ระบบป้องกันไฟกระชากที่มีประสิทธิภาพไม่ได้ติดตั้งเพียงแค่เท่านั้นจะต้องมีการประสานงานเป็นรายบุคคล – กับระบบที่จะได้รับการป้องกันและสภาพแวดล้อมที่แพร่หลายในไซต์งานด้วยเหตุนี้ การออกแบบและแนวคิดจึงต้องสอดคล้องกันซึ่งหมายความว่าต้องคำนึงถึงรายละเอียดมากมาย ตั้งแต่การพิจารณามาตรฐานและข้อกำหนดไปจนถึงการจำแนกประเภทตามเขตป้องกันฟ้าผ่า

มาตรฐานการป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชาก

มาตรฐานระดับชาติและระดับนานาชาติเป็นแนวทางในการสร้างแนวคิดการป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชากตลอดจนการออกแบบอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล

ป้องกันฟ้าผ่าตามมาตรฐาน IEC 62305:

ส่วนที่ 1: ลักษณะของการเกิดฟ้าผ่า
ในส่วนที่ 1 ของมาตรฐานนี้ [1] จะพิจารณาคุณสมบัติเฉพาะของฟ้าผ่า โอกาสที่จะเกิดขึ้น และความน่าจะเป็นของอันตราย

ส่วนที่ 2: การวิเคราะห์ความเสี่ยง
การวิเคราะห์ความเสี่ยงตามส่วนที่ 2 ของมาตรฐานนี้ [2] อธิบายกระบวนการซึ่งประการแรกคือ ความจำเป็นในการป้องกันฟ้าผ่าสำหรับระบบทางกายภาพแหล่งที่มาของความเสียหายต่างๆ เช่น ฟ้าผ่าโดยตรงในอาคาร ได้รับความสนใจ เช่นเดียวกับประเภทของความเสียหายที่เกิดจากสิ่งนี้:
• ผลกระทบต่อสุขภาพหรือการสูญเสียชีวิต
• การสูญเสียบริการทางเทคนิคสำหรับประชาชน
• การสูญเสียวัตถุที่มีความสำคัญทางวัฒนธรรมที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้
• การสูญเสียทางการเงิน
ผลประโยชน์ทางการเงินกำหนดได้ดังนี้ ต้นทุนรวมประจำปีสำหรับระบบป้องกันฟ้าผ่าเป็นอย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับต้นทุนของความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นโดยไม่มีระบบป้องกันการประเมินต้นทุนขึ้นอยู่กับค่าใช้จ่ายสำหรับการวางแผน การประกอบ และการบำรุงรักษาระบบป้องกันฟ้าผ่า

ส่วนที่ 3 และ 4: ตัวช่วยในการวางแผนและข้อกำหนด
หากการประเมินความเสี่ยงกำหนดว่าจำเป็นต้องมีการป้องกันฟ้าผ่าและคุ้มค่า ก็สามารถวางแผนประเภทและขอบเขตของมาตรการป้องกันเฉพาะตามส่วนที่ 3 [3] และ 4 [4] ของมาตรฐานนี้ได้ระดับการป้องกันฟ้าผ่าที่กำหนดโดยการบริหารความเสี่ยงเป็นปัจจัยชี้ขาดในการกำหนดประเภทและขอบเขตของมาตรการ
สำหรับโครงสร้างทางกายภาพที่ต้องการความปลอดภัยระดับสูง การโจมตีเกือบทั้งหมดจะต้องถูกจับและดำเนินการอย่างปลอดภัยสำหรับระบบที่ยอมรับความเสี่ยงตกค้างได้สูงกว่า จะไม่มีการบันทึกการนัดหยุดงานด้วยแอมพลิจูดที่ต่ำกว่า

