EN 62305 Suojaus ukkoselta

EN 62305 -standardisarja kattaa erityisesti rakenteiden, niiden sisällön, ihmisten ja kotieläinten suojauksen ukkoselta.

EN 62305 hyväksyy sen, että elämme nyt elektroniikkaajalla, joten LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) -suojaus elektroniikka- ja sähköjärjestelmille on olennainen osa standardia EN 62305-4:n kautta. LEMP on termi, joka annetaan salaman yleisille sähkömagneettisille vaikutuksille, mukaan lukien johtuneet ylijännitepiikit (transienttiylijännite ja -virrat) ja säteilevät sähkömagneettiset kenttävaikutukset.

EN 62305 – 4 luokittelee vaurion lähteen, vaurion tyypin ja menetyksen tyypin.

Vahinkojen lähteet

Salaman aiheuttamat vahingot jaetaan seuraavasti:

• Rakenteen vaurioituminen (mukaan lukien kaikki rakenteeseen liitetyt sisääntulevat sähköiset ilmajohdot ja haudatut johdot)
• Palvelun vaurioituminen (palvelu tässä tapauksessa osa tietoliikenne-, data-, sähkö-, vesi-, kaasu- ja polttoaineen jakeluverkkoa).

Vahinkojen tyypit

Jokainen vaurion lähde voi johtaa yhteen tai useampaan kolmesta vauriotyypistä. Mahdolliset vauriotyypit tunnistetaan seuraavasti:

• D1 Henkilö- tai kotieläinvahinko askel- ja kosketusjännitteiden vuoksi
• D2 Fyysiset vauriot (palo, räjähdys, mekaaninen tuhoutuminen, kemiallinen vapautuminen), jotka johtuvat salamavirran vaikutuksista, mukaan lukien kipinöistä
• D3 Salaman sähkömagneettisesta impulssista (LEMP) johtuva sisäisten järjestelmien vika.

Menetyksen tyypit

Seuraavan tyyppiset menetykset voivat johtua salaman aiheuttamista vaurioista:

• L1 Ihmishenkien menetys
• L2 Palvelun menetys yleisölle
• L3 Kulttuuriperinnön menetys
• L4 Taloudellisen arvon menetys

Kaikkien yllä olevien parametrien suhteet:

Kaikkien yllä olevien parametrien suhteet:

* Vain räjähdysvaarallisille rakenteille ja sairaaloille tai muille rakenteille, joissa sisäisten järjestelmien viat välittömästi vaarantavat ihmishenkiä.

** Vain kiinteistöille, joissa eläimiä voi kadota.

LEMP-vauriot ovat niin yleisiä, että ne tunnistetaan yhdeksi tietyistä tyypeistä (D3), joita vastaan ​​tulee suojata, ja niitä voi esiintyä KAIKISTA iskeytymispisteistä rakenteeseen tai siihen liittyviin palveluihin – suoraan tai välillisesti. Tässä laajennetussa lähestymistavassa huomioidaan myös rakenteeseen liittyviin palveluihin liittyvä palo- tai räjähdysvaara, esim. sähkö-, televiestintä- ja muut metallilinjat.

EN 62305 tekee selväksi, että rakenteellista ukkossuojaa ei tule enää tarkastella erillään ohimenevästä ylijännite-/ylijännitesuojasta, ja koska kaikista rakenteeseen tai liitettyihin palveluihin kohdistuvista kohdistamista suoraan tai epäsuoraan salama aiheuttaa transienteista aiheutuvan riskin, SPD:t ovat tärkeä suojakeino riippumatta siitä, onko rakenteellinen ukkossuojaus olemassa vai ei.

Virran ja jännitteen aaltomuodot

EN 62305 ottaa huomioon suojatoimenpiteet metallisissa palvelulinjoissa (yleensä teho-, signaali- ja tietoliikennelinjat), joissa käytetään transienttiylijännite- tai ylijännitesuojalaitteita (SPD) sekä suoria salamaniskuja että yleisempiä epäsuoria salamaniskuja ja kytkentätransientteja vastaan. Standardit, kuten EN 61643 -sarja, määrittelevät salamavirtojen ja -jännitteiden ominaisuudet, jotta SPD:t (sekä ukkossuojakomponentit) voidaan testata luotettavasti ja toistettavasti.Vaikka nämä aaltomuodot voivat poiketa todellisista transienteista, standardoidut muodot perustuvat vuosien havainnointiin ja mittaukseen (ja joissakin tapauksissa simulaatioon). Yleensä ne tarjoavat reilun likiarvon todellisen maailman transientista.

Transienteilla aaltomuodoilla on nopeasti nouseva reuna ja pidempi häntä. Niitä kuvataan niiden huippuarvon (tai magnitudin), nousuajan ja keston (tai laskuajan) kautta. Kesto mitataan aikana, joka kuluu testitransientin vaimenemiseen puoleen huippuarvostaan.

Alla olevat kuvat havainnollistavat yleisiä virta- ja jänniteaaltomuotoja, joita käytetään verkko-, signaali- ja tietoliikennelinjojen SPD:iden testaamiseen.

Suorat lyönnit

Suora salama voi injektoida 10/350 μs aaltomuodon osittaisia ​​salamavirtoja järjestelmään, jossa rakenteellisella salamansuojajärjestelmällä varustettu rakenne vastaanottaa suoran iskun (lähde S1) tai jossa salama iskee suoraan ilmajohtoon (lähde S3).

