Короткий зміст пристроїв захисту від блискавок та перенапруг

Планова безпека

Концепція зони блискавкозахисту

Будівля розділена на різні зникаючі зони. Ці зони допомагають визначити необхідні заходи захисту, зокрема пристрої та компоненти захисту від блискавки та перенапруги. Частиною концепції зони блискавкозахисту, сумісної з ЕМС (EMC: Електромагнітна сумісність), є зовнішня система блискавкозахисту (включаючи систему закінчення повітря, систему провідника вниз, систему закінчення заземлення), зрівнювання потенціалу, просторовий захист та захист від перенапруги для системи електропостачання та інформаційних технологій. Визначення застосовуються, класифіковані в Таблиці 1. Відповідно до вимог та навантажень, що застосовуються до пристроїв захисту від перенапруг, вони класифікуються як розрядники струму блискавки, перенапруги та комбіновані розрядники. Найвищі вимоги пред'являються до розрядної здатності розрядників струму блискавки та комбінованих розрядників, що використовуються при переході із зони блискавкозахисту 0_A до 1 або 0_A до 2. Ці розрядники повинні мати здатність проводити часткові струми блискавки напругою 10/350 мкс кілька разів, не руйнуючись, щоб запобігти потраплянню руйнівних парціальних струмів блискавки в електричну установку будівлі. У точці переходу з ЛПЗ 0_B до 1 або нижче за струмом блискавки в точці переходу від LPZ 1 до 2 і вище для захисту від перенапруг використовуються обмежувачі перенапруги. Їх завдання полягає в тому, щоб ще більше зменшити залишкову енергію попередніх ступенів захисту, а також обмежити стрибки, викликані або генеровані в самій установці.

Заходи захисту від блискавки та перенапруги на межі зон блискавкозахисту, описані вище, однаково стосуються систем електропостачання та інформаційних технологій. Усі заходи, описані в концепції зони блискавкозахисту, сумісної з ЕМС, допомагають забезпечити постійну доступність електричних та електронних приладів та установок. Для отримання більш детальної технічної інформації відвідайте www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Зовнішні зони:

LPZ 0: Зона, в якій загроза спричинена незатухаючим електромагнітним полем блискавки, і де внутрішні системи можуть зазнавати повного або часткового струму блискавки.

LPZ 0 поділяється на:

ЛПЗ 0_A: Зона, де загроза спричинена прямим спалахом блискавки та повним електромагнітним полем блискавки. Внутрішні системи можуть зазнавати повного струму блискавки.

ЛПЗ 0_B: Зона захищена від прямих спалахів блискавки, але де загрозою є повне електромагнітне поле блискавки. Внутрішні системи можуть зазнавати часткових ударів блискавки.

Внутрішні зони (захищені від прямих спалахів блискавки):

LPZ 1: зона, де імпульсний струм обмежений інтерфейсами розподілу струму та ізолюючими інтерфейсами та / або SPD на межі. Просторове екранування може послабити електромагнітне поле блискавки.

LPZ 2… n: зона, де струм імпульсного струму може бути додатково обмежений інтерфейсами розподілу та ізоляції струму та / або додатковими SPD на межі. Додатковий просторовий екран може використовуватися для подальшого послаблення електромагнітного поля блискавки.

Терміни та визначення

Руйнуюча здатність, дотримуйтесь поточної здатності гасіння I_fi

Розривна здатність - це непідвладне (перспективне) середньоквадратичне значення мережі, що слідує за струмом, який може автоматично згасати пристроєм захисту від перенапруги при підключенні U_C. Це може бути доведено під час випробування на експлуатацію згідно EN 61643-11: 2012.

Категорії згідно з IEC 61643-21: 2009

Ряд імпульсних напруг та імпульсних струмів описані в IEC 61643-21: 2009 для перевірки здатності нести струм та обмеження напруги імпульсних перешкод. У таблиці 3 цього стандарту перелічено їх за категоріями та надано бажані значення. У таблиці 2 стандарту IEC 61643-22 джерела перехідних процесів віднесені до різних категорій імпульсів відповідно до механізму роз'єднання. Категорія C2 включає індуктивну муфту (імпульсні перенапруги), категорію D1 гальванічну муфту (струми блискавки). Відповідна категорія вказана в технічних даних. Пристрої захисту від перенапруг LSP перевершують значення у зазначених категоріях. Отже, точне значення здатності нести імпульсний струм вказується номінальним струмом розряду (8/20 мкс) та імпульсним струмом блискавки (10/350 мкс).

Комбінаційна хвиля

Комбінована хвиля генерується гібридним генератором (1.2 / 50 мкс, 8/20 мкс) з фіктивним імпедансом 2 Ом. Напруга розімкнутого ланцюга цього генератора називається U_OC. АБО_OC є кращим показником для розрядників типу 3, оскільки лише ці розрядники можуть бути випробувані комбінованою хвилею (згідно з EN 61643-11).

