Tổng hợp các thiết bị chống sét và chống sét lan truyền

An toàn có kế hoạch

Khái niệm vùng chống sét

Tòa nhà được chia thành các khu nguy cấp khác nhau. Các vùng này giúp xác định các biện pháp bảo vệ cần thiết, đặc biệt là các thiết bị và thành phần chống sét và chống sét lan truyền. Một phần của khái niệm vùng chống sét tương thích với EMC (EMC: Electro Magnetic Compatibility) là hệ thống chống sét bên ngoài (bao gồm hệ thống đầu thu sét, hệ thống dây dẫn sét, hệ thống đầu tiếp đất), liên kết đẳng thế, che chắn không gian và bảo vệ chống sét lan truyền cho hệ thống cung cấp điện và công nghệ thông tin. Các định nghĩa được áp dụng như được phân loại trong Bảng 1. Theo yêu cầu và tải đặt trên thiết bị chống sét lan truyền, chúng được phân loại thành bộ chống sét, bộ chống sét lan truyền và bộ chống sét kết hợp. Yêu cầu cao nhất được đặt ra về khả năng phóng điện của bộ chống sét và bộ chống sét kết hợp được sử dụng khi chuyển đổi từ vùng chống sét 0_A đến 1 hoặc 0_A đến 2. Các bộ chống sét này phải có khả năng dẫn dòng sét cục bộ ở dạng sóng 10/350 μs nhiều lần mà không bị phá hủy để ngăn chặn sự xâm nhập của dòng sét phá hủy cục bộ vào hệ thống điện của tòa nhà. Tại điểm chuyển tiếp từ LPZ 0_B đến 1 hoặc hạ lưu của bộ chống sét lan truyền tại điểm chuyển tiếp từ LPZ 1 đến 2 và cao hơn, bộ chống sét lan truyền được sử dụng để bảo vệ chống lại dòng điện sét. Nhiệm vụ của chúng là giảm năng lượng còn lại của các giai đoạn bảo vệ ngược dòng hơn nữa và hạn chế các xung điện gây ra hoặc tạo ra trong chính quá trình lắp đặt.

Các biện pháp chống sét và chống sét lan truyền tại ranh giới của các vùng chống sét được mô tả ở trên đều được áp dụng cho các hệ thống cấp điện và công nghệ thông tin. Tất cả các biện pháp được mô tả trong khái niệm vùng chống sét tương thích EMC giúp đạt được tính khả dụng liên tục của các thiết bị và lắp đặt điện và điện tử. Để biết thêm thông tin kỹ thuật chi tiết, vui lòng truy cập www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Khu vực bên ngoài:

LPZ 0: Khu vực có mối đe dọa do trường điện từ sét không giảm nhiệt và nơi các hệ thống bên trong có thể chịu dòng điện tăng sét toàn bộ hoặc một phần.

LPZ 0 được chia thành:

LPZ 0_A: Vùng có mối đe dọa do tia chớp trực tiếp và trường điện từ tia sét đầy đủ. Các hệ thống bên trong có thể phải chịu dòng điện sét hoàn toàn.

LPZ 0_B: Vùng được bảo vệ chống lại các tia sét trực tiếp nhưng nơi có mối đe dọa là trường điện từ tia sét đầy đủ. Các hệ thống bên trong có thể chịu dòng điện sét một phần.

Các khu vực bên trong (được bảo vệ khỏi tia chớp trực tiếp):

LPZ 1: Vùng mà dòng điện tăng bị giới hạn bởi các giao diện chia sẻ và cách ly hiện tại và / hoặc bởi SPD ở ranh giới. Che chắn không gian có thể làm suy giảm trường điện từ của tia sét.

LPZ 2… n: Vùng mà dòng điện tăng có thể bị hạn chế hơn nữa bởi giao diện chia sẻ và cách ly hiện tại và / hoặc bởi SPDs bổ sung ở ranh giới. Có thể sử dụng thêm lớp che chắn không gian để làm suy giảm thêm trường điện từ sét.

Điều khoản và định nghĩa

Công suất ngắt, theo khả năng dập tắt hiện tại I_fi

Khả năng đánh thủng là giá trị rms không bị cản trở (tương lai) của dòng điện đi theo dòng điện có thể tự động được dập tắt bởi thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền khi kết nối U_C. Nó có thể được chứng minh trong một thử nghiệm nhiệm vụ vận hành theo EN 61643-11: 2012.

Danh mục theo IEC 61643-21: 2009

Một số điện áp xung và dòng điện xung được mô tả trong IEC 61643-21: 2009 để thử nghiệm khả năng mang dòng và giới hạn điện áp của nhiễu xung. Bảng 3 của tiêu chuẩn này liệt kê chúng thành các loại và cung cấp các giá trị ưu tiên. Trong Bảng 2 của tiêu chuẩn IEC 61643-22, các nguồn quá độ được gán cho các loại xung khác nhau theo cơ chế tách. Loại C2 bao gồm khớp nối cảm ứng (tăng sóng), khớp nối điện hóa loại D1 (dòng sét). Danh mục liên quan được chỉ định trong dữ liệu kỹ thuật. Thiết bị chống sét lan truyền LSP vượt qua các giá trị trong các danh mục được chỉ định. Do đó, giá trị chính xác của khả năng mang dòng điện xung được biểu thị bằng dòng phóng điện danh định (8/20 μs) và dòng điện xung sét (10/350 μs).

Sóng kết hợp

Sóng kết hợp được tạo ra bởi một máy phát lai (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) với trở kháng giả định là 2 Ω. Điện áp hở mạch của máy phát điện này được gọi là U_OC. Bạn_OC là chỉ thị ưu tiên cho bộ chống sét loại 3 vì chỉ những bộ chống sét này mới có thể được thử nghiệm với sóng kết hợp (theo EN 61643-11).

