EN 62305 การป้องกันฟ้าผ่า

ชุดมาตรฐาน EN 62305 ครอบคลุมการป้องกันฟ้าผ่าต่อโครงสร้าง สิ่งที่อยู่ภายใน บุคคล และปศุสัตว์โดยเฉพาะ.

EN 62305 ยอมรับว่าขณะนี้เราอยู่ในยุคอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้การป้องกัน LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) สำหรับระบบอิเล็กทรอนิกส์และระบบไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญของมาตรฐานผ่าน EN 62305-4 LEMP เป็นคำที่กำหนดให้กับผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดยรวมของฟ้าผ่า รวมถึงไฟฟ้าเสิร์ชที่เกิดขึ้น (แรงดันไฟเกินและกระแสไฟฟ้าชั่วคราว) และผลกระทบจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกมา.

EN 62305 – 4 จัดหมวดหมู่แหล่งที่มาของความเสียหาย ประเภทของความเสียหาย และประเภทของการสูญเสีย.

แหล่งที่มาของความเสียหาย

ความเสียหายที่อาจเกิดจากฟ้าผ่าแบ่งออกเป็น:

• ความเสียหายต่อโครงสร้าง (รวมถึงค่าโสหุ้ยไฟฟ้าขาเข้าและสายฝังทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับโครงสร้าง)
• ความเสียหายต่อบริการ (บริการในกรณีนี้เป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายโทรคมนาคม ข้อมูล ไฟฟ้า น้ำ ก๊าซ และเชื้อเพลิง).

ประเภทของความเสียหาย

แหล่งที่มาของความเสียหายแต่ละแห่งอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายหนึ่งประเภทหรือมากกว่าจากสามประเภท ประเภทของความเสียหายที่เป็นไปได้มีการระบุดังนี้:

• D1 การบาดเจ็บของบุคคลหรือปศุสัตว์เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขั้นและสัมผัส
• D2 ความเสียหายทางกายภาพ (ไฟไหม้ การระเบิด การทำลายทางกล การปล่อยสารเคมี) เนื่องจากผลกระทบจากกระแสฟ้าผ่า รวมถึงประกายไฟ
• D3 ความล้มเหลวของระบบภายในเนื่องจากแรงกระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้าสายฟ้า (LEMP).

ประเภทของการสูญเสีย

การสูญเสียประเภทต่อไปนี้อาจเป็นผลมาจากความเสียหายเนื่องจากฟ้าผ่า:

• L1 การสูญเสียชีวิตมนุษย์
• L2 สูญเสียการให้บริการแก่ประชาชน
• L3 การสูญเสียมรดกทางวัฒนธรรม
• L4 การสูญเสียมูลค่าทางเศรษฐกิจ

ความสัมพันธ์ของพารามิเตอร์ข้างต้นทั้งหมด:

ความสัมพันธ์ของพารามิเตอร์ข้างต้นทั้งหมด:

* เฉพาะโครงสร้างที่มีความเสี่ยงต่อการระเบิด และสำหรับโรงพยาบาลหรือโครงสร้างอื่น ๆ ที่ความล้มเหลวของระบบภายในเป็นอันตรายต่อชีวิตมนุษย์ในทันที.

**เฉพาะทรัพย์สินที่สัตว์อาจสูญหายได้เท่านั้น.

ความเสียหายของ LEMP นั้นแพร่หลายมากจนถูกระบุว่าเป็นหนึ่งในประเภทเฉพาะ (D3) ที่ควรให้การป้องกัน และอาจเกิดขึ้นได้จากจุดโจมตีทั้งหมดไปยังโครงสร้างหรือบริการที่เชื่อมต่อ - ทั้งทางตรงและทางอ้อม แนวทางเพิ่มเติมนี้ยังคำนึงถึงอันตรายจากไฟไหม้หรือการระเบิดที่เกี่ยวข้องกับบริการที่เชื่อมต่อกับโครงสร้างด้วย เช่น ไฟฟ้า โทรคมนาคม และสายโลหะอื่นๆ.

EN 62305 ทำให้ชัดเจนว่าการป้องกันฟ้าผ่าเชิงโครงสร้างจะต้องไม่พิจารณาแยกจากการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว/ไฟกระชากชั่วคราวอีกต่อไป และเนื่องจากฟ้าผ่าจากจุดโจมตีทั้งหมด ทั้งทางตรงหรือทางอ้อม ไปยังโครงสร้างหรือบริการที่เชื่อมต่อทำให้เกิดความเสี่ยงจากภาวะชั่วครู่ SPD จึงเป็นวิธีการสำคัญในการป้องกันไม่ว่าจะมีการป้องกันฟ้าผ่าทางโครงสร้างอยู่หรือไม่ก็ตาม.