Частота відсічення f_G

Частота відсічення визначає частотно-залежну поведінку розрядника. Частота відсічення еквівалентна частоті, яка спричиняє втрату вставки (a_E) 3 дБ за певних умов випробування (див. EN 61643-21: 2010). Якщо не вказано інше, це значення стосується системи 50 Ом.

Ступінь захисту

Ступінь захисту IP відповідає категоріям захисту

описано в IEC 60529.

Час відключення t_a

Час відключення - це час, що проходить до автоматичного відключення від електромережі у разі виходу з ладу схеми або обладнання, що захищається. Час відключення - це специфічна величина, яка залежить від інтенсивності струму несправності та характеристик захисного пристрою.

Енергетична координація СПД

Координація енергії - це вибіркова та скоординована взаємодія каскадних елементів захисту (= SPD) загальної концепції захисту від блискавки та перенапруги. Це означає, що загальне навантаження імпульсного струму блискавки розподіляється між SPD відповідно до їх здатності переносити енергію. Якщо енергетична координація неможлива, SPD недостатньо

позбавлені вищого рівня SPD, оскільки вищі SPD працюють занадто пізно, недостатньо або взагалі не працюють. Отже, SPD, розташовані нижче за течією, а також кінцеве обладнання, яке підлягає захисту, можуть бути знищені. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 описує, як перевірити енергетичну координацію. SPD типу 1 на основі іскрових зазорів мають значні переваги завдяки комутації напруги

характеристика (див WAVE BРІКЕР FБЕЗПЕЧА).

Діапазон частот

Діапазон частот представляє діапазон передачі або граничну частоту розрядника в залежності від описаних характеристик ослаблення.

Вносяться втрати

З заданою частотою втрати вставки пристрою захисту від перенапруги визначаються відношенням значення напруги в місці установки до та після встановлення пристрою захисту від перенапруги. Якщо не вказано інше, значення відноситься до системи 50 Ом.

Вбудований резервний запобіжник

Відповідно до стандарту на продукцію для SPD, слід використовувати захисні пристрої від надструму / резервні запобіжники. Однак для цього потрібен додатковий простір у розподільній платі, додаткові довжини кабелів, які повинні бути якомога коротшими відповідно до IEC 60364-5-53, додатковий час монтажу (та витрати) та розмір запобіжника. Запобіжник, інтегрований в розрядник, ідеально підходить для імпульсних струмів, усуває всі ці недоліки. Виграш у просторі, менші зусилля підключення, інтегрований контроль запобіжників та підвищений захисний ефект завдяки коротшим з'єднувальним кабелям є очевидними перевагами цієї концепції.

Імпульсний струм блискавки I_бісеня

Імпульсний струм блискавки - це стандартизована крива імпульсного струму з хвильовою формою 10/350 мкс. Його параметри (пікове значення, заряд, питома енергія) імітують навантаження, спричинене природними струмами блискавки. Струм блискавки та комбіновані розрядники повинні мати можливість розряджати такі імпульсні струми блискавки кілька разів, не руйнуючись.

Захист від перенапруги на стороні мережі / резервний запобіжник

Захисний пристрій від перенапруги (наприклад, запобіжник або автоматичний вимикач), розташований за межами розрядника на стороні подачі, щоб перервати струм подальшого струму, як тільки перевищується розривна здатність пристрою захисту від перенапруги. Не потрібно додаткового запобіжника, оскільки резервний запобіжник вже вбудований в SPD.

Максимальна безперервна робоча напруга U_C

Максимальна безперервна робоча напруга (максимально допустима робоча напруга) - це середньоквадратичне значення максимальної напруги, яке може бути підключене до відповідних клем пристрою захисту від перенапруги під час роботи. Це максимальна напруга на розряднику в

визначений непровідний стан, який повертає розрядник назад у цей стан після того, як він спрацював і розрядився. Значення U_C залежить від номінальної напруги системи, що захищається, та технічних характеристик установника (IEC 60364-5-534).

Максимальна безперервна робоча напруга U_CPV для фотоелектричної (PV) системи

Значення максимальної постійної напруги, яке може постійно подаватися на клеми SPD. Для того, щоб U_CPV перевищує максимальну напругу розімкнутого ланцюга фотоелектричної системи при всіх зовнішніх впливах (наприклад, температура навколишнього середовища, інтенсивність сонячного випромінювання), U_CPV має бути вище цієї максимальної напруги розімкнутого ланцюга в 1.2 рази (згідно CLC / TS 50539-12). Цей коефіцієнт 1.2 гарантує, що SPD не мають неправильних розмірів.