Epäsuorat lakot

Kauko- tai epäsuorat salaman välähdykset rakenteen lähellä (lähde S2) tai rakenteeseen liitetyn palvelun (lähde S4) läheisyydessä enintään 1 km:n säteellä (ja siten paljon yleisempiä) esitetään 8/20 μs aaltomuodolla. Tämä aaltomuoto edustaa myös suorien salaman välähdysten ja kytkentälähteiden aiheuttamia jännitteitä. Paljon lyhyemmällä vaimenemis- tai putoamisajalla verrattuna 10/350 μs aaltomuotoon, 8/20 μs aaltomuoto esittää huomattavasti vähemmän energiaa (vastaavalla huippuvirralla), mutta on siltitarpeeksi tuhoisa vahingoittaakseen sähkö- ja elektroniikkalaitteita.

EN 62305-1 tunnustaa, että sisäisten järjestelmien vika (vauriotyyppi D3) salaman sähkömagneettisesta impulssista (LEMP) on mahdollinen kaikista rakenteeseen tai palveluun kohdistuvista iskun kohdista – suoraan tai epäsuorasti (kaikki lähteet: S1, S2, S3 ja S4).

Ylijännitesuojatoimenpiteet (SPM)

Standardissa EN 62305-4 kuvataan useita toimenpiteitä salaman ja sähkökytkennän aiheuttaman transienttiylijännitteen vakavuuden minimoimiseksi.

Tärkeimmät ja perussuojatoimenpiteet ovat:

• Maadoitus ja liimaus
• Sähkömagneettinen suojaus ja linjan reititys
• Koordinoidut ylijännitesuojalaitteet

Muita lisäsuojatoimenpiteitä ovat:

• Laajennukset rakenteelliseen LPS:ään
• Laitteen sijainti
• Kuituoptisten kaapelien käyttö (eristyssuoja)

SPM-laitteiden on myös toimittava ja kestettävä ympäristössä, jossa ne sijaitsevat, ottaen huomioon sellaiset tekijät kuin lämpötila, kosteus, tärinä, jännite ja virta.

Sopivimman SPM:n valinta tehdään standardin EN 62305-2 mukaisen riskiarvioinnin avulla ottaen huomioon sekä tekniset että taloudelliset tekijät. Esimerkiksi sähkömagneettisten suojaustoimenpiteiden toteuttaminen olemassa olevassa rakenteessa ei ehkä ole käytännöllistä tai kustannustehokasta, joten koordinoitujen SPD:iden käyttö saattaa olla sopivampaa. Ihannetapauksessa SPD:t on parasta sisällyttää projektin suunnitteluvaiheeseen, vaikka ne voidaan myös helposti asentaa olemassa oleviin asennuksiin.

Kriittisten järjestelmien jatkuvan toiminnan varmistamiseksi myös suoran iskun sattuessa SPD:t ovat välttämättömiä, ja ne on asennettava asianmukaisesti ylijännitelähteen ja sen voimakkuuden mukaan käyttämällä LPZ (Lightning Protection Zones) -konseptia standardissa EN 62305-4.

Lightning Protection Zone (LPZ) -konsepti

LEMP-suojaus perustuu Lightning Protection Zone (LPZ) -konseptiin, joka jakaa kyseisen rakenteen useisiin vyöhykkeisiin LEMP:n aiheuttaman uhan tason mukaan. Yleisenä ajatuksena on tunnistaa tai luoda rakenteeseen vyöhykkeitä, joissa on vähemmän altistumista joillekin tai kaikille salaman vaikutuksille, ja koordinoida ne vyöhykkeelle asennettujen sähkö- tai elektroniikkalaitteiden sietoominaisuuksien kanssa. Peräkkäiset vyöhykkeet ovatjolle on tunnusomaista LEMP:n vakavuuden merkittävä heikkeneminen liittämisen, suojauksen tai SPD:n käytön seurauksena.

Ulkoiset vyöhykkeet:

• LPZ 0A on alue, joka altistuu suorille salamaniskuille, ja siksi se voi joutua kuljettamaan täydellä salamavirralla. Tämä on tyypillisesti rakenteen kattoalue ilman rakenteellista ukkossuojaa. Täysi sähkömagneettinen kenttä tapahtuu täällä.
• LPZ 0B on alue, joka ei ole alttiina suorille salamaniskuille ja on tyypillisesti rakenteen tai katon sivuseinät rakenteellisella ukkossuojalla. Täysi sähkömagneettinen kenttä kuitenkin esiintyy täällä ja johtuvia osittaisia ​​tai indusoituja salamavirtoja ja kytkentäpiikkejä voi esiintyä täällä.

Sisäiset vyöhykkeet:

• LPZ 1 on sisäinen alue, joka on alttiina osittaisille salamavirroille. Johtuvat salamavirrat ja/tai kytkentäpiikit pienenevät verrattuna ulkoisiin vyöhykkeisiin LPZ 0A, LPZ 0B, samoin kuin sähkömagneettinen kenttä, jos käytetään sopivia suojaustoimenpiteitä. Tämä on tyypillisesti alue, jossa palvelut tulevat rakenteeseen tai jossa sijaitsee pääsähkökeskus.
• LPZ 2 on sisäinen alue, joka sijaitsee edelleen rakenteen sisällä, jossa salama-impulssivirtojen ja/tai kytkentäpiikin jäänteet vähenevät verrattuna LPZ 1:een. Samoin sähkömagneettinen kenttä pienenee edelleen, jos käytetään sopivia suojaustoimenpiteitä. Tämä on tyypillisesti suojattu huone tai verkkovirtaa varten alajakotaulun alueella.