Sammanfatta blixt- och överspänningsskydd

Planerad säkerhet

Blixtzonskoncept

Byggnaden är indelad i olika hotade zoner. Dessa zoner hjälper till att definiera nödvändiga skyddsåtgärder, särskilt blixt- och överspänningsskyddsanordningar och komponenter. En del av ett EMC-kompatibelt (EMC: Electro Magnetic Compatibility) blixtskyddskoncept är det externa blixtskyddssystemet (inklusive luftavslutningssystem, nedledarsystem, jordavslutningssystem), potentialutjämning, rumsskydd och överspänningsskydd för system för strömförsörjning och informationsteknik. Definitioner gäller som klassificerade i tabell 1. Enligt kraven och belastningarna på överspänningsskyddsanordningar kategoriseras de som blixtlåsavledare, överspänningsavledare och kombinerade avledare. De högsta kraven ställs på urladdningskapaciteten för blixtströmavledare och kombinerade avledare som används vid övergången från blixtskyddsområde 0_A till 1 eller 0_A till 2. Dessa avledare måste kunna leda partiella blixtströmmar på 10/350 μs vågform flera gånger utan att förstöras för att förhindra inträngande av destruktiva partiella blixtströmmar i en elektrisk installation av en byggnad. Vid övergångspunkten från LPZ 0_B till 1 eller nedströms om blixtströmavledaren vid övergångspunkten från LPZ 1 till 2 och högre används överspänningsavledare för att skydda mot överspänningar. Deras uppgift är både att reducera den återstående energin i uppströmsskyddsstegen ytterligare och att begränsa de spänningar som induceras eller genereras i själva installationen.

Blixt- och överspänningsskyddsåtgärderna vid gränserna för blixtskyddszonerna som beskrivs ovan gäller även för strömförsörjnings- och informationstekniksystem. Alla åtgärder som beskrivs i EMC-kompatibelt blixtskyddskoncept hjälper till att uppnå kontinuerlig tillgänglighet av elektriska och elektroniska enheter och installationer. För mer detaljerad teknisk information, besök www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Yttre zoner:

LPZ 0: Zon där hotet beror på det outmattade blixtens elektromagnetiska fält och där de interna systemen kan utsättas för helt eller delvis blixtström.

LPZ 0 är indelad i:

LPZ 0_A: Zon där hotet beror på direkt blixt och hela elektromagnetiska fält. De interna systemen kan utsättas för full blixtström.

LPZ 0_B: Zon skyddad mot direkta blixtar, men där hotet är det fulla blixtens elektromagnetiska fält. De interna systemen kan utsättas för partiella blixtar.

Inre zoner (skyddad mot direkta blixtar):

LPZ 1: Zon där överspänningsströmmen är begränsad av strömdelnings- och isoleringsgränssnitt och / eller av SPD vid gränsen. Rumsskydd kan dämpa blixtens elektromagnetiska fält.

LPZ 2 ... n: Zon där överspänningsströmmen kan begränsas ytterligare av strömdelnings- och isoleringsgränssnitt och / eller av ytterligare SPD vid gränsen. Ytterligare rumsskydd kan användas för att ytterligare dämpa det blixtens elektromagnetiska fält.

Termer och definitioner

Brytförmåga, följ nuvarande släckningsförmåga I_fi

Brytförmågan är det oinflytade (potentiella) rms-värdet på nätströmmen som automatiskt kan släckas av överspänningsskyddet när du ansluter U_C. Det kan bevisas i ett driftstest enligt EN 61643-11: 2012.

Kategorier enligt IEC 61643-21: 2009

Ett antal impulsspänningar och impulsströmmar beskrivs i IEC 61643-21: 2009 för att testa strömförmågan och spänningsbegränsningen för impulsstörningar. Tabell 3 i denna standard listar dessa i kategorier och ger föredragna värden. I tabell 2 i standarden IEC 61643-22 tilldelas källorna till transienter till de olika impulskategorierna enligt frikopplingsmekanismen. Kategori C2 inkluderar induktiv koppling (överspänningar), kategori D1 galvanisk koppling (blixtströmmar). Den relevanta kategorin specificeras i de tekniska data. LSP överspänningsskydd överstiger värdena i de angivna kategorierna. Därför indikeras det exakta värdet för impulsströmens bärförmåga med den nominella urladdningsströmmen (8/20 μs) och blixtimpulsströmmen (10/350 μs).

Kombinationsvåg

En kombinationsvåg genereras av en hybridgenerator (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) med en fiktiv impedans på 2 Ω. Den generatorns öppna kretsspänning kallas U_OC. ELLER_OC är en föredragen indikator för typ 3-avledare eftersom endast dessa avledare kan testas med en kombinationsvåg (enligt EN 61643-11).

