BS EN IEC 62305 Standard de protecție împotriva trăsnetului

Standardul BS EN / IEC 62305 pentru protecția împotriva trăsnetului a fost publicat inițial în septembrie 2006, pentru a înlocui standardul anterior, BS 6651: 1999. Pentru o perioada finită, BS EN / IEC 62305 și BS 6651 au funcționat în paralel, dar începând din august 2008, BS 6651 a fost retrasă și acum BS EN / IEC 63205 este standardul recunoscut pentru protecția împotriva trăsnetului.

Standardul BS EN / IEC 62305 reflectă o înțelegere științifică sporită a trăsnetului și a efectelor sale în ultimii douăzeci de ani și face bilanțul impactului crescând al tehnologiei și al sistemelor electronice asupra activităților noastre zilnice. Mai complex și mai exigent decât predecesorul său, BS EN / IEC 62305 include patru părți distincte - principii generale, gestionarea riscurilor, deteriorarea fizică a structurilor și a pericolului pentru viață și protecția sistemelor electronice.

Aceste părți ale standardului sunt introduse aici. În 2010, aceste părți au fost supuse unei revizuiri tehnice periodice, cu părțile actualizate 1, 3 și 4 lansate în 2011. Partea 2 actualizată este în prezent în discuție și se așteaptă să fie publicată la sfârșitul anului 2012.

Cheia BS EN / IEC 62305 este că toate considerațiile privind protecția împotriva trăsnetului sunt determinate de o evaluare cuprinzătoare și complexă a riscurilor și că această evaluare nu ține cont doar de structura care trebuie protejată, ci și de serviciile la care este conectată structura. În esență, protecția împotriva trăsnetului nu mai poate fi considerată izolat, protecția împotriva supratensiunilor tranzitorii sau supratensiunilor electrice este parte integrantă a BS EN / IEC 62305.

Structura BS EN / IEC 62305

Seria BS EN / IEC 62305 este formată din patru părți, care trebuie luate în considerare. Aceste patru părți sunt prezentate mai jos:

Partea 1: Principii generale

BS EN / IEC 62305-1 (partea 1) este o introducere la celelalte părți ale standardului și descrie în esență modul de proiectare a unui sistem de protecție împotriva trăsnetului (LPS) în conformitate cu părțile însoțitoare ale standardului.

Partea 2: Managementul riscurilor

BS EN / IEC 62305-2 (partea 2) abordarea gestionării riscurilor, nu se concentrează atât de mult pe deteriorarea pur fizică a unei structuri cauzată de o descărcare de trăsnet, ci mai mult pe riscul de pierdere a vieții umane, pierderea serviciului către public, pierderea patrimoniului cultural și pierderea economică.

Partea 3: Deteriorarea fizică a structurilor și pericolul pentru viață

BS EN / IEC 62305-3 (partea 3) se referă direct la partea majoră a BS 6651. Se deosebește de BS 6651 în măsura în care această nouă parte are patru clase sau niveluri de protecție ale LPS, spre deosebire de cele două de bază (obișnuite) și riscuri ridicate) în BS 6651.

Partea 4: Sisteme electrice și electronice

în cadrul structurilor, BS EN / IEC 62305-4 (partea 4) acoperă protecția sistemelor electrice și electronice adăpostite în structuri. Acesta întruchipează ceea ce a transmis Anexa C din BS 6651, dar cu o nouă abordare zonală denumită Zonele de Protecție împotriva Trăsnetului (LPZ). Oferă informații pentru proiectarea, instalarea, întreținerea și testarea unui sistem de protecție împotriva impulsurilor electromagnetice împotriva trăsnetului (denumit acum Măsuri de protecție la supratensiune - SPM) pentru sistemele electrice / electronice dintr-o structură.

Tabelul următor oferă o schemă largă cu privire la variațiile cheie dintre standardul anterior, BS 6651 și BS EN / IEC 62305.

Daune și pierderi

BS EN / IEC 62305 identifică patru surse principale de daune:

S1 Clipește pe structură

S2 Clipește aproape de structură

S3 Clipește către un serviciu

S4 Clipește aproape de un serviciu

Fiecare sursă de daune poate duce la unul sau mai multe dintre cele trei tipuri de daune:

D1 Vătămarea ființelor vii datorită tensiunilor de pas și de atingere

D2 Daune fizice (incendiu, explozie, distrugere mecanică, eliberare chimică) datorate efectelor curentului de trăsnet, inclusiv scântei

D3 Eșecul sistemelor interne datorită impulsului electromagnetic fulger (LEMP)

Următoarele tipuri de pierderi pot rezulta din daune cauzate de fulgere:

L1 Pierderea vieții umane

L2 Pierderea serviciului către public

L3 Pierderea patrimoniului cultural

L4 Pierderea valorii economice

Relațiile tuturor parametrilor de mai sus sunt rezumate în Tabelul 5.

Figura 12 de la pagina 271 descrie tipurile de daune și pierderi rezultate din fulgere.

Pentru o explicație mai detaliată a principiilor generale care formează partea 1 a standardului BS EN 62305, vă rugăm să consultați ghidul nostru complet de referință „Un ghid al BS EN 62305”. Deși axat pe standardul BS EN, acest ghid poate furniza informații de susținere de interes pentru consultanții care proiectează echivalentul IEC. Vă rugăm să consultați pagina 283 pentru mai multe detalii despre acest ghid.

