محافظت در برابر ضربه موثر فقط به سادگی نصب نمی شود.باید به صورت جداگانه هماهنگ شود - برای سیستمی که باید محافظت شود و شرایط محیطی که در محل رایج است.به همین دلیل ، طراحی و مفهوم باید سازگار باشد.این بدان معناست که بسیاری از جزئیات باید در نظر گرفته شوند ، از در نظر گرفتن استانداردها و مقررات تا طبقه بندی بر اساس منطقه حفاظت از صاعقه.

استانداردهای حفاظت از صاعقه و ضربه

استانداردهای ملی و بین المللی راهنمای ایجاد مفهوم حفاظت در برابر صاعقه و ضربه و همچنین طراحی وسایل حفاظتی فردی را ارائه می دهد.

حفاظت از صاعقه مطابق IEC 62305:

قسمت 1: ویژگی های برخورد صاعقه
در قسمت 1 این استاندارد [1] ، خصوصیات مشخصه برخورد صاعقه ، احتمال وقوع و احتمال خطر در نظر گرفته شده است.

قسمت 2: تحلیل ریسک
تجزیه و تحلیل ریسک طبق بخش 2 این استاندارد [2] فرایندی را توصیف می کند که قبل از هر چیز نیاز به حفاظت از صاعقه برای یک سیستم فیزیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.منابع مختلف آسیب ، به عنوان مثال ، برخورد مستقیم صاعقه در ساختمان ، و انواع آسیب های ناشی از این مورد ، مورد توجه قرار می گیرند:
• تأثیر بر سلامتی یا از دست دادن زندگی
• از دست دادن خدمات فنی برای عموم
• از دست دادن اشیاء غیر قابل تعویض با اهمیت فرهنگی
• ضررهای مالی
مزایای مالی به شرح زیر تعیین می شود: هزینه کل سالانه یک سیستم حفاظت از صاعقه در مقایسه با هزینه های آسیب احتمالی بدون سیستم حفاظتی چگونه است؟ارزیابی هزینه بر مبنای برنامه ریزی ، مونتاژ و نگهداری سیستم حفاظت از صاعقه است.

بخشهای 3 و 4: برنامه ریزی کمکها و مشخصات
اگر ارزیابی ریسک مشخص کند که حفاظت از صاعقه الزامی و مقرون به صرفه است ، می توان نوع و محدوده اقدامات خاص حفاظت را بر اساس قسمتهای 3 [3] و 4 [4] این استاندارد برنامه ریزی کرد.سطح حفاظت از صاعقه که توسط مدیریت ریسک تعیین می شود برای تعیین نوع و محدوده اقدامات تعیین کننده است.
برای سازه های فیزیکی که نیاز به ایمنی بسیار بالایی دارند ، تقریباً همه حملات باید ضبط و با خیال راحت انجام شوند.برای سیستم هایی که خطر باقیمانده بالاتری قابل قبول است ، حملات با دامنه کمتر ضبط نمی شوند.

حفاظت در برابر ضربه از طریق IEC 60364-4-44

این استاندارد [5] شرایطی را توصیف می کند که در آن از دستگاه های حفاظتی در برابر ولتاژ پایین برای حفاظت از تاسیسات الکتریکی در برابر ولتاژهای بالا استفاده می شود.در نتیجه محدوده کاربرد محدود به ولتاژهای ناشی از تأثیرات جوی یا در نتیجه روشهای سوئیچینگ است که توسط سیستم منبع تغذیه منتقل می شود.صاعقه مستقیم در یک سیستم سازه ای در نظر گرفته نمی شود ، فقط به خطوط تأمین یا در مجاورت آن ها برخورد می شود.
به همین ترتیب ، سیستم های سازه ای با خطر انفجار و همچنین کاربردهای ساختاری که می توانند به محیط زیست آسیب برسانند (به عنوان مثال ، سیستم های پتروشیمی یا نیروگاه های هسته ای) در کاربرد استاندارد گنجانده نشده اند.برای این فرایندها ، استاندارد برخورد صاعقه IEC 62305 به طور انحصاری مورد استفاده قرار می گیرد.
اگر ولتاژ گذرا می تواند بر موارد زیر تأثیر بگذارد ، باید از دستگاه های محافظ در برابر افزایش جریان استفاده شود:
• جان انسانها ، به عنوان مثال ، سیستمهای ایمنی ، بیمارستانها
• موسسات عمومی و فرهنگی ، به عنوان مثال ، از دست دادن خدمات عمومی ، مراکز فناوری اطلاعات ، موزه ها
• فعالیتهای صنعتی یا تجاری ، به عنوان مثال ، هتلها ، بانکها ، سیستمهای تولید ، مزارع.

اقدامات و تجهیزات حفاظتی اولیه

به منظور حفاظت مداوم از یک سیستم ساختاری در برابر صاعقه و افزایش ولتاژ ، اقدامات حفاظتی یا تجهیزات متناسب با یکدیگر مورد نیاز است.تقسیم بندی گسترده ای را می توان به شرح زیر انجام داد:
• حفاظت از صاعقه خارجی
• حفاظت از رعد و برق داخلی
• اتصال زمینی و پیوند بالقوه
• سیستم SPD هماهنگ

حفاظت از صاعقه خارجی

حفاظت از صاعقه خارجی (شکل 15) با هدف هدایت ضربه های نزدیک به جسم مورد محافظت و انتقال جریان صاعقه از نقطه برخورد به زمین انجام می شود.به این ترتیب ، هیچ آسیبی نمی تواند به دلیل اثرات حرارتی ، مغناطیسی یا الکتریکی ایجاد شود.حفاظت از صاعقه خارجی سیستماتیک است: از ترمینال هوا ، گیرنده ها و سیستم زمینی تشکیل شده است.

