EN 62305 Yıldırıma karşı koruma

EN 62305 standart serisi özellikle yapıların, bunların içindekilerin, kişilerin ve hayvanların yıldırıma karşı korunmasını kapsar.

EN 62305, artık elektronik çağda yaşadığımızı kabul ederek, EN 62305-4 aracılığıyla elektronik ve elektrik sistemleri için LEMP (Yıldırım Elektromanyetik Darbesi) korumasını standardın ayrılmaz bir parçası haline getirir. LEMP, iletilen dalgalanmalar (geçici aşırı gerilim ve akımlar) ve yayılan elektromanyetik alan etkileri de dahil olmak üzere, yıldırımın genel elektromanyetik etkilerine verilen terimdir.

EN 62305 – 4, hasarın kaynağını, hasar türünü ve kaybın türünü kategorize eder.

Hasar kaynakları

Yıldırımın neden olabileceği hasarlar alt bölümlere ayrılmıştır:

• Bir yapıya verilen hasar (yapıya bağlı tüm gelen elektrik havai ve gömülü hatlar dahil)
• Bir hizmetin hasar görmesi (bu örnekte hizmet telekomünikasyon, veri, elektrik tedariği, su, gaz ve yakıt dağıtım ağlarının bir parçasıdır).

Hasar türleri

Her hasar kaynağı, üç hasar türünden bir veya daha fazlasıyla sonuçlanabilir. Olası hasar türleri şu şekilde tanımlanır:

• D1 Adım ve dokunma gerilimleri nedeniyle kişilerin veya hayvanların yaralanması
• D2 Kıvılcım dahil yıldırım akımı etkilerinden kaynaklanan fiziksel hasar (yangın, patlama, mekanik tahribat, kimyasal salınım)
• D3 Yıldırım Elektromanyetik Darbesi (LEMP) nedeniyle iç sistemlerin arızalanması.

Kayıp türleri

Yıldırımdan kaynaklanan hasarlar aşağıdaki türde kayıplara neden olabilir:

• L1 İnsan hayatının kaybı
• L2 Kamuya sunulan hizmetin kaybı
• L3 Kültürel mirasın kaybı
• L4 Ekonomik değer kaybı

Yukarıdaki parametrelerin hepsinin ilişkileri:

Yukarıdaki parametrelerin hepsinin ilişkileri:

* Sadece patlama riski olan yapılar ve iç sistem arızalarının insan hayatını doğrudan tehlikeye atabileceği hastane veya diğer yapılar için.

** Yalnızca hayvanların kaybolabileceği mülkler için.

LEMP hasarı o kadar yaygındır ki, koruma sağlanması gereken belirli türlerden (D3) biri olarak tanımlanır ve doğrudan veya dolaylı olarak yapıya veya bağlı hizmetlere kadar TÜM çarpma noktalarından meydana gelebilir. Bu genişletilmiş yaklaşım aynı zamanda yapıya bağlı hizmetlerle ilgili yangın veya patlama tehlikesini de dikkate alır; enerji, telekomünikasyon ve diğer metalik hatlar.

EN 62305, yapısal yıldırımdan korunmanın artık geçici aşırı gerilim/aşırı gerilim korumasından ayrı olarak değerlendirilmemesi gerektiğini açıkça ortaya koymaktadır ve doğrudan veya dolaylı olarak yapıya veya bağlı hizmetlere gelen tüm çarpma noktalarından gelen yıldırımın geçici akımlar açısından risk oluşturduğu göz önüne alındığında, SPD'ler yapısal yıldırımdan korunma mevcut olsun veya olmasın hayati bir koruma aracıdır.

Akım ve gerilim dalga formları

EN 62305, hem doğrudan yıldırım çarpmalarına hem de daha yaygın dolaylı yıldırım çarpmalarına ve geçiş geçişlerine karşı geçici aşırı gerilim veya Aşırı Gerilim Koruma Cihazları (SPD'ler) kullanan metalik servis hatlarında (tipik olarak güç, sinyal ve telekom hatları) koruma önlemlerini dikkate alır. EN 61643 serisi gibi standartlar, SPD'lerin (aynı zamanda yıldırımdan korunma bileşenlerinin) güvenilir ve tekrarlanabilir şekilde test edilmesini sağlamak için yıldırım akımlarının ve gerilimlerinin özelliklerini tanımlar.Bu dalga formları gerçek geçici olaylardan farklı olabilse de, standartlaştırılmış formlar yıllar süren gözlem ve ölçümlere (ve bazı durumlarda simülasyona) dayanmaktadır. Genel olarak gerçek dünyanın geçiciliğine adil bir yaklaşım sağlarlar.

Geçici dalga formlarının hızlı yükselen bir kenarı ve daha uzun bir kuyruğu vardır. Zirve değerleri (veya büyüklükleri), yükselme süreleri ve süreleri (veya düşme süreleri) aracılığıyla tanımlanırlar. Süre, test geçici durumunun tepe değerinin yarısına düşmesi için geçen süre olarak ölçülür.

Aşağıdaki şekiller şebeke, sinyal ve telekom hatları için SPD'leri test etmek için kullanılan ortak akım ve gerilim dalga biçimlerini göstermektedir.

Doğrudan saldırılar

Doğrudan yıldırım, yapısal Yıldırımdan Korunma Sistemine sahip bir yapının doğrudan darbe aldığı (Kaynak S1) veya yıldırımın doğrudan havai bir servis hattına çarptığı (Kaynak S3) bir sisteme 10/350μs dalga formunun kısmi yıldırım akımlarını enjekte edebilir.

