EN 62305 Защита от молнии

Серия стандартов EN 62305 специально охватывает защиту от молний конструкций, их содержимого, людей и домашнего скота.

EN 62305 признает, что мы живем в эпоху электроники, делая защиту LEMP (электромагнитный импульс молнии) для электронных и электрических систем неотъемлемой частью стандарта через EN 62305-4. LEMP — это термин, обозначающий общие электромагнитные эффекты молнии, включая кондуктивные перенапряжения (переходные перенапряжения и токи) и эффекты излучаемого электромагнитного поля.

EN 62305-4 классифицирует источник повреждения, тип повреждения и тип ущерба.

Источники ущерба

Повреждения, которые могут быть вызваны молнией, подразделяются на:

• Повреждение конструкции (включая все входящие воздушные и подземные линии электропередачи, подключенные к конструкции)
• Повреждение услуги (в данном случае услуга является частью сетей электросвязи, передачи данных, электроснабжения, воды, газа и топлива).

Виды повреждений

Каждый источник ущерба может привести к одному или нескольким из трех типов ущерба. Возможные виды повреждений определяются следующим образом:

• D1 Травмы людей или домашнего скота из-за скачков напряжения и напряжения прикосновения
• D2 Физический ущерб (пожар, взрыв, механическое разрушение, химический выброс) вследствие воздействия тока молнии, в том числе искрения
• D3 Отказ внутренних систем из-за электромагнитного импульса молнии (LEMP).

Виды потерь

В результате повреждения молнией могут возникнуть следующие виды потерь:

• L1 Гибель людей
• L2 Потеря обслуживания населения
• L3 Утрата культурного наследия
• L4 Потеря экономической ценности

Взаимосвязь всех вышеперечисленных параметров:

Взаимосвязь всех вышеперечисленных параметров:

* Только для сооружений с риском взрыва, а также для больниц или других сооружений, отказы внутренних систем которых непосредственно угрожают жизни человека.

** Только для объектов, где могут потеряться животные.

Повреждение LEMP настолько распространено, что оно идентифицируется как один из конкретных типов (D3), от которого должна быть обеспечена защита, и может произойти от ВСЕХ точек удара по конструкции или подключенным коммуникациям – прямым или косвенным. Этот расширенный подход также учитывает опасность пожара или взрыва, связанную с коммуникациями, подключенными к сооружению, например. электроэнергетика, телекоммуникации и другие металлические линии.

EN 62305 ясно дает понять, что структурную молниезащиту больше нельзя рассматривать отдельно от защиты от переходных перенапряжений/перенапряжений, а учитывая, что молния из всех точек удара, прямого или косвенного, в конструкцию или подключенные к ней системы создает риск переходных процессов, УЗИП являются жизненно важным средством защиты независимо от того, присутствует ли структурная молниезащита или нет.

Кривые тока и напряжения

EN 62305 учитывает меры защиты на металлических линиях обслуживания (обычно силовых, сигнальных и телекоммуникационных линиях) с использованием переходных перенапряжений или устройств защиты от перенапряжений (SPD) как от прямых ударов молнии, так и от более распространенных непрямых ударов молнии и переходных процессов при коммутации. Такие стандарты, как серия EN 61643, определяют характеристики токов и напряжений молнии, чтобы обеспечить надежные и повторяемые испытания УЗИП (а также компонентов молниезащиты).Хотя эти формы сигналов могут отличаться от реальных переходных процессов, стандартизированные формы основаны на многолетних наблюдениях и измерениях (а в некоторых случаях и на моделировании). В целом они обеспечивают хорошее приближение к реальным переходным процессам.

Переходные сигналы имеют быстрый нарастающий фронт и более длинный хвост. Они описываются через пиковое значение (или величину), время нарастания и продолжительность (или время спада). Продолжительность измеряется как время, за которое испытательный переходный процесс затухает до половины своего пикового значения.

На рисунках ниже показаны распространенные формы сигналов тока и напряжения, которые используются для проверки УЗИП для сетевых, сигнальных и телекоммуникационных линий.

Прямые удары

Прямая молния может ввести частичные токи молнии с формой волны 10/350 мкс в систему, где конструкция со структурной системой молниезащиты получает прямой удар (Источник S1) или когда молния напрямую поражает воздушную линию связи (Источник S3).