Максимальний струм розряду I_Макс

Максимальний струм розряду - це максимальне пікове значення імпульсного струму 8/20 мкс, яке пристрій може безпечно розряджати.

Максимальна потужність передачі

Максимальна пропускна спроможність визначає максимальну високочастотну потужність, яка може передаватися через коаксіальний захисний пристрій від перенапруги без втручання в захисний компонент.

Номінальний струм розряду I_n

Номінальний струм розряду - це пікове значення імпульсного струму 8/20 мкс, для якого пристрій захисту від перенапруги розрахований в певній програмі випробувань і який пристрій захисту від перенапруги може розряджати кілька разів.

Номінальний струм навантаження (номінальний струм) I_L

Номінальний струм навантаження - це максимально допустимий робочий струм, який може постійно протікати через відповідні клеми.

Номінальна напруга U_N

Номінальна напруга означає номінальну напругу системи, що захищається. Значення номінальної напруги часто служить позначенням типу пристроїв захисту від перенапруги для систем інформаційних технологій. Це позначено як середньоквадратичне значення для систем змінного струму.

Розрядник N-PE

Пристрої захисту від перенапруги, призначені виключно для встановлення між провідником N та PE.

Діапазон робочих температур T_U

Діапазон робочих температур вказує на діапазон, в якому можна використовувати прилади. Для несамонагрівальних приладів воно дорівнює діапазону навколишньої температури. Підвищення температури для самонагрівальних пристроїв не повинно перевищувати максимально вказане значення.

Захисний контур

Захисні схеми - це багатоступеневі каскадні захисні пристрої. Окремі ступені захисту можуть складатися з іскрових проміжків, варисторів, напівпровідникових елементів та газорозрядних трубок (див. Координація енергії).

Струм захисного провідника I_PE

Струм захисного провідника - це струм, який протікає через з'єднання PE, коли пристрій захисту від перенапруги підключений до максимальної безперервної робочої напруги U_C, відповідно до інструкції з монтажу та без споживачів на стороні навантаження.

Контакт віддаленої сигналізації

Виносний сигнальний контакт дозволяє легко дистанційно контролювати та вказувати робочий стан пристрою. Він має триполюсну клему у вигляді плаваючого перемикаючого контакту. Цей контакт може бути використаний як розрив та / або встановлення контакту, і тому його можна легко інтегрувати в систему управління будинком, контролер шафи розподільних пристроїв тощо

Час відгуку t_A

Час відгуку в основному характеризує ефективність реагування окремих елементів захисту, що використовуються в розрядниках. Залежно від швидкості зростання ду / дт імпульсної напруги або ді / дт імпульсного струму, час відгуку може змінюватися в певних межах.

Зворотні втрати

У високочастотних програмах зворотні втрати означають, скільки частин «провідної» хвилі відображаються на захисному пристрої (точці перенапруги). Це прямий показник того, наскільки захисний пристрій налаштований на характерний опір системи.

Серійний опір

Опір у напрямку потоку сигналу між входом і виходом розрядника.

Ослаблення щита

Співвідношення потужності, що подається в коаксіальний кабель, до потужності, що випромінюється кабелем через фазний провідник.

Пристрої захисту від перенапруги (SPD)

Пристрої захисту від перенапруги в основному складаються з резисторів, що залежать від напруги (варистори, пригнічувальні діоди) та / або іскрових зазорів (розрядних шляхів). Пристрої захисту від перенапруги використовуються для захисту іншого електрообладнання та установок від неприпустимо великих стрибків напруги та / або для встановлення зрівняльного потенціалу. Пристрої захисту від перенапруги класифікуються за категоріями:

1. а) відповідно до їх використання для:

• Пристрої захисту від перенапруги для електромереж та установок

для номінальних діапазонів напруги до 1000 В

- згідно з EN 61643-11: 2012 у SPD типу 1/2/3

- згідно з IEC 61643-11: 2011 для SPD класу I / II / III

Перехід на Червону / Лінію. сімейство продуктів згідно з новим стандартом EN 61643-11: 2012 та IEC 61643-11: 2011 буде завершено протягом 2014 року.

• Пристрої захисту від перенапруги для установок та пристроїв інформаційних технологій

для захисту сучасного електронного обладнання в телекомунікаційних та сигнальних мережах з номінальною напругою до 1000 В змінного струму (ефективне значення) та 1500 В постійного струму від непрямого та прямого впливу ударів блискавки та інших перехідних процесів.

- згідно з IEC 61643-21: 2009 та EN 61643-21: 2010.

