EN 62305 번개로부터 보호

EN 62305 표준 시리즈는 특히 구조물, 내용물, 사람 및 가축에 대한 낙뢰 보호를 다루고 있습니다.

EN 62305는 우리가 현재 전자 시대에 살고 있음을 인정하여 전자 및 전기 시스템에 대한 LEMP(번개 전자기 충격) 보호를 EN 62305-4를 통해 표준의 필수 부분으로 만듭니다. LEMP는 전도성 서지(일시적인 과전압 및 전류) 및 방사 전자기장 효과를 포함하여 번개의 전반적인 전자기 효과를 나타내는 용어입니다.

EN 62305 – 4는 손상 원인, 손상 유형 및 손실 유형을 분류합니다.

손상 원인

번개로 인해 발생할 수 있는 손상은 다음과 같이 세분됩니다.

• 구조물에 대한 손상(구조물에 연결된 모든 인입 전기 가공선 및 매설선 포함)
• 서비스에 대한 손상(이 경우 통신, 데이터, 전기 공급, 물, 가스 및 연료 유통 네트워크의 일부인 서비스).

손상 유형

각 손상 원인은 세 가지 유형의 손상 중 하나 이상을 초래할 수 있습니다. 가능한 손상 유형은 다음과 같이 식별됩니다.

• D1 보행 및 접촉 전압으로 인한 사람 또는 가축의 부상
• D2 스파크를 포함한 낙뢰 전류 영향으로 인한 물리적 손상(화재, 폭발, 기계적 파괴, 화학적 방출)
• D3 LEMP(번개 전자기 충격)로 인한 내부 시스템 오류.

손실 유형

낙뢰로 인한 손상으로 인해 다음과 같은 유형의 손실이 발생할 수 있습니다.

• L1 인명 손실
• L2 대중에 대한 서비스 손실
• L3 문화유산의 상실
• L4 경제적 가치 손실

위의 모든 매개변수의 관계:

위의 모든 매개변수의 관계:

* 폭발 위험이 있는 구조물, 병원 등 내부 시스템의 고장으로 인해 즉시 인명 피해가 발생하는 구조물에만 해당됩니다.

** 동물이 분실될 수 있는 부동산에만 해당됩니다.

LEMP 손상은 매우 널리 퍼져 있어 보호가 제공되어야 하는 특정 유형(D3) 중 하나로 식별되며 모든 타격 지점에서 구조 또는 연결된 서비스까지 직접 또는 간접적으로 발생할 수 있습니다. 이 확장된 접근 방식은 구조물에 연결된 서비스와 관련된 화재 또는 폭발의 위험도 고려합니다. 전력, 통신 및 기타 금속선.

EN 62305에서는 구조적 낙뢰 보호가 더 이상 과도 과전압/서지 보호와 별도로 고려되어서는 안 되며 구조 또는 연결된 서비스에 대한 직간접적인 모든 낙뢰 지점에서 발생하는 낙뢰가 과도 전류로 인한 위험을 초래한다는 점을 고려할 때 SPD는 구조적 낙뢰 보호가 있는지 여부에 관계없이 중요한 보호 수단입니다.

전류 및 전압 파형

EN 62305는 직접적인 낙뢰뿐만 아니라 보다 일반적인 간접 낙뢰 및 스위칭 과도 현상에 대해 과도 과전압 또는 서지 보호 장치(SPD)를 사용하여 금속 서비스 라인(일반적으로 전력, 신호 및 통신 라인)에 대한 보호 조치를 고려합니다. EN 61643 시리즈와 같은 표준은 낙뢰 전류 및 전압의 특성을 정의하여 SPD(및 낙뢰 보호 구성 요소)에 대한 안정적이고 반복 가능한 테스트를 가능하게 합니다.이러한 파형은 실제 과도 현상과 다를 수 있지만 표준화된 형식은 수년간의 관찰 및 측정(경우에 따라 시뮬레이션)을 기반으로 합니다. 일반적으로 이는 실제 과도 상태에 대한 공정한 근사치를 제공합니다.

과도 파형은 빠르게 상승하는 에지와 더 긴 꼬리를 갖습니다. 이는 피크 값(또는 크기), 상승 시간 및 지속 시간(또는 하강 시간)을 통해 설명됩니다. 지속 시간은 테스트 과도 현상이 피크 값의 절반으로 감소하는 데 걸리는 시간으로 측정됩니다.

아래 그림은 주전원, 신호 및 통신 회선의 SPD를 테스트하는 데 사용되는 일반적인 전류 및 전압 파형을 보여줍니다.

직접 타격

직뢰는 구조적 낙뢰 보호 시스템을 갖춘 구조물이 직접 낙뢰를 받거나(소스 S1) 번개가 가공 서비스 라인에 직접 부딪히는 시스템(소스 S3)에 10/350μs 파형의 부분 낙뢰 전류를 주입할 수 있습니다.

