Обобщение устройств молниезащиты и защиты от перенапряжения

Планируемая безопасность

Концепция зоны молниезащиты

Здание разделено на разные зоны, находящиеся под угрозой исчезновения. Эти зоны помогают определить необходимые меры защиты, в частности устройства и компоненты защиты от молнии и перенапряжения. Частью концепции зоны молниезащиты, совместимой с ЭМС (ЭМС: Электромагнитная совместимость), является внешняя система молниезащиты (включая систему молниеприемника, систему токоотвода, систему заземления), уравнивание потенциалов, пространственное экранирование и защиту от перенапряжения для системы электроснабжения и информационных технологий. Применяются определения, указанные в таблице 1. В соответствии с требованиями и нагрузками, предъявляемыми к устройствам защиты от перенапряжения, они подразделяются на разрядники тока молнии, разрядники для защиты от перенапряжений и комбинированные разрядники. Самые высокие требования предъявляются к разрядной емкости разрядников тока молнии и комбинированных разрядников, применяемых при переходе из зоны молниезащиты 0._A до 1 или 0_A до 2. Эти разрядники должны быть способны проводить частичные токи молнии с формой волны 10/350 мкс несколько раз без разрушения, чтобы предотвратить попадание разрушительных частичных токов молнии в электрическую систему здания. В точке перехода с LPZ 0_B до 1 или после разрядника тока молнии в точке перехода с LPZ 1 на 2 и выше, для защиты от скачков напряжения используются разрядники. Их задача - еще больше снизить остаточную энергию вышестоящих ступеней защиты и ограничить скачки напряжения, индуцируемые или генерируемые в самой установке.

Меры по защите от молний и перенапряжения на границах молниезащитных зон, описанные выше, в равной степени применимы к системам электроснабжения и информационных технологий. Все меры, описанные в концепции зон молниезащиты, совместимой с ЭМС, помогают обеспечить постоянную доступность электрических и электронных устройств и установок. Для получения более подробной технической информации посетите www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Внешние зоны:

LPZ 0: Зона, в которой угроза возникает из-за незатухающего электромагнитного поля молнии, и где внутренние системы могут подвергаться полному или частичному воздействию тока молнии.

LPZ 0 подразделяется на:

ЛПЗ 0_A: Зона, в которой угроза возникает из-за прямой вспышки молнии и полного электромагнитного поля молнии. Внутренние системы могут подвергаться полному удару молнии.

ЛПЗ 0_B: Зона, защищенная от прямых вспышек молнии, но где угроза - полное электромагнитное поле молнии. Внутренние системы могут подвергаться частичным импульсным токам молнии.

Внутренние зоны (защищенные от прямых ударов молнии):

LPZ 1: Зона, в которой импульсный ток ограничивается разделением тока и изоляционными интерфейсами и / или SPD на границе. Пространственное экранирование может ослабить электромагнитное поле молнии.

LPZ 2… n: зона, в которой импульсный ток может дополнительно ограничиваться разделением тока и разделением интерфейсов и / или дополнительными SPD на границе. Дополнительное пространственное экранирование может использоваться для дальнейшего ослабления электромагнитного поля молнии.

Термины и определения

Отключающая способность, возможность тушения по току I_fi

Отключающая способность - это не подверженное влиянию (ожидаемое) действующее значение следящего тока сети, которое может автоматически гаситься устройством защиты от перенапряжения при подключении U_C. Это может быть подтверждено испытанием в рабочем режиме согласно EN 61643-11: 2012.

Категории согласно IEC 61643-21: 2009

Ряд импульсных напряжений и импульсных токов описан в IEC 61643-21: 2009 для проверки токовой нагрузки и ограничения напряжения импульсных помех. В таблице 3 этого стандарта они перечислены по категориям и указаны предпочтительные значения. В таблице 2 стандарта IEC 61643-22 источники переходных процессов отнесены к разным категориям импульсов в соответствии с механизмом развязки. Категория C2 включает индуктивную связь (скачки), гальваническую связь категории D1 (токи молнии). Соответствующая категория указана в технических характеристиках. Устройства защиты от перенапряжения LSP превосходят значения в указанных категориях. Следовательно, точное значение допустимой импульсной токовой нагрузки определяется номинальным разрядным током (8/20 мкс) и импульсным током молнии (10/350 мкс).

Комбинированная волна

Комбинированная волна генерируется гибридным генератором (1.2 / 50 мкс, 8/20 мкс) с фиктивным импедансом 2 Ом. Напряжение холостого хода этого генератора обозначается как U_OC, U_OC является предпочтительным индикатором для ОПН 3-го типа, поскольку только эти ОПН можно испытывать с помощью комбинированной волны (согласно EN 61643-11).

