הגנה פנימית מפני ברקים והתקני נחשולי מתח: מה ההבדל?

1. הקשר בין הגנה פנימית מפני ברקים לבין הגנה מפני נחשולי מתח

הגנה פנימית מפני ברקים (LPS פנימי):

זהו חלק ממערכת הגנה מפני ברקים. היא כוללת קשירת פוטנציאל להגנה מפני ברקים ו/או בידוד חשמלי ממערכת הגנה מפני ברקים חיצונית.

אמצעי הגנה מפני נחשולי מתח (SPM):

אלו הם אמצעים שננקטים כדי להגן על מערכות פנימיות מפני פולסים אלקטרומגנטיים של ברק (LEMP). SPM הוא גם חלק ממערכת ההגנה הכוללת מפני ברקים.

לפי איור 1 בתקן GB/T 21714.1, הגנה מלאה מפני ברקים כוללת גם את מערכת הגנה מפני ברקים (LPS) וגם את אמצעי הגנה מפני נחשולי מתח (SPM). הגנה מפני נחשולי מתח (SPM) מכוסה בתקן GB/T 21714.4, בעוד שהגנה פנימית מפני ברקים היא חלק ממערכת ההגנה מפני ברקים (הכוללת חלקים חיצוניים ופנימיים כאחד), ומתוארת בתקן GB/T 21714.3.

איור 1 – הקשר בין חלקי GB/T 21714

2. מקור הגנה מפני ברקים פנימיים ו הגנה מפני נחשולי מתח

2.1 תקן IEC 1024-1:1990

בתקן IEC 1024-1:1990, "הגנה על מבנים מפני ברקים - חלק 1: עקרונות כלליים", סעיף 1.2.7 מגדיר הגנה פנימית מפני ברקים ככל האמצעים הנוספים מעבר למערכת הגנה חיצונית מפני ברקים. אמצעים אלה מסייעים בהפחתת ההשפעות האלקטרומגנטיות של זרמי ברקים בתוך המרחב המוגן. לכן, לפי IEC 1024-1:1990, הגנה פנימית מפני פולסים אלקטרומגנטיים כוללת כל דבר מלבד מערכת הגנה חיצונית מפני פולסים אלקטרומגנטיים (LEMP).

2.2 תקן IEC 62305-1:2006

עד למועד פרסום תקן IEC 62305-1:2006, "הגנה מפני ברקים - חלק 1: עקרונות כלליים" (מהדורה ראשונה), ההגדרות הפכו ספציפיות יותר:

3.42 מערכת הגנה פנימית מפני ברקים (LPS): חלק מה-LPS המורכב מקישור פוטנציאלי ו/או בידוד חשמלי מה-LPS החיצוני. 3.49 מערכת אמצעי הגנה מפני ברקים (LEMP): מערכת מלאה של אמצעים להגנה על מערכות פנימיות מפני פולסים אלקטרומגנטיים של ברק (LEMP).

סדרת IEC 62305-1 עד 4:2006 החליפה תקנים קודמים, ושילבה מספר מסמכי IEC TC81. היא פיצלה את ההגדרה הישנה של LPS פנימי מ-IEC 1024 לשני חלקים: LPS פנימי ו-LPMS (להגנה מפני נחשולי מתח). ב-IEC 62305-1:2024, LPMS שונה רשמית ל-Surge Protection Measures (SPM).

3 אמצעי הגנה פנימיים מפני ברקים

הגנה פנימית מפני ברקים חיונית לתפקוד תקין של מערכת הגנה מפני ברקים. אם אין הגנה פנימית, זרמי ברק הזורמים דרך מערכת ההגנה מפני ברקים החיצונית (LPS) או חלקים מוליכים אחרים של הבניין עלולים לגרום לניצוצות מסוכנים. ניצוצות אלה עלולים להוביל לשריפות, פגיעה גופנית או נזק לתשתיות. מלבד הבדלים במרחקי ההפרדה, ההגנה הפנימית זהה בכל רמות ההגנה מפני ברקים. ניצוצות עשויים להתרחש בין מערכת ההגנה מפני ברקים החיצונית לבין הרכיבים הבאים: מתקני מתכת, מערכות פנימיות של הבניין, חלקים מוליכים חיצוניים או צינורות המחוברים לבניין המוגן.