Criterii de proiectare a schemei

Protecția împotriva trăsnetului ideală pentru o structură și serviciile sale conectate ar fi să încadreze structura într-un scut (cutie) metalic împământat și care să conducă perfect și, în plus, să asigure o legătură adecvată a oricărui serviciu conectat la punctul de intrare în scut.

Aceasta, în esență, ar împiedica pătrunderea curentului de trăsnet și a câmpului electromagnetic indus în structură. Cu toate acestea, în practică, nu este posibil sau într-adevăr rentabil să mergi la astfel de lungimi.

Acest standard stabilește astfel un set definit de parametri ai curentului de trăsnet, în cazul în care măsurile de protecție, adoptate în conformitate cu recomandările sale, vor reduce orice daune și pierderi în consecință ca urmare a unui trăsnet. Această reducere a daunelor și a pierderii consecințelor este valabilă cu condiția ca parametrii fulgerului să se încadreze în limite definite, stabilite ca niveluri de protecție împotriva trăsnetului (LPL).

Niveluri de protecție împotriva trăsnetului (LPL)

Patru niveluri de protecție au fost determinate pe baza parametrilor obținuți din lucrările tehnice publicate anterior. Fiecare nivel are un set fix de parametri de curent fulger maxim și minim. Acești parametri sunt prezentați în Tabelul 6. Valorile maxime au fost utilizate în proiectarea produselor, cum ar fi componentele de protecție împotriva trăsnetului și Dispozitivele de protecție împotriva supratensiunii (SPD). Valorile minime ale curentului de trăsnet au fost utilizate pentru a obține raza sferei de rulare pentru fiecare nivel.

Zonele de protecție împotriva trăsnetului (LPZ)

Conceptul de Zone de Protecție împotriva Trăsnetului (LPZ) a fost introdus în BS EN / IEC 62305 în special pentru a ajuta la determinarea măsurilor de protecție necesare pentru a stabili măsuri de protecție pentru a contracara Impulsul Electromagnetic al Trăsnetului (LEMP) într-o structură.

Principiul general este că echipamentul care necesită protecție trebuie să fie amplasat într-un LPZ ale cărui caracteristici electromagnetice sunt compatibile cu rezistența la tensiune a echipamentului sau cu capacitatea de imunitate.

Conceptul se adresează zonelor externe, cu riscul de lovitură directă de trăsnet (LPZ 0_A), sau riscul apariției unui curent parțial de trăsnet (LPZ 0_B) și nivelurile de protecție în zonele interne (LPZ 1 și LPZ 2).

În general, cu cât numărul zonei este mai mare (LPZ 2; LPZ 3 etc.), cu atât sunt mai mici efectele electromagnetice așteptate. De obicei, orice echipament electronic sensibil ar trebui să fie amplasat în LPZ cu număr mai mare și să fie protejat împotriva LEMP prin măsuri de protecție la supratensiuni relevante („SPM”, astfel cum este definit în BS EN 62305: 2011).

SPM a fost denumit anterior un sistem de măsuri de protecție LEMP (LPMS) în BS EN / IEC 62305: 2006.

Figura 13 evidențiază conceptul LPZ aplicat structurii și SPM. Conceptul este extins în BS EN / IEC 62305-3 și BS EN / IEC 62305-4.

Selectarea SPM-ului cel mai potrivit se face utilizând evaluarea riscului în conformitate cu BS EN / IEC 62305-2.

BS EN / IEC 62305-2 Managementul riscurilor

BS EN / IEC 62305-2 este cheia pentru implementarea corectă a BS EN / IEC 62305-3 și BS EN / IEC 62305-4. Evaluarea și gestionarea riscului sunt acum semnificativ mai aprofundată și mai extinsă decât abordarea BS 6651.

BS EN / IEC 62305-2 se ocupă în mod specific de efectuarea unei evaluări a riscurilor, ale cărei rezultate definesc nivelul necesar sistemului de protecție împotriva trăsnetului (LPS). În timp ce BS 6651 a dedicat 9 pagini (inclusiv cifre) subiectului evaluării riscurilor, BS EN / IEC 62305-2 conține în prezent peste 150 de pagini.

Prima etapă a evaluării riscurilor este de a identifica care dintre cele patru tipuri de pierderi (așa cum sunt identificate în BS EN / IEC 62305-1) poate suporta structura și conținutul acesteia. Scopul final al evaluării riscurilor este de a cuantifica și, dacă este necesar, de a reduce riscurile primare relevante, adică:

R₁ riscul pierderii vieții umane

R₂ riscul pierderii serviciului către public

R₃ riscul pierderii patrimoniului cultural

R₄ riscul pierderii valorii economice

Pentru fiecare dintre primele trei riscuri primare, un risc tolerabil (R_T) este setat. Aceste date pot fi obținute în tabelul 7 din IEC 62305-2 sau în tabelul NK.1 din anexa națională a BS EN 62305-2.

