Overspændingsbeskyttelse: Hvad skal bemærkes?

Effektiv overspændingsbeskyttelse er ikke bare installeret. Det skal koordineres individuelt – til det system, der skal beskyttes, og de omgivende forhold, der er fremherskende på stedet. Af denne grund skal design og koncept være konsekvente. Det betyder, at mange detaljer skal tages i betragtning, lige fra at overveje standarder og bestemmelser til klassificering efter lynbeskyttelseszone.

Lyn- og overspændingsbeskyttelsesstandarder

Nationale og internationale standarder giver en guide til etablering af et lyn- og overspændingsbeskyttelseskoncept samt udformningen af ​​de enkelte beskyttelsesanordninger.

Lynbeskyttelse i henhold til IEC 62305:

Del 1: Karakteristik af lynnedslag

I del 1 af denne standard [1] tages der hensyn til de karakteristiske egenskaber ved lynnedslag, sandsynligheden for forekomst og risikoen for fare.

Del 2: Risikoanalyse

Risikoanalysen i henhold til del 2 af denne standard [2] beskriver en proces, hvormed først og fremmest behovet for lynbeskyttelse til et fysisk system analyseres. Forskellige kilder til skader, f.eks. et direkte lynnedslag i bygningen, kommer i fokus, ligesom de typer af skader, der opstår heraf:

• Indvirkning på helbred eller tab af menneskeliv

• Tab af tekniske tjenester til offentligheden

• Tab af uerstattelige genstande af kulturel betydning

• Økonomiske tab

De økonomiske fordele bestemmes som følger: Hvordan er de årlige samlede omkostninger for et lynafskærmningssystem sammenlignet med omkostningerne ved potentielle skader uden et beskyttelsessystem? Omkostningsevalueringen er baseret på udgifterne til planlægning, montering og vedligeholdelse af lynbeskyttelsessystemet.

Del 3 og 4: Planlægningshjælpemidler og specifikationer

Hvis risikovurderingen fastslår, at lynbeskyttelse er påkrævet og omkostningseffektiv, så kan typen og omfanget af de specifikke foranstaltninger til beskyttelse planlægges baseret på del 3 [3] og 4 [4] i denne standard. Lynbeskyttelsesniveauet bestemt af risikostyringen er afgørende for foranstaltningernes art og omfang.

For fysiske konstruktioner, der kræver et ekstremt højt sikkerhedsniveau, skal næsten alle strejker fanges og føres væk sikkert. For systemer, hvor en højere restrisiko er acceptabel, fanges strejker med lavere amplituder ikke.

Overspændingsbeskyttelse i henhold til IEC 60364-4-44

Denne standard [5] beskriver de forhold, hvorunder overspændingsbeskyttelsesanordninger skal anvendes i lavspændingssystemer for at beskytte den elektriske installation mod overspænding. Anvendelsesområdet er dermed begrænset til overspændinger forårsaget af atmosfæriske påvirkninger eller som følge af koblingsprocedurer, der overføres af strømforsyningssystemet. Direkte lynnedslag i et konstruktionssystem tages ikke i betragtning, kun nedslag i eller i nærheden af ​​forsyningsledninger.

Ligeledes er strukturelle systemer med en eksplosionsrisiko samt strukturelle anvendelser, der kan forårsage skader på miljøet (f.eks. petrokemiske systemer eller atomkraftværker), ikke inkluderet i anvendelsen af ​​standarden. Til disse processer skal lynnedslagsstandarden IEC 62305 udelukkende anvendes.

Overspændingsbeskyttelsesanordninger bør anvendes, hvis transient overspænding kan have indvirkning på følgende:

• Menneskeliv, fx sikkerhedssystemer, hospitaler

• Offentlige og kulturelle institutioner, fx tab af offentlige tjenester, IT-centre, museer

• Industrielle eller forretningsmæssige aktiviteter, f.eks. hoteller, banker, produktionssystemer, gårde.

Grundlæggende beskyttelsesforanstaltninger og udstyr

For konsekvent at beskytte et strukturelt system mod lynnedslag og overspændinger kræves forskellige beskyttelsesforanstaltninger eller udstyr, der er skræddersyet til hinanden. En bred opdeling kan foretages som følger:

• Ekstern lynbeskyttelse

• Intern lynbeskyttelse

• Jording og potentialudligning

• Koordineret SPD-system

Ekstern lynbeskyttelse

Ekstern lynbeskyttelse (fig. 15) har til formål at aflede slag, der kommer tæt på det objekt, der skal beskyttes, og at overføre lynstrømmen fra det punkt, hvor det rammer, til jorden. Som sådan kan der ikke forårsages skader ved hjælp af termiske, magnetiske eller elektriske påvirkninger. Ekstern lynbeskyttelse er systematisk: den består af luftterminalen, aflederne og jordingssystemet.

