Zhrnutie zariadení na ochranu pred bleskom a prepätím

Plánovaná bezpečnosť

Koncept zóny ochrany pred bleskom

Budova je rozdelená do rôznych ohrozených zón. Tieto zóny pomáhajú definovať potrebné ochranné opatrenia, najmä zariadenia a komponenty na ochranu pred bleskom a prepätím. Súčasťou konceptu zóny ochrany pred bleskom kompatibilným s EMC (EMC: elektromagnetická kompatibilita) je externý systém ochrany pred bleskom (vrátane jímacieho systému, zvodového systému, uzemňovacieho systému), vyrovnanie potenciálov, priestorové tienenie a ochrana proti prepätiu. systémy napájania a informačných technológií. Definície platia tak, ako sú klasifikované v tabuľke 1. Podľa požiadaviek a zaťaženia kladeného na prepäťové ochrany sa kategorizujú ako zvodiče bleskového prúdu, zvodiče prepätia a kombinované zvodiče. Najvyššie požiadavky sa kladú na výbojovú kapacitu zvodičov bleskových prúdov a kombinovaných zvodičov používaných pri prechode z ochranného pásma blesku 0_A na 1 alebo 0_A až 2. Tieto zvodiče musia byť schopné niekoľkokrát viesť čiastočné bleskové prúdy tvaru vlny 10/350 μs bez toho, aby boli zničené, aby sa zabránilo vniknutiu ničivých čiastkových bleskových prúdov do elektrickej inštalácie budovy. V bode prechodu z LPZ 0_B do 1 alebo za prúdovým chráničom v prechodovom bode z LPZ 1 na vyšší a vyšší sa na ochranu proti prepätiu používajú zvodiče prepätia. Ich úlohou je jednak ešte znížiť zvyškovú energiu stupňov ochrany proti prúdu, jednak obmedziť prepätia vyvolané alebo generované v samotnom zariadení.

Ochranné opatrenia proti blesku a prepätiu na hraniciach vyššie opísaných zón ochrany pred bleskom sa rovnako vzťahujú aj na systémy napájania a informačných technológií. Všetky opatrenia opísané v koncepte zóny ochrany pred bleskom kompatibilnej s EMC pomáhajú dosiahnuť nepretržitú dostupnosť elektrických a elektronických zariadení a inštalácií. Podrobnejšie technické informácie nájdete na www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Vonkajšie zóny:

LPZ 0: Zóna, v ktorej je hrozba vyvolaná nestlmeným elektromagnetickým poľom blesku a kde môžu byť vnútorné systémy vystavené úplnému alebo čiastočnému rázovému prúdu blesku.

LPZ 0 sa ďalej delí na:

LPZ 0_A: Zóna, v ktorej je hrozba spôsobená priamym bleskom a úplným elektromagnetickým poľom blesku. Vnútorné systémy môžu byť vystavené úplnému bleskovému prúdu.

LPZ 0_B: Zóna chránená proti priamym bleskom, ale kde je hrozbou úplné elektromagnetické pole blesku. Vnútorné systémy môžu byť vystavené čiastočným bleskovým nárazovým prúdom.

Vnútorné zóny (chránené pred priamymi bleskami):

LPZ 1: Zóna, v ktorej je nárazový prúd obmedzený prúdovými zdieľacími a izolačnými rozhraniami a / alebo SPD na hranici. Priestorové tienenie môže zoslabiť elektromagnetické pole blesku.

LPZ 2… n: Zóna, v ktorej môže byť nárazový prúd ďalej obmedzený zdieľaním a oddeľovaním rozhraní a / alebo ďalšími SPD na hranici. Na ďalšie zoslabenie elektromagnetického poľa blesku sa môže použiť ďalšie priestorové tienenie.

Pojmy a definície

Vypínacia schopnosť, schopnosť sledovať prúd I_fi

Vypínacia schopnosť je neovplyvnená (predpokladaná) efektívna hodnota následného prúdu v sieti, ktorá môže byť automaticky zhasnutá prepäťovou ochranou pri pripojení U_C. Môže byť preukázané testom prevádzkovej povinnosti podľa EN 61643-11: 2012.

Kategórie podľa IEC 61643-21: 2009

V norme IEC 61643-21: 2009 je popísaný rad impulzných napätí a impulzných prúdov na testovanie schopnosti prenášať prúd a obmedzenia napätia pri impulznom rušení. Tabuľka 3 tejto normy uvádza tieto zoznamy do kategórií a poskytuje preferované hodnoty. V tabuľke 2 normy IEC 61643-22 sú zdroje prechodných javov priradené k rôznym kategóriám impulzov podľa mechanizmu oddelenia. Kategória C2 zahŕňa indukčné spojenie (prepätia), galvanické spojenie kategórie D1 (bleskové prúdy). Príslušná kategória je uvedená v technických údajoch. Prepäťové ochrany LSP prekračujú hodnoty v uvedených kategóriách. Preto je presná hodnota schopnosti prenášať impulzný prúd indikovaná menovitým výbojovým prúdom (8/20 μs) a bleskovým impulzným prúdom (10/350 μs).

Kombinovaná vlna

Kombinovaná vlna je generovaná hybridným generátorom (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) s fiktívnou impedanciou 2 Ω. Napätie naprázdno tohto generátora sa označuje ako U_OC. U_OC je preferovaným indikátorom pre zvodiče typu 3, pretože iba tieto zvodiče môžu byť testované kombinovanou vlnou (podľa EN 61643-11).