Fiecare risc primar (R_n) este determinată printr-o serie lungă de calcule definite în standard. Dacă riscul real (R_n) este mai mic sau egal cu riscul tolerabil (R_T), atunci nu sunt necesare măsuri de protecție. Dacă riscul real (R_n) este mai mare decât riscul său tolerabil corespunzător (R_T), atunci trebuie instigate măsuri de protecție. Procesul de mai sus se repetă (folosind noi valori care se referă la măsurile de protecție alese) până la R_n este mai mic sau egal cu corespunzător R_T. Acest proces iterativ, așa cum se arată în Figura 14, decide alegerea sau într-adevăr nivelul de protecție împotriva trăsnetului (LPL) al sistemului de protecție împotriva trăsnetului (LPS) și măsurilor de protecție împotriva supratensiunii (SPM) pentru a contracara impulsul electromagnetic al trăsnetului (LEMP).

BS EN / IEC 62305-3 Deteriorare fizică a structurilor și pericol pentru viață

Această parte a suitei de standarde se referă la măsuri de protecție în interiorul și în jurul unei structuri și, ca atare, se referă direct la partea majoră a BS 6651.

Corpul principal al acestei părți a standardului oferă îndrumări cu privire la proiectarea unui sistem extern de protecție împotriva trăsnetului (LPS), LPS intern și a programelor de întreținere și inspecție.

Sistem de protecție împotriva trăsnetului (LPS)

BS EN / IEC 62305-1 a definit patru niveluri de protecție împotriva trăsnetului (LPL), pe baza curenților de trăsnet minimi și maximi probabili. Aceste LPL echivalează direct cu clasele de sistem de protecție împotriva trăsnetului (LPS).

Corelația dintre cele patru niveluri de LPL și LPS este identificată în Tabelul 7. În esență, cu cât este mai mare LPL, cu atât este necesară o clasă mai mare de LPS.

Clasa LPS de instalat este guvernată de rezultatul calculului evaluării riscurilor evidențiat în BS EN / IEC 62305-2.

Considerații de proiectare LPS externe

Proiectantul de protecție împotriva trăsnetului trebuie să ia în considerare inițial efectele termice și explozive cauzate la punctul unui fulger și consecințele asupra structurii în cauză. În funcție de consecințe, proiectantul poate alege oricare dintre următoarele tipuri de LPS externe:

- Izolat

- Neizolat

Un LPS izolat este de obicei ales atunci când structura este construită din materiale combustibile sau prezintă un risc de explozie.

În schimb, un sistem neizolat poate fi montat acolo unde nu există un astfel de pericol.

Un LPS extern constă din:

- Sistem de terminare a aerului

- Sistemul conductorului în jos

- Sistem de terminare a pământului

Aceste elemente individuale ale unui LPS ar trebui să fie conectate împreună folosind componente de protecție împotriva trăsnetului (LPC) corespunzătoare care să respecte (în cazul BS EN 62305) cu seria BS EN 50164 (rețineți că această serie BS EN va fi înlocuită de BS EN / IEC Seria 62561). Acest lucru va asigura că, în cazul unei descărcări de curent de trăsnet în structură, proiectarea corectă și alegerea componentelor vor reduce la minimum eventualele daune.

Sistem de terminare a aerului

Rolul unui sistem de terminație a aerului este de a captura curentul de descărcare de trăsnet și de a-l disipa inofensiv la pământ prin conductorul de jos și sistemul de terminare la pământ. Prin urmare, este extrem de important să utilizați un sistem de terminație a aerului proiectat corect.

BS EN / IEC 62305-3 susține următoarele, în orice combinație, pentru proiectarea terminației aerului:

- Tije de aer (sau finisaje), indiferent dacă sunt catarge libere sau legate cu conductori pentru a forma o plasă pe acoperiș

- Conductoare catenare (sau suspendate), indiferent dacă sunt susținute de catarguri în picioare sau legate cu conductoare pentru a forma o plasă pe acoperiș

- Rețea de conductori cu rețea care poate fi în contact direct cu acoperișul sau poate fi suspendată deasupra acestuia (în cazul în care este extrem de important ca acoperișul să nu fie expus unei descărcări directe de trăsnet)

Standardul arată destul de clar că toate tipurile de sisteme de terminație a aerului care sunt utilizate trebuie să îndeplinească cerințele de poziționare stabilite în corpul standardului. Se evidențiază faptul că componentele de terminație a aerului ar trebui instalate pe colțuri, puncte expuse și margini ale structurii. Cele trei metode de bază recomandate pentru determinarea poziției sistemelor de terminație a aerului sunt:

- Metoda sferei de rulare

- Metoda unghiului de protecție

- Metoda mesh

Aceste metode sunt detaliate în paginile următoare.

Metoda sferei de rulare

Metoda sferei de rulare este un mijloc simplu de identificare a zonelor unei structuri care necesită protecție, ținând seama de posibilitatea lovirii laterale a structurii. Conceptul de bază al aplicării sferei de rulare pe o structură este ilustrat în Figura 15.

Metoda sferei de rulare a fost utilizată în BS 6651, singura diferență fiind că în BS EN / IEC 62305 există raze diferite ale sferei de rulare care corespund clasei relevante de LPS (vezi Tabelul 8).

Această metodă este potrivită pentru definirea zonelor de protecție pentru toate tipurile de structuri, în special cele de geometrie complexă.

Metoda unghiului de protecție

Metoda unghiului de protecție este o simplificare matematică a metodei sferei de rulare. Unghiul de protecție (a) este unghiul creat între vârful (A) tijei verticale și o linie proiectată în jos către suprafața pe care se așează tija (vezi Figura 16).

