BS EN IEC 62305 Blixtskyddsstandard


BS EN / IEC 62305-standarden för blixtskydd publicerades ursprungligen i september 2006 för att ersätta den tidigare standarden, BS 6651: 1999. För en BS EN IEC 62305 Blixtskyddsstandardslutlig period, BS EN / IEC 62305 och BS 6651 gick parallellt, men i augusti 2008 har BS 6651 dragits tillbaka och nu är BS EN / IEC 63205 den erkända standarden för blixtskydd.

BS EN / IEC 62305-standarden återspeglar en ökad vetenskaplig förståelse för blixt och dess effekter under de senaste tjugo åren och gör en översikt över den växande inverkan av teknik och elektroniska system på våra dagliga aktiviteter. BS EN / IEC 62305 är mer komplicerad och krävande än sin föregångare. Den innehåller fyra distinkta delar - allmänna principer, riskhantering, fysisk skada på strukturer och livsfara och elektroniskt systemskydd.

Dessa delar av standarden introduceras här. Under 2010 genomgick dessa delar periodisk teknisk granskning, med uppdaterade delarna 1, 3 och 4 släpptes 2011. Uppdaterad del 2 är för närvarande under diskussion och förväntas publiceras i slutet av 2012.

Nyckeln till BS EN / IEC 62305 är att alla överväganden för blixtskydd drivs av en omfattande och komplex riskbedömning och att denna bedömning inte bara tar hänsyn till strukturen som ska skyddas utan även de tjänster som strukturen är ansluten till. I grund och botten kan strukturellt blixtskydd inte längre övervägas isolerat, skydd mot övergående överspänningar eller elektriska överspänningar är en integrerad del av BS EN / IEC 62305.

Struktur för BS EN / IEC 62305Avvikelser mellan standard BS 6651 och EN IEC 62305

BS EN / IEC 62305-serien består av fyra delar, som alla måste beaktas. Dessa fyra delar beskrivs nedan:

Del 1: Allmänna principer

BS EN / IEC 62305-1 (del 1) är en introduktion till de andra delarna av standarden och beskriver i huvudsak hur man utformar ett Lightning Protection System (LPS) i enlighet med medföljande delar av standarden.

Del 2: Riskhantering

BS EN / IEC 62305-2 (del 2) riskhanteringsmetod, koncentrerar sig inte så mycket på de rent fysiska skadorna på en struktur orsakad av en blixtnedsläpp, utan mer på risken för förlust av människoliv, förlust av service till allmänhet, förlust av kulturarv och ekonomisk förlust.

Del 3: Fysisk skada på strukturer och livsfara

BS EN / IEC 62305-3 (del 3) hänför sig direkt till större delen av BS 6651. Den skiljer sig från BS 6651 så mycket att den nya delen har fyra klasser eller skyddsnivåer av LPS, i motsats till de två grundläggande (vanliga och högrisknivåer i BS 6651.

Del 4: Elektriska och elektroniska system

inom strukturer omfattar BS EN / IEC 62305-4 (del 4) skyddet av elektriska och elektroniska system som är inrymda i strukturer. Den förkroppsligar vad bilaga C i BS 6651 förmedlade, men med en ny zoninriktning som kallas Lightning Protection Zones (LPZs). Den ger information för design, installation, underhåll och testning av ett Lightning Electromagnetic Impulse (LEMP) -skyddssystem (nu kallat överspänningsskyddsåtgärder - SPM) för elektriska / elektroniska system inom en struktur.

Följande tabell ger en bred översikt över nyckelvariationerna mellan den tidigare standarden, BS 6651 och BS EN / IEC 62305.

BS EN / IEC 62305-1 Allmänna principer

Denna inledande del av BS EN / IEC 62305 standardpaket fungerar som en introduktion till de ytterligare delarna av standarden. Den klassificerar källor och typer av skador som ska utvärderas och introducerar de risker eller typer av förlust som kan förväntas till följd av blixtaktiviteten.

Vidare definieras förhållandet mellan skada och förlust som ligger till grund för riskbedömningsberäkningarna i del 2 av standarden.

Blixtströmsparametrar definieras. Dessa används som grund för valet och genomförandet av lämpliga skyddsåtgärder som beskrivs i del 3 och 4 i standarden. Del 1 av standarden introducerar också nya koncept för övervägande när man förbereder ett blixtskyddsschema, såsom blixtskyddszoner (LPZ) och separationsavstånd.

Skador och förlustTabell 5 - Skador och förlust i en struktur enligt olika blixtpunkter (BS EN-IEC 62305-1 Tabell 2)

BS EN / IEC 62305 identifierar fyra huvudkällor för skador:

S1 Blinkar till strukturen

S2 Blinkar nära strukturen

S3 Blinkar till en tjänst

S4 Blinkar nära en tjänst

Varje skada kan leda till en eller flera av tre typer av skador:

D1 Skada på levande varelser på grund av steg- och beröringsspänningar

D2 Fysisk skada (brand, explosion, mekanisk förstörelse, kemisk utsläpp) på grund av blixtströmseffekter inklusive gnistor

D3 Fel på interna system på grund av Lightning Electromagnetic Impulse (LEMP)

Följande typer av förlust kan bero på skador på grund av blixtnedslag:

L1 Förlust av människoliv

L2 Förlust av service till allmänheten

L3 Förlust av kulturarv

L4 Förlust av ekonomiskt värde

Förhållandena mellan alla ovanstående parametrar sammanfattas i tabell 5.

