BS EN IEC 62305 Norma ochrony odgromowej

Norma BS EN / IEC 62305 dotycząca ochrony odgromowej została pierwotnie opublikowana we wrześniu 2006 r., Aby zastąpić poprzednią normę BS 6651: 1999. Dla okres skończony, BS EN / IEC 62305 i BS 6651 działały równolegle, ale od sierpnia 2008 r. BS 6651 zostało wycofane i obecnie BS EN / IEC 63205 jest uznanym standardem ochrony odgromowej.

Norma BS EN / IEC 62305 odzwierciedla wzrost wiedzy naukowej na temat wyładowań atmosferycznych i jego skutków w ciągu ostatnich dwudziestu lat oraz podsumowuje rosnący wpływ technologii i systemów elektronicznych na nasze codzienne czynności. Norma BS EN / IEC 62305, bardziej złożona i wymagająca niż jej poprzedniczka, obejmuje cztery odrębne części - zasady ogólne, zarządzanie ryzykiem, fizyczne uszkodzenie konstrukcji i zagrożenie życia oraz ochronę systemów elektronicznych.

Te części normy zostały wprowadzone tutaj. W 2010 roku części te przeszły okresowy przegląd techniczny, a zaktualizowane części 1, 3 i 4 zostały wydane w 2011 roku. Zaktualizowana część 2 jest obecnie przedmiotem dyskusji i ma zostać opublikowana pod koniec 2012 roku.

Kluczem do normy BS EN / IEC 62305 jest to, że wszystkie rozważania dotyczące ochrony odgromowej wynikają z kompleksowej i złożonej oceny ryzyka oraz że ocena ta bierze pod uwagę nie tylko konstrukcję, która ma być chroniona, ale także usługi, z którymi konstrukcja jest połączona. Zasadniczo, strukturalnej ochrony odgromowej nie można już rozważać w izolacji, ochrona przed przejściowymi przepięciami lub przepięciami elektrycznymi jest integralną częścią normy BS EN / IEC 62305.

Struktura BS EN / IEC 62305

Seria BS EN / IEC 62305 składa się z czterech części, z których wszystkie należy wziąć pod uwagę. Te cztery części opisano poniżej:

Część 1: Zasady ogólne

BS EN / IEC 62305-1 (część 1) to wprowadzenie do innych części normy i zasadniczo opisuje, jak zaprojektować system ochrony odgromowej (LPS) zgodnie z towarzyszącymi częściami normy.

Część 2: Zarządzanie ryzykiem

BS EN / IEC 62305-2 (część 2) podejście do zarządzania ryzykiem, nie koncentruje się tak bardzo na czysto fizycznym uszkodzeniu konstrukcji spowodowanym wyładowaniem atmosferycznym, ale bardziej na ryzyku utraty życia ludzkiego, utraty usług dla społeczeństwa, utrata dziedzictwa kulturowego i straty gospodarcze.

Część 3: Fizyczne uszkodzenie konstrukcji i zagrożenie życia

BS EN / IEC 62305-3 (część 3) odnosi się bezpośrednio do głównej części BS 6651. Różni się od BS 6651 tym, że ta nowa część ma cztery klasy lub poziomy ochrony LPS, w przeciwieństwie do dwóch podstawowych (zwykłych i wysokiego ryzyka) w BS 6651.

Część 4: Układy elektryczne i elektroniczne

w obrębie struktur BS EN / IEC 62305-4 (część 4) obejmuje ochronę systemów elektrycznych i elektronicznych umieszczonych w konstrukcjach. Uosabia to, co przekazał Załącznik C w BS 6651, ale z nowym podejściem strefowym zwanym strefami ochrony odgromowej (LPZ). Zawiera informacje dotyczące projektowania, instalacji, konserwacji i testowania systemu ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi (LEMP) (obecnie określanego jako środki ochrony przeciwprzepięciowej - SPM) dla systemów elektrycznych / elektronicznych w strukturze.

Poniższa tabela przedstawia szeroki zarys kluczowych rozbieżności między poprzednią normą BS 6651 i BS EN / IEC 62305.

Uszkodzenia i straty

BS EN / IEC 62305 określa cztery główne źródła uszkodzeń:

S1 Miga na konstrukcję

S2 Miga blisko konstrukcji

S3 Miga do usługi

S4 Miga w pobliżu serwisu

Każde źródło obrażeń może spowodować jeden lub więcej z trzech rodzajów obrażeń:

D1 Obrażenia żywych istot spowodowane napięciem krokowym i dotykowym

D2 Uszkodzenia fizyczne (pożar, eksplozja, zniszczenie mechaniczne, uwolnienie chemiczne) spowodowane efektami prądu piorunowego, w tym iskrzeniem

D3 Awaria systemów wewnętrznych z powodu piorunowego impulsu elektromagnetycznego (LEMP)

Następujące rodzaje strat mogą wynikać z uszkodzeń spowodowanych piorunem:

L1 Utrata życia ludzkiego

L2 Utrata usług publicznych

L3 Utrata dziedzictwa kulturowego

L4 Utrata wartości ekonomicznej

Zależności wszystkich powyższych parametrów podsumowano w tabeli 5.

Rysunek 12 na stronie 271 przedstawia rodzaje uszkodzeń i strat wynikających z wyładowań atmosferycznych.

Bardziej szczegółowe wyjaśnienie ogólnych zasad stanowiących część 1 normy BS EN 62305 można znaleźć w naszym pełnym przewodniku „Przewodnik po BS EN 62305”. Chociaż koncentruje się na normie BS EN, niniejszy przewodnik może zawierać dodatkowe informacje, które mogą być interesujące dla konsultantów projektujących zgodnie z odpowiednikiem IEC. Więcej informacji na temat tego przewodnika można znaleźć na stronie 283.

