EN 62305 Beskyttelse mod lyn

EN 62305 standardserien dækker specifikt beskyttelse mod lynnedslag til strukturer, deres indhold, personer og husdyr.

EN 62305 accepterer, at vi nu lever i den elektroniske tidsalder, hvilket gør LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) beskyttelse til elektroniske og elektriske systemer til en integreret del af standarden gennem EN 62305-4. LEMP er betegnelsen for de overordnede elektromagnetiske virkninger af lyn, herunder ledende overspændinger (transient overspænding og strømme) og udstrålede elektromagnetiske felteffekter.

EN 62305 – 4 kategoriserer kilden til skaden, typen af ​​skade og typen af ​​tab.

Kilder til skade

Skader, der kan forårsages af lynnedslag, er opdelt i:

• Skader på en struktur (herunder alle indgående elektriske luftledninger og nedgravede ledninger forbundet til strukturen)
• Skader på en tjeneste (tjenesten er i dette tilfælde en del af telekommunikation, data, elforsyning, vand, gas og brændstof distributionsnetværk).

Typer af skader

Hver kilde til skade kan resultere i en eller flere af tre typer skader. De mulige typer af skader identificeres som følger:

• D1 Skader på personer eller husdyr på grund af trin- og berøringsspændinger
• D2 Fysisk skade (brand, eksplosion, mekanisk ødelæggelse, kemisk frigivelse) på grund af lynstrømseffekter inklusive gnistdannelse
• D3 Fejl i interne systemer på grund af lynelektromagnetisk impuls (LEMP).

Typer af tab

Følgende typer tab kan skyldes skader på grund af lynnedslag:

• L1 Tab af menneskeliv
• L2 Tab af service til offentligheden
• L3 Tab af kulturarv
• L4 Tab af økonomisk værdi

Relationerne mellem alle ovenstående parametre:

Relationerne mellem alle ovenstående parametre:

* Kun til konstruktioner med eksplosionsfare og til hospitaler eller andre konstruktioner, hvor svigt i interne systemer øjeblikkeligt bringer menneskeliv i fare.

** Kun for ejendomme, hvor dyr kan gå tabt.

LEMP-skader er så udbredt, at den identificeres som en af ​​de specifikke typer (D3), som der bør ydes beskyttelse imod, og kan forekomme fra ALLE stødpunkter til strukturen eller tilknyttede tjenester – direkte eller indirekte. Denne udvidede tilgang tager også højde for faren for brand eller eksplosion i forbindelse med tjenester forbundet med konstruktionen, f.eks. strøm, telekommunikation og andre metalliske ledninger.

EN 62305 gør det klart, at strukturel lynbeskyttelse ikke længere skal betragtes isoleret fra transient overspænding/overspændingsbeskyttelse, og da lyn fra alle nedslagspunkter, direkte eller indirekte, til strukturen eller tilsluttede tjenester skaber en risiko fra transienter, er SPD'er et vigtigt middel til beskyttelse, uanset om der er strukturel lynbeskyttelse til stede eller ej.

Strøm- og spændingsbølgeformer

EN 62305 tager hensyn til beskyttelsesforanstaltninger på metalliske servicelinjer (typisk strøm-, signal- og telekommunikationslinjer) ved hjælp af transient overspænding eller overspændingsbeskyttelsesanordninger (SPD'er) mod både direkte lynnedslag såvel som de mere almindelige indirekte lynnedslag og skiftende transienter. Standarder som f.eks. EN 61643-serien definerer karakteristika for lynstrømme og -spændinger for at muliggøre pålidelig og gentagelig test af SPD'er (såvel som lynbeskyttelseskomponenter).Selvom disse bølgeformer kan afvige fra faktiske transienter, er de standardiserede former baseret på mange års observation og måling (og i nogle tilfælde simulering). Generelt giver de en rimelig tilnærmelse af den virkelige verdens forbigående.

Transiente bølgeformer har en hurtigt stigende kant og en længere hale. De beskrives gennem deres spidsværdi (eller størrelse), stigetid og deres varighed (eller faldtid). Varigheden måles som den tid, det tager for testtransienten at falde til halvdelen af ​​sin spidsværdi.

Nedenstående figurer illustrerer de almindelige strøm- og spændingsbølgeformer, der bruges til at teste SPD'er for net-, signal- og telekommunikationslinjer.

Direkte strejker

Direkte lyn kan injicere delvise lynstrømme af bølgeformen 10/350μs i et system, hvor en struktur med et strukturelt lynbeskyttelsessystem modtager et direkte nedslag (Kilde S1), eller hvor lynet direkte rammer en luftledning (Kilde S3).

