Zibensaizsardzības sistēmas: Būvju aizsardzība visā pasaulē

Zibens spērieni ir nopietns apdraudējums, kas rada draudus dzīvībai, īpašumam un kritiskajai infrastruktūrai visā pasaulē. Tiešs zibens spēriens var izraisīt postošus bojājumus, tostarp ugunsgrēkus, sprādzienus un elektrisko sistēmu bojājumus. Zibensaizsardzības sistēmas (ZAS) ir izstrādātas, lai mazinātu šos riskus, nodrošinot drošu ceļu zibens enerģijas novadīšanai zemē, tādējādi samazinot iespējamos bojājumus būvēm un to iemītniekiem. Šī visaptverošā rokasgrāmata pēta ZAS nozīmi, to sastāvdaļas, piemērojamos standartus, uzstādīšanas praksi un uzturēšanas prasības, lai nodrošinātu efektīvu aizsardzību pret zibens spērieniem visā pasaulē.

Kāpēc zibensaizsardzība ir tik svarīga

Zibens spērienu biežums un intensitāte ģeogrāfiski atšķiras, dažos reģionos novērojot ievērojami augstāku zibens aktivitātes līmeni nekā citos. Tomēr bojājumu potenciāls pastāv visur. Apsveriet šos galvenos iemeslus, kāpēc ZAS ir būtiska:

• Cilvēka dzīvības aizsardzība: Zibens spērieni var būt nāvējoši. ZAS samazina traumu vai nāves risku, droši novadot zibens enerģiju prom no cilvēkiem ēku iekšienē.
• Ugunsgrēku un sprādzienu novēršana: Zibens spērieni var aizdedzināt viegli uzliesmojošus materiālus, izraisot ugunsgrēkus un sprādzienus. ZAS samazina šo risku, droši novadot zibens enerģiju zemē, novēršot siltuma un dzirksteļu uzkrāšanos būvē.
• Elektrisko un elektronisko sistēmu aizsardzība: Zibens spērieni var radīt spēcīgus pārspriegumus, kas sabojā vai iznīcina jutīgas elektriskās un elektroniskās iekārtas, tostarp datorus, sakaru sistēmas un rūpnieciskās vadības ierīces. ZAS kopā ar pārsprieguma aizsardzības ierīcēm palīdz aizsargāt šīs sistēmas no pārsprieguma.
• Strukturālo bojājumu samazināšana: Zibens spērieni var radīt ievērojamus strukturālos bojājumus ēkām, tostarp plaisas, sabrukumus un materiālu vājināšanos. ZAS palīdz aizsargāt ēkas strukturālo integritāti, nodrošinot vēlamo ceļu zibens enerģijas novadīšanai zemē, samazinot slodzi uz ēkas materiāliem.
• Biznesa nepārtrauktības nodrošināšana: Zibens spērieni var pārtraukt uzņēmējdarbību, radot dīkstāvi un finansiālus zaudējumus. ZAS palīdz nodrošināt biznesa nepārtrauktību, aizsargājot kritisko infrastruktūru un aprīkojumu, tādējādi samazinot zibens spērienu ietekmi uz darbību.
• Atbilstība kodeksiem un standartiem: Daudzi būvnormatīvi un standarti nosaka zibensaizsardzības sistēmu nepieciešamību noteikta veida būvēm, īpaši tām, kas ir augstas, atklātas vai kurās tiek uzglabāti bīstami materiāli. ZAS uzstādīšana palīdz nodrošināt atbilstību šiem noteikumiem.

Piemērs: Tādos reģionos kā Dienvidaustrumāzija un Centrālāfrika, kur novērojama augsta pērkona negaisa aktivitāte, zibensaizsardzība bieži ir obligāta skolām, slimnīcām un valdības ēkām, lai aizsargātu neaizsargātās iedzīvotāju grupas un kritisko infrastruktūru.

Zibensaizsardzības sistēmas sastāvdaļas

A visaptveroša ZAS parasti sastāv no šādām sastāvdaļām, no kurām katra ir paredzēta noteiktas funkcijas veikšanai:

• Zibensuztvērēji (zibensnovedēji): Tie ir stratēģiski novietoti metāla stieņi vai masti, kas uzstādīti uz jumta vai citām atklātām būves daļām. Tie ir paredzēti, lai pārtvertu zibens spērienus un nodrošinātu vēlamo kontakta punktu. Zibensuztvērēja dizains, izvietojums un tips (ass, noapaļots vai sieta veida) ir atkarīgs no būves izmēra, formas un vietējām zibens spērienu īpašībām.
• Novadītāji: Tie ir liela šķērsgriezuma vara vai alumīnija kabeļi, kas savieno zibensuztvērējus ar zemējuma sistēmu. Tie nodrošina zemas pretestības ceļu zibens enerģijas plūsmai no zibensuztvērējiem uz zemi. Parasti tiek izmantoti vairāki novadītāji, lai sadalītu strāvu un samazinātu sānu izlādes risku.
• Zemējuma sistēma (sazemēšanas sistēma): Tas ir apraktu zemējuma stieņu, plākšņu vai režģu tīkls, kas nodrošina zemas pretestības savienojumu ar zemi. Zemējuma sistēma izkliedē zibens enerģiju zemē, neļaujot tai uzkrāties un radīt bojājumus. Augsnes tips, mitruma saturs un vietējā ģeoloģija ietekmē zemējuma sistēmas dizainu.
• Savienojošie vadītāji: Tos izmanto, lai savienotu metāla priekšmetus būves iekšienē ar zibensaizsardzības sistēmu. Savienošana palīdz izlīdzināt potenciālu starpību starp dažādiem metāla priekšmetiem, samazinot sānu izlādes un elektriskā loka risku.
• Pārsprieguma aizsardzības ierīces (SPD): Zināmas arī kā pārejoša sprieguma pārsprieguma slāpētāji (TVSS), šīs ierīces tiek uzstādītas elektriskajos paneļos un pie jutīgām iekārtām, lai aizsargātu pret sprieguma pārspriegumiem, ko izraisa zibens spērieni. SPD novada lieko spriegumu uz zemi, novēršot bojājumus pievienotajām iekārtām. SPD ir dažādās klasifikācijās ar atšķirīgu pārsprieguma apstrādes spēju atkarībā no pielietojuma.

Piemērs: Datu centrā SPD ir kritiski svarīgas, lai aizsargātu serverus un tīkla aprīkojumu no zibens izraisītiem pārspriegumiem. Visaptveroša SPD stratēģija ietver SPD pie galvenā elektriskā paneļa, apakšpaneļos un atsevišķos aprīkojuma statņos.

Starptautiskie standarti un kodeksi zibensaizsardzībai

Vairāki starptautiski standarti un kodeksi sniedz norādījumus par zibensaizsardzības sistēmu projektēšanu, uzstādīšanu un uzturēšanu. Daži no visplašāk atzītajiem standartiem ietver:

• IEC 62305: Šis starptautiskais standarts nodrošina visaptverošu ietvaru zibensaizsardzībai, ieskaitot riska novērtējumu, aizsardzības pasākumus un sistēmas projektēšanu. To plaši izmanto Eiropā, Āzijā un citās pasaules daļās.
• UL 96A: Šis standarts, ko publicējis Underwriters Laboratories (UL), nosaka prasības zibensaizsardzības sistēmu uzstādīšanai Amerikas Savienotajās Valstīs.
• NFPA 780: Šis standarts, ko publicējusi Nacionālā ugunsdrošības asociācija (NFPA), nosaka prasības zibensaizsardzības sistēmu uzstādīšanai, lai aizsargātu cilvēkus un īpašumu no ugunsgrēka un ar to saistītiem apdraudējumiem. NFPA 780 tiek plaši izmantots Amerikas Savienotajās Valstīs un citās valstīs.
• AS/NZS 1768: Šo standartu izmanto Austrālijā un Jaunzēlandē.

Šie standarti nodrošina detalizētas prasības visiem zibensaizsardzības aspektiem, ieskaitot zibensuztvērēju, novadītāju, zemējuma sistēmu un pārsprieguma aizsardzības ierīču izvēli un izvietošanu. Projektējot un uzstādot ZAS, ir ļoti svarīgi konsultēties ar attiecīgajiem standartiem un kodeksiem.

Piemērs: Starptautisks uzņēmums, projektējot ražotni Vācijā, visticamāk, ievēros IEC 62305 standartu savai zibensaizsardzības sistēmai, nodrošinot atbilstību vietējiem noteikumiem un starptautiskajām labākajām praksēm.

Riska novērtējums zibensaizsardzībai

Pirms zibensaizsardzības sistēmas projektēšanas ir būtiski veikt rūpīgu riska novērtējumu, lai noteiktu nepieciešamo aizsardzības līmeni. Riska novērtējumā jāņem vērā tādi faktori kā:

• Zibens izlādes blīvums: Tas attiecas uz vidējo zibens spērienu skaitu uz kvadrātkilometru gadā konkrētā apgabalā. Datus par zibens izlādes blīvumu var iegūt no meteoroloģiskajām aģentūrām vai specializētiem zibens noteikšanas tīkliem.
• Ēkas augstums un izmērs: Augstākas un lielākas ēkas ir pakļautas lielākam zibens spēriena riskam.
• Ēkas noslogojums: Ēkām ar augstu noslogojumu vai kurās atrodas neaizsargātas iedzīvotāju grupas (piem., skolas, slimnīcas), nepieciešams augstāks aizsardzības līmenis.
• Ēkas saturs: Ēkām, kurās atrodas viegli uzliesmojoši materiāli, bīstamas ķimikālijas vai kritiski svarīgs aprīkojums, nepieciešams augstāks aizsardzības līmenis.
• Ēkas konstrukcija: Ēkas konstrukcijas veids (piem., koka karkass, tērauda karkass, betons) var ietekmēt tās uzņēmību pret zibens radītiem bojājumiem.
• Augsnes pretestība: Augsnes pretestība ietekmē zemējuma sistēmas efektivitāti. Augsta augsnes pretestība var samazināt zemējuma sistēmas spēju izkliedēt zibens enerģiju.

Pamatojoties uz riska novērtējumu, var noteikt aizsardzības līmeni, kas noteiks konkrētas ZAS projektēšanas prasības.

Zibensaizsardzības sistēmu uzstādīšana

Zibensaizsardzības sistēmas uzstādīšana jāveic kvalificētiem un pieredzējušiem speciālistiem. Uzstādīšanas process parasti ietver šādus soļus:

• Projekta pārskatīšana: ZAS projektu jāpārskata kvalificētam inženierim vai zibensaizsardzības speciālistam, lai nodrošinātu, ka tas atbilst piemērojamajiem standartiem un kodeksiem.
• Materiālu izvēle: Visiem ZAS izmantotajiem materiāliem jābūt augstas kvalitātes un jāatbilst piemērojamajiem standartiem. Varš un alumīnijs tiek plaši izmantoti zibensuztvērējiem, novadītājiem un zemējuma sistēmām.
• Zibensuztvērēju uzstādīšana: Zibensuztvērēji jāuzstāda stratēģiskās vietās uz jumta vai citām atklātām būves daļām. Attālums starp zibensuztvērējiem jānosaka, pamatojoties uz projektēšanas prasībām.
• Novadītāju uzstādīšana: Novadītāji jāuzstāda gar ēkas ārsienām, nodrošinot tiešu ceļu no zibensuztvērējiem uz zemējuma sistēmu. Novadītājiem jābūt droši piestiprinātiem pie ēkas konstrukcijas.
• Zemējuma sistēmas uzstādīšana: Zemējuma sistēma jāuzstāda saskaņā ar projektēšanas prasībām. Zemējuma stieņi jāiedzen dziļi zemē, lai nodrošinātu zemas pretestības savienojumu ar zemi.
• Savienošana: Visi metāla priekšmeti būves iekšienē jāpievieno zibensaizsardzības sistēmai, lai izlīdzinātu potenciālu starpības un samazinātu sānu izlādes risku.
• Pārbaude un testēšana: Pēc uzstādīšanas ZAS ir jāpārbauda un jātestē, lai pārliecinātos, ka tā darbojas pareizi. Jāizmēra zemējuma sistēmas pretestība, lai pārbaudītu, vai tā atbilst projektēšanas prasībām.

Piemērs: Uzstādot ZAS vēsturiskai ēkai, īpaša uzmanība jāpievērš, lai samazinātu sistēmas vizuālo ietekmi. Tehnikas, piemēram, novadītāju slēpšana sienās vai neuzkrītošu zibensuztvērēju izmantošana, var palīdzēt saglabāt ēkas arhitektonisko integritāti, vienlaikus nodrošinot efektīvu zibensaizsardzību.

Zibensaizsardzības sistēmu apkope

Regulāra apkope ir būtiska, lai nodrošinātu zibensaizsardzības sistēmas nepārtrauktu efektivitāti. Apkopei jāietver:

• Vizuālā pārbaude: Veiciet regulāras ZAS vizuālās pārbaudes, lai pārbaudītu, vai nav bojājumu vai korozijas zibensuztvērējiem, novadītājiem, zemējuma sistēmai un savienojumiem.
• Zemējuma pretestības testēšana: Periodiski mēriet zemējuma sistēmas pretestību, lai nodrošinātu, ka tā nepārsniedz pieļaujamās robežas. Augsta zemējuma pretestība var liecināt par koroziju vai zemējuma sistēmas bojājumiem.
• Savienojumu pārbaude: Pārbaudiet savienojumus, lai pārliecinātos, ka tie ir droši un bez korozijas.
• Pārsprieguma aizsardzības ierīču testēšana: Testējiet pārsprieguma aizsardzības ierīces, lai pārliecinātos, ka tās darbojas pareizi. Nomainiet visas SPD, kas ir bojātas vai sasniegušas savu kalpošanas laika beigas.
• Uzskaite: Uzturiet pierakstus par visām pārbaudēm, testēšanu un apkopes darbībām.