Medzná frekvencia f_G

Medzná frekvencia definuje frekvenčne závislé správanie zvodiča. Medzná frekvencia je ekvivalentná s frekvenciou, ktorá indukuje stratu vloženia (a_E) 3 dB za určitých skúšobných podmienok (pozri EN 61643-21: 2010). Pokiaľ nie je uvedené inak, táto hodnota sa vzťahuje na 50 Ω systém.

Stupeň ochrany

Stupeň ochrany IP zodpovedá kategóriám ochrany

popísané v IEC 60529.

Čas odpojenia t_a

Čas odpojenia je čas, ktorý uplynie do automatického odpojenia od napájania v prípade poruchy obvodu alebo chráneného zariadenia. Čas odpojenia je hodnota špecifická pre aplikáciu, ktorá vyplýva z intenzity poruchového prúdu a charakteristík ochranného zariadenia.

Energetická koordinácia JPD

Energetická koordinácia je selektívna a koordinovaná interakcia kaskádových ochranných prvkov (= SPD) celkového konceptu ochrany pred bleskom a prepätím. To znamená, že celkové zaťaženie bleskovým impulzným prúdom je rozdelené medzi SPD podľa ich schopnosti prenášať energiu. Ak energetická koordinácia nie je možná, následné SPD nie sú dostatočné

úľavu od SPD proti prúdu, pretože SPD proti prúdu fungujú príliš neskoro, nedostatočne alebo vôbec. Následné SPD, ako aj koncové zariadenia, ktoré sa majú chrániť, sa môžu zničiť. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 popisuje, ako overiť energetickú koordináciu. SPD typu 1 s iskriacou medzerou ponúkajú značné výhody vďaka prepínaniu napätia

charakteristika (pozri WeTA BREAKER FUKÁŽKA).

Frekvenčný rozsah

Frekvenčný rozsah predstavuje prenosový rozsah alebo medznú frekvenciu zvodiča v závislosti od popísaných charakteristík útlmu.

Vložený útlm

S danou frekvenciou je vložná strata prepäťovej ochrany definovaná vzťahom hodnoty napätia v mieste inštalácie pred a po inštalácii prepäťovej ochrany. Pokiaľ nie je uvedené inak, hodnota sa vzťahuje na 50 Ω systém.

Integrovaná záložná poistka

Podľa produktovej normy pre SPD sa musia používať nadprúdové ochranné zariadenia / záložné poistky. To si však vyžaduje ďalší priestor v rozvodnej doske, ďalšie dĺžky káblov, ktoré by mali byť čo najkratšie podľa normy IEC 60364-5-53, ďalší čas na inštaláciu (a náklady) a dimenzovanie poistky. Poistka integrovaná do zvodiča ideálne vhodná pre príslušné impulzné prúdy eliminuje všetky tieto nevýhody. Získanie priestoru, menšie úsilie na zapojenie, integrované monitorovanie poistiek a zvýšený ochranný účinok vďaka kratším spojovacím káblom sú jasnými výhodami tohto konceptu.

Bleskový impulzný prúd I_nezbedník

Bleskový impulzný prúd je štandardizovaná krivka impulzného prúdu s vlnovým tvarom 10/350 μs. Jeho parametre (špičková hodnota, náboj, špecifická energia) simulujú zaťaženie spôsobené prírodnými bleskovými prúdmi. Bleskový prúd a kombinované zvodiče musia byť schopné viackrát vybíjať také bleskové impulzné prúdy bez toho, aby boli zničené.

Záložná poistka nadprúdovej ochrany / zvodiča na strane napájania

Nadprúdové ochranné zariadenie (napr. Poistka alebo istič) umiestnené mimo zvodiča na strane prívodu, aby prerušilo nasledujúci prúd napájania a frekvencie, akonáhle dôjde k prekročeniu vypínacej schopnosti prepäťovej ochrany. Nie je potrebná žiadna ďalšia záložná poistka, pretože záložná poistka je už integrovaná v SPD.

Maximálne trvalé prevádzkové napätie U_C

Maximálne trvalé prevádzkové napätie (maximálne prípustné prevádzkové napätie) je efektívna hodnota maximálneho napätia, ktoré môže byť počas prevádzky pripojené k zodpovedajúcim svorkám zariadenia na ochranu proti prepätiu. Toto je maximálne napätie zvodiča v

definovaný nevodivý stav, ktorý vracia zvodič späť do tohto stavu po vybavení a vybití. Hodnota U_C závisí od menovitého napätia chráneného systému a špecifikácií inštalatéra (IEC 60364-5-534).

Maximálne trvalé prevádzkové napätie U_CPV pre fotovoltaický (PV) systém

Hodnota maximálneho jednosmerného napätia, ktoré môže byť trvalo pripojené na svorky SPD. Aby sa zabezpečilo, že U_CPV je vyššie ako maximálne napätie naprázdno FV systému v prípade všetkých vonkajších vplyvov (napr. teplota okolia, intenzita slnečného žiarenia), U_CPV musí byť vyššie ako toto maximálne napätie naprázdno o faktor 1.2 (podľa CLC / TS 50539-12). Tento faktor 1.2 zaisťuje, že SPD nie sú nesprávne dimenzované.

