ซีรี่ส์มาตรฐาน EN 62305 ครอบคลุมการป้องกันฟ้าผ่าต่อโครงสร้าง เนื้อหา คน และปศุสัตว์โดยเฉพาะ

EN 62305 ยอมรับว่าขณะนี้เราอยู่ในยุคอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้การป้องกัน LEMP (Lighting Electromagnetic Impulse) สำหรับระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนสำคัญของมาตรฐานผ่าน EN 62305-4LEMP เป็นคำที่กำหนดให้กับผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดยรวมของฟ้าผ่า ซึ่งรวมถึงไฟกระชาก (แรงดันและกระแสเกินชั่วขณะ) และผลกระทบของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่รังสี

EN 62305 – 4 จำแนกแหล่งที่มาของความเสียหาย ประเภทของความเสียหาย และประเภทของการสูญเสีย

แหล่งที่มาของความเสียหาย

ความเสียหายที่อาจเกิดจากฟ้าผ่าแบ่งออกเป็น:
• ความเสียหายต่อโครงสร้าง (รวมถึงค่าโสหุ้ยที่เข้ามาทั้งหมดและสายฝังที่เชื่อมต่อกับโครงสร้าง)
• ความเสียหายต่อบริการ (บริการในกรณีนี้เป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายโทรคมนาคม ข้อมูล ไฟฟ้า น้ำ ก๊าซ และเครือข่ายจำหน่ายเชื้อเพลิง)

* สำหรับโครงสร้างที่เสี่ยงต่อการระเบิดและสำหรับโรงพยาบาลหรือโครงสร้างอื่น ๆ ที่ความล้มเหลวของระบบภายในเป็นอันตรายต่อชีวิตมนุษย์ทันที
**เฉพาะทรัพย์สินที่สัตว์อาจสูญหายเท่านั้น

ความเสียหายของ LEMP เป็นที่แพร่หลายมากจนถูกระบุว่าเป็นหนึ่งในประเภทเฉพาะ (D3) ที่ควรให้การป้องกันและสามารถเกิดขึ้นได้จากจุดนัดหยุดงานทั้งหมดไปยังโครงสร้างหรือบริการที่เชื่อมต่อ - ทั้งทางตรงและทางอ้อมแนวทางเพิ่มเติมนี้ยังคำนึงถึงอันตรายจากไฟไหม้หรือการระเบิดที่เกี่ยวข้องกับบริการที่เชื่อมต่อกับโครงสร้าง เช่น พลังงาน โทรคมนาคม และสายโลหะอื่นๆ

มาตรฐาน EN 62305 ระบุชัดเจนว่าการป้องกันฟ้าผ่าเชิงโครงสร้างจะต้องไม่ถูกพิจารณาแยกจากการป้องกันแรงดันไฟเกิน/ไฟกระชากชั่วคราวอีกต่อไป และเนื่องจากฟ้าผ่าจากจุดกระทบทั้งหมด ทั้งทางตรงและทางอ้อม ไปยังโครงสร้างหรือบริการที่เชื่อมต่อจะสร้างความเสี่ยงจากภาวะชั่วครู่ SPDs เป็น วิธีการป้องกันที่สำคัญไม่ว่าจะมีการป้องกันฟ้าผ่าที่มีโครงสร้างหรือไม่ก็ตาม

รูปคลื่นกระแสและแรงดัน

EN 62305 คำนึงถึงมาตรการป้องกันในสายบริการที่เป็นโลหะ (โดยทั่วไปคือสายไฟ สัญญาณ และสายโทรคมนาคม) โดยใช้แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวหรืออุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) กับทั้งฟ้าผ่าโดยตรงและฟ้าผ่าทางอ้อมทั่วไปและการเปลี่ยนชั่วครู่มาตรฐานต่างๆ เช่น ซีรี่ส์ EN 61643 กำหนดลักษณะของกระแสฟ้าผ่าและแรงดันไฟฟ้า เพื่อให้สามารถทดสอบ SPD ที่เชื่อถือได้และทำซ้ำได้ (รวมถึงส่วนประกอบป้องกันฟ้าผ่า)แม้ว่ารูปคลื่นเหล่านี้อาจแตกต่างจากทรานเซียนท์ที่เกิดขึ้นจริง แต่รูปแบบที่เป็นมาตรฐานนั้นอิงจากการสังเกตและการวัดเป็นเวลาหลายปี (และในบางกรณีการจำลอง)โดยทั่วไปแล้วจะให้ค่าประมาณที่ยุติธรรมของโลกแห่งความเป็นจริงชั่วครู่