Indvendig lynbeskyttelse

Det interne lynbeskyttelsessystem skal forhindre farlig gnistdannelse inde i systemet. Gnister kan være forårsaget af lynstrøm i det eksterne lynbeskyttelsessystem eller i andre ledende dele af det strukturelle system.

Det interne lynbeskyttelsessystem består af potentialudligning og den elektriske isolering af eksterne lynbeskyttelsessystemer.

Lynbeskyttelsesudligning er en kombination af foranstaltninger, der forhindrer potentielle forskelle. De forbinder hovedsageligt lynbeskyttelsessystemet til metalinstallationer, interne systemer samt elektriske og elektroniske systemer i systemet. Dette sker ved hjælp af potentialudligningsledninger, overspændingsbeskyttelsesanordninger eller isolerende gnistgab.

Jording og potentialudligning

Jordingssystemet har til formål at distribuere og aflade den opfangede lynstrøm til jorden. Her er typen af ​​jordingssystem vigtigere end jordingsmodstanden. Lynstrømmen er en meget kort puls, der opfører sig som en højfrekvent strøm. Effektiv potentialudligning er også vigtig. Potentialudligning forbinder alle elektrisk ledende dele med hinanden via ledere - aktive ledere er beskyttet af overspændingsbeskyttelsesanordninger. Ved at gøre det, detbeskytter mod alle typer koblinger.

Koordineret SPD-system

Et koordineret SPD-system forstås som et multi-level system af overspændingsbeskyttelsesanordninger, der er koordineret med hinanden.

Følgende trin anbefales for at opnå et højtydende SPD-system.

• Opdel det strukturelle system i lynbeskyttelseszoner

• Inkorporer alle linjer, der krydser mellem forskellige zoner i den lokale potentialudligning ved hjælp af passende SPD'er

• Koordinere forskellige typer SPD'er: enhederne skal adressere hinanden selektivt for at forhindre individuelle komponenter i at overbelaste

• Brug korte forsyningsledninger til parallelforbindelse af SPD'er mellem aktive ledere og potentialudligningen

• Læg beskyttede og ubeskyttede ledninger separat

• Kun jordudstyr via den respektive SPD (anbefales)

Lynbeskyttelseszoner

Beslutningen om, hvor overspændingsbeskyttelsesanordninger skal installeres i et strukturelt system, er baseret på lynbeskyttelseszonekonceptet, der er forklaret i del 4 af lynbeskyttelsesstandarden IEC 62305 [4].

Den opdeler strukturelle systemer i lynbeskyttelseszoner (LPZ) og gør det fra udefra til inde med faldende lynbeskyttelsesniveauer. I eksterne zoner kan der kun bruges modstandsdygtigt udstyr. Men i interne zoner kan følsomt udstyr også bruges. De enkelte zoner er karakteriseret og navngivet som følger:

LPZ 0A

Ubeskyttet område uden for en bygning, hvor direkte lyn rammer er en mulighed. Direkte kobling af lynstrømme i linjer, udæmpet magnetfelt af lynnedslaget

LPZ 0B

Område uden for bygningen, der er beskyttet mod direkte lynnedslag ved hjælp af en luftterminal. Udæmpet magnetfelt af lynnedslaget inducerede kun bølgestrømme på linjer.

LPZ 1

Område inde i bygningen, som stadig kan være udsat for højenergi-overspændinger eller overspændingsstrømme og stærke elektromagnetiske felter

LPZ 2

Område inde i en bygning, som stadig kan være udsat for overspændinger eller overspændingsstrømme og elektromagnetiske felter, der allerede er væsentligt svækket.

LPZ 3

Område inde i bygningen, som kun må udsættes for ekstremt lave eller næsten ingen overspændinger eller overspændingsstrømme og meget svage eller ikke-eksisterende elektromagnetiske felter.

Alle linjer, der krydser mellem zoner, skal bruge koordinerede overspændingsbeskyttelsesanordninger. Deres effektværdier er baseret på den beskyttelsesklasse, der skal opnås, som bestemmes i henhold til lovmæssige specifikationer eller ved hjælp af risikoanalysen. Når det kommer til valg af overspændingsbeskyttelsesanordninger, skal du bruge standarden som grundlag, idet det antages, at 50% af lynstrømmen vil blive afladet til jord. Den anden 50% af lynstrømmen ledes til den elektriske installation via lysnettetpotentialudligning og skal derfra føres væk fra SPD-systemet.