Kryteria projektowania schematów

Idealną ochroną odgromową konstrukcji i związanych z nią usług byłoby zamknięcie konstrukcji w uziemionym i doskonale przewodzącym metalowym ekranie (skrzynce), a ponadto zapewnienie odpowiedniego połączenia wszelkich połączonych usług w punkcie wejścia do osłony.

To w istocie zapobiegłoby przenikaniu prądu piorunowego i indukowanego pola elektromagnetycznego do konstrukcji. Jednak w praktyce nie jest możliwe, a nawet opłacalne, przejście na takie długości.

W ten sposób norma ta określa określony zestaw parametrów prądu piorunowego, w przypadku których środki ochronne, przyjęte zgodnie z jej zaleceniami, zmniejszą wszelkie uszkodzenia i straty następcze w wyniku uderzenia pioruna. To zmniejszenie szkód i strat następczych jest ważne pod warunkiem, że parametry uderzenia pioruna mieszczą się w określonych granicach, ustalonych jako poziomy ochrony odgromowej (LPL).

Poziomy ochrony odgromowej (LPL)

Na podstawie parametrów uzyskanych z wcześniej opublikowanych publikacji technicznych określono cztery poziomy ochrony. Każdy poziom ma ustalony zestaw maksymalnych i minimalnych parametrów prądu piorunowego. Parametry te przedstawiono w Tabeli 6. Maksymalne wartości zostały zastosowane przy projektowaniu takich produktów, jak elementy ochrony odgromowej i urządzenia przeciwprzepięciowe (SPD). Minimalne wartości prądu pioruna zostały użyte do obliczenia promienia toczącej się kuli dla każdego poziomu.

Strefy ochrony odgromowej (LPZ)

Koncepcja stref ochrony odgromowej (LPZ) została wprowadzona w ramach normy BS EN / IEC 62305, szczególnie w celu ułatwienia określenia środków ochrony wymaganych do ustanowienia środków ochronnych w celu przeciwdziałania impulsom elektromagnetycznym pioruna (LEMP) w konstrukcji.

Ogólna zasada jest taka, że ​​sprzęt wymagający ochrony powinien znajdować się w strefie LPZ, której charakterystyka elektromagnetyczna jest zgodna z wytrzymałością lub odpornością urządzenia.

Koncepcja przeznaczona jest dla stref zewnętrznych, w których występuje ryzyko bezpośredniego uderzenia pioruna (LPZ 0_A) lub ryzyko wystąpienia częściowego prądu piorunowego (LPZ 0_B) oraz poziomy ochrony w strefach wewnętrznych (LPZ 1 i LPZ 2).

Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa liczba stref (LPZ 2; LPZ 3 itd.), Tym mniejsze oczekiwane efekty elektromagnetyczne. Zazwyczaj każdy wrażliwy sprzęt elektroniczny powinien znajdować się w strefach LPZ o większej liczbie numerów i być chroniony przed LEMP za pomocą odpowiednich środków ochrony przed przepięciami („SPM” zgodnie z definicją w BS EN 62305: 2011).

SPM był wcześniej określany jako LEMP Protection Measures System (LPMS) w BS EN / IEC 62305: 2006.

Rysunek 13 przedstawia koncepcję LPZ zastosowaną do konstrukcji i do SPM. Koncepcja została rozszerzona w BS EN / IEC 62305-3 i BS EN / IEC 62305-4.

Wyboru najbardziej odpowiedniego SPM dokonuje się na podstawie oceny ryzyka zgodnie z BS EN / IEC 62305-2.

BS EN / IEC 62305-2 Zarządzanie ryzykiem

BS EN / IEC 62305-2 ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego wdrożenia BS EN / IEC 62305-3 i BS EN / IEC 62305-4. Ocena i zarządzanie ryzykiem są teraz znacznie bardziej dogłębne i obszerniejsze niż podejście BS 6651.

BS EN / IEC 62305-2 dotyczy w szczególności dokonywania oceny ryzyka, której wyniki określają wymagany poziom systemu ochrony odgromowej (LPS). Podczas gdy BS 6651 poświęciło 9 stron (łącznie z liczbami) na temat oceny ryzyka, BS EN / IEC 62305-2 zawiera obecnie ponad 150 stron.

Pierwszym etapem oceny ryzyka jest określenie, który z czterech rodzajów strat (określonych w BS EN / IEC 62305-1) może ponieść konstrukcja i jej zawartość. Ostatecznym celem oceny ryzyka jest kwantyfikacja i, jeśli to konieczne, ograniczenie odpowiednich podstawowych zagrożeń, tj .:

R₁ ryzyko utraty życia

R₂ ryzyko utraty usług dla publiczności

R₃ ryzyko utraty dziedzictwa kulturowego

R₄ ryzyko utraty wartości ekonomicznej

Dla każdego z trzech pierwszych ryzyk podstawowych dopuszczalne ryzyko (R_T) jest ustawiona. Dane te można pobrać z tabeli 7 normy IEC 62305-2 lub tabeli NK.1 załącznika krajowego normy BS EN 62305-2.

