مشخصات فنی عمومی و اجرایی تاسیسات برقی ساختمان : ضابطه شماره 110 جلد 1 | ۴-۱۵- ضوابط اصولی برای حفاظت ساختمان ها

۱-۴-۱۵- تدابیر حفاظتی 

۱-۱-۴-۱۵- کلیات 

بر اساس نتایج بدست آمده از مطالعات مدیریت ریسک (ر.ک. بخش ۱۵-۵) تدابیر حفاظتی لازم به منظور کاهش خطرات ناشی از صاعقه متناسب با نوع خسارت باید پیش بینی شود. 

۲-۱-۴-۱۵- تدابیر حفاظتی برای کاهش آسیب به موجودات زنده ناشی از برق گرفتگی 

تدابیر حفاظتی ممکن شامل موارد ذیل است: 

    • عایق بندی مناسب برای قسمت های فلزی در معرض تماس 

    • هم پتانسیل سازی به وسیله یک سیستم زمین مش بندی شده 

    • قرار دادن محدودیت ها و موانع فیزیکی و نصب علایم هشدار دهنده 

    • هم بندی هم پتانسیل کننده صاعقه (EB) 

یادآوری - هم پتانسیل سازی و افزایش مقاومت لایه سطحی زمین، در درون و با بیرون ساختمان می تواند به کاهش خطرات جانی کمک کند. 

۳-۱-۴-۱۵- تدابیر حفاظتی جهت کاهش آسیب های فیزیکی 

این تدابیر حفاظتی با بهره گیری از یک سیستم حفاظت صاعقه (LPS) شامل موارد زیر می شود : 

    ۱) سیستم ترمینال هوایی 

    ۲) سیستم هادی نزولی 

    ۳) سیستم ترمینال زمینی 

    ۴) هم بندی هم پتانسیل کننده صاعقه 

    ۵) عایق بندی الکتریکی و رعایت فاصله جدایی از سیستم حفاظت صاعقه خارجی  

۴-۱-۴-۱۵- تدابیر حفاظتی جهت کاهش صدمه به سیستم های الکتریکی و الکترونیکی 

تدابیر حفاظتی (SPM) ممکن در این خصوص عبارتند از : 

    • هم بندی و اتصال زمین 

    • استفاده از شیلد مغناطیسی 

    • تعیین مسیر مناسب برای خطوط مرتبط با تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی 

    • واسط های ایزوله کننده 

سیستم وسایل حفاظتی سرج هماهنگ شده 

یادآوری 1- این تدابیر ممکن است به تنهایی یا به صورت ترکیبی به کار رود. 

یادآوری 2-- استفاده از ردیاب های توفان تندری مطابق با استاندارد 62793 IEC و اتخاذ تمهیدات مناسب می تواند منجر به کاهش خرابی سیستم های الکترونیکی و الکتریکی شود (ر.ک. بخش ۱۵-۸) 

۵-۱-۴-۱۵- انتخاب تدابیر حفاظتی 

انتخاب تدابیر حفاظتی بهینه توسط مهندس طراح، بسته به موقعیت مکانی و نوع خطر و آسیب احتمالی و لحاظ کردن ملاحظات اقتصادی و با عنایت به نتیجه مطالعه مدیریت ریسک انجام می شود. معیارهای لازم برای مدیریت ریسک و انتخاب مناسب ترین تدابیر حفاظتی در استاندارد 2-62305 IEC تشریح شده است. 

۲-۴-۱۵- معیارهای اساسی جهت حفاظت ساختمانها و تاسیسات در برابر صاعقه 

۱-۲-۴-۱۵- کلیات 

برای دستیابی به یک سیستم حفاظت صاعقه ایده آل باید ساختمان توسط یک شیلد رسانای پیوسته، با ضخامت مناسب احاطه و به طور مطلوب زمین شده باشد. همچنین باید تمامی تاسیسات و تجهیزات فلزی وارده به ساختمان مانند لوله های فلزی آب و گاز، شیلد کابل ها و غیره در بدو ورود به شکلی مطلوب هم بند شده باشند. 

تدابیر بالا باعث جلوگیری از نفوذ جریان صاعقه و میدان مغناطیسی مرتبط با آن به تجهیزات داخل ساختمان شده و از بروز آسیب ها و خطرات حرارتی جریان و نیز قوس و اضافه ولتاژ روی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی خواهد شد. 

در عمل رسیدن به حفاظتی کامل و با ریسک صفر نوعی ایده آل گرایی بوده و دارای صرفه اقتصادی نیست زیرا در حالت واقعی ساختمان ها و تاسیسات را نمی توان به تمامی و کاملاً داخل چنین شیلد پیوسته ای به ضخامت مناسب قرار داد. به عبارت دیگر کوچک ترین نقصی در پیوستگی با ضخامت شیلد باعث نفوذ جریان صاعقه به داخل ساختمان شده و منجر به آسیب های فیزیکی یا خطرات جانی با اختلال در عملکرد تجهیزات داخل ساختمان می شود. 

در نتیجه لازم است متناسب با طبقه بندی مشخصات و پارامترهای جریان صاعقه (تراز حفاظت صاعقه)، تدابیر حفاظتی لازم، با هدف به حداقل رساندن آسیب ها و تبعات آنها انجام شوند.

