Προστασία από υπερτάσεις: Τι πρέπει να σημειωθεί;

Η αποτελεσματική προστασία από υπερτάσεις δεν εγκαθίσταται απλώς. Πρέπει να συντονίζεται μεμονωμένα – με το σύστημα που πρόκειται να προστατευθεί και τις συνθήκες περιβάλλοντος που επικρατούν στον χώρο. Για το λόγο αυτό, ο σχεδιασμός και η ιδέα πρέπει να είναι συνεπείς. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλές λεπτομέρειες, από την εξέταση των προτύπων και των προδιαγραφών μέχρι την ταξινόμηση σύμφωνα με τη ζώνη αντικεραυνικής προστασίας.

Πρότυπα προστασίας από κεραυνούς και υπερτάσεις

Τα εθνικά και διεθνή πρότυπα παρέχουν έναν οδηγό για την καθιέρωση μιας ιδέας προστασίας από κεραυνούς και υπερτάσεις, καθώς και τον σχεδιασμό των μεμονωμένων προστατευτικών διατάξεων.

Αντικεραυνική προστασία κατά IEC 62305:

Μέρος 1: Χαρακτηριστικά των κεραυνών

Στο Μέρος 1 αυτού του προτύπου [1], λαμβάνονται υπόψη οι χαρακτηριστικές ιδιότητες των κεραυνών, η πιθανότητα εμφάνισης και η πιθανότητα κινδύνου.

Μέρος 2: Ανάλυση κινδύνου

Η ανάλυση κινδύνου σύμφωνα με το Μέρος 2 αυτού του προτύπου [2] περιγράφει μια διαδικασία με την οποία, πρώτα απ 'όλα, αναλύεται η ανάγκη για αντικεραυνική προστασία για ένα φυσικό σύστημα. Διάφορες πηγές ζημιάς, π.χ. ένας άμεσος κεραυνός στο κτίριο, εστιάζονται, όπως και οι τύποι ζημιών που προκύπτουν από αυτό:

• Επίπτωση στην υγεία ή απώλεια ζωής

• Απώλεια τεχνικών υπηρεσιών για το κοινό

• Απώλεια αναντικατάστατων αντικειμένων πολιτιστικής σημασίας

• Οικονομικές ζημιές

Τα οικονομικά οφέλη καθορίζονται ως εξής: πώς συγκρίνεται το ετήσιο συνολικό κόστος για ένα σύστημα αντικεραυνικής προστασίας με το κόστος πιθανής ζημιάς χωρίς σύστημα προστασίας; Η αξιολόγηση του κόστους βασίζεται στα αποτελέσματα για το σχεδιασμό, τη συναρμολόγηση και τη συντήρηση του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας.

Μέρη 3 και 4: Βοηθήματα σχεδιασμού και προδιαγραφές

Εάν η εκτίμηση κινδύνου προσδιορίσει ότι η αντικεραυνική προστασία είναι απαραίτητη και οικονομικά αποδοτική, τότε ο τύπος και το εύρος των ειδικών μέτρων προστασίας μπορεί να σχεδιαστεί με βάση τα Μέρη 3 [3] και 4 [4] αυτού του προτύπου. Το επίπεδο αντικεραυνικής προστασίας που καθορίζεται από τη διαχείριση κινδύνου είναι καθοριστικό για τον προσδιορισμό του είδους και της εμβέλειας των μέτρων.

Για φυσικές κατασκευές που απαιτούν εξαιρετικά υψηλό επίπεδο ασφάλειας, σχεδόν όλα τα χτυπήματα πρέπει να καταγράφονται και να εκτελούνται με ασφάλεια. Για συστήματα όπου είναι αποδεκτός υψηλότερος υπολειπόμενος κίνδυνος, τα χτυπήματα με χαμηλότερα πλάτη δεν καταγράφονται.

Προστασία από υπερτάσεις σύμφωνα με το IEC 60364-4-44

Αυτό το πρότυπο [5] περιγράφει τις συνθήκες υπό τις οποίες πρέπει να χρησιμοποιούνται συσκευές προστασίας από υπερτάσεις σε συστήματα χαμηλής τάσης για την προστασία της ηλεκτρικής εγκατάστασης από υπερτάσεις. Η περιοχή εφαρμογής περιορίζεται επομένως σε υπερτάσεις που προκαλούνται από ατμοσφαιρικές επιρροές ή ως συνέπεια διαδικασιών μεταγωγής που μεταδίδονται από το σύστημα τροφοδοσίας. Οι άμεσοι κεραυνοί σε ένα δομικό σύστημα δεν λαμβάνονται υπόψη, μόνο χτυπήματα εντός ή κοντά σε γραμμές τροφοδοσίας.