Tần số cắt f_G

Tần số cắt xác định hành vi phụ thuộc vào tần số của bộ chống sét. Tần số cắt tương đương với tần số gây ra suy hao chèn (a_E) 3 dB trong các điều kiện thử nghiệm nhất định (xem EN 61643-21: 2010). Trừ khi có chỉ định khác, giá trị này đề cập đến hệ thống 50 Ω.

Mức độ bảo vệ

Mức độ bảo vệ IP tương ứng với các loại bảo vệ

được mô tả trong IEC 60529.

Thời gian ngắt kết nối t_a

Thời gian ngắt kết nối là khoảng thời gian trôi qua cho đến khi tự động ngắt nguồn điện trong trường hợp mạch điện hoặc thiết bị cần bảo vệ bị hỏng. Thời gian ngắt kết nối là một giá trị dành riêng cho ứng dụng do cường độ dòng điện sự cố và các đặc tính của thiết bị bảo vệ.

Phối hợp năng lượng của SPDs

Phối hợp năng lượng là sự tương tác có chọn lọc và phối hợp của các yếu tố bảo vệ theo tầng (= SPDs) của một khái niệm chống sét và chống sét lan truyền tổng thể. Điều này có nghĩa là tổng tải của dòng xung sét được phân chia giữa các SPD theo khả năng mang năng lượng của chúng. Nếu không thể điều phối năng lượng, SPDs hạ nguồn không đủ

giảm bớt bởi SPDs thượng nguồn vì SPDs thượng nguồn hoạt động quá muộn, không đủ hoặc hoàn toàn không. Do đó, SPDs hạ nguồn cũng như thiết bị đầu cuối cần được bảo vệ có thể bị phá hủy. DIN CLC / TS 61643-12: 2010 mô tả cách xác minh sự phối hợp năng lượng. SPDs loại 1 có khe hở tia lửa cung cấp những lợi thế đáng kể do chuyển đổi điện áp của chúng

đặc điểm (xem WAVE BMÁY LẠNH FPHẦN).

Dải tần số

Dải tần số thể hiện dải truyền hoặc tần số cắt của bộ chống sét tùy thuộc vào các đặc tính suy hao được mô tả.

Mất chèn

Với một tần số nhất định, suy hao chèn của thiết bị chống sét lan truyền được xác định bằng quan hệ của giá trị điện áp tại nơi lắp đặt trước và sau khi lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền. Trừ khi có chỉ định khác, giá trị đề cập đến hệ thống 50 Ω.

Cầu chì dự phòng tích hợp

Theo tiêu chuẩn sản phẩm cho SPD, phải sử dụng thiết bị bảo vệ quá dòng / cầu chì dự phòng. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi không gian bổ sung trong bảng phân phối, chiều dài cáp bổ sung, càng ngắn càng tốt theo IEC 60364-5-53, thời gian lắp đặt bổ sung (và chi phí) và xác định kích thước của cầu chì. Cầu chì tích hợp trong bộ chống sét thích hợp lý tưởng cho các dòng xung liên quan sẽ loại bỏ tất cả những nhược điểm này. Tăng không gian, nỗ lực đi dây thấp hơn, giám sát cầu chì tích hợp và tăng hiệu quả bảo vệ do cáp kết nối ngắn hơn là những lợi thế rõ ràng của khái niệm này.

Dòng điện xung sét I_imp

Dòng điện xung sét là một đường cong dòng điện xung được chuẩn hóa có dạng sóng 10/350 μs. Các thông số của nó (giá trị đỉnh, điện tích, năng lượng cụ thể) mô phỏng tải do dòng sét tự nhiên gây ra. Bộ chống sét và bộ chống sét kết hợp phải có khả năng phóng các dòng xung sét như vậy nhiều lần mà không bị phá hủy.

Cầu chì dự phòng chống quá dòng / chống sét phía chính

Thiết bị bảo vệ chống quá dòng (ví dụ: cầu chì hoặc bộ ngắt mạch) được đặt bên ngoài bộ chống sét ở phía tiếp theo để ngắt dòng điện theo tần số nguồn ngay khi vượt quá khả năng đánh thủng của thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền. Không cần cầu chì dự phòng bổ sung vì cầu chì dự phòng đã được tích hợp trong SPD.

Điện áp hoạt động liên tục tối đa U_C

Điện áp làm việc liên tục tối đa (điện áp làm việc tối đa cho phép) là giá trị rms của điện áp lớn nhất có thể được kết nối với các đầu nối tương ứng của thiết bị chống sét lan truyền trong quá trình vận hành. Đây là điện áp tối đa trên bộ chống sét trong

trạng thái không dẫn điện đã xác định, hoàn nguyên bộ chống sét trở lại trạng thái này sau khi nó bị vấp và phóng điện. Giá trị của U_C phụ thuộc vào điện áp danh định của hệ thống được bảo vệ và thông số kỹ thuật của người lắp đặt (IEC 60364-5-534).

Điện áp hoạt động liên tục tối đa U_Đảng cho một hệ thống quang điện (PV)

Giá trị của điện áp một chiều tối đa có thể được áp dụng vĩnh viễn cho các đầu cuối của SPD. Để đảm bảo rằng U_Đảng cao hơn điện áp hở mạch tối đa của hệ thống PV trong trường hợp có tất cả các tác động bên ngoài (ví dụ nhiệt độ môi trường xung quanh, cường độ bức xạ mặt trời), U_Đảng phải cao hơn điện áp hở mạch tối đa này bằng hệ số 1.2 (theo CLC / TS 50539-12). Hệ số 1.2 này đảm bảo rằng SPDs không được định kích thước sai.