Apkopes biežums jānosaka, pamatojoties uz vides apstākļiem un aizsargājamās būves veidu. Vietās ar augstu korozijas vai zibens aktivitātes līmeni var būt nepieciešama biežāka apkope.

Pārsprieguma aizsardzības ierīču (SPD) integrēšana

Kamēr zibensaizsardzības sistēma nodrošina ārējo aizsardzību, pārsprieguma aizsardzības ierīces (SPD) ir būtiskas, lai nodrošinātu iekšējo aizsardzību pret pārejošiem pārspriegumiem, ko izraisa zibens spērieni vai citi elektriski notikumi. SPD ir paredzētas, lai ierobežotu sprieguma pieaugumu, kas sasniedz pievienotās iekārtas, novēršot jutīgas elektronikas bojājumus.

Galvenie apsvērumi, integrējot SPD visaptverošā zibensaizsardzības stratēģijā, ietver:

• Izvietojums: SPD jāuzstāda vairākos elektriskās sistēmas līmeņos, sākot no galvenā ievada un turpinot līdz apakšpaneļiem un atsevišķām iekārtām.
• Tips: Izvēlieties SPD ar atbilstošu sprieguma un strāvas nominālu konkrētam pielietojumam. Ir pieejami dažāda veida SPD dažādiem sprieguma līmeņiem un pārsprieguma strāvas jaudām.
• Koordinācija: Nodrošiniet, ka SPD ir savstarpēji koordinētas, lai nodrošinātu optimālu aizsardzību. Koordinācija ietver SPD izvēli ar atbilstošu caurlaides sprieguma un pārsprieguma strāvas nominālu, lai nodrošinātu to efektīvu sadarbību.
• Monitorings: Izmantojiet SPD ar monitoringa iespējām, lai nodrošinātu agrīnu brīdinājumu par iespējamām problēmām. Dažām SPD ir iebūvēti indikatori, kas parāda, kad tās ir bojātas vai sasniegušas savu kalpošanas laika beigas.

Piemērs: Telekomunikāciju objektā SPD ir kritiski svarīgas, lai aizsargātu jutīgu sakaru aprīkojumu no zibens izraisītiem pārspriegumiem. Daudzslāņu SPD pieeja ietvertu SPD pie galvenā elektriskā paneļa, apakšpaneļos un atsevišķos aprīkojuma statņos, kā arī uz ienākošajām sakaru līnijām.

Progresīvas zibensaizsardzības tehnoloģijas

Kamēr tradicionālās zibensaizsardzības sistēmas tiek izmantotas jau daudzus gadus, pastāvīgi tiek izstrādātas progresīvas tehnoloģijas, lai uzlabotu zibensaizsardzības efektivitāti. Dažas no šīm tehnoloģijām ietver:

• Lādiņa pārneses tehnoloģija (CTT): Šī tehnoloģija izmanto elektrodu tīklu, lai izkliedētu lādiņa uzkrāšanos atmosfērā, samazinot zibens spēriena iespējamību.
• Agrīnās strīmera emisijas (ESE) zibensuztvērēji: Šie zibensuztvērēji ir paredzēti, lai jonizētu gaisu ap tiem, radot vēlamo ceļu zibens spērieniem. Tomēr ESE zibensuztvērēju efektivitāte joprojām tiek apstrīdēta, un dažas standartu organizācijas tos neatzīst.
• Ritošās sfēras metodes modelēšana: Mūsdienās tiek izmantota sarežģīta programmatūra, lai modelētu zibens spērienu modeļus un optimizētu zibensuztvērēju izvietojumu maksimālai aizsardzībai.

Pirms progresīvu zibensaizsardzības tehnoloģiju pieņemšanas ir svarīgi rūpīgi izvērtēt ražotāju apgalvojumus. Konsultējieties ar kvalificētiem zibensaizsardzības speciālistiem, lai noteiktu, vai šīs tehnoloģijas ir piemērotas jūsu konkrētajam pielietojumam.

Noslēgums

Zibensaizsardzība ir būtisks drošības pasākums, kas var pasargāt dzīvības, īpašumu un kritisko infrastruktūru no postošajiem zibens spērienu efektiem. Izprotot zibensaizsardzības principus, īstenojot atbilstošus aizsardzības pasākumus un pareizi uzturot sistēmu, jūs varat ievērojami samazināt zibens radīto bojājumu risku. Neaizmirstiet konsultēties ar kvalificētiem speciālistiem un ievērot attiecīgos starptautiskos standartus un kodeksus, lai nodrošinātu savas zibensaizsardzības sistēmas efektivitāti. No dzīvojamām mājām līdz rūpniecības objektiem, labi izstrādāta un uzturēta ZAS ir kritisks ieguldījums drošībā mūsu arvien vairāk elektrificētajā pasaulē.