EN 62305 الحماية ضد البرق

تغطي سلسلة معايير EN 62305 على وجه التحديد الحماية من الصواعق للهياكل ومحتوياتها والأشخاص والماشية.

يقبل EN 62305 أننا نعيش الآن في العصر الإلكتروني، مما يجعل حماية LEMP (النبض الكهرومغناطيسي البرق) للأنظمة الإلكترونية والكهربائية جزءًا لا يتجزأ من المعيار من خلال EN 62305-4. LEMP هو المصطلح الذي يطلق على التأثيرات الكهرومغناطيسية الشاملة للبرق، بما في ذلك الزيادات المفاجئة (الجهد الزائد والتيارات العابرة) وتأثيرات المجال الكهرومغناطيسي المشع.

يصنف المعيار EN 62305 – 4 مصدر الضرر ونوع الضرر ونوع الخسارة.

مصادر الضرر

تنقسم الأضرار التي يمكن أن تحدث بسبب البرق إلى:

• الأضرار التي لحقت بالهيكل (بما في ذلك جميع الخطوط الكهربائية الواردة والخطوط المدفونة المتصلة بالهيكل)
• تلف إحدى الخدمات (تكون الخدمة في هذه الحالة جزءًا من شبكات الاتصالات والبيانات وإمدادات الكهرباء والمياه والغاز والوقود).

أنواع الضرر

قد يؤدي كل مصدر للضرر إلى واحد أو أكثر من ثلاثة أنواع من الضرر. يتم تحديد أنواع الأضرار المحتملة على النحو التالي:

• D1 إصابة الأشخاص أو الماشية بسبب الجهد الكهربائي المتدرج واللمس
• D2 الأضرار المادية (حريق، انفجار، تدمير ميكانيكي، إطلاق مواد كيميائية) بسبب تأثيرات تيار البرق بما في ذلك الشرر
• D3 فشل الأنظمة الداخلية بسبب البرق الكهرومغناطيسي (LEMP).

أنواع الخسارة

قد تنجم أنواع الخسارة التالية عن الأضرار الناجمة عن البرق:

• L1 فقدان الحياة البشرية
• L2 فقدان الخدمة للجمهور
• L3 فقدان التراث الثقافي
• L4 فقدان القيمة الاقتصادية

العلاقات بين جميع المعلمات المذكورة أعلاه:

العلاقات بين جميع المعلمات المذكورة أعلاه:

* فقط للهياكل المعرضة لخطر الانفجار وللمستشفيات أو غيرها من الهياكل حيث يؤدي فشل الأنظمة الداخلية إلى تعريض حياة الإنسان للخطر على الفور.

** فقط بالنسبة للممتلكات التي قد يتم فقدان الحيوانات فيها.

يعد تلف LEMP منتشرًا جدًا لدرجة أنه تم تحديده كأحد الأنواع المحددة (D3) التي يجب توفير الحماية ضدها ويمكن أن يحدث من جميع نقاط الهجوم إلى الهيكل أو الخدمات المتصلة - بشكل مباشر أو غير مباشر. يأخذ هذا النهج الموسع أيضًا في الاعتبار خطر الحريق أو الانفجار المرتبط بالخدمات المتصلة بالهيكل، على سبيل المثال. الطاقة والاتصالات والخطوط المعدنية الأخرى.

يوضح المعيار EN 62305 أن الحماية الهيكلية من الصواعق لا يجب أن تؤخذ في الاعتبار بمعزل عن الحماية من الجهد الزائد/الارتفاع العابر، وبالنظر إلى أن البرق من جميع نقاط الضربات، المباشرة أو غير المباشرة، إلى الهيكل أو الخدمات المتصلة يخلق خطرًا من العابرين، فإن SPDs هي وسيلة حيوية للحماية سواء كانت الحماية الهيكلية من الصواعق موجودة أم لا.