Частота среза f_G

Частота среза определяет частотно-зависимое поведение разрядника. Частота среза эквивалентна частоте, которая вызывает вносимые потери (a_E) 3 дБ при определенных условиях испытаний (см. EN 61643-21: 2010). Если не указано иное, это значение относится к системе с сопротивлением 50 Ом.

Степень защиты

Степень защиты IP соответствует категориям защиты.

описан в IEC 60529.

Время отключения t_a

Время отключения - это время, которое проходит до автоматического отключения от источника питания в случае отказа цепи или оборудования, подлежащего защите. Время отключения - это значение, зависящее от области применения, которое зависит от силы тока короткого замыкания и характеристик защитного устройства.

Энергетическая координация SPD

Энергетическая координация - это избирательное и скоординированное взаимодействие элементов каскадной защиты (= УЗИП) общей концепции защиты от молний и перенапряжения. Это означает, что полная нагрузка импульсным током молнии распределяется между SPD в соответствии с их энергоемкостью. Если согласование энергопотребления невозможно, то УЗП ниже по потоку недостаточно

облегчены вышестоящими SPD, поскольку вышестоящие SPD работают слишком поздно, недостаточно или совсем не работают. Следовательно, нисходящие SPD, а также защищаемое оконечное оборудование могут быть повреждены. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 описывает, как проверить согласование энергии. УЗИП типа 1 на основе искровых промежутков обладают значительными преимуществами благодаря коммутации напряжения.

характеристика (см. WAVE BРЕАКЕР FСОЕДИНЕНИЕ).

Диапазон частот

Частотный диапазон представляет собой диапазон передачи или частоту отсечки разрядника в зависимости от описанных характеристик затухания.

Вносимые потери

При заданной частоте вносимые потери устройства защиты от перенапряжения определяются соотношением значений напряжения в месте установки до и после установки устройства защиты от перенапряжения. Если не указано иное, значение относится к системе с сопротивлением 50 Ом.

Встроенный резервный предохранитель

Согласно производственному стандарту для SPD должны использоваться устройства защиты от сверхтоков / резервные предохранители. Это, однако, требует дополнительного места в распределительном щите, дополнительных длин кабелей, которые должны быть как можно короче согласно IEC 60364-5-53, дополнительного времени (и затрат) на установку и определения размеров предохранителя. Предохранитель, встроенный в разрядник, идеально подходящий для импульсных токов, устраняет все эти недостатки. Экономия места, меньшие затраты на проводку, встроенный контроль предохранителей и повышенный защитный эффект за счет более коротких соединительных кабелей - явные преимущества этой концепции.

Импульсный ток молнии I_{чертенок}

Импульсный ток молнии представляет собой стандартизированную кривую импульсного тока с формой волны 10/350 мкс. Его параметры (пиковое значение, заряд, удельная энергия) имитируют нагрузку, вызванную естественными токами молнии. Разрядники тока молнии и комбинированные разрядники должны иметь возможность несколько раз разрядить такие импульсные токи молнии без разрушения.

Защита от сверхтоков со стороны сети / резервный предохранитель разрядника

Устройство защиты от перегрузки по току (например, предохранитель или автоматический выключатель), расположенное снаружи ОПН на стороне питания, для прерывания следящего тока промышленной частоты, как только будет превышена отключающая способность устройства защиты от перенапряжения. Никакого дополнительного резервного предохранителя не требуется, поскольку он уже встроен в SPD.

Максимальное продолжительное рабочее напряжение U_C

Максимальное продолжительное рабочее напряжение (максимально допустимое рабочее напряжение) - это действующее значение максимального напряжения, которое может быть подключено к соответствующим клеммам устройства защиты от перенапряжения во время работы. Это максимальное напряжение на ОПН в

определенное непроводящее состояние, которое возвращает ОПН в это состояние после срабатывания и разряда. Значение U_C зависит от номинального напряжения защищаемой системы и технических требований установщика (IEC 60364-5-534).

Максимальное продолжительное рабочее напряжение U_КПВ для фотоэлектрической (PV) системы

Значение максимального постоянного напряжения, которое может постоянно подаваться на клеммы SPD. Чтобы убедиться, что U_КПВ выше, чем максимальное напряжение холостого хода фотоэлектрической системы при всех внешних воздействиях (например, температура окружающей среды, интенсивность солнечного излучения), U_КПВ должно быть выше этого максимального напряжения холостого хода в 1.2 раза (согласно CLC / TS 50539-12). Этот коэффициент 1.2 гарантирует, что SPD не будут выбраны неправильно.