על פי התקנים, ניצוצות המופיעים באזורים שעלולים להיות נפיצים במבנה נחשבים תמיד למסוכנים. כדי למנוע היווצרות ניצוצות, יש להשתמש באחת מהשיטות הבאות: קשירת פוטנציאל שווה, או; בידוד חשמלי בין חלקי מתכת.

מדדי קשירת פוטנציאל שווה (ראה איור 2) כוללים את הדברים הבאים:

מוליכי קשירה, המשמשים כאשר חיבורים טבעיים אינם מספקים המשכיות חשמלית, למשל, על ידי חיבור ישיר לצינורות מים או חימום;

התקני הגנה מפני נחשולי מתח (SPD), המשמשים כאשר חיבור ישיר אינו אפשרי, למשל, עבור קווי מתח נמוך;

פערי ניצוצות מבודדים (ISG), משמשים כאשר חיבור מוליכים אינו מותר, למשל, עבור צינורות הגנה קתודית או צינורות גז.

איור 2

קשר אקוויפוטנציאלי עבור הגנה מפני ברקים בעל המאפיינים הבאים בהתבסס על סוגים שונים של LPS חיצוני:

LPS מבודד: הדבקה נעשית רק בגובה הקרקע;

LPS מצורף: יש לבצע את ההדבקה ב:

(1) מרתף או קומת קרקע, ו;

(2) כל מקום שבו הבידוד או מרחק ההפרדה הנדרשים אינם מושגים.

LPS מבודד חשמלית: בנוסף לחיבור בגובה הקרקע, ניתן לבצע חיבור גם במערכות סיום אוויר או מוליכים כלפי מטה.

4 אמצעי הגנה מפני נחשולי מתח

SPM בסיסי כולל את הרכיבים הבאים:

(1) רשת הארקה וחיבור

מערכת הארקה מוליכה ומפזרת זרם ברקים בצורה בטוחה אל תוך הקרקע.

רשת הקישור ממזערת הפרשי פוטנציאלים ומפחיתה את השפעות השדה המגנטי.

(2) מיגון אלקטרומגנטי וחיווט תקין

מיגון מרחבי מפחית שדות מגנטיים בתוך אזור ה-LPZ הנגרמים מפגיעות ברק ישירות או פגיעות ליד הבניין, ומסייע בהפחתת נחשולי מתח פנימיים.

מיגון כבלים פנימיים באמצעות כבלים או צינורות מוגנים ממזער נחשולי מתח מושרים.

סידור חיווט פנימי נכון מסייע למזער לולאות אינדוקציה ולהפחית נחשולי מתח פנימיים. מיגון קווים חיצוניים בנקודת הכניסה לבניין מפחית גם נחשולי מתח המועברים למערכות פנימיות.

(3) מערכת SPD מתואמת

מערכת SPD מתואמת מגבילה את ההשפעה של נחשולי מתח חיצוניים ופנימיים כאחד.

(4) ממשקי בידוד

ממשקי בידוד מפחיתים את ההשפעה של נחשולי מתח מוליכים על קווים הנכנסים לאזור ה-LPZ.

יש להבטיח תמיד הארקה וקישור אקוויפוטנציאלי, במיוחד בנקודות כניסה למבנים - בין אם על ידי חיבור ישיר ובין אם על ידי חיבור כל שירות מוליך ל-SPD כחלק מקישור האקוויפוטנציאלי.

(5) שימוש במערכות התרעה מפני סופות רעמים (TWS)

סעיף 7.1 של IEC 62305-1:2024 קובע כי הפעלת TWS בהתאם ל-IEC 62793 יכולה לשמש כאמצעי הגנה על ידי ניתוק שירותים חיצוניים, ובכך לסייע בהפחתת תדירות הנזקים למערכות חשמליות ואלקטרוניות.

5 סיכום

אמצעים פנימיים במערכת נועדו למנוע ניצוצות מסוכנים, כולל קשירת פוטנציאל ברק עם ממסר הגנה ברמה הראשונה. הגנה מפני נחשולי מתח מתייחסת בעיקר לנחשולי מתח המשפיעים על מערכות פנימיות, והממסרים המשמשים למטרה זו חייבים להיות מתואמים עם ממסר ההגנה ברמה הראשונה, אך אינם כוללים את הממסר ברמה הראשונה. SPD עצמו.