الأشكال الموجية الحالية والجهد

يأخذ المعيار EN 62305 في الاعتبار تدابير الحماية على خطوط الخدمة المعدنية (عادةً خطوط الطاقة والإشارة والاتصالات) باستخدام الجهد الزائد العابر أو أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) ضد كل من ضربات الصواعق المباشرة بالإضافة إلى ضربات الصواعق غير المباشرة الأكثر شيوعًا والتبديل العابر. تحدد معايير مثل سلسلة EN 61643 خصائص تيارات وجهود البرق لتمكين إجراء اختبار موثوق ومتكرر لأجهزة SPD (بالإضافة إلى مكونات الحماية من الصواعق).على الرغم من أن هذه الأشكال الموجية قد تختلف عن الأشكال العابرة الفعلية، إلا أن الأشكال الموحدة تعتمد على سنوات من المراقبة والقياس (وفي بعض الحالات المحاكاة). بشكل عام، فهي توفر تقديرًا تقريبيًا عادلاً للعالم الحقيقي العابر.

الأشكال الموجية العابرة لها حافة صاعدة سريعة وذيل أطول. يتم وصفها من خلال قيمة الذروة (أو الحجم)، ووقت الصعود ومدتها (أو وقت الهبوط). يتم قياس المدة على أنها الوقت الذي يستغرقه الاختبار العابر ليتحلل إلى نصف قيمته القصوى.

توضح الأشكال أدناه أشكال موجات التيار والجهد الشائعة المستخدمة لاختبار SPDs لخطوط التيار الكهربائي والإشارات والاتصالات.

الضربات المباشرة

يمكن أن يحقن البرق المباشر تيارات صاعقة جزئية من شكل موجة 10/350μs في نظام يتلقى فيه الهيكل ذو نظام الحماية من الصواعق الهيكلي ضربة مباشرة (المصدر S1) أو حيث يضرب البرق مباشرة خط خدمة علوي (المصدر S3).

ضربات غير مباشرة

يتم تمثيل ومضات البرق البعيدة أو غير المباشرة بالقرب من الهيكل (المصدر S2) أو بالقرب من خدمة متصلة بالهيكل (المصدر S4) بنصف قطر يصل إلى كيلومتر واحد (وبالتالي أكثر شيوعًا بكثير) من خلال شكل موجة 8/20μs. يتم أيضًا تمثيل الزيادات المستحثة من ومضات البرق المباشرة ومصادر التحويل من خلال هذا الشكل الموجي. مع زمن اضمحلال أو سقوط أقصر بكثير بالنسبة إلى شكل موجة 10/350 ميكروثانية، يقدم شكل الموجة 8/20 ميكروثانية طاقة أقل بكثير (بالنسبة لتيار ذروة مكافئ) ولكنه لا يزالمدمرة بما فيه الكفاية لتدمير المعدات الكهربائية والإلكترونية.

يعترف المعيار EN 62305-1 بأن فشل الأنظمة الداخلية (نوع الضرر D3) بسبب النبض الكهرومغناطيسي البرقي (LEMP) ممكن من جميع نقاط الضربة إلى الهيكل أو الخدمة - بشكل مباشر أو غير مباشر (جميع المصادر: S1 وS2 وS3 وS4).

تدابير الحماية من الطفرة (SPM)

يصف المعيار EN 62305-4 عددًا من التدابير لتقليل شدة الجهد الزائد العابر الناتج عن البرق والتحويل الكهربائي.

تدابير الحماية الرئيسية والأساسية هي:

• التأريض والترابط
• التدريع الكهرومغناطيسي وتوجيه الخط
• أجهزة الحماية من الطفرة المنسقة

تشمل تدابير الحماية الإضافية الإضافية ما يلي:

• ملحقات LPS الهيكلية
• موقع المعدات
• استخدام كابلات الألياف الضوئية (الحماية بالعزل)

يجب على SPMs أيضًا أن تعمل داخل البيئة التي تتواجد فيها وتتحملها مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل درجة الحرارة والرطوبة والاهتزاز والجهد والتيار.