Ομοίως, δομικά συστήματα με κίνδυνο έκρηξης καθώς και δομικές εφαρμογές που θα μπορούσαν να προκαλέσουν ζημιά στο περιβάλλον (π.χ. πετροχημικά συστήματα ή πυρηνικοί σταθμοί) δεν περιλαμβάνονται στην εφαρμογή του προτύπου. Για αυτές τις διαδικασίες, πρέπει να χρησιμοποιείται αποκλειστικά το πρότυπο IEC 62305 για χτυπήματα κεραυνού.

Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται συσκευές προστασίας από υπερτάσεις εάν η παροδική υπέρταση μπορεί να έχει επιπτώσεις στα ακόλουθα:

• Ανθρώπινες ζωές, π.χ. συστήματα ασφαλείας, νοσοκομεία

• Δημόσια και πολιτιστικά ιδρύματα, π.χ. απώλεια δημόσιων υπηρεσιών, κέντρα πληροφορικής, μουσεία

• Βιομηχανικές ή επιχειρηματικές δραστηριότητες, π.χ. ξενοδοχεία, τράπεζες, συστήματα παραγωγής, αγροκτήματα.

Βασικά προστατευτικά μέτρα και εξοπλισμός

Προκειμένου να προστατεύεται με συνέπεια ένα δομικό σύστημα από κεραυνούς και υπερτάσεις, απαιτούνται διάφορα προστατευτικά μέτρα ή εξοπλισμός που είναι προσαρμοσμένοι μεταξύ τους. Μια ευρεία διαίρεση μπορεί να γίνει ως εξής:

• Εξωτερική αντικεραυνική προστασία

• Εσωτερική αντικεραυνική προστασία

• Γείωση και ισοδυναμική συγκόλληση

• Συντονισμένο σύστημα SPD

Εξωτερική αντικεραυνική προστασία

Η εξωτερική αντικεραυνική προστασία (Εικ. 15) στοχεύει στην εκτροπή των χτυπημάτων που πλησιάζουν στο προς προστασία αντικείμενο και στη μετάδοση του κεραυνικού ρεύματος από το σημείο όπου χτυπά στο έδαφος. Ως εκ τούτου, δεν μπορεί να προκληθεί ζημιά από θερμικές, μαγνητικές ή ηλεκτρικές επιδράσεις. Η εξωτερική αντικεραυνική προστασία είναι συστηματική: αποτελείται από τον ακροδέκτη αέρα, τους απαγωγείς και το σύστημα γείωσης.

Εσωτερική αντικεραυνική προστασία

Το εσωτερικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας θα πρέπει να αποτρέπει τον σχηματισμό επικίνδυνων σπινθήρων μέσα στο σύστημα. Οι σπινθήρες μπορεί να προκληθούν από κεραυνικό ρεύμα στο εξωτερικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας ή σε άλλα αγώγιμα μέρη του δομικού συστήματος.

Το εσωτερικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας αποτελείται από την ισοδυναμική συγκόλληση και την ηλεκτρική μόνωση εξωτερικών συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας.

Η αντικεραυνική προστασία ισοδυναμικής σύνδεσης είναι ένας συνδυασμός μέτρων που αποτρέπουν πιθανές διαφορές. Συνδέουν κυρίως το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας με μεταλλικές εγκαταστάσεις, εσωτερικά συστήματα, καθώς και ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά συστήματα εντός του συστήματος. Αυτό συμβαίνει μέσω γραμμών εξισορρόπησης δυναμικού, συσκευών προστασίας από υπερτάσεις ή απομόνωσης κενών σπινθήρα.

Γείωση και ισοδυναμική συγκόλληση

Το σύστημα γείωσης στοχεύει στη διανομή και την εκκένωση του ρεύματος κεραυνού που έχει συλληφθεί στη γείωση. Εδώ, ο τύπος του συστήματος γείωσης είναι πιο σημαντικός από την αντίσταση γείωσης. Το ρεύμα κεραυνού είναι ένας πολύ σύντομος παλμός που συμπεριφέρεται σαν ρεύμα υψηλής συχνότητας. Η αποτελεσματική ισοδυναμική σύνδεση είναι επίσης σημαντική. Η ισοδυναμική σύνδεση συνδέει όλα τα ηλεκτρικά αγώγιμα μέρη μεταξύ τους μέσω αγωγών – οι ενεργοί αγωγοί προστατεύονται από συσκευές προστασίας από υπερτάσεις. Κάνοντάς το αυτόπροστατεύει από όλους τους τύπους συνδέσμων.