รูปคลื่นกระแสและแรงดัน

TS EN 62305 คำนึงถึงมาตรการป้องกันบนสายบริการที่เป็นโลหะ (โดยทั่วไปคือสายจ่ายไฟ สัญญาณ และสายโทรคมนาคม) โดยใช้แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวหรืออุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) ต่อทั้งฟ้าผ่าโดยตรง เช่นเดียวกับฟ้าผ่าทางอ้อมทั่วไปและการสลับกระแสชั่วคราว มาตรฐาน เช่น ซีรีส์ EN 61643 กำหนดคุณลักษณะของกระแสฟ้าผ่าและแรงดันไฟฟ้า เพื่อให้สามารถทดสอบ SPD ที่เชื่อถือได้และทำซ้ำได้ (รวมถึงส่วนประกอบป้องกันฟ้าผ่า)แม้ว่ารูปคลื่นเหล่านี้อาจแตกต่างจากภาวะชั่วคราวที่เกิดขึ้นจริง แต่รูปแบบมาตรฐานจะขึ้นอยู่กับการสังเกตและการวัดเป็นเวลาหลายปี (และในบางกรณี การจำลอง) โดยทั่วไปแล้ว สิ่งเหล่านี้จะให้ค่าประมาณที่ยุติธรรมของสภาวะชั่วคราวในโลกแห่งความเป็นจริง.

รูปคลื่นชั่วคราวมีขอบที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและมีหางที่ยาวกว่า มีการอธิบายผ่านค่าสูงสุด (หรือขนาด) เวลาที่เพิ่มขึ้น และระยะเวลา (หรือเวลาตก) ระยะเวลาวัดจากเวลาที่การทดสอบชั่วคราวสลายตัวลงเหลือครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด.

รูปภาพด้านล่างแสดงรูปคลื่นของกระแสและแรงดันไฟฟ้าทั่วไปที่ใช้ในการทดสอบ SPD สำหรับสายไฟหลัก สัญญาณ และสายโทรคมนาคม.

การโจมตีโดยตรง

ฟ้าผ่าโดยตรงสามารถฉีดกระแสฟ้าผ่าบางส่วนของรูปคลื่น 10/350μs เข้าสู่ระบบที่โครงสร้างที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าเชิงโครงสร้างได้รับการปะทะโดยตรง (แหล่ง S1) หรือในกรณีที่ฟ้าผ่ากระทบกับสายบริการเหนือศีรษะโดยตรง (แหล่ง S3).

การนัดหยุดงานทางอ้อม

ฟ้าผ่าระยะไกลหรือโดยอ้อมใกล้กับโครงสร้าง (แหล่งที่มา S2) หรือใกล้กับบริการที่เชื่อมต่อกับโครงสร้าง (แหล่งที่มา S4) ในรัศมีสูงสุด 1 กม. (และด้วยเหตุนี้จึงมีอยู่ทั่วไปมากกว่ามาก) จะแสดงด้วยรูปคลื่น 8/20μs ไฟกระชากเหนี่ยวนำจากวาบฟ้าผ่าโดยตรงและแหล่งกำเนิดสวิตช์จะแสดงด้วยรูปคลื่นนี้เช่นกัน ด้วยการสลายตัวหรือเวลาตกที่สั้นกว่ามากเมื่อเทียบกับรูปคลื่น 10/350μs รูปคลื่น 8/20μs จะแสดงพลังงานน้อยลงอย่างมาก (สำหรับกระแสสูงสุดที่เทียบเท่า) แต่ยังคงอยู่ร้ายแรงพอที่จะทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เสียหายได้.

EN 62305-1 ตระหนักดีว่าความล้มเหลวของระบบภายใน (ประเภทความเสียหาย D3) เนื่องจาก Lightning Electromagnetic Impulse (LEMP) เป็นไปได้จากจุดปะทะทั้งหมดไปยังโครงสร้างหรือบริการ - ทั้งทางตรงและทางอ้อม (แหล่งที่มาทั้งหมด: S1, S2, S3 และ S4).

มาตรการป้องกันไฟกระชาก (SPM)

EN 62305-4 อธิบายมาตรการหลายประการเพื่อลดความรุนแรงของแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวที่เกิดจากฟ้าผ่าและสวิตช์ไฟฟ้า.

มาตรการป้องกันที่สำคัญและพื้นฐานคือ:

• การต่อสายดินและพันธะ
• การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าและการกำหนดเส้นทางสาย
• อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบประสานงาน

มาตรการป้องกันเพิ่มเติมเพิ่มเติม ได้แก่:

• การต่อขยายไปยังโครงสร้าง LPS
• ที่ตั้งอุปกรณ์
• การใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสง (การป้องกันโดยการแยก)

SPM ยังต้องทำงานภายในและทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ตั้งอยู่ โดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น การสั่นสะเทือน แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า.