Косвенные удары

Удаленные или непрямые вспышки молнии вблизи сооружения (Источник S2) или вблизи подключенной к сооружению службы (Источник S4) на расстоянии до 1 км (и, следовательно, гораздо более распространены) представлены формой волны 8/20 мкс. Скачки, вызванные прямыми вспышками молнии и коммутационными источниками, также представлены этой формой волны. Имея гораздо более короткое время затухания или спада по сравнению с сигналом 10/350 мкс, сигнал 8/20 мкс обеспечивает значительно меньшую энергию (при эквивалентном пиковом токе), но все жедостаточно разрушительным, чтобы повредить электрическое и электронное оборудование.

EN 62305-1 признает, что отказ внутренних систем (тип повреждения D3) из-за электромагнитного импульса молнии (LEMP) возможен из всех точек удара по конструкции или услуге – прямого или косвенного (все источники: S1, S2, S3 и S4).

Меры защиты от перенапряжения (SPM)

В стандарте EN 62305-4 описан ряд мер по минимизации серьезности переходных перенапряжений, вызванных молнией и электрическими переключениями.

Ключевыми и основными мерами защиты являются:

• Заземление и соединение
• Электромагнитное экранирование и прокладка линий
• Координированные устройства защиты от перенапряжения

Дополнительные дополнительные меры защиты включают в себя:

• Расширения структурной LPS
• Расположение оборудования
• Использование оптоволоконных кабелей (защита изоляцией)

СЗМ также должны работать и выдерживать условия окружающей среды, в которой они расположены, с учетом таких факторов, как температура, влажность, вибрация, напряжение и ток.

Выбор наиболее подходящего СЗМ производится с использованием оценки риска в соответствии с EN 62305-2 с учетом как технических, так и экономических факторов. Например, внедрение мер электромагнитного экранирования в существующую конструкцию может оказаться непрактичным или экономически неэффективным, поэтому использование скоординированных УЗИП может быть более подходящим. В идеале УЗИП лучше всего включать на стадии проектирования проекта, хотя их также можно легко установить в существующие установки.

Для обеспечения непрерывной работы критически важных систем даже в случае прямого удара необходимы УЗИП, которые должны быть развернуты соответствующим образом с учетом источника перенапряжения и его интенсивности с использованием концепции молниезащитных зон (LPZ) в соответствии с EN 62305-4.

Концепция молниезащитной зоны (LPZ)

Защита от LEMP основана на концепции молниезащитной зоны (LPZ), которая делит рассматриваемое сооружение на несколько зон в зависимости от уровня угрозы, исходящей от LEMP. Общая идея состоит в том, чтобы определить или создать внутри конструкции зоны, где меньшее воздействие некоторых или всех эффектов молнии, и согласовать их с характеристиками устойчивости электрического или электронного оборудования, установленного в этой зоне. Последовательные зоныхарактеризуется значительным снижением тяжести LEMP в результате соединения, экранирования или использования УЗИП.

Внешние зоны:

• LPZ 0A — это зона, подверженная прямому удару молнии, и поэтому ей, возможно, придется выдерживать полный ток молнии. Обычно это крыша здания без структурной молниезащиты. Здесь возникает полное электромагнитное поле.
• LPZ 0B — это зона, не подверженная прямому удару молнии, обычно это боковые стены конструкции или крыша со структурной молниезащитой. Однако здесь по-прежнему присутствует полное электромагнитное поле, и здесь могут возникать кондуктивные частичные или наведенные токи молнии и импульсные перенапряжения.

Внутренние зоны:

• LPZ 1 — это внутренняя зона, подверженная частичным токам молнии. Кондуктивные токи молнии и/или коммутационные перенапряжения уменьшаются по сравнению с внешними зонами LPZ 0A, LPZ 0B, а также электромагнитное поле, если применяются соответствующие меры экранирования. Обычно это место, где инженерные сети входят в здание или где расположен главный распределительный щит.
• LPZ 2 представляет собой внутреннюю зону, расположенную дальше внутри конструкции, где остатки импульсных токов молнии и/или коммутационных перенапряжений уменьшаются по сравнению с LPZ 1. Аналогичным образом электромагнитное поле дополнительно уменьшается, если применяются соответствующие меры экранирования. Обычно это экранированное помещение или, в случае электропитания, зона подраспределительного щита.