간접 파업

구조(소스 S2) 근처 또는 반경 최대 1km 떨어진 구조(소스 S4)에 연결된 서비스 근처(따라서 훨씬 더 일반적임)의 원격 또는 간접 번개 섬광은 8/20μs 파형으로 표시됩니다. 직접적인 번개 섬광 및 스위칭 소스로 인해 유도된 서지도 이 파형으로 표시됩니다. 10/350μs 파형에 비해 감쇠 또는 하강 시간이 훨씬 짧은 8/20μs 파형은 (등가 피크 전류에 대해) 상당히 적은 에너지를 제공하지만 여전히전기 및 전자 장비를 손상시킬 만큼 파괴적입니다.

EN 62305-1은 LEMP(번개 전자기 충격)로 인한 내부 시스템 고장(손상 유형 D3)이 구조 또는 서비스에 대한 모든 타격 지점에서 직접 또는 간접적으로 발생할 수 있음을 인식합니다(모든 소스: S1, S2, S3 및 S4).

서지 보호 조치(SPM)

EN 62305-4는 낙뢰 및 전기 스위칭으로 인해 발생하는 일시적인 과전압의 심각도를 최소화하기 위한 여러 가지 조치를 설명합니다.

주요 및 기본 보호 조치는 다음과 같습니다.

• 접지 및 본딩
• 전자파 차폐 및 라인 라우팅
• 조정된 서지 보호 장치

추가 보호 조치에는 다음이 포함됩니다.

• 구조적 LPS 확장
• 장비 위치
• 광섬유 케이블 사용(격리를 통한 보호)

또한 SPM은 온도, 습도, 진동, 전압, 전류 등의 요인을 고려하여 자신이 위치한 환경 내에서 작동하고 이를 견뎌야 합니다.

가장 적합한 SPM은 기술적, 경제적 요인을 모두 고려하여 EN 62305-2에 따른 위험 평가를 통해 선택됩니다. 예를 들어, 기존 구조물에 전자기 차폐 조치를 구현하는 것은 실용적이지 않거나 비용 효율적이지 않을 수 있으므로 조정된 SPD를 사용하는 것이 더 적합할 수 있습니다. 이상적으로 SPD는 프로젝트 설계 단계에서 가장 잘 통합되지만 기존 설치에도 쉽게 설치할 수 있습니다.

직접적인 타격이 발생한 경우에도 중요 시스템의 지속적인 작동을 보장하려면 SPD가 필수적이며 EN 62305-4의 LPZ(번개 보호 구역) 개념을 사용하여 서지 소스와 강도를 기반으로 SPD를 적절하게 배포해야 합니다.

낙뢰 보호 구역(LPZ) 개념

LEMP에 대한 보호는 LEMP에 의한 위협 수준에 따라 해당 구조물을 여러 구역으로 나누는 LPZ(번개 보호 구역) 개념을 기반으로 합니다. 일반적인 아이디어는 구조물 내에서 낙뢰 영향의 일부 또는 전체에 덜 노출되는 구역을 식별하거나 생성하고 구역 내에 설치된 전기 또는 전자 장비의 내성 특성과 이를 조정하는 것입니다. 연속된 영역은 다음과 같습니다.본딩, 차폐 또는 SPD 사용의 결과로 LEMP 심각도가 크게 감소하는 것이 특징입니다.

외부 영역:

• LPZ 0A는 직접적인 낙뢰를 받는 영역이므로 전체 낙뢰 전류까지 전달해야 할 수 있습니다. 이는 일반적으로 구조적 낙뢰 보호 기능이 없는 구조물의 지붕 영역입니다. 여기에서 전체 전자기장이 발생합니다.
• LPZ 0B는 직접적인 낙뢰를 받지 않는 영역이며 일반적으로 구조물의 측벽이나 구조적 낙뢰 보호 기능이 있는 지붕입니다. 그러나 여기에서는 전체 전자기장이 여전히 발생하고 부분 전도 또는 유도 낙뢰 전류와 스위칭 서지가 발생할 수 있습니다.

내부 구역:

• LPZ 1은 부분적인 낙뢰 전류가 흐르는 내부 영역입니다. 전도된 낙뢰 전류 및/또는 스위칭 서지는 외부 영역 LPZ 0A, LPZ 0B에 비해 감소하며, 적절한 차폐 조치를 사용하면 전자기장도 감소합니다. 이는 일반적으로 서비스가 구조물에 들어가거나 주 전원 배전반이 위치한 영역입니다.
• LPZ 2는 LPZ 1에 비해 뇌 충격 전류 및/또는 스위칭 서지의 잔여물이 감소되는 구조 내부에 추가로 위치한 내부 영역입니다. 마찬가지로 적절한 차폐 조치를 사용하면 전자기장이 더욱 감소됩니다. 이는 일반적으로 차폐된 공간이거나 하위 배전반 영역의 주 전원용 공간입니다.