Основні принципи розробки блискавкозахисту на прикладі офісного центру
Розглянемо принцип проєктування блискавкозахисту на прикладі сучасного бізнес центру (умовний приклад застосування ДСТУ EN 62305-1:2012). БЦ - це багатоповерхова офісна будівля з великою кількістю людей, серверними приміщеннями, системами електроживлення, пожежної сигналізації, контролю доступу, відеоспостереження, вентиляції, диспетчеризації та телекомунікаційними мережами.
Для такого об'єкта блискавкозахист не можна розглядати лише як встановлення блискавкоприймачів на даху будівлі. Інженер має оцінити весь комплекс ризиків: небезпеку для людей, можливі фізичні пошкодження будівлі, пожежу, відмову внутрішніх електричних та електронних систем, зупинку офісної інфраструктури й економічні втрати для орендарів.
Визначення джерел загроз
На першому етапі інженер аналізує, які джерела пошкоджень можуть бути актуальними для бізнес-центру. Для такого об'єкта можуть розглядатися:
-
S1 - прямий удар блискавки в будівлю, наприклад у покрівлю, металеві конструкції, антенні щогли або інші виступні елементи;
-
S2 - удар блискавки поблизу будівлі, який може створити електромагнітний вплив на внутрішні системи;
-
S3 - удар блискавки в лінію, підключену до будівлі, наприклад у зовнішню лінію електроживлення або інженерний ввід;
-
S4 - удар блискавки поблизу підключених ліній, що може спричинити наведені перенапруги.
Для бізнес-центру особливо важливими є не тільки прямі удари блискавки, а й імпульсні перенапруги, які можуть потрапити до будівлі через електричні, телекомунікаційні або інші інженерні лінії.
Оцінювання можливих пошкоджень
Після визначення джерел загроз інженер аналізує типи пошкоджень, які можуть виникнути на об'єкті.
Для бізнес-центру найбільш актуальні такі типи пошкоджень:
-
D1 - ураження людей електричним струмом через напругу дотику або крокову напругу;
-
D2 - фізичне пошкодження будівлі, пожежа, іскріння або пошкодження конструкцій;
-
D3 - відмова внутрішніх електричних та електронних систем через електромагнітний імпульс блискавки LEMP.
Наприклад, прямий удар у покрівлю без належної системи перехоплення та відведення струму може створити ризик пошкодження конструкцій або пожежі. Водночас навіть удар блискавки поблизу будівлі може спричинити перенапругу в мережах живлення, системах сигналізації, відеоспостереження, контролю доступу, серверному обладнанні або системах автоматизації.
Визначення типів втрат
Для бізнес-центру стандартний підхід передбачає оцінювання не лише самого факту пошкодження, а й можливих наслідків.
У такому об'єкті можуть враховуватися:
-
L1 - ризик для життя та здоров'я людей, які перебувають у будівлі;
-
L4 - економічні втрати, пов'язані з пошкодженням обладнання, простоєм орендарів, зупинкою серверів, систем доступу, зв'язку або інженерної автоматики;
-
L2 - може враховуватися у випадках, коли в бізнес-центрі розміщені служби або системи, відмова яких впливає на надання важливих послуг.
Якщо в будівлі немає об'єктів культурної спадщини, тип втрат L3 зазвичай не є ключовим для такого прикладу.
Вибір рівня захисту LPL
ДСТУ EN 62305-1:2012 вводить поняття рівнів захисту від блискавки LPL I, LPL II, LPL III та LPL IV. Сам рівень захисту для конкретного об'єкта має визначатися не довільно, а за результатами оцінювання ризику відповідно до ДСТУ EN 62305-2.
У нашому умовному прикладі після оцінювання ризиків для бізнес-центру прийнято рівень захисту LPL II. Це означає, що подальші технічні рішення щодо системи блискавкозахисту мають узгоджуватися з параметрами, характерними для цього рівня.
Зокрема, для LPL II у стандарті наведено максимальний піковий струм першого позитивного імпульсу 150 кА. Це значення враховується під час вибору та проєктування елементів системи блискавкозахисту, зокрема системи перехоплення, доземних провідників, заземлення, роздільних відстаней і пристроїв захисту від імпульсних перенапруг.
Поділ будівлі на зони LPZ
Після визначення рівня захисту інженер застосовує зонний підхід LPZ. Він потрібен для того, щоб розділити простір бізнес-центру за рівнем впливу блискавки та електромагнітного середовища.