Dòng xả tối đa I_{tối đa}

Dòng phóng điện tối đa là giá trị đỉnh lớn nhất của dòng điện xung 8/20 μs mà thiết bị có thể phóng điện an toàn.

Công suất truyền tối đa

Công suất truyền tối đa xác định công suất tần số cao tối đa có thể được truyền qua thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền đồng trục mà không ảnh hưởng đến thành phần bảo vệ.

Dòng xả danh định I_n

Dòng phóng điện danh định là giá trị đỉnh của dòng điện xung 8/20 μs mà thiết bị chống sét lan truyền được đánh giá trong một chương trình thử nghiệm nhất định và thiết bị chống sét lan truyền có thể phóng điện nhiều lần.

Dòng tải danh định (dòng điện danh định) I_L

Dòng tải danh định là dòng điện làm việc cho phép lớn nhất có thể chạy vĩnh viễn qua các đầu nối tương ứng.

Điện áp danh định U_N

Điện áp danh định là viết tắt của điện áp danh định của hệ thống được bảo vệ. Giá trị của điện áp danh định thường dùng làm ký hiệu kiểu cho các thiết bị chống sét lan truyền cho hệ thống công nghệ thông tin. Nó được chỉ định như một giá trị rms cho hệ thống xoay chiều.

Chống sét N-PE

Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền được thiết kế dành riêng cho việc lắp đặt giữa dây dẫn N và PE.

Phạm vi nhiệt độ hoạt động T_U

Phạm vi nhiệt độ hoạt động cho biết phạm vi mà các thiết bị có thể được sử dụng. Đối với các thiết bị không tự phát nhiệt, nó bằng khoảng nhiệt độ môi trường. Độ tăng nhiệt độ đối với các thiết bị tự gia nhiệt không được vượt quá giá trị lớn nhất được chỉ ra.

Mạch bảo vệ

Mạch bảo vệ là thiết bị bảo vệ nhiều tầng, nhiều tầng. Các giai đoạn bảo vệ riêng lẻ có thể bao gồm khoảng trống tia lửa, biến trở, phần tử bán dẫn và ống phóng điện (xem Điều phối năng lượng).

Dòng điện dẫn bảo vệ I_PE

Dòng điện dẫn bảo vệ là dòng điện chạy qua kết nối PE khi thiết bị chống sét lan truyền được kết nối với điện áp làm việc liên tục tối đa U_C, theo hướng dẫn cài đặt và không có người tiêu dùng phụ tải.

Liên hệ báo hiệu từ xa

Một liên lạc báo hiệu từ xa cho phép dễ dàng giám sát từ xa và chỉ ra trạng thái hoạt động của thiết bị. Nó có một thiết bị đầu cuối ba cực ở dạng tiếp điểm chuyển đổi nổi. Tiếp điểm này có thể được sử dụng như ngắt và / hoặc tiếp điểm và do đó có thể dễ dàng tích hợp trong hệ thống điều khiển tòa nhà, bộ điều khiển tủ thiết bị đóng cắt, v.v.

Thời gian phản hồi t_A

Thời gian đáp ứng chủ yếu đặc trưng cho hiệu suất đáp ứng của các phần tử bảo vệ riêng lẻ được sử dụng trong bộ chống sét. Tùy thuộc vào tốc độ tăng du / dt của điện áp xung hoặc di / dt của dòng xung, thời gian đáp ứng có thể thay đổi trong các giới hạn nhất định.

Quay trở lại mất

Trong các ứng dụng tần số cao, suy hao hồi lưu đề cập đến số lượng phần của sóng “hàng đầu” được phản xạ tại thiết bị bảo vệ (điểm tăng sóng). Đây là một phép đo trực tiếp để đánh giá mức độ hài hòa của thiết bị bảo vệ với trở kháng đặc trưng của hệ thống.

Loạt kháng chiến

Kháng theo hướng của dòng tín hiệu giữa đầu vào và đầu ra của bộ chống sét.

Suy hao lá chắn

Mối quan hệ của công suất cấp vào cáp đồng trục với công suất do cáp bức xạ qua dây dẫn pha.

Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền (SPD)

Các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền chủ yếu bao gồm các điện trở phụ thuộc điện áp (biến trở, điốt triệt tiêu) và / hoặc các khe hở tia lửa (đường dẫn phóng điện). Các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện và công trình lắp đặt khác chống lại các dòng điện tăng cao không cho phép và / hoặc để thiết lập liên kết đẳng thế. Các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền được phân loại:

1. a) theo việc sử dụng chúng vào:

• Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền cho việc lắp đặt và thiết bị cung cấp điện

cho dải điện áp danh định lên đến 1000 V

- theo EN 61643-11: 2012 thành loại 1/2/3 SPDs

- theo IEC 61643-11: 2011 thành SPDs cấp I / II / III

Sự chuyển đổi của Red / Line. họ sản phẩm theo tiêu chuẩn mới EN 61643-11: 2012 và IEC 61643-11: 2011 sẽ được hoàn thiện vào năm 2014.

• Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền cho các công trình và thiết bị công nghệ thông tin

để bảo vệ thiết bị điện tử hiện đại trong mạng viễn thông và mạng tín hiệu có điện áp danh định lên đến 1000 V xoay chiều (giá trị hiệu dụng) và 1500 V một chiều chống lại các tác động gián tiếp và trực tiếp của sét đánh và các quá trình khác.

- theo IEC 61643-21: 2009 và EN 61643-21: 2010.

• Cách ly khoảng trống tia lửa cho hệ thống đầu tiếp đất hoặc liên kết đẳng thế
• Thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền để sử dụng trong hệ thống quang điện

cho dải điện áp danh định lên đến 1500 V

- theo EN 50539-11: 2013 thành loại 1/2 SPDs

1. b) theo khả năng phóng dòng xung và tác dụng bảo vệ của chúng thành:

• Bộ chống sét / bộ chống sét phối hợp

để bảo vệ các cài đặt và thiết bị chống nhiễu do sét đánh trực tiếp hoặc gần đó (được lắp đặt ở ranh giới giữa LPZ 0_A và 1).

