Захисна система від грозових ударів (захист від блискавок): Інтегрована схема зовнішнього та внутрішнього захисту

​

​1. Фон рішення та цілі​

Діяльність блискавок є значним фактором, що загрожує безпеці будівель, персоналу та внутрішнього обладнання. Удар блискавки створює високоінтенсивний прямий струм і транзиторні наднапруги. Це може не лише призвести до пошкодження будівлі та фізичного знищення обладнання, але й проникнути через металеві лінії, такі як лінії живлення та сигналізації, що призводить до неправильного функціонування електронного обладнання, втрати даних та навіть вторинних катастроф, таких як пожежі. Це рішення спрямоване на створення всебічної системи захисту, складеної з Зовнішньої Системи Захисту від Блискавок (ELPS) та Пристроїв Захисту від Перехідних Процесів (SPD), що ефективно перехоплюють, направляють, відводять та обмежують енергію блискавки, максимізуючи структурну безпеку будівлі та забезпечуючи неперервність та стабільність роботи внутрішнього обладнання та систем.

​2. Огляд компонентів Системи Захисту від Блискавок (LPS)​

Ефективна інтегрована система захисту від блискавок (LPS) складається з двох незамінних та взаємопідтримуючих основних компонентів:

• ​Зовнішня Система Захисту від Блискавок (ELPS):​​ Основним завданням є захист від прямих ударів блискавок.
• ​Внутрішня Система Захисту від Блискавок (Система Захисту від Перехідних Процесів, SPD System):​​ Основним завданням є захист від транзиторних наднапруг (перехідних процесів), що виникають через Електромагнітний Пульс Блискавки (LEMP) та проникають у обладнання через лінії.

​3. Схема встановлення Зовнішнього Прискорювача (Захист від Прямих Ударів)​​

• ​Основна Функція:​​ Перехоплення прямих ударів блискавок та безпечне проводження великої кількості струму блискавки в грунт, запобігаючи фізичному пошкодженню (такому як пробій, пожежа, структурне пошкодження) самої будівлі.
• ​Основні Компоненти:​​
• ​Система Воздушного Терміналу (Молниеотводи/стрічки/мережі):​​ Встановлюється на даху будівлі або на найвищих точках для привертання та прийняття ударів блискавок. Виберіть відповідний тип (наприклад, молниеотвод, мережа, стрічка) та розташування відповідно до форми та площі будівлі, забезпечуючи покриття захисту, що відповідає принципу "катання кулі".
• ​Провідники:​​ Використовуються для проводження струму блискавки від системи воздушного терміналу до системи заземлення. Провідники повинні бути прокладені найкоротшим та найпрямішим шляхом, з достатньою кількістю та рівномірним розподілом (відстань відповідно до регламентів). Матеріали зазвичай — оцинкована плоска сталь або кругла сталь. Уникайте встановлення поблизу загальних шляхів персоналу або застосуйте захисні міри.
• ​Система Заземлення:​​ Відводить струм блискавки в грунт. Це є ядром та основою системи захисту; якість (опір грунту) має критичне значення. Зазвичай складається з заземлювальних електродів (вертикальні стержні, горизонтальні провідники) та з'єднуючих провідників. Використовуйте корозійно-стойкі матеріали (наприклад, оцинкована сталь, мідь), забезпечте достатню глибину закопання та сформуйте ефективне рівнопотенційне з'єднання (основне заземлення) навколо будівлі. Опір грунту повинен бути мінімізований (зазвичай потрібно ≤10Ω, конкретні вимоги відповідно до відповідних стандартів).
• ​Місця Встановлення:​​
• Найвищі точки даху будівлі та місця, підвержені ударах (кути, карниз, парапет, вентиляційні отвори, димарі тощо).
• Спеціальні конструкції (наприклад, вежі, антени, опори сонячних панелей) потребують окремого або комплексного розгляду.
• ​Ключові Аспекти Схеми:​​
• ​Відповідність Стандартам:​​ Суворо дотримуйтесь національних та галузевих стандартів проектування захисту від блискавок (наприклад, GB 50057 "Правила проектування захисту від блискавок будівель", еквівалент IEC 62305 серії).
• ​Якість Матеріалів:​​ Використовуйте високоякісні, корозійно-стойкі матеріали, що відповідають стандартам.
• ​Рівнопотенційне З'єднання:​​ Всі металеві компоненти (наприклад, труби, корпуси обладнання, металеві дахи, сталеві конструкції) повинні бути надійно з'єднані з найближчим провідником або системою заземлення, щоб запобігти бічним пробоям.
• ​Безпечні Відстані Розділення:​​ Забезпечте достатні безпечні відстані розділення між системами воздушного терміналу та будівлею, а також між провідниками та послугами/трубопроводами.
• ​Надійні З'єднання:​​ Всі точки з'єднання повинні бути міцними (зварювання або затверджені кліпси), щоб забезпечити добре електричне сполучення.

