Защита от перенапряжения: что следует учитывать?

Эффективная защита от перенапряжения не устанавливается просто так. Оно должно быть индивидуально согласовано с системой, которую необходимо защитить, и условиями окружающей среды, преобладающими на объекте. По этой причине дизайн и концепция должны быть последовательными. Это означает, что необходимо принять во внимание множество деталей, от рассмотрения стандартов и положений до классификации по зонам молниезащиты.

Стандарты защиты от молний и перенапряжений

Национальные и международные стандарты представляют собой руководство по разработке концепции защиты от молний и перенапряжений, а также по проектированию индивидуальных защитных устройств.

Молниезащита согласно IEC 62305.:

Часть 1: Характеристики ударов молнии

В части 1 настоящего стандарта [1] учитываются характерные свойства ударов молнии, вероятность их возникновения и потенциальная опасность.

Часть 2: Анализ рисков

Анализ рисков согласно части 2 настоящего стандарта [2] описывает процесс, с помощью которого, прежде всего, анализируется необходимость молниезащиты физической системы. В центре внимания находятся различные источники ущерба, например, прямой удар молнии в здание, а также виды повреждений, возникающих в результате этого:

• Влияние на здоровье или гибель людей

• Потеря технических услуг для населения

• Утрата незаменимых предметов культурного значения.

• Финансовые потери

Финансовые выгоды определяются следующим образом: как общая годовая стоимость системы молниезащиты соотносится с затратами на потенциальный ущерб без системы защиты? Оценка затрат основана на расходах на планирование, монтаж и техническое обслуживание системы молниезащиты.

Части 3 и 4: Средства планирования и спецификации.

Если оценка риска определяет, что молниезащита необходима и экономически эффективна, то тип и объем конкретных мер по защите можно планировать на основании частей 3 [3] и 4 [4] настоящего стандарта. Уровень молниезащиты, определяемый управлением рисками, имеет решающее значение для определения типа и объема мер.

Для физических сооружений, требующих чрезвычайно высокого уровня безопасности, почти все удары должны фиксироваться и безопасно отводиться. Для систем, где допустим более высокий остаточный риск, удары с более низкой амплитудой не фиксируются.

Защита от перенапряжения согласно IEC 60364-4-44.

Настоящий стандарт [5] описывает условия, при которых устройства защиты от перенапряжения должны применяться в низковольтных системах для защиты электроустановки от перенапряжений. Таким образом, область применения ограничивается скачками напряжения, вызванными атмосферными воздействиями или вследствие процедур переключения, передаваемых системой электропитания. Прямые удары молнии в конструктивной системе не учитываются, а только удары внутри или вблизи линий электропередачи.

Аналогично, конструктивные системы с риском взрыва, а также конструкционные применения, которые могут нанести ущерб окружающей среде (например, нефтехимические системы или атомные электростанции), не включены в применение стандарта. Для этих процессов следует использовать исключительно стандарт на удар молнии IEC 62305.

Устройства защиты от перенапряжения следует использовать, если переходное перенапряжение может повлиять на следующее:

• Человеческая жизнь, например, системы безопасности, больницы

• Общественные и культурные учреждения, например, потеря государственных услуг, ИТ-центров, музеев.

• Промышленная или коммерческая деятельность, например, гостиницы, банки, производственные системы, фермы.

Основные защитные меры и оборудование

Чтобы последовательно защитить конструктивную систему от ударов молнии и перенапряжений, необходимы различные защитные меры или оборудование, адаптированные друг к другу. Широкое деление можно провести следующим образом:

• Внешняя молниезащита

• Внутренняя молниезащита

• Заземление и уравнивание потенциалов.

• Скоординированная система СПД

Внешняя молниезащита

Внешняя молниезащита (рис. 15) направлена ​​на отвлечение ударов, приближающихся к защищаемому объекту, и передачу тока молнии от места его попадания на землю. Таким образом, никакие повреждения не могут быть вызваны термическими, магнитными или электрическими воздействиями. Внешняя молниезащита является системной: она состоит из молниеприемника, разрядников и системы заземления.