• Bộ chống sét lan truyền

để bảo vệ việc lắp đặt, thiết bị và thiết bị đầu cuối chống sét đánh từ xa, chuyển mạch quá điện áp cũng như phóng điện (được lắp đặt ở ranh giới phía hạ lưu của LPZ 0_B).

• Bộ chống bắt kết hợp

để bảo vệ việc lắp đặt, thiết bị và thiết bị đầu cuối chống lại nhiễu do sét đánh trực tiếp hoặc gần đó (được lắp đặt ở ranh giới giữa LPZ 0_A và 1 cũng như 0_A và 2).

Thông số kỹ thuật của thiết bị chống sét lan truyền

Dữ liệu kỹ thuật của thiết bị chống sét lan truyền bao gồm thông tin về điều kiện sử dụng của chúng theo:

• Ứng dụng (ví dụ: cài đặt, điều kiện nguồn điện, nhiệt độ)
• Hiệu suất trong trường hợp có nhiễu (ví dụ: khả năng phóng điện xung, theo khả năng dập tắt hiện tại, mức bảo vệ điện áp, thời gian đáp ứng)
• Hiệu suất trong quá trình hoạt động (ví dụ: dòng điện danh định, suy hao, điện trở cách điện)
• Hiệu suất trong trường hợp hỏng hóc (ví dụ: cầu chì dự phòng, bộ ngắt kết nối, an toàn dự phòng, tùy chọn báo hiệu từ xa)

Khả năng chịu ngắn mạch

Khả năng chịu ngắn mạch là giá trị của dòng điện ngắn mạch tần số công nghiệp tương lai được xử lý bởi thiết bị chống sét lan truyền khi cầu chì dự phòng tối đa có liên quan được kết nối ngược dòng.

Đánh giá ngắn mạch I_SCPV của SPD trong hệ thống quang điện (PV)

Dòng ngắn mạch tối đa không có rào cản mà SPD, một mình hoặc kết hợp với các thiết bị ngắt kết nối của nó, có thể chịu được.

Quá áp tạm thời (TOV)

Quá áp tạm thời có thể xuất hiện ở thiết bị chống sét lan truyền trong thời gian ngắn do sự cố trong hệ thống cao áp. Điều này phải được phân biệt rõ ràng với quá độ do sét đánh hoặc hoạt động đóng cắt, kéo dài không quá 1 ms. Biên độ U_T và khoảng thời gian quá áp tạm thời này được quy định trong EN 61643-11 (200 ms, 5 s hoặc 120 min.) và được thử nghiệm riêng cho SPDs liên quan theo cấu hình hệ thống (TN, TT, v.v.). SPD có thể a) lỗi đáng tin cậy (an toàn TOV) hoặc b) chống TOV (chịu được TOV), nghĩa là nó hoàn toàn hoạt động trong và sau

quá điện áp tạm thời.

Ngắt kết nối nhiệt

Các thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền để sử dụng trong các hệ thống cung cấp điện được trang bị điện trở điều khiển điện áp (biến thể) hầu hết đều có bộ ngắt kết nối nhiệt tích hợp ngắt thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền khỏi nguồn điện trong trường hợp quá tải và cho biết trạng thái hoạt động này. Bộ ngắt kết nối phản ứng với "nhiệt hiện tại" được tạo ra bởi một biến thể quá tải và ngắt thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền khỏi nguồn điện nếu vượt quá một nhiệt độ nhất định. Bộ ngắt kết nối được thiết kế để ngắt kết nối thiết bị chống sét lan truyền quá tải kịp thời để ngăn ngừa hỏa hoạn. Nó không nhằm đảm bảo bảo vệ khỏi tiếp xúc gián tiếp. Chức năng của

Các bộ ngắt kết nối nhiệt này có thể được kiểm tra bằng phương pháp mô phỏng quá tải / lão hóa của bộ chống sét.

Tổng dòng xả I_{Tổng số}

Dòng điện chạy qua PE, PEN hoặc kết nối đất của SPD đa cực trong quá trình thử nghiệm tổng dòng phóng điện. Thử nghiệm này được sử dụng để xác định tổng tải nếu dòng điện đồng thời chạy qua một số đường dẫn bảo vệ của SPD đa cực. Thông số này là quyết định đối với tổng công suất phóng điện được xử lý một cách đáng tin cậy bởi tổng của từng

đường dẫn của một SPD.

Mức bảo vệ điện áp U_p

Mức bảo vệ điện áp của thiết bị chống sét lan truyền là giá trị tức thời lớn nhất của điện áp tại các đầu nối của thiết bị chống sét lan truyền, được xác định từ các thử nghiệm riêng được tiêu chuẩn hóa:

- Điện áp phóng điện xung sét 1.2 / 50 μs (100%)

- Điện áp phóng điện với tốc độ tăng 1kV / μs

- Điện áp giới hạn đo được ở dòng phóng danh định I_n

Mức bảo vệ điện áp đặc trưng cho khả năng của thiết bị bảo vệ chống sét lan truyền trong việc hạn chế điện áp đến mức dư. Mức bảo vệ điện áp xác định vị trí lắp đặt liên quan đến loại quá áp theo IEC 60664-1 trong hệ thống cung cấp điện. Đối với thiết bị chống sét lan truyền được sử dụng trong hệ thống công nghệ thông tin, mức bảo vệ điện áp phải được điều chỉnh phù hợp với mức miễn nhiễm của thiết bị cần bảo vệ (IEC 61000-4-5: 2001).

