Λύση Συστήματος Προστασίας από Καταιγίδες (Προστασία από Κεραυνούς): Ολοκληρωμένο Σχέδιο Εξωτερικής και Εσωτερικής Προστασίας

​

​1. Φόντο και Στόχοι της Λύσης​

Η δραστηριότητα του κεραυνού είναι ένα σημαντικό παράγοντας που απειλεί την ασφάλεια των κτιρίων, του προσωπικού και των εσωτερικών εξοπλισμών. Οι χτυπήσεις κεραυνού παράγουν υψηλή ένταση μεταβλητού ρεύματος και παροξυσμικές υπερτάσεις. Αυτές μπορούν να προκαλέσουν όχι μόνο ζημιές στα κτίρια και φυσική καταστροφή των εξοπλισμών, αλλά και να εισέλθουν μέσω μεταλλικών γραμμών, όπως γραμμές ενέργειας και σήματος, οδηγώντας σε δυσλειτουργίες ηλεκτρονικών εξοπλισμών, απώλεια δεδομένων και ακόμη και δευτερεύουσες καταστροφές όπως πυρκαγιές. Η λύση αυτή στοχεύει στη δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος προστασίας, συνθέτοντας ένα Εξωτερικό Σύστημα Προστασίας από τον Κεραυνό (ELPS) και Συσκευές Προστασίας από Παροξυσμικές Υπερτάσεις (SPDs), που επιτυγχάνουν αποτελεσματικά την αντικατάληψη, καθοδήγηση, αποστράγγιση και περιορισμό της ενέργειας του κεραυνού, με στόχο την επίτευξη της μέγιστης ασφάλειας της δομής του κτιρίου και την εγγύηση της συνέχειας και σταθερότητας των εσωτερικών εξοπλισμών και των λειτουργιών του συστήματος.

​2. Επισκόπηση των Συστατικών του Συστήματος Προστασίας από τον Κεραυνό (LPS)​

Ένα αποτελεσματικό ολοκληρωμένο Σύστημα Προστασίας από τον Κεραυνό (LPS) αποτελείται από δύο αναπόσπαστες και αμοιβαία ενισχυόμενες βασικές συστατικές:

• ​Εξωτερικό Σύστημα Προστασίας από τον Κεραυνό (ELPS):​​ Σχεδιασμένο κυρίως για την προστασία από άμεσες χτυπήσεις κεραυνού.
• ​Εσωτερικό Σύστημα Προστασίας από τον Κεραυνό (Σύστημα Προστασίας από Παροξυσμικές Υπερτάσεις, SPD System):​​ Σχεδιασμένο κυρίως για την προστασία από παροξυσμικές υπερτάσεις (σπάσματα) που προκαλεί ο Ηλεκτρομαγνητικός Παροξυσμός του Κεραυνού (LEMP) που εισέρχεται στον εξοπλισμό μέσω γραμμών.

​3. Σχέδιο Εγκατάστασης Εξωτερικών Αντικεραυνικών Συσκευών (Προστασία από Άμεσες Χτυπήσεις)​​