ป้องกันไฟกระชากตามมาตรฐาน IEC 60364-4-44

มาตรฐานนี้ [5] อธิบายเงื่อนไขที่จะใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากในระบบไฟฟ้าแรงต่ำ เพื่อป้องกันการติดตั้งไฟฟ้าจากแรงดันไฟกระชากขอบเขตการใช้งานจึงจำกัดอยู่ที่แรงดันไฟกระชากที่เกิดจากอิทธิพลของบรรยากาศหรือเป็นผลมาจากกระบวนการสวิตชิ่งที่ส่งผ่านระบบจ่ายไฟไม่พิจารณาการเกิดฟ้าผ่าโดยตรงในระบบโครงสร้าง แต่จะเป็นการจู่โจมในหรือบริเวณใกล้เคียงกับสายส่งไฟฟ้าเท่านั้น
ในทำนองเดียวกัน ระบบโครงสร้างที่เสี่ยงต่อการระเบิดและการใช้งานเชิงโครงสร้างที่อาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม (เช่น ระบบปิโตรเคมีหรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์) ไม่รวมอยู่ในการใช้มาตรฐานสำหรับกระบวนการเหล่านี้ ให้ใช้มาตรฐานการโจมตีด้วยฟ้าผ่า IEC 62305 เท่านั้น
ควรใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากหากแรงดันไฟเกินชั่วขณะอาจส่งผลต่อสิ่งต่อไปนี้:
• ชีวิตมนุษย์ เช่น ระบบความปลอดภัย โรงพยาบาล
• สถาบันสาธารณะและวัฒนธรรม เช่น การสูญเสียบริการสาธารณะ ศูนย์ไอที พิพิธภัณฑ์
• กิจกรรมทางอุตสาหกรรมหรือธุรกิจ เช่น โรงแรม ธนาคาร ระบบการผลิต ฟาร์ม

มาตรการป้องกันและอุปกรณ์พื้นฐาน

เพื่อป้องกันระบบโครงสร้างอย่างต่อเนื่องจากฟ้าผ่าและแรงดันไฟกระชาก จำเป็นต้องมีมาตรการป้องกันหรืออุปกรณ์ต่างๆ ที่ปรับแต่งให้เหมาะสมซึ่งกันและกันการแบ่งกว้าง ๆ สามารถทำได้ดังนี้:
• อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าภายนอก
• ระบบป้องกันฟ้าผ่าภายใน
• การต่อสายดินและพันธะศักย์ไฟฟ้า
• ระบบ SPD ที่ประสานกัน

ป้องกันฟ้าผ่าภายนอก

อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (รูปที่ 15) มีวัตถุประสงค์เพื่อเปลี่ยนทิศทางการจู่โจมที่เข้าใกล้วัตถุที่จะป้องกันและส่งกระแสฟ้าผ่าจากจุดที่กระทบกับพื้นด้วยเหตุนี้ จึงไม่เกิดความเสียหายจากความร้อน สนามแม่เหล็ก หรือผลกระทบทางไฟฟ้าระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอกเป็นระบบ: ประกอบด้วยขั้วอากาศ ตัวดักจับ และระบบสายดิน

ป้องกันฟ้าผ่าภายใน

ระบบป้องกันฟ้าผ่าภายในควรป้องกันไม่ให้เกิดประกายไฟที่เป็นอันตรายภายในระบบประกายไฟอาจเกิดจากกระแสฟ้าผ่าในระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอกหรือในส่วนนำไฟฟ้าอื่นๆ ของระบบโครงสร้าง
ระบบป้องกันฟ้าผ่าภายในประกอบด้วยพันธะศักย์ไฟฟ้าและฉนวนไฟฟ้าของระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก
พันธะศักย์ไฟฟ้าป้องกันฟ้าผ่าเป็นการผสมผสานระหว่างมาตรการที่ป้องกันความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นโดยส่วนใหญ่จะเชื่อมต่อระบบป้องกันฟ้าผ่ากับการติดตั้งโลหะ ระบบภายใน ตลอดจนระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ภายในระบบสิ่งนี้เกิดขึ้นโดยใช้เส้นพันธะศักย์ไฟฟ้า อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก หรือการแยกช่องว่างประกายไฟ

การต่อสายดินและพันธะศักย์เท่ากัน

ระบบกราวด์มีจุดมุ่งหมายเพื่อกระจายและปล่อยกระแสฟ้าผ่าที่จับได้ลงสู่พื้นที่นี่ประเภทของระบบกราวด์มีความสำคัญมากกว่าความต้านทานกราวด์กระแสฟ้าผ่าเป็นพัลส์ที่สั้นมากซึ่งมีลักษณะเหมือนกระแสไฟความถี่สูงการยึดเหนี่ยวศักย์ศักย์ไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพก็มีความสำคัญเช่นกันการประสานศักย์ไฟฟ้าเท่ากันจะเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่นำไฟฟ้าทั้งหมดเข้าด้วยกันผ่านตัวนำ – ตัวนำแบบแอคทีฟได้รับการปกป้องโดยอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากโดยการทำเช่นนี้จะช่วยป้องกันข้อต่อทุกชนิด

ระบบ SPD ที่ประสานกัน

ระบบ SPD ที่ประสานกันเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นระบบหลายระดับของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ประสานกัน
ขอแนะนำขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อให้ได้ระบบ SPD ที่มีประสิทธิภาพสูง
• แบ่งระบบโครงสร้างออกเป็นโซนป้องกันฟ้าผ่า
• รวมทุกเส้นที่ตัดระหว่างโซนต่างๆ เข้ากับพันธะศักย์ไฟฟ้าภายในโดยใช้ SPD ที่เหมาะสม
• ประสานงาน SPD ประเภทต่างๆ: อุปกรณ์ต้องเลือกที่อยู่ซึ่งกันและกันเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบแต่ละส่วนทำงานมากเกินไป
• ใช้สายจ่ายสั้นสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนานของ SPDs ระหว่างตัวนำที่แอ็คทีฟและพันธะศักย์ไฟฟ้า
• วางเส้นป้องกันและไม่มีการป้องกันแยกจากกัน
• เฉพาะอุปกรณ์ภาคพื้นดินผ่าน SPD ที่เกี่ยวข้องเท่านั้น (แนะนำ)

โซนป้องกันฟ้าผ่า

การตัดสินใจว่าจะติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ใดภายในระบบโครงสร้างนั้นขึ้นอยู่กับแนวคิดเขตป้องกันฟ้าผ่าที่อธิบายไว้ในส่วนที่ 4 ของมาตรฐานการป้องกันฟ้าผ่า IEC 62305 [4]

แบ่งระบบโครงสร้างออกเป็นโซนป้องกันฟ้าผ่า (LPZ) และดำเนินการจากภายนอกสู่ภายในโดยมีระดับการป้องกันฟ้าผ่าลดลงในโซนภายนอกสามารถใช้ได้เฉพาะอุปกรณ์ที่มีความทนทานอย่างไรก็ตาม ในโซนภายใน สามารถใช้อุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนได้แต่ละโซนมีลักษณะและตั้งชื่อดังนี้:

LPZ 0A
พื้นที่ที่ไม่มีการป้องกันภายนอกอาคารที่อาจเกิดฟ้าผ่าโดยตรงการต่อตรงของกระแสฟ้าผ่าเป็นเส้นตรง สนามแม่เหล็กที่ไม่ลดทอนของการโจมตีด้วยฟ้าผ่า

LPZ 0B
พื้นที่ภายนอกอาคารที่ได้รับการป้องกันจากฟ้าผ่าโดยตรงโดยใช้ขั้วอากาศสนามแม่เหล็กแบบไม่ลดทอนของสายฟ้าฟาดจะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟกระชากบนเส้นเท่านั้น

LPZ 1
พื้นที่ภายในอาคารซึ่งอาจยังได้รับแรงดันไฟกระชากพลังงานสูงหรือกระแสไฟกระชากและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง

LPZ 2
พื้นที่ภายในอาคารที่อาจยังคงได้รับแรงดันไฟกระชากหรือกระแสไฟกระชากและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อ่อนกำลังลงอย่างมากแล้ว

LPZ 3
พื้นที่ภายในอาคารซึ่งอาจอยู่ภายใต้แรงดันไฟกระชากหรือกระแสไฟกระชากที่ต่ำมากหรือแทบไม่มีเลย และสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อ่อนมากหรือไม่มีอยู่จริง

เส้นทุกเส้นที่ตัดระหว่างโซนต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ประสานกันค่ากำลังของพวกเขาขึ้นอยู่กับระดับการป้องกันที่จะได้รับ ซึ่งกำหนดตามข้อกำหนดทางกฎหมายหรือโดยวิธีการวิเคราะห์ความเสี่ยงในการเลือกอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก ให้ใช้มาตรฐานเป็นพื้นฐาน โดยสมมติว่า 50% ของกระแสฟ้าผ่าจะปล่อยลงสู่พื้นอีก 50% ของกระแสฟ้าผ่าส่งตรงไปยังการติดตั้งระบบไฟฟ้าผ่านพันธะศักย์ไฟฟ้าหลัก จากนั้นจะต้องนำออกจากระบบ SPD