• Ізолюючі іскрові зазори для систем припинення заземлення або зрівнювання потенціалів
• Пристрої захисту від перенапруги для використання у фотоелектричних системах

для номінальних діапазонів напруги до 1500 В

- відповідно до EN 50539-11: 2013 на SPD типу 1/2

1. б) відповідно до їх імпульсної струморозрядної ємності та захисного ефекту на:

• Розрядники струму блискавки / скоординовані розрядники струму блискавки

для захисту установок та обладнання від перешкод, спричинених прямими або сусідніми ударами блискавки (встановлюються на межі між LPZ 0_A і 1).

• Розрядники перенапруги

для захисту установок, обладнання та кінцевих пристроїв від віддалених ударів блискавки, перемикання перенапруг, а також електростатичних розрядів (встановлюється на кордонах нижче за LPZ 0_B).

• Комбіновані розрядники

для захисту установок, обладнання та кінцевих пристроїв від перешкод, спричинених прямими або сусідніми ударами блискавки (встановлюються на межі між LPZ 0_A і 1, а також 0_A і 2).

Технічні дані пристроїв захисту від перенапруги

Технічні дані пристроїв захисту від перенапруг включають інформацію про умови їх використання відповідно до:

• Застосування (наприклад, монтаж, умови мережі, температура)
• Ефективність у разі перешкод (наприклад, імпульсна розрядна ємність, можливість гасіння струму, рівень захисту від напруги, час відгуку)
• Продуктивність під час роботи (наприклад, номінальний струм, загасання, опір ізоляції)
• Ефективність у разі несправності (наприклад, резервний запобіжник, роз'єднувач, безпечний, можливість віддаленої сигналізації)

Витримує коротке замикання

Можливість витримки короткого замикання - це значення потенційного струму короткого замикання частоти потужності, що обробляється пристроєм захисту від перенапруги, коли відповідний максимальний запобіжник запобіжника підключений вище за течією.

Рейтинг короткого замикання I_SCPV SPD у фотоелектричній (PV) системі

Максимальний струм короткого замикання без впливу, який SPD може протистояти окремо або спільно з пристроями, що відключають.

Тимчасова перенапруга (TOV)

Тимчасова перенапруга може бути присутнім на пристрої захисту від перенапруги протягом короткого періоду через несправність високовольтної системи. Це слід чітко відрізняти від перехідних процесів, спричинених ударом блискавки або операцією перемикання, які тривають не довше приблизно 1 мс. Амплітуда U_T і тривалість цього тимчасового перенапруження вказана у EN 61643-11 (200 мс, 5 с або 120 хв.) та індивідуально перевіряється на відповідні SPD відповідно до конфігурації системи (TN, TT тощо). SPD може або а) надійно виходити з ладу (безпека TOV), або b) бути стійким до TOV (витримувати TOV), що означає, що він повністю працює під час і після

тимчасові перенапруги.

Тепловий роз'єднувач

Пристрої захисту від перенапруги для використання в системах електроживлення, обладнаних резисторами з регульованою напругою (варисторами), в основному мають вбудований тепловий роз'єднувач, який відключає пристрій захисту від перенапруги від мережі в разі перевантаження та вказує на цей робочий стан. Роз'єднувач реагує на "струм тепла", що створюється перевантаженим варистором, і від'єднує пристрій захисту від перенапруги від мережі, якщо перевищується певна температура. Роз'єднувач призначений для своєчасного відключення перевантаженого пристрою захисту від перенапруги для запобігання пожежі. Він не призначений для забезпечення захисту від непрямого контакту. Функція

ці теплові роз'єднувачі можуть бути перевірені за допомогою модельованого перевантаження / старіння розрядників.

Сумарний струм розряду I_{загальний}

Струм, який протікає через PE, PEN або заземлення багатополюсного SPD під час випробування на загальний струм розряду. Цей тест використовується для визначення загального навантаження, якщо струм одночасно протікає через кілька захисних шляхів багатополюсного SPD. Цей параметр є визначальним для загальної ємності розряду, яка надійно обробляється сумою індивідуума

шляхи SPD.

Рівень захисту від напруги U_p

Рівень захисту від напруги пристрою захисту від перенапруги - це максимальне миттєве значення напруги на клемах пристрою захисту від перенапруги, визначене на основі стандартизованих індивідуальних випробувань:

- Напруга спарковеру імпульсу блискавки 1.2 / 50 мкс (100%)

- напруга спарковера зі швидкістю підйому 1 кВ / мкс

- Виміряна гранична напруга при номінальному струмі розряду I_n

Рівень захисту від напруги характеризує здатність пристрою захисту від перенапруги обмежувати стрибки до залишкового рівня. Рівень захисту від напруги визначає місце установки з урахуванням категорії перенапруги відповідно до IEC 60664-1 в системах електропостачання. Для пристроїв захисту від перенапруги, які будуть використовуватися в системах інформаційних технологій, рівень захисту від напруги повинен бути адаптований до рівня імунітету обладнання, що захищається (IEC 61000-4-5: 2001).

