Overstrømingsbeskytter (lynbeskyttelse) systemløsning: Integreret ekstern og intern beskyttelsesskema

​

​1. Løsningens baggrund og mål​

Blitzaktivitet er en betydelig faktor, der truer bygningers, personales og interne udstyrers sikkerhed. Blitzslag genererer højintensive direkte strømme og kortvarige overspændinger. Dette kan ikke kun forårsage bygningsbeskadigelse og fysisk ødelæggelse af udstyr, men også trænge ind via metaliske ledninger som forsynings- og signalledninger, hvilket fører til elektroniske udstyrs fejl, datatab og endda sekundære katastrofer som brande. Denne løsning sigter mod at etablere et omfattende beskyttelsessystem bestående af et eksternt blitzbeskyttelsessystem (ELPS) og overvoltagebeskyttelsesenheder (SPD), der effektivt afskærmer, vejleder, aflader og begrænser blitzenergi for at maksimere bygningens strukturelle sikkerhed og sikre kontinuitet og stabilitet i interne udstyrers og systemers drift.

​2. Oversigt over komponenter i blitzbeskyttelsessystemet (LPS)​

Et effektivt integreret blitzbeskyttelsessystem (LPS) består af to uundværlige og gensidigt forstærkende kernekomponenter:

• ​Eksternt blitzbeskyttelsessystem (ELPS):​​ Primært designet til at forsvare mod direkte blitzslag.
• ​Internt blitzbeskyttelsessystem (Overvoltagebeskyttelse, SPD-system):​​ Primært designet til at forsvare mod kortvarige overspændinger (overvoltage) forårsaget af blitz-elektromagnetisk puls (LEMP), der trænger ind i udstyr via ledninger.

​3. Installationsskema for ekstern overvoltagebeskyttelse (beskyttelse mod direkte slag)​​

• ​Kernefunktion:​​ At afskærme direkte blitzslag og sikkert lede den massive blitzstrøm ned i jorden, for at undgå fysisk skade (som gennembrud, brand, strukturel skade) på bygningens struktur selv.
• ​Vigtige komponenter:​​
• ​Air Termination System (blitzrods/net/maske):​​ Installeres på bygningens tag eller de højeste punkter for at tiltrække og modtage blitzslag. Vælg den passende type (f.eks. rod, maske, stripe) og layout efter bygningens form og areal, og sikr, at beskyttelsesområdet opfylder "rolling sphere method" principper.
• ​Nedføringsledere:​​ Bruges til at lede blitzstrømmen fra air termination systemet til jordtermination systemet. Skal føres via den korteste og mest rette rute, med tilstrækkelig mængde og ligelig fordeling (afstand i overensstemmelse med regler). Materialer er typisk galvaniseret flad stål eller rund stål. Undgå installation nær almindelige personaleveje eller anvend isoleringsbeskyttelsesforanstaltninger.
• ​Jordtermination System:​​ Aflader blitzstrømmen ned i jorden. Dette er kernen og grundlaget for beskyttelsessystemet; dens kvalitet (jordmodstands-værdi) er afgørende. Består typisk af jordelektroder (vertikale stave, horisontale leder) og forbindelsesledere. Brug korrosionsbestandige materialer (f.eks. galvaniseret stål, kobber), sikr, at der er tilstrækkelig begravelsedybde, og dan en effektiv likvidpotentialbindingring (fundament jordning) omkring bygningen. Jordmodstanden skal være minimal (generelt krævet ≤10Ω, specifikke krav ifølge relevante standarder).
• ​Installationssteder:​​
• Højeste punkter på bygningens tag og steder, der er særligt udsat for slag (hjørner, tagkanter, parapetter, ventilationsåbninger, skorsten, etc.).
• Specielle strukturer (f.eks. tårne, antenner, solcellestøttekonstruktioner) kræver individuel eller integreret overvejelse.
• ​Scheme key points:​​
• ​Overholdelse af standarder:​​ Overhold nationale og branchens blitzbeskyttelsesdesignstandarder (f.eks. GB 50057 "Design Code for Lightning Protection of Buildings", equivalent til IEC 62305 serie).
• ​Materialekvalitet:​​ Anvend højkvalitets, korrosionsbestandige materialer, der opfylder standarder.
• ​Likvidpotentialbinding:​​ Alle metaliske komponenter (f.eks. rør, udstyrskabinet, metaltag, stålkonstruktioner) skal pålideligt bindes til den nærmeste nedføringsleder eller jordtermination system for at forhindre sideflash.
• ​Sikkerhedsafstande:​​ Sikr, at der er tilstrækkelige sikkerhedsafstande mellem air terminations og strukturen, og mellem nedføringsledere og service/pipeline.
• ​Pålidelige forbindelser:​​ Alle forbindelsespunkter skal være robuste (svensking eller godkendte klammer) for at sikre god elektrisk kontinuitet.