Unghiul de protecție oferit de o tijă de aer este în mod clar un concept tridimensional prin care tijei i se atribuie un con de protecție prin măturarea liniei AC la unghiul de protecție cu 360 ° în jurul tijei de aer.

Unghiul de protecție diferă în funcție de înălțimea variabilă a tijei de aer și de clasa LPS. Unghiul de protecție oferit de o tijă de aer este determinat din Tabelul 2 din BS EN / IEC 62305-3 (a se vedea Figura 17).

Variația unghiului de protecție este o schimbare la zona simplă de protecție de 45º oferită în majoritatea cazurilor în BS 6651. În plus, noul standard utilizează înălțimea sistemului de terminație a aerului deasupra planului de referință, indiferent dacă acesta este nivelul solului sau al acoperișului (Vezi Figura 18).

Metoda mesh

Aceasta este metoda care a fost utilizată cel mai frecvent în conformitate cu recomandările BS 6651. Din nou, în cadrul BS EN / IEC 62305 sunt definite patru dimensiuni diferite ale plaselor de terminație a aerului și corespund clasei relevante de LPS (vezi Tabelul 9).

Această metodă este potrivită atunci când suprafețele plane necesită protecție dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

- Conductoarele de terminație a aerului trebuie să fie poziționate la marginile acoperișului, pe consolele acoperișului și pe crestele acoperișului cu un pas mai mare de 1 din 10 (5.7º)

- Nicio instalație metalică nu iese deasupra sistemului de terminație a aerului

Cercetările moderne privind daunele provocate de fulgere au arătat că marginile și colțurile acoperișurilor sunt cele mai susceptibile la daune.

Deci, pe toate structurile, în special cu acoperișuri plate, conductoarele perimetrale ar trebui instalate cât mai aproape de marginile exterioare ale acoperișului, cât este posibil.

La fel ca în BS 6651, standardul actual permite utilizarea conductoarelor (indiferent dacă acestea sunt metalice fortuite sau conductoare dedicate LP) sub acoperiș. Tijele de aer verticale (finisajele) sau plăcile de lovire trebuie montate deasupra acoperișului și conectate la sistemul conductor de dedesubt. Tijele de aer ar trebui să fie distanțate la cel mult 10 m distanță și dacă se folosesc plăci de lovire ca alternativă, acestea ar trebui plasate strategic peste zona acoperișului la cel mult 5 m distanță.

Sisteme neconvenționale de terminație a aerului

O mulțime de dezbateri tehnice (și comerciale) s-au declanșat de-a lungul anilor cu privire la validitatea afirmațiilor făcute de susținătorii unor astfel de sisteme.

Acest subiect a fost discutat pe larg în cadrul grupurilor de lucru tehnice care au compilat BS EN / IEC 62305. Rezultatul a fost să rămână cu informațiile cuprinse în acest standard.

BS EN / IEC 62305 afirmă fără echivoc că volumul sau zona de protecție oferită de sistemul de terminație a aerului (de exemplu, tija de aer) trebuie să fie determinată numai de dimensiunea fizică reală a sistemului de terminație a aerului.

Această afirmație este întărită în versiunea 2011 a BS EN 62305, prin încorporarea în corpul standardului, mai degrabă decât a face parte dintr-o anexă (anexa A la BS EN / IEC 62305-3: 2006).

De obicei, dacă tija de aer are 5 m înălțime, singura cerere pentru zona de protecție oferită de această tijă de aer se va baza pe 5 m și clasa relevantă de LPS și nu orice dimensiune îmbunătățită revendicată de unele tije de aer neconvenționale.

Nu este prevăzut niciun alt standard care să funcționeze în paralel cu acest standard BS EN / IEC 62305.

Componente naturale

Atunci când acoperișurile metalice sunt considerate ca un aranjament natural de terminație a aerului, atunci BS 6651 a oferit îndrumări cu privire la grosimea minimă și tipul de material luat în considerare.

BS EN / IEC 62305-3 oferă îndrumări similare, precum și informații suplimentare, în cazul în care acoperișul trebuie să fie considerat rezistent la străpungere de la o descărcare de trăsnet (a se vedea tabelul 10).

Ar trebui să existe întotdeauna un minim de două conductoare de distribuție distribuite în jurul perimetrului structurii. Conductoarele descendente ar trebui să fie instalate ori de câte ori este posibil la fiecare colț expus al structurii, deoarece cercetările au arătat că acestea transportă cea mai mare parte a curentului de trăsnet.

Componente naturale

BS EN / IEC 62305, la fel ca BS 6651, încurajează utilizarea de piese metalice fortuite pe sau în interiorul structurii pentru a fi încorporate în LPS.

În cazul în care BS 6651 a încurajat o continuitate electrică atunci când se utilizează bare de armare situate în structuri de beton, la fel și BS EN / IEC 62305-3. În plus, se afirmă că barele de armare sunt sudate, fixate cu componente de conectare adecvate sau suprapuse de cel puțin 20 de ori diametrul barei. Acest lucru este pentru a se asigura că acele bare de întărire care pot transporta curenți de trăsnet au conexiuni sigure de la o lungime la alta.