Lập kế hoạch chống sét bên trong và chống sét lan truyền

Yêu cầu đối với các thành phần chống sét bên ngoài

Các thành phần được sử dụng để lắp đặt hệ thống chống sét bên ngoài phải đáp ứng các yêu cầu nhất định về cơ và điện, được quy định trong loạt tiêu chuẩn EN 62561-x. Các thành phần chống sét được phân loại theo chức năng của chúng, ví dụ thành phần kết nối (EN 62561-1), dây dẫn và điện cực đất (EN 62561-2).

Kiểm tra các thành phần chống sét thông thường

Các bộ phận chống sét bằng kim loại (kẹp, dây dẫn, thanh đầu thu sét, điện cực đất) tiếp xúc với thời tiết phải được lão hóa / điều hòa nhân tạo trước khi thử nghiệm để xác minh tính phù hợp của chúng đối với ứng dụng dự kiến. Phù hợp với EN 60068-2-52 và EN ISO 6988, các thành phần kim loại phải chịu lão hóa nhân tạo và được thử nghiệm trong hai bước.

Thời tiết tự nhiên và sự ăn mòn của các bộ phận chống sét

Bước 1: Xử lý sương muối

Thử nghiệm này dành cho các thành phần hoặc thiết bị được thiết kế để chịu được việc tiếp xúc với môi trường có muối. Thiết bị thử nghiệm bao gồm một buồng sương muối nơi các mẫu vật được thử nghiệm với mức thử nghiệm 2 trong hơn ba ngày. Cấp độ thử nghiệm 2 bao gồm ba giai đoạn phun, mỗi giai đoạn kéo dài 2 giờ, sử dụng dung dịch natri clorua (NaCl) 5% ở nhiệt độ từ 15 ° C đến 35 ° C, tiếp theo là bảo quản độ ẩm ở độ ẩm tương đối 93% và nhiệt độ 40 ± 2 ° C trong 20 đến 22 giờ phù hợp với EN 60068-2-52.

Bước 2: Xử lý khí quyển có lưu huỳnh ẩm

Thử nghiệm này để đánh giá độ bền của vật liệu hoặc vật thể có độ ẩm ngưng tụ có chứa lưu huỳnh điôxít theo tiêu chuẩn EN ISO 6988.

Thiết bị thử nghiệm (Hình 2) bao gồm một buồng thử nghiệm, nơi các mẫu thử

được xử lý với nồng độ sulfur dioxide với phần thể tích 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) trong bảy chu kỳ thử nghiệm. Mỗi chu kỳ có thời gian 24 h bao gồm thời gian gia nhiệt 8 h ở nhiệt độ 40 ± 3 ° C trong môi trường bão hòa ẩm, sau đó là thời gian nghỉ 16 h. Sau đó, bầu khí quyển có lưu huỳnh ẩm được thay thế.

Cả các thành phần sử dụng ngoài trời và các thành phần được chôn trong đất đều phải chịu quá trình lão hóa / điều hòa. Đối với các cấu kiện được chôn trong đất, các yêu cầu và biện pháp bổ sung phải được xem xét. Không được chôn xuống đất bằng kẹp nhôm hoặc dây dẫn. Nếu thép không gỉ được chôn dưới đất, chỉ được sử dụng thép không gỉ hợp kim cao, ví dụ như StSt (V4A). Theo tiêu chuẩn DIN VDE 0151 của Đức, StSt (V2A) không được phép. Các thành phần sử dụng trong nhà như thanh liên kết đẳng thế không cần phải qua quá trình lão hóa / điều hòa. Điều tương tự cũng áp dụng cho các thành phần được nhúng

bằng bê tông. Do đó, các thành phần này thường được làm bằng thép không mạ kẽm (đen).

Hệ thống đầu thu sét / thanh đầu thu sét

Các thanh đầu thu sét thường được sử dụng làm hệ thống đầu thu sét. Chúng có nhiều kiểu dáng khác nhau, ví dụ với chiều dài 1 m để lắp đặt với đế bê tông trên mái bằng, cho đến cột chống sét ống lồng dài 25 m cho công trình khí sinh học. EN 62561-2 quy định tiết diện tối thiểu và vật liệu cho phép với các đặc tính cơ và điện tương ứng cho thanh đầu thu sét. Trong trường hợp thanh đầu thu sét có chiều cao lớn hơn, khả năng chống uốn của thanh đầu thu sét và độ ổn định của hệ thống hoàn chỉnh (thanh đầu thu sét trong giá ba chân) phải được xác minh bằng phương pháp tính toán tĩnh. Các mặt cắt bắt buộc và vật liệu phải được lựa chọn dựa trên

về tính toán này. Tốc độ gió của vùng tải trọng gió liên quan cũng phải được tính đến cho tính toán này.

Kiểm tra các thành phần kết nối

Các thành phần kết nối, hoặc thường được gọi đơn giản là kẹp, được sử dụng như các thành phần chống sét để kết nối các dây dẫn (dây dẫn xuống, dây dẫn đầu thu sét, đầu tiếp đất) với nhau hoặc với một hệ thống lắp đặt.

Tùy thuộc vào loại kẹp và vật liệu kẹp, có thể kết hợp nhiều loại kẹp khác nhau. Định tuyến dây dẫn và các kết hợp vật liệu có thể có là quyết định về mặt này. Loại định tuyến dây dẫn mô tả cách một kẹp kết nối các dây dẫn theo cách sắp xếp chéo hoặc song song.

