Зони блискавкозахисту (LPZ) — чому розташування ПЗІП визначається поділом на зони, а не лише самою установкою

Посібник про відстань розділення та зовнішню систему блискавкозахисту розглядає зовнішній блискавкозахист (блискавкоприймач, струмовідводи, заземлення). Посібник про енергетичну координацію ПЗІП розглядає, як узгоджуються між собою пристрої захисту від перенапруг типу 1 та типу 2. Ця стаття розглядає концепцію, що лежить в основі і пов'язує обидва посібники: зони блискавкозахисту (LPZ) згідно з IEC 62305-4, які визначають, де в установці який захист потрібен.

Концепція: електромагнітний грозовий клімат знижується по зонах

IEC 62305-4 описує захист електричних та електронних систем від електромагнітного імпульсу блискавки (LEMP) через поділ будівлі та її оточення на послідовні зони, де кожна наступна зона має значно нижчий рівень загрози, ніж попередня — як для прямого струму удару блискавки, так і для електромагнітного поля та індукованих ним перенапруг:

• LPZ 0A: незахищена зовнішня зона, безпосередньо піддана можливому прямому удару блискавки та повному, незгасаному електромагнітному полю удару блискавки.
• LPZ 0B: також зовнішня зона, але захищена від прямого удару системою блискавкоприймача зовнішньої системи блискавкозахисту (LPS) — див. пов'язаний посібник — тоді як повне електромагнітне поле тут все ще присутнє.
• LPZ 1: зазвичай внутрішній простір будівлі, де будівельна оболонка та цілеспрямоване, безперервне вирівнювання потенціалів усіх металевих частин і провідників, що перетинають межу зони (див. нижче), уже суттєво знижують як струмову складову, так і електромагнітне поле.
• LPZ 2 і вище: зони, розташовані ще глибше всередині (наприклад, кабельована металева шафа чи спеціально екрановане приміщення), де додаткове екранування, вирівнювання потенціалів та ПЗІП ще більше знижують рівень — призначені для найчутливішого електронного обладнання.

Чому кожна межа зони є точкою вирівнювання потенціалів та/або ПЗІП

Основний принцип поділу LPZ полягає в тому, що кожен провідник, що переходить із зони з вищою загрозою до зони з нижчою загрозою — кабель живлення, кабель даних, металева труба — утворює потенційний шлях, яким струм блискавки чи індукована перенапруга з вищої зони все ще може проникнути до нижчої, краще захищеної зони, якщо на цій межі зони не застосовано вирівнювання потенціалів (пряме з'єднання металевих неструмовідних частин) та, для струмовідних провідників, ПЗІП. Це саме та логіка, що лежить в основі координації типів ПЗІП, розглянутої в посібнику про енергетичну координацію ПЗІП: ПЗІП типу 1 має бути на переході від LPZ 0 до LPZ 1 (наприклад, головний розподільчий щит при вводі кабелю живлення, де все ще може виникнути частина прямого струму блискавки), ПЗІП типу 2 — на наступній межі зони (наприклад, LPZ 1 до LPZ 2, така як групова шафа далі в установці), а за потреби ПЗІП типу 3 — ще ближче до чутливого кінцевого обладнання.

Чому це більше, ніж просто розміщення ПЗІП

Хоча координація ПЗІП є найпомітнішим застосуванням концепції LPZ, зонний підхід IEC 62305-4 явно включає й заходи, не пов'язані з ПЗІП: екранувальний ефект самої будівельної конструкції (наприклад, залізобетон чи металевий фасад), трасування кабелів (бажано не впритул уздовж зовнішньої оболонки вищої зони) та вирівнювання потенціалів усіх металевих труб і кабельних лотків, що перетинають межу зони — не лише струмовідних провідників. Установка, в якій розміщено лише ПЗІП без упорядкованого вирівнювання потенціалів на решті межі зони, не досягає повного ступеня захисту, передбаченого концепцією LPZ.

Увага: точна кількість зон, розташування меж зон та необхідні заходи ПЗІП і вирівнювання потенціалів для кожної межі випливають з оцінки ризику конкретної установки (див. також посібник про аналіз ризику блискавкозахисту) та системного проєкту згідно з IEC 62305-4; ця стаття розглядає концепцію зон, що лежить в основі, а не готовий проєкт зон для кожної установки.

Практична значущість

При оцінці захисту від перенапруг установки корисно спочатку визначити межі LPZ будівлі — де кабель переходить зовні (LPZ 0) всередину (LPZ 1), і чи є далі в установці подальші зонні переходи до чутливого обладнання (LPZ 2)? — перш ніж визначати ПЗІП. ПЗІП, розміщений на неправильній межі зони, або межа зони, на якій ПЗІП присутній, але послідовне вирівнювання потенціалів решти металевих частин відсутнє, не забезпечує захист, передбачений поділом на зони.

Часті помилки

1. Визначення ПЗІП без попереднього виявлення меж зон LPZ установки — правильний тип і розташування ПЗІП випливають із зонного переходу, що захищається, а не з фіксованого емпіричного правила.
2. Вирівнювання потенціалів або встановлення ПЗІП лише на струмовідних провідниках на межі зони, забуваючи про металеві труби/кабельні лотки, що перетинають ту саму межу — вони утворюють настільки ж реальний шлях для кондуктивної перенапруги чи пов'язаного поля.
3. Плутанина LPZ 0B з повністю захищеною зоною — система блискавкоприймача захищає від прямого удару, але електромагнітне поле удару блискавки в іншому місці в LPZ 0B все ще повністю присутнє.
4. Припущення, що самого розміщення ПЗІП достатньо, без застосування решти, не пов'язаних з ПЗІП заходів концепції LPZ (екранування, трасування кабелів, вирівнювання потенціалів).

Пов'язані матеріали

• Блискавкозахист — відстань розділення та зовнішня система блискавкозахисту (LPS)
• Енергетична координація ПЗІП — тип 1 та тип 2 (IEC 61643)
• Блискавкозахист — аналіз ризику згідно з IEC 62305
• Блискавкозахист теплиць