System Rozwiązania dla Ochrony Przeciwprzewodzeniowej (Ochrona Przeciwburzowa): Zintegrowany Schemat Ochrony Wewnętrznej i Zewnętrznej

1. Tło i cele rozwiązania

Działalność piorunowa stanowi istotny czynnik zagrażający bezpieczeństwu budynków, personelu i wewnętrznego sprzętu. Uderzenia piorunowe generują wysokie natężenia prądu stałego i przejściowe przepięcia. Mogą one nie tylko powodować uszkodzenia budynków i fizyczne zniszczenie sprzętu, ale również przenikać przez metalowe linie, takie jak linie zasilające i sygnałowe, prowadząc do awarii sprzętu elektronicznego, utraty danych i nawet wtórnych katastrof, takich jak pożary. To rozwiązanie ma na celu stworzenie kompleksowego systemu ochronnego składającego się z Zewnętrznego Systemu Ochrony Przeciwburzowej (ZSOP) i Urządzeń Ochrony Przed Przepięciami (UOP), skutecznie przechwytując, kierując, odprowadzając i ograniczając energię piorunową, aby maksymalizować strukturalne bezpieczeństwo budynku i zapewnić ciągłość oraz stabilność działania wewnętrznego sprzętu i systemów.

2. Przegląd komponentów systemu ochrony przeciwburzowej (SOP)

Skuteczny zintegrowany System Ochrony Przeciwburzowej (SOP) składa się z dwóch niezbędnych i wzajemnie wzmocniających się podstawowych komponentów:

Zewnętrzny System Ochrony Przeciwburzowej (ZSOP): Głównie zaprojektowany do obrony przed bezpośredni uderzeniem pioruna.
Wewnętrzny System Ochrony Przeciwburzowej (System Ochrony Przed Przepięciami, SOP): Głównie zaprojektowany do obrony przed przejściowymi przepięciami (przepięciami) spowodowanymi Elektromagnetycznym Impulsem Piorunowym (EIP) wprowadzanym do sprzętu poprzez linie.

3. Schemat montażu zewnętrznego zabezpieczenia przeciw przepięciom (ochrona przed bezpośrednimi uderzeniami)

Główne funkcje: Przechwytywanie bezpośrednich uderzeń piorunowych i bezpieczne odprowadzanie ogromnej ilości prądu piorunowego do ziemi, zapobiegając fizycznemu uszkodzeniu (takim jak penetracja, pożar, uszkodzenie konstrukcyjne) samej konstrukcji budynku.
Kluczowe komponenty:

System końcowy powietrzny (świece piorunochronne/paski/siatki): Zainstalowany na dachu budynku lub najwyższym punkcie, aby przyciągać i odbierać uderzenia piorunowe. Wybierz odpowiedni typ (np. świeca, siatka, pas) i układ, zgodnie z kształtem i obszarem budynku, zapewniając zakres ochrony zgodny z zasadą „metody toczącej się kuli”.
Prowadnice odprowadzające: Służą do odprowadzania prądu piorunowego z systemu końcowego powietrznego do systemu końcowego ziemnego. Powinny być prowadzone najkrótszymi i najprostszymi ścieżkami, w odpowiedniej ilości i równomiernie rozłożone (odległość zgodna z przepisami). Materiały są zwykle blaszane lub okrągłe stal galwanizowane. Unikaj instalacji w pobliżu popularnych dróg dla personelu lub stosuj środki ochrony izolacyjnej.
System końcowy ziemny: Odprowadza prąd piorunowy do ziemi. Jest to jądro i fundament systemu ochronnego; jego jakość (wartość oporu ziemnego) jest kluczowa. Zazwyczaj składa się z elektrod ziemnych (słupy pionowe, przewodniki poziome) i przewodników łączących. Używaj materiałów odpornych na korozję (np. stal galwanizowana, miedź), zapewnij odpowiednią głębokość zanurzenia i utwórz efektywną pierścień równopotencjalny (zabudowa ziemna) wokół budynku. Opór ziemny powinien być minimalizowany (ogólnie wymagane ≤10Ω, konkretne wymagania według odpowiednich standardów).

Lokalizacje montażu:

Najwyższe punkty dachu budynku i miejsca narażone na uderzenia (narożniki, daszki, barierki, wentylatory, kominy itp.).
Specjalne konstrukcje (np. wieże, anteny, wsporniki paneli słonecznych) wymagają indywidualnego lub zintegrowanego rozważenia.

Kluczowe punkty schematu:

Zgodność ze standardami: Ścisłe przestrzeganie narodowych i branżowych standardów projektowania ochrony przeciwburzowej (np. GB 50057 „Kod projektowy ochrony przeciwburzowej budynków”, równoważny IEC 62305 series).
Jakość materiałów: Używanie wysokiej jakości, odpornych na korozję materiałów spełniających standardy.
Równopotencjalne połączenia: Wszystkie metalowe elementy (np. rury, obudowy sprzętu, dachy metalowe, konstrukcje stalowe) muszą być niezawodnie połączone z najbliższym przewodem odprowadzającym lub systemem końcowym ziemnym, aby zapobiec bocznym rozbłyskom.
Bezpieczne odległości separacji: Zapewnienie odpowiednich bezpiecznych odległości separacji między końcówkami powietrznymi a konstrukcją, a także między przewodnikami odprowadzającymi a usługami/rurami.
Niezawodne połączenia: Wszystkie punkty połączeń muszą być solidne (spawanie lub zatwierdzone klamry), aby zapewnić dobrą ciągłość elektryczną.

4. Schemat montażu wewnętrznego zabezpieczenia przeciw przepięciom (SPD) (ochrona przed przepięciami piorunowymi)

Główne funkcje: Ograniczanie przejściowych przepięć (przepięć) wywołanych przez pioruny wprowadzane poprzez linie zasilające, sygnałowe, komunikacyjne itp., przytrzymując je na bezpiecznym poziomie, który sprzęt może znieść, zapobiegając uszkodzeniom spowodowanym nadmiernym napięciem/nadmiernym prądem.
Kluczowe komponenty: Urządzenie Ochrony Przed Przepięciami (UOP), znane również jako tłumik przepięć lub piorunochron:

Tłumik przejściowych napięć (TVS): Często używany do ochrony precyzyjnego sprzętu lub linii sygnałowych.
Ochrona przed przepięciami: Ogólny termin obejmujący różne technologie (np. Waristor Oksydów Metali MOV, Rura Rozładowania Gazu GDT, ochrony stałowartościowe).
UOP zasilania: Zainstalowane na różnych poziomach systemu dystrybucji energii (główne dystrybucja, poddystrybucja, przed sprzętem końcowym).
UOP sygnałowe/danych: Zainstalowane w portach wejściowych linii telefonicznych, sieciowych (np. RJ45), liniach koaksjalnych (np. video CCTV, sygnały satelitarne), liniach sterujących itp.
Połączenie z ziemią: UOP-y muszą być dobrze zziemione poprzez ścieżkę o niskiej impedancji, aby skutecznie odprowadzać prądy przepięciowe. Przewodniki ziemne powinny być jak najkrótsze, proste i grube (zasada „Krótko-Prosto-Grubo”).

Lokalizacje i poziomy montażu (schodkowa ochrona - koordynacja):

Pierwszy poziom ochrony (Klasa I / Typ 1 UOP):

Lokalizacja: Główny Panel Dystrybucji Budynek/Główny Wejście (zazwyczaj na granicy LPZ 0A/0B → LPZ 1).
Funkcja: Odprowadza większość ogromnej energii (fala 10/350μs) z bezpośrednich uderzeń lub uderzeń w pobliżu, ograniczając napięcie residualne do niższego poziomu. Zwykle używa UOP o dużej pojemności rozładowania typu iskrowniczego. Wymaga bardzo niezawodnego zziemienia.

Drugi poziom ochrony (Klasa II / Typ 2 UOP):

Lokalizacja: Panele Dystrybucji Piętra, Panele Dystrybucji Obszaru, Główny Panel Dystrybucji w Pokojach Sprzętu (na granicy LPZ 1 → LPZ 2).
Funkcja: Dalsze ograniczanie napięć przepięciowych przekazanych przez pierwszy poziom i przepięć spowodowanych wewnętrznymi operacjami przełączania (fala 8/20μs), zapewniając ochronę strefową sprzętu. Zwykle używa UOP typu ograniczającego napięcie (np. oparte na MOV).

Trzeci poziom ochrony (Klasa III / Typ 3 UOP / Ochrona punktowa):

Lokalizacja: Natychmiast przed sprzętem, w gniazdach elektrycznych/pasek gniazd, lub w obwodzie wewnętrznym sprzętu (na granicy LPZ 2 → LPZ 3).
Funkcja: Przytrzymuje napięcie przepięciowe (fala kombinowana) w portach sprzętu, zapewniając ostateczną drobną ochronę. Kluczowo ważne dla wrażliwego sprzętu elektronicznego (np. serwery, stacje robocze, PLC, urządzenia medyczne, sprzęt komunikacyjny). Używane również w wejściach linii sygnałowych.

Kluczowe punkty schematu:

Koordynacja: UOP-y na różnych poziomach muszą osiągnąć koordynację energetyczną i napięciową (używając elementów sprzężenia/izolacji między etapami lub wbudowanych cech dekuplowania UOP), zapewniając stopniowe odprowadzanie energii i redukcję napięcia. To zapobiega awariom UOP niższych poziomów z powodu nadmiarowej energii.
Jakość zziemienia: Efektywne zziemienie UOP jest kluczowe dla skuteczności całego schematu. Przewodniki ziemne powinny być krótsze niż 0,5 metra, z wystarczającym przekrojem poprzecznym (zależnie od klasy i lokalizacji UOP, zazwyczaj ≥6-25mm² drut miedziany).
Zgodność montażu: Instaluj zgodnie z instrukcjami produktu UOP i odpowiednimi standardami, zapewniając poprawne połączenia fazowe i ziemne.
Równopotencjalne połączenia: Łącz szafy metalowe, regały, tory kablowe itp., tworząc efekt „klatki Faradaya”, minimalizując różnice potencjału wewnątrz.
Regularne konserwacje: UOP są często „poświęcanymi” urządzeniami wymagającymi regularnej inspekcji (wskaznik statusu wizualnego, zdalne monitorowanie alarmu) i testów. Uszkodzone UOP należy natychmiast zastąpić.

5. Korzyści i wartość implementacji kompleksowego rozwiązania

Pełna ochrona: Zewnętrzny system chroni przed bezpośrednimi uderzeniami; wewnętrzny system chroni przed indukowanymi przepięciami (EIP), tworząc pełną łańcuch ochronny.
Maksymalizacja bezpieczeństwa: Chroni konstrukcję budynku, życie ludzkie i cenne aktywa sprzętu elektrycznego/elektronicznego przed uszkodzeniem.
Zapewnienie ciągłości działania: Redukuje ryzyko awarii sprzętu, czasu przestoju systemu i utraty danych spowodowanych piorunami, zwiększając niezawodność systemu i ciągłość biznesu.
Redukcja całkowitego kosztu posiadania: Inwestycja prewencyjna jest znacznie bardziej ekonomiczna w porównaniu z bezpośrednimi kosztami uszkodzeń spowodowanych uderzeniami piorunowymi (zamiana sprzętu) i pośrednimi kosztami (zatrzymanie produkcji, utrata danych, wpływ na reputację).
Zgodność z przepisami: Spełnia narodowe przepisy dotyczące bezpieczeństwa budynków, bezpieczeństwa elektrycznego i ochrony przeciwburzowej.