Atunci când barele de armare interne trebuie conectate la conductoare externe de coborâre sau la rețeaua de împământare, oricare dintre aranjamentele prezentate în Figura 20 este adecvată. Dacă conexiunea de la conductorul de legătură la armătură trebuie să fie învelită în beton, atunci standardul recomandă utilizarea a două cleme, una conectată la o lungime a armăturii și cealaltă la o lungime diferită a armăturii. Îmbinările trebuie apoi învelite de un compus care inhibă umezeala, cum ar fi banda Denso.

Dacă barele de armare (sau cadrele din oțel structural) trebuie utilizate ca conductoare descendente, continuitatea electrică ar trebui să fie stabilită de la sistemul de terminație a aerului la sistemul de împământare. Pentru structurile de construcție noi, acest lucru poate fi decis la începutul etapei de construcție, utilizând bare de armare dedicate sau, alternativ, pentru a rula un conductor de cupru dedicat din partea superioară a structurii până la fundație înainte de turnarea betonului. Acest conductor dedicat din cupru trebuie legat periodic de barele de armare adiacente / adiacente.

Dacă există îndoieli cu privire la traseul și continuitatea barelor de armare în cadrul structurilor existente, atunci ar trebui instalat un sistem extern de conductori de coborâre. Acestea ar trebui în mod ideal să fie lipite în rețeaua de întărire a structurilor din partea superioară și inferioară a structurii.

Sistem de terminare a pământului

Sistemul de terminare a pământului este vital pentru dispersia curentului de trăsnet în siguranță și efectiv în pământ.

În conformitate cu BS 6651, noul standard recomandă un singur sistem integrat de terminare a pământului pentru o structură, care combină protecția împotriva trăsnetului, sistemele de alimentare și telecomunicațiile. Acordul autorității de exploatare sau al proprietarului sistemelor relevante ar trebui obținut înainte de a avea loc orice legătură.

O conexiune la pământ bună trebuie să aibă următoarele caracteristici:

- Rezistență electrică scăzută între electrod și pământ. Cu cât rezistența la electrod a pământului este mai mică, cu atât curentul de trăsnet va alege să curgă pe acea cale, de preferință oricărei alte, permițând curentului să fie condus în siguranță și disipat în pământ

- Rezistență bună la coroziune. Alegerea materialului pentru electrodul de împământare și conexiunile sale este de o importanță vitală. Va fi îngropat în sol mulți ani, așa că trebuie să fie total de încredere

Standardul pledează pentru o cerință de rezistență la împământare scăzută și subliniază că aceasta poate fi realizată cu un sistem global de terminare a pământului de 10 ohmi sau mai puțin.

Se utilizează trei aranjamente de bază ale electrodului de împământare.

- Aranjament tip A.

- Aranjament tip B.

- Electrozi de pământ de fundație

Aranjament de tip A.

Acesta constă din electrozi de împământare orizontali sau verticali, conectați la fiecare conductor descendent fixat în exteriorul structurii. Acesta este în esență sistemul de împământare utilizat în BS 6651, unde fiecare conductor de coborâre are un electrod de împământare (tijă) conectat la acesta.

Aranjament tip B.

Acest aranjament este în esență un electrod de împământare inelar complet conectat, care este situat în jurul periferiei structurii și este în contact cu solul înconjurător pentru minimum 80% din lungimea sa totală (adică 20% din lungimea sa totală poate fi adăpostită în subsolul structurii și nu în contact direct cu pământul).

Electrozi de fundare

Acesta este în esență un aranjament de împământare de tip B. Acesta cuprinde conductori care sunt instalați în fundația de beton a structurii. Dacă sunt necesare lungimi suplimentare de electrozi, trebuie să îndeplinească aceleași criterii ca și cele pentru aranjamentul de tip B. Electrozii de pământ de fundație pot fi folosiți pentru a mări plasa de fundație de armare din oțel.

Distanța de separare (izolare) a LPS extern

Este esențial necesară o distanță de separare (adică izolația electrică) între LPS extern și părțile metalice structurale. Acest lucru va reduce la minimum orice șansă de introducere a curentului fulger parțial intern în structură.

Acest lucru poate fi realizat prin plasarea unor fire de trăsnet suficient de departe de orice piese conductoare care au trasee care duc în structură. Deci, dacă descărcarea fulgerului lovește paratrăsnetul, acesta nu poate „acoperi decalajul” și nu se poate aprinde către metalul adiacent.

BS EN / IEC 62305 recomandă un singur sistem integrat de terminare a pământului pentru o structură, care combină protecția împotriva trăsnetului, puterea și sistemele de telecomunicații.

Considerații interne de proiectare LPS

Rolul fundamental al LPS intern este de a asigura evitarea scânteilor periculoase care apar în cadrul structurii care trebuie protejată. Acest lucru s-ar putea datora, în urma unei descărcări de trăsnet, a curentului de trăsnet care curge în LPS extern sau într-adevăr în alte părți conductoare ale structurii și care încearcă să clipească sau să scânteie către instalațiile metalice interne.

Efectuarea măsurilor adecvate de legare echipotențială sau asigurarea unei distanțe suficiente de izolație electrică între părțile metalice poate evita scântei periculoase între diferite părți metalice.

Legătură echipotențială fulger

Legătura echipotențială este pur și simplu interconectarea electrică a tuturor instalațiilor / pieselor metalice adecvate, astfel încât, în cazul curenților de fulger, nici o parte metalică să nu aibă un potențial de tensiune diferit unul față de celălalt. Dacă părțile metalice sunt, în esență, la același potențial, riscul de scântei sau flashover este anulat.