Планування внутрішнього блискавкозахисту та захисту від перенапруг

Вимоги до зовнішніх компонентів блискавкозахисту

Компоненти, що використовуються для встановлення зовнішньої блискавкозахисної системи, повинні відповідати певним механічним та електричним вимогам, які зазначені у стандартній серії EN 62561-x. Компоненти блискавкозахисту класифікуються відповідно до їх функцій, наприклад, з'єднувальні компоненти (EN 62561-1), провідники та заземлювальні електроди (EN 62561-2).

Випробування звичайних блискавкозахисних компонентів

Металеві блискавкозахисні компоненти (затискачі, провідники, стрижні для повітря, стержні, заземлюючі електроди), що піддаються впливу атмосферних впливів, перед випробуванням повинні піддаватися штучному старінню / кондиціонуванню, щоб перевірити їх придатність для передбачуваного застосування. Відповідно до EN 60068-2-52 та EN ISO 6988 металеві компоненти піддаються штучному старінню та випробовуються у два етапи.

Природне вивітрювання та вплив корозії на компоненти блискавкозахисту

Крок 1: Обробка сольовим туманом

Це випробування призначене для компонентів або пристроїв, які призначені витримувати вплив солоної атмосфери. Випробувальне обладнання складається з камери із соляним туманом, де зразки випробовуються з рівнем випробування 2 більше трьох днів. Випробувальний рівень 2 включає три фази обприскування по 2 години кожна з використанням 5% розчину хлориду натрію (NaCl) при температурі від 15 ° C до 35 ° C з подальшим зберіганням вологості при відносній вологості повітря 93% і температурі 40 ± 2 ° C протягом 20-22 годин відповідно до EN 60068-2-52.

Крок 2: Обробка вологою сірчаною атмосферою

Цей тест призначений для оцінки стійкості матеріалів або предметів до конденсованої вологості, що містять діоксид сірки, відповідно до EN ISO 6988.

Випробувальне обладнання (малюнок 2) складається з випробувальної камери, де розташовані зразки

обробляють концентрацією діоксиду сірки в об'ємній частці 667 х 10-6 (± 24 х 10-6) протягом семи тестових циклів. Кожен цикл, який триває 24 години, складається з періоду нагрівання 8 годин при температурі 40 ± 3 ° C у вологій насиченій атмосфері, за яким настає період відпочинку 16 годин. Після цього волога сірчана атмосфера змінюється.

Як компоненти для зовнішнього використання, так і елементи, закопані в землю, піддаються старінню / кондиціонуванню. Для компонентів, закопаних у землю, слід враховувати додаткові вимоги та заходи. Жодні алюмінієві затискачі або провідники не можуть бути закопані в землю. Якщо нержавіючу сталь потрібно закопувати в землю, можна використовувати лише високолеговану нержавіючу сталь, наприклад StSt (V4A). Відповідно до німецького стандарту DIN VDE 0151, StSt (V2A) заборонено. Компоненти для внутрішнього використання, такі як кріплення для еквіпотенціалу, не повинні піддаватися старінню / кондиціонуванню. Те саме стосується вбудованих компонентів

в бетоні. Тому ці компоненти часто виготовляються з не оцинкованої (чорної) сталі.

Системи припинення повітря / стрижні повітря

Повітряно-закінчувальні штоки зазвичай використовуються як системи припинення повітря. Вони доступні у багатьох різних конструкціях, наприклад, довжиною 1 м для установки на бетонну основу на плоских дахах, аж до телескопічних блискавкозахисних щогл довжиною 25 м для біогазових установок. EN 62561-2 визначає мінімальні перерізи та допустимі матеріали з відповідними електричними та механічними властивостями для стрижнів повітря. У випадку стрижнів з більшою висотою, опори згинання штока для припинення повітря та стійкість комплектних систем (стрижень для повітря у штативі) повинні бути перевірені за допомогою статичного розрахунку. Необхідні перерізи та матеріали слід вибирати виходячи з цього

за цим розрахунком. Для цього розрахунку також слід враховувати швидкості вітру відповідної зони вітрового навантаження.

Тестування компонентів з'єднання

Компоненти з’єднання, або часто їх просто називають затискачами, використовуються як блискавкозахисні компоненти для з’єднання провідників (провідник вниз, повітропровідник, вхід заземлення) між собою або з установкою.

Залежно від типу затиску та матеріалу затискачів, можливо безліч різних комбінацій затискачів. Маршрутизація провідника та можливі поєднання матеріалів є вирішальними у цьому відношенні. Тип маршрутизації провідників описує, як затискач з'єднує провідники в поперечному або паралельному розташуванні.

