Розділювальна відстань системи блискавкозахисту (IEC 62305-3) — чому блискавкоприймач не можна розміщувати впритул до металу

Посібник про оцінку ризику за IEC 62305-2 розглядає попередній крок: чи потрібна, і за яким класом захисту (LPL), система блискавкозахисту (LPS). Ця стаття розглядає наступний, орієнтований на монтаж крок з IEC 62305-3: яку відстань повинен витримувати блискавкоприймач або струмовідвід цієї LPS від струмопровідних частин будівлі чи від самої установки, щоб запобігти небезпечному перекриттю.

Проблема: струм блискавки може перекритися на близькі металеві частини

Коли струмовідвід системи блискавкозахисту проводить частину струму блискавки до землі, вздовж цього струмовідводу виникає значна різниця потенціалів — результат дуже швидкої зміни струму (високе di/dt) у поєднанні з власною індуктивністю струмовідводу. Якщо поблизу знаходиться струмопровідна частина, не включена до LPS (наприклад, водостічний жолоб, вентиляційний канал або електричний кабель), ця різниця потенціалів може спричинити небезпечне перекриття (бокове перекриття) зі струмовідводу на цю частину — з ризиком пожежі або пошкодження обладнання.

Формула розділювальної відстані

IEC 62305-3 §6.3 тому встановлює мінімальну розділювальну відстань (s) між зовнішньою LPS та близькими струмопровідними частинами:

s = ki × (kc / km) × l

• ki залежить від обраного класу LPL (див. посібник про оцінку ризику): 0,08 для класу I, 0,06 для класу II та 0,04 для класу III/IV — чим вищий клас захисту, тим більша потрібна розділювальна відстань при однаковій довжині.
• km залежить від ізоляційного матеріалу між LPS та близькою струмопровідною частиною: 1,0 для повітря та 0,5 для твердих ізоляційних матеріалів, таких як бетон чи цегляна кладка (повітря, отже, ізолює краще за стіну — менше значення km вимагає більшої розділювальної відстані).
• kc залежить від розподілу струму за кількістю струмовідводів: за одного струмовідводу він несе весь струм блискавки (kc ближче до 1), тоді як за кількох взаємно з'єднаних струмовідводів струм розподіляється і kc виявляється нижчим.
• l — довжина, виміряна вздовж струмовідводу, від точки, де розглядається розділювальна відстань, до найближчої точки вирівнювання потенціалів (точки заземлення або головної шини вирівнювання потенціалів).

Зверніть увагу: ця стаття розглядає принцип розрахунку з IEC 62305-3 на основі незалежно перевірених джерел. Точні значення kc для конкретних конфігурацій (кількість струмовідводів, кільцевий провідник) наведені в таблицях повного тексту стандарту — за конкретного проєктування завжди звертайтеся до повного тексту IEC 62305-3 за точними табличними значеннями.

Що робити, якщо потрібна розділювальна відстань недосяжна?

Якщо розрахована розділювальна відстань на практиці недосяжна — наприклад, тому що покрівельна конструкція з металевим огородженням розташована занадто близько до блискавкоприймача — існують два поширені рішення:

1. Пряме з'єднання близької струмопровідної частини з LPS (тоді вона стає частиною самої системи захисту, а не ризиком для неї);
2. Збільшення розділювальної відстані за рахунок збільшення кількості струмовідводів (що знижує kc) або скорочення шляху до точки вирівнювання потенціалів (що знижує l).

Практична значущість

При проєктуванні чи оцінці зовнішньої системи блискавкозахисту перевірку розділювальної відстані не можна пропускати після того, як кількість і положення струмовідводів уже визначені: LPS, яка на папері відповідає правильному класу LPL (див. посібник про оцінку ризику), все одно може бути небезпечною, якщо струмовідводи проходять занадто близько до металевих елементів фасаду, покрівельних проходок чи електричних кабелів без їх приєднання до системи або збільшення відстані.

Типові помилки

1. Пропуск розрахунку розділювальної відстані через те, що оцінка ризику (IEC 62305-2) вже виконана — це два окремі кроки: один визначає, чи потрібна і за яким класом LPS, інший — як безпечно розмістити зовнішню систему.
2. Припущення km = 1,0 (повітря), коли струмовідвід проходить уздовж цегляного фасаду або крізь бетонну стіну — для твердих ізоляційних матеріалів діє нижче значення km = 0,5, що вимагає більшої розділювальної відстані.
3. Відсутність приєднання близької струмопровідної частини (водостічний жолоб, огородження, вентиляційний канал) і одночасно незбільшення розділювальної відстані — це залишає ризик перекриття невирішеним.
4. Припущення, що більше струмовідводів завжди краще без використання зниження kc — саме збільшення кількості взаємно з'єднаних струмовідводів є одним із двох поширених способів зменшити потрібну розділювальну відстань.

Пов'язані матеріали

• Блискавкозахист — оцінка ризику та клас LPL (IEC 62305-2)
• Блискавкозахист тепличних конструкцій
• Захист від перенапруг (SPD) — §443
• Основне вирівнювання потенціалів зі сторонніми струмопровідними частинами