Każde ryzyko podstawowe (R_n) jest określana za pomocą długiej serii obliczeń, zgodnie z definicją zawartą w normie. Jeśli rzeczywiste ryzyko (R_n) jest mniejsze lub równe dopuszczalnemu ryzyku (R_T), nie są potrzebne żadne środki ochronne. Jeśli rzeczywiste ryzyko (R_n) jest większe niż odpowiadające mu dopuszczalne ryzyko (R_T), należy zastosować środki ochronne. Powyższy proces jest powtarzany (przy użyciu nowych wartości, które odnoszą się do wybranych środków ochrony) do R_n jest mniejszy lub równy odpowiadającemu R_T. To właśnie ten iteracyjny proces, jak pokazano na rysunku 14, decyduje o wyborze lub rzeczywiście poziomie ochrony odgromowej (LPL) systemu ochrony odgromowej (LPS) i środków ochronnych (SPM) w celu przeciwdziałania impulsowi elektromagnetycznemu pioruna (LEMP).

BS EN / IEC 62305-3 Fizyczne uszkodzenie konstrukcji i zagrożenie życia

Ta część zestawu norm dotyczy środków ochrony wewnątrz i wokół konstrukcji i jako taka odnosi się bezpośrednio do większej części BS 6651.

Główna część tej części normy zawiera wytyczne dotyczące projektowania zewnętrznego systemu ochrony odgromowej (LPS), wewnętrznego LPS oraz programów konserwacji i przeglądów.

System ochrony odgromowej (LPS)

W BS EN / IEC 62305-1 zdefiniowano cztery poziomy ochrony odgromowej (LPL) w oparciu o prawdopodobne minimalne i maksymalne prądy piorunowe. Te LPL odpowiadają bezpośrednio klasom systemu ochrony odgromowej (LPS).

Korelację między czterema poziomami LPL i LPS przedstawiono w Tabeli 7. W istocie, im wyższa LPL, tym wyższa klasa LPS jest wymagana.

Klasa instalowanego LPS zależy od wyniku obliczeń oceny ryzyka przedstawionych w BS EN / IEC 62305-2.

Zagadnienia dotyczące projektowania zewnętrznego LPS

Projektant ochrony odgromowej musi najpierw wziąć pod uwagę skutki termiczne i wybuchowe powstałe w momencie uderzenia pioruna oraz konsekwencje dla rozważanej konstrukcji. W zależności od konsekwencji projektant może wybrać jeden z następujących typów zewnętrznego LPS:

- Odosobniony

- Nieizolowany

Izolowany LPS jest zwykle wybierany, gdy konstrukcja jest zbudowana z materiałów palnych lub stwarza ryzyko wybuchu.

I odwrotnie, system nieizolowany może być zainstalowany, gdy nie istnieje takie niebezpieczeństwo.

Zewnętrzny LPS składa się z:

- System zakończenia powietrza

- System przewodów dolnych

- System zakończenia uziemienia

Te poszczególne elementy LPS powinny być połączone ze sobą za pomocą odpowiednich elementów ochrony odgromowej (LPC) zgodnych (w przypadku BS EN 62305) z serią BS EN 50164 (uwaga: ta seria BS EN ma zostać zastąpiona przez BS EN / IEC Serii 62561). Zapewni to, że w przypadku wyładowania prądu piorunowego na konstrukcję, właściwy projekt i dobór komponentów zminimalizuje wszelkie potencjalne uszkodzenia.

System zakończenia powietrza

Rolą systemu odgromowego jest przechwytywanie prądu wyładowania piorunowego i nieszkodliwe odprowadzanie go do ziemi za pośrednictwem przewodu dolnego i systemu uziemienia. Dlatego niezwykle ważne jest, aby używać prawidłowo zaprojektowanego systemu zwodów.

BS EN / IEC 62305-3 zaleca, w dowolnej kombinacji, co następuje przy projektowaniu wygrodzenia:

- Pręty pneumatyczne (lub zwieńczenia), niezależnie od tego, czy są wolnostojącymi masztami, czy są połączone przewodami w celu utworzenia siatki na dachu

- Przewody łańcuchowe (lub podwieszane), niezależnie od tego, czy są podparte na wolno stojących masztach, czy też połączone przewodami w celu utworzenia siatki na dachu

- Sieć przewodów siatkowych, które mogą stykać się bezpośrednio z dachem lub być zawieszone nad nim (w przypadku, gdy niezwykle ważne jest, aby dach nie był narażony na bezpośrednie wyładowanie atmosferyczne)

Norma wyjaśnia całkiem jasno, że wszystkie rodzaje systemów zwodów powietrza, które są używane, powinny spełniać wymagania dotyczące lokalizacji określone w treści normy. Podkreśla, że ​​elementy odgromowe należy montować w narożnikach, odsłoniętych punktach i krawędziach konstrukcji. Trzy podstawowe metody zalecane do określania położenia zwodów to:

- Metoda toczącej się kuli

- Metoda kąta ochronnego

- Metoda siatkowa

Metody te są szczegółowo opisane na następnych stronach.

Metoda toczącej się kuli

Metoda toczącej się kuli to prosty sposób identyfikacji obszarów konstrukcji, które wymagają ochrony, biorąc pod uwagę możliwość uderzeń bocznych w konstrukcję. Podstawową koncepcję zastosowania toczącej się kuli do konstrukcji przedstawiono na rysunku 15.

Metoda toczącej się kuli została zastosowana w BS 6651, z tą różnicą, że w BS EN / IEC 62305 istnieją różne promienie toczącej się kuli, które odpowiadają odpowiedniej klasie LPS (patrz Tabela 8).

Metoda ta nadaje się do definiowania stref ochronnych dla wszystkich typów konstrukcji, zwłaszcza o skomplikowanej geometrii.

Metoda kąta ochronnego

Metoda kąta ochronnego jest matematycznym uproszczeniem metody toczącej się kuli. Kąt ochronny (a) to kąt utworzony między końcówką (A) pionowego pręta a linią skierowaną w dół do powierzchni, na której pręt jest osadzony (patrz Rysunek 16).