حفاظت از رعد و برق داخلی

سیستم حفاظت از صاعقه داخلی باید از ایجاد جرقه خطرناک در داخل سیستم جلوگیری کند.جرقه می تواند ناشی از جریان رعد و برق در سیستم حفاظت از صاعقه خارجی یا سایر قسمتهای رسانای سیستم سازه ای باشد.
سیستم حفاظت از صاعقه داخلی شامل پیوند بالقوه و عایق الکتریکی سیستمهای حفاظت از صاعقه خارجی است.
پیوند برابر توان حفاظت از صاعقه ترکیبی از اقدامات است که از اختلافات احتمالی جلوگیری می کند.آنها عمدتا سیستم حفاظت از صاعقه را به تاسیسات فلزی ، سیستم های داخلی و همچنین سیستم های الکتریکی و الکترونیکی درون سیستم متصل می کنند.این امر با استفاده از خطوط اتصال پیوسته ، دستگاه های محافظ در برابر افزایش یا جدا کردن جرقه ها رخ می دهد.

اتصال زمینی و پیوند بالقوه

هدف سیستم زمینی توزیع و تخلیه جریان صاعقه گرفته شده به زمین است.در اینجا نوع سیستم زمینی مهمتر از مقاومت زمین است.جریان رعد و برق یک پالس بسیار کوتاه است که مانند یک جریان فرکانس بالا رفتار می کند.پیوند مipثر بر توان بالقوه نیز مهم است.اتصال هم توان همه قطعات رسانای الکتریکی را از طریق هادی ها به یکدیگر متصل می کند - هادی های فعال توسط دستگاه های محافظ در برابر ضربه محافظت می شوند.با این کار از انواع کوپل ها محافظت می کند.

سیستم SPD هماهنگ

یک سیستم SPD هماهنگ به عنوان یک سیستم چند سطحی از دستگاه های محافظ در برابر افزایش جریان است که با یکدیگر هماهنگ هستند.
برای دستیابی به یک سیستم SPD با کارایی بالا مراحل زیر توصیه می شود.
• سیستم سازه ای را به مناطق حفاظت کننده از صاعقه تقسیم کنید
• همه خطوطی که بین مناطق مختلف عبور می کنند را با استفاده از SPD های مناسب در پیوند همزمانی محلی قرار دهید
• انواع مختلف SPD ها را هماهنگ کنید: دستگاهها باید به طور انتخابی به یکدیگر خطاب کنند تا از بار اضافی اجزای فردی جلوگیری شود
• برای اتصال موازی SPD ها بین رساناهای فعال و پیوند همزمانی از خطوط تامین کوتاه استفاده کنید
• خطوط محافظت شده و محافظت نشده را جداگانه بگذارید
• فقط تجهیزات زمینی از طریق SPD مربوطه (توصیه می شود)

مناطق حفاظت از صاعقه

تصمیم گیری در مورد نصب تجهیزات محافظ در برابر یک سیستم ساختاری بر اساس مفهوم منطقه حفاظت از صاعقه است که در قسمت 4 استاندارد حفاظت از صاعقه IEC 62305 توضیح داده شده است [4].

این سیستم های ساختاری را به مناطق حفاظت از صاعقه (LPZ) تقسیم می کند و این کار را از خارج به داخل با کاهش سطح حفاظت از صاعقه انجام می دهد.در مناطق خارجی فقط می توان از تجهیزات مقاوم استفاده کرد.با این حال ، در مناطق داخلی ، می توان از تجهیزات حساس نیز استفاده کرد.مناطق جداگانه به شرح زیر مشخص و نامگذاری می شوند:

LPZ 0A
منطقه محافظت نشده در خارج از ساختمان که صاعقه مستقیم در آن امکان پذیر است.اتصال مستقیم جریانهای رعد و برق در خطوط ، میدان مغناطیسی بدون خسارت ناشی از برخورد صاعقه.

LPZ 0B
محوطه ای خارج از ساختمان که با استفاده از ترمینال هوا از صاعقه مستقیم محافظت می شود.میدان مغناطیسی خنثی نشده صاعقه فقط جریانهای موجی را در خطوط ایجاد می کند.

LPZ 1
ناحیه ای در داخل ساختمان که ممکن است هنوز در معرض ولتاژهای پرانرژی یا جریانهای زیاد و میدانهای الکترومغناطیسی قوی قرار گیرد.

LPZ 2
مساحت داخل ساختمان که ممکن است هنوز در معرض ولتاژهای افزایش یا جریانهای زیاد و میدانهای الکترومغناطیسی باشد که قبلاً به طور قابل توجهی ضعیف شده اند.

LPZ 3
محوطه ای در داخل ساختمان که ممکن است فقط در معرض ولتاژهای بسیار کم و یا تقریباً هیچگونه ولتاژ یا جریانهای موجی و میدانهای الکترومغناطیسی بسیار ضعیف یا موجود نباشد.

تمام خطوطی که بین مناطق عبور می کنند باید از وسایل هماهنگ حفاظت از موج استفاده کنند.ارزش های قدرت آنها بر اساس کلاس حفاظتی است که باید به دست آید ، که با توجه به مشخصات قانونی یا با استفاده از تجزیه و تحلیل ریسک تعیین می شود.هنگام انتخاب دستگاه های محافظ در برابر ضربه ، از استاندارد به عنوان پایه استفاده کنید ، با این فرض که 50 درصد جریان صاعقه به زمین تخلیه می شود.50٪ دیگر جریان صاعقه از طریق اتصال پیوسته اصلی به نصب الکتریکی هدایت می شود و از آنجا باید دور از سیستم SPD انجام شود.