Для бізнес-центру це може виглядати так:
-
LPZ 0A - відкриті ділянки покрівлі, фасадні виступи, металеві конструкції, антени та інші елементи, де можливий прямий удар блискавки;
-
LPZ 0B - частини будівлі, захищені від прямого удару системою перехоплення, але такі, що ще перебувають під впливом повного електромагнітного поля блискавки;
-
LPZ 1 - внутрішні приміщення будівлі після основних заходів захисту, де імпульсний струм уже обмежується розподілом струму, еквіпотенційними сполученнями, ізолювальними інтерфейсами або SPD (пристрої захисту від імпульсних перенапруг ПЗІП);
-
LPZ 2 - серверні, диспетчерські, приміщення з обладнанням пожежної сигналізації, системами контролю доступу, відеоспостереження, BMS (Building Management System) або іншою чутливою електронікою.
Такий поділ допомагає правильно визначити, де потрібен зовнішній блискавкозахист, де необхідні еквіпотенційні сполучення, а де слід передбачити додатковий каскадний захист від імпульсних перенапруг.
Побудова системи LPS
Для захисту бізнес-центру від фізичних пошкоджень застосовується LPS. Вона включає зовнішню та внутрішню частини.
Зовнішня LPS на такому об'єкті може передбачати:
-
систему перехоплення на покрівлі;
-
блискавкоприймачі або сітчасту систему на покрівельних конструкціях;
-
доземні провідники для безпечного відведення струму блискавки;
-
систему заземлення для розсіювання струму в землі.
Внутрішня LPS має зменшити ризик небезпечного іскріння всередині будівлі. Для цього передбачаються еквіпотенційні сполучення металевих частин, інженерних вводів, кабельних трас, заземлювальних провідників та інших струмопровідних елементів. Також враховуються роздільні відстані між елементами зовнішньої системи блискавкозахисту та внутрішніми металевими або електричними системами.
Захист електричних та електронних систем
Для бізнес-центру цей етап має особливе значення, оскільки будівля містить багато чутливого обладнання. Навіть якщо зовнішня LPS правильно перехопить і відведе струм блискавки, внутрішні системи можуть постраждати від перенапруг або електромагнітного впливу.
Тому інженер передбачає заходи SPM для захисту внутрішніх електричних та електронних систем. До них можуть входити:
-
еквіпотенційні сполучення на межах зон LPZ;
-
координована система SPD;
-
захист на вводі електроживлення;
-
додаткові пристрої захисту для розподільчих щитів;
-
окремий захист для серверної, систем пожежної сигналізації, автоматики, відеоспостереження та контролю доступу;
-
правильне прокладення кабельних трас для зменшення площі індукційних петель;
-
використання ізолювальних інтерфейсів там, де це технічно доцільно.
Наприклад, на межі переходу з LPZ 0 до LPZ 1 встановлюється основний рівень захисту від імпульсних перенапруг. На наступних рівнях, ближче до чутливого обладнання в LPZ 2, можуть застосовуватися додаткові ступені SPD. Такий каскадний підхід допомагає знизити перенапругу до рівня, безпечного для конкретних внутрішніх систем.
Практичний результат для бізнес-центру
У результаті застосування принципів ДСТУ EN 62305-1:2012 бізнес-центр отримує не набір окремих елементів, а комплексну систему блискавкозахисту.
Вона дозволяє:
-
зменшити ризик ураження людей електричним струмом;
-
знизити ймовірність пожежі або фізичного пошкодження будівлі;
-
безпечно перехопити та відвести струм блискавки;
-
зменшити ризик небезпечного іскріння всередині будівлі;
-
захистити серверне, офісне та інженерне обладнання від імпульсних перенапруг;
-
забезпечити стабільнішу роботу систем пожежної сигналізації, контролю доступу, відеоспостереження, диспетчеризації та зв'язку;
-
мінімізувати ризик простою орендарів і економічних втрат.
Таким чином, у прикладі з бізнес-центром ДСТУ EN 62305-1:2012 використовується як базовий документ для формування загальної концепції захисту. Він допомагає визначити джерела загроз, типи можливих пошкоджень, рівень захисту LPL, зонування LPZ, структуру LPS і потребу в заходах SPM та SPD. Саме такий підхід дозволяє проєктувати блискавкозахист як цілісну інженерну систему, а не як окремий елемент на покрівлі.
Посилання за темою статті