Indirekte strejker

Fjern- eller indirekte lyn i nærheden af ​​strukturen (Kilde S2) eller i nærheden af ​​en tilsluttet tjeneste til strukturen (Kilde S4) på ​​op til 1 km radius væk (og dermed langt mere almindelige) er repræsenteret af 8/20μs-bølgeformen. Inducerede overspændinger fra direkte lynglimt og skiftende kilder er også repræsenteret af denne bølgeform. Med en meget kortere henfalds- eller faldtid i forhold til 10/350 μs bølgeformen præsenterer 8/20 μs bølgeformen betydeligt mindre energi (for en ækvivalent spidsstrøm), men er stadigødelæggende nok til at beskadige elektrisk og elektronisk udstyr.

EN 62305-1 anerkender, at fejl i interne systemer (Damage Type D3) på grund af lynelektromagnetisk impuls (LEMP) er mulig fra alle anslagspunkter til strukturen eller servicen - direkte eller indirekte (alle kilder: S1, S2, S3 og S4).

Overspændingsbeskyttelsesforanstaltninger (SPM)

EN 62305-4 beskriver en række foranstaltninger til at minimere sværhedsgraden af ​​transient overspænding forårsaget af lyn og elektrisk kobling.

Nøgle og grundlæggende beskyttelsesforanstaltninger er:

• Jording og binding
• Elektromagnetisk afskærmning og linjeføring
• Koordinerede overspændingsbeskyttelsesanordninger

Yderligere yderligere beskyttelsesforanstaltninger omfatter:

• Udvidelser til den strukturelle LPS
• Udstyrs placering
• Brug af fiberoptiske kabler (beskyttelse ved isolering)

SPM'er skal også fungere inden for og modstå det miljø, de er placeret i, i betragtning af faktorer som temperatur, fugtighed, vibrationer, spænding og strøm.

Udvælgelsen af ​​den bedst egnede SPM foretages ved hjælp af risikovurderingen i henhold til EN 62305-2 under hensyntagen til både tekniske og økonomiske faktorer. For eksempel er det måske ikke praktisk eller omkostningseffektivt at implementere elektromagnetiske afskærmningsforanstaltninger i en eksisterende struktur, så brugen af ​​koordinerede SPD'er kan være mere egnet. Ideelt set er SPD'er bedst inkorporeret på projektdesignstadiet, selvom de også let kan installeres i eksisterende installationer.

For at sikre kontinuerlig drift af kritiske systemer, selv i tilfælde af et direkte angreb, er SPD'er essentielle, og disse skal være passende installeret, baseret på kilden til overspænding og dens intensitet ved hjælp af Lightning Protection Zones (LPZ) konceptet inden for EN 62305-4.

Lynbeskyttelseszonen (LPZ) konceptet

Beskyttelse mod LEMP er baseret på et koncept af Lightning Protection Zone (LPZ), der opdeler den pågældende struktur i en række zoner i henhold til trusselsniveauet fra LEMP. Den generelle idé er at identificere eller skabe zoner i strukturen, hvor der er mindre eksponering for nogle eller alle virkningerne af lyn og at koordinere disse med immunitetskarakteristikaene for det elektriske eller elektroniske udstyr, der er installeret i zonen. På hinanden følgende zoner erkarakteriseret ved betydelige reduktioner i LEMP-sværhedsgrad som følge af binding, afskærmning eller brug af SPD'er.

Eksterne zoner:

• LPZ 0A er det område, der udsættes for direkte lynnedslag og kan derfor være nødt til at bære op til den fulde lynstrøm. Dette er typisk tagområdet på en konstruktion uden strukturel lynbeskyttelse. Det fulde elektromagnetiske felt opstår her.
• LPZ 0B er det område, der ikke udsættes for direkte lynnedslag og er typisk sidevæggene i en struktur eller et tag med strukturel lynbeskyttelse. Det fulde elektromagnetiske felt forekommer dog stadig her, og ledede partielle eller inducerede lynstrømme og koblingsstød kan forekomme her.

Indvendige zoner:

• LPZ 1 er det indre område, der er udsat for delvise lynstrømme. De ledende lynstrømme og/eller koblingsstød reduceres i forhold til de eksterne zoner LPZ 0A, LPZ 0B, ligesom det elektromagnetiske felt, hvis der anvendes passende afskærmningsforanstaltninger. Dette er typisk det område, hvor tjenester kommer ind i strukturen, eller hvor hovedstrømtavlen er placeret.
• LPZ 2 er et indvendigt område, der er yderligere placeret inde i strukturen, hvor resterne af lynimpulsstrømme og/eller koblingsstød reduceres sammenlignet med LPZ 1. På samme måde reduceres det elektromagnetiske felt yderligere, hvis der anvendes passende afskærmningsforanstaltninger. Dette er typisk et afskærmet rum eller, til netstrøm på underfordelingstavleområdet.