Această interconectare electrică poate fi realizată prin legare naturală / fortuită sau prin utilizarea unor conductori de legare specifici care sunt dimensionați conform tabelelor 8 și 9 din BS EN / IEC 62305-3.

Lipirea poate fi realizată și prin utilizarea dispozitivelor de protecție la supratensiune (SPD) în cazul în care conexiunea directă cu conductorii de lipire nu este adecvată.

Figura 21 (care se bazează pe BS EN / IEC 62305-3 figE.43) prezintă un exemplu tipic de aranjament de legătură echipotențială. Gazul, apa și sistemul de încălzire centrală sunt toate lipite direct de bara de legătură echipotențială situată în interior, dar aproape de un perete exterior lângă nivelul solului. Cablul de alimentare este legat printr-un SPD adecvat, în amonte de contorul electric, la bara de legătură echipotențială. Această bară de lipire ar trebui să fie amplasată aproape de placa principală de distribuție (MDB) și, de asemenea, strâns conectată la sistemul de terminare la pământ cu conductori de lungime scurtă. În structurile mai mari sau extinse pot fi necesare mai multe bare de legătură, dar toate ar trebui să fie interconectate între ele.

Ecranul oricărui cablu de antenă, împreună cu orice sursă de alimentare ecranată a aparatelor electronice care sunt direcționate în structură, ar trebui, de asemenea, să fie legată la bara echipotențială.

Îndrumările suplimentare legate de legătura echipotențială, sistemele de legare la pământ ale interconectării și selecția SPD pot fi găsite în ghidul LSP.

BS EN / IEC 62305-4 Sisteme electrice și electronice în structuri

Sistemele electronice pătrund acum aproape în fiecare aspect al vieții noastre, din mediul de lucru, prin umplerea mașinii cu benzină și chiar cumpărături la supermarketul local. Ca societate, suntem acum foarte dependenți de funcționarea continuă și eficientă a acestor sisteme. Utilizarea computerelor, a comenzilor electronice a proceselor și a telecomunicațiilor a explodat în ultimele două decenii. Nu numai că există mai multe sisteme, dimensiunea fizică a electronicii implicate s-a redus considerabil (dimensiunea mai mică înseamnă mai puțină energie necesară pentru a deteriora circuitele).

BS EN / IEC 62305 acceptă că acum trăim în era electronică, făcând protecția LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) pentru sistemele electronice și electrice integrată standardului prin partea 4. LEMP este termenul dat efectelor electromagnetice generale ale fulgerului, inclusiv supratensiuni efectuate (supratensiuni tranzitorii și curenți) și efecte de câmp electromagnetic radiat.

Daunele LEMP sunt atât de răspândite, încât sunt identificate ca unul dintre tipurile specifice (D3) de care trebuie protejate și că daunele LEMP pot apărea de la toate punctele de lovire la structură sau la serviciile conectate - directe sau indirecte - pentru referințe suplimentare la tipurile daunelor cauzate de fulgere vezi Tabelul 5. Această abordare extinsă ia în considerare, de asemenea, pericolul de incendiu sau explozie asociat cu serviciile conectate la structură, de exemplu, energie electrică, telecomunicații și alte linii metalice.

Fulgerele nu sunt singura amenințare ...

Supratensiunile tranzitorii cauzate de evenimente de comutare electrică sunt foarte frecvente și pot fi o sursă de interferențe considerabile. Curentul care curge printr-un conductor creează un câmp magnetic în care este stocată energia. Când curentul este întrerupt sau oprit, energia din câmpul magnetic este eliberată brusc. În încercarea de a se disipa devine un tranzitor de înaltă tensiune.

Cu cât este mai multă energie stocată, cu atât este mai mare tranzitorul rezultat. Curenții mai mari și lungimile mai lungi ale conductorului contribuie la creșterea energiei stocate și eliberate!

Acesta este motivul pentru care încărcările inductive, cum ar fi motoarele, transformatoarele și acționările electrice, sunt toate cauze comune ale comutării tranzitorilor.

Semnificația BS EN / IEC 62305-4

Protecția temporară la supratensiune sau la supratensiune a fost inclusă ca o anexă consultativă în standardul BS 6651, cu o evaluare separată a riscurilor. Ca urmare, protecția a fost adesea montată după ce au fost suferite daune echipamentelor, adesea prin obligația față de companiile de asigurări. Cu toate acestea, evaluarea unică a riscului din BS EN / IEC 62305 dictează dacă este necesară protecția structurală și / sau LEMP, prin urmare protecția împotriva trăsnetului nu poate fi acum considerată separat de protecția tranzitorie la supratensiune - cunoscută sub numele de dispozitive de protecție la supratensiune (SPD) în cadrul acestui nou standard. Aceasta în sine este o abatere semnificativă față de cea a BS 6651.

Într-adevăr, conform BS EN / IEC 62305-3, un sistem LPS nu mai poate fi montat fără curent fulger sau SPD-uri de legătură echipotențială la serviciile metalice primite care au „nuclee active” - cum ar fi cablurile de alimentare și telecomunicațiile - care nu pot fi legate direct la pământ. Astfel de SPD-uri sunt necesare pentru a proteja împotriva riscului de pierdere a vieții umane, prevenind scântei periculoase care ar putea prezenta un pericol de incendiu sau electrocutare.