• ​Κύρια Λειτουργία:​​ Να αντικαταλαμβάνει άμεσες χτυπήσεις κεραυνού και να διαχειρίζεται ασφαλώς τη μαζική ροή του κεραυνού στο έδαφος, προλαμβάνοντας ζημιές στη δομή του κτιρίου (όπως εισβολή, πυρκαγιά, δομική καταστροφή).
• ​Βασικές Συστατικές:​​
• ​Σύστημα Αέριας Τερματοποίησης (Αντικεραυνικά σταυροειδή/λωρίδες/δίκτυα):​​ Εγκαταστάται στην οροφή ή τα ψηλότερα σημεία του κτιρίου για να προσελκύσει και να λάβει τις χτυπήσεις κεραυνού. Επιλέγεται το κατάλληλο είδος (π.χ. σταυροειδές, δίκτυο, λωρίδα) και τοποθέτηση σύμφωνα με τη μορφή και την έκταση του κτιρίου, διασφαλίζοντας ότι η κάλυψη προστασίας συμβαδίζει με την αρχή του "κυλιόμενου σφαίρας".
• ​Σύστημα Κατάβασης:​​ Χρησιμοποιείται για την διαχείριση της ροής του κεραυνού από το σύστημα αέριας τερματοποίησης στο σύστημα εδαφικής τερματοποίησης. Θα πρέπει να είναι διαρκείς και ευθείες, με επαρκή ποσότητα και ομοιόμορφη κατανομή (χωρισμός σύμφωνα με τις προδιαγραφές). Τα υλικά είναι συνήθως χαλκοπλαστικά ευθύγραμμα ή κυκλικά. Να αποφεύγεται η εγκατάσταση κοντά σε συνηθισμένες διαδρομές προσώπων ή να εφαρμόζονται μέτρα προστασίας με απομόνωση.
• ​Σύστημα Εδαφικής Τερματοποίησης:​​ Διαχειρίζεται την ροή του κεραυνού στο έδαφος. Αυτό είναι το πυρήνα και η βάση του συστήματος προστασίας· η ποιότητα (τιμή αντίστασης εδάφους) είναι κρίσιμη. Συνήθως αποτελείται από ηλεκτρόδους (κάθετα σταυροειδή, οριζόντιες συνδέσεις) και συνδέσεις. Χρησιμοποιείται αντιοξειδωτικά υλικά (π.χ. χαλκοπλαστικό, χάλυβα), διασφαλίζοντας επαρκή βάθος θέματος και δημιουργώντας ένα αποτελεσματικό σύστημα ισοποτενσιακής σύνδεσης (εδαφική σύνδεση ίδρυσης) γύρω από το κτίριο. Η αντίσταση εδάφους πρέπει να είναι ελάχιστη (συνήθως απαιτείται ≤10Ω, συγκεκριμένες απαιτήσεις σύμφωνα με τις αντίστοιχες προδιαγραφές).
• ​Τοποθεσίες Εγκατάστασης:​​
• Ψηλότερα σημεία της οροφής του κτιρίου και τοποθεσίες που είναι ευάλωτες σε χτυπήσεις (γωνίες, κορνίζες, παραπετάσματα, αναψυκτικά, καμίνες, κ.λπ.).
• Ειδικές δομές (π.χ. πύργοι, αντένες, υποστηρίξεις φωτοβολταϊκών πλακών) απαιτούν ξεχωριστή ή ολοκληρωμένη θεώρηση.
• ​Κλειδία Σημεία του Σχεδίου:​​
• ​Υποταγή σε Πρότυπα:​​ Στενή συμμόρφωση με εθνικά και βιομηχανικά πρότυπα σχεδιασμού προστασίας από τον κεραυνό (π.χ. GB 50057 "Κώδικας Σχεδιασμού Προστασίας από τον Κεραυνό Κτιρίων", ισοδύναμο με τη σειρά IEC 62305).
• ​Ποιότητα Υλικών:​​ Χρήση υψηλής ποιότητας, αντιοξειδωτικών υλικών που συμμορφώνονται με τα πρότυπα.
• ​Ισοποτενσιακή Σύνδεση:​​ Όλα τα μεταλλικά συστατικά (π.χ. αγωγοί, κάλυψης εξοπλισμού, μεταλλικές οροφές, χάλυβα δομές) πρέπει να είναι αξιόπιστα συνδεδεμένα με τον πλησιέστερο οδηγό κατάβασης ή το σύστημα εδαφικής τερματοποίησης για να προλαμβάνονται παράλλαγες.
• ​Ασφαλείς Αποστάσεις Χωρισμού:​​ Διασφάλιση επαρκών ασφαλών αποστάσεων χωρισμού μεταξύ των αερίων τερματοποιήσεων και της δομής, καθώς και μεταξύ των οδηγών κατάβασης και των υπηρεσιών/αγωγών.
• ​Αξιόπιστες Συνδέσεις:​​ Όλα τα σημεία σύνδεσης πρέπει να είναι αξιόπιστα (συγκόλληση ή εγκεκριμένα κλάμπ) για να διασφαλίζεται η καλή ηλεκτρική συνέχεια.

​4. Σχέδιο Εγκατάστασης Εσωτερικών Αντικεραυνικών Συσκευών (SPD) (Προστασία από Παροξυσμικές Υπερτάσεις)​​