Trong trường hợp tải dòng điện sét, kẹp phải chịu lực điện động và nhiệt phụ thuộc nhiều vào loại định tuyến dây dẫn và kết nối kẹp. Bảng 1 cho thấy các vật liệu có thể được kết hợp mà không gây ăn mòn tiếp xúc. Sự kết hợp của các vật liệu khác nhau với nhau và độ bền cơ học và đặc tính nhiệt khác nhau của chúng có ảnh hưởng khác nhau đến các thành phần kết nối khi dòng điện sét chạy qua chúng. Điều này đặc biệt rõ ràng đối với các thành phần kết nối bằng thép không gỉ (StSt) nơi nhiệt độ cao xảy ra do độ dẫn điện thấp ngay khi dòng sét chạy qua chúng. Do đó, phải thực hiện thử nghiệm dòng sét tuân theo EN 62561-1 cho tất cả các kẹp. Để thử nghiệm trường hợp xấu nhất, không chỉ các tổ hợp ruột dẫn khác nhau mà còn phải thử nghiệm các tổ hợp vật liệu do nhà sản xuất quy định.

Kiểm tra dựa trên ví dụ về kẹp MV

Lúc đầu, số lượng kết hợp thử nghiệm phải được xác định. Kẹp MV được sử dụng được làm bằng thép không gỉ (StSt) và do đó có thể kết hợp với các dây dẫn thép, nhôm, StSt và đồng như đã nêu trong Bảng 1. Hơn nữa, nó có thể được kết nối theo kiểu sắp xếp chéo và song song cũng phải được thử nghiệm. Điều này có nghĩa là có tám tổ hợp thử nghiệm có thể có đối với kẹp MV được sử dụng (Hình 3 và 4).

Theo EN 62561, mỗi tổ hợp thử nghiệm này phải được thử nghiệm trên ba mẫu thử / thiết lập thử nghiệm phù hợp. Điều này có nghĩa là 24 mẫu của kẹp MV đơn này phải được thử nghiệm để bao phủ toàn bộ phạm vi. Mỗi mẫu vật đều được gắn với

siết chặt mô-men xoắn phù hợp với các yêu cầu tiêu chuẩn và chịu sự lão hóa nhân tạo bằng phương pháp xử lý sương muối và khí quyển lưu huỳnh ẩm như mô tả ở trên. Đối với thử nghiệm điện tiếp theo, các mẫu thử phải được đặt trên một tấm cách điện (Hình 5).

Ba xung dòng sét có dạng sóng 10/350 μs với 50 kA (chế độ bình thường) và 100 kA (chế độ nặng) được áp dụng cho mọi mẫu vật. Sau khi được nạp dòng điện sét, các mẫu thử không được có dấu hiệu hư hỏng.

Ngoài các thử nghiệm điện trong đó mẫu thử chịu lực điện động trong trường hợp tải dòng sét, tải cơ tĩnh đã được tích hợp trong tiêu chuẩn EN 62561-1. Thử nghiệm cơ học tĩnh này đặc biệt yêu cầu đối với các đầu nối song song, đầu nối dọc, v.v. và được thực hiện với các vật liệu ruột dẫn và phạm vi kẹp khác nhau. Các thành phần kết nối làm bằng thép không gỉ được thử nghiệm trong điều kiện trường hợp xấu nhất chỉ với một dây dẫn duy nhất bằng thép không gỉ (bề mặt cực kỳ nhẵn). Các thành phần kết nối, ví dụ như kẹp MV thể hiện trong Hình 6, được chuẩn bị với một mômen siết xác định và sau đó được tải với một lực kéo cơ học 900 N (± 20 N) trong một phút. Trong thời gian thử nghiệm này, các ruột dẫn không được dịch chuyển quá một milimét và các bộ phận kết nối không được có dấu hiệu hư hỏng. Thử nghiệm cơ-tĩnh bổ sung này là một tiêu chí thử nghiệm khác đối với các bộ phận kết nối và cũng phải được ghi lại trong báo cáo thử nghiệm của nhà sản xuất ngoài các giá trị điện.

Điện trở tiếp xúc (đo phía trên kẹp) đối với kẹp thép không gỉ không được vượt quá 2.5 mΩ hoặc 1 mΩ trong trường hợp làm bằng vật liệu khác. Mômen nới lỏng cần thiết phải được đảm bảo.

Do đó, người lắp đặt hệ thống chống sét phải chọn các thành phần kết nối cho nhiệm vụ (H hoặc N) dự kiến ​​tại chỗ. Ví dụ, một kẹp cho chế độ H (100 kA) phải được sử dụng cho một đầu thu sét (dòng sét đầy đủ) và một kẹp cho chế độ N (50 kA) phải được sử dụng trong một lưới hoặc tại một lối vào đất (dòng điện sét đã được phân phối).

Chất dẫn điện

EN 62561-2 cũng đặt ra các yêu cầu đặc biệt đối với các dây dẫn như dây dẫn đầu thu sét và dây dẫn sét hoặc điện cực đất, ví dụ: điện cực đất vòng, ví dụ:

• Tính chất cơ học (độ bền kéo tối thiểu, độ giãn dài tối thiểu)
• Đặc tính điện (điện trở suất tối đa)
• Đặc tính chống ăn mòn (lão hóa nhân tạo như đã mô tả ở trên).

Các đặc tính cơ học phải được thử nghiệm và quan sát. Hình 8 cho thấy thiết lập thử nghiệm để thử độ bền kéo của dây dẫn tròn (ví dụ như nhôm). Chất lượng của lớp phủ (mịn, liên tục) cũng như độ dày và độ bám dính tối thiểu với vật liệu nền là rất quan trọng và phải được kiểm tra đặc biệt nếu sử dụng vật liệu phủ như thép mạ kẽm (St / tZn).