รูปคลื่นชั่วคราวมีขอบที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและหางที่ยาวกว่ามีการอธิบายผ่านค่าสูงสุด (หรือขนาด) เวลาที่เพิ่มขึ้น และระยะเวลา (หรือเวลาที่ตก)ระยะเวลาจะถูกวัดตามเวลาที่ใช้สำหรับการทดสอบชั่วครู่เพื่อสลายให้เหลือครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุดของค่าสูงสุด

รูปด้านล่างแสดงรูปคลื่นกระแสและแรงดันทั่วไปที่ใช้ทดสอบ SPD สำหรับสายไฟหลัก สัญญาณ และสายโทรคมนาคม

นัดหยุดงานโดยตรง

ฟ้าผ่าโดยตรงสามารถฉีดกระแสฟ้าผ่าบางส่วนของรูปคลื่น10/350μsลงในระบบที่โครงสร้างที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าแบบมีโครงสร้างได้รับการกระทบโดยตรง (แหล่ง S1) หรือในกรณีที่ฟ้าผ่ากระทบกับสายบริการเหนือศีรษะโดยตรง (แหล่ง S3)

การนัดหยุดงานทางอ้อม

ฟ้าผ่าระยะไกลหรือโดยอ้อมใกล้โครงสร้าง (แหล่ง S2) หรือใกล้บริการที่เชื่อมต่อกับโครงสร้าง (แหล่ง S4) ในรัศมีสูงสุด 1 กม. (และด้วยเหตุนี้จึงพบบ่อยกว่า) จะแสดงด้วยรูปคลื่น 8/20μsไฟกระชากที่เหนี่ยวนำจากวาบฟ้าผ่าโดยตรงและแหล่งกำเนิดการสลับจะถูกแสดงด้วยรูปคลื่นนี้เช่นกันด้วยการสลายตัวหรือการตกที่สั้นกว่ามากเมื่อเทียบกับรูปคลื่น 10/350μs รูปคลื่น 8/20μs จึงมีพลังงานน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด (สำหรับกระแสสูงสุดที่เท่ากัน) แต่ยังคงทำลายล้างมากพอที่จะสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

EN 62305-1 ตระหนักดีว่าความล้มเหลวของระบบภายใน (Damage Type D3) เนื่องจาก Lightning Electromagnetic Impulse (LEMP) เป็นไปได้จากจุดกระทบทั้งหมดไปยังโครงสร้างหรือบริการ - ทั้งทางตรงและทางอ้อม (แหล่งที่มาทั้งหมด: S1, S2, S3 และ S4 ).

มาตรการป้องกันไฟกระชาก (SPM)

EN 62305-4 อธิบายมาตรการหลายอย่างเพื่อลดความรุนแรงของแรงดันไฟเกินชั่วคราวที่เกิดจากฟ้าผ่าและสวิตช์ไฟฟ้า

มาตรการป้องกันที่สำคัญและขั้นพื้นฐานคือ:
• การต่อสายดินและการต่อสายดิน
• การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าและการกำหนดเส้นทางสาย
• อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากแบบประสานกัน

มาตรการป้องกันเพิ่มเติม ได้แก่ :
• ส่วนต่อขยายของโครงสร้าง LPS
• ที่ตั้งอุปกรณ์
• การใช้สายไฟเบอร์ออปติก (การป้องกันโดยการแยก)

SPM ยังต้องทำงานภายในและทนต่อสภาพแวดล้อมที่พวกเขาตั้งอยู่ โดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น การสั่นสะเทือน แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า