Dolaylı grevler

Yapının yakınındaki (Kaynak S2) veya yapıya bağlı bir servisin yakınındaki (Kaynak S4) 1 km'ye kadar yarıçaptaki (ve dolayısıyla çok daha yaygın olan) uzaktan veya dolaylı yıldırım çakmaları, 8/20μs dalga formuyla temsil edilir. Doğrudan yıldırım çakmalarından ve anahtarlama kaynaklarından kaynaklanan dalgalanmalar da bu dalga formuyla temsil edilir. 10/350μs dalga biçimine göre çok daha kısa bir azalma veya düşme süresiyle, 8/20μs dalga biçimi önemli ölçüde daha az enerji sunar (eşdeğer bir tepe akımı için) ancak yine deElektrikli ve elektronik ekipmanlara zarar verecek kadar yıkıcı.

EN 62305-1, Yıldırım Elektromanyetik Darbesi (LEMP) nedeniyle iç sistemlerin arızalanmasının (Hasar Tipi D3) yapıya veya hizmete doğrudan veya dolaylı olarak tüm çarpma noktalarından mümkün olduğunu kabul eder (tüm Kaynaklar: S1, S2, S3 ve S4).

Aşırı Gerilim Koruma Önlemleri (SPM)

EN 62305-4, yıldırım ve elektriksel anahtarlamanın neden olduğu geçici aşırı voltajın ciddiyetini en aza indirmek için bir dizi önlemi açıklamaktadır.

Anahtar ve temel koruma önlemleri şunlardır:

• Topraklama ve bağlama
• Elektromanyetik koruma ve hat yönlendirme
• Koordineli Aşırı Gerilim Koruma Cihazları

Diğer ek koruma önlemleri şunları içerir:

• Yapısal LPS'nin uzantıları
• Ekipman konumu
• Fiber optik kablo kullanımı (izolasyonla koruma)

SPM'lerin ayrıca sıcaklık, nem, titreşim, voltaj ve akım gibi faktörler göz önünde bulundurularak bulundukları ortam içinde çalışması ve buna dayanıklı olması gerekir.

En uygun SPM'nin seçimi, hem teknik hem de ekonomik faktörler dikkate alınarak EN 62305-2'ye uygun risk değerlendirmesi kullanılarak yapılır. Örneğin, mevcut bir yapıda elektromanyetik koruma önlemlerinin uygulanması pratik veya uygun maliyetli olmayabilir, dolayısıyla koordineli SPD'lerin kullanımı daha uygun olabilir. İdeal olarak SPD'ler en iyi şekilde proje tasarım aşamasında dahil edilir, ancak mevcut kurulumlara da kolayca kurulabilirler.

Doğrudan çarpma durumunda bile kritik sistemlerin sürekli çalışmasını sağlamak için SPD'ler gereklidir ve bunların, EN 62305-4 kapsamındaki Yıldırımdan Korunma Bölgeleri (LPZ) konsepti kullanılarak dalgalanmanın kaynağına ve yoğunluğuna bağlı olarak uygun şekilde konuşlandırılması gerekir.

Yıldırımdan Korunma Bölgesi (LPZ) konsepti

LEMP'ye karşı koruma, söz konusu yapıyı LEMP'nin oluşturduğu tehdit düzeyine göre bir dizi bölgeye ayıran Yıldırımdan Korunma Bölgesi (LPZ) kavramına dayanmaktadır. Genel fikir, yapı içinde yıldırım etkilerinin bir kısmına veya tamamına daha az maruz kalınacak bölgeleri belirlemek veya oluşturmak ve bunları, bölge içinde kurulu elektrikli veya elektronik ekipmanın bağışıklık özellikleriyle koordine etmektir. Ardışık bölgelerbağlanma, koruma veya SPD kullanımının bir sonucu olarak LEMP şiddetinde önemli azalmalar ile karakterize edilir.

Dış bölgeler:

• LPZ 0A, doğrudan yıldırım çarpmasına maruz kalan alandır ve bu nedenle yıldırım akımını sonuna kadar taşımak zorunda kalabilmektedir. Bu genellikle yapısal yıldırım koruması olmayan bir yapının çatı alanıdır. Tam elektromanyetik alan burada meydana gelir.
• LPZ 0B, doğrudan yıldırım çarpmasına maruz kalmayan alandır ve tipik olarak bir yapının yan duvarları veya yapısal yıldırımdan korunma özelliğine sahip bir çatıdır. Ancak tam elektromanyetik alan yine de burada meydana gelir ve burada iletilen kısmi veya indüklenen yıldırım akımları ve anahtarlama dalgalanmaları meydana gelebilir.

İç bölgeler:

• LPZ 1 kısmi yıldırım akımlarına maruz kalan iç alandır. İletilen yıldırım akımları ve/veya anahtarlama darbeleri, uygun koruma önlemlerinin alınması durumunda elektromanyetik alan gibi harici bölgeler LPZ 0A, LPZ 0B ile karşılaştırıldığında azaltılır. Bu genellikle hizmetlerin yapıya girdiği veya ana güç panosunun bulunduğu alandır.
• LPZ 2, yıldırım darbe akımlarının ve/veya anahtarlama dalgalanmalarının kalıntılarının LPZ 1'e göre azaltıldığı, yapının içinde ayrıca konumlandırılan bir iç alandır. Benzer şekilde, uygun koruma önlemlerinin alınması durumunda elektromanyetik alan daha da azaltılır. Bu genellikle ekranlanmış bir odadır veya alt dağıtım panosu alanındaki ana güç içindir.