Максимальный ток разряда I_Макс

Максимальный ток разряда - это максимальное пиковое значение импульсного тока 8/20 мкс, которое устройство может безопасно разрядить.

Максимальная пропускная способность

Максимальная пропускная способность определяет максимальную высокочастотную мощность, которая может передаваться через коаксиальное устройство защиты от перенапряжения, не создавая помех для компонента защиты.

Номинальный ток разряда I_n

Номинальный ток разряда - это пиковое значение импульсного тока 8/20 мкс, на которое рассчитано устройство защиты от перенапряжения в определенной программе испытаний и которое устройство защиты от перенапряжения может разряжать несколько раз.

Номинальный ток нагрузки (номинальный ток) I_L

Номинальный ток нагрузки - это максимально допустимый рабочий ток, который может постоянно протекать через соответствующие клеммы.

Номинальное напряжение U_N

Номинальное напряжение означает номинальное напряжение защищаемой системы. Значение номинального напряжения часто служит обозначением типа устройств защиты от перенапряжения для систем информационных технологий. Для систем переменного тока оно указано как среднеквадратичное значение.

Разрядник N-PE

Устройства защиты от перенапряжения предназначены исключительно для установки между проводником N и PE.

Диапазон рабочих температур T_U

Диапазон рабочих температур указывает диапазон, в котором можно использовать устройства. Для несамонагревающихся устройств он равен диапазону температуры окружающей среды. Превышение температуры для самонагревающихся устройств не должно превышать указанное максимальное значение.

Защитная схема

Защитные цепи представляют собой многоступенчатые каскадные защитные устройства. Индивидуальные ступени защиты могут состоять из искровых разрядников, варисторов, полупроводниковых элементов и газоразрядных трубок (см. Согласование энергии).

Ток защитного проводника I_PE

Ток защитного проводника - это ток, который протекает через соединение PE, когда устройство защиты от перенапряжения подключено к максимальному продолжительному рабочему напряжению U_C, согласно инструкции по установке и без потребителей со стороны нагрузки.

Контакт дистанционной сигнализации

Контакт дистанционной сигнализации позволяет легко дистанционно контролировать и отображать рабочее состояние устройства. Он имеет трехполюсный вывод в виде плавающего переключающего контакта. Этот контакт может использоваться в качестве размыкающего и / или замыкающего контакта и, таким образом, может быть легко интегрирован в систему управления зданием, контроллер распределительного шкафа и т. Д.

Время отклика t_A

Время срабатывания в основном характеризует характеристики срабатывания отдельных элементов защиты, используемых в ОПН. В зависимости от скорости нарастания du / dt импульсного напряжения или di / dt импульсного тока время отклика может варьироваться в определенных пределах.

Обратные потери

В высокочастотных приложениях возвратные потери относятся к тому, сколько частей «опережающей» волны отражается от защитного устройства (точки перенапряжения). Это прямая мера того, насколько хорошо защитное устройство настроено на характеристический импеданс системы.

Серийное сопротивление

Сопротивление в направлении прохождения сигнала между входом и выходом разрядника.

Затухание экрана

Отношение мощности, подаваемой в коаксиальный кабель, к мощности, излучаемой кабелем через фазовый провод.

Устройства защиты от перенапряжения (УЗИП)

Устройства защиты от перенапряжения в основном состоят из резисторов, зависящих от напряжения (варисторы, ограничивающие диоды) и / или искровых разрядников (пути разряда). Устройства защиты от перенапряжения используются для защиты другого электрооборудования и установок от недопустимо высоких скачков напряжения и / или для установления уравнивания потенциалов. Устройства защиты от перенапряжения делятся на следующие категории:

1. а) по применению в:

• Устройства защиты от перенапряжения для электросетевых установок и устройств

для диапазонов номинального напряжения до 1000 В

- в соответствии с EN 61643-11: 2012 на УЗИП типа 1/2/3

- согласно IEC 61643-11: 2011 на SPD класса I / II / III

Замена Red / Line. Семейство продуктов в соответствии с новым стандартом EN 61643-11: 2012 и IEC 61643-11: 2011 будет завершено в течение 2014 года.

• Устройства защиты от перенапряжения для установок и устройств информационных технологий

для защиты современного электронного оборудования в телекоммуникационных и сигнальных сетях с номинальным напряжением до 1000 В переменного тока (эффективное значение) и 1500 В постоянного тока от косвенного и прямого воздействия ударов молнии и других переходных процессов.

- согласно IEC 61643-21: 2009 и EN 61643-21: 2010.

• Изолирующие искровые разрядники для систем заземления или уравнивания потенциалов
• Устройства защиты от перенапряжения для использования в фотоэлектрических системах

для диапазонов номинального напряжения до 1500 В

- согласно EN 50539-11: 2013 на УЗИП типа 1/2

1. б) по разрядной способности по импульсному току и защитному эффекту на:

• Разрядники тока молнии / согласованные разрядники тока молнии

для защиты установок и оборудования от помех в результате прямого или близкого удара молнии (устанавливается на границах между LPZ 0_A и 1).

• ОПН

для защиты установок, оборудования и оконечных устройств от удаленных ударов молнии, коммутационных перенапряжений, а также электростатических разрядов (устанавливается на границах после LPZ 0_B).

• Комбинированные разрядники

для защиты установок, оборудования и оконечных устройств от помех в результате прямого или близкого удара молнии (устанавливается на границах между LPZ 0_A и 1, а также 0_A и 2).

Технические данные устройств защиты от перенапряжения

Технические характеристики устройств защиты от перенапряжения включают информацию об условиях их использования в соответствии с их:

• Применение (например, установка, сетевые условия, температура)
• Характеристики в случае помех (например, разрядная способность по импульсному току, способность тушения по последующему току, уровень защиты по напряжению, время отклика)
• Характеристики во время работы (например, номинальный ток, затухание, сопротивление изоляции)
• Работоспособность в случае отказа (например, резервный предохранитель, разъединитель, отказоустойчивый, опция удаленной сигнализации)

Способность выдерживать короткое замыкание

Способность выдерживать короткое замыкание - это величина предполагаемого тока короткого замыкания промышленной частоты, который выдерживает устройство защиты от перенапряжения, когда соответствующий максимальный предохранитель подключается к входу.

Рейтинг короткого замыкания I_SCPV SPD в фотоэлектрической (PV) системе

Максимальный не подверженный влиянию ток короткого замыкания, который может выдержать УЗИП, отдельно или вместе с его отключающими устройствами.

Временное перенапряжение (TOV)

Временное перенапряжение может присутствовать в устройстве защиты от перенапряжения в течение короткого периода времени из-за неисправности в системе высокого напряжения. Это следует четко отличать от переходных процессов, вызванных ударами молнии или операциями переключения, которые длятся не более 1 мс. Амплитуда U_T и продолжительность этого временного перенапряжения указаны в EN 61643-11 (200 мс, 5 с или 120 мин.) и проверяются индивидуально для соответствующих SPD в соответствии с конфигурацией системы (TN, TT и т. д.). УЗИП может а) надежно выйти из строя (безопасность TOV) или b) быть устойчивым к TOV (выдерживать TOV), что означает, что он полностью работает во время и после

временные перенапряжения.

Тепловой разъединитель

Устройства защиты от импульсных перенапряжений для использования в системах электроснабжения, оснащенных резисторами с регулируемым напряжением (варисторами), в основном имеют встроенный тепловой разъединитель, который отключает устройство защиты от перенапряжения от сети в случае перегрузки и указывает это рабочее состояние. Разъединитель реагирует на «текущее тепло», генерируемое перегруженным варистором, и отключает устройство защиты от перенапряжения от сети при превышении определенной температуры. Разъединитель предназначен для своевременного отключения перегруженного устройства защиты от перенапряжения для предотвращения возгорания. Он не предназначен для защиты от непрямого контакта. Функция

эти тепловые разъединители могут быть испытаны путем моделирования перегрузки / старения разрядников.

Полный ток разряда I_общий

Ток, который течет через PE, PEN или заземление многополюсного SPD во время теста полного разрядного тока. Этот тест используется для определения общей нагрузки, если ток одновременно протекает через несколько защитных цепей многополюсного SPD. Этот параметр имеет решающее значение для общей разрядной емкости, которая надежно обрабатывается суммой отдельных

пути СПД.

Уровень защиты по напряжению U_p

Уровень защиты от перенапряжения устройства защиты от перенапряжения - это максимальное мгновенное значение напряжения на выводах устройства защиты от перенапряжения, определенное в результате стандартных индивидуальных испытаний:

- Пробивное напряжение грозового импульса 1.2 / 50 мкс (100%)

- Искровое напряжение со скоростью нарастания 1 кВ / мкс

- Измеренное предельное напряжение при номинальном токе разряда I_n

Уровень защиты от перенапряжения характеризует способность устройства защиты от перенапряжения ограничивать перенапряжения до остаточного уровня. Уровень защиты по напряжению определяет место установки с учетом категории перенапряжения согласно IEC 60664-1 в системах электроснабжения. Для устройств защиты от перенапряжения, которые будут использоваться в системах информационных технологий, уровень защиты по напряжению должен быть адаптирован к уровню устойчивости защищаемого оборудования (IEC 61000-4-5: 2001).

