Villámlásvédelmi (mennykővédelem) rendszeres megoldás: Integrált külső és belső védelmi séma

​

​1. Megoldás háttére és célok​

A villámlás jelentős tényező, ami fenyegeti az épületek, a személyzet és a belső felszereltség biztonságát. A villámcsapások nagy erősségű egyirányú áramot és rövid ideig tartó túlterhelést generálnak. Ezek nem csak épületkárokat és felszereltség fizikai károsodását okozhatják, de a villámenergia továbbá áthatolhat a vezetékes hálózatokon, mint például a tápegységeken és jelvezetéken, elektromos felszereltség hibáit, adatvesztést és akár másodlagos katasztrófákat, mint a tűz is. Ez a megoldás célja, hogy egy teljes körű védelmi rendszert hozzon létre, amely külső villámvédelmi rendszerekből (ELPS) és túlterhelés elleni védőkészülékekből (SPD-k) áll, hatékonyan lekapcsolva, irányítva, elvezetve és korlátozva a villámenergiát, hogy maximalizálja az épület szerkezeti biztonságát, és garantálja a belső felszereltségek és rendszerek működésének folytonosságát és stabilitását.

​2. Villámvédelmi Rendszer (LPS) Komponenseinek Áttekintése​

Egy hatékony integrált villámvédelmi rendszer (LPS) két szükséges és egymást kiegészítő alapvető komponensből áll:

• ​Külső Villámvédelmi Rendszer (ELPS):​​ Főleg a közvetlen villámcsapások elleni védelemre tervezett.
• ​Belső Villámvédelmi Rendszer (Túlterhelés elleni Védelem, SPD Rendszer):​​ Főleg a villám által okozott tranzitorszívolt (túlterhelés) elleni védelemre tervezett, amely a vezetékes hálózatokon keresztül jut be a felszereltségbe.

​3. Külső Túlterhelés Elleni Védő Telepítési Terv (Közvetlen Csapások elleni Védelem)​​

• ​Fő Funkció:​​ A közvetlen villámcsapások lekapcsolása és a nagy villámáram biztonságos elvezetése a földbe, megelőzve a közvetlen csapásnak az épület szerkezetére gyakorolt fizikai károkat (mint például a behatolás, tűz, szerkezeti károk).
• ​Fő Komponensek:​​
• ​Légvégzeti Rendszer (Villámlepkék/villámérme/villámháló):​​ Az épület tetőjén vagy legmagasabb pontján telepítve, hogy vonzóvá váljon a villámcsapások számára. Válassza a megfelelő típust (pl. lepké, háló, érme) és elrendezést az épület formájának és területének megfelelően, hogy a védelmi lefedettség megfeleljen a "görgő golyó" módszer elvének.
• ​Levezető Vezetékek:​​ A villámáramot a légvégzeti rendszertől a földvégzeti rendszertől elvezeti. Legyenek a legrövidebb és legenesebb úton, elegendő mennyiségben és egyenletesen elosztva (távolság a szabályzatoknak megfelelően). A anyagok tipikusan cinkelt lapos acél vagy kerek acél. Kerülje a közös személyzeti utak közelében való telepítést, vagy alkalmazza a izoláló védelmi intézkedéseket.
• ​Földvégzeti Rendszer:​​ A villámáramot a földbe bocsátja ki. Ez a védelmi rendszer alapja és alapja; minősége (földellenállás értéke) létfontosságú. Tipikusan földelectrodokból (függőleges rúd, vízszintes vezeték) és összekötő vezetékekből áll. Használjon rostingátló anyagokat (pl. cinkelt acél, réz), biztosítsa a megfelelő elmerülés mélységét, és hozzon létre hatékony egyenpotenciális kapcsolódási gyűrűt (alaptelek földelése) az épület körül. A földellenállást minimalizálni kell (általában ≤10Ω, konkrét követelmények a releváns szabványok szerint).
• ​Telepítési Helyek:​​
• Az épület tetőjének legmagasabb pontjai és a csapásokkal fenyegetett helyek (sarok, tetőszárny, parapet, szellőző, kandalló, stb.).
• Különleges szerkezetek (pl. torony, antén, napelempályaszabályozó) szükségesek egyedi vagy integrált megfontolásra.
• ​Terv Fő Pontjai:​​
• ​Megfelelőség a Szabványokkal:​​ Szigorúan tartsa be a nemzeti és ipari villámvédelmi tervezési szabványokat (pl. GB 50057 "Épületek Villámvédelmének Tervezési Kódja", IEC 62305 sorozattal ekvivalens).
• ​Anyagminőség:​​ Használjon magasminőségű, rostingátló anyagokat, amelyek megfelelnek a szabványoknak.
• ​Egyenpotenciális Kapcsolódás:​​ Minden fémmes komponens (pl. cső, felszereltség burkolata, fémtető, acélszerkezet) megbízhatóan kapcsolódjon a legközelebbi levezető vezetékhez vagy a földvégzeti rendszertől, hogy megelőzze a mellékcsapásokat.
• ​Biztonsági Eltérülési Távolságok:​​ Biztosítsa a megfelelő biztonsági eltérülési távolságokat a légvégzeti rendszer és a szerkezet, valamint a levezető vezetékek és szolgáltatások/csatlakozások között.
• ​Megbízható Kapcsolatok:​​ Minden csatlakozási pont erősnek kell lennie (harmatvédő vagy engedélyezett záróelemekkel), hogy biztosítsa a jó elektrikai folytonosságot.

​4. Belső Túlterhelés Elleni Védő (SPD) Telepítési Terv (Villámáltal Okozott Túlterhelések elleni Védelem)​​

• ​Fő Funkció:​​ A villám által okozott tranzitorszívolt (túlterhelés) korlátozása, amely a tápegységen, jelvezeteken, kommunikációs vezetékeken, stb. keresztül jut be, és azt biztonságos szintre korlátozza, amit a felszereltség tűrhet, megelőzve a túlterhelés/túlfeszültség általi károkat.
• ​Fő Komponensek: Túlterhelés elleni Védő (SPD),​​ más néven villámárvíz vagy villámvédő:
• ​Tranzitorszívolt Suppressor (TVS):​​ Gyakran használják finom felszereltség vagy jelvezet védelmére.
• ​Túlfeszültség elleni Védő:​​ Egy általános kifejezés, amely különböző technológiákat foglal magában (pl. Metál Oxid Varisztor MOV, Gáz Kiadó Rúd GDT, szilárdtestes védők).
• ​Tápegység SPD:​​ Telepítve a tápegység elosztási rendszer különböző szintjein (fő elosztó, részleges elosztó, terminál felszereltség előtt).
• ​Jel/Adat SPD:​​ Telepítve a telefonvezetéken, hálózati vezetéken (pl. RJ45), kohéziós kábeln (pl. CCTV videó, műholdas jelek), vezérlővezetéken, stb. bejáratokon.
• ​Földkapcsolat:​​ Az SPD-k kell hogy jól legyenek földre kapcsolva alacsony impedanciájú útvonalon, hogy hatékonyan elvezesse a túlterhelési áramokat. A földvezetékek lehetőleg rövidek, egyenesek és vastagak ("Rövid-Egyenes-Vastag" Elv).
• ​Telepítési Helyek és Szintek (Szintenkénti Védelem - Koordináció):​​
• ​Első Szintű Védelem (I. Osztály / 1. Típusu SPD):​​
• ​Hely:​​ Az épület fő elosztó panelje/fő bejövő (általában a LPZ 0A/0B → LPZ 1 határon).
• ​Funkció:​​ A közvetlen vagy közeli csapásokból származó nagy energia (10/350μs hullámforma) többségét elvezeti, korlátozva a maradék feszültséget alacsonyabb szintre. Tipikusan nagy elvezetési képességű tüzető típusu SPD-kat használ. Szükséges nagyon megbízható földkapcsolat.
• ​Második Szintű Védelem (II. Osztály / 2. Típusu SPD):​​
• ​Hely:​​ Emeleti elosztó táblák, területi elosztó panel, fő kapcsolódozó berendezések (LPZ 1 → LPZ 2 határon).
• ​Funkció:​​ Tovább korlátozza a maradék túlterhelési feszültséget, amelyet az első szint átenged, és a belső kapcsoló műveletek által okozott túlfeszültséget (8/20μs hullámforma), zóna-szintű felszereltség védelmére. Tipikusan feszültségkorlátozó típusu SPD-kat (pl. MOV alapú) használ.
• ​Harmadik Szintű Védelem (III. Osztály / 3. Típusu SPD / Használati Pont Védelem):​​
• ​Hely:​​ Azonnal a felszereltség előtt, a csatlakozók/plugstrip-ben, vagy a felszereltség belső áramkörökben (LPZ 2 → LPZ 3 határon).