Kąt ochronny zapewniany przez pręt pneumatyczny jest wyraźnie trójwymiarową koncepcją, w której prętowi przypisuje się stożek ochronny, omiatając linię AC pod kątem ochrony o pełne 360 ​​° wokół pręta powietrznego.

Kąt ochrony różni się w zależności od różnej wysokości pręta powietrznego i klasy LPS. Kąt ochronny zapewniany przez pręt pneumatyczny jest określany na podstawie tabeli 2 normy BS EN / IEC 62305-3 (patrz rysunek 17).

Zmiana kąta ochrony jest zmianą w stosunku do prostej 45 ° strefy ochrony zapewnianej w większości przypadków w BS 6651. Ponadto, nowa norma wykorzystuje wysokość systemu zwodów powietrza powyżej płaszczyzny odniesienia, niezależnie od tego, czy jest to poziom gruntu czy dachu (patrz Rysunek 18).

Metoda siatki

Jest to metoda, która była najczęściej stosowana zgodnie z zaleceniami BS 6651. Ponownie, w ramach BS EN / IEC 62305 zdefiniowano cztery różne rozmiary oczek odgromników, które odpowiadają odpowiedniej klasie LPS (patrz Tabela 9).

Ta metoda jest odpowiednia, gdy gładkie powierzchnie wymagają ochrony, jeśli spełnione są następujące warunki:

- Przewody odgromowe należy umieścić na krawędziach dachu, na okapach i na kalenicach dachu o nachyleniu większym niż 1 na 10 (5.7º)

- Żadna metalowa instalacja nie wystaje ponad system zwodów

Współczesne badania nad uszkodzeniami powodowanymi przez pioruny wykazały, że krawędzie i naroża dachów są najbardziej podatne na uszkodzenia.

Tak więc we wszystkich konstrukcjach, szczególnie z dachami płaskimi, przewody obwodowe należy układać tak blisko zewnętrznych krawędzi dachu, jak to jest praktycznie możliwe.

Podobnie jak w BS 6651, obecna norma dopuszcza stosowanie przewodów (bez względu na to, czy są to przypadkowe okucia, czy dedykowane przewody LP) pod dachem. Pionowe pręty (zwieńczenia) lub blaszki uderzeniowe należy zamontować nad dachem i podłączyć do systemu przewodów poniżej. Pręty napowietrzające powinny być oddalone od siebie nie więcej niż 10 m, a jeśli blachy uderzeniowe są stosowane jako alternatywa, należy je strategicznie rozmieścić nad powierzchnią dachu nie dalej niż 5 m od siebie.

Niekonwencjonalne systemy odgrodzeń

Przez lata toczyło się wiele technicznych (i komercyjnych) debat dotyczących zasadności twierdzeń wysuwanych przez zwolenników takich systemów.

Temat ten był szeroko omawiany w technicznych grupach roboczych, które opracowały BS EN / IEC 62305. Rezultatem było pozostanie z informacjami zawartymi w tej normie.

BS EN / IEC 62305 jednoznacznie stwierdza, że ​​objętość lub strefa ochrony zapewniana przez system zwodów (np. Pręt pneumatyczny) powinna być określona tylko przez rzeczywisty fizyczny wymiar systemu zwodów.

To stwierdzenie zostało wzmocnione w wersji BS EN 2011 z 62305 r., Ponieważ zostało włączone do treści normy, a nie jako część załącznika (załącznik A do normy BS EN / IEC 62305-3: 2006).

Zwykle, jeśli pręt pneumatyczny ma 5 m wysokości, jedyne roszczenie dotyczące strefy ochrony zapewnianej przez ten pręt pneumatyczny byłoby oparte na 5 m i odpowiedniej klasie LPS, a nie na jakimkolwiek zwiększonym wymiarze wymaganym przez niektóre niekonwencjonalne pręty pneumatyczne.

Żadna inna norma nie jest rozważana równolegle z tą normą BS EN / IEC 62305.

Naturalne składniki

W przypadku rozważania metalowych dachów jako naturalnej izolacji powietrznej, norma BS 6651 podała wytyczne dotyczące minimalnej grubości i rodzaju rozważanego materiału.

BS EN / IEC 62305-3 zawiera podobne wytyczne, a także dodatkowe informacje, jeśli dach należy uznać za odporny na przebicie spowodowane wyładowaniem atmosferycznym (patrz Tabela 10).

Na obwodzie konstrukcji zawsze powinny znajdować się co najmniej dwa przewody odprowadzające. Tam gdzie to możliwe, przewody odprowadzające powinny być instalowane w każdym odsłoniętym narożniku konstrukcji, ponieważ badania wykazały, że przenoszą one większą część prądu piorunowego.

Naturalne składniki

BS EN / IEC 62305, podobnie jak BS 6651, zachęca do stosowania przypadkowych części metalowych na lub wewnątrz konstrukcji, która ma zostać włączona do LPS.

Tam, gdzie BS 6651 zachęcało do zapewnienia ciągłości elektrycznej podczas stosowania prętów zbrojeniowych umieszczonych w konstrukcjach betonowych, dotyczy to również normy BS EN / IEC 62305-3. Dodatkowo stwierdza się, że pręty zbrojeniowe są spawane, mocowane za pomocą odpowiednich elementów łączących lub nakładane na zakład minimum 20-krotność średnicy pręta. Ma to na celu zapewnienie, że te pręty zbrojeniowe, które mogą przenosić prądy piorunowe, mają bezpieczne połączenia z jednej długości na drugą.

Gdy wymagane jest połączenie wewnętrznych prętów zbrojeniowych z zewnętrznymi przewodami odprowadzającymi lub siecią uziemiającą, odpowiednie jest jedno z układów pokazanych na rysunku 20. Jeśli połączenie między przewodem łączącym a zbrojeniem ma być zabetonowane, norma zaleca użycie dwóch zacisków, jednego podłączonego do jednego odcinka zbrojenia, a drugiego do zbrojenia o innej długości. Następnie spoiny należy pokryć związkiem hamującym wilgoć, takim jak taśma Denso.

Jeśli pręty zbrojeniowe (lub ramy ze stali konstrukcyjnej) mają być używane jako przewody odprowadzające, należy zapewnić ciągłość elektryczną od systemu zwodów do systemu uziemienia. W przypadku nowych konstrukcji budowlanych można o tym zdecydować na wczesnym etapie budowy, używając specjalnych prętów zbrojeniowych lub alternatywnie, prowadząc dedykowany przewodnik miedziany od góry konstrukcji do fundamentu przed wylaniem betonu. Ten dedykowany przewodnik miedziany powinien być okresowo łączony z sąsiednimi / sąsiadującymi prętami zbrojeniowymi.

W przypadku wątpliwości co do przebiegu i ciągłości prętów zbrojeniowych w istniejących konstrukcjach, należy zainstalować zewnętrzny system odprowadzający. Najlepiej byłoby, gdyby były one połączone z siecią wzmacniającą konstrukcji na górze i na dole konstrukcji.

System zakończenia uziemienia

System uziemienia jest niezbędny do bezpiecznego i skutecznego rozpraszania prądu piorunowego w ziemi.

Zgodnie z BS 6651, nowa norma zaleca jeden zintegrowany system uziemienia konstrukcji, łączący ochronę odgromową, systemy zasilania i telekomunikacyjne. Zgoda operatora lub właściciela odpowiednich systemów powinna zostać uzyskana przed każdym połączeniem.

Dobre uziemienie powinno mieć następujące cechy:

- Niska rezystancja elektryczna między elektrodą a ziemią. Im niższa rezystancja elektrody uziemienia, tym większe prawdopodobieństwo, że prąd piorunowy przepłynie tą ścieżką zamiast jakiejkolwiek innej, umożliwiając bezpieczne doprowadzenie prądu do ziemi i jego rozproszenie.

- Dobra odporność na korozję. Wybór materiału na uziom i jego połączenia ma zasadnicze znaczenie. Będzie zakopany w ziemi przez wiele lat, więc musi być całkowicie niezawodny

Norma opowiada się za wymaganiem dotyczącym niskiej rezystancji uziemienia i zwraca uwagę, że można to osiągnąć za pomocą ogólnego systemu uziemienia o wartości 10 omów lub mniejszej.

Stosowane są trzy podstawowe układy uziomów.

- Układ typu A.

- Układ typu B.

- Uziomy fundamentowe

Układ typu A.

Składa się z poziomych lub pionowych elektrod uziemiających, podłączonych do każdego przewodu odprowadzającego zamocowanego na zewnątrz konstrukcji. Zasadniczo jest to system uziemienia stosowany w BS 6651, w którym każdy przewód odprowadzający ma podłączoną elektrodę (pręt) uziemienia.

Układ typu B.

Ten układ jest zasadniczo w pełni połączoną elektrodą pierścieniową, która jest umieszczona wokół obrzeża konstrukcji i styka się z otaczającą ziemią na co najmniej 80% swojej całkowitej długości (tj. 20% jej całkowitej długości może być umieszczone, powiedzmy, piwnica konstrukcji i nie ma bezpośredniego kontaktu z ziemią).

Uziomy fundamentowe

Zasadniczo jest to układ uziemienia typu B. Zawiera przewodniki, które są zainstalowane w betonowym fundamencie konstrukcji. Jeśli wymagane są dodatkowe długości elektrod, muszą one spełniać te same kryteria, co w przypadku układu typu B. Uziomy fundamentowe można wykorzystać do wzmocnienia siatki fundamentowej wzmacniającej stal.

Separacja (izolacja) odległość zewnętrznego LPS

Zasadniczo wymagana jest odległość oddzielająca (tj. Izolacja elektryczna) między zewnętrznym LPS a metalowymi częściami konstrukcji. Zminimalizuje to wszelkie szanse na wprowadzenie częściowego prądu piorunowego do wnętrza konstrukcji.

Można to osiągnąć umieszczając piorunochrony z dala od wszelkich części przewodzących, które mają trasy prowadzące do konstrukcji. Tak więc, jeśli wyładowanie atmosferyczne uderzy w piorunochron, nie może „wypełnić szczeliny” i przelać się na sąsiednią konstrukcję metalową.

BS EN / IEC 62305 zaleca jeden zintegrowany system zakończeń uziemienia dla konstrukcji, łączący systemy ochrony odgromowej, zasilania i telekomunikacji.

Uwagi dotyczące projektowania wewnętrznego LPS

Podstawową rolą wewnętrznego LPS jest zapobieganie niebezpiecznym iskrom występującym w chronionej konstrukcji. Może to być spowodowane, po wyładowaniu atmosferycznym, prądem pioruna płynącym w zewnętrznym LPS lub w innych przewodzących częściach konstrukcji i próbującym przebić się lub iskrzyć do wewnętrznych metalowych instalacji.

Wykonanie odpowiednich środków wyrównania potencjałów lub zapewnienie wystarczającej odległości izolacji elektrycznej między częściami metalowymi może uniknąć niebezpiecznego iskrzenia między różnymi częściami metalowymi.

Błyskawiczne wyrównanie potencjałów

Wyrównanie potencjałów to po prostu połączenie elektryczne wszystkich odpowiednich instalacji / części metalowych, tak że w przypadku przepływu prądów piorunowych żadna część metalowa nie ma innego potencjału napięciowego względem siebie. Jeśli części metalowe mają zasadniczo ten sam potencjał, ryzyko iskrzenia lub rozgorzenia jest wyeliminowane.

Takie połączenie elektryczne można uzyskać poprzez naturalne / przypadkowe spojenie lub przy użyciu specjalnych przewodów łączących, których rozmiar jest zgodny z tabelami 8 i 9 normy BS EN / IEC 62305-3.

Połączenie można również wykonać za pomocą ograniczników przepięć (SPD), w przypadku gdy bezpośrednie połączenie z przewodami łączącymi nie jest odpowiednie.

Rysunek 21 (oparty na BS EN / IEC 62305-3 rys. 43) przedstawia typowy przykład układu wyrównania potencjałów. Instalacja gazowa, wodna i centralnego ogrzewania są połączone bezpośrednio z szyną wyrównawczą znajdującą się wewnątrz, ale blisko ściany zewnętrznej w pobliżu poziomu gruntu. Kabel zasilający jest połączony przez odpowiedni SPD, przed licznikiem elektrycznym, do szyny wyrównania potencjałów. Ta szyna połączeniowa powinna być umieszczona blisko głównej tablicy rozdzielczej (MDB), a także blisko połączona z systemem uziemienia za pomocą krótkich przewodów. W większych lub rozbudowanych konstrukcjach może być wymaganych kilka prętów łączących, ale wszystkie powinny być ze sobą połączone.

Ekran każdego kabla antenowego wraz z każdym ekranowanym zasilaniem urządzeń elektronicznych wprowadzanych do konstrukcji powinien być również przymocowany do szyny ekwipotencjalnej.

Dalsze wskazówki dotyczące wyrównywania potencjałów, systemów uziemień z połączeniami siatkowymi i doboru SPD można znaleźć w przewodniku LSP.

BS EN / IEC 62305-4 Systemy elektryczne i elektroniczne w konstrukcjach

Systemy elektroniczne są obecnie obecne w prawie każdym aspekcie naszego życia, począwszy od środowiska pracy, poprzez tankowanie samochodu, a nawet zakupy w lokalnym supermarkecie. Jako społeczeństwo jesteśmy obecnie w dużym stopniu uzależnieni od ciągłego i wydajnego działania takich systemów. Wykorzystanie komputerów, elektronicznego sterowania procesami i telekomunikacji eksplodowało w ciągu ostatnich dwóch dekad. Nie tylko istnieje więcej systemów, ale fizyczny rozmiar zastosowanej elektroniki znacznie się zmniejszył (mniejszy rozmiar oznacza mniej energii wymaganej do uszkodzenia obwodów).

BS EN / IEC 62305 akceptuje, że żyjemy teraz w erze elektroniki, dzięki czemu ochrona LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) dla systemów elektronicznych i elektrycznych jest integralna z normą w części 4. LEMP to termin określający ogólne skutki elektromagnetyczne wyładowań atmosferycznych, w tym przewodzone przepięcia (przejściowe przepięcia i prądy) oraz promieniowane efekty pola elektromagnetycznego.

Uszkodzenia LEMP są tak powszechne, że są identyfikowane jako jeden z określonych typów (D3), przed którymi należy chronić, i że uszkodzenia LEMP mogą wystąpić ze wszystkich punktów uderzenia w konstrukcję lub usługi powiązane - bezpośrednie lub pośrednie - w celu dalszego odniesienia do rodzajów szkód wyrządzonych przez wyładowania atmosferyczne patrz Tabela 5. To rozszerzone podejście uwzględnia również niebezpieczeństwo pożaru lub wybuchu związane z usługami podłączonymi do konstrukcji, np. liniami energetycznymi, telekomunikacyjnymi i innymi liniami metalowymi.

Piorun to nie jedyne zagrożenie…

Przepięcia przejściowe spowodowane zdarzeniami przełączania elektrycznego są bardzo powszechne i mogą być źródłem znacznych zakłóceń. Prąd przepływający przez przewodnik wytwarza pole magnetyczne, w którym gromadzona jest energia. Kiedy prąd jest przerywany lub wyłączany, energia w polu magnetycznym zostaje nagle uwolniona. Próbując się rozproszyć, przechodzi w stan przejściowy wysokiego napięcia.

Im więcej zmagazynowanej energii, tym większy wynikowy stan przejściowy. Większe prądy i dłuższe odcinki przewodnika przyczyniają się do gromadzenia i uwalniania większej ilości energii!

Właśnie dlatego obciążenia indukcyjne, takie jak silniki, transformatory i napędy elektryczne, są częstymi przyczynami stanów nieustalonych przełączania.

Znaczenie BS EN / IEC 62305-4

Zabezpieczenie przed przepięciami lub przepięciami w przeszłości zostało uwzględnione jako załącznik doradczy do normy BS 6651 z oddzielną oceną ryzyka. W rezultacie ochrona była często montowana po zniszczeniu sprzętu, często poprzez obowiązek nałożony na firmy ubezpieczeniowe. Jednak pojedyncza ocena ryzyka w BS EN / IEC 62305 określa, czy wymagana jest ochrona strukturalna i / lub LEMP, dlatego nie można obecnie rozpatrywać strukturalnej ochrony odgromowej w oderwaniu od przejściowego zabezpieczenia przepięciowego - znanego jako urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) w ramach tej nowej normy. To samo w sobie jest znacznym odchyleniem od normy BS 6651.