Συντονισμένο σύστημα SPD

Ένα συντονισμένο σύστημα SPD εννοείται ότι είναι ένα σύστημα πολλαπλών επιπέδων διατάξεων προστασίας από υπερτάσεις που συντονίζονται μεταξύ τους.

Τα ακόλουθα βήματα συνιστώνται για την επίτευξη ενός συστήματος SPD υψηλής απόδοσης.

• Χωρίστε το δομικό σύστημα σε ζώνες αντικεραυνικής προστασίας

• Ενσωματώστε όλες τις γραμμές που διασταυρώνονται μεταξύ διαφορετικών ζωνών στην τοπική ισοδυναμική σύνδεση χρησιμοποιώντας κατάλληλα SPD

• Συντονισμός διαφορετικών τύπων SPD: οι συσκευές πρέπει να απευθύνονται η μία στην άλλη επιλεκτικά, ώστε να αποτρέπεται η υπερφόρτωση μεμονωμένων στοιχείων

• Χρησιμοποιήστε γραμμές βραχείας παροχής για την παράλληλη σύνδεση των SPD μεταξύ ενεργών αγωγών και της ισοδυναμικής σύνδεσης

• Τοποθετήστε τις προστατευμένες και τις μη προστατευμένες γραμμές χωριστά

• Μόνο εξοπλισμός εδάφους μέσω του αντίστοιχου SPD (συνιστάται)

Ζώνες αντικεραυνικής προστασίας

Η απόφαση για το πού θα εγκατασταθούν συσκευές προστασίας από υπερτάσεις σε ένα δομικό σύστημα βασίζεται στην έννοια της ζώνης αντικεραυνικής προστασίας που εξηγείται στο Μέρος 4 του προτύπου αντικεραυνικής προστασίας IEC 62305 [4].

Χωρίζει τα δομικά συστήματα σε ζώνες αντικεραυνικής προστασίας (LPZ) και το κάνει από έξω προς τα μέσα με μειωμένα επίπεδα αντικεραυνικής προστασίας. Σε εξωτερικές ζώνες μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο ανθεκτικός εξοπλισμός. Ωστόσο, σε εσωτερικές ζώνες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ευαίσθητος εξοπλισμός. Οι επιμέρους ζώνες χαρακτηρίζονται και ονομάζονται ως εξής:

LPZ 0A

Μια απροστάτευτη περιοχή έξω από ένα κτίριο στην οποία χτυπά απευθείας κεραυνοί είναι μια πιθανότητα. Άμεση σύζευξη ρευμάτων κεραυνού σε γραμμές, μη εξασθενημένο μαγνητικό πεδίο του κεραυνού

LPZ 0B

Χώρος έξω από το κτίριο που προστατεύεται από άμεσους κεραυνούς μέσω αεροσταθμού. Το μη εξασθενημένο μαγνητικό πεδίο του κεραυνού προκάλεσε μόνο ρεύματα υπέρτασης στις γραμμές.

LPZ 1

Περιοχή στο εσωτερικό του κτιρίου που μπορεί να εξακολουθεί να υπόκειται σε υπερτάσεις υψηλής ενέργειας ή ρεύματα υπέρτασης και ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά πεδία

LPZ 2

Περιοχή μέσα σε ένα κτίριο που μπορεί να εξακολουθεί να υπόκειται σε υπερτάσεις ή ρεύματα υπέρτασης και ηλεκτρομαγνητικά πεδία που έχουν ήδη εξασθενήσει σημαντικά.

LPZ 3

Περιοχή εντός του κτιρίου που μπορεί να υποβληθεί μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές ή σχεδόν καθόλου υπερτάσεις ή ρεύματα υπέρτασης και πολύ ασθενή ή ανύπαρκτα ηλεκτρομαγνητικά πεδία.

Όλες οι γραμμές που διασταυρώνονται μεταξύ των ζωνών πρέπει να χρησιμοποιούν συντονισμένες συσκευές προστασίας από υπερτάσεις. Οι τιμές ισχύος τους βασίζονται στην κλάση προστασίας που πρέπει να επιτευχθεί, η οποία καθορίζεται σύμφωνα με τις νομικές προδιαγραφές ή μέσω της ανάλυσης κινδύνου. Όταν πρόκειται για την επιλογή συσκευών προστασίας από υπερτάσεις, χρησιμοποιήστε το πρότυπο ως βάση, υποθέτοντας ότι 50% του ρεύματος κεραυνού θα εκφορτιστεί στη γείωση. Τα άλλα 50% του ρεύματος κεραυνού κατευθύνονται στην ηλεκτρική εγκατάσταση μέσω του κύριου δικτύουισοδυναμική σύνδεση και από εκεί πρέπει να διεξάγεται μακριά από το σύστημα SPD.