Maximálny vybíjací prúd I_max

Maximálny vybíjací prúd je maximálna špičková hodnota impulzného prúdu 8/20 μs, ktorý môže zariadenie bezpečne vybiť.

Maximálna prenosová kapacita

Maximálna prenosová kapacita definuje maximálny vysokofrekvenčný výkon, ktorý je možné prenášať prostredníctvom koaxiálneho prepäťového ochranného zariadenia bez zásahu do ochranného komponentu.

Menovitý výbojový prúd I_n

Menovitý výbojový prúd je špičková hodnota impulzného prúdu 8/20 μs, pre ktorý je zariadenie na ochranu proti prepätiu dimenzované v určitom testovacom programe a ktoré môže zariadenie na ochranu proti prepätiu vybiť niekoľkokrát.

Menovitý prúd záťaže (menovitý prúd) I_L

Menovitý prúd záťaže je maximálny prípustný prevádzkový prúd, ktorý môže trvale pretekať cez príslušné svorky.

Menovité napätie U_N

Menovité napätie predstavuje menovité napätie chráneného systému. Hodnota menovitého napätia často slúži ako typové označenie prepäťových ochrán pre systémy informačných technológií. Je to indikované ako efektívna hodnota pre systémy s napájaním na striedavý prúd.

Zvodič N-PE

Prepäťové ochrany určené výlučne na inštaláciu medzi vodičom N a PE.

Rozsah prevádzkových teplôt T_U

Rozsah prevádzkovej teploty označuje rozsah, v ktorom je možné prístroje používať. Pre zariadenia, ktoré sa samy nevyhrievajú, sa rovná rozsahu teploty okolia. Zvýšenie teploty pre samoohrievacie zariadenia nesmie prekročiť uvedenú maximálnu hodnotu.

Ochranný obvod

Ochranné obvody sú viacstupňové kaskádové ochranné zariadenia. Jednotlivé stupne ochrany môžu pozostávať z iskrísk, varistorov, polovodičových prvkov a výbojok (pozri Energetická koordinácia).

Prúd ochranného vodiča I_PE

Prúd ochranného vodiča je prúd, ktorý preteká cez prípojku PE, keď je prepäťová ochrana pripojená k maximálnemu trvalému prevádzkovému napätiu U_C, podľa pokynov na inštaláciu a bez spotrebičov na strane nákladu.

Kontakt diaľkovej signalizácie

Diaľkový signalizačný kontakt umožňuje ľahké diaľkové monitorovanie a indikáciu prevádzkového stavu zariadenia. Je vybavená trojpólovou svorkou vo forme plávajúceho prepínacieho kontaktu. Tento kontakt môže byť použitý ako rozpínací a / alebo spínací kontakt a môže byť tak ľahko integrovaný do riadiaceho systému budovy, ovládača rozvádzača atď.

Čas odozvy t_A

Časy odozvy charakterizujú hlavne výkonnosť odozvy jednotlivých ochranných prvkov použitých v zvodičoch. V závislosti od rýchlosti nárastu du / dt impulzného napätia alebo di / dt impulzného prúdu sa môžu doby odozvy meniť v rámci určitých limitov.

Návrat straty

Vo vysokofrekvenčných aplikáciách sa spätná strata vzťahuje na to, koľko častí „vedúcej“ vlny sa odráža v ochrannom zariadení (bod prepätia). Toto je priame meranie toho, ako dobre je ochranné zariadenie naladené na charakteristickú impedanciu systému.

Sériový odpor

Odpor v smere toku signálu medzi vstupom a výstupom zvodiča.

Útlm štítu

Vzťah energie dodávanej do koaxiálneho kábla k energii vyžarovanej káblom cez fázový vodič.

Prepäťové ochranné zariadenia (SPD)

Zariadenia na ochranu proti prepätiu pozostávajú hlavne z rezistorov závislých od napätia (varistory, potlačovacie diódy) a / alebo iskierových medzier (výbojové cesty). Prepäťové ochrany sa používajú na ochranu iných elektrických zariadení a inštalácií pred neprípustne vysokými rázmi a / alebo na vytvorenie vyrovnania potenciálov. Prepäťové ochranné zariadenia sú kategorizované:

1. a) podľa ich použitia na:

• Prepäťové ochranné zariadenia pre napájanie a zariadenia

pre rozsahy menovitého napätia do 1000 V

- podľa EN 61643-11: 2012 do SPD typu 1/2/3

- podľa IEC 61643-11: 2011 do SPD triedy I / II / III

Zmena Red / Line. produktová rodina podľa novej normy EN 61643-11: 2012 a IEC 61643-11: 2011 bude dokončená v priebehu roku 2014.

• Prepäťové ochranné zariadenia pre zariadenia a prístroje informačných technológií

na ochranu moderných elektronických zariadení v telekomunikačných a signalizačných sieťach s menovitým napätím do 1000 1500 V str. (efektívna hodnota) a XNUMX XNUMX V ss. pred nepriamymi a priamymi účinkami úderu blesku a iných prechodných javov.

- podľa IEC 61643-21: 2009 a EN 61643-21: 2010.