• ​Κύρια Λειτουργία:​​ Να περιορίζει τις παροξυσμικές υπερτάσεις (σπάσματα) που προκαλεί ο κεραυνός και εισέρχονται μέσω γραμμών ενέργειας, σημάτων, επικοινωνίας, κ.λπ., σταματώντας τις σε ένα ασφαλές επίπεδο που ο εξοπλισμός μπορεί να αντέξει, προλαμβάνοντας ζημιές από υπερτάσεις/υπερρεύματα.
• ​Βασικές Συστατικές: Συσκευή Προστασίας από Παροξυσμικές Υπερτάσεις (SPD),​​ επίσης γνωστή ως Συσκευή Καταστροφής Παροξυσμών ή Αντικεραυνική Συσκευή:
• ​Περιοριστής Παροξυσμικών Τάσεων (TVS):​​ Συχνά χρησιμοποιείται για την προστασία λεπτών εξοπλισμών ή γραμμών σήματος.
• ​Προστατευτής Υπερτάσεων:​​ Γενικός όρος που περιλαμβάνει διάφορες τεχνολογίες (π.χ. Μεταλλικός Διαμετατοπισμένος Βαριστόρ (MOV), Λάμπρα Διαλυτικού Τύπου (GDT), στερεούς προστατευτές).
• ​SPD Ενέργειας:​​ Εγκαταστάται σε διάφορα επίπεδα του συστήματος κατανομής ενέργειας (κύρια κατανομή, υποκατανομή, πριν από τον τελικό εξοπλισμό).
• ​SPD Σήματος/Δεδομένων:​​ Εγκαταστάται σε εισόδους γραμμών τηλεφώνου, δικτύου (π.χ. RJ45), συντονικών καλωδίων (π.χ. CCTV βίντεο, σημάτων δορυφόρου), γραμμών ελέγχου, κ.λπ.
• ​Εδαφική Σύνδεση:​​ Οι SPDs πρέπει να είναι καλά εδαφικοποιημένες μέσω μιας μικρής-αντίστασης διαδρομής για την αποτελεσματική απόστραγγιση παροξυσμικών ρευμάτων. Οι εδαφικοί οδηγοί πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότεροι, ευθείοι και παχύτεροι ("Μικρός-Ευθύς-Παχύς" Αρχή).
• ​Τοποθεσίες και Επίπεδα Εγκατάστασης (Επιστημονική Προστασία - Συντονισμός):​​
• ​Πρώτη Επίπεδο Προστασίας (Κλάση I / Τύπος 1 SPD):​​
• ​Τοποθεσία:​​ Κύριος Πίνακας Κατανομής Κτιρίου/Κύρια Είσοδος (συνήθως στα όρια LPZ 0A/0B → LPZ 1).
• ​Λειτουργία:​​ Αποστράγγιση της πλειοψηφίας της μαζικής ενέργειας (10/350μs waveform) από άμεσες χτυπήσεις ή κοντινές χτυπήσεις, περιορίζοντας την υπολοιπιακή τάση σε χαμηλότερο επίπεδο. Συνήθως χρησιμοποιείται συσκευή SPD με υψηλή διαχειριστική ικανότητα. Απαιτεί εξαιρετικά αξιόπιστη εδαφική σύνδεση.
• ​Δεύτερο Επίπεδο Προστασίας (Κλάση II / Τύπος 2 SPD):​​
• ​Τοποθεσία:​​ Πίνακες Κατανομής Ορόφων, Πίνακες Περιοχής, Κύριος Πίνακας Στοιχείων (στα όρια LPZ 1 → LPZ 2).
• ​Λειτουργία:​​ Περαιτέρω περιορισμός των υπολοιπιακών σπασμάτων που περνούν από το πρώτο επίπεδο και των υπερτάσεων που προκαλούνται από εσωτερικές επιχειρήσεις στροφορίας (8/20μs waveform), παρέχοντας προστασία σε ζώνες εξοπλισμού. Συνήθως χρησιμοποιείται συσκευή SPD με περιορισμό τάσης (π.χ. βασισμένη σε MOV).
• ​Τρίτο Επίπεδο Προστασίας (Κλάση III / Τύπος 3 SPD / Προστασία Σημείου Χρήσης):​​
• ​Τοποθεσία:​​ Μεταξύ του εξοπλισμού, σε σόκετς ή εσωτερικές κυκλώματα (στα όρια LPZ 2 → LPZ 3).
• ​Λειτουργία:​​ Περιορισμός της υπολοιπιακής υπερτάσεως (συνδυασμένη κύμα) στα σημεία σύνδεσης του εξοπλισμού, παρέχοντας τελική προστασία. Είναι κρίσιμη για ευαίσθητο ηλεκτρονικό εξοπλισμό (π.χ. διακομιστές, εργαστηριακά, PLC, ιατρικά συστήματα, επικοινωνιακό εξοπλισμό). Χρησιμοποιείται επίσης σε εισόδους γραμμών σήματος.
• ​Κλειδία Σημεία του Σχεδίου:​​
• ​Συντονισμός:​​ Οι SPDs σε διάφορα επίπεδα πρέπει να επιτευχθεί η ενεργειακή και τασική συντονισμός (χρησιμοποιώντας συνδυασμούς/απομόνωσης μεταξύ των σταδίων ή τις αντίστοιχες ιδιότητες διασύνδεσης των SPDs), διασφαλίζοντας ότι η ενέργεια αποστράγγισης προχωρά επιτυχώς και η τάση μειώνεται βήμα προς βήμα. Αυτό προλαμβάνει την αποτυχία των χαμηλότερων επιπέδων SPDs λόγω υπερβολικής ενέργειας.
• ​Ποιότητα Εδαφικής Σύνδεσης:​​ Η αποτελεσματική εδαφική σύνδεση των SPDs είναι κρίσιμη για την αποτελεσματικότητα του συνόλου του σχεδίου. Οι εδαφικοί οδηγοί θα πρέπει να είναι προτιμητικά μικρότεροι από 0,5 μέτρα, με επαρκή επιφάνεια διατομής (σύμφωνα με την κλάση και την τοποθεσία του SPD, συνήθως ≥6-25mm² πλεξίδα χα