• ​Funkció:​​ A maradék túlterhelési feszültséget (kombinált hullám) a felszereltség portjain korlátozza, végső szakaszban finom védelmet nyújt. Kritikusan fontos a érzékeny elektronikus felszereltségek (pl. szerverek, munkaállomások, PLC-k, orvosi eszközök, kommunikációs felszereltségek) számára. Használják a jelvezet bejáratán is.
• ​Terv Fő Pontjai:​​
• ​Koordináció:​​ Különböző szintű SPD-knek energiailag és feszültségileg koordináltak kell lenniük (szakaszok közötti kötő/isoláló elemek használatával, vagy az SPD-k saját decoupling jellemzőivel), hogy az energia szakaszosan legyen elvezetve, és a feszültség lépcsőzetesen csökkenjen. Ez megelőzi, hogy a alsó szintű SPD-k túl sok energia miatt meghibásodjanak.
• ​Földkapcsolat Minősége:​​ Az SPD-k hatékony földkapcsolata kritikus a teljes terv hatékonysága szempontjából. A földvezetékek optimálisan 0,5 méternél rövidebbek, elegendő keretszélességgel (az SPD osztály és helye alapján, általában ≥6-25mm² selymes réz).
• ​Telepítési Megfelelőség:​​ Telepítse a SPD termékinstrukciók és a releváns szabványok szerint, biztosítva a helyes fázis és földkapcsolatot.
• ​Egyenpotenciális Kapcsolódás:​​ Kapcsolódjon fémmes szekrények, rácok, vezetékállványok, stb., hogy hozzon létre "Faraday doboz" hatást, minimalizálva a belső potenciális különbségeket.
• ​Rendszeres Karbantartás:​​ Az SPD-k gyakran "áldozatos" eszközök, amelyek rendszeres vizsgálatot (vizuális állapotmutató, távoli riasztás figyelése) és tesztelést igényelnek. A hibás SPD-ket időben kell cserélni.

​5. Teljes Megoldás Értéke és Végrehajtási Értéke​

• ​Teljes Védelem:​​ A külső rendszer védi a közvetlen csapások ellen, a belső rendszer pedig a villám által indukált túlterheléseket (LEMP) ellen, egy teljes védelmi láncot alkotva.
• ​Maximalizált Biztonság:​​ Védi az épület szerkezetét, az emberi életet és a drága elektromos/elektronikus felszereltségeket a károsodástól.
• ​Működés Folytonosságának Garantálása:​​ Csökkenti a felszereltség meghibásodásának, a rendszer leállásának és az adatvesztésnek a villám miatti kockázatát, növelve a rendszer megbízhatóságát és a vállalkozás folytonosságát.
• ​Teljes Tulajdonjogi Költség Csökkentése:​​ A prevenció befektetése jelentősen költséghatékonyabb, mint a villámcsapás által okozott közvetlen költségek (felszereltség cseréje) és a közvetett költségek (termelés leállása, adatvesztés, hírnév károsodása).
• ​Szabályozások Betartása:​​ Eleget tesz a nemzeti épületbiztonsági, elektromos biztonsági és villámvédelmi szabályozásoknak és szabványoknak.