У разі навантаження струму блискавки на затискачі діють електродинамічні та теплові сили, які сильно залежать від виду прокладання провідника та з'єднання затискачів. У таблиці 1 наведено матеріали, які можна комбінувати, не викликаючи контактної корозії. Поєднання різних матеріалів між собою та їхні різні механічні міцності та теплові властивості по-різному впливають на компоненти з'єднання, коли через них протікає струм блискавки. Це особливо очевидно для елементів з'єднання з нержавіючої сталі (StSt), де високі температури виникають через низьку провідність, як тільки струми блискавки протікають через них. Отже, випробування на струм блискавки відповідно до EN 62561-1 необхідно провести для всіх затискачів. Для того, щоб перевірити найгірший випадок, необхідно протестувати не тільки різні комбінації провідників, але і комбінації матеріалів, визначені виробником.

Випробування на прикладі затискача СН

Спочатку слід визначити кількість тестових комбінацій. Використовуваний затискач СН виготовлений з нержавіючої сталі (StSt) і, отже, може поєднуватися зі сталевими, алюмінієвими, StSt та мідними провідниками, як зазначено в таблиці 1. Більше того, він може бути з'єднаний у поперечному та паралельному розташуванні, що також має бути перевірено. Це означає, що існує вісім можливих комбінацій випробувань для використовуваного затискача СН (малюнки 3 та 4).

Відповідно до EN 62561 кожна з цих випробувальних комбінацій повинна бути випробувана на трьох придатних зразках / наборах випробувань. Це означає, що 24 зразки цього єдиного затискача МВ повинні бути протестовані, щоб охопити весь асортимент. Кожен окремий зразок змонтований адекватним

крутний момент затягування відповідно до нормативних вимог і піддається штучному старінню за допомогою обробки соляним туманом та вологою сірчаною атмосферою, як описано вище. Для подальшого електричного випробування зразки повинні бути закріплені на ізолюючій пластині (рис. 5).

На кожен зразок подаються три імпульси струму блискавки форми хвилі 10/350 мкс з 50 кА (нормальний режим роботи) і 100 кА (важкий режим роботи). Після навантаження струмом блискавки зразки не повинні мати ознак пошкодження.

На додаток до електричних випробувань, де зразок піддається електродинамічним силам у разі навантаження струму блискавки, в стандарт EN 62561-1 було включено статично-механічне навантаження. Це статико-механічне випробування особливо необхідне для паралельних з'єднувачів, поздовжніх з'єднувачів тощо і проводиться з різними матеріалами провідників та діапазонами затиску. Компоненти з'єднання, виготовлені з нержавіючої сталі, випробовуються в найгірших випадках за допомогою лише одного провідника з нержавіючої сталі (надзвичайно гладка поверхня). Компоненти з'єднання, наприклад затискач СН, показаний на малюнку 6, готуються з певним моментом затягування, а потім навантажуються з механічною силою розтягу 900 Н (± 20 Н) протягом однієї хвилини. Протягом цього випробувального періоду провідники не повинні рухатися більше одного міліметра, а елементи з'єднання не повинні мати ознак пошкодження. Це додаткове статико-механічне випробування є ще одним критерієм випробування компонентів з'єднання, а також має бути задокументовано у звіті про випробування виробника на додаток до електричних значень.

Контактний опір (виміряний над затискачем) для затискача з нержавіючої сталі не повинен перевищувати 2.5 мОм або 1 мОм у випадку з іншими матеріалами. Необхідно забезпечити необхідний крутний момент розпушування.

Отже, монтажники блискавкозахисних систем повинні вибирати з'єднувальні компоненти для роботи (H або N), яку слід очікувати на місці. Наприклад, затискач для робочого режиму H (100 кА) повинен використовуватися для стрижня повітря (повний струм блискавки), а затискач для робочого стану N (50 кА) - у сітці або на вході землі (струм блискавки вже розподілений).

Провідники

EN 62561-2 також пред'являє особливі вимоги до провідників, таких як провідники, що закінчують повітря та вниз, або заземлювальні електроди, наприклад кільцеві заземлюючі електроди, наприклад:

• Механічні властивості (мінімальна міцність на розрив, мінімальне подовження)
• Електричні властивості (макс. Опір)
• Властивості корозійної стійкості (штучне старіння, як описано вище).

Механічні властивості повинні бути перевірені та дотримані. На рисунку 8 показано випробувальну установку для перевірки міцності на розрив кругових провідників (наприклад, алюмінію). Якість покриття (гладке, безперервне), а також мінімальна товщина і адгезія до основного матеріалу є важливими і їх необхідно перевірити, особливо якщо використовуються покриті матеріали, такі як оцинкована сталь (St / tZn).