การเลือก SPM ที่เหมาะสมที่สุดนั้นดำเนินการโดยใช้การประเมินความเสี่ยงตามมาตรฐาน EN 62305-2 โดยคำนึงถึงปัจจัยทางเทคนิคและเศรษฐกิจ ตัวอย่างเช่น การใช้มาตรการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าในโครงสร้างที่มีอยู่อาจไม่คุ้มค่าหรือในทางปฏิบัติ ดังนั้นการใช้ SPD ที่ประสานกันอาจมีความเหมาะสมมากกว่า ตามหลักการแล้ว SPD จะรวมอยู่ในขั้นตอนการออกแบบโครงการได้ดีที่สุด แม้ว่าจะสามารถติดตั้งได้ทันทีในการติดตั้งที่มีอยู่ก็ตาม.

เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานอย่างต่อเนื่องของระบบที่สำคัญแม้ในกรณีที่เกิดการปะทะโดยตรง SPD จึงมีความจำเป็นและต้องมีการใช้งานอย่างเหมาะสม โดยขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของไฟกระชากและความรุนแรงโดยใช้แนวคิด Lightning Protection Zones (LPZ) ภายใน EN 62305-4.

แนวคิดเขตป้องกันฟ้าผ่า (LPZ)

การป้องกัน LEMP ขึ้นอยู่กับแนวคิดของเขตป้องกันฟ้าผ่า (LPZ) ซึ่งแบ่งโครงสร้างที่เป็นปัญหาออกเป็นโซนต่างๆ ตามระดับภัยคุกคามที่เกิดจาก LEMP แนวคิดทั่วไปคือการระบุหรือสร้างโซนภายในโครงสร้างที่มีโอกาสสัมผัสกับผลกระทบบางส่วนหรือทั้งหมดจากฟ้าผ่าน้อยกว่า และเพื่อประสานสิ่งเหล่านี้กับคุณลักษณะภูมิคุ้มกันของอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งภายในโซน โซนต่อเนื่องกันได้แก่โดดเด่นด้วยการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในความรุนแรงของ LEMP อันเป็นผลมาจากพันธะ การป้องกัน หรือการใช้ SPD.

โซนภายนอก:

• LPZ 0A เป็นพื้นที่ที่เกิดฟ้าผ่าโดยตรง ดังนั้นจึงอาจต้องส่งกระแสฟ้าผ่าจนเต็ม โดยปกติจะเป็นพื้นที่หลังคาของโครงสร้างที่ไม่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าจากโครงสร้าง สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเต็มเกิดขึ้นที่นี่.
• LPZ 0B เป็นพื้นที่ที่ไม่โดนฟ้าผ่าโดยตรง และโดยทั่วไปคือผนังด้านข้างของโครงสร้างหรือหลังคาที่มีการป้องกันฟ้าผ่าเชิงโครงสร้าง อย่างไรก็ตาม สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเต็มรูปแบบยังคงเกิดขึ้นที่นี่ และทำให้เกิดกระแสฟ้าผ่าบางส่วนหรือเหนี่ยวนำให้เกิด และไฟกระชากแบบสวิตชิ่งก็สามารถเกิดขึ้นได้ที่นี่.

โซนภายใน:

• LPZ 1 คือพื้นที่ภายในที่ถูกกระแสฟ้าผ่าบางส่วน กระแสฟ้าผ่าที่กระทำและ/หรือไฟกระชากสลับลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับโซนภายนอก LPZ 0A, LPZ 0B เช่นเดียวกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ถ้าใช้มาตรการป้องกันที่เหมาะสม โดยทั่วไปจะเป็นพื้นที่ที่บริการเข้าสู่โครงสร้างหรือที่ตั้งแผงสวิตช์ไฟหลัก.
• LPZ 2 เป็นพื้นที่ภายในที่ตั้งอยู่เพิ่มเติมภายในโครงสร้างซึ่งส่วนที่เหลือของกระแสฟ้าผ่าอิมพัลส์และ/หรือเสิร์ชสวิตชิ่งลดลงเมื่อเทียบกับ LPZ 1 ในทำนองเดียวกัน สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะลดลงอีกถ้าใช้มาตรการป้องกันที่เหมาะสม โดยทั่วไปจะเป็นห้องมุ้งลวดหรือสำหรับจ่ายไฟหลักที่บริเวณแผงจ่ายไฟย่อย.