Điều này được mô tả trong tiêu chuẩn dưới dạng một thử nghiệm uốn. Với mục đích này, một mẫu được uốn cong qua một bán kính bằng 5 lần đường kính của nó thành một góc 90 °. Làm như vậy, mẫu vật có thể không có các cạnh sắc, vỡ hoặc tróc da. Hơn nữa, vật liệu làm dây dẫn phải dễ gia công khi lắp đặt hệ thống chống sét. Dây hoặc dải (cuộn dây) được cho là phải dễ dàng duỗi thẳng bằng dụng cụ nắn dây (puli dẫn hướng) hoặc bằng phương pháp xoắn. Hơn nữa, nó phải dễ dàng lắp đặt / uốn cong vật liệu tại các công trình hoặc trong đất. Các yêu cầu tiêu chuẩn này là các tính năng liên quan của sản phẩm phải được ghi lại trong bảng dữ liệu sản phẩm tương ứng của nhà sản xuất.

Điện cực đất / thanh nối đất

Các thanh nối đất LSP có thể tách rời được làm bằng thép đặc biệt và được mạ kẽm nhúng nóng hoàn toàn hoặc bao gồm thép không gỉ hợp kim cao. Một khớp nối cho phép kết nối các thanh mà không cần mở rộng đường kính là một tính năng đặc biệt của các thanh đất này. Mỗi thanh cung cấp một lỗ khoan và một đầu ghim.

EN 62561-2 quy định các yêu cầu đối với điện cực đất như vật liệu, hình học, kích thước tối thiểu cũng như các đặc tính cơ và điện. Các khớp nối liên kết các thanh riêng lẻ là điểm yếu. Vì lý do này, EN 62561-2 yêu cầu các thử nghiệm cơ và điện bổ sung phải được thực hiện để kiểm tra chất lượng của các khớp ghép nối này.

Đối với thử nghiệm này, thanh được đặt vào một thanh dẫn với một tấm thép làm khu vực va đập. Mẫu thử bao gồm hai thanh nối với chiều dài mỗi thanh là 500 mm. Ba mẫu của mỗi loại điện cực đất phải được thử nghiệm. Đầu trên của mẫu thử được tác động bằng búa rung với búa chèn thích hợp trong thời gian hai phút. Tốc độ thổi của búa phải là 2000 ± 1000 phút-1 và năng lượng tác động hành trình đơn phải là 50 ± 10 [Nm].

Nếu các khớp nối đã vượt qua thử nghiệm này mà không có khuyết tật nhìn thấy được, thì chúng sẽ được lão hóa nhân tạo bằng phương pháp xử lý sương muối và khí quyển có lưu huỳnh ẩm. Sau đó, các khớp nối được tải ba xung dòng sét có dạng sóng 10/350 μs, mỗi xung 50 kA và 100 kA. Điện trở tiếp xúc (đo phía trên khớp nối) của thanh nối đất bằng thép không gỉ không được vượt quá 2.5 mΩ. Để kiểm tra xem mối ghép nối có còn được kết nối chắc chắn sau khi chịu tải trọng dòng sét này hay không, lực lượng mối ghép nối được thử bằng máy thử kéo.

Việc lắp đặt một hệ thống chống sét chức năng đòi hỏi phải sử dụng các thành phần và thiết bị được kiểm tra theo tiêu chuẩn mới nhất. Người lắp đặt hệ thống chống sét phải lựa chọn và lắp đặt chính xác các bộ phận theo yêu cầu tại nơi lắp đặt. Ngoài các yêu cầu về cơ học, các tiêu chí về điện của trạng thái chống sét mới nhất cũng phải được xem xét và tuân thủ.

Tính toán dòng ngắn mạch nối đất

Kích thước của hệ thống đầu tiếp đất liên quan đến công suất

Vì mục đích này, các tình huống xấu nhất khác nhau phải được xem xét. Trong các hệ thống trung thế, sự cố nối đất kép sẽ là trường hợp nghiêm trọng nhất. Sự cố chạm đất thứ nhất (ví dụ ở máy biến áp) có thể gây ra sự cố chạm đất thứ hai ở một pha khác (ví dụ sự cố đầu bịt kín cáp trong hệ thống trung áp). Theo bảng 1 của tiêu chuẩn EN 50522 (Nối đất cho hệ thống điện vượt quá 1 kV xoay chiều), dòng điện sự cố nối đất kép I’kEE, được định nghĩa như sau, sẽ chạy qua các dây dẫn nối đất trong trường hợp này:

Tôi “kEE = 0,85 • Tôi“ k

(I “k = dòng điện ngắn mạch đối xứng ban đầu ba cực)

Trong lắp đặt 20 kV với dòng điện ngắn mạch đối xứng ban đầu tôi là 16 kA và thời gian ngắt kết nối là 1 giây, dòng điện sự cố nối đất kép sẽ là 13.6 kA. Công suất của dây dẫn nối đất và thanh cái nối đất trong nhà ga hoặc phòng biến áp phải được đánh giá theo giá trị này. Trong bối cảnh này, phân tách dòng điện có thể được xem xét trong trường hợp sắp xếp vòng (hệ số 0.65 được sử dụng trong thực tế). Việc lập kế hoạch luôn phải dựa trên dữ liệu thực tế của hệ thống (cấu hình hệ thống, dòng ngắn mạch nối đất, thời gian ngắt kết nối).

Tiêu chuẩn EN 50522 quy định mật độ dòng ngắn mạch tối đa G (A / mm2) cho các vật liệu khác nhau. Tiết diện của dây dẫn được xác định từ vật liệu và thời gian ngắt kết nối.

Anh ta tính được dòng điện bây giờ được chia cho mật độ dòng điện G của vật liệu liên quan và thời gian ngắt kết nối tương ứng và tiết diện nhỏ nhất A_phút của vật dẫn được xác định.

