 kV-installatie met een initiële symmetrische kortsluitstroom I''k van 16 kA en een uitschakeltijd van 1 seconde, zou de dubbele aardfoutstroom 13.6 kA zijn. De stroomsterkte van de aardgeleiders en de aardingsrails in het stationsgebouw of de transformatorruimte moet op basis van deze waarde worden beoordeeld. In dit verband kan bij een ringopstelling worden gedacht aan stroomverdeling (in de praktijk wordt een factor 0.65 gehanteerd). De planning moet altijd gebaseerd zijn op de actuele systeemgegevens (systeemconfiguratie, kortsluitstroom lijn-naar-aarde, uitschakeltijd).

De EN 50522-norm specificeert de maximale kortsluitstroomdichtheid G (A / mm2) voor verschillende materialen. De doorsnede van een geleider wordt bepaald op basis van het materiaal en de uitschakeltijd.

De berekende stroom wordt nu gedeeld door de stroomdichtheid G van het relevante materiaal en de bijbehorende uitschakeltijd en de minimale doorsnede A_Min van de geleider wordt bepaald.

A_Min= Ik ”_{kEE (filiaal)} /G [mm²]

De berekende doorsnede maakt het mogelijk om een ​​geleider te selecteren. Deze doorsnede wordt altijd naar boven afgerond naar de eerstvolgende grotere nominale doorsnede. In het geval van een gecompenseerd systeem wordt bijvoorbeeld het aardafsluitsysteem zelf (het deel dat in direct contact staat met de aarde) met een aanzienlijk lagere stroom belast, namelijk alleen met de aardlekstroom I_E = rx ik_RES verminderd met de factor r. Deze stroom is niet hoger dan ongeveer 10 A en kan zonder problemen permanent vloeien als er gemeenschappelijke doorsneden van aardingsmateriaal worden gebruikt.

Minimale doorsneden van aardelektroden

De minimale doorsneden met betrekking tot de mechanische sterkte en corrosie zijn gedefinieerd in de Duitse norm DIN VDE 0151 (materiaal en minimale afmetingen van aardelektroden met betrekking tot corrosie).

Windbelasting in geval van geïsoleerde luchtafvoersystemen volgens Eurocode 1

Extreme weersomstandigheden nemen over de hele wereld toe als gevolg van de opwarming van de aarde. Gevolgen als hoge windsnelheden, meer stormen en hevige regenval zijn niet te negeren. Daarom zullen ontwerpers en installateurs voor nieuwe uitdagingen komen te staan, vooral met betrekking tot windbelastingen. Dit heeft niet alleen gevolgen voor bouwconstructies (statica van de constructie), maar ook voor luchtafvoersystemen.

Op het gebied van bliksembeveiliging zijn tot dusverre de normen DIN 1055-4: 2005-03 en DIN 4131 als dimensioneringsbasis gebruikt. In juli 2012 werden deze normen vervangen door de Eurocodes die voor heel Europa gestandaardiseerde regels voor constructief ontwerpen (planning van constructies) bieden.

De norm DIN 1055-4: 2005-03 werd geïntegreerd in Eurocode 1 (EN 1991-1-4: Belastingen op constructies - Deel 1-4: Algemene belastingen - Windbelasting) en DIN V 4131: 2008-09 in Eurocode 3 ( EN 1993-3-1: Deel 3-1: Torens, masten en schoorstenen - Torens en masten). Deze twee normen vormen dus de basis voor het dimensioneren van luchtafvoersystemen voor bliksembeveiligingssystemen, maar Eurocode 1 is primair relevant.

De volgende parameters worden gebruikt om de werkelijk te verwachten windbelasting te berekenen:

• Windzone (Duitsland is verdeeld in vier windzones met verschillende basiswindsnelheden)
• Terreincategorie (de terreincategorieën bepalen de omgeving van een constructie)
• Hoogte van het object boven het maaiveld
• Hoogte van de locatie (boven zeeniveau, meestal tot 800 m boven zeeniveau)

Andere beïnvloedende factoren zoals:

• suikerglazuur
• Positie op een heuvelrug of de top van een heuvel
• Objecthoogte boven 300 m
• Terreinhoogte boven 800 m (zeeniveau)

moeten in aanmerking worden genomen voor de specifieke installatieomgeving en moeten afzonderlijk worden berekend.

De combinatie van de verschillende parameters resulteert in de windvlaagsnelheid die als basis moet worden gebruikt voor het dimensioneren van luchtafvoersystemen en andere installaties zoals verhoogde ringgeleiders. In onze catalogus is voor onze producten de maximale windstootsnelheid gespecificeerd om het benodigde aantal betonnen sokkels afhankelijk van de windstootsnelheid te kunnen bepalen, bijvoorbeeld bij geïsoleerde luchtafvoersystemen. Dit laat niet alleen toe om de statische stabiliteit te bepalen, maar ook om het benodigde gewicht en daarmee de dakbelasting te verminderen.

Belangrijke opmerking:

De in deze catalogus gespecificeerde 'maximale windstoten' voor de afzonderlijke componenten werden bepaald volgens de Duitsland-specifieke berekeningsvereisten van Eurocode 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12) die zijn gebaseerd op de windzone kaart voor Duitsland en de bijbehorende landspecifieke topografische bijzonderheden.

Bij gebruik van producten uit deze catalogus in andere landen moeten de landspecifieke bijzonderheden en eventuele andere lokaal geldende berekeningsmethoden beschreven in Eurocode 1 (EN 1991-1-4) of in andere lokaal geldende rekenvoorschriften (buiten Europa) in acht worden genomen. opgemerkt. De maximale windstoten die in deze catalogus worden vermeld, gelden daarom alleen voor Duitsland en zijn slechts een ruwe oriëntatie voor andere landen. De windstoten moeten opnieuw worden berekend volgens de landspecifieke berekeningsmethoden!

Bij het installeren van ontluchtingsstaven in betonnen sokkels moet rekening worden gehouden met de informatie / windstoten in de tabel. Deze informatie is van toepassing op conventionele stafmaterialen met luchtafsluiting (Al, St / tZn, Cu en StSt).

Indien luchtafsluitstangen worden bevestigd door middel van afstandhouders, zijn de berekeningen gebaseerd op onderstaande montagemogelijkheden.

De maximaal toelaatbare windstoten zijn gespecificeerd voor de relevante producten en moeten in overweging worden genomen bij de keuze / installatie. Een hogere mechanische sterkte kan worden bereikt door middel van bijvoorbeeld een schuine steun (twee afstandhouders gerangschikt in een driehoek) (op aanvraag).