يتم اختيار SPM الأكثر ملاءمة باستخدام تقييم المخاطر وفقًا للمعيار EN 62305-2 مع الأخذ في الاعتبار العوامل الفنية والاقتصادية. على سبيل المثال، قد لا يكون تنفيذ تدابير التدريع الكهرومغناطيسي في هيكل قائم أمرًا عمليًا أو فعالاً من حيث التكلفة، لذا قد يكون استخدام أجهزة SPDs المنسقة أكثر ملاءمة. من الأفضل أن يتم دمج أدوات SPD بشكل مثالي في مرحلة تصميم المشروع، على الرغم من أنه يمكن أيضًا تركيبها بسهولة في التركيبات الحالية.

لضمان التشغيل المستمر للأنظمة الحيوية حتى في حالة حدوث ضربة مباشرة، تعد أجهزة الحماية من الصواعق ضرورية ويجب نشرها بشكل مناسب، استنادًا إلى مصدر الاندفاع وكثافته باستخدام مفهوم مناطق الحماية من الصواعق (LPZ) ضمن EN 62305-4.

مفهوم منطقة الحماية من الصواعق (LPZ).

تعتمد الحماية ضد LEMP على مفهوم منطقة الحماية من الصواعق (LPZ) التي تقسم الهيكل المعني إلى عدد من المناطق وفقًا لمستوى التهديد الذي تشكله LEMP. الفكرة العامة هي تحديد أو إنشاء مناطق داخل الهيكل حيث يكون التعرض أقل لبعض أو كل تأثيرات البرق وتنسيقها مع خصائص المناعة للمعدات الكهربائية أو الإلكترونية المثبتة داخل المنطقة. المناطق المتعاقبة هيتتميز بانخفاض كبير في شدة LEMP نتيجة للترابط أو الحماية أو استخدام SPDs.

المناطق الخارجية:

• LPZ 0A هي المنطقة المعرضة لضربات البرق المباشرة وبالتالي قد تضطر إلى تحمل ما يصل إلى تيار البرق الكامل. هذه هي عادةً مساحة سطح المبنى الذي لا يحتوي على حماية هيكلية من الصواعق. يحدث المجال الكهرومغناطيسي الكامل هنا.
• LPZ 0B هي المنطقة التي لا تتعرض لضربات صاعقة مباشرة وهي عادةً الجدران الجانبية للمبنى أو السقف المزود بحماية هيكلية من الصواعق. ومع ذلك، لا يزال المجال الكهرومغناطيسي الكامل موجودًا هنا ويمكن أن تحدث هنا تيارات صاعقة جزئية أو مستحثة وطفرات تحويلية.

المناطق الداخلية:

• LPZ 1 هي المنطقة الداخلية المعرضة لتيارات البرق الجزئية. يتم تقليل تيارات البرق و/أو طفرات التبديل الموصلة مقارنة بالمناطق الخارجية LPZ 0A وLPZ 0B كما هو الحال مع المجال الكهرومغناطيسي إذا تم استخدام تدابير التدريع المناسبة. هذه هي عادةً المنطقة التي تدخل فيها الخدمات إلى الهيكل أو حيث توجد لوحة مفاتيح الطاقة الرئيسية.
• LPZ 2 هي منطقة داخلية تقع داخل الهيكل حيث يتم تقليل بقايا التيارات النبضية البرقية و/أو اندفاعات التبديل مقارنة بـ LPZ 1. وبالمثل، يتم تقليل المجال الكهرومغناطيسي بشكل أكبر إذا تم استخدام تدابير التدريع المناسبة. عادةً ما تكون هذه غرفة محجوبة أو لتوفير الطاقة الرئيسية في منطقة لوحة التوزيع الفرعية.