Gränsfrekvens f_G

Gränsfrekvensen definierar det frekvensberoende beteendet hos en arrester. Avskärningsfrekvensen är ekvivalent med den frekvens som inducerar en insättningsförlust (a_E) av 3 dB under vissa testförhållanden (se EN 61643-21: 2010). Om inget annat anges avser detta värde ett 50 Ω-system.

Grad av skydd

IP-skyddsgraden motsvarar skyddskategorierna

beskrivs i IEC 60529.

Kopplingstid t_a

Frånkopplingstiden är tiden som går till den automatiska frånkopplingen från strömförsörjningen i händelse av fel på kretsen eller utrustningen som ska skyddas. Frånkopplingstiden är ett applikationsspecifikt värde som härrör från felströmens intensitet och skyddsanordningens egenskaper.

Energikoordinering av SPD

Energikoordinering är den selektiva och samordnade interaktionen mellan kaskadskyddselement (= SPD) i ett övergripande blixt- och överspänningsskyddskoncept. Detta innebär att den totala belastningen på blixtimpulsströmmen delas mellan SPD: erna beroende på deras energibärande förmåga. Om energikoordinering inte är möjlig är SPD: er nedströms inte tillräckliga

lindras av uppströms SPD: er eftersom uppströms SPD fungerar för sent, otillräckligt eller inte alls. Följaktligen kan nedströms SPD såväl som terminalutrustning som ska skyddas förstöras. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 beskriver hur man kan verifiera energikoordinering. Gnistgap-baserade SPD-skivor av typ 1 erbjuder stora fördelar på grund av deras spänningsomkoppling

karakteristiska (se WeTA BREAKER FSMÖRJELSE).

Frekvensomfång

Frekvensområdet representerar överföringsområdet eller avstängningsfrekvensen för en avledare beroende på de beskrivna dämpningsegenskaperna.

Inkopplingsförlust

Med en given frekvens definieras förlusten av en överspänningsskyddsanordning av förhållandet mellan spänningsvärdet på installationsplatsen före och efter installationen av överspänningsskyddsanordningen. Om inget annat anges avser värdet ett 50 Ω-system.

Integrerad reservsäkring

Enligt produktstandarden för SPD måste överströmsskyddsanordningar / reservsäkringar användas. Detta kräver dock extra utrymme i fördelningskortet, ytterligare kabellängder, som ska vara så korta som möjligt enligt IEC 60364-5-53, ytterligare installationstid (och kostnader) och dimensionering av säkringen. En säkring integrerad i avledaren som är perfekt lämpad för de involverade impulsströmmarna eliminerar alla dessa nackdelar. Utrymmesförstärkningen, lägre ledningsansträngningar, integrerad säkringsövervakning och den ökade skyddande effekten på grund av kortare anslutningskablar är tydliga fördelar med detta koncept.

Blixtimpulsström I_imp

Blixtimpulsströmmen är en standardiserad impulsströmkurva med en vågform på 10/350 μs. Dess parametrar (toppvärde, laddning, specifik energi) simulerar belastningen orsakad av naturliga blixtströmmar. Blixtström och kombinerade avledare måste kunna släppa ut sådana blixtimpulser flera gånger utan att förstöras.

Överströmssäkring på huvudsidan / avledare

Överströmsskyddsanordning (t.ex. säkring eller strömbrytare) placerad utanför avledaren på inmatningssidan för att avbryta effektfrekvensen, följ strömmen så snart överspänningsskyddet för överspänningsskyddet överskrids. Ingen ytterligare säkerhetskopia krävs eftersom säkerhetskopian redan är integrerad i SPD.

Maximal kontinuerlig driftspänning U_C

Den maximala kontinuerliga driftspänningen (maximalt tillåten driftspänning) är rms-värdet för den maximala spänningen som kan anslutas till motsvarande poler på den överspänningsskyddande anordningen under drift. Detta är den maximala spänningen på avledaren in

det definierade icke-ledande tillståndet, som återställer avledaren till detta tillstånd efter att den har utlösts och urladdats. Värdet av U_C beror på den nominella spänningen för systemet som ska skyddas och installatörens specifikationer (IEC 60364-5-534).

Maximal kontinuerlig driftspänning U_CPV för ett solcellssystem (PV)

Värde på den maximala likspänningen som kan appliceras permanent på terminalerna på SPD. För att säkerställa att U_CPV är högre än den maximala öppna kretsspänningen i solcellssystemet vid alla yttre påverkan (t.ex. omgivningstemperatur, solstrålningsintensitet), U_CPV måste vara högre än denna maximala öppna kretsspänning med en faktor på 1.2 (enligt CLC / TS 50539-12). Denna faktor på 1.2 säkerställer att SPD: erna inte är felaktigt dimensionerade.

Maximal urladdningsström I_max

Den maximala urladdningsströmmen är det maximala toppvärdet för 8/20 μs impulsström som enheten säkert kan urladdas.

Maximal överföringskapacitet

Den maximala överföringskapaciteten definierar den högsta högfrekventa effekten som kan överföras via en koaxial överspänningsskydd utan att störa skyddskomponenten.

Nominell urladdningsström I_n

Den nominella urladdningsströmmen är toppvärdet för en 8/20 μs impulsström för vilken den överspänningsskyddande anordningen klassificeras i ett visst testprogram och som den överspänningsskyddande anordningen kan urladdas flera gånger.

Nominell belastningsström (nominell ström) I_L

Den nominella lastströmmen är den maximalt tillåtna driftsströmmen som permanent kan strömma genom motsvarande plintar.

Nominell spänning U_N

Nominell spänning står för systemets nominella spänning som ska skyddas. Värdet på den nominella spänningen fungerar ofta som typbeteckning för överspänningsskydd för informationstekniska system. Det indikeras som ett rms-värde för växelströmssystem.

N-PE-avledare

Överspänningsskyddsanordningar uteslutande konstruerade för installation mellan N- och PE-ledaren.

Driftstemperaturområde T_U

Driftstemperaturområdet anger det område inom vilket enheterna kan användas. För enheter utan självuppvärmning är det lika med omgivningstemperaturområdet. Temperaturhöjningen för självuppvärmningsanordningar får inte överstiga det angivna maximivärdet.

Skyddskrets

Skyddskretsar är flerstegs, kaskadskyddsanordningar. De enskilda skyddsstegen kan bestå av gnistgap, varistorer, halvledarelement och gasurladdningsrör (se Energikoordinering).

Skyddsledarström I_PE

Skyddsledarströmmen är den ström som strömmar genom PE-anslutningen när den överspänningsskyddande anordningen är ansluten till den maximala kontinuerliga driftspänningen U_Cenligt installationsanvisningarna och utan lastkonsumenter.

Fjärrkontakt för signalering

En fjärrsignalkontakt möjliggör enkel fjärrövervakning och indikering av enhetens driftstillstånd. Den har en trepolig terminal i form av en flytande växlingskontakt. Denna kontakt kan användas som bryt- och / eller kontakt, och kan därmed enkelt integreras i byggnadens styrsystem, styrenheten för ställverket etc.

Svarstid t_A

Svarstiderna karaktäriserar främst svarsprestanda för individuella skyddselement som används i arrester. Beroende på höjningshastigheten du / dt för impulsspänningen eller di / dt för impulsströmmen kan svarstiderna variera inom vissa gränser.

Återgå förlust

I högfrekventa applikationer avser returförlusten hur många delar av den "ledande" vågen som reflekteras vid skyddsanordningen (överspänningspunkt). Detta är ett direkt mått på hur väl en skyddsanordning är anpassad till systemets karakteristiska impedans.

Seriemotstånd

Motstånd i riktning mot signalflödet mellan ingång och utgång från en avledare.

Skölddämpning

Förhållande mellan kraften som matas in i en koaxialkabel och den effekt som utstrålas av kabeln genom fasledaren.

Överspänningsskydd (SPD)

Överspänningsskyddsanordningar består huvudsakligen av spänningsberoende motstånd (varistorer, dämpardioder) och / eller gnistgap (urladdningsvägar). Överspänningsskydd används för att skydda annan elektrisk utrustning och installationer mot otillåtna höga stötar och / eller för att upprätta potentialutjämning. Överspänningsskydd är kategoriserade:

1. a) enligt deras användning i:

• Överspänningsskydd för strömförsörjningsinstallationer och enheter

för nominella spänningsområden upp till 1000 V.

- enligt EN 61643-11: 2012 till typ 1/2/3 SPD

- enligt IEC 61643-11: 2011 till klass I / II / III SPD

Omställningen av den röda / linjen. produktfamiljen till den nya standarden EN 61643-11: 2012 och IEC 61643-11: 2011 kommer att slutföras under året 2014.

• Överspänningsskydd för informationstekniska installationer och enheter

för att skydda modern elektronisk utrustning i telekommunikations- och signalnätverk med nominella spänningar upp till 1000 V AC (effektivt värde) och 1500 V DC mot de indirekta och direkta effekterna av blixtnedslag och andra transienter.

- enligt IEC 61643-21: 2009 och EN 61643-21: 2010.

• Isolera gnistgap för jordavslutningssystem eller potentialutjämning
• Överspänningsskydd för användning i solcellssystem

för nominella spänningsområden upp till 1500 V.

- enligt EN 50539-11: 2013 till typ 1/2 SPD

1. b) enligt deras impulsströmutsläppskapacitet och skyddande effekt till:

• Blixtstoppare / samordnade blixtstoppare

för att skydda installationer och utrustning mot störningar till följd av direkta eller närliggande blixtnedslag (installerade vid gränserna mellan LPZ 0_A och 1).

• Överspänningsavledare

för att skydda installationer, utrustning och terminalanordningar mot blixtnedslag, växelspänningar samt elektrostatiska urladdningar (installerade vid gränserna nedströms LPZ 0_B).

• Kombinerade arrester

för att skydda installationer, utrustning och terminalanordningar mot störningar till följd av direkta eller närliggande blixtnedslag (installerade vid gränserna mellan LPZ 0_A och 1 samt 0_A och 2).

Tekniska data för överspänningsskydd

De tekniska data för överspänningsskyddsanordningar innehåller information om deras användningsvillkor enligt deras:

• Användning (t.ex. installation, nätförhållanden, temperatur)
• Prestanda vid störningar (t.ex. impulsströmsladdningskapacitet, följ strömsläckningsförmåga, spänningsskyddsnivå, responstid)
• Prestanda under drift (t.ex. nominell ström, dämpning, isolationsmotstånd)
• Prestanda vid fel (t.ex. reservsäkring, frånskiljare, felsäker, alternativ för fjärrsignalering)

Kortslutningsbeständighet

Kortslutningsbeständighetskapaciteten är värdet av den potentiella kortslutningsströmmen för frekvens som hanteras av den överspänningsskyddande anordningen när relevant maximal säkerhetskopia är ansluten uppströms.

Kortslutningsvärde I_SCPV av en SPD i ett solcellssystem (PV)

Maximal opåverkad kortslutningsström som SPD, ensam eller i kombination med dess frånkopplingsanordningar, klarar av.

Tillfällig överspänning (TOV)

Tillfällig överspänning kan förekomma vid överspänningsskyddet under en kort tidsperiod på grund av ett fel i högspänningssystemet. Detta måste skiljas tydligt från en övergående orsakad av ett blixtnedslag eller en omkopplingsoperation, som inte varar längre än cirka 1 ms. Amplituden U_T och varaktigheten av denna tillfälliga överspänning specificeras i EN 61643-11 (200 ms, 5 s eller 120 min.) och testas individuellt för relevanta SPD enligt systemkonfigurationen (TN, TT, etc.). SPD kan antingen a) misslyckas på ett tillförlitligt sätt (TOV-säkerhet) eller b) vara TOV-resistent (TOV-motstånd), vilket betyder att den är helt i drift under och efter

tillfälliga överspänningar.

Termisk avbrytare

Överspänningsskydd för användning i strömförsörjningssystem utrustade med spänningsstyrda motstånd (varistorer) har oftast en integrerad termisk frånskiljare som kopplar bort överspänningsskyddet från elnätet vid överbelastning och indikerar detta driftstillstånd. Frånskiljaren reagerar på den "strömvärme" som genereras av en överbelastad varistor och kopplar bort den överspänningsskyddande enheten från elnätet om en viss temperatur överskrids. Frånskiljaren är konstruerad för att koppla bort den överbelastade överspänningsskyddsenheten i tid för att förhindra brand. Det är inte avsett att säkerställa skydd mot indirekt kontakt. Funktionen av

dessa termiska frånskiljare kan testas med hjälp av en simulerad överbelastning / åldring av avledarna.

Total urladdningsström I_Totalt

Ström som flyter genom PE-, PEN- eller jordanslutningen hos en multipolig SPD under testet för total urladdningsström. Detta test används för att bestämma den totala belastningen om strömmen samtidigt flyter genom flera skyddande vägar i en multipol SPD. Denna parameter är avgörande för den totala urladdningskapaciteten som hanteras pålitligt av individens summa

vägar för en SPD.

Spänningsskyddsnivå U_p

Spänningsskyddsnivån för en överspänningsskyddsanordning är det maximala momentana värdet av spänningen vid anslutningarna för en överspänningsskyddsanordning, bestämd från standardiserade individuella tester:

- Blixtspänning 1.2 / 50 μs (100%)

- Sparkover-spänning med en stigningshastighet på 1kV / μs

- Uppmätt gränsspänning vid nominell urladdningsström I_n

Spänningsskyddsnivån karakteriserar förmågan hos en överspänningsskyddsanordning för att begränsa överspänningar till en restnivå. Spänningsskyddsnivån definierar installationsplatsen med avseende på överspänningskategorin enligt IEC 60664-1 i strömförsörjningssystem. För att överspänningsskydd ska kunna användas i IT-system måste spänningsskyddsnivån anpassas till immunitetsnivån för utrustningen som ska skyddas (IEC 61000-4-5: 2001).

Planering av internt blixtskydd och överspänningsskydd

Krav på externa blixtskyddskomponenter

Komponenter som används för att installera det externa blixtskyddssystemet ska uppfylla vissa mekaniska och elektriska krav som anges i EN 62561-x-standardserien. Blixtskyddskomponenter kategoriseras efter deras funktion, till exempel anslutningskomponenter (EN 62561-1), ledare och jordelektroder (EN 62561-2).

Testning av konventionella blixtskyddskomponenter

Komponenter för blixtnedslag från metall (klämmor, ledare, luftavslutningsstänger, jordelektroder) som utsätts för väderförhållanden måste utsättas för konstgjord åldring / konditionering före test för att verifiera deras lämplighet för den avsedda applikationen. I enlighet med EN 60068-2-52 och EN ISO 6988 utsätts metallkomponenter för konstgjord åldring och testas i två steg.

Naturligt väder och exponering för korrosion av blixtskyddskomponenter

Steg 1: Saltdimbehandling

Detta test är avsett för komponenter eller anordningar som är konstruerade för att motstå exponering för saltlösning. Testutrustningen består av en salddimkammare där proverna testas med testnivå 2 i mer än tre dagar. Testnivå 2 inkluderar tre sprutfaser på 2 timmar vardera med en 5% natriumkloridlösning (NaCl) vid en temperatur mellan 15 ° C och 35 ° C följt av en fuktighetsförvaring vid en relativ fuktighet på 93% och en temperatur på 40 ± 2 ° C i 20 till 22 timmar i enlighet med EN 60068-2-52.

Steg 2: Fuktig svavelhaltig atmosfärbehandling

Detta test är att utvärdera motståndet hos material eller föremål kondenserad fuktighet som innehåller svaveldioxid i enlighet med EN ISO 6988.

Testutrustningen (figur 2) består av en testkammare där proverna

behandlas med en koncentration av svaveldioxid i en volymfraktion av 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) i sju testcykler. Varje cykel som har en varaktighet av 24 timmar består av en uppvärmningsperiod på 8 timmar vid en temperatur av 40 ± 3 ° C i en fuktig, mättad atmosfär som följs av en viloperiod på 16 timmar. Därefter ersätts den fuktiga svavelhaltiga atmosfären.

Både komponenter för utomhusbruk och komponenter som är nedgrävda i marken utsätts för åldrande / konditionering. För komponenter som är nedgrävda i marken måste ytterligare krav och åtgärder beaktas. Inga aluminiumklämmor eller ledare får begravas i marken. Om rostfritt stål ska begravas i marken får endast höglegerat rostfritt stål användas, t.ex. StSt (V4A). I enlighet med den tyska DIN VDE 0151-standarden är StSt (V2A) inte tillåtet. Komponenter för inomhusbruk, såsom potentialutjämningsstänger, behöver inte utsättas för åldring / konditionering. Detsamma gäller komponenter som är inbäddade

i betong. Dessa komponenter är därför ofta tillverkade av icke-galvaniserat (svart) stål.

Luftavslutningssystem / luftavslutningsstänger

Luftavslutningsstänger används vanligtvis som luftavslutningssystem. De finns i många olika utföranden, till exempel med en längd på 1 m för installation med betongbas på plana tak, upp till teleskopiska blixtskyddsmastar med en längd på 25 m för biogasanläggningar. EN 62561-2 specificerar minsta tvärsnitt och tillåtna material med motsvarande elektriska och mekaniska egenskaper för luftavstängningsstänger. Vid luftavslutningsstavar med större höjder måste luftavslutningsstångens böjmotstånd och stabiliteten hos kompletta system (luftavslutningsstång i ett stativ) verifieras med hjälp av en statisk beräkning. De tvärsnitt och material som krävs måste väljas utifrån

på denna beräkning. Vid denna beräkning måste också vindhastigheterna i den aktuella vindbelastningszonen beaktas.

Test av anslutningskomponenter

Anslutningskomponenter, eller ofta bara kallade klämmor, används som blixtskyddskomponenter för att ansluta ledare (nedledare, luftavslutningsledare, jordintag) till varandra eller till en installation.

Beroende på typ av klämma och klämmaterial är många olika klämkombinationer möjliga. Ledarledningen och de möjliga materialkombinationerna är avgörande i detta avseende. Typen av ledningsdragning beskriver hur en klämma ansluter ledarna i tvär- eller parallellarrangemang.

Vid en blixtbelastning utsätts klämmorna för elektrodynamiska och termiska krafter som är mycket beroende av typen av ledningsdragning och klämanslutningen. Tabell 1 visar material som kan kombineras utan att orsaka kontaktkorrosion. Kombinationen av olika material med varandra och deras olika mekaniska hållfasthet och termiska egenskaper har olika effekter på anslutningskomponenterna när blixtström flyter igenom dem. Detta är särskilt tydligt för anslutningskomponenter av rostfritt stål (StSt) där höga temperaturer uppstår på grund av låg ledningsförmåga så snart blixtströmmar flyter genom dem. Därför måste ett blixtstest testas i enlighet med EN 62561-1 för alla klämmor. För att testa det värsta fallet måste inte bara de olika ledarkombinationerna utan även de materialkombinationer som tillverkaren specificerar testas.

Tester baserade på exemplet på en MV-klämma

Först måste antalet testkombinationer bestämmas. MV-klämman som används är tillverkad av rostfritt stål (StSt) och kan därför kombineras med stål-, aluminium-, StSt- och kopparledare som anges i tabell 1. Dessutom kan den anslutas i tvär- och parallellarrangemang som också måste testas. Detta innebär att det finns åtta möjliga testkombinationer för MV-klämman som används (figur 3 och 4).

I enlighet med EN 62561 måste var och en av dessa testkombinationer testas på tre lämpliga prover / testuppsättningar. Detta innebär att 24 exemplar av denna enda MV-klämma måste testas för att täcka hela sortimentet. Varje enskilt prov monteras med adekvat

åtdragningsmoment i enlighet med normativa krav och utsätts för konstgjord åldring med saltdimma och fuktig svavelhaltig atmosfärbehandling såsom beskrivits ovan. För det efterföljande elektriska testet måste proverna placeras på en isoleringsplatta (figur 5).

Tre blixtströmsimpulser på 10/350 μs vågform med 50 kA (normal drift) och 100 kA (heavy duty) appliceras på varje prov. Efter att ha laddats med blixtström får proverna inte visa tecken på skada.

Förutom de elektriska testerna där provet utsätts för elektrodynamiska krafter vid en blixtströmbelastning integrerades en statisk-mekanisk belastning i standarden EN 62561-1. Detta statiska-mekaniska test är särskilt nödvändigt för parallella anslutningar, längsgående kontaktdon etc. och utförs med olika ledarmaterial och spännområden. Anslutningskomponenter tillverkade av rostfritt stål testas under värsta fall endast med en enda ledare i rostfritt stål (extremt slät yta). Anslutningskomponenterna, till exempel MV-klämman som visas i figur 6, förbereds med ett definierat åtdragningsmoment och belastas sedan med en mekanisk dragkraft på 900 N (± 20 N) under en minut. Under denna testperiod får ledarna inte röra sig mer än en millimeter och anslutningskomponenterna får inte visa tecken på skada. Detta ytterligare statisk-mekaniska test är ett annat testkriterium för anslutningskomponenter och måste också dokumenteras i tillverkarens testrapport utöver de elektriska värdena.

Kontaktmotståndet (uppmätt över klämman) för en klämma i rostfritt stål får inte överstiga 2.5 mΩ eller 1 mΩ vid andra material. Det erforderliga vridmomentet måste säkerställas.

Följaktligen måste installatörer av blixtskyddssystem välja de anslutningskomponenter för den drift (H eller N) som förväntas på plats. En klämma för drift H (100 kA), till exempel, måste användas för en luftavslutningsstång (full blixtström) och en klämma för drift N (50 kA) måste användas i ett nät eller vid en jordingång (blixtström redan distribuerad).

ledare

EN 62561-2 ställer också speciella krav på ledare såsom luftavslutning och nedledare eller jordelektroder, t.ex. ringjordelektroder, till exempel:

• Mekaniska egenskaper (minsta draghållfasthet, minsta töjning)
• Elektriska egenskaper (max resistivitet)
• Korrosionsbeständighetsegenskaper (artificiell åldring som beskrivs ovan).

De mekaniska egenskaperna måste testas och observeras. Figur 8 visar testuppsättningen för testning av draghållfastheten hos cirkulära ledare (t.ex. aluminium). Beläggningens kvalitet (slät, kontinuerlig) såväl som den minsta tjockleken och vidhäftningen till basmaterialet är viktig och måste testas, särskilt om belagda material som galvaniserat stål (St / tZn) används.

Detta beskrivs i standarden i form av ett böjningstest. För detta ändamål böjs ett prov genom en radie som är lika med 5 gånger dess diameter till en vinkel på 90 °. På så sätt kan provet inte visa skarpa kanter, brott eller peeling. Dessutom ska ledningsmaterialen vara lätta att bearbeta vid installation av blixtskyddssystem. Ledningar eller remsor (spolar) ska lätt rätas ut med hjälp av en trådrätare (styrrullar) eller med hjälp av vridning. Dessutom bör det vara enkelt att installera / böja materialen vid strukturer eller i marken. Dessa standardkrav är relevanta produktfunktioner som måste dokumenteras i motsvarande produktdatablad från tillverkarna.

Jordelektroder / jordstänger

De separerbara LSP-jordstängerna är gjorda av specialstål och är helt varmförzinkade eller består av höglegerat rostfritt stål. En kopplingsfog som möjliggör anslutning av stängerna utan att förstora diametern är en speciell egenskap hos dessa jordstänger. Varje stång ger en hål och en tappänd.

EN 62561-2 specificerar kraven för jordelektroder såsom material, geometri, minimimått samt mekaniska och elektriska egenskaper. Kopplingsfogarna som förbinder de enskilda stavarna är svaga punkter. Av denna anledning kräver EN 62561-2 att ytterligare mekaniska och elektriska tester måste utföras för att testa kvaliteten på dessa kopplingsfogar.

För detta test placeras stången i en styrning med en stålplatta som stötarea. Provet består av två sammanfogade stavar med en längd på 500 mm vardera. Tre prover av varje typ av jordelektrod ska testas. Provets övre ände påverkas av en vibrationshammare med en adekvat hammarinsats under två minuter. Hammarens blåshastighet måste vara 2000 ± 1000 min-1 och enstötets slagkraft måste vara 50 ± 10 [Nm].

Om kopplingarna har klarat detta test utan synliga defekter utsätts de för konstgjord åldring med hjälp av saltdimma och fuktig svavelhaltig atmosfärbehandling. Därefter laddas kopplingarna med tre blixtströmsimpulser på 10/350 μs vågform på 50 kA och 100 kA vardera. Kontaktmotståndet (mätt ovanför kopplingen) för jordstänger av rostfritt stål får inte överstiga 2.5 mΩ. För att testa om kopplingsfogen fortfarande är ordentligt ansluten efter att ha utsatts för denna blixtström belastas testning av kopplingskraften med hjälp av en dragprovningsmaskin.

Installationen av ett funktionellt blixtskyddssystem kräver att komponenter och enheter som testats enligt den senaste standarden används. Installatörer av blixtskyddssystem måste välja och installera komponenterna enligt kraven på installationsplatsen. Förutom mekaniska krav ska elektriska kriterier för det senaste tillståndet av blixtskydd beaktas och följas.

Beräkning av kortslutningsströmmen från jord till jord

Dimensionering av jordavslutningssystem med avseende på ampaciteten

För detta ändamål måste olika worst case-scenarier undersökas. I mellanspänningssystem skulle ett dubbelt jordfel vara det mest kritiska fallet. Ett första jordfel (till exempel vid en transformator) kan orsaka ett andra jordfel i en annan fas (till exempel en felaktig kabeltätningsände i ett mellanspänningssystem). Enligt tabell 1 i EN 50522-standarden (Jordning av kraftinstallationer som överstiger 1 kV ac) kommer en dubbel jordfelsström I''kEE, som definieras enligt följande, att strömma via jordningsledarna i detta fall:

I “kEE = 0,85 • I“ k

(I “k = tre-polig initial symmetrisk kortslutningsström)

I en 20 kV-installation med en initial symmetrisk kortslutningsström I''k på 16 kA och en frånkopplingstid på 1 sekund skulle den dubbla jordfelsströmmen vara 13.6 kA. Jordledarnas kapacitet och jordningsskenorna i stationsbyggnaden eller det nuvarande rummet måste klassificeras enligt detta värde. I detta sammanhang kan strömuppdelning övervägas vid ett ringarrangemang (en faktor 0.65 används i praktiken). Planeringen måste alltid baseras på de faktiska systemdata (systemkonfiguration, jord-kortslutningsström, urkopplingstid).

EN 50522-standarden anger den maximala kortslutningsströmtätheten G (A / mm2) för olika material. Ledarens tvärsnitt bestäms utifrån materialet och urkopplingstiden.

den beräknade strömmen divideras nu med det aktuella materialets strömtäthet G och motsvarande frånkopplingstid och minsta tvärsnitt A_min av ledaren bestäms.

A_min= Jag ”_{kEE (filial)} /G [mm²]

Det beräknade tvärsnittet gör det möjligt att välja en ledare. Detta tvärsnitt avrundas alltid upp till nästa större nominella tvärsnitt. I fallet med ett kompenserat system laddas exempelvis själva jordavslutningssystemet (delen i direktkontakt med jord) med en avsevärt lägre ström, nämligen endast med restjordfelströmmen I_E = rx I_RES reduceras med faktorn r. Denna ström överstiger inte cirka 10 A och kan strömma permanent utan problem om vanliga jordningsmaterialstvärsnitt används.

Minsta tvärsnitt av jordelektroder

Minsta tvärsnitt med avseende på mekanisk hållfasthet och korrosion definieras i den tyska standarden DIN VDE 0151 (Material och minimimått för jordelektroder med avseende på korrosion).

Vindbelastning vid isolerade luftavslutningssystem enligt Eurocode 1

Extrema väderförhållanden ökar över hela världen till följd av global uppvärmning. Konsekvenser som höga vindhastigheter, ett ökat antal stormar och kraftig nederbörd kan inte ignoreras. Därför kommer konstruktörer och installatörer att möta nya utmaningar, särskilt när det gäller vindbelastningar. Detta påverkar inte bara byggnadskonstruktioner (konstruktion av strukturen) utan även luftavslutningssystem.

När det gäller blixtskydd har standarderna DIN 1055-4: 2005-03 och DIN 4131 hittills använts som dimensioneringsgrund. I juli 2012 ersattes dessa standarder med Eurokoder som tillhandahåller standardiserade strukturella designregler för hela Europa (planering av strukturer).

DIN 1055-4: 2005-03-standarden integrerades i Eurokod 1 (EN 1991-1-4: Åtgärder på strukturer - Del 1-4: Allmänna åtgärder - Vindåtgärder) och DIN V 4131: 2008-09 i Eurokod 3 ( EN 1993-3-1: Del 3-1: Torn, master och skorstenar - Torn och master). Således utgör dessa två standarder grunden för dimensionering av luftavslutningssystem för blixtskyddssystem, dock är Eurocode 1 främst relevant.

Följande parametrar används för att beräkna den faktiska vindbelastning som kan förväntas:

• Vindzon (Tyskland är uppdelat i fyra vindzoner med olika basvindhastigheter)
• Terrängkategori (terrängkategorierna definierar omgivningen av en struktur)
• Objektets höjd över marknivån
• Platsens höjd (över havet, vanligtvis upp till 800 meter över havet)

Andra påverkande faktorer som:

• Glasyr
• Placera på en ås eller toppen av en kulle
• Objektets höjd över 300 m
• Terränghöjd över 800 m (havsnivå)

måste beaktas för den specifika installationsmiljön och måste beräknas separat.

Kombinationen av de olika parametrarna resulterar i vindvindhastigheten som ska användas som grund för dimensionering av luftavslutningssystem och andra installationer såsom förhöjda ringledare. I vår katalog specificeras den högsta vindvindhastigheten för våra produkter för att kunna bestämma det antal betongbaser som krävs beroende på vindvindens hastighet, till exempel vid isolerade luftavslutningssystem. Detta gör det inte bara möjligt att bestämma den statiska stabiliteten utan också att minska nödvändig vikt och därmed takbelastningen.

Viktig anmärkning:

De "maximala vindvindhastigheterna" som anges i denna katalog för de enskilda komponenterna bestämdes enligt de tyskspecifika beräkningskraven i Eurocode 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12) som baseras på vindzonen karta för Tyskland och tillhörande landsspecifika topografiska särdrag.

När du använder produkter från denna katalog i andra länder måste de landsspecifika särdragen och andra lokalt tillämpliga beräkningsmetoder, som finns, beskrivna i Eurocode 1 (EN 1991-1-4) eller i andra lokalt tillämpliga beräkningsregler (utanför Europa) vara observerats. Följaktligen gäller de maximala vindvindhastigheter som nämns i denna katalog endast för Tyskland och är bara en grov orientering för andra länder. Vindvindhastigheterna måste beräknas nyligen enligt landsspecifika beräkningsmetoder!

Vid installation av luftavstängningsstänger i betongbaser måste informations- / vindvindhastigheterna i tabellen beaktas. Denna information gäller konventionella luftavslutningsmaterial (Al, St / tZn, Cu och StSt).

Om luftavslutningsstänger fixeras med distanser, baseras beräkningarna på nedanstående installationsmöjligheter.

De högsta tillåtna vindvindhastigheterna anges för relevanta produkter och måste beaktas vid val / installation. En högre mekanisk hållfasthet kan uppnås med t.ex. ett vinklat stöd (två distanser anordnade i en triangel) (på begäran).