Це описано в стандарті у формі випробування на згинання. Для цього зразок вигинають через радіус, рівний 5-кратному його діаметру, до кута 90 °. При цьому зразок може не мати гострих країв, поломок або відшарувань. Більше того, матеріали провідника повинні легко піддаватися обробці при встановленні систем блискавкозахисту. Передбачається, що дроти або смуги (котушки) легко випрямляються за допомогою випрямляча дроту (напрямні шківи) або за допомогою кручення. Крім того, установка / згинання матеріалів на конструкціях або в ґрунті має бути простим. Ці стандартні вимоги є відповідними характеристиками товару, які повинні бути задокументовані у відповідних паспортах виробів виробників.

Електроди / заземлювальні стрижні

Розділювальні заземлювальні стрижні LSP виготовлені із спеціальної сталі, повністю гаряче оцинковані або складаються з високолегованої нержавіючої сталі. З'єднувальне з'єднання, яке дозволяє з'єднувати стрижні без збільшення діаметра, є особливістю цих земляних стрижнів. Кожен стрижень має отвір і кінець штифта.

EN 62561-2 визначає вимоги до заземлюючих електродів, таких як матеріал, геометрія, мінімальні розміри, а також механічні та електричні властивості. З'єднувальні муфти, що з'єднують окремі тяги, є слабкими місцями. З цієї причини EN 62561-2 вимагає проведення додаткових механічних та електричних випробувань для перевірки якості цих з'єднувальних з'єднань.

Для цього випробування стрижень вкладають у напрямну зі сталевою пластиною як область удару. Зразок складається з двох з'єднаних стрижнів довжиною 500 мм кожна. Потрібно випробувати три зразки кожного типу заземлюючих електродів. На верхній кінець зразка впливають вібраційним молотком із відповідною молотковою вставкою протягом двох хвилин. Швидкість удару молотка повинна становити 2000 ± 1000 хв-1, а енергія ударного удару повинна становити 50 ± 10 [Нм].

Якщо муфти пройшли це випробування без видимих ​​дефектів, їх піддають штучному старінню за допомогою обробки соляним туманом та вологою сірчаною атмосферою. Потім муфти завантажуються трьома імпульсами струму блискавки потужністю 10/350 мкс хвилі 50 кА та 100 кА кожен. Контактний опір (виміряний над муфтою) заземлюючих стрижнів з нержавіючої сталі не повинен перевищувати 2.5 мОм. Щоб перевірити, чи з’єднувальне з'єднання все ще міцно з’єднане після дії цього струму блискавки, зусилля зчеплення перевіряється за допомогою машини для випробування на розтяг.

Встановлення функціональної блискавкозахисної системи вимагає використання компонентів та пристроїв, перевірених згідно останнього стандарту. Монтажники систем блискавкозахисту повинні вибрати та правильно встановити компоненти відповідно до вимог на місці встановлення. Окрім механічних вимог, слід враховувати та дотримуватись електричних критеріїв останнього стану блискавкозахисту.

Розрахунок струму короткого замикання від лінії до землі

Розміри систем замикання на землю щодо потужності

Для цього слід вивчити різні найгірші сценарії. У системах середньої напруги подвійний замикання на землю буде найбільш критичним випадком. Перша замикання на землю (наприклад, на трансформаторі) може спричинити другу замикання на землю в іншій фазі (наприклад, несправний кінцевий ущільнювальний кінець в системі середньої напруги). Згідно з таблицею 1 стандарту EN 50522 (Заземлення силових установок, що перевищує 1 кВ змінного струму), в цьому випадку через заземлювачі пройде подвійний струм замикання на землю I''kEE, який визначається наступним чином:

I “kEE = 0,85 • I“ k

(I “k = триполюсний початковий симетричний струм короткого замикання)

У установці 20 кВ з початковим симетричним струмом короткого замикання I''k 16 кА і часом відключення 1 секунди подвійний струм замикання на землю складе 13.6 кА. Місткість заземлювачів та шин заземлення в будівлі станції або приміщенні тансформера повинна бути оцінена відповідно до цього значення. У цьому контексті поточне розщеплення можна розглянути у разі розташування кільця (на практиці використовується коефіцієнт 0.65). Планування завжди повинно базуватися на фактичних даних системи (конфігурація системи, струм короткого замикання від землі, час відключення).

Стандарт EN 50522 визначає максимальну щільність струму короткого замикання G (А / мм2) для різних матеріалів. Перетин провідника визначається з матеріалу та часу відключення.

розрахований струм тепер ділиться на щільність струму G відповідного матеріалу та відповідний час відключення та мінімальний переріз A_хвилин провідника визначається.