۲-۲-۴-۱۵- تراز حفاظت صاعقه 

برای حفاظت در برابر صاعقه چهار تراز حفاظتی (I تا IV) متناظر با یک مقدار حداقل و یک مقدار حداکثر جریان صاعقه معرفی می شوند. 

یادآوری - در این نشریه مجموعه تدابیر حفاظتی در برابر صاعقه که پارامترهای حداقل و حداکثر آن از تراز حفاظتی 1 تجاوز می کند بیان نخواهد شد. 

مقادیر حداکثر پارامترهای جریان صاعقه برای ترازهای حفاظتی چهارگانه مطابق جدول (15-2) است. این پارامترها برای طراحی اجزای سیستم حفاظت صاعقه از جمله سطح مقطع و ضخامت هادی ترمینال هوایی و هادی نزولی قابلیت عبور جریان از وسیله حفاظتی سرج انتخاب فاصله جدایی مناسب برای جلوگیری از قوس و مطالعات شبیه سازی جریان صاعقه استفاده می شود. 

مقادیر حداقل جریان صاعقه مطابق جدول (۱۵-۳) برای ترازهای حفاظتی چهارگانه، به منظور مشخص کردن شعاع گوی غلتان (ر.ک. بند ۱۵-۶-۱-۲-۲-۲) و نیز به منظور تعریف زون های حفاظتی صاعقه نیز استفاده می شوند. این مقادیر در جانمایی ترمینال هوایی و تعریف LPZ0B هم کاربرد دارند. 

۳-۲-۴-۱۵- زون های حفاظت صاعقه 

انجام تدابیر حفاظتی نظیر سیستم حفاظت صاعقه (LPS)، استفاده از کابل های دارای شیلد، استفاده از شیلد مغناطیسی و پیش بینی وسایل حفاظتی سرج در گرو تعیین صحیح زون های حفاظتی صاعقه هستند. زون های حفاظتی، متناسب با خطرات ناشی از صاعقه به شکل زیر تعریف می شوند (شکل (15-1)) 

    • LPZ0A : زونی که در معرض برخورد مستقیم صاعقه با حداکثر جریان و میدان مغناطیسی است. 

    • LPZ0B : رونی که در مقابل برخورد مستقیم صاعقه حفاظت شده است ولی قسمتی از جریان صاعقه و تمامی میدان مغناطیسی صاعقه ممکن است به این زون وارد شود. 

    • LPZ1 : زونی که در آن اضافه جریان صاعقه به کمک تقسیم جریان و استفاده از واسط های ایزوله کننده و/یا استفاده از وسایل حفاظتی سرج در مرز این زون، محدود شده است. ممکن است با استفاده از شیلد فضایی میدان مغناطیسی در داخل زون تضعیف شود. 

    • LPZ2 , … , n : زون یا زون هایی که در آن اضافه جریان صاعقه به کمک تقسیم جریان و استفاده از واسط های ایزوله کننده و/یا استفاده از وسایل حفاظتی سرج در مرز این زون بیشتر از قبل محدود شده باشد. ممکن است با استفاده از شیلد فضایی متعدد میدان مغناطیسی در داخل زون های حفاظتی بیش تر از قبل تضعیف شوند. 

۴-۲-۴-۱۵- حفاظت ساختمان ها 

۱-۴-۲-۴-۱۵- حفاظت جهت کاهش خسارت های فیزیکی و خطرات جانی 

ساختمان تحت حفاظت باید داخل زون حفاظتی LPZ0B یا بالاتر قرار گیرد. این کار با طراحی و نصب سیستم حفاظت صاعقه انجام خواهد شد. هر سیستم حفاظت صاعقه (LPS) شامل سیستم حفاظت صاعقه خارجی و سیستم حفاظت صاعقه داخلی است. سیستم حفاظت صاعقه خارجی وظایف زیر را بر عهده دارد :

    • جلوگیری از برخورد مستقیم صاعقه به ساختمان و تأسیسات بیرونی (توسط سیستم ترمینال هوایی) 

    • هدایت ایمن جریان صاعقه به زمین (توسط سیستم هادی نزولی) 

    • پراکنده کردن جریان صاعقه در زمین (توسط سیستم ترمینال زمینی) 

آنچه از سیستم حفاظت صاعقه داخلی انتظار میرود جلوگیری از خطرات قوس و اضافه ولتاژ خطرناک در داخل ساختمان با استفاده از هم بندی هم پتانسیل کننده با جدایی تجهیزات حساس الکتریکی و الکترونیکی از اجزای سیستم حفاظت صاعقه است. 

۲-۴-۲-۴-۱۵- حفاظت جهت کاهش خرابی سیستم های داخلی 

به منظور حفاظت در برابر ضربه های الکترومغناطیسی صاعقه (LEMP) و کاهش خطر بروز خرابی در سیستم های داخلی باید موارد زیر محدود شود : 

    • سرج های ناشی از تزویج های القایی و مقاومتی به علت برخورد صاعقه به ساختمان 

    • سرج های ناشی از تزویج القابی به علت برخورد به نزدیکی ساختمان 

    • سرج های منتقل شده توسط خطوط برق و مخابرات متصل به سازه به علت برخورد به خطوط یا به نزدیکی خطوط 

    • تزویج مستقیم میدان مغناطیسی با تجهیز

سیستم تحت حفاظت باید در داخل LPZ1 یا زون های بالاتر قرار گیرد. دست یابی به این هدف از طریق تدابیر حفاظتی (SPM) برای سیستم الکتریکی و الکترونیکی، