BS EN IEC 62305 Padrão de proteção contra raios

A norma BS EN / IEC 62305 para proteção contra raios foi publicada originalmente em setembro de 2006, para substituir a norma anterior, BS 6651: 1999. Para Por período finito, a BS EN / IEC 62305 e a BS 6651 funcionaram em paralelo, mas em agosto de 2008, a BS 6651 foi retirada e agora a BS EN / IEC 63205 é o padrão reconhecido para proteção contra raios.

O padrão BS EN / IEC 62305 reflete uma maior compreensão científica dos raios e seus efeitos nos últimos vinte anos e avalia o crescente impacto da tecnologia e dos sistemas eletrônicos em nossas atividades diárias. Mais complexo e preciso do que seu antecessor, BS EN / IEC 62305 inclui quatro partes distintas - princípios gerais, gerenciamento de risco, danos físicos a estruturas e risco de vida e proteção de sistemas eletrônicos.

Essas partes do padrão são apresentadas aqui. Em 2010, essas peças passaram por revisões técnicas periódicas, com as partes 1, 3 e 4 atualizadas lançadas em 2011. A parte 2 atualizada está atualmente em discussão e deve ser publicada no final de 2012.

A chave para a BS EN / IEC 62305 é que todas as considerações para proteção contra raios são conduzidas por uma avaliação de risco abrangente e complexa e que essa avaliação não só leva em consideração a estrutura a ser protegida, mas também os serviços aos quais a estrutura está conectada. Em essência, a proteção estrutural contra raios não pode mais ser considerada isoladamente, a proteção contra sobretensões transitórias ou surtos elétricos é parte integrante da BS EN / IEC 62305.

Estrutura da BS EN / IEC 62305

A série BS EN / IEC 62305 consiste em quatro partes, todas as quais devem ser levadas em consideração. Essas quatro partes são descritas abaixo:

Parte 1: princípios gerais

A BS EN / IEC 62305-1 (parte 1) é uma introdução às outras partes da norma e descreve essencialmente como projetar um Sistema de Proteção contra Raios (LPS) de acordo com as partes anexas da norma.

Parte 2: gerenciamento de risco

BS EN / IEC 62305-2 (parte 2) abordagem de gestão de risco, não se concentra tanto no dano puramente físico a uma estrutura causado por uma descarga elétrica, mas mais no risco de perda de vidas humanas, perda de serviço para o público, perda de patrimônio cultural e perda econômica.

Parte 3: Danos físicos às estruturas e risco de vida

A BS EN / IEC 62305-3 (parte 3) se relaciona diretamente com a maior parte da BS 6651. Ela difere da BS 6651 na medida em que esta nova parte tem quatro classes ou níveis de proteção de LPS, em oposição aos dois básicos (comum e de alto risco) na BS 6651.

Parte 4: Sistemas elétricos e eletrônicos

dentro de estruturas, a BS EN / IEC 62305-4 (parte 4) cobre a proteção de sistemas elétricos e eletrônicos alojados em estruturas. Ele incorpora o que o Anexo C na BS 6651 transmitia, mas com uma nova abordagem zonal conhecida como Zonas de Proteção contra Raios (LPZs). Ele fornece informações para o projeto, instalação, manutenção e teste de um sistema de proteção de Impulso Eletromagnético de Relâmpago (LEMP) (agora referido como Medidas de Proteção contra Surtos - SPM) para sistemas elétricos / eletrônicos dentro de uma estrutura.

A tabela a seguir fornece uma ampla descrição das principais variações entre a norma anterior, BS 6651, e BS EN / IEC 62305.

Danos e perdas

BS EN / IEC 62305 identifica quatro fontes principais de danos:

S1 pisca para a estrutura

S2 pisca perto da estrutura

S3 Flashes para um serviço

S4 pisca perto de um serviço

Cada fonte de dano pode resultar em um ou mais dos três tipos de dano:

D1 Lesão de seres vivos devido a tensões de degrau e toque

D2 Dano físico (incêndio, explosão, destruição mecânica, liberação de produto químico) devido aos efeitos da corrente de raios, incluindo faíscas

D3 Falha de sistemas internos devido ao impulso eletromagnético de relâmpago (LEMP)

Os seguintes tipos de perda podem resultar de danos causados ​​por raios:

L1 Perda de vida humana

L2 Perda de serviço ao público

L3 Perda de patrimônio cultural

L4 Perda de valor econômico

As relações de todos os parâmetros acima estão resumidas na Tabela 5.

A Figura 12 na página 271 descreve os tipos de danos e perdas resultantes de raios.

Para uma explicação mais detalhada dos princípios gerais que formam a parte 1 da norma BS EN 62305, consulte nosso guia de referência completo 'Um Guia para BS EN 62305.' Embora focado na norma BS EN, este guia pode fornecer informações de apoio de interesse para consultores que planejam o equivalente IEC. Consulte a página 283 para obter mais detalhes sobre este guia.

Critérios de projeto do esquema

A proteção ideal contra raios para uma estrutura e seus serviços conectados seria encerrar a estrutura dentro de uma blindagem metálica aterrada e perfeitamente condutora (caixa) e, além disso, fornecer uma ligação adequada de quaisquer serviços conectados no ponto de entrada na blindagem.

Isso, em essência, impediria a penetração da corrente elétrica e do campo eletromagnético induzido na estrutura. No entanto, na prática, não é possível ou mesmo econômico ir tão longe.

Esta norma estabelece, assim, um conjunto definido de parâmetros de corrente elétrica onde as medidas de proteção, adotadas de acordo com suas recomendações, irão reduzir qualquer dano e consequente perda em decorrência de um raio. Esta redução de danos e perdas consequentes é válida desde que os parâmetros de queda de raio estejam dentro dos limites definidos, estabelecidos como Níveis de Proteção contra Raios (LPL).

Níveis de proteção contra raios (LPL)

Quatro níveis de proteção foram determinados com base em parâmetros obtidos de artigos técnicos publicados anteriormente. Cada nível tem um conjunto fixo de parâmetros máximos e mínimos de corrente elétrica. Esses parâmetros são mostrados na Tabela 6. Os valores máximos foram usados ​​no projeto de produtos, como componentes de proteção contra raios e Dispositivos de Proteção contra Surtos (SPDs). Os valores mínimos da corrente elétrica foram usados ​​para derivar o raio da esfera rolante para cada nível.

Zonas de proteção contra raios (LPZ)

O conceito de Zonas de Proteção contra Raios (LPZ) foi introduzido na BS EN / IEC 62305 particularmente para auxiliar na determinação das medidas de proteção necessárias para estabelecer medidas de proteção para conter o Impulso Eletromagnético de Raios (LEMP) dentro de uma estrutura.

O princípio geral é que o equipamento que requer proteção deve estar localizado em uma LPZ cujas características eletromagnéticas sejam compatíveis com a capacidade de resistência ou imunidade do equipamento.

O conceito atende zonas externas, com o risco de acidente vascular cerebral direto (LPZ 0_A), ou risco de ocorrência de corrente parcial de raios (LPZ 0_B), e níveis de proteção dentro das zonas internas (LPZ 1 e LPZ 2).

Em geral, quanto maior o número da zona (LPZ 2; LPZ 3, etc.), menores são os efeitos eletromagnéticos esperados. Normalmente, qualquer equipamento eletrônico sensível deve estar localizado em LPZs de numeração mais alta e ser protegido contra LEMP por medidas de proteção contra surtos relevantes ('SPM' conforme definido na BS EN 62305: 2011).

O SPM era anteriormente referido como Sistema de Medidas de Proteção LEMP (LPMS) na BS EN / IEC 62305: 2006.

A Figura 13 destaca o conceito LPZ aplicado à estrutura e ao SPM. O conceito é expandido nas BS EN / IEC 62305-3 e BS EN / IEC 62305-4.

A seleção do SPM mais adequado é feita usando a avaliação de risco de acordo com BS EN / IEC 62305-2.

BS EN / IEC 62305-2 Gestão de risco

BS EN / IEC 62305-2 é a chave para a implementação correta de BS EN / IEC 62305-3 e BS EN / IEC 62305-4. A avaliação e gestão de risco são agora significativamente mais aprofundado e extenso do que a abordagem da BS 6651.

A BS EN / IEC 62305-2 trata especificamente de fazer uma avaliação de risco, cujos resultados definem o nível de Sistema de Proteção contra Raios (LPS) necessário. Enquanto a BS 6651 dedicou 9 páginas (incluindo figuras) ao assunto da avaliação de risco, a BS EN / IEC 62305-2 atualmente contém mais de 150 páginas.

O primeiro estágio da avaliação de risco é identificar em qual dos quatro tipos de perda (conforme identificado na BS EN / IEC 62305-1) a estrutura e seu conteúdo podem incorrer. O objetivo final da avaliação de risco é quantificar e, se necessário, reduzir os riscos primários relevantes, ou seja:

R₁ risco de perda de vidas humanas

R₂ risco de perda de serviço ao público

R₃ risco de perda de patrimônio cultural

R₄ risco de perda de valor econômico

Para cada um dos três primeiros riscos primários, um risco tolerável (R_T) está definido. Esses dados podem ser obtidos na Tabela 7 da IEC 62305-2 ou na Tabela NK.1 do Anexo Nacional da BS EN 62305-2.

Cada risco primário (R_n) é determinado por meio de uma longa série de cálculos, conforme definido no padrão. Se o risco real (R_n) é menor ou igual ao risco tolerável (R_T), então nenhuma medida de proteção será necessária. Se o risco real (R_n) é maior do que seu risco tolerável correspondente (R_T), então medidas de proteção devem ser instigadas. O processo acima é repetido (usando novos valores que se relacionam com as medidas de proteção escolhidas) até R_n é menor ou igual ao seu correspondente R_T. É esse processo iterativo, conforme mostrado na Figura 14, que decide a escolha ou mesmo o nível de proteção contra raios (LPL) do sistema de proteção contra raios (LPS) e medidas de proteção contra surtos (SPM) para combater o impulso eletromagnético de raios (LEMP).

BS EN / IEC 62305-3 Dano físico a estruturas e risco de vida

Esta parte do conjunto de normas trata das medidas de proteção dentro e ao redor de uma estrutura e, como tal, está diretamente relacionada à maior parte da BS 6651.

O corpo principal desta parte da norma fornece orientação sobre o projeto de um Sistema de proteção contra raios (LPS) externo, LPS interno e programas de manutenção e inspeção.

Sistema de proteção contra raios (LPS)

A BS EN / IEC 62305-1 definiu quatro níveis de proteção contra raios (LPLs) com base nas correntes mínimas e máximas prováveis. Esses LPLs equivalem diretamente às classes de Sistema de Proteção contra Raios (LPS).

A correlação entre os quatro níveis de LPL e LPS é identificada na Tabela 7. Em essência, quanto maior o LPL, maior a classe de LPS necessária.

A classe de LPS a ser instalada é regida pelo resultado do cálculo de avaliação de risco destacado na BS EN / IEC 62305-2.

Considerações de design LPS externo

O projetista da proteção contra raios deve inicialmente considerar os efeitos térmicos e explosivos causados ​​no ponto de queda de um raio e as consequências para a estrutura em consideração. Dependendo das consequências, o designer pode escolher um dos seguintes tipos de LPS externo:

- isolado

- Não isolado

Um LPS isolado é normalmente escolhido quando a estrutura é construída com materiais combustíveis ou apresenta risco de explosão.

Por outro lado, um sistema não isolado pode ser instalado onde não exista tal perigo.

Um LPS externo consiste em:

- Sistema de terminação de ar

- Sistema de condutor descendente

- Sistema de terminação de terra

Esses elementos individuais de um LPS devem ser conectados juntos usando componentes de proteção contra raios (LPC) adequados em conformidade (no caso da BS EN 62305) com a série BS EN 50164 (observe que esta série BS EN deve ser substituída pela BS EN / IEC 62561 series). Isso garantirá que, no caso de uma descarga elétrica na estrutura, o projeto e a escolha corretos dos componentes minimizarão qualquer dano potencial.

Sistema de terminação de ar

A função de um sistema de terminação de ar é capturar a corrente de descarga do raio e dissipá-la sem causar danos à terra por meio do condutor descendente e do sistema de terminação de aterramento. Portanto, é de vital importância usar um sistema de terminação de ar corretamente projetado.

BS EN / IEC 62305-3 defende o seguinte, em qualquer combinação, para o projeto da terminação de ar:

- Varas de ar (ou remates), sejam mastros autônomos ou ligados a condutores para formar uma malha no telhado

- Condutores catenários (ou suspensos), sejam eles suportados por mastros autônomos ou ligados a condutores para formar uma malha no telhado

- Rede de malha condutora que pode ficar em contato direto com o telhado ou ser suspensa sobre ele (no caso de ser de extrema importância que o telhado não seja exposto a uma descarga direta de raios)

A norma deixa bem claro que todos os tipos de sistemas de terminação de ar usados ​​devem atender aos requisitos de posicionamento estabelecidos no corpo da norma. Destaca que os componentes de terminação de ar devem ser instalados nos cantos, pontos expostos e bordas da estrutura. Os três métodos básicos recomendados para determinar a posição dos sistemas de terminação de ar são:

- O método da esfera rolante

- O método do ângulo de proteção

- O método da malha

Esses métodos são detalhados nas páginas a seguir.

O método da esfera rolante

O método da esfera rolante é um meio simples de identificar áreas de uma estrutura que precisam de proteção, levando em consideração a possibilidade de colisões laterais na estrutura. O conceito básico de aplicação da esfera rolante a uma estrutura é ilustrado na Figura 15.

O método da esfera rolante foi usado na BS 6651, a única diferença sendo que na BS EN / IEC 62305 existem diferentes raios da esfera rolante que correspondem à classe relevante de LPS (ver Tabela 8).

Este método é adequado para definir zonas de proteção para todos os tipos de estruturas, particularmente aquelas de geometria complexa.

O método do ângulo de proteção

O método do ângulo de proteção é uma simplificação matemática do método da esfera rolante. O ângulo de proteção (a) é o ângulo criado entre a ponta (A) da haste vertical e uma linha projetada para baixo até a superfície na qual a haste se assenta (ver Figura 16).

O ângulo de proteção proporcionado por uma haste de ar é claramente um conceito tridimensional em que a haste recebe um cone de proteção ao fazer a varredura da linha CA no ângulo de proteção 360º em torno da haste de ar.

O ângulo de proteção difere com a variação da altura da haste de ar e classe de LPS. O ângulo de proteção fornecido por uma haste de ar é determinado a partir da Tabela 2 da BS EN / IEC 62305-3 (consulte a Figura 17).

A variação do ângulo de proteção é uma mudança para a zona de proteção simples de 45º oferecida na maioria dos casos na BS 6651. Além disso, a nova norma usa a altura do sistema de terminação de ar acima do plano de referência, seja no nível do solo ou do telhado Figura 18).

O método de malha

Este é o método mais comumente usado de acordo com as recomendações da BS 6651. Novamente, dentro da BS EN / IEC 62305 quatro tamanhos de malha de terminação de ar diferentes são definidos e correspondem à classe relevante de LPS (ver Tabela 9).

Este método é adequado onde superfícies planas requerem proteção se as seguintes condições forem atendidas:

- Os condutores de terminação de ar devem ser posicionados nas bordas do telhado, nas saliências do telhado e nas cristas do telhado com uma inclinação superior a 1 em 10 (5.7º)

- Nenhuma instalação de metal se projeta acima do sistema de terminação de ar

Pesquisas modernas sobre danos causados ​​por raios mostraram que as bordas e cantos dos telhados são mais suscetíveis a danos.

Portanto, em todas as estruturas, especialmente com telhados planos, os condutores de perímetro devem ser instalados o mais próximo possível das bordas externas do telhado.

Como na BS 6651, a norma atual permite o uso de condutores (sejam eles metais fortuitos ou condutores LP dedicados) sob o telhado. As hastes de ar verticais (remates) ou placas de ataque devem ser montadas acima do telhado e conectadas ao sistema condutor abaixo. As hastes de ar devem ser espaçadas não mais do que 10 m uma da outra e se placas de impacto forem usadas como alternativa, elas devem ser colocadas estrategicamente sobre a área do telhado, não mais do que 5 m uma da outra.

Sistemas de terminação de ar não convencionais

Muito debate técnico (e comercial) tem ocorrido ao longo dos anos em relação à validade das alegações feitas pelos proponentes de tais sistemas.

Este tópico foi amplamente discutido nos grupos de trabalho técnicos que compilaram a BS EN / IEC 62305. O resultado foi permanecer com as informações contidas nesta norma.

A BS EN / IEC 62305 afirma inequivocamente que o volume ou zona de proteção proporcionada pelo sistema de terminação de ar (por exemplo, haste de ar) deve ser determinado apenas pela dimensão física real do sistema de terminação de ar.

Esta declaração é reforçada na versão 2011 da BS EN 62305, por ser incorporada no corpo da norma, em vez de fazer parte de um Anexo (Anexo A da BS EN / IEC 62305-3: 2006).

Normalmente, se a haste de ar tem 5 m de altura, a única reivindicação para a zona de proteção oferecida por esta haste de ar seria baseada em 5 m e na classe relevante de LPS e não em qualquer dimensão aprimorada reivindicada por algumas hastes de ar não convencionais.

Não há nenhum outro padrão sendo considerado para funcionar em paralelo com este padrão BS EN / IEC 62305.

Componentes naturais

Quando telhados metálicos estão sendo considerados como um arranjo de terminação de ar natural, a BS 6651 deu orientação sobre a espessura mínima e o tipo de material em consideração.

A BS EN / IEC 62305-3 fornece orientações semelhantes, bem como informações adicionais, se o telhado tiver que ser considerado à prova de perfurações de uma descarga elétrica (consulte a Tabela 10).

Deve haver sempre um mínimo de dois condutores inferiores distribuídos ao redor do perímetro da estrutura. Sempre que possível, os condutores descendentes devem ser instalados em cada canto exposto da estrutura, pois a pesquisa mostrou que eles carregam a maior parte da corrente elétrica.

Componentes naturais

A BS EN / IEC 62305, como a BS 6651, encoraja o uso de peças de metal fortuitas na ou dentro da estrutura a ser incorporada ao LPS.

Onde a BS 6651 encorajou uma continuidade elétrica ao usar barras de reforço localizadas em estruturas de concreto, o mesmo acontece com a BS EN / IEC 62305-3. Além disso, afirma que as barras de reforço são soldadas, fixadas com componentes de conexão adequados ou sobrepostas no mínimo 20 vezes o diâmetro do vergalhão. Isso é para garantir que as barras de reforço susceptíveis de transportar correntes elétricas tenham conexões seguras de um comprimento para o outro.

Quando as barras de reforço internas devem ser conectadas a condutores inferiores externos ou rede de aterramento, qualquer um dos arranjos mostrados na Figura 20 é adequado. Se a conexão do condutor de ligação ao vergalhão for revestida de concreto, a norma recomenda que duas braçadeiras sejam usadas, uma conectada a um comprimento de vergalhão e a outra a um comprimento diferente de vergalhão. As juntas devem ser envolvidas por um composto inibidor de umidade, como a fita Denso.

Se as barras de reforço (ou estruturas de aço) forem usadas como condutores de descida, a continuidade elétrica deve ser verificada do sistema de terminação de ar para o sistema de aterramento. Para novas estruturas de construção, isso pode ser decidido no estágio inicial de construção, usando barras de reforço dedicadas ou, alternativamente, passando um condutor de cobre dedicado do topo da estrutura até a fundação antes do vazamento do concreto. Este condutor de cobre dedicado deve ser ligado às barras de reforço adjacentes / adjacentes periodicamente.

Se houver dúvida quanto à rota e continuidade das barras de reforço dentro das estruturas existentes, um sistema de condutor de baixo externo deve ser instalado. Idealmente, estes devem ser ligados à rede de reforço das estruturas na parte superior e inferior da estrutura.

Sistema de terminação de terra

O sistema de terminação de terra é vital para a dispersão da corrente elétrica de forma segura e eficaz no solo.

Em linha com a BS 6651, a nova norma recomenda um único sistema de terminação de terra integrado para uma estrutura, combinando proteção contra raios, energia e sistemas de telecomunicações. O acordo da autoridade operacional ou do proprietário dos sistemas relevantes deve ser obtido antes de qualquer ligação ocorrer.

Uma boa conexão à terra deve possuir as seguintes características:

- Baixa resistência elétrica entre o eletrodo e o terra. Quanto mais baixa a resistência do eletrodo de aterramento, maior a probabilidade de a corrente elétrica escolher fluir por esse caminho em preferência a qualquer outro, permitindo que a corrente seja conduzida com segurança e dissipada no solo

- Boa resistência à corrosão. A escolha do material para o eletrodo de aterramento e suas conexões é de vital importância. Ele ficará enterrado no solo por muitos anos, então deve ser totalmente confiável

A norma defende um requisito de baixa resistência de aterramento e indica que isso pode ser alcançado com um sistema de terminação de aterramento geral de 10 ohms ou menos.

São usados ​​três arranjos básicos de eletrodos de aterramento.

- Arranjo Tipo A

- Arranjo Tipo B

- Eletrodos de aterramento de base

Arranjo Tipo A

Consiste em eletrodos de aterramento horizontais ou verticais, conectados a cada condutor inferior fixado na parte externa da estrutura. Este é basicamente o sistema de aterramento usado na BS 6651, onde cada condutor descendente tem um eletrodo de aterramento (haste) conectado a ele.

Arranjo tipo B

Este arranjo é essencialmente um eletrodo de anel de aterramento totalmente conectado que está situado em torno da periferia da estrutura e está em contato com o solo circundante por um mínimo de 80% de seu comprimento total (ou seja, 20% de seu comprimento total pode ser alojado em, digamos, o porão da estrutura e não em contato direto com a terra).

Eletrodos de aterramento de base

Este é essencialmente um arranjo de aterramento do tipo B. É composto por condutores que são instalados na fundação de concreto da estrutura. Se forem necessários comprimentos adicionais de eletrodos, eles precisam atender aos mesmos critérios que os do arranjo tipo B. Eletrodos de aterramento de fundação podem ser usados ​​para aumentar a malha de reforço de aço da fundação.

Distância de separação (isolamento) do LPS externo

Uma distância de separação (ou seja, o isolamento elétrico) entre o LPS externo e as peças de metal estrutural é essencialmente necessária. Isso irá minimizar qualquer chance de uma corrente de raio parcial ser introduzida internamente na estrutura.

Isso pode ser conseguido colocando os condutores de raios suficientemente longe de quaisquer partes condutoras que tenham rotas que conduzam à estrutura. Portanto, se a descarga do raio atingir o condutor do raio, ela não pode 'preencher a lacuna' e passar para a estrutura de metal adjacente.

A BS EN / IEC 62305 recomenda um único sistema integrado de terminação de aterramento para uma estrutura, combinando proteção contra raios, energia e sistemas de telecomunicações.

Considerações de design LPS interno

O papel fundamental do LPS interno é garantir a prevenção da ocorrência de faíscas perigosas dentro da estrutura a ser protegida. Isso pode ser devido, após uma descarga de raio, à corrente de raio fluindo no LPS externo ou mesmo em outras partes condutoras da estrutura e tentando brilhar ou faiscar para instalações metálicas internas.

A execução de medidas de ligação equipotencial adequadas ou a garantia de que haja uma distância de isolamento elétrico suficiente entre as partes metálicas pode evitar faíscas perigosas entre as diferentes partes metálicas.

Ligação equipotencial de raio

A ligação equipotencial é simplesmente a interconexão elétrica de todas as instalações / peças metálicas apropriadas, de modo que, no caso de fluxo de raios, nenhuma parte metálica está com um potencial de tensão diferente em relação à outra. Se as partes metálicas estiverem essencialmente com o mesmo potencial, o risco de faíscas ou flashover é anulado.

Esta interconexão elétrica pode ser obtida por ligação natural / fortuita ou pelo uso de condutores de ligação específicos que são dimensionados de acordo com as tabelas 8 e 9 da BS EN / IEC 62305-3.

A ligação também pode ser realizada pelo uso de dispositivos de proteção contra surtos (SPDs), onde a conexão direta com condutores de ligação não é adequada.

A Figura 21 (baseada na BS EN / IEC 62305-3 figE.43) mostra um exemplo típico de um arranjo de ligação equipotencial. O gás, água e sistema de aquecimento central são todos ligados diretamente à barra de ligação equipotencial localizada dentro, mas perto de uma parede externa perto do nível do solo. O cabo de alimentação é ligado por meio de um SPD adequado, a montante do medidor elétrico, à barra de ligação equipotencial. Essa barra de ligação deve estar localizada perto da placa de distribuição principal (MDB) e também intimamente conectada ao sistema de terminação de terra com condutores de comprimento curto. Em estruturas maiores ou estendidas, várias barras de ligação podem ser necessárias, mas todas devem estar interconectadas entre si.

A tela de qualquer cabo de antena juntamente com qualquer fonte de alimentação blindada para aparelhos eletrônicos sendo roteados para a estrutura também deve ser ligada na barra equipotencial.

Orientações adicionais relacionadas à ligação equipotencial, sistemas de aterramento de interconexão em malha e seleção de SPD podem ser encontradas no guia LSP.

BS EN / IEC 62305-4 Sistemas elétricos e eletrônicos dentro de estruturas

Os sistemas eletrônicos agora permeiam quase todos os aspectos de nossas vidas, desde o ambiente de trabalho, passando por abastecer o carro com gasolina e até mesmo fazer compras no supermercado local. Como sociedade, agora dependemos fortemente do funcionamento contínuo e eficiente de tais sistemas. O uso de computadores, controles eletrônicos de processos e telecomunicações explodiu nas últimas duas décadas. Além de existirem mais sistemas, o tamanho físico dos componentes eletrônicos envolvidos foi reduzido consideravelmente (tamanho menor significa menos energia necessária para danificar os circuitos).

A BS EN / IEC 62305 aceita que vivemos agora na era eletrônica, tornando a proteção LEMP (Impulso Eletromagnético de Relâmpago) para sistemas eletrônicos e elétricos parte integrante do padrão até a parte 4. LEMP é o termo dado aos efeitos eletromagnéticos gerais de relâmpagos, incluindo surtos conduzidos (sobretensões e correntes transitórias) e efeitos de campo eletromagnético irradiado.

Os danos do LEMP são tão prevalentes que são identificados como um dos tipos específicos (D3) a serem protegidos e que os danos do LEMP podem ocorrer de todos os pontos de ataque à estrutura ou serviços conectados - diretos ou indiretos - para referência posterior aos tipos sobre danos causados ​​por raios, consulte a Tabela 5. Essa abordagem ampliada também leva em consideração o perigo de incêndio ou explosão associado aos serviços conectados à estrutura, por exemplo, energia, telecomunicações e outras linhas metálicas.

O raio não é a única ameaça ...

As sobretensões transitórias causadas por eventos de comutação elétrica são muito comuns e podem ser uma fonte de interferência considerável. A corrente que flui através de um condutor cria um campo magnético no qual a energia é armazenada. Quando a corrente é interrompida ou desligada, a energia do campo magnético é liberada repentinamente. Na tentativa de se dissipar, ele se torna um transiente de alta tensão.

Quanto mais energia armazenada, maior será o transiente resultante. Correntes mais altas e comprimentos de condutor mais longos contribuem para mais energia armazenada e também liberada!

É por isso que as cargas indutivas, como motores, transformadores e drives elétricos são causas comuns de transientes de comutação.

A importância da BS EN / IEC 62305-4

A proteção contra sobretensão ou sobretensão transitória anterior foi incluída como um anexo de recomendação na norma BS 6651, com uma avaliação de risco separada. Como resultado, a proteção era frequentemente aplicada após o dano ao equipamento, muitas vezes por obrigação para com as seguradoras. No entanto, a avaliação de risco único na BS EN / IEC 62305 determina se a proteção estrutural e / ou LEMP é necessária, portanto, a proteção estrutural contra raios não pode agora ser considerada isoladamente da proteção contra sobretensão transitória - conhecida como Dispositivos de Proteção contra Surtos (SPDs) dentro deste novo padrão. Isso por si só é um desvio significativo em relação à BS 6651.

Na verdade, de acordo com BS EN / IEC 62305-3, um sistema LPS não pode mais ser instalado sem corrente elétrica ou SPDs de ligação equipotencial para serviços metálicos de entrada que têm "núcleos vivos" - como cabos de energia e telecomunicações - que não podem ser ligados diretamente para a terra. Esses SPDs são necessários para proteger contra o risco de perda de vidas humanas, evitando faíscas perigosas que podem representar risco de incêndio ou choque elétrico.

SPDs de corrente de raio ou ligação equipotencial também são usados ​​em linhas de serviço aéreas que alimentam a estrutura que estão sob risco de um ataque direto. No entanto, o uso desses SPDs por si só “não fornece proteção efetiva contra falha de sistemas elétricos ou eletrônicos sensíveis”, para citar a BS EN / IEC 62305 parte 4, que é especificamente dedicada à proteção de sistemas elétricos e eletrônicos dentro de estruturas.

Os SPDs de corrente de raio formam uma parte de um conjunto coordenado de SPDs que incluem SPDs de sobretensão - que são necessários no total para proteger com eficácia os sistemas elétricos e eletrônicos sensíveis de raios e transientes de comutação.

Zonas de proteção contra raios (LPZs)

Enquanto a BS 6651 reconheceu um conceito de zoneamento no Anexo C (Categorias de Localização A, B e C), a BS EN / IEC 62305-4 define o conceito de Zonas de Proteção contra Raios (LPZs). A Figura 22 ilustra o conceito básico de LPZ definido por medidas de proteção contra LEMP conforme detalhado na parte 4.

Dentro de uma estrutura, uma série de LPZs são criados para ter, ou identificados como já tendo, sucessivamente menos exposição aos efeitos dos raios.

Zonas sucessivas usam uma combinação de ligação, blindagem e SPDs coordenados para atingir uma redução significativa na severidade LEMP, de correntes de surto conduzidas e sobretensões transitórias, bem como efeitos de campo magnético irradiado. Os projetistas coordenam esses níveis de forma que os equipamentos mais sensíveis sejam localizados nas zonas mais protegidas.

Os LPZs podem ser divididos em duas categorias - 2 zonas externas (LPZ 0_A, ZLP 0_B) e geralmente 2 zonas internas (LPZ 1, 2), embora outras zonas possam ser introduzidas para uma redução adicional do campo eletromagnético e da corrente elétrica, se necessário.

Zonas externas

ZPL 0_A é a área sujeita a descargas atmosféricas diretas e, portanto, pode ter que carregar até a corrente elétrica total.

Normalmente, essa é a área do telhado de uma estrutura. O campo eletromagnético completo ocorre aqui.

ZPL 0_B é a área não sujeita a raios diretos e normalmente são as paredes laterais de uma estrutura.

No entanto, o campo eletromagnético completo ainda ocorre aqui e correntes de raios parciais conduzidas e surtos de comutação podem ocorrer aqui.

Zonas internas

LPZ 1 é a área interna sujeita a correntes parciais de raios. As correntes de raio conduzidas e / ou surtos de comutação são reduzidos em comparação com as zonas externas LPZ 0_A, ZLP 0_B.

Esta é normalmente a área onde os serviços entram na estrutura ou onde o quadro de distribuição principal está localizado.

LPZ 2 é uma área interna localizada posteriormente dentro da estrutura, onde os restos de correntes de impulso de raios e / ou surtos de comutação são reduzidos em comparação com LPZ 1.

Normalmente, é uma sala com tela ou, para energia elétrica, na área do quadro de subdistribuição. Os níveis de proteção dentro de uma zona devem ser coordenados com as características de imunidade do equipamento a ser protegido, ou seja, quanto mais sensível o equipamento, mais protegida é a zona necessária.

O tecido existente e o layout de um edifício podem tornar as zonas prontamente aparentes, ou as técnicas LPZ podem ter que ser aplicadas para criar as zonas necessárias.

Medidas de proteção contra surtos (SPM)

Algumas áreas de uma estrutura, como uma sala blindada, são naturalmente mais protegidas de raios do que outras e é possível estender as zonas mais protegidas por meio do projeto cuidadoso do LPS, ligação à terra de serviços metálicos como água e gás e cabeamento técnicas. No entanto, é a instalação correta de Dispositivos de Proteção contra Surtos (SPDs) coordenados que protegem o equipamento contra danos, bem como garantem a continuidade de sua operação - fundamental para eliminar o tempo de inatividade. Essas medidas no total são referidas como Medidas de Proteção contra Surtos (SPM) (anteriormente LEMP Protection Measures System (LPMS)).

Ao aplicar ligações, blindagens e SPDs, a excelência técnica deve ser equilibrada com a necessidade econômica. Para novas construções, as medidas de colagem e triagem podem ser projetadas integralmente para fazer parte do SPM completo. No entanto, para uma estrutura existente, a adaptação de um conjunto de SPDs coordenados provavelmente será a solução mais fácil e econômica.

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SPDs coordenados

A BS EN / IEC 62305-4 enfatiza o uso de SPDs coordenados para a proteção de equipamentos em seu ambiente. Isso significa simplesmente uma série de SPDs cujas localizações e atributos de manuseio do LEMP são coordenados de forma a proteger o equipamento em seu ambiente, reduzindo os efeitos do LEMP a um nível seguro. Portanto, pode haver um SPD de corrente de relâmpago de serviço pesado na entrada de serviço para lidar com a maioria da energia de surto (corrente de relâmpago parcial de um LPS e / ou linhas aéreas) com a respectiva sobretensão transitória controlada para níveis seguros por SPDs de sobretensão coordenados mais a jusante para proteger o equipamento terminal, incluindo danos potenciais por fontes de comutação, por exemplo, grandes motores indutivos. Os SPDs apropriados devem ser instalados sempre que os serviços passarem de uma LPZ para outra.

Os SPDs coordenados precisam operar juntos com eficácia como um sistema em cascata para proteger os equipamentos em seu ambiente. Por exemplo, o SPD da corrente do raio na entrada de serviço deve lidar com a maioria da energia de pico, aliviando suficientemente os SPDs de sobretensão a jusante para controlar a sobretensão.

Os SPDs apropriados devem ser instalados onde quer que os serviços cruzem de uma LPZ para outra

A má coordenação pode significar que os SPDs de sobretensão estão sujeitos a muita energia de pico, colocando a si mesmo e, potencialmente, o equipamento em risco de danos.

Além disso, os níveis de proteção de tensão ou tensões de passagem dos SPDs instalados devem ser coordenados com a tensão suportável de isolamento das partes da instalação e a tensão suportável de imunidade do equipamento eletrônico.

SPDs aprimorados

Embora o dano total ao equipamento não seja desejável, a necessidade de minimizar o tempo de inatividade como resultado da perda de operação ou mau funcionamento do equipamento também pode ser crítica. Isso é particularmente importante para indústrias que atendem ao público, sejam elas hospitais, instituições financeiras, fábricas ou empresas comerciais, onde a incapacidade de fornecer seus serviços devido à perda de operação de equipamentos resultaria em significativa saúde e segurança e / ou finanças consequências.

Os SPDs padrão podem proteger apenas contra surtos de modo comum (entre os condutores ativos e a terra), fornecendo proteção eficaz contra danos totais, mas não contra tempo de inatividade devido à interrupção do sistema.

A BS EN 62305, portanto, considera o uso de SPDs aprimorados (SPD *) que reduzem ainda mais o risco de danos e mau funcionamento de equipamentos críticos onde a operação contínua é necessária. Os instaladores, portanto, precisarão estar muito mais cientes dos requisitos de aplicação e instalação dos SPDs do que talvez estivessem antes.

SPDs superiores ou aprimorados fornecem proteção de tensão de passagem mais baixa (melhor) contra surtos tanto no modo comum quanto no modo diferencial (entre condutores vivos) e, portanto, também fornecem proteção adicional sobre medidas de ligação e blindagem.

Esses SPDs aprimorados podem até oferecer proteção de rede elétrica Tipo 1 + 2 + 3 ou dados / telecom Teste Cat D + C + B em uma unidade. Como o equipamento terminal, por exemplo, computadores, tende a ser mais vulnerável a picos de modo diferencial, essa proteção adicional pode ser uma consideração vital.

Além disso, a capacidade de proteção contra picos de modo comum e diferencial permite que o equipamento permaneça em operação contínua durante a atividade de picos - oferecendo benefícios consideráveis ​​para organizações comerciais, industriais e de serviço público.

Todos os LSP SPDs oferecem desempenho SPD aprimorado com tensões de passagem baixas líderes da indústria

(nível de proteção de tensão, U_p), pois esta é a melhor escolha para obter proteção repetida econômica e livre de manutenção, além de evitar tempo de inatividade oneroso do sistema. A proteção de baixa tensão de passagem em todos os modos comuns e diferenciais significa que menos unidades são necessárias para fornecer proteção, o que economiza custos de unidade e instalação, bem como tempo de instalação.

Todos os LSP SPDs oferecem desempenho SPD aprimorado com baixa tensão de passagem líder da indústria

Conclusão

Raios representam uma ameaça clara para uma estrutura, mas uma ameaça crescente para os sistemas dentro da estrutura devido ao uso e dependência cada vez maiores de equipamentos elétricos e eletrônicos. A série de padrões BS EN / IEC 62305 reconhece isso claramente. A proteção estrutural contra raios não pode mais ser isolada da sobretensão transitória ou da proteção contra surtos do equipamento. O uso de SPDs aprimorados fornece um meio prático e econômico de proteção, permitindo a operação contínua de sistemas críticos durante a atividade LEMP.