A_хвилин= Я ”_{kEE (філія)} / Г [мм²]

Розрахований переріз дозволяє вибрати провідник. Цей переріз завжди округлюється до наступного більшого номінального перерізу. У випадку компенсованої системи, наприклад, сама система замикання на землю (частина, що безпосередньо контактує з землею) навантажена значно меншим струмом, а саме лише залишковим струмом замикання на землю I_E = rx I_RES зменшений на коефіцієнт r. Цей струм не перевищує приблизно 10 А і може постійно протікати без проблем, якщо використовуються загальні перерізи заземлюючого матеріалу.

Мінімальні перерізи заземлюючих електродів

Мінімальні перерізи щодо механічної міцності та корозії визначені німецьким стандартом DIN VDE 0151 (Матеріал та мінімальні розміри заземлюючих електродів щодо корозії).

Вітрове навантаження у випадку ізольованих систем припинення повітря відповідно до Єврокоду 1

Внаслідок глобального потепління в усьому світі зростають екстремальні погодні умови. Такі наслідки, як висока швидкість вітру, збільшення кількості штормів та сильних опадів, не можна ігнорувати. Тому дизайнери та монтажники стикаються з новими проблемами, особливо щодо вітрових навантажень. Це впливає не тільки на будівельні конструкції (статику конструкції), але і на системи закінчення повітря.

До цього часу в галузі захисту від блискавки в якості розмірних стандартів використовувались стандарти DIN 1055-4: 2005-03 та DIN 4131. У липні 2012 року ці стандарти були замінені єврокодами, які забезпечують загальноєвропейські стандартизовані правила проектування конструкцій (планування конструкцій).

Стандарт DIN 1055-4: 2005-03 був інтегрований в Єврокод 1 (EN 1991-1-4: Дії на конструкції - Частина 1-4: Загальні дії - Дії вітру) та DIN V 4131: 2008-09 в Єврокод 3 ( EN 1993-3-1: Частина 3-1: Вежі, щогли та димоходи - Вежі та щогли). Таким чином, ці два стандарти складають основу для розміру систем припинення повітря для блискавкозахисних систем, однак Єврокод 1 є в першу чергу актуальним.

Наступні параметри використовуються для розрахунку фактичного вітрового навантаження, яке слід очікувати:

• Зона вітру (Німеччина розділена на чотири зони вітру з різною базовою швидкістю вітру)
• Категорія місцевості (категорії місцевості визначають оточення споруди)
• Висота об’єкта над рівнем землі
• Висота місця (над рівнем моря, зазвичай до 800 м над рівнем моря)

Інші фактори впливу, такі як:

• обмерзання
• Позиція на хребті або вершині пагорба
• Висота об’єкта вище 300 м
• Висота місцевості вище 800 м (рівень моря)

повинні враховуватися для конкретного середовища встановлення та розраховуватися окремо.

Поєднання різних параметрів призводить до швидкості поривного вітру, яка повинна бути використана як основа для розмірів систем припинення повітря та інших установок, таких як підняті кільцеві провідники. У нашому каталозі максимальна швидкість поривного вітру вказана для наших виробів, щоб можна було визначити необхідну кількість бетонних основ залежно від швидкості поривного вітру, наприклад у випадку ізольованих систем припинення повітря. Це не тільки дозволяє визначити статичну стійкість, але й зменшити необхідну вагу і, отже, навантаження на дах.

Важливе зауваження:

«Максимальна швидкість поривного вітру», зазначена в цьому каталозі для окремих компонентів, була визначена відповідно до специфічних для Німеччини вимог до розрахунків Єврокоду 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12), які базуються на зоні вітру карта Німеччини та пов'язані з нею конкретні топографічні особливості.

При використанні продуктів цього каталогу в інших країнах мають бути враховані особливості країни та інші місцеві методи розрахунку, якщо такі є, описані в Єврокоді 1 (EN 1991-1-4) або в інших місцевих нормах розрахунків (за межами Європи). спостерігається. Отже, максимальна швидкість поривного вітру, згадана в цьому каталозі, стосується лише Німеччини та є лише грубою орієнтацією для інших країн. Швидкість поривного вітру повинна бути заново розрахована відповідно до методів розрахунку, що відповідають країні!

При встановленні стрижнів повітря у бетонних підставах слід враховувати інформацію про швидкість вітру та пориви вітру в таблиці. Ця інформація стосується звичайних матеріалів для стрижень повітря (Al, St / tZn, Cu та StSt).

Якщо стрижні для закріплення повітря закріплені за допомогою розпірок, розрахунки базуються на наведених нижче можливостях монтажу.

Максимально допустимі швидкості пориву вітру вказані для відповідних виробів і повинні враховуватися при виборі / установці. Більш високої механічної міцності можна досягти, наприклад, за допомогою кутової опори (двох розпірок, розташованих у трикутнику) (за запитом).