​4. Схема встановлення Внутрішнього Прискорювача (SPD) (Захист від Перехідних Процесів)​​

• ​Основна Функція:​​ Обмеження транзиторних наднапруг (перехідних процесів), що виникають через блискавку та проникають через лінії живлення, сигналізації, комунікаційні лінії тощо, знижуючи їх до безпечного рівня, який може витримати обладнання, запобігаючи пошкодженню від наднапруги/надструму.
• ​Основні Компоненти: Пристрій Захисту від Перехідних Процесів (SPD),​​ також відомий як приховний прискорювач або молниеотвод:
• ​Транзиторний Напівпровідниковий Супресор (TVS):​​ Часто використовується для захисту точного обладнання або сигналізаційних ліній.
• ​Прискорювач Наднапруги:​​ Загальний термін, що охоплює різні технології (наприклад, Варистор на Оксид Металу MOV, Газова Розрядна Трубка GDT, твердотільні прискорювачі).
• ​SPD Живлення:​​ Встановлюється на різних рівнях системи розподілу живлення (головна розподільча, підроздільча, перед кінцевим обладнанням).
• ​SPD Сигналу/Даних:​​ Встановлюється на входах телефонних ліній, мережних ліній (наприклад, RJ45), коаксіальних кабелів (наприклад, відео CCTV, супутникові сигнали), керуючих ліній тощо.
• ​Заземлення:​​ SPD мають бути добре заземлені через низькоімпедансний шлях, щоб ефективно виводити струми перехідних процесів. Заземлювальні провідники повинні бути якомога коротшими, прямими та товстими ("Принцип Короткий-Прямий-Товстий").
• ​Місця Встановлення та Рівні (Поетапний Захист - Координація):​​
• ​Перший Рівень Захисту (Клас I / Тип 1 SPD):​​
• ​Місце:​​ Головна Розподільна Панель Будівлі/Головний Вхід (зазвичай на межі LPZ 0A/0B → LPZ 1).
• ​Функція:​​ Виводить більшу частину масивної енергії (хвильова форма 10/350μs) від прямих ударів або ударів поблизу, обмежуючи залишкову напругу до нижчого рівня. Зазвичай використовуються прискорювачі з високою ємністю розряду. Потрібне надійне заземлення.
• ​Другий Рівень Захисту (Клас II / Тип 2 SPD):​​
• ​Місце:​​ Розподільні Панелі Поверхів, Розподільні Панелі Площ, Головна Розподільна Панель у Кімнаті Обладнання (на межі LPZ 1 → LPZ 2).
• ​Функція:​​ Додатково обмежує залишкові перехідні напруги, що проходять через перший рівень, та наднапруги, викликані внутрішніми переключеннями (хвильова форма 8/20μs), забезпечуючи зонний захист обладнання. Зазвичай використовуються прискорювачі, що обмежують напругу (наприклад, на основі MOV).
• ​Третій Рівень Захисту (Клас III / Тип 3 SPD / Захист на Місці Використання):​​
• ​Місце:​​ Негайно перед обладнанням, у розетках/розподільних стрічках або внутрішній схемі обладнання (на межі LPZ 2 → LPZ 3).
• ​Функція:​​ Обмежує залишкову наднапругу (комбінована хвиля) на портах обладнання, забезпечуючи остаточний детальний захист. Критично важливо для чутливого електронного обладнання (наприклад, сервери, робочі станції, PLC, медичне обладнання, комунікаційне обладнання). Також використовується на входах сигналізаційних ліній.
• ​Ключові Аспекти Схеми:​​
• ​Координація:​​ SPD на різних рівнях повинні досягти координації енергії та напруги (використовуючи елементи з'єднання/ізоляції між ступенями або власні характеристики роз'єднання SPD), забезпечуючи поступовий вивід енергії та поетапне зниження напруги. Це запобігає пошкодженню нижчих рівнів SPD через надмірну енергію.
• ​Якість Заземлення:​​ Ефективне заземлення SPD є ключовим для ефективності всієї схеми. Заземлювальні провідники повинні бути коротшими за 0,5 метра, з достатнім поперечним перерізом (відповідно до класу SPD та місця, зазвичай ≥6-25 мм² стрічкової міді).
• ​Відповідність Встановлення:​​ Встановлюйте відповідно до інструкцій продукту SPD та відповідних стандартів, забезпечуючи правильне з'єднання фази та заземлення.
• ​Рівнопотенційне З'єднання:​​ З'єднайте металеві шафи, стелажі, кабельні траси тощо, щоб створити ефект "клітини Фарадея", мінімізуючи внутрішні потенціальні різниці.
• ​Регулярне Обслуговування:​​ SPD часто є "жертвами" пристроїв, що потребують регулярного огляду (візуальний індикатор статусу, дистанційний моніторинг сигналів тривоги) та тестування. Пошкоджені SPD повинні бути замінені негайно.

​5. Вигоди та Цінність Реалізації Комплексного Рішення​

• ​Всебічний Захист:​​ Зовнішня система захищає від прямих ударів; внутрішня система захищає від викликаних перехідних процесів (LEMP), формуючи повну ланцюг захисту.
• ​Максимізація Безпеки:​​ Захищає структуру будівлі, людське життя та цінні електричні/електронні активи обладнання від пошкоджень.
• ​Забезпечення Неперервності Роботи:​​ Зменшує ризик пошкодження обладнання, простою системи та втрати даних, викликаних блискавками, підвищуючи надійність системи та неперервність бізнесу.
• ​Зменшення Всього Вартості Володіння:​​ Профілактичні інвестиції значно ефективніші з точки зору вартості порівняно з прямыми витратами на пошкодження від ударів блискавок (заміна обладнання) та непрямими витратами (зупинка виробництва, втрата даних, репутаційний вплив).
• ​Відповідність Регуляторним Вимогам:​​ Відповідає національним вимогам безпеки будівель, електробезпеки та регуляторним вимогам захисту від блискавок.