Планирование внутренней молниезащиты и защиты от перенапряжения

Требования к внешним компонентам молниезащиты

Компоненты, используемые для установки внешней системы молниезащиты, должны соответствовать определенным механическим и электрическим требованиям, которые указаны в серии стандартов EN 62561-x. Компоненты молниезащиты классифицируются в зависимости от их функции, например, соединительные компоненты (EN 62561-1), проводники и заземляющие электроды (EN 62561-2).

Тестирование обычных компонентов молниезащиты

Металлические компоненты молниезащиты (зажимы, проводники, молниеприемники, заземляющие электроды), подверженные атмосферным воздействиям, должны быть подвергнуты искусственному старению / кондиционированию перед испытанием для проверки их пригодности для предполагаемого применения. В соответствии с EN 60068-2-52 и EN ISO 6988 металлические детали подвергаются искусственному старению и тестируются в два этапа.

Естественное атмосферное воздействие и коррозия компонентов молниезащиты

Шаг 1: обработка солевым туманом

Этот тест предназначен для компонентов или устройств, которые предназначены для выдерживания воздействия солевой атмосферы. Испытательное оборудование состоит из камеры соляного тумана, в которой образцы испытываются с уровнем испытаний 2 более трех дней. Уровень испытаний 2 включает три фазы распыления по 2 часа каждая с использованием 5% раствора хлорида натрия (NaCl) при температуре от 15 ° C до 35 ° C с последующим хранением во влажном состоянии при относительной влажности 93% и температуре 40 ° C. ± 2 ° C в течение 20–22 часов в соответствии с EN 60068-2-52.

Шаг 2: Обработка влажной серной атмосферы

Это испытание предназначено для оценки устойчивости материалов или предметов к конденсированной влажности, содержащей диоксид серы, в соответствии с EN ISO 6988.

Испытательное оборудование (Рисунок 2) состоит из испытательной камеры, в которой образцы

обрабатывают диоксидом серы с концентрацией в объемной доле 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) в семи испытательных циклах. Каждый цикл продолжительностью 24 часа состоит из периода нагрева продолжительностью 8 часов при температуре 40 ± 3 ° C во влажной насыщенной атмосфере, за которым следует период отдыха продолжительностью 16 часов. После этого происходит замена влажной сернистой атмосферы.

И компоненты для наружного использования, и компоненты, закопанные в землю, подвергаются старению / кондиционированию. Для компонентов, закопанных в землю, необходимо учитывать дополнительные требования и меры. Запрещается закапывать алюминиевые зажимы или проводники в землю. Если нержавеющая сталь должна закапываться в землю, можно использовать только высоколегированную нержавеющую сталь, например, StSt (V4A). В соответствии с немецким стандартом DIN VDE 0151 использование StSt (V2A) не допускается. Компоненты для использования внутри помещений, такие как шины выравнивания потенциалов, не должны подвергаться старению / кондиционированию. То же самое относится к встроенным компонентам.

в бетоне. Поэтому эти компоненты часто изготавливаются из неоцинкованной (черной) стали.

Системы молниеприемника / стержни молниеприемника

Стержни молниеприемника обычно используются в качестве молниеприемников. Они доступны во многих различных исполнениях, например, длиной 1 м для установки с бетонным основанием на плоских крышах, до телескопических мачт молниезащиты длиной 25 м для биогазовых установок. EN 62561-2 определяет минимальные поперечные сечения и допустимые материалы с соответствующими электрическими и механическими свойствами для стержней молниеприемника. В случае стержней молниеприемника с большей высотой сопротивление изгибу стержня молниеприемника и стабильность всей системы (стержень молниеприемника в треноге) должны проверяться с помощью статических расчетов. Требуемые сечения и материалы должны быть выбраны исходя из

по этому расчету. При этом расчете также необходимо учитывать скорость ветра в соответствующей зоне ветровой нагрузки.

Тестирование компонентов подключения

Соединительные компоненты, или часто называемые просто зажимами, используются в качестве компонентов молниезащиты для соединения проводников (токоотвод, молниеприемник, заземляющий ввод) друг с другом или с установкой.

В зависимости от типа зажима и материала зажима возможно множество различных комбинаций зажимов. В этом отношении решающее значение имеют прокладка проводов и возможные комбинации материалов. Тип прокладки проводов описывает, как зажим соединяет проводники поперечно или параллельно.

В случае нагрузки по току молнии на зажимы действуют электродинамические и тепловые силы, которые сильно зависят от типа прокладки проводов и соединения зажимов. В таблице 1 показаны материалы, которые можно комбинировать, не вызывая контактной коррозии. Комбинация различных материалов друг с другом и их различная механическая прочность и тепловые свойства по-разному влияют на компоненты соединения, когда через них протекает ток молнии. Это особенно очевидно для соединительных элементов из нержавеющей стали (StSt), где высокие температуры возникают из-за низкой проводимости, как только через них протекают токи молнии. Следовательно, испытание током молнии в соответствии с EN 62561-1 должно быть выполнено для всех зажимов. Для проверки наихудшего случая необходимо проверить не только различные комбинации проводов, но и комбинации материалов, указанные производителем.

Испытания на примере зажима СН

Сначала необходимо определить количество тестовых комбинаций. Используемый зажим среднего напряжения изготовлен из нержавеющей стали (StSt) и, следовательно, может комбинироваться со стальными, алюминиевыми, StSt и медными проводниками, как указано в таблице 1. Кроме того, он может быть соединен поперечно и параллельно, что также требует испытаний. Это означает, что существует восемь возможных комбинаций испытаний для используемых зажимов MV (рисунки 3 и 4).

В соответствии с EN 62561 каждая из этих комбинаций испытаний должна быть испытана на трех подходящих образцах / испытательных установках. Это означает, что необходимо испытать 24 образца этого зажима MV, чтобы охватить весь диапазон. Каждый образец монтируется с соответствующими

момент затяжки в соответствии с нормативными требованиями и подвергается искусственному старению посредством обработки солевым туманом и влажной серной атмосферой, как описано выше. Для последующего электрического испытания образцы должны быть закреплены на изолирующей пластине (рисунок 5).

К каждому образцу прикладывают три импульса тока молнии с формой волны 10/350 мкс 50 кА (нормальная нагрузка) и 100 кА (тяжелая нагрузка). После нагрузки током молнии образцы не должны иметь признаков повреждения.

Помимо электрических испытаний, когда образец подвергается воздействию электродинамических сил в случае нагрузки по току молнии, в стандарт EN 62561-1 была включена статико-механическая нагрузка. Это статико-механическое испытание особенно необходимо для параллельных соединителей, продольных соединителей и т. Д. И проводится с различными материалами проводников и диапазонами зажима. Соединительные компоненты из нержавеющей стали испытываются в наихудших условиях только с одним проводом из нержавеющей стали (чрезвычайно гладкая поверхность). Компоненты соединения, например зажим MV, показанный на Рисунке 6, подготавливаются с определенным моментом затяжки, а затем нагружаются механическим растягивающим усилием 900 Н (± 20 Н) в течение одной минуты. В течение этого периода испытания проводники не должны перемещаться более чем на один миллиметр, а соединительные компоненты не должны иметь признаков повреждения. Это дополнительное статико-механическое испытание является еще одним критерием испытания соединительных компонентов и также должно быть задокументировано в протоколе испытаний производителя в дополнение к электрическим параметрам.

Контактное сопротивление (измеренное над зажимом) для зажима из нержавеющей стали не должно превышать 2.5 мОм или 1 мОм в случае использования других материалов. Необходимо обеспечить требуемый момент откручивания.

Следовательно, установщики систем молниезащиты должны выбирать соединительные компоненты для ожидаемых нагрузок (H или N) на месте. Например, зажим для режима H (100 кА) должен использоваться для молниеприемника (полный ток молнии), а зажим для режима N (50 кА) должен использоваться в ячейке или на вводе заземления. (ток молнии уже распределен).

Проводники

EN 62561-2 также предъявляет особые требования к проводникам, таким как молниеприемник и токоотводы или заземляющие электроды, например кольцевые заземляющие электроды, например:

• Механические свойства (минимальная прочность на разрыв, минимальное удлинение)
• Электрические свойства (макс. Удельное сопротивление)
• Свойства коррозионной стойкости (искусственное старение, как описано выше).

Необходимо проверять и соблюдать механические свойства. На рисунке 8 показана испытательная установка для проверки прочности на разрыв круглых проводников (например, алюминиевых). Качество покрытия (гладкое, сплошное), а также минимальная толщина и адгезия к основному материалу важны и должны быть проверены, особенно если используются материалы с покрытием, такие как оцинкованная сталь (St / tZn).

Это описано в стандарте в виде испытания на изгиб. Для этого образец изгибается на радиус, равный пяти его диаметру, на угол 5 °. При этом на образце не должно быть острых краев, трещин или расслоений. Кроме того, материалы проводников должны легко обрабатываться при установке систем молниезащиты. Провода или ленты (бухты) должны быть легко выпрямлены с помощью выпрямителя проволоки (направляющих роликов) или посредством кручения. Кроме того, материалы должны легко монтироваться / сгибаться на конструкциях или в почве. Эти стандартные требования представляют собой соответствующие характеристики продукта, которые должны быть задокументированы в соответствующих листах технических данных производителей.

Заземляющие электроды / заземляющие стержни

Съемные заземляющие стержни LSP изготовлены из специальной стали и полностью оцинкованы горячим способом или состоят из высоколегированной нержавеющей стали. Муфта, которая позволяет соединять стержни без увеличения диаметра, является отличительной особенностью этих стержней заземления. Каждый стержень имеет отверстие и конец под штифт.

EN 62561-2 определяет требования к заземляющим электродам, такие как материал, геометрия, минимальные размеры, а также механические и электрические свойства. Муфты, соединяющие отдельные стержни, являются слабыми местами. По этой причине EN 62561-2 требует проведения дополнительных механических и электрических испытаний для проверки качества этих соединительных муфт.

Для этого испытания стержень помещается в направляющую со стальной пластиной в качестве зоны удара. Образец состоит из двух соединенных стержней длиной по 500 мм каждый. Испытывают по три образца каждого типа заземляющего электрода. По верхнему концу образца ударяют вибрационным молотком с соответствующей вставкой молотка в течение двух минут. Скорость удара молота должна составлять 2000 ± 1000 мин-1, а энергия одиночного удара должна составлять 50 ± 10 [Нм].

Если муфты прошли это испытание без видимых дефектов, они подвергаются искусственному старению посредством обработки соляным туманом и влажной серной атмосферой. Затем муфты нагружаются тремя импульсами тока молнии с формой волны 10/350 мкс, 50 ​​кА и 100 кА каждый. Контактное сопротивление (измеренное над муфтой) заземляющих стержней из нержавеющей стали не должно превышать 2.5 мОм. Чтобы проверить, остается ли муфтовое соединение надежно соединенным после воздействия этой нагрузки по току молнии, сила сцепления проверяется с помощью машины для испытаний на растяжение.

Установка функциональной системы молниезащиты требует использования компонентов и устройств, протестированных в соответствии с последними стандартами. Установщики систем молниезащиты должны подобрать и правильно установить компоненты в соответствии с требованиями на месте установки. В дополнение к механическим требованиям необходимо учитывать и соблюдать электрические критерии последнего уровня молниезащиты.

Расчет тока короткого замыкания между фазой и землей

Расчет систем заземления по допустимой нагрузке

Для этого необходимо изучить различные наихудшие сценарии. В системах среднего напряжения двойное замыкание на землю будет наиболее критическим случаем. Первое замыкание на землю (например, на трансформаторе) может вызвать второе замыкание на землю в другой фазе (например, неисправный конец кабеля в системе среднего напряжения). В соответствии с таблицей 1 стандарта EN 50522 (Заземление силовых установок, превышающих 1 кВ переменного тока), двойной ток замыкания на землю I''kEE, который определяется следующим образом, в этом случае будет протекать через заземляющие проводники:

I «kEE = 0,85 • I« k

(I «k = трехполюсный начальный симметричный ток короткого замыкания)

В установке на 20 кВ с начальным симметричным током короткого замыкания I''k, равным 16 кА, и временем отключения в 1 секунду, ток двойного замыкания на землю составит 13.6 кА. Пропускная способность заземляющих проводов и заземляющих шин в здании подстанции или трансформаторной комнате должна быть рассчитана в соответствии с этим значением. В этом контексте можно рассмотреть разделение тока в случае кольцевой схемы (на практике используется коэффициент 0.65). Планирование всегда должно основываться на фактических данных системы (конфигурация системы, ток короткого замыкания между фазой и землей, время отключения).

Стандарт EN 50522 определяет максимальную плотность тока короткого замыкания G (А / мм2) для различных материалов. Сечение проводника определяется материалом и временем отключения.

Теперь рассчитанный ток делится на плотность тока G соответствующего материала, соответствующее время отключения и минимальное сечение A._мин проводника.

A_мин= Я »_{kEE (филиал)} / G [мм²]

Расчетное сечение позволяет выбрать проводник. Это сечение всегда округляется до следующего большего номинального сечения. В случае компенсированной системы, например, сама система заземления (часть, непосредственно контактирующая с землей) нагружается значительно меньшим током, а именно только остаточным током замыкания на землю I_E = rx I_RES уменьшается в r раз. Этот ток не превышает примерно 10 А и может непрерывно течь без проблем, если используются обычные поперечные сечения заземляющих материалов.

Минимальные сечения заземляющих электродов

Минимальные поперечные сечения с точки зрения механической прочности и коррозии определены в немецком стандарте DIN VDE 0151 (Материал и минимальные размеры заземляющих электродов в отношении коррозии).

Ветровая нагрузка в случае изолированных систем молниеприемника по Еврокоду 1

В результате глобального потепления во всем мире усиливаются экстремальные погодные условия. Нельзя игнорировать такие последствия, как высокая скорость ветра, учащенное количество штормов и сильных дождей. Поэтому проектировщики и монтажники столкнутся с новыми проблемами, особенно в отношении ветровых нагрузок. Это влияет не только на строительные конструкции (статику конструкции), но и на молниеприемники.

В области молниезащиты стандарты DIN 1055-4: 2005-03 и DIN 4131 до сих пор использовались в качестве основы для определения размеров. В июле 2012 года эти стандарты были заменены Еврокодами, которые обеспечивают общеевропейские стандартизированные правила проектирования конструкций (планирование конструкций).

Стандарт DIN 1055-4: 2005-03 был интегрирован в Еврокод 1 (EN 1991-1-4: Воздействия на конструкции - Часть 1-4: Общие воздействия - Ветровые воздействия) и DIN V 4131: 2008-09 в Еврокод 3 ( EN 1993-3-1: Часть 3-1: Башни, мачты и дымоходы - Башни и мачты). Таким образом, эти два стандарта образуют основу для определения параметров молниеприемников для систем молниезащиты, однако Еврокод 1 имеет первостепенное значение.

Следующие параметры используются для расчета ожидаемой фактической ветровой нагрузки:

• Зона ветра (Германия разделена на четыре ветровые зоны с разной базовой скоростью ветра)
• Категория ландшафта (категории ландшафта определяют окружение конструкции)
• Высота объекта над уровнем земли
• Высота расположения (над уровнем моря, обычно до 800 м над уровнем моря)

Другие влияющие факторы, такие как:

• обледенение
• Расположение на гребне или вершине холма
• Высота объекта более 300 м
• Высота местности выше 800 м (над уровнем моря)

необходимо учитывать для конкретной среды установки и рассчитывать отдельно.

Комбинация различных параметров приводит к скорости порыва ветра, которая должна использоваться в качестве основы для определения размеров систем молниеприемника и других установок, таких как возвышенные кольцевые проводники. В нашем каталоге указана максимальная скорость порыва ветра для нашей продукции, чтобы можно было определить необходимое количество бетонных оснований в зависимости от скорости порыва ветра, например, в случае изолированных систем молниеприемника. Это позволяет не только определить статическую устойчивость, но и снизить необходимый вес и, соответственно, нагрузку на крышу.

Важное примечание:

«Максимальные скорости порыва ветра», указанные в этом каталоге для отдельных компонентов, были определены в соответствии с требованиями Еврокода 1 для Германии (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12), которые основаны на ветровой зоне. карта Германии и связанные с ней топографические особенности страны.

При использовании продуктов из этого каталога в других странах необходимо учитывать особенности страны и другие применимые в данной местности методы расчета, если таковые имеются, описанные в Еврокоде 1 (EN 1991-1-4) или в других применимых в данной местности правилах расчета (за пределами Европы). наблюдаемый. Следовательно, максимальные скорости порывов ветра, указанные в этом каталоге, применимы только к Германии и являются приблизительной ориентировкой для других стран. Скорости порывов ветра должны быть заново рассчитаны в соответствии с национальными методами расчета!

При установке молниеприемных стержней в бетонные основания необходимо учитывать информацию о скоростях порывов ветра в таблице. Эта информация применима к материалам обычных молниеприемных стержней (Al, St / tZn, Cu и StSt).

Если штанги молниеприемника фиксируются с помощью распорок, расчеты основываются на следующих возможностях установки.

Максимально допустимые скорости порывов ветра указаны для соответствующих продуктов и должны учитываться при выборе / установке. Более высокая механическая прочность может быть достигнута, например, с помощью наклонной опоры (две распорки, расположенные треугольником) (по запросу).