Rzeczywiście, zgodnie z BS EN / IEC 62305-3, system LPS nie może być już montowany bez prądów piorunowych lub wyrównawczych SPD do przychodzących usług metalowych, które mają „żyły pod napięciem” - takich jak kable energetyczne i telekomunikacyjne - których nie można bezpośrednio łączyć Do ziemi. Takie SPD są wymagane, aby chronić przed ryzykiem utraty życia przez ludzi poprzez zapobieganie niebezpiecznym iskrom, które mogą stanowić zagrożenie pożarem lub porażeniem prądem elektrycznym.

Prąd piorunowy lub SPD do wyrównania potencjałów są również używane na napowietrznych liniach zasilających konstrukcję, które są narażone na bezpośrednie uderzenie. Jednak użycie samych tych SPD „nie zapewnia skutecznej ochrony przed awarią wrażliwych układów elektrycznych lub elektronicznych”, jak to zacytować BS EN / IEC 62305 część 4, która jest specjalnie poświęcona ochronie systemów elektrycznych i elektronicznych w konstrukcjach.

Piorunochrony SPD stanowią jedną część skoordynowanego zestawu SPD, które obejmują SPD przepięciowe - które są w sumie potrzebne, aby skutecznie chronić wrażliwe systemy elektryczne i elektroniczne zarówno przed wyładowaniami atmosferycznymi, jak i przejściami przełączania.

Strefy ochrony odgromowej (LPZ)

Podczas gdy w BS 6651 uznano koncepcję podziału na strefy w załączniku C (kategorie lokalizacji A, B i C), BS EN / IEC 62305-4 definiuje pojęcie stref ochrony odgromowej (LPZ). Rysunek 22 ilustruje podstawową koncepcję LPZ zdefiniowaną przez środki ochrony przed LEMP, jak opisano szczegółowo w części 4.

Wewnątrz konstrukcji tworzy się szereg stref LPZ, które mają lub są zidentyfikowane jako mające sukcesywnie mniejszą ekspozycję na skutki wyładowań atmosferycznych.

Kolejne strefy wykorzystują kombinację wiązań, ekranowania i skoordynowanych SPD, aby osiągnąć znaczną redukcję nasilenia LEMP z przewodzonych prądów udarowych i przejściowych przepięć, a także efektów promieniowania pola magnetycznego. Projektanci koordynują te poziomy tak, aby bardziej wrażliwy sprzęt był umieszczony w bardziej chronionych strefach.

Strefy LPZ można podzielić na dwie kategorie - 2 strefy zewnętrzne (LPZ 0_A, LPZ 0_B) i zwykle 2 strefy wewnętrzne (LPZ 1, 2), chociaż w razie potrzeby można wprowadzić dodatkowe strefy w celu dalszej redukcji pola elektromagnetycznego i prądu pioruna.

Strefy zewnętrzne

LPZ 0_A to obszar narażony na bezpośrednie uderzenia pioruna i dlatego może być zmuszony do przenoszenia pełnego prądu pioruna.

Zwykle jest to powierzchnia dachu konstrukcji. Występuje tutaj pełne pole elektromagnetyczne.

LPZ 0_B to obszar niepodlegający bezpośrednim uderzeniom pioruna i zazwyczaj stanowi to ściany boczne konstrukcji.

Jednak pełne pole elektromagnetyczne nadal występuje tutaj i mogą tu wystąpić częściowe prądy piorunowe i przepięcia łączeniowe.

Strefy wewnętrzne

LPZ 1 to obszar wewnętrzny narażony na częściowe prądy piorunowe. Przewodzone prądy piorunowe i / lub przepięcia łączeniowe są zredukowane w porównaniu ze strefami zewnętrznymi LPZ 0_A, LPZ 0_B.

Zwykle jest to obszar, w którym usługi wchodzą do konstrukcji lub gdzie znajduje się główna rozdzielnica zasilania.

LPZ 2 to obszar wewnętrzny, który jest ponadto zlokalizowany wewnątrz konstrukcji, w którym resztki prądów piorunowych i / lub przepięć łączeniowych są zredukowane w porównaniu z LPZ 1.

Jest to zwykle pomieszczenie ekranowane lub, w przypadku zasilania sieciowego, w obszarze podrozdzielnicy. Poziomy ochrony w strefie muszą być skoordynowane z charakterystyką odporności sprzętu, który ma być chroniony, tj. Im bardziej wrażliwy jest sprzęt, tym wymagana jest lepsza ochrona.

Istniejąca struktura i układ budynku mogą tworzyć łatwo widoczne strefy lub może być konieczne zastosowanie technik LPZ w celu utworzenia wymaganych stref.

Środki ochrony przeciwprzepięciowej (SPM)

Niektóre obszary konstrukcji, takie jak pomieszczenie ekranowane, są naturalnie lepiej chronione przed wyładowaniami atmosferycznymi niż inne, a bardziej chronione strefy można rozszerzyć dzięki starannemu projektowi LPS, uziemieniu usług metalowych, takich jak woda i gaz, oraz okablowaniu. techniki. Jednak to prawidłowa instalacja skoordynowanych urządzeń przeciwprzepięciowych (SPD) chroni sprzęt przed uszkodzeniem, a także zapewnia ciągłość jego działania - krytyczne dla wyeliminowania przestojów. Środki te w sumie nazywane są środkami ochrony przeciwprzepięciowej (SPM) (dawniej LEMP Protection Measures System (LPMS)).

Podczas stosowania klejenia, ekranowania i SPD, doskonałość techniczna musi być zrównoważona ekonomiczną koniecznością. W przypadku nowych budynków, środki wiążące i ekranujące mogą być zaprojektowane integralnie, aby stanowić część pełnego SPM. Jednak w przypadku istniejącej konstrukcji modernizacja zestawu skoordynowanych SPD będzie prawdopodobnie najłatwiejszym i najbardziej opłacalnym rozwiązaniem.