SPD-urile de curent fulger sau de legătură echipotențială sunt, de asemenea, utilizate pe liniile aeriene de serviciu care alimentează structura care sunt expuse riscului unei lovituri directe. Cu toate acestea, utilizarea acestor SPD-uri „nu oferă o protecție eficientă împotriva defectării sistemelor electrice sau electronice sensibile”, pentru a cita BS EN / IEC 62305 partea 4, care este dedicată în mod special protecției sistemelor electrice și electronice din cadrul structurilor.

SPD-urile de curent de trăsnet fac parte dintr-un set coordonat de SPD-uri care includ SPD-uri de supratensiune - care sunt necesare în total pentru a proteja eficient sistemele electrice și electronice sensibile atât de trăsnet, cât și de tranzitorii de comutare.

Zonele de protecție împotriva trăsnetului (LPZ)

În timp ce BS 6651 a recunoscut un concept de zonare în anexa C (categoriile de locație A, B și C), BS EN / IEC 62305-4 definește conceptul de zone de protecție împotriva trăsnetului (LPZ). Figura 22 ilustrează conceptul de bază LPZ definit de măsurile de protecție împotriva LEMP, așa cum este detaliat în partea 4.

În cadrul unei structuri, o serie de LPZ-uri sunt create pentru a avea, sau identificate ca având deja, o expunere succesivă mai mică la efectele fulgerului.

Zonele succesive utilizează o combinație de legături, ecranare și SPD coordonate pentru a obține o reducere semnificativă a severității LEMP, de la curenții de supratensiune conduși și supratensiunile tranzitorii, precum și efectele câmpului magnetic radiat. Proiectanții coordonează aceste niveluri astfel încât echipamentul mai sensibil să fie amplasat în zonele mai protejate.

LPZ-urile pot fi împărțite în două categorii - 2 zone externe (LPZ 0_A, LPZ 0_B) și de obicei 2 zone interne (LPZ 1, 2), deși pot fi introduse zone suplimentare pentru o reducere suplimentară a câmpului electromagnetic și a curentului de trăsnet, dacă este necesar.

Zonele externe

LPZ 0_A este zona supusă loviturilor directe de trăsnet și, prin urmare, poate fi nevoită să ducă până la curentul complet de trăsnet.

Aceasta este de obicei zona acoperișului unei structuri. Aici apare întregul câmp electromagnetic.

LPZ 0_B este zona care nu este supusă loviturilor directe de trăsnet și este de obicei pereții laterali ai unei structuri.

Cu toate acestea, întregul câmp electromagnetic apare încă aici și curenți parțiali de trăsnet conduși și supratensiuni de comutare pot apărea aici.

Zone interne

LPZ 1 este zona internă care este supusă curenților parțiali de fulger. Curenții de trăsnet conduși și / sau supratensiunile de comutare sunt reduse în comparație cu zonele externe LPZ 0_A, LPZ 0_B.

Aceasta este de obicei zona în care serviciile intră în structură sau unde se află tabloul principal de alimentare.

LPZ 2 este o zonă internă care este amplasată în interiorul structurii în care resturile curenților de impuls fulger și / sau supratensiunile de comutare sunt reduse în comparație cu LPZ 1.

Aceasta este de obicei o cameră ecranată sau, pentru rețeaua electrică, în zona plăcii de sub-distribuție. Nivelurile de protecție dintr-o zonă trebuie să fie coordonate cu caracteristicile de imunitate ale echipamentelor care trebuie protejate, adică, cu cât echipamentul este mai sensibil, cu atât zona necesară este mai protejată.

Țesătura existentă și aspectul unei clădiri pot face zone ușor de evidențiat sau tehnicile LPZ pot fi necesare pentru a crea zonele necesare.

Măsuri de protecție la supratensiune (SPM)

Unele zone ale unei structuri, cum ar fi o cameră ecranată, sunt în mod natural mai bine protejate de fulgere decât altele și este posibil să se extindă zonele mai protejate prin proiectarea atentă a LPS, legarea la pământ a serviciilor metalice, cum ar fi apa și gazul și cablarea tehnici. Cu toate acestea, este instalarea corectă a dispozitivelor de protecție la supratensiune (SPD) coordonate care protejează echipamentele de avarii, precum și asigură continuitatea funcționării sale - esențială pentru eliminarea timpilor de nefuncționare. Aceste măsuri în total sunt denumite măsuri de protecție la supratensiuni (SPM) (fostul sistem de măsuri de protecție LEMP (LPMS)).

Atunci când se aplică lipire, ecranare și SPD-uri, excelența tehnică trebuie să fie echilibrată cu necesitatea economică. Pentru noile versiuni, măsurile de lipire și screening pot fi concepute integral pentru a face parte din SPM complet. Cu toate acestea, pentru o structură existentă, adaptarea unui set de SPD-uri coordonate este probabil cea mai ușoară și mai rentabilă soluție.