​4. Installationsskema for intern overvoltagebeskyttelse (SPD) (beskyttelse mod blitzovervoltage)​​

• ​Kernefunktion:​​ At begrænse blitzinduceret kortvarige overvoltage (overvoltage), der trænger ind via forsyningsledninger, signalledninger, kommunikationsledninger, osv., og begrænse dem til et sikkert niveau, som udstyret kan udmærket, for at forebygge skade fra overvoltage/overstrøm.
• ​Vigtige komponenter: Overvoltagebeskyttelsesenhet (SPD),​​ også kendt som overvoltageundertrykker eller blitzafviser:
• ​Transient Voltage Suppressor (TVS):​​ Ofte brugt til fin beskyttelse af udstyr eller signalledninger.
• ​Overvoltagebeskytter:​​ Generel term, der dækker forskellige teknologier (f.eks. Metal Oxide Varistor MOV, Gas Discharge Tube GDT, faststofbeskyttere).
• ​Strøm SPD:​​ Installeret på forskellige niveauer i forsyningssystemet (hovedforsyning, underforsyning, foran slutudstyr).
• ​Signal/Data SPD:​​ Installeret ved indgangsportene for telefonledninger, netværksledninger (f.eks. RJ45), koaksialkabler (f.eks. CCTV-video, satellitsignal), kontrolledninger, osv.
• ​Jordforbindelse:​​ SPD'er må være godt jordet via en lavimpedansvej for effektivt at aflade overvoltage-strøm. Jorderledere bør være så ​korte, rette og tykke​ som muligt ("Kort-Ret-Tykt" Princippet).
• ​Installationssteder og niveauer (trinvis beskyttelse - koordinering):​​
• ​Første-niveaubeskyttelse (Type 1 SPD):​​
• ​Sted:​​ Bygningens hovedfordelingspanel/hovedincomer (typisk ved LPZ 0A/0B → LPZ 1 grænse).
• ​Funktion:​​ Aflader det store meste af den massive energi (10/350μs waveform) fra direkte slag eller nærliggende slag, og begrænser rest-overvoltage til et lavere niveau. Typisk bruger højafladningskapacitet spark-gap type SPD. Kræver højt pålidelig jording.
• ​Anden-niveaubeskyttelse (Type 2 SPD):​​
• ​Sted:​​ Etagesfordelingspaneler, arealfordelingspaneler, hovedswitchboard i udstyrlokaler (ved LPZ 1 → LPZ 2 grænse).
• ​Funktion:​​ Begrænser yderligere rest-overvoltage, der passerer første niveau, og overvoltage, der forårsages af interne switching-operationer (8/20μs waveform), og giver zonale udstyrsbeskyttelse. Typisk bruger voltage-begrænsende type SPD (f.eks. baseret på MOV).
• ​Tredje-niveaubeskyttelse (Type 3 SPD / Point-of-Use Beskyttelse):​​
• ​Sted:​​ Med det samme foran udstyr, inden for stikkontakter/stikstrip, eller udstyr interne kredsløb (ved LPZ 2 → LPZ 3 grænse).
• ​Funktion:​​ Begrænser rest-overvoltage (kombinationsbølge) ved udstyrportene, og giver sidste fase fin beskyttelse. Kritisk vigtigt for sensitivt elektronisk udstyr (f.eks. servere, arbejdsstationer, PLC'er, medicinsk udstyr, kommunikationsudstyr). Også brugt ved signalledningsindgange.
• ​Scheme key points:​​
• ​Koordinering:​​ SPD'er på forskellige niveauer skal opnå energi- og spændingskoordinering (ved hjælp af kopling/isoleringselementer mellem trin eller de inbyggede decoupling egenskaber af SPD'erne), for at sikre, at energi aflades progressivt, og spændingen reduceres trinvis. Dette forhindrer, at lavere niveaus SPD'er mislykkes på grund af for meget energi.
• ​Jordkvalitet:​​ Effektiv jording af SPD'er er afgørende for hele schemes effektivitet. Jorderledere bør ideelt set være kortere end 0,5 meter, med tilstrækkelig tværsnitsareal (ifølge SPD-klassen og placering, typisk ≥6-25mm² stranded kobber).
• ​Installationsoverholdelse:​​ Installer ifølge SPD-produktinstruktioner og relevante standarder, og sikr korrekte fase- og jordeforbindelser.
• ​Likvidpotentialbinding:​​ Bind metaliske kabinet, rack, kabelfordelingsrammer, osv. for at oprette en "Faraday cage" effekt, der minimerer interne potentiafforskelle.
• ​Regelmæssig vedligeholdelse:​​ SPD'er er ofte "sacrificial" enheder, der kræver regulær inspektion (visuel statusindikator, fjernalarmmonitoring) og test. Mislykkede SPD'er skal erstattes hurtigt.

​5. Omfattende løsningsfordele og implementeringsværdi​

• ​Alsidig beskyttelse:​​ Eksternt system beskytter mod direkte slag; internt system beskytter mod inducerede overvoltage (LEMP), der danner en kompleks beskyttelseskæde.
• ​Maksimal sikkerhed:​​ Beskytter bygningsstruktur, menneskeliv og værdifuldt elektrisk/elektronisk udstyr mod skade.
• ​Sikrer driftskontinuitet:​​ Reducerer risikoen for udstyrfejl, systemnedetid og datatab, forårsaget af blitz, og forbedrer systemets pålidelighed og virksomhedens driftskontinuitet.
• ​Reducerer total ejerkost:​​ Forebyggende investering er betydeligt kosteffektiv sammenlignet med de direkte omkostninger ved blitzslagskade (udstyrsersættelse) og indirekte omkostninger (produktionsstop, datatab, omdømmeindvirkning).
• ​Overholder regler:​​ Opfylder nationale bygningssikkerhed, elektrisk sikkerhed og blitzbeskyttelsesregler og standarder.