Внутренняя молниезащита

Внутренняя система молниезащиты должна предотвращать образование опасной искры внутри системы. Искры могут быть вызваны током молнии во внешней системе молниезащиты или в других токопроводящих частях конструктивной системы.

Внутренняя система молниезащиты состоит из уравнивания потенциалов и электрической изоляции внешних систем молниезащиты.

Уравнивание потенциалов молниезащиты представляет собой комбинацию мер, предотвращающих разницу потенциалов. В основном они соединяют систему молниезащиты с металлическими установками, внутренними системами, а также электрическими и электронными системами внутри системы. Это происходит с помощью линий уравнивания потенциалов, устройств защиты от перенапряжений или изолирующих искровых разрядников.

Заземление и уравнивание потенциалов

Целью системы заземления является распределение и отвод уловленного тока молнии на землю. Здесь тип системы заземления имеет большее значение, чем сопротивление заземления. Ток молнии представляет собой очень короткий импульс, который ведет себя как высокочастотный ток. Эффективное уравнивание потенциалов также важно. Эквипотенциальное соединение соединяет все электропроводящие части друг с другом через проводники – активные проводники защищены устройствами защиты от перенапряжения. Тем самым этозащищает от всех типов соединений.

Скоординированная система СПД

Под согласованной системой УЗИП понимается многоуровневая система устройств защиты от перенапряжений, согласованных друг с другом.

Для создания высокопроизводительной системы УЗИП рекомендуется выполнить следующие шаги.

• Разделить конструктивную систему на молниезащитные зоны.

• Включите все линии, пересекающие различные зоны, в местное уравнивание потенциалов, используя подходящие УЗИП.

• Координируйте различные типы УЗИП: устройства должны избирательно обращаться друг к другу, чтобы предотвратить перегрузку отдельных компонентов.

• Используйте короткие линии питания для параллельного подключения УЗИП между активными проводниками и эквипотенциального соединения.

• Прокладывайте защищенные и незащищенные линии отдельно.

• Только наземное оборудование через соответствующий SPD (рекомендуется)

Зоны молниезащиты

Решение о том, где устанавливать устройства защиты от перенапряжений в структурной системе, основано на концепции молниезащитных зон, объясненной в части 4 стандарта молниезащиты IEC 62305 [4].

Он делит конструктивные системы на зоны молниезащиты (LPZ) и делает это снаружи внутрь с понижением уровня молниезащиты. Во внешних зонах можно использовать только стойкое оборудование. Однако во внутренних зонах также может использоваться чувствительное оборудование. Отдельные зоны характеризуются и называются следующим образом:

ЛПЗ 0А

Незащищенная зона за пределами здания, в которой возможны прямые удары молнии. Непосредственная связь токов молнии в линиях, неослабленное магнитное поле удара молнии

ЛПЗ 0Б

Зона снаружи здания, защищенная от прямых ударов молнии молниеприемником. Неослабленное магнитное поле удара молнии лишь индуцировало импульсные токи на линиях.

ЛПЗ 1

Зоны внутри здания, которые все еще могут подвергаться воздействию высокоэнергетических импульсных напряжений или импульсных токов, а также сильных электромагнитных полей.

ЛПЗ 2

Зона внутри здания, которая все еще может подвергаться воздействию импульсных напряжений или импульсных токов, а также значительно ослабленных электромагнитных полей.

ЛПЗ 3

Зона внутри здания, которая может подвергаться воздействию исключительно низких или практически любых импульсных напряжений или импульсных токов, а также очень слабых или отсутствующих электромагнитных полей.

На всех линиях, пересекающих зоны, должны использоваться скоординированные устройства защиты от перенапряжения. Их значения мощности основаны на требуемом классе защиты, который определяется в соответствии с законодательными нормами или посредством анализа рисков. Когда дело доходит до выбора устройств защиты от перенапряжений, используйте стандарт в качестве основы, предполагая, что ток молнии 50% будет отводиться на землю. Остальной ток молнии 501ТП3Т направляется в электроустановку через силовую сеть.уравнивание потенциалов и оттуда должно проводиться вдали от системы УЗИП.