A_phút= Tôi ”_{kEE (chi nhánh)} / G [mm²]

Tiết diện tính toán cho phép chọn dây dẫn. Mặt cắt này luôn được làm tròn thành mặt cắt danh nghĩa lớn hơn tiếp theo. Trong trường hợp có hệ thống bù, ví dụ, bản thân hệ thống đầu tiếp đất (phần tiếp xúc trực tiếp với đất) được tải với dòng điện thấp hơn đáng kể, cụ thể là chỉ với dòng điện sự cố đất dư I._E = rx tôi_RES giảm bởi hệ số r. Dòng điện này không vượt quá 10 A và có thể chạy vĩnh viễn mà không có vấn đề gì nếu sử dụng các mặt cắt vật liệu nối đất thông thường.

Tiết diện tối thiểu của điện cực đất

Tiết diện tối thiểu liên quan đến độ bền cơ học và ăn mòn được xác định trong tiêu chuẩn DIN VDE 0151 của Đức (Vật liệu và kích thước tối thiểu của điện cực đất liên quan đến ăn mòn).

Tải trọng gió trong trường hợp hệ thống đầu thu sét bị cô lập theo Eurocode 1

Tình trạng thời tiết khắc nghiệt đang gia tăng trên toàn thế giới do hiện tượng ấm lên toàn cầu. Không thể bỏ qua những hậu quả như tốc độ gió lớn, số lượng cơn bão gia tăng và lượng mưa lớn. Do đó, các nhà thiết kế và lắp đặt sẽ phải đối mặt với những thách thức mới, đặc biệt là về tải trọng gió. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến kết cấu tòa nhà (tĩnh của kết cấu) mà còn ảnh hưởng đến hệ thống đầu thu sét.

Trong lĩnh vực chống sét, tiêu chuẩn DIN 1055-4: 2005-03 và DIN 4131 đã được sử dụng làm cơ sở đo kích thước cho đến nay. Vào tháng 2012 năm XNUMX, các tiêu chuẩn này đã được thay thế bằng Eurocodes cung cấp các quy tắc thiết kế kết cấu tiêu chuẩn trên toàn Châu Âu (quy hoạch kết cấu).

Tiêu chuẩn DIN 1055-4: 2005-03 được tích hợp trong Eurocode 1 (EN 1991-1-4: Hành động trên kết cấu - Phần 1-4: Hành động chung - Tác động của gió) và DIN V 4131: 2008-09 trong Eurocode 3 ( EN 1993-3-1: Phần 3-1: Tháp, cột buồm và ống khói - Tháp và cột buồm). Do đó, hai tiêu chuẩn này là cơ sở để xác định kích thước hệ thống đầu thu sét cho hệ thống chống sét, tuy nhiên, Eurocode 1 chủ yếu có liên quan.

Các thông số sau được sử dụng để tính toán tải trọng gió thực tế dự kiến:

• Vùng gió (Đức được chia thành bốn vùng gió với tốc độ gió cơ bản khác nhau)
• Loại địa hình (các loại địa hình xác định xung quanh của một cấu trúc)
• Chiều cao của đối tượng trên mặt đất
• Độ cao của vị trí (trên mực nước biển, thường lên đến 800 m so với mực nước biển)

Các yếu tố ảnh hưởng khác như:

• Đóng băng
• Vị trí trên sườn núi hoặc đỉnh đồi
• Chiều cao vật thể trên 300 m
• Độ cao địa hình trên 800 m (mực nước biển)

phải được xem xét cho môi trường cài đặt cụ thể và phải được tính toán riêng.

Sự kết hợp của các thông số khác nhau dẫn đến tốc độ gió giật được sử dụng làm cơ sở để xác định kích thước hệ thống đầu thu sét và các hệ thống lắp đặt khác như dây dẫn vòng trên cao. Trong danh mục của chúng tôi, tốc độ gió tối đa được chỉ định cho các sản phẩm của chúng tôi để có thể xác định số lượng đế bê tông cần thiết tùy thuộc vào tốc độ gió giật, ví dụ như trong trường hợp hệ thống đầu thu sét biệt lập. Điều này không chỉ cho phép xác định độ ổn định tĩnh mà còn giảm trọng lượng cần thiết và do đó tải trọng mái.

Lưu ý quan trọng:

“Tốc độ gió giật tối đa” được chỉ định trong danh mục này cho các thành phần riêng lẻ được xác định theo các yêu cầu tính toán cụ thể của Đức của Eurocode 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12) dựa trên vùng gió bản đồ cho Đức và các đặc điểm địa hình cụ thể của quốc gia liên quan.

Khi sử dụng các sản phẩm của danh mục này ở các quốc gia khác, các đặc điểm cụ thể của quốc gia và các phương pháp tính toán áp dụng tại địa phương khác, nếu có, được mô tả trong Eurocode 1 (EN 1991-1-4) hoặc trong các quy định tính toán áp dụng tại địa phương khác (bên ngoài Châu Âu) phải Được Quan sát. Do đó, tốc độ gió giật tối đa được đề cập trong danh mục này chỉ áp dụng cho Đức và chỉ là định hướng sơ bộ cho các nước khác. Tốc độ gió giật phải được tính toán mới theo phương pháp tính toán cụ thể của từng quốc gia!

Khi lắp đặt các thanh đầu thu sét trong nền bê tông, thông tin / tốc độ gió giật trong bảng phải được xem xét. Thông tin này áp dụng cho các vật liệu thanh đầu thu sét thông thường (Al, St / tZn, Cu và StSt).

Nếu các thanh đầu thu sét được cố định bằng các miếng đệm, các tính toán dựa trên các khả năng lắp đặt dưới đây.

Tốc độ gió tối đa cho phép được quy định cho các sản phẩm liên quan và phải được xem xét để lựa chọn / lắp đặt. Có thể đạt được độ bền cơ học cao hơn bằng cách ví dụ như một giá đỡ có góc cạnh (hai miếng đệm xếp thành hình tam giác) (theo yêu cầu).