Kliknij przycisk edycji, aby zmienić ten tekst. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Skoordynowane SPD

BS EN / IEC 62305-4 kładzie nacisk na stosowanie skoordynowanych SPD do ochrony sprzętu w ich środowisku. Oznacza to po prostu serię SPD, których lokalizacje i atrybuty obsługi LEMP są skoordynowane w taki sposób, aby chronić sprzęt w ich środowisku poprzez redukcję skutków LEMP do bezpiecznego poziomu. Tak więc przy wejściu serwisowym może występować SPD o dużym obciążeniu prądem piorunowym, który poradzi sobie z większością energii udarowej (częściowy prąd piorunowy z LPS i / lub linii napowietrznych) z odpowiednim przepięciem przejściowym kontrolowanym do bezpiecznych poziomów przez skoordynowane i dolne SPD do ochrony urządzeń końcowych, w tym przed potencjalnym uszkodzeniem przez źródła przełączania, np. duże silniki indukcyjne. Zawsze, gdy usługi przechodzą z jednego LPZ do drugiego, należy zainstalować odpowiednie SPD.

Skoordynowane SPD muszą skutecznie działać razem jako system kaskadowy, aby chronić sprzęt w swoim otoczeniu. Na przykład, SPD prądu piorunowego na wejściu serwisowym powinien wytrzymać większość energii udarowej, w wystarczającym stopniu odciążając SPD przeciwprzepięciowe, aby kontrolować przepięcie.

W każdym miejscu, w którym usługi przechodzą z jednego LPZ do drugiego, należy zainstalować odpowiednie SPD

Słaba koordynacja może oznaczać, że SPD przepięciowe są poddawane zbyt dużej energii udarowej, co naraża zarówno siebie, jak i urządzenia na ryzyko uszkodzenia.

Ponadto poziomy ochrony napięciowej lub przepuszczalne napięcia zainstalowanych SPD muszą być skoordynowane z napięciem wytrzymywanym izolacji części instalacji i napięciem wytrzymywanym urządzeń elektronicznych.

Ulepszone SPD

Chociaż bezpośrednie uszkodzenie sprzętu nie jest pożądane, krytyczna może być również potrzeba zminimalizowania przestojów wynikających z utraty działania lub nieprawidłowego działania sprzętu. Jest to szczególnie ważne dla branż, które służą społeczeństwu, czy to szpitali, instytucji finansowych, zakładów produkcyjnych czy przedsiębiorstw handlowych, w których niemożność świadczenia ich usług z powodu utraty działania sprzętu skutkowałaby znacznym bezpieczeństwem i / lub finansami. konsekwencje.

Standardowe SPD mogą chronić tylko przed przepięciami w trybie wspólnym (między przewodami pod napięciem a ziemią), zapewniając skuteczną ochronę przed całkowitym uszkodzeniem, ale nie przed przestojem spowodowanym przerwaniem systemu.

W związku z tym BS EN 62305 rozważa zastosowanie ulepszonych SPD (SPD *), które dodatkowo zmniejszają ryzyko uszkodzenia i nieprawidłowego działania krytycznych urządzeń, w których wymagana jest ciągła praca. Dlatego instalatorzy będą musieli być znacznie bardziej świadomi wymagań dotyczących aplikacji i instalacji SPD, niż być może wcześniej.

Doskonałe lub ulepszone SPD zapewniają niższą (lepszą) ochronę przed przepięciami zarówno w trybie wspólnym, jak i różnicowym (między przewodami pod napięciem), a zatem zapewniają również dodatkową ochronę przed środkami łączącymi i ekranującymi.

Takie ulepszone SPD mogą nawet zaoferować ochronę do sieci typu 1 + 2 + 3 lub danych / telekomunikacyjnych Cat D + C + B w ramach jednego urządzenia. Ponieważ urządzenia końcowe, np. Komputery, są zwykle bardziej podatne na przepięcia w trybie różnicowym, ta dodatkowa ochrona może być niezwykle ważna.

Co więcej, zdolność do ochrony przed przepięciami w trybie wspólnym i różnicowym pozwala sprzętowi na kontynuowanie pracy podczas aktywności przepięciowej - oferując znaczne korzyści zarówno organizacjom komercyjnym, przemysłowym, jak i usługowym.

Wszystkie SPD LSP oferują zwiększoną wydajność SPD z wiodącymi w branży niskimi przepuszczalnymi napięciami

(poziom ochrony napięciowej, U_p), ponieważ jest to najlepszy wybór, aby uzyskać opłacalną, bezobsługową, powtarzalną ochronę, a także zapobiegać kosztownym przestojom systemu. Niskie zabezpieczenie przed przepięciem we wszystkich trybach zwykłych i różnicowych oznacza, że ​​do zapewnienia ochrony potrzeba mniej jednostek, co pozwala zaoszczędzić na jednostce i kosztach instalacji, a także skrócić czas instalacji.

Wszystkie SPD LSP oferują zwiększoną wydajność SPD z wiodącym w branży niskim napięciem przelotowym

Wnioski

Wyładowania atmosferyczne stanowią wyraźne zagrożenie dla konstrukcji, ale rosnące zagrożenie dla systemów w konstrukcji ze względu na zwiększone wykorzystanie i zależność sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Seria norm BS EN / IEC 62305 wyraźnie to potwierdza. Strukturalna ochrona odgromowa nie może już być izolowana od przejściowych przepięć lub przepięć sprzętu. Użycie ulepszonych SPD zapewnia praktyczny i opłacalny sposób ochrony, umożliwiający ciągłą pracę krytycznych systemów podczas aktywności LEMP.