• Izolačné iskriská pre uzemňovacie systémy alebo vyrovnanie potenciálov
• Prepäťové ochranné zariadenia na použitie vo fotovoltických systémoch

pre rozsahy menovitého napätia do 1500 V

- podľa EN 50539-11: 2013 na SPD typu 1/2

1. b) podľa ich výbojovej kapacity impulzného prúdu a ochranného účinku na:

• Zvodiče bleskových prúdov / koordinované zvodiče bleskových prúdov

na ochranu inštalácií a zariadení pred rušením priamym alebo blízkym úderom blesku (inštalované na hraniciach medzi LPZ 0_A a 1).

• Zvodiče prepätia

na ochranu inštalácií, zariadení a koncových zariadení pred údermi blesku, prepínaním prepätí a elektrostatickým výbojom (inštalované na hranici za LPZ 0)_B).

• Kombinované zvodiče

na ochranu inštalácií, zariadení a koncových zariadení pred rušením priamym alebo blízkym úderom blesku (inštalované na hraniciach medzi LPZ 0_A a 1 rovnako ako 0_A a 2).

Technické údaje prepäťových ochranných zariadení

Technické údaje prepäťových ochranných zariadení zahŕňajú informácie o podmienkach ich použitia podľa:

• Použitie (napr. Inštalácia, sieťové podmienky, teplota)
• Výkon v prípade rušenia (napr. Kapacita vybíjania impulzného prúdu, schopnosť hasenia následného prúdu, úroveň ochrany pred napätím, doba odozvy)
• Výkon počas prevádzky (napr. Menovitý prúd, útlm, izolačný odpor)
• Výkon v prípade poruchy (napr. Záložná poistka, odpojovač, zabezpečenie proti zlyhaniu, možnosť diaľkovej signalizácie)

Schopnosť odolávať skratu

Schopnosť odolnosti proti skratu je hodnota predpokladaného skratového prúdu s vysokou frekvenciou, s ktorou sa vyrovná prepäťová ochrana, keď je pred vstupom zapojená príslušná maximálna záložná poistka.

Skratový výkon I_Scpv SPD vo fotovoltickom (PV) systéme

Maximálny neovplyvnený skratový prúd, ktorý SPD vydrží sám alebo v spojení so svojimi odpojovacími zariadeniami.

Dočasné prepätie (TOV)

V dôsledku poruchy vo vysokonapäťovom systéme môže byť na krátky čas prítomné dočasné prepätie. Musí sa to zreteľne odlíšiť od prechodného stavu spôsobeného úderom blesku alebo spínacím procesom, ktorý netrvá dlhšie ako asi 1 ms. Amplitúda U_T a doba trvania tohto dočasného prepätia sú špecifikované v EN 61643-11 (200 ms, 5 s alebo 120 min.) a sú jednotlivo testované na príslušné SPD podľa konfigurácie systému (TN, TT atď.). SPD môže buď a) spoľahlivo zlyhať (bezpečnosť TOV), alebo b) byť odolná voči TOV (výdrž TOV), čo znamená, že je úplne funkčná počas a po

dočasné prepätia.

Tepelný odpojovač

Prepäťové ochrany na použitie v napájacích systémoch vybavených napäťovo riadenými rezistormi (varistory) sú väčšinou vybavené integrovaným tepelným odpojovačom, ktorý v prípade preťaženia odpojí prepäťovú ochranu od siete a indikuje tento prevádzkový stav. Odpojovač reaguje na „aktuálne teplo“ generované preťaženým varistorom a pri prekročení určitej teploty odpojí prepäťovú ochranu od siete. Odpojovač je určený na včasné odpojenie preťaženej prepäťovej ochrany, aby sa zabránilo požiaru. Nie je zámerom zabezpečiť ochranu pred nepriamym kontaktom. Funkcia

tieto tepelné odpojovače je možné testovať pomocou simulovaného preťaženia / starnutia zvodičov.

Celkový vybíjací prúd I_celkový

Prúd, ktorý preteká cez PE, PEN alebo uzemnenie viacpólového SPD počas skúšky celkového vybíjacieho prúdu. Táto skúška sa používa na stanovenie celkového zaťaženia, ak prúd preteká súčasne niekoľkými ochrannými cestami viacpólového SPD. Tento parameter je rozhodujúci pre celkovú vybíjaciu kapacitu, ktorú spoľahlivo zvládne súčet jednotlivca

cesty SPD.

Úroveň ochrany napätia U_p

Úroveň ochrany proti prepätiu je maximálna okamžitá hodnota napätia na svorkách prepäťovej ochrany stanovená zo štandardizovaných jednotlivých testov:

- napätie bleskového impulzu 1.2 / 50 μs (100%)

- Napätie striedavého prúdu s rýchlosťou nárastu 1 kV / μs

- Namerané medzné napätie pri menovitom vybíjacom prúde I_n

Úroveň napäťovej ochrany charakterizuje schopnosť prepäťovej ochrany obmedziť prepätie na zvyškovú úroveň. Úroveň ochrany pred napätím definuje miesto inštalácie s ohľadom na kategóriu prepätia podľa IEC 60664-1 v napájacích systémoch. Pre prepäťové ochrany, ktoré sa majú používať v systémoch informačných technológií, musí byť úroveň ochrany napätia prispôsobená úrovni imunity chráneného zariadenia (IEC 61000-4-5: 2001).

Plánovanie vnútornej ochrany pred bleskom a prepätím

Požiadavky na externé komponenty na ochranu pred bleskom

Komponenty použité na inštaláciu vonkajšieho systému ochrany pred bleskom musia vyhovovať určitým mechanickým a elektrickým požiadavkám, ktoré sú uvedené v štandardnej sérii EN 62561-x. Súčasti ochrany pred bleskom sú kategorizované podľa ich funkcie, napríklad pripojovacie prvky (EN 62561-1), vodiče a uzemňovacie elektródy (EN 62561-2).

Testovanie konvenčných komponentov ochrany pred bleskom

Kovové komponenty na ochranu pred bleskom (svorky, vodiče, jímacie tyče, uzemňovacie elektródy) vystavené poveternostným vplyvom musia byť pred testovaním podrobené umelému starnutiu / kondicionovaniu, aby sa overila ich vhodnosť pre zamýšľané použitie. V súlade s EN 60068-2-52 a EN ISO 6988 sú kovové komponenty podrobené umelému starnutiu a testované v dvoch krokoch.

Prirodzené zvetrávanie a pôsobenie korózie komponentov na ochranu pred bleskom

Krok 1: Liečba soľnou hmlou

Táto skúška je určená pre komponenty alebo zariadenia, ktoré sú navrhnuté tak, aby odolali vystaveniu soľnému prostrediu. Testovacie zariadenie pozostáva z komory so slanou hmlou, kde sa vzorky testujú s testovacou úrovňou 2 dlhšie ako tri dni. Úroveň testu 2 zahŕňa tri fázy striekania po 2 h, s použitím 5% roztoku chloridu sodného (NaCl) pri teplote medzi 15 ° C a 35 ° C, po ktorom nasleduje skladovanie vlhkosti pri relatívnej vlhkosti 93% a teplote 40 ± 2 ° C po dobu 20 až 22 hodín podľa EN 60068-2-52.

Krok 2: Ošetrenie vlhkou sírovou atmosférou

Touto skúškou sa hodnotí odolnosť materiálov alebo predmetov voči kondenzovanej vlhkosti obsahujúcej oxid siričitý v súlade s EN ISO 6988.

Skúšobné zariadenie (obrázok 2) pozostáva zo skúšobnej komory, v ktorej sú vzorky

sú ošetrené koncentráciou oxidu siričitého v objemovom podiele 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) v siedmich skúšobných cykloch. Každý cyklus, ktorý má trvanie 24 hodín, pozostáva z periódy zahrievania 8 hodín pri teplote 40 ± 3 ° C vo vlhkej nasýtenej atmosfére, po ktorej nasleduje doba pokoja 16 hodín. Potom sa vlhká sírna atmosféra nahradí.

Komponenty pre vonkajšie použitie aj komponenty zakopané v zemi sú vystavené starnutiu / kondicionovaniu. Pre komponenty zakopané v zemi je potrebné vziať do úvahy ďalšie požiadavky a opatrenia. V zemi nesmú byť zakopané žiadne hliníkové svorky alebo vodiče. Ak sa má nehrdzavejúca oceľ zakopať do zeme, môže sa použiť iba vysokolegovaná nehrdzavejúca oceľ, napr. StSt (V4A). Podľa nemeckej normy DIN VDE 0151 nie je povolená StSt (V2A). Súčasti pre vnútorné použitie, ako sú tyče na vyrovnanie potenciálu, nemusia byť podrobené starnutiu / kondicionovaniu. To isté platí pre zabudované komponenty

v betóne. Tieto komponenty sú preto často vyrobené z galvanizovanej (čiernej) ocele.

Jímacie systémy / jímacie tyče

Jímacie tyče sa zvyčajne používajú ako jímacie systémy. Sú k dispozícii v mnohých rôznych prevedeniach, napríklad s dĺžkou 1 m pre inštaláciu s betónovým podkladom na ploché strechy, až po teleskopické stožiare na ochranu pred bleskom s dĺžkou 25 m pre bioplynové stanice. EN 62561-2 špecifikuje minimálne prierezy a prípustné materiály so zodpovedajúcimi elektrickými a mechanickými vlastnosťami pre jímacie tyče. U jímacích tyčí s väčšími výškami sa musí statický výpočet overiť ohybová sila jímacej tyče a stabilita kompletných systémov (jímacia tyč v statíve). Je potrebné zvoliť požadované prierezy a materiály

na tomto výpočte. Pri tomto výpočte sa musia brať do úvahy aj rýchlosti vetra v príslušnej zóne zaťaženia vetrom.

Testovanie spojovacích komponentov

Spojovacie komponenty, alebo často jednoducho nazývané svorky, sa používajú ako komponenty na ochranu pred bleskom na vzájomné pripojenie vodičov (spodný vodič, zakončovací vodič, uzemnenie) alebo k inštalácii.

V závislosti od typu svorky a materiálu svorky je možných veľa rôznych kombinácií svoriek. Z tohto hľadiska je rozhodujúce vedenie vodičov a možné kombinácie materiálov. Druh vedenia vodičov popisuje, ako svorka spája vodiče v krížovom alebo rovnobežnom usporiadaní.

V prípade zaťaženia bleskovým prúdom sú svorky vystavené elektrodynamickým a tepelným silám, ktoré veľmi závisia od druhu vedenia vodičov a pripojenia svorky. Tabuľka 1 ukazuje materiály, ktoré je možné kombinovať bez toho, aby spôsobovali kontaktnú koróziu. Kombinácia rôznych materiálov navzájom a ich rozdielna mechanická pevnosť a tepelné vlastnosti majú rozdielny vplyv na komponenty spojenia, keď nimi preteká bleskový prúd. Je to zvlášť zrejmé pri spojovacích komponentoch z nehrdzavejúcej ocele (StSt), pri ktorých dochádza k vysokým teplotám v dôsledku nízkej vodivosti, akonáhle nimi pretekajú bleskové prúdy. Preto musí byť pre všetky svorky vykonaná skúška bleskovým prúdom v súlade s EN 62561-1. Aby sa otestoval najhorší prípad, musia sa testovať nielen rôzne kombinácie vodičov, ale aj kombinácie materiálov špecifikované výrobcom.

Skúšky založené na príklade svorky MV

Najprv sa musí určiť počet testovacích kombinácií. Použitá svorka MV je vyrobená z nehrdzavejúcej ocele (StSt), a preto ju možno kombinovať s oceľovými, hliníkovými, StSt a medenými vodičmi, ako je uvedené v tabuľke 1. Okrem toho ju možno pripojiť v krížovom a rovnobežnom usporiadaní, ktoré je tiež potrebné vyskúšať. To znamená, že pre použitú svorku MV existuje osem možných kombinácií testov (obrázky 3 a 4).

V súlade s EN 62561 musí byť každá z týchto testovacích kombinácií testovaná na troch vhodných vzorkách / testovacích zostavách. To znamená, že je potrebné otestovať 24 vzoriek tejto jedinej svorky MV, aby pokryli celý rozsah. Každý jednotlivý exemplár je namontovaný s adekvátnym obsahom

uťahovací moment v súlade s normatívnymi požiadavkami a je vystavený umelému starnutiu pomocou spracovania slanou hmlou a vlhkou sírovou atmosférou, ako je opísané vyššie. Pre následnú elektrickú skúšku sa musia vzorky upevniť na izolačnú dosku (obrázok 5).

Na každý exemplár sa aplikujú tri impulzy bleskového prúdu tvaru vlny 10/350 μs s 50 kA (normálny režim) a 100 kA (ťažký režim). Po nabití bleskovým prúdom nesmú vzorky vykazovať známky poškodenia.

Okrem elektrických skúšok, pri ktorých je vzorka vystavená elektrodynamickým silám v prípade zaťaženia bleskovým prúdom, bolo do normy EN 62561-1 integrované staticko-mechanické zaťaženie. Táto staticko-mechanická skúška sa vyžaduje najmä pre paralelné konektory, pozdĺžne konektory atď. A vykonáva sa s rôznymi materiálmi vodičov a rozsahmi upínania. Spojovacie prvky z nehrdzavejúcej ocele sa testujú za najhorších podmienok iba s jedným vodičom z nehrdzavejúcej ocele (extrémne hladký povrch). Pripojovacie komponenty, napríklad svorka MV uvedená na obrázku 6, sa pripravia s definovaným uťahovacím momentom a potom sa na jednu minútu zaťažia mechanickou ťahovou silou 900 N (± 20 N). Počas tejto skúšobnej doby sa vodiče nesmú pohybovať viac ako jeden milimeter a spojovacie komponenty nesmú vykazovať známky poškodenia. Táto ďalšia staticko-mechanická skúška je ďalším skúšobným kritériom pre pripojovacie komponenty a okrem elektrických hodnôt musí byť tiež zdokumentovaná v skúšobnom protokole výrobcu.

Kontaktný odpor (meraný nad svorkou) pre svorku z nehrdzavejúcej ocele nesmie prekročiť 2.5 mΩ alebo 1 mΩ v prípade iných materiálov. Musí sa zabezpečiť požadovaný uvoľňovací moment.

Preto musia inštalatéri systémov ochrany pred bleskom zvoliť komponenty pripojenia pre požadovanú hodnotu (H alebo N) na mieste. Pre jímaciu tyč (plný bleskový prúd) sa musí použiť napríklad svorka pre pracovnú silu H (100 kA) a pre sieťovinu alebo na vstupe do zeme sa musí použiť svorka pre pracovnú pozíciu N (50 kA). (bleskový prúd je už distribuovaný).

vodiče

EN 62561-2 tiež kladie špeciálne požiadavky na vodiče, ako sú zakončovacie a zvodové vodiče alebo uzemňovacie elektródy, napr. Prstencové zemné elektródy, napríklad:

• Mechanické vlastnosti (minimálna pevnosť v ťahu, minimálne predĺženie)
• Elektrické vlastnosti (max. Odpor)
• Vlastnosti odolnosti proti korózii (umelé starnutie, ako je opísané vyššie).

Musia sa vyskúšať a dodržať mechanické vlastnosti. Obrázok 8 zobrazuje testovacie usporiadanie na testovanie pevnosti v ťahu kruhových vodičov (napr. Hliníka). Kvalita povrchovej úpravy (hladká, súvislá), ako aj minimálna hrúbka a priľnavosť k základnému materiálu sú dôležité a musia sa testovať, najmä ak sa používajú materiály s povrchovou úpravou, ako je pozinkovaná oceľ (St / tZn).

Toto je opísané v norme vo forme skúšky ohybom. Na tento účel sa vzorka ohne o polomer rovnajúci sa 5-násobku jej priemeru do uhla 90 °. Pri tom nemusí vzorka vykazovať ostré hrany, zlomeniny alebo odlupovanie. Okrem toho musia byť materiály vodičov pri inštalácii systémov ochrany pred bleskom ľahko spracovateľné. Drôty alebo pásy (cievky) sa majú ľahko narovnávať pomocou drôtenky (vodiace kladky) alebo pomocou krútenia. Ďalej by malo byť ľahké inštalovať / ohýbať materiály na konštrukciách alebo v pôde. Tieto štandardné požiadavky sú relevantnými vlastnosťami produktu, ktoré musia byť zdokumentované v príslušných produktových listoch výrobcov.

Zemniace elektródy / uzemňovacie tyče

Oddeliteľné uzemňovacie tyče LSP sú vyrobené zo špeciálnej ocele a sú úplne žiarovo pozinkované alebo pozostávajú z vysoko legovanej nehrdzavejúcej ocele. Spojovací kĺb, ktorý umožňuje pripojenie tyčí bez zväčšenia priemeru, je zvláštnosťou týchto zemných tyčí. Každý prút má otvor a čap.

EN 62561-2 špecifikuje požiadavky na zemné elektródy, ako sú materiál, geometria, minimálne rozmery, ako aj mechanické a elektrické vlastnosti. Spojovacie kĺby spájajúce jednotlivé tyče sú slabé miesta. Z tohto dôvodu EN 62561-2 vyžaduje, aby sa museli vykonať dodatočné mechanické a elektrické skúšky na testovanie kvality týchto spojovacích spojov.

Pri tejto skúške sa tyč umiestni do vedenia s oceľovou doskou ako oblasťou nárazu. Vzorka pozostáva z dvoch spojených tyčí, každá s dĺžkou 500 mm. Testovať sa majú tri vzorky z každého typu uzemňovacej elektródy. Na horný koniec vzorky sa naráža pomocou vibračného kladiva s vhodnou vložkou pre kladivo po dobu dvoch minút. Rýchlosť úderu kladiva musí byť 2000 1000 ± 1 50 min-10 a nárazová energia jedného zdvihu musí byť XNUMX ± XNUMX [Nm].

Ak spojky prešli touto skúškou bez viditeľných chýb, podrobia sa umelému starnutiu pôsobením slanej hmly a vlhkej síry. Potom sú spojky zaťažené tromi impulzmi bleskového prúdu tvaru vlny 10/350 μs, každý s veľkosťou 50 kA a 100 kA. Kontaktný odpor (nameraný nad spojkou) uzemňovacích tyčí z nehrdzavejúcej ocele nesmie prekročiť 2.5 mΩ. Na vyskúšanie, či je spojovací kĺb po vystavení tomuto zaťaženiu bleskovým prúdom stále pevne spojený, sa spojovacia sila skúša pomocou stroja na skúšanie ťahu.

Inštalácia funkčného systému ochrany pred bleskom vyžaduje použitie komponentov a zariadení testovaných podľa najnovšej normy. Inštalatéri systémov ochrany pred bleskom musia vybrať a správne nainštalovať komponenty podľa požiadaviek v mieste inštalácie. Okrem mechanických požiadaviek je potrebné brať do úvahy a dodržiavať elektrické kritériá najnovšieho stavu ochrany pred bleskom.

Výpočet skratového prúdu Line-to-Earth

Dimenzovanie uzemňovacích systémov s ohľadom na amplitúdu

Z tohto dôvodu musia byť preskúmané rôzne scenáre najhoršieho prípadu. V systémoch vysokého napätia by najkritickejším prípadom bola dvojitá zemná porucha. Prvá zemná porucha (napríklad na transformátore) môže spôsobiť druhú zemnú poruchu v inej fáze (napríklad chybný koniec utesnenia kábla v systéme vysokého napätia). Podľa tabuľky 1 normy EN 50522 (uzemnenie energetických inštalácií presahujúcich 1 kV ac) bude v tomto prípade cez uzemňovacie vodiče tiecť dvojitý zemný poruchový prúd I''kEE, ktorý je definovaný nasledovne:

I „kEE = 0,85 • I“ k

(I „k = trojpólový počiatočný symetrický skratový prúd)

V inštalácii 20 kV s počiatočným symetrickým skratovým prúdom I''k 16 kA a dobou odpojenia 1 s by bol dvojitý zemný poruchový prúd 13.6 kA. Podľa tejto hodnoty sa musí dimenzovať prúdová intenzita uzemňovacích vodičov a uzemňovacích prípojníc v budove stanice alebo v miestnosti transformátora. V tejto súvislosti možno v prípade prstencového usporiadania uvažovať o rozdelení prúdu (v praxi sa používa faktor 0.65). Plánovanie musí vždy vychádzať zo skutočných údajov systému (konfigurácia systému, skratový prúd medzi zemou, doba odpojenia).

Norma EN 50522 určuje maximálnu hustotu skratového prúdu G (A / mm2) pre rôzne materiály. Prierez vodiča sa určuje z materiálu a doby rozpojenia.

vypočítaný prúd je teraz vydelený prúdovou hustotou G príslušného materiálu a zodpovedajúcim časom odpojenia a minimálnym prierezom A_minút vodiča sa určí.

A_minút= Ja “_{kEE (pobočka)} / G [mm²]

Vypočítaný prierez umožňuje výber vodiča. Tento prierez sa vždy zaokrúhľuje na najbližší väčší menovitý prierez nahor. Napríklad v prípade kompenzovaného systému je samotný uzemňovací systém (časť v priamom kontakte so zemou) zaťažený podstatne nižším prúdom, a to iba zvyškovým zemným poruchovým prúdom I_E = rx I_RES znížená o faktor r. Tento prúd nepresahuje približne 10 A a pri použití bežných prierezov uzemňovacieho materiálu môže bez problémov trvale prúdiť.

Minimálne prierezy zemných elektród

Minimálne prierezy z hľadiska mechanickej pevnosti a korózie sú stanovené v nemeckej norme DIN VDE 0151 (Materiál a minimálne rozmery zemných elektród z hľadiska korózie).

Zaťaženie vetrom v prípade izolovaných jímacích systémov podľa Eurokódu 1

Extrémne poveternostné podmienky na celom svete stúpajú v dôsledku globálneho otepľovania. Nemôžeme ignorovať dôsledky, ako je vysoká rýchlosť vetra, zvýšený počet búrok a silné dažde. Preto dizajnéri a inštalatéri budú čeliť novým výzvam, najmä pokiaľ ide o zaťaženie vetrom. To nemá vplyv iba na stavebné konštrukcie (statika konštrukcie), ale aj na jímacie systémy.

V oblasti ochrany pred bleskom sa doteraz ako dimenzovací základ používali normy DIN 1055-4: 2005-03 a DIN 4131. V júli 2012 boli tieto normy nahradené eurokódmi, ktoré poskytujú celoeurópske štandardizované pravidlá projektovania (plánovanie stavieb).

Norma DIN 1055-4: 2005-03 bola začlenená do Eurokódu 1 (EN 1991-1-4: Zaťaženie konštrukcií - Časť 1-4: Všeobecné zaťaženie - Zaťaženie vetrom) a DIN V 4131: 2008-09 do Eurokódu 3 ( EN 1993-3-1: Časť 3-1: Veže, stožiare a komíny - Veže a stožiare). Tieto dve normy teda tvoria základ pre dimenzovanie jímacích systémov pre systémy ochrany pred bleskom, avšak Eurokód 1 je primárne relevantný.

Nasledujúce parametre sa používajú na výpočet skutočného očakávaného zaťaženia vetrom:

• Veterná zóna (Nemecko je rozdelené do štyroch veterných zón s rôznymi základnými rýchlosťami vetra)
• Kategória terénu (kategórie terénu určujú obklopenie stavby)
• Výška objektu nad úrovňou terénu
• Výška miesta (nad morom, zvyčajne do 800 m nad morom)

Ďalšie ovplyvňujúce faktory, ako napríklad:

• námraza
• Poloha na hrebeni alebo na vrchu kopca
• Výška objektu nad 300 m
• Výška terénu nad 800 m (morská hladina)

musia byť zohľadnené pre konkrétne prostredie inštalácie a musia byť vypočítané osobitne.

Výsledkom kombinácie rôznych parametrov je rýchlosť nárazového vetra, ktorá sa má použiť ako základ pre dimenzovanie jímacích systémov a iných inštalácií, ako sú zvýšené kruhové vodiče. V našom katalógu je pre naše výrobky uvedená maximálna rýchlosť nárazového vetra, aby bolo možné určiť požadovaný počet betónových podkladov v závislosti od rýchlosti nárazového vetra, napríklad v prípade izolovaných jímacích systémov. To umožňuje nielen zistiť statickú stabilitu, ale aj znížiť potrebnú hmotnosť a tým aj zaťaženie strechy.

Dôležité upozornenie:

„Maximálne rýchlosti nárazového vetra“ uvedené v tomto katalógu pre jednotlivé komponenty boli stanovené podľa nemeckých výpočtových požiadaviek špecifických pre Nemecko podľa Eurokódu 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12), ktoré vychádzajú z veternej zóny. mapa Nemecka a súvisiace topografické osobitosti špecifické pre jednotlivé krajiny.

Pri použití produktov z tohto katalógu v iných krajinách musia byť dodržané špecifiká konkrétnej krajiny a ďalšie miestne platné výpočtové metódy popísané v Eurokóde 1 (EN 1991-1-4) alebo v iných miestne platných výpočtových predpisoch (mimo Európy). pozorované. V dôsledku toho sa maximálna rýchlosť nárazového vetra uvedená v tomto katalógu vzťahuje iba na Nemecko a pre ostatné krajiny predstavuje iba hrubú orientáciu. Rýchlosti nárazového vetra musia byť novo vypočítané podľa výpočtových metód špecifických pre danú krajinu!

Pri inštalácii jímacích tyčí do betónových podkladov je potrebné brať do úvahy informácie / rýchlosti nárazového vetra v tabuľke. Tieto informácie platia pre bežné materiály pre zakončovacie tyče (Al, St / tZn, Cu a StSt).

Ak sú jímacie tyče pripevnené pomocou dištančných podložiek, výpočty vychádzajú z nižšie uvedených možností inštalácie.

Maximálne prípustné rýchlosti nárazového vetra sú stanovené pre príslušné výrobky a pri výbere / inštalácii je potrebné ich zohľadniť. Vyššiu mechanickú pevnosť možno dosiahnuť napr. Pomocou šikmej podpery (dva dištančné prvky usporiadané v trojuholníku) (na požiadanie).