Faceți clic pe butonul de editare pentru a modifica acest text. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

SPD-uri coordonate

BS EN / IEC 62305-4 subliniază utilizarea SPD-urilor coordonate pentru protecția echipamentelor din mediul lor. Aceasta înseamnă pur și simplu o serie de SPD-uri ale căror locații și atribute de manipulare LEMP sunt coordonate în așa fel încât să protejeze echipamentele din mediul lor prin reducerea efectelor LEMP la un nivel sigur. Deci, poate exista un curent de trăsnet puternic SPD la intrarea de serviciu pentru a gestiona majoritatea energiei de supratensiune (curent parțial de trăsnet de la un LPS și / sau linii aeriene) cu supratensiunea tranzitorie respectivă controlată la niveluri sigure prin SPD-uri coordonate plus aval de supratensiune pentru a proteja echipamentele terminale, inclusiv deteriorarea potențială prin comutarea surselor, de exemplu, motoare inductive mari. SPD-uri adecvate ar trebui să fie montate oriunde serviciile trec de la o LPZ la alta.

SPD-urile coordonate trebuie să funcționeze eficient împreună ca un sistem în cascadă pentru a proteja echipamentele din mediul lor. De exemplu, curentul fulger SPD la intrarea în serviciu ar trebui să gestioneze majoritatea energiei de supratensiune, eliberând suficient SPD-urile de supratensiune din aval pentru a controla supratensiunea.

SPD-uri adecvate ar trebui să fie montate oriunde serviciile trec de la o LPZ la alta

O coordonare slabă ar putea însemna că SPD-urile de supratensiune sunt supuse unei energii de supratensiune prea mari, punând atât riscul de deteriorare, cât și echipamentul.

În plus, nivelurile de protecție a tensiunii sau tensiunile de trecere ale SPD-urilor instalate trebuie să fie coordonate cu tensiunea de rezistență izolantă a părților instalației și cu tensiunea de rezistență la imunitate a echipamentelor electronice.

SPD-uri îmbunătățite

Deși nu este de dorit deteriorarea totală a echipamentului, este necesară și necesitatea de a minimiza timpii de nefuncționare ca urmare a pierderii funcționării sau defecțiunii echipamentului. Acest lucru este deosebit de important pentru industriile care deservesc publicul, fie că sunt spitale, instituții financiare, fabrici sau întreprinderi comerciale, unde incapacitatea de a-și furniza serviciul din cauza pierderii funcționării echipamentelor ar duce la sănătate și siguranță semnificativă și / sau financiară consecințe.

SPD-urile standard pot proteja numai împotriva supratensiunilor în modul obișnuit (între conductorii sub tensiune și pământ), oferind o protecție eficientă împotriva daunelor directe, dar nu împotriva timpilor de nefuncționare din cauza întreruperii sistemului.

BS EN 62305 consideră, prin urmare, utilizarea SPD-urilor îmbunătățite (SPD *) care reduc și mai mult riscul de deteriorare și disfuncționalitate a echipamentelor critice acolo unde este necesară o funcționare continuă. Prin urmare, instalatorii vor trebui să fie mult mai conștienți de cerințele de aplicare și instalare ale SPD-urilor decât poate că au fost anterior.

SPD-urile superioare sau îmbunătățite oferă o protecție la tensiune de trecere mai mică (mai bună) împotriva supratensiunilor, atât în ​​modul comun, cât și în modul diferențial (între conductorii sub tensiune) și, prin urmare, oferă și o protecție suplimentară împotriva măsurilor de lipire și ecranare.

Astfel de SPD-uri îmbunătățite pot oferi chiar până la rețea tip 1 + 2 + 3 sau protecție de date / telecomunicații Cat D + C + B într-o unitate. Deoarece echipamentele terminale, de exemplu calculatoarele, tind să fie mai vulnerabile la supratensiuni ale modului diferențial, această protecție suplimentară poate fi o considerație vitală.

În plus, capacitatea de a proteja împotriva supratensiunilor de mod comun și diferențial permite echipamentelor să rămână în funcțiune continuă în timpul activității de supratensiune - oferind beneficii considerabile atât organizațiilor comerciale, industriale, cât și celor de servicii publice.

Toate SPD-urile LSP oferă performanțe SPD îmbunătățite, cu tensiuni de trecere scăzute lider în industrie

(nivel de protecție a tensiunii, U_p), deoarece aceasta este cea mai bună alegere pentru a obține o protecție repetată eficientă din punct de vedere al costurilor, fără întreținere, pe lângă prevenirea timpilor de nefuncționare costisitori ai sistemului. Protecția la tensiune de trecere redusă în toate modurile comune și diferențiale înseamnă că sunt necesare mai puține unități pentru a oferi protecție, ceea ce economisește costurile de unitate și de instalare, precum și timpul de instalare.

Toate SPD-urile LSP oferă performanțe SPD îmbunătățite, cu o tensiune de trecere scăzută lideră în industrie

Concluzie

Fulgerele reprezintă o amenințare clară pentru o structură, dar o amenințare în creștere pentru sistemele din structură, datorită utilizării și dependenței sporite a echipamentelor electrice și electronice. Seria de standarde BS EN / IEC 62305 recunoaște în mod clar acest lucru. Protecția împotriva trăsnetului nu mai poate fi izolată de supratensiunea tranzitorie sau de protecția la supratensiune a echipamentului. Utilizarea SPD-urilor îmbunătățite oferă un mijloc practic de protecție rentabil care permite funcționarea continuă a sistemelor critice în timpul activității LEMP.