Overvoltagebeskyttelsessystem (lynbeskyttelse): Integrert ekstern og intern beskyttelsesløsning

​

​1. Løsningens bakgrunn og mål​

Lynaktivitet er en betydelig faktor som truer bygnings sikkerhet, personell og intern utstyr. Lynnedslag genererer høyintensiv direktestrom og transiente overspenninger. Dette kan ikke bare forårsake bygningsskader og fysisk ødeleggelse av utstyr, men også treng inn gjennom metalliske ledninger som strømforsyningsledninger og signallinjer, som fører til elektroniske utstyrs feil, tap av data, og til og med sekundære katastrofer som branner. Denne løsningen har som mål å etablere et omfattende beskyttelsessystem bestående av et Eksternt Lynbeskyttelsessystem (ELPS) og Overvoltagebeskyttelsesenheter (SPD), som effektivt avbryter, veileder, slipper ut og begrenser lynenergi for å maksimere bygningens strukturelle sikkerhet og sikre kontinuitet og stabilitet i internt utstyr og systemoperasjoner.

​2. Oversikt over komponentene i Lynbeskyttelsessystemet (LPS)​

Et effektivt integrert Lynbeskyttelsessystem (LPS) består av to uunnlidelige og gjenstridige kjernekomponenter:

• ​Eksternt Lynbeskyttelsessystem (ELPS):​​ Hovedsakelig designet for å forsvare mot direkte lynnedslag.
• ​Internt Lynbeskyttelsessystem (Overvoltagebeskyttelse, SPD System):​​ Hovedsakelig designet for å forsvare mot transiente overvoltage (overvoltage) forårsaket av Lyn Elektromagnetisk Impuls (LEMP) som trenger inn i utstyr via linjer.

​3. Installasjonsskjema for eksterne overvoltagebeskyttelser (beskyttelse mot direkte nedslag)​​

• ​Kjernefunksjon:​​ Å avbryte direkte lynnedslag og sikkert lede den store lynstrømmen ned i jorda, for å unngå fysisk skade (som penetrasjon, brann, strukturell skade) som et direkte nedslag kan påføre selve byggestrukturen.
• ​Hovedkomponenter:​​
• ​Air Termination System (Lynrod/striper/nett):​​ Installert på taket eller de høyeste punktene på bygningen for å trekke seg til og motta lynnedslag. Velg riktig type (f.eks. rod, nett, stripe) og oppsett basert på bygningsform og -område, for å sikre at beskyttelsesdekningen oppfyller kravene i "rolling sphere method" prinsippet.
• ​Nedføringsledninger:​​ Brukes til å lede lynstrømmen fra air termination systemet til jordterminalsystemet. Skal være ledet via korteste og retteste ruter, med tilstrekkelig mengde og jevnt fordelt (avstand i samsvar med forskrifter). Materialer er typisk galvanisert flat stål eller rundt stål. Unngå installasjon nær vanlige bevegelser av personell eller bruk isolasjonsbeskyttelsesforanstaltninger.
• ​Jordterminalsystem:​​ Slipper ut lynstrømmen ned i jorda. Dette er kjernen og grunnlaget for beskyttelsessystemet; dens kvalitet (jordmotstandverdi) er avgjørende. Består typisk av jordelektroder (vertikale staver, horisontale ledere) og koblingsledere. Bruk korrosjonsbestandige materialer (f.eks. galvanisert stål, kobber), sikre tilstrekkelig gravdybde, og danner en effektiv likepotensialbindingring (fundamentjording) rundt bygningen. Jordmotstand skal være minimal (generelt kreves ≤10Ω, spesifikke krav ifølge relevante standarder).
• ​Installasjonssteder:​​
• Høyeste punkter på bygningstaket og steder som er utsatt for nedslag (hjørner, taktekanter, parapetter, ventilasjonsåpninger, peiser, etc.).
• Spesielle konstruksjoner (f.eks. tårn, antenner, solcellestøtter) krever individuell eller integrert vurdering.
• ​Skjemahovedpunkter:​​
• ​Overholdelse av standarder:​​ Streng overholdelse av nasjonale og bransjestandarder for lynbeskyttelsesdesign (f.eks. GB 50057 "Design Code for Lightning Protection of Buildings", tilsvarende IEC 62305-serien).
• ​Materialekvalitet:​​ Bruk høykvalitets, korrosjonsbestandige materialer som oppfyller standarder.
• ​Likepotensialbinding:​​ Alle metalliske komponenter (f.eks. rør, utstyrskass, metalltak, stålkonstruksjoner) må være pålitelig bundet til nærmeste nedføringsleder eller jordterminalsystem for å unngå sideflashes.
• ​Sikker separasjonsavstander:​​ Sikre at det er tilstrekkelige sikkerhetsseparasjonsavstander mellom luftterminaler og struktur, og mellom nedføringsledere og services/rørledninger.
• ​Pålitelige tilkoblinger:​​ Alle tilkoblingspunkter må være robuste (svetting eller godkjente klammer) for å sikre god elektrisk kontinuitet.

​4. Installasjonsskjema for interne overvoltagebeskyttelser (SPD) (beskyttelse mot lynovervoltage)​​

• ​Kjernefunksjon:​​ Å begrense lyninduserte transiente overvoltage (overvoltage) som kommer inn via strømledninger, signallinjer, kommunikasjonslinjer, etc., og klamme dem til et trygt nivå som utstyret kan tåle, for å forhindre skade fra overvoltage/overstrøm.
• ​Hovedkomponenter: Overvoltagebeskyttelsesenhet (SPD),​​ også kjent som overvoltagebegrenser eller lynarrester:
• ​Transient Voltage Suppressor (TVS):​​ Ofte brukt for finbeskyttelse av utstyr eller signallinjer.
• ​Overvoltagebeskytter:​​ Generell term som dekker ulike teknologier (f.eks. Metal Oxide Varistor MOV, Gas Discharge Tube GDT, fasttilstandsbeskyttere).
• ​Strøm SPD:​​ Installert på ulike nivåer i strømforsyningsystemet (hovedfordeling, underfordeling, foran slutnutstyr).
• ​Signal/Data SPD:​​ Installert ved inngangsportene for telefonlinjer, nettverkslinjer (f.eks. RJ45), koaksialkabler (f.eks. CCTV-video, satellittsignaler), kontrollinjer, etc.
• ​Jordforbindelse:​​ SPD-er må være godt jordet via en lav impedans vei for å effektivt slippe ut overvoltagestrømmer. Jorderledere bør være så ​korte, rette og tykke​ som mulig ("Kort-Rett-Tykk" Prinsipp).
• ​Installasjonssteder og nivåer (trinnet beskyttelse - koordinering):​​
• ​Første-nivå beskyttelse (Klasse I / Type 1 SPD):​​
• ​Sted:​​ Bygningens hovedfordelingspanel/hovedinngang (typisk ved grensen LPZ 0A/0B → LPZ 1).
• ​Funksjon:​​ Slipper ut det meste av den store energien (10/350μs bølgeform) fra direkte nedslag eller nærliggende nedslag, begrenser resterende spenning til et lavere nivå. Typisk bruker høyutslippkapasitets spark-gap type SPD-er. Krever høy grad av pålitelig jording.
• ​Andre-nivå beskyttelse (Klasse II / Type 2 SPD):​​
• ​Sted:​​ Etasjefordelingspaneler, arealfordelingspaneler, hovedbryterboks i utstyrrom (ved grensen LPZ 1 → LPZ 2).
• ​Funksjon:​​ Begrenser ytterligere resterende overvoltage som passerert første nivå og overvoltage forårsaket av interne skifteoperasjoner (8/20μs bølgeform), gir zonale utstyrbeskyttelse. Typisk bruker spenningsbegrensende type SPD-er (f.eks. basert på MOV).
• ​Tredje-nivå beskyttelse (Klasse III / Type 3 SPD / Bruksstedbeskyttelse):​​
• ​Sted:​​ Umiddelbart foran utstyr, inne i stikkontaktstripes eller interne kretser i utstyr (ved grensen LPZ 2 → LPZ 3).
• ​Funksjon:​​ Klammer resterende overvoltage (kombinasjonsbølge) ved utstyrportene, gir sluttstadiet finbeskyttelse. Kritisk viktig for følsomt elektronisk utstyr (f.eks. serva, arbeidsstasjoner, PLC-er, medisinsk utstyr, kommunikasjonsutstyr). Brukes også ved signal linjeinnganger.
• ​Skjemahovedpunkter:​​
• ​Koordinering:​​ SPD-er på ulike nivåer må oppnå energi- og spenningskoordinering (ved bruk av kopling/isolasjonselementer mellom trinn eller de indre decoupling karakteristikkene til SPD-ene), for å sikre at energi slipper ut progressivt og spenning reduseres trinnvis. Dette forhindrer at lavere nivå SPD-er mislykkes på grunn av for mye energi.
• ​Jordkvalitet:​​ Effektiv jording av SPD-er er kritisk for hele skjemas effektivitet. Jorderledere bør helst være kortere enn 0.5 meter, med tilstrekkelig kryssetsnitt (etter SPD-klasse og sted, typisk ≥6-25mm² stranded kobber).
• ​Installasjons overholdelse:​​ Installer ifølge SPD-produktinstruksjoner og relevante standarder, sikre korrekte fase- og jordtilkoblinger.
• ​Likepotensialbinding:​​ Bind metallkasser, rack, kabelferdigheter, etc., for å opprette en "Faraday cage"-effekt, minimere interne potensialforskjeller.
• ​Regelmessig vedlikehold:​​ SPD-er er ofte "offer" enheter som krever regelmessig inspeksjon (visuell statusindikator, fjernalarmovervåking) og testing. Mislykkede SPD-er må erstattes umiddelbart.

​5. Komplette løsningens fordeler og implementeringsverdi​

• ​Fullstendig beskyttelse:​​ Eksternt system beskytter mot direkte nedslag; internt system beskytter mot indukserte overvoltage (LEMP), daner en komplett beskyttelseskjede.
• ​Maksimal sikkerhet:​​ Beskytter bygningsstruktur, menneskeliv og verdifulle elektriske/elektroniske utstyraktiver mot skade.
• ​Sikrer driftsfortsettelse:​​ Reduserer risikoen for utstyrfeil, systemnedetid og datatap forårsaket av lyn, forbedrer systemets pålitelighet og bedriftsfortsettelse.
• ​Reduserer totalkostnad:​​ Forebyggende investering er betydelig kostnadseffektiv sammenlignet med direkte kostnader av lynnedslagskader (utstyrerstattelse) og indirekte kostnader (produksjonstopp, datatap, ryktepåvirkning).
• ​Regulatorisk overholdelse:​​ Oppfyller nasjonale bygningsikkerhets-, elektriske sikkerhets- og lynbeskyttelsesregler og standarder.