การเลือก SPM ที่เหมาะสมที่สุดจะทำโดยใช้การประเมินความเสี่ยงตามมาตรฐาน EN 62305-2 โดยคำนึงถึงปัจจัยทางเทคนิคและเศรษฐกิจตัวอย่างเช่น อาจไม่เป็นประโยชน์หรือคุ้มค่าในการใช้มาตรการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าในโครงสร้างที่มีอยู่ ดังนั้นการใช้ SPD ที่ประสานกันอาจเหมาะสมกว่าตามหลักการแล้ว SPD จะรวมเข้ากับขั้นตอนการออกแบบโครงการได้ดีที่สุด แม้ว่าจะสามารถติดตั้งได้ทันทีในการติดตั้งที่มีอยู่ก็ตาม

เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานอย่างต่อเนื่องของระบบที่สำคัญแม้ในกรณีที่เกิดการโจมตีโดยตรง SPD มีความจำเป็นและต้องปรับใช้อย่างเหมาะสม โดยพิจารณาจากแหล่งที่มาของไฟกระชากและความรุนแรงโดยใช้แนวคิด Lightning Protection Zones (LPZ) ภายใน EN 62305-4

แนวคิด Lightning Protection Zone (LPZ)

การป้องกัน LEMP ขึ้นอยู่กับแนวคิดของ Lightning Protection Zone (LPZ) ที่แบ่งโครงสร้างที่เป็นปัญหาออกเป็นโซนต่างๆ ตามระดับการคุกคามที่เกิดจาก LEMPแนวคิดทั่วไปคือการระบุหรือสร้างโซนภายในโครงสร้างที่มีการสัมผัสกับผลกระทบจากฟ้าผ่าบางส่วนหรือทั้งหมดน้อยกว่า และประสานสิ่งเหล่านี้กับลักษณะการคุ้มกันของอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งภายในโซนโซนต่อเนื่องมีลักษณะเฉพาะโดยการลดความรุนแรงของ LEMP ลงอย่างมากอันเป็นผลมาจากการยึดติด การป้องกัน หรือการใช้ SPD

โซนภายนอก:

• LPZ 0A เป็นบริเวณที่เกิดฟ้าผ่าโดยตรง ดังนั้นจึงอาจต้องแบกรับกระแสฟ้าผ่าจนเต็มโดยทั่วไปจะเป็นพื้นที่หลังคาของโครงสร้างที่ไม่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเต็มรูปแบบเกิดขึ้นที่นี่
• LPZ 0B เป็นพื้นที่ที่ไม่อยู่ภายใต้จังหวะฟ้าผ่าโดยตรง และโดยทั่วไปจะเป็นผนังด้านข้างของโครงสร้างหรือหลังคาที่มีระบบป้องกันฟ้าผ่าเชิงโครงสร้างอย่างไรก็ตาม สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเต็มรูปแบบยังคงเกิดขึ้นที่นี่ และทำให้เกิดกระแสฟ้าผ่าบางส่วนหรือเหนี่ยวนำ และไฟกระชากสลับอาจเกิดขึ้นที่นี่

โซนภายใน:

• LPZ 1 เป็นพื้นที่ภายในที่อยู่ภายใต้กระแสฟ้าผ่าบางส่วนกระแสฟ้าผ่าที่ดำเนินการและ/หรือไฟกระชากแบบสวิตช์จะลดลงเมื่อเทียบกับโซนภายนอก LPZ 0A, LPZ 0B เช่นเดียวกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าหากใช้มาตรการป้องกันที่เหมาะสมโดยทั่วไปจะเป็นพื้นที่ที่บริการเข้าสู่โครงสร้างหรือที่ตั้งของแผงสวิตช์ไฟหลัก
• LPZ 2 เป็นพื้นที่ภายในที่ตั้งอยู่เพิ่มเติมภายในโครงสร้างซึ่งเศษของกระแสฟ้าผ่าและ/หรือไฟกระชากจะลดลงเมื่อเทียบกับ LPZ 1 ในทำนองเดียวกัน สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะลดลงอีกหากมีการใช้มาตรการป้องกันที่เหมาะสมโดยทั่วไปจะเป็นห้องกรองแสงหรือสำหรับไฟหลักที่บริเวณบอร์ดจำหน่ายย่อย