Figur 12 på sidan 271 visar de typer av skador och förluster som orsakas av blixtnedslag.

För en mer detaljerad förklaring av de allmänna principerna som utgör del 1 av BS EN 62305-standarden, se vår fullständiga referenshandbok 'En guide till BS EN 62305'. Även om den är inriktad på BS EN-standarden kan den här guiden tillhandahålla stödjande information av intresse för konsulter som utformar till IEC-motsvarigheten. Se sidan 283 för mer information om den här guiden.

Schema design kriterier

Det perfekta blixtskyddet för en struktur och dess anslutna tjänster skulle vara att stänga strukturen i en jordad och perfekt ledande metallskärm (låda) och dessutom tillhandahålla adekvat bindning av alla anslutna tjänster vid ingången till skärmen.

Detta skulle i huvudsak förhindra att blixtströmmen och det inducerade elektromagnetiska fältet tränger in i strukturen. I praktiken är det dock inte möjligt eller faktiskt kostnadseffektivt att gå så långt.

Denna standard anger således en definierad uppsättning blixtströmsparametrar där skyddsåtgärder, som antagits i enlighet med dess rekommendationer, kommer att minska skador och följdförluster till följd av ett blixtnedslag. Denna minskning av skador och följdförluster är giltig förutsatt att blixtnedslagsparametrarna ligger inom definierade gränser, fastställda som Lightning Protection Levels (LPL).

Blixtskyddsnivåer (LPL)

Fyra skyddsnivåer har bestämts baserat på parametrar som erhållits från tidigare publicerade tekniska dokument. Varje nivå har en fast uppsättning av maximala och minsta blixtströmsparametrar. Dessa parametrar visas i tabell 6. De maximala värdena har använts i konstruktionen av produkter såsom blixtskyddskomponenter och överspänningsskydd (SPD). Minimivärdena för blixtström har använts för att härleda rullvalsens radie för varje nivå.

Tabell 6 - Blixtström för varje LPL baserat på 10-350 μs vågform

För en mer detaljerad förklaring av blixtskyddsnivåer och maximala / minsta strömparametrar, se guiden till BS EN 62305.

Figur 12 - Typerna av skador och förluster till följd av ett blixtnedslag på eller nära en struktur

Blixtskyddszoner (LPZ)Figur 13 - LPZ-konceptet

Konceptet Lightning Protection Zones (LPZ) introducerades inom BS EN / IEC 62305, särskilt för att hjälpa till att bestämma de skyddsåtgärder som krävs för att upprätta skyddsåtgärder för att motverka Lightning Electromagnetic Impulse (LEMP) inom en struktur.

Den allmänna principen är att utrustningen som kräver skydd ska placeras i en LPZ vars elektromagnetiska egenskaper är kompatibla med utrustningens motståndskraft eller immunitet.

Konceptet tillgodoser yttre zoner med risk för direkt blixtnedslag (LPZ 0A), eller risk för partiell blixtström (LPZ 0B) och skyddsnivåer inom interna zoner (LPZ 1 & LPZ 2).

I allmänhet ju högre antal zoner (LPZ 2; LPZ 3 etc) desto lägre förväntade elektromagnetiska effekter. Vanligtvis bör all känslig elektronisk utrustning placeras i LPZ med högre nummer och skyddas mot LEMP med relevanta överspänningsskyddsåtgärder ('SPM' enligt definitionen i BS EN 62305: 2011).

SPM kallades tidigare ett LEMP Protection Measures System (LPMS) i BS EN / IEC 62305: 2006.

Figur 13 belyser LPZ-konceptet som tillämpas på strukturen och SPM. Konceptet utökas i BS EN / IEC 62305-3 och BS EN / IEC 62305-4.

Val av lämpligaste SPM görs med hjälp av riskbedömningen i enlighet med BS EN / IEC 62305-2.

BS EN / IEC 62305-2 Riskhantering

BS EN / IEC 62305-2 är nyckeln till korrekt implementering av BS EN / IEC 62305-3 och BS EN / IEC 62305-4. Bedömning och hantering av risk är nuFigur 14 - Förfarande för att avgöra behovet av skydd (BS EN-IEC 62305-1 Figur 1) betydligt mer djupgående och omfattande än BS 6651.

BS EN / IEC 62305-2 handlar specifikt om att göra en riskbedömning, vars resultat definierar nivån på Lightning Protection System (LPS) som krävs. Medan BS 6651 ägde 9 sidor (inklusive siffror) till ämnet riskbedömning, innehåller BS EN / IEC 62305-2 för närvarande över 150 sidor.

Det första steget i riskbedömningen är att identifiera vilken av de fyra typerna av förlust (som anges i BS EN / IEC 62305-1) strukturen och dess innehåll kan uppstå. Det slutgiltiga syftet med riskbedömningen är att kvantifiera och vid behov minska relevanta primära risker, dvs.

R1 risk för människoliv

R2 risk för förlust av service för allmänheten

R3 risk för förlust av kulturarv

R4 risk för förlust av ekonomiskt värde

För var och en av de tre första primära riskerna är en acceptabel risk (RT) är inställd. Dessa data kan hämtas i tabell 7 i IEC 62305-2 eller tabell NK.1 i den nationella bilagan till BS EN 62305-2.

Varje primär risk (Rn) bestäms genom en lång serie beräkningar som definieras inom standarden. Om den faktiska risken (Rn) är mindre än eller lika med den acceptabla risken (RT), då behövs inga skyddsåtgärder. Om den faktiska risken (Rn) är större än motsvarande tolererbar risk (RT) måste skyddsåtgärder vidtas. Ovanstående process upprepas (med nya värden som hänför sig till de valda skyddsåtgärderna) tills Rn är mindre än eller lika med motsvarande RT. Det är den iterativa processen som visas i figur 14 som bestämmer valet eller blixtskyddsnivå (LPL) för Lightning Protection System (LPS) och Surges Protective Measures (SPM) för att motverka Lightning Electromagnetic impuls (LEMP).

BS EN / IEC 62305-3 Fysisk skada på strukturer och livshot

Denna del av standardpaketet handlar om skyddsåtgärder i och runt en struktur och hänför sig som sådan direkt till större delen av BS 6651.

Huvuddelen av denna del av standarden ger vägledning om utformningen av ett externt Lightning Protection System (LPS), internt LPS och underhålls- och inspektionsprogram.

Åskskyddssystem (LPS)

BS EN / IEC 62305-1 har definierat fyra blixtskyddsnivåer (LPL) baserat på de troliga minimala och maximala blixtströmmarna. Dessa LPL motsvarar direkt klasser av Lightning Protection System (LPS).

Korrelationen mellan de fyra nivåerna av LPL och LPS identifieras i tabell 7. I huvudsak, ju större LPL, desto högre klass krävs av LPS.

Tabell 7 - Förhållandet mellan blixtskyddsnivå (LPL) och klass av LPS (BS EN-IEC 62305-3 Tabell 1)

Klassen av LPS som ska installeras styrs av resultatet av riskbedömningsberäkningen markerad i BS EN / IEC 62305-2.

Externa LPS-designöverväganden

Blixtskyddsdesignern måste inledningsvis överväga de termiska och explosiva effekterna som orsakas vid ett blixtnedslag och konsekvenserna för den aktuella strukturen. Beroende på konsekvenserna kan designern välja någon av följande typer av extern LPS:

- Isolerat

- Icke-isolerad

En isolerad LPS väljs vanligtvis när strukturen är konstruerad av brännbara material eller utgör en explosionsrisk.

Omvänt kan ett icke-isolerat system monteras där ingen sådan fara finns.

En extern LPS består av:

- Luftavslutningssystem

- Nedledarsystem

- Jordavslutningssystem

Dessa enskilda element i en LPS bör anslutas tillsammans med lämpliga blixtskyddskomponenter (LPC) som uppfyller (i fallet med BS EN 62305) BS EN 50164-serien (notera att denna BS EN-serie ska ersättas av BS EN / IEC 62561-serien). Detta kommer att säkerställa att i händelse av en blixtström urladdas till strukturen, kommer korrekt design och val av komponenter att minimera eventuella skador.

Luftavslutningssystem

Luftavslutningssystemets roll är att fånga upp blixturladdningsströmmen och sprida den ofarligt till jorden via nedledaren och jordavslutningssystemet. Därför är det mycket viktigt att använda ett korrekt utformat luftavslutningssystem.

BS EN / IEC 62305-3 förespråkar följande, i vilken kombination som helst, för utformningen av luftavslutningen:

- Luftstänger (eller ändstycken) oavsett om de är fristående mastar eller kopplade till ledare för att bilda ett nät på taket

- Ledningsnät (eller upphängda) ledare, oavsett om de stöds av fristående master eller är kopplade till ledare för att bilda ett nät på taket

- Nätad ledningsnätverk som kan ligga i direktkontakt med taket eller upphängas ovanför det (om det är av yttersta vikt att taket inte utsätts för direkt blixtnedslag)

Standarden gör det helt klart att alla typer av luftavslutningssystem som används ska uppfylla de positioneringskrav som fastställs i standarden. Det framhåller att luftavslutningskomponenterna ska installeras på hörn, exponerade punkter och kanter på strukturen. De tre grundläggande metoderna som rekommenderas för att bestämma placeringen av luftavslutningssystemen är:

- Rullande sfärmetoden

- Metoden för skyddsvinkel

- Maskmetoden

Dessa metoder beskrivs på följande sidor.

Rullande sfärmetoden

Rullande sfärmetoden är ett enkelt sätt att identifiera områden i en struktur som behöver skydd, med hänsyn till möjligheten för sidoslag mot strukturen. Grundkonceptet för att applicera den rullande sfären på en struktur illustreras i figur 15.

Figur 15 - Tillämpning av rullande sfärmetoden

Rullande sfärmetoden användes i BS 6651, den enda skillnaden är att det i BS EN / IEC 62305 finns olika radier av rullningssfären som motsvarar den relevanta klassen av LPS (se tabell 8).

Tabell 8 - Motsvarande värden för rullande sfärradie

Denna metod är lämplig för att definiera skyddszoner för alla typer av strukturer, särskilt de med komplex geometri.

Metoden för skyddsvinkelFigur 16 - Metoden för skyddsvinkel för en enda luftstav

Metoden för skyddsvinkel är en matematisk förenkling av rullande sfärmetoden. Skyddsvinkeln (a) är den vinkel som skapas mellan spetsen (A) på den vertikala stången och en linje som projiceras ner till ytan på vilken stången sitter (se Figur 16).

Den skyddsvinkel som en luftstång ger är uppenbarligen ett tredimensionellt koncept där stången tilldelas en skyddskon genom att svepa linjen AC i skyddsvinkeln hela 360 ° runt luftstången.

Skyddsvinkeln skiljer sig åt från luftstångens varierande höjd och LPS-klass. Skyddsvinkeln som tillhandahålls av en luftstång bestäms av tabell 2 i BS EN / IEC 62305-3 (se figur 17).

Figur 17 - Bestämning av skyddsvinkeln (BS EN-IEC 62305-3 Tabell 2)

Att variera skyddsvinkeln är en förändring av den enkla 45 ° skyddszonen som i de flesta fall tillhandahålls i BS 6651. Dessutom använder den nya standarden höjden på luftavslutningssystemet över referensplanet, oavsett om det är mark- eller taknivå (Se Figur 18).

Figur 18 - Effekt av referensplanets höjd på

Nätmetoden

Detta är den metod som oftast användes enligt rekommendationerna i BS 6651. Igen, inom BS EN / IEC 62305 definieras fyra olika luftavslutningsstorlekar och motsvarar den relevanta klassen av LPS (se tabell 9).

Tabell 9 - Maximala värden på maskstorlek motsvarande

Denna metod är lämplig där vanliga ytor kräver skydd om följande villkor är uppfyllda:Figur 19 - Nät för dold luftavslutning

- Luftavslutningsledare måste placeras vid takkanter, på taköverhäng och på takets åsar med en stigning över 1 på 10 (5.7º)

- Ingen metallinstallation sticker ut ovanför luftavslutningssystemet

Modern forskning om blixtnedslag har visat att takets kanter och hörn är mest mottagliga för skador.

Så på alla strukturer, särskilt med platta tak, bör omkretsledare installeras så nära takets ytterkanter som det är praktiskt möjligt.

Som i BS 6651 tillåter den nuvarande standarden användning av ledare (oavsett om de är slumpmässiga metallarbeten eller dedikerade LP-ledare) under taket. Vertikala luftstänger (finials) eller slagplattor ska monteras ovanför taket och anslutas till ledningssystemet under. Luftstängerna bör vara placerade högst 10 m från varandra och om slagplattor används som ett alternativ bör dessa placeras strategiskt över takområdet med högst 5 m mellanrum.

Icke-konventionella luftavslutningssystem

Mycket teknisk (och kommersiell) debatt har rasat genom åren om giltigheten av påståenden från förespråkarna för sådana system.

Detta ämne diskuterades omfattande inom de tekniska arbetsgrupperna som sammanställde BS EN / IEC 62305. Resultatet var att förbli med den information som finns inom denna standard.

BS EN / IEC 62305 anger otvetydigt att volymen eller skyddszonen som tillhandahålls av luftavslutningssystemet (t.ex. luftstång) endast ska bestämmas av lufttermineringssystemets verkliga fysiska dimension.

Detta uttalande förstärks inom 2011-versionen av BS EN 62305, genom att införlivas i standarddelen, snarare än att ingå i en bilaga (bilaga A till BS EN / IEC 62305-3: 2006).

Om luftstången typiskt är 5 m lång skulle det enda kravet på skyddszonen som denna luftstång ger vara baserat på 5 m och den relevanta klassen av LPS och inte någon förbättrad dimension som hävdas av vissa icke-konventionella luftstänger.

Det finns ingen annan standard som planeras att köras parallellt med denna standard BS EN / IEC 62305.

Naturliga komponenter

När metalltak betraktas som ett naturligt luftavslutningsarrangemang, gav BS 6651 vägledning om minimitjocklek och materialtyp som övervägs.

BS EN / IEC 62305-3 ger liknande vägledning samt ytterligare information om taket måste betraktas som punkteringssäkert från en blixtnedslag (se tabell 10).

Tabell 10 - Minsta tjocklek på metallplåt eller metallrör i luft

Det ska alltid finnas minst två nedledare fördelade runt strukturens omkrets. Nedledare bör så långt det är möjligt installeras i varje exponerat hörn av strukturen, eftersom forskning har visat att de bär större delen av blixtströmmen.

Naturliga komponenterFigur 20 - Typiska metoder för bindning till stålarmering

BS EN / IEC 62305, liksom BS 6651, uppmuntrar användningen av slumpmässiga metalldelar på eller inom strukturen som ska införlivas i LPS.

Där BS 6651 uppmuntrade en elektrisk kontinuitet när man använder armeringsstänger i betongkonstruktioner, så gör BS EN / IEC 62305-3 det också. Dessutom anges att armeringsstänger är svetsade, fastspända med lämpliga anslutningskomponenter eller överlappade minst 20 gånger armeringsdiametern. Detta för att säkerställa att de armeringsjärn som sannolikt kommer att bära blixtströmmar har säkra anslutningar från en längd till en annan.

När interna armeringsstänger krävs för att anslutas till externa nedledare eller jordnät är något av arrangemangen som visas i figur 20 lämplig. Om anslutningen från bindningsledaren till armeringsjärnet ska vara innesluten i betong rekommenderar standarden att två klämmor används, en ansluten till en armeringslängd och den andra till en annan armeringslängd. Skarvarna bör sedan inneslutas av en fukthämmande förening, såsom Denso-tejp.

Om armeringsstänger (eller konstruktionsstålramar) ska användas som nedledare, bör elektrisk kontinuitet fastställas från luftavslutningssystemet till jordningssystemet. För nybyggnadskonstruktioner kan detta bestämmas i det tidiga konstruktionsstadiet genom att använda dedikerade armeringsjärn eller alternativt att driva en dedikerad kopparledare från toppen av konstruktionen till fundamentet innan betongen hälls. Denna dedikerade kopparledare bör bindas till de intilliggande / intilliggande armeringsjärnen med jämna mellanrum.

Om det råder tvivel om armeringsstångens väg och kontinuitet i befintliga strukturer bör ett externt nedledarsystem installeras. Dessa bör helst bindas till det förstärkande nätverket av strukturerna längst upp och ned i strukturen.

Jordavslutningssystem

Jordavslutningssystemet är viktigt för spridning av blixtström säkert och effektivt i marken.

I linje med BS 6651 rekommenderar den nya standarden ett enda integrerat jordavslutningssystem för en struktur som kombinerar blixtskydd, kraft- och telekommunikationssystem. Samtycke från den operativa myndigheten eller ägaren av de relevanta systemen bör erhållas innan all bindning äger rum.

En bra jordanslutning bör ha följande egenskaper:

- Lågt elektriskt motstånd mellan elektroden och jorden. Ju lägre jordelektrodmotstånd desto mer sannolikt kommer blixtströmmen att välja att strömma längs den vägen framför alla andra, vilket gör att strömmen kan ledas säkert till och försvinna i jorden

- Bra korrosionsbeständighet. Valet av material för jordelektroden och dess anslutningar är av avgörande betydelse. Det kommer att begravas i jord i många år så det måste vara helt pålitligt

Standarden förespråkar ett krav på motstånd med låg jordning och påpekar att det kan uppnås med ett övergripande jordavslutningssystem på 10 ohm eller mindre.

Tre grundläggande jordelektrodarrangemang används.

- Typ A-arrangemang

- Typ B-arrangemang

- Grundjordelektroder

Typ A-arrangemang

Denna består av horisontella eller vertikala jordelektroder, anslutna till varje nedledare fäst på utsidan av strukturen. Detta är i huvudsak det jordningssystem som används i BS 6651, där varje nedledare har en jordelektrod (stav) ansluten till sig.

Typ B-arrangemang

Detta arrangemang är i huvudsak en helt ansluten ringjordelektrod som är placerad runt konstruktionens periferi och är i kontakt med den omgivande jorden under minst 80% av dess totala längd (dvs 20% av dess totala längd kan vara inrymd i byggnadens källare och inte i direkt kontakt med jorden).

Grundjordelektroder

Detta är i huvudsak ett jordningsarrangemang av typ B. Den består av ledare som är installerade i konstruktionens betongfundament. Om det krävs ytterligare elektroder behöver de uppfylla samma kriterier som för typ B-arrangemang. Grundjordelektroder kan användas för att förstärka det stålförstärkande fundamentnätet.

Ett urval av jordningskomponenter av hög kvalitet av LSP

Separationsavstånd (isolerings) av den externa LPS

Ett separationsavstånd (dvs. den elektriska isoleringen) mellan den yttre LPS och de strukturella metalldelarna krävs i huvudsak. Detta minimerar risken för att partiell blixtström införs internt i strukturen.

Detta kan uppnås genom att placera blixtledare tillräckligt långt bort från alla ledande delar som har vägar som leder in i strukturen. Så om blixtnedslaget träffar blixtledaren kan den inte 'överbrygga gapet' och blinka över till intilliggande metallverk.

BS EN / IEC 62305 rekommenderar ett enda integrerat jordavslutningssystem för en struktur som kombinerar blixtskydd, kraft och telekommunikationssystem.

Interna överväganden för LPS-design

Den interna LPS: s grundläggande roll är att säkerställa att farlig gnistbildning undviks i strukturen som ska skyddas. Detta kan bero på, efter en blixturladdning, av blixtströmmen som flyter i den externa LPS eller faktiskt andra ledande delar av strukturen och försöker blinka eller gnista till interna metallinstallationer.

Genom att utföra lämpliga potentialmässiga limningsåtgärder eller se till att det finns tillräckligt elektriskt isoleringsavstånd mellan metalldelarna kan man undvika farlig gnistbildning mellan olika metalldelar.

Blixtens potentialutjämning

Potentialutjämning är helt enkelt den elektriska sammankopplingen av alla lämpliga metalliska installationer / delar, så att i händelse av blixtströmmar flyter ingen metalldel med en annan spänningspotential i förhållande till varandra. Om metalldelarna i huvudsak har samma potential, upphör risken för gnistbildning eller flashover.

Denna elektriska sammankoppling kan uppnås genom naturlig / oavsiktlig förbindning eller genom att använda specifika bindningsledare som är dimensionerade enligt tabellerna 8 och 9 i BS EN / IEC 62305-3.

Limning kan också åstadkommas genom användning av överspänningsskyddsanordningar (SPD) där den direkta anslutningen med bindningsledare inte är lämplig.

Figur 21 (som är baserad på BS EN / IEC 62305-3 figE.43) visar ett typiskt exempel på ett potentialutjämningsarrangemang. Gas-, vatten- och centralvärmesystemet är alla bundna direkt till potentialutjämningsfältet som ligger inuti men nära en yttervägg nära marknivå. Strömkabeln är bunden via en lämplig SPD, uppströms den elektriska mätaren, till potentialutjämningsstången. Denna bindningsstång ska placeras nära huvudfördelningskortet (MDB) och också nära ansluten till jordavslutningssystemet med korta ledare. I större eller utsträckta strukturer kan flera bindningsstänger krävas men de bör alla vara sammankopplade med varandra.

Skärmen på vilken antennkabel som helst och eventuell skärmad strömförsörjning till elektroniska apparater som dirigeras in i strukturen bör också fästas vid potentialutjämnaren.

Ytterligare vägledning relaterad till potentialutjämning, nätade sammankopplingsjordningssystem och SPD-val finns i LSP-guideboken.

BS EN / IEC 62305-4 Elektriska och elektroniska system inom strukturer

Elektroniska system genomsyrar nu nästan alla aspekter av våra liv, från arbetsmiljön, genom att fylla bilen med bensin och till och med handla på det lokala snabbköpet. Som samhälle är vi nu starkt beroende av kontinuerlig och effektiv drift av sådana system. Användningen av datorer, elektroniska processkontroller och telekommunikation har exploderat under de senaste två decennierna. Det finns inte bara fler system, utan den fysiska storleken på den inblandade elektroniken har minskat avsevärt (mindre storlek betyder mindre energi som krävs för att skada kretsar).

BS EN / IEC 62305 accepterar att vi nu lever i den elektroniska tidsåldern, vilket gör LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) skydd för elektroniska och elektriska system integrerade i standarden genom del 4. LEMP är termen som ges till blixtens totala elektromagnetiska effekter, inklusive genomförda stigningar (övergående överspänningar och strömmar) och utstrålade elektromagnetiska fälteffekter.

LEMP-skada är så utbredd att den identifieras som en av de specifika typerna (D3) som ska skyddas mot och att LEMP-skador kan uppstå från alla strejkpunkter till strukturen eller anslutna tjänster - direkt eller indirekt - för ytterligare referens till typerna av skador orsakade av blixtar, se tabell 5. Detta utökade tillvägagångssätt tar också hänsyn till risken för brand eller explosion förknippad med tjänster som är anslutna till strukturen, t.ex. ström, telekom och andra metallledningar.

Blixt är inte det enda hotet ...

Övergående överspänningar orsakade av elektriska kopplingshändelser är mycket vanliga och kan orsaka betydande störningar. Ström som strömmar genom en ledare skapar ett magnetfält där energi lagras. När strömmen avbryts eller stängs av frigörs plötsligt energin i magnetfältet. I ett försök att skingra sig själv blir det en högspänningstransient.

Ju mer lagrad energi, desto större blir den övergående. Högre strömmar och längre ledningslängder bidrar både till mer energi lagrad och frigörs!

Det är därför induktiva belastningar som motorer, transformatorer och elektriska drivenheter är vanliga orsaker till omkoppling av transienter.

Betydelsen av BS EN / IEC 62305-4

Tidigare övergående överspänning eller överspänningsskydd inkluderades som en rådande bilaga i BS 6651-standarden, med en separat riskbedömning. Som ett resultat installerades ofta skydd efter att utrustningsskador drabbats, ofta genom skyldigheten gentemot försäkringsbolagen. Den enskilda riskbedömningen i BS EN / IEC 62305 dikterar dock huruvida strukturellt och / eller LEMP-skydd krävs, varför strukturellt blixtskydd inte nu kan ses isolerat från övergående överspänningsskydd - så kallat överspänningsskydd (SPD) inom denna nya standard. Detta i sig är en betydande avvikelse från BS 6651.

I enlighet med BS EN / IEC 62305-3 kan ett LPS-system inte längre monteras utan blixtström eller potentialutjämning av SPD: er till inkommande metalltjänster som har "levande kärnor" - såsom kraft- och telekablar - som inte kan bindas direkt till jorden. Sådana SPD: er krävs för att skydda mot risken för förlust av människoliv genom att förhindra farlig gnistbildning som kan medföra brand eller risk för elchock.

Blixtströms- eller potentialutjämnings-SPD: er används också på luftledningar som matar strukturen som är i riskzonen för en direkt strejk. Användningen av dessa SPD: er bara "ger inget effektivt skydd mot fel i känsliga elektriska eller elektroniska system", för att citera BS EN / IEC 62305 del 4, som specifikt är avsedd för skydd av elektriska och elektroniska system inom strukturer.

Blixtström SPD: er utgör en del av en samordnad uppsättning SPD: er som inkluderar överspännings-SPD: er som totalt behövs för att effektivt skydda känsliga elektriska och elektroniska system från både blixt- och växlingstransienter.

Blixtskyddszoner (LPZ)Figur 22 - Grundläggande LPZ-koncept - BS EN-IEC 62305-4

Medan BS 6651 erkände ett koncept för zonindelning i bilaga C (platskategorierna A, B och C), definierar BS EN / IEC 62305-4 begreppet blixtskyddszoner (LPZ). Figur 22 illustrerar det grundläggande LPZ-konceptet som definieras av skyddsåtgärder mot LEMP som beskrivs i del 4.

Inom en struktur skapas en serie LPZ: er för att ha eller identifieras som redan har successivt mindre exponering för effekterna av blixtar.

Efterföljande zoner använder en kombination av limning, avskärmning och samordnade SPD för att uppnå en signifikant minskning av LEMP-svårighetsgraden, från genomförda överspänningsströmmar och övergående överspänningar, liksom utstrålade magnetfälteffekter. Designers samordnar dessa nivåer så att den känsligare utrustningen placeras i de mer skyddade zonerna.

LPZ: erna kan delas in i två kategorier - 2 externa zoner (LPZ 0A, LPZ 0B) och vanligtvis 2 interna zoner (LPZ 1, 2) även om ytterligare zoner kan införas för en ytterligare minskning av det elektromagnetiska fältet och blixtström om det behövs.

Yttre zoner

LPZ 0A är området som utsätts för direkta blixtnedslag och kan därför behöva bära upp till full blixtström.

Detta är vanligtvis takområdet på en struktur. Det fulla elektromagnetiska fältet förekommer här.

LPZ 0B är området som inte utsätts för direkta blixtnedslag och är typiskt en sidos väggar.

Emellertid inträffar fortfarande hela det elektromagnetiska fältet här och ledda partiella blixtströmmar och omkopplingar kan förekomma här.

Interna zoner

LPZ 1 är det inre området som utsätts för partiella blixtströmmar. De ledda blixtströmmarna och / eller strömbrytarna minskar jämfört med de externa zonerna LPZ 0A, LPZ 0B.

Detta är vanligtvis området där tjänster går in i strukturen eller där huvudströmbrytaren finns.

LPZ 2 är ett inre område som ligger ytterligare inne i strukturen där resterna av blixtimpulsströmmar och / eller omkopplingar minskar jämfört med LPZ 1.

Detta är vanligtvis ett avskärmat rum eller, för nätström, i området för underfördelningskortet. Skyddsnivåerna inom en zon måste samordnas med immunitetsegenskaperna hos utrustningen som ska skyddas, dvs. ju mer känslig utrustningen är, desto mer skyddad behöver den zon.

Den befintliga strukturen och layouten i en byggnad kan göra tydliga zoner, eller LPZ-tekniker kan behöva tillämpas för att skapa de nödvändiga zonerna.

Överspänningsskyddsåtgärder (SPM)

Vissa områden i en struktur, såsom ett avskärmade rum, är naturligtvis bättre skyddade från blixt än andra och det är möjligt att utvidga de mer skyddade zonerna genom noggrann design av LPS, jordbindning av metalltjänster som vatten och gas och kablar tekniker. Det är dock rätt installation av samordnade överspänningsskyddsenheter (SPD) som skyddar utrustningen mot skador samt säkerställer kontinuitet i dess drift - kritiskt för att eliminera stillestånd. Dessa åtgärder kallas totalt överspänningsskyddsåtgärder (SPM) (tidigare LEMP Protection Measures System (LPMS)).

Vid tillämpning av limning, avskärmning och SPD måste teknisk excellens balanseras med ekonomisk nödvändighet. För nybyggnationer kan bindnings- och screeningåtgärder utformas integrerat för att utgöra en del av hela SPM. För en befintlig struktur är det troligtvis den enklaste och mest kostnadseffektiva lösningen att eftermontera en uppsättning samordnade SPD.

Klicka på redigeringsknappen för att ändra texten. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Samordnade SPD

BS EN / IEC 62305-4 betonar användningen av samordnade SPD för att skydda utrustning i deras miljö. Detta betyder helt enkelt en serie SPD: er vars platser och LEMP-hanteringsattribut är samordnade på ett sådant sätt att de skyddar utrustningen i sin miljö genom att reducera LEMP-effekterna till osäker nivå. Så det kan finnas en kraftig blixtström SPD vid serviceingången för att hantera majoriteten av överspänningsenergin (partiell blixtström från en LPS och / eller luftledningar) med respektive övergående överspänning kontrollerad till säkra nivåer med samordnade plus nedströms överspänning SPD för att skydda terminalutrustning inklusive potentiell skada genom omkoppling av källor, t.ex. stora induktiva motorer. Lämpliga SPD bör installeras överallt där tjänster går från en LPZ till en annan.

Samordnade SPD måste effektivt fungera tillsammans som ett kaskad system för att skydda utrustning i sin miljö. Till exempel bör blixtströmmen SPD vid serviceingången hantera majoriteten av överspänningsenergi, vilket tillräckligt avlastar de nedströms överspännings-SPD: erna för att kontrollera överspänningen.

Lämpliga SPD bör installeras överallt där tjänster går från en LPZ till en annan

Dålig samordning kan innebära att överspännings-SPD: erna utsätts för för mycket kraftenergi som sätter både sig själv och potentiellt utrustning i riskzonen för skador.

Dessutom måste spänningsskyddsnivåer eller genomsläppsspänningar för installerade SPD-enheter samordnas med den isolerande motståndsspänningen för installationens delar och motståndsspänningen för elektronisk utrustning.

Förbättrade SPD

Även om fullständig skada på utrustningen inte är önskvärd kan behovet av att minimera stillestånd som ett resultat av förlust av drift eller funktionsfel i utrustningen också vara avgörande. Detta är särskilt viktigt för industrier som betjänar allmänheten, vare sig det är sjukhus, finansinstitut, tillverkningsanläggningar eller kommersiella företag, där oförmågan att tillhandahålla sina tjänster på grund av förlust av utrustning skulle resultera i betydande hälsa och säkerhet och / eller ekonomisk konsekvenser.

Standard SPD-skivor får endast skydda mot vanliga lägesbågar (mellan strömförande ledare och jord), vilket ger effektivt skydd mot direkt skada men inte mot stillestånd på grund av systemstörningar.

BS EN 62305 överväger därför användningen av förbättrade SPD: er (SPD *) som ytterligare minskar risken för skador och fel på kritisk utrustning där kontinuerlig drift krävs. Installatörer måste därför vara mycket mer medvetna om applikations- och installationskraven för SPD: er än vad de kanske tidigare har varit.

Överlägsna eller förbättrade SPD: er ger lägre (bättre) genomsläppsspänningsskydd mot överspänningar i både vanligt läge och differentialläge (mellan strömförande ledare) och ger därför också ytterligare skydd vid limning och skärmning.

Sådana förbättrade SPD kan till och med erbjuda upp till nät typ 1 + 2 + 3 eller data / telekomtest Cat D + C + B skydd inom en enhet. Eftersom terminalutrustning, t.ex. datorer, tenderar att vara mer sårbar för störningar i differentierat läge, kan detta ytterligare skydd vara en viktig faktor.

Dessutom möjliggör kapaciteten att skydda mot vanliga och differentierade lägesutrustningar att utrustningen förblir i drift under kraftig ökning - vilket ger stora fördelar för både kommersiella, industriella och offentliga serviceorganisationer.

Alla LSP SPD erbjuder förbättrad SPD-prestanda med branschledande låga genomsläppsspänningar

(spänningsskyddsnivå, Up), eftersom detta är det bästa valet för att uppnå kostnadseffektivt, underhållsfritt upprepat skydd förutom att förhindra kostsam systemstopp. Lågt genomsläppsspänningsskydd i alla vanliga och differentiella lägen innebär att färre enheter krävs för att ge skydd, vilket sparar enhetens och installationskostnaderna, samt installationstid.

Alla LSP SPD erbjuder förbättrad SPD-prestanda med branschledande låg genomsläppsspänning

Slutsats

Blixt utgör ett tydligt hot mot en struktur men ett växande hot mot systemen inom strukturen på grund av ökad användning och beroende av elektrisk och elektronisk utrustning. BS EN / IEC 62305-serien av standarder erkänner detta tydligt. Strukturellt blixtskydd kan inte längre isoleras från övergående överspänning eller överspänningsskydd på utrustningen. Användningen av förbättrade SPD: er ger ett praktiskt kostnadseffektivt skyddsmedel som möjliggör kontinuerlig drift av kritiska system under LEMP-aktivitet.