Överhastighetsbegränsare (Blixtskydd) Systemlösning: Integrerat externt och internt skyddsschema

​

​1. Lösningens bakgrund och mål​

Blixtaktivitet är en betydande faktor som hotar säkerheten för byggnader, personal och interna utrustningar. Blixtslag genererar högintensiva direktströmmar och tillfälliga överspänningar. Dessa kan inte bara orsaka byggnadsbeskädiganden och fysisk förstörelse av utrustning, utan kan också tränga in via metalliska linjer som elförsörjnings- och signalledningar, vilket leder till elektroniska malfunktioner, datatap och till och med sekundära katastrofer som brand. Denna lösning syftar till att etablera ett omfattande skyddssystem bestående av ett Externt Blixtskyddssystem (ELPS) och Överspänningskydd (SPD), som effektivt avskär, leder bort, släpper ut och begränsar blixtenergi för att maximera byggnadens strukturella säkerhet och säkerställa kontinuitet och stabilitet i interna utrustningar och systemoperationer.

​2. Översikt över komponenter i Blixtskyddssystem (LPS)​

Ett effektivt integrerat Blixtskyddssystem (LPS) består av två oumbärliga och ömsesidigt förstärkande kärnkomponenter:

• ​Externt Blixtskyddssystem (ELPS):​​ Utformat för att skydda mot direkta blixtslag.
• ​Internt Blixtskyddssystem (Överspänningskydd, SPD-system):​​ Utformat för att skydda mot tillfälliga överspänningar (överbelastningar) som orsakas av Blixtinducerade Elektromagnetiska Pulser (LEMP) som tränger in i utrustningen via ledningar.

​3. Installationsschema för externa överspänningsmotstånd (skydd mot direkta slag)​​

• ​Kärnfunktion:​​ Att avskärma direkta blixtslag och säkert leda den stora blixtströmmen till marken, för att förhindra fysiska skador (som genomträngning, brand, strukturell skada) som ett direkt slag kan åsamka byggnadens struktur.
• ​Viktiga komponenter:​​
• ​Lufttermineringssystem (blixtkonduktörer/stripar/nät):​​ Installerade på taket eller de högsta punkterna av byggnaden för att locka och ta emot blixtslag. Välj lämplig typ (t.ex. stav, nät, strip) och layout utifrån byggnadens form och yta, och se till att skyddet täcker kraven enligt "rullande klotmetoden".
• ​Nedföringsledare:​​ Används för att leda blixtströmmen från lufttermineringssystemet till jordtermineringssystemet. Skall rutas via den kortaste och rakaste vägen, med tillräckligt antal och jämnt fördelade (avstånd enligt regler). Material är vanligtvis galvaniserad plåt eller rundstål. Undvik installation nära vanliga personvägar eller använd isoleringskyddsåtgärder.
• ​Jordtermineringssystem:​​ Släpper ut blixtströmmen i marken. Detta är kärnan och grunden i skyddssystemet; dess kvalitet (jordresistansvärde) är avgörande. Består vanligtvis av jordelektroder (lodräta stavar, horisontella ledare) och anslutande ledare. Använd korrosionsbeständigt material (t.ex. galvaniserat stål, koppar), säkerställ tillräcklig begravningsdjup och forma ett effektivt likpotentialbindande ring (fundamentjordning) runt byggnaden. Jordresistansen bör minimeras (generellt krävs ≤10Ω, specifika krav enligt relevanta standarder).
• ​Installationsplatser:​​
• Högsta punkterna på byggnadens tak och platser som är sårbara för slagslag (hörn, räcken, parapetter, ventilationsöppningar, skorstenar, etc.).
• Särskilda strukturer (t.ex. torn, antenner, solcellshållare) kräver individuell eller integrerad övervägande.
• ​Schemaets nyckelpunkter:​​
• ​Enlighet med standarder:​​ Strängt följa nationella och branschspecifika blixtskyddsdessignstandarder (t.ex. GB 50057 "Designkod för blixtskydd av byggnader", motsvarande IEC 62305-serien).
• ​Materialkvalitet:​​ Använd högkvalitativa, korrosionsbeständiga material som uppfyller standarder.
• ​Likpotentialbindande:​​ Alla metalliska komponenter (t.ex. rör, utrustningshöljen, metalltak, stålkonstruktioner) måste pålitligt bindas till närmaste nedföringsledare eller jordtermineringssystem för att förhindra sidoflammor.
• ​Säkerhetsavstånd:​​ Se till att det finns tillräckliga säkerhetsavstånd mellan lufttermineringar och strukturen, samt mellan nedföringsledare och tjänster/ledningar.
• ​Pålitliga anslutningar:​​ Alla anslutningspunkter måste vara robusta (svetsning eller godkända klamrar) för att säkerställa god elektrisk kontinuitet.

​4. Installationsschema för internt överspänningsmotstånd (SPD) (skydd mot blixtöverbelastningar)​​

• ​Kärnfunktion:​​ Att begränsa blixtinducerade tillfälliga överspänningar (överbelastningar) som tränger in via elförsörjningsledningar, signalledningar, kommunikationsledningar, etc., och klampa dem till ett säkert nivå som utrustningen kan tåla, för att förhindra skador av överspänning/överströmning.
• ​Viktiga komponenter: Överspänningskydd (SPD),​​ även känd som överspänningsdämpare eller blixtarresterare:
• ​Tillfällig spänningsdämpare (TVS):​​ Ofta används för finutrustningsskydd eller signalledningar.
• ​Överspänningskydd:​​ Generell term som omfattar olika teknologier (t.ex. Metalloxidvaristor MOV, Gasavlägsningsrör GDT, fasta tillstånds-skydd).
• ​Elförsörjnings-SPD:​​ Installerad på olika nivåer i elfördelningsystemet (huvudfördelning, underfördelning, framför terminalutrustning).
• ​Signal/Data-SPD:​​ Installerad vid ingångsportar för telefonledningar, nätverksledningar (t.ex. RJ45), koaxiala kablar (t.ex. CCTV-video, satellitsignaler), kontrollledningar, etc.
• ​Jordanslutning:​​ SPD:s måste vara väl jordade via en lågimpedansväg för att effektivt släppa ut överbelastningsströmmar. Jorderingsledare bör vara så ​korta, raka och tjocka​ som möjligt ("Kort-Rakt-Tjockt"-principen).
• ​Installationsplatser och nivåer (trappvis skydd - samordning):​​
• ​Första nivåskydd (Klass I / Typ 1 SPD):​​
• ​Plats:​​ Byggnadens huvudfördelningspanel/Huvudinmatning (vanligtvis vid LPZ 0A/0B → LPZ 1-gränsen).
• ​Funktion:​​ Släpper ut den stora delen av den massiva energin (10/350μs-form) från direkta slagslag eller närbelägna slagslag, och begränsar restspänningen till en lägre nivå. Vanligtvis använder högutsläppskapacitets gnistringsgap-typer av SPD. Kräver mycket pålitlig jordning.
• ​Andra nivåskydd (Klass II / Typ 2 SPD):​​
• ​Plats:​​ Golvfördelningspaneler, zonfördelningspaneler, huvudfördelningspanel inom utrustningsrum (vid LPZ 1 → LPZ 2-gränsen).
• ​Funktion:​​ Begränsar ytterligare restöverbelastningar som passerar första nivån och överspänningar som orsakas av interna växlingsoperationer (8/20μs-form), ger zonalt utrustningsskydd. Vanligtvis använder spänningsbegränsande typer av SPD (t.ex. baserade på MOV).
• ​Tredje nivåskydd (Klass III / Typ 3 SPD / Användningsplats-skydd):​​
• ​Plats:​​ Omedelbart framför utrustningen, inom kontaktuttag/plug-strip, eller inuti utrustningens interna kretsar (vid LPZ 2 → LPZ 3-gränsen).
• ​Funktion:​​ Klampar restöverspänningen (kombinationsvåg) vid utrustningsportar, ger slutlig finjusteringsskydd. Kritiskt viktigt för känslig elektronisk utrustning (t.ex. servrar, arbetsstationer, PLC:er, medicinsk utrustning, kommunikationsutrustning). Används också vid ingångar för signalledningar.
• ​Schemaets nyckelpunkter:​​
• ​Samordning:​​ SPD:er på olika nivåer måste uppnå energi- och spänningskoordinering (genom användning av kopplings/isoleringskomponenter mellan nivåer eller de inhämtade decouplingsegenskaperna hos SPD:erna), för att säkerställa att energi släpps ut gradvis och spänningen minskas stegvis. Detta förhindrar att lägre nivås SPD:er misslyckas på grund av för mycket energi.
• ​Kvalitativ jordning:​​ Effektiv jordning av SPD:er är kritisk för hela schemats effektivitet. Jorderingsledare bör idealiskt vara kortare än 0,5 meter, med tillräcklig korsavsnittsarea (efter SPD-klass och plats, vanligtvis ≥6-25mm² flörtkoppar).
• ​Installationsenlighet:​​ Installera enligt SPD-produkts instruktioner och relevanta standarder, säkerställ korrekt fas- och jordanslutning.
• ​Likpotentialbindande:​​ Bind metallkabinett, hyllor, kabelförråd, etc., för att skapa en "Faraday-bur"-effekt, minimera interna potentialskillnader.
• ​Regelbunden underhåll:​​ SPD:er är ofta "offer"-enheter som kräver regelbunden inspektion (visuell statusindikator, fjärrlarmövervakning) och test. Felaktiga SPD:er måste ersättas snabbt.

​5. Kompletta lösningens fördelar och implementeringsvärde​

• ​Allsidigt skydd:​​ Externt system skyddar mot direkta slagslag; internt system skyddar mot inducerade överbelastningar (LEMP), bildar en komplett skyddskedja.
• ​Maximal säkerhet:​​ Skyddar byggnadens struktur, människoliv och värdefulla elektriska/elektroniska utrustningsaktiver från skador.
• ​Säkerställer driftkontinuitet:​​ Minskar risken för utrustningsfel, systemnedstängning och datatap orsakade av blixt, förbättrar systemets tillförlitlighet och affärsfortsättning.
• ​Minskar total ägandekostnad:​​ Preventiv investering är signifikant kostnadseffektiv jämfört med de direkta kostnaderna för blixtslagskaskad (utrustningsersättning) och indirekta kostnader (produktionsstopp, datatap, rykteffekt).
• ​Regleringsekonomi:​​ Uppfyller nationella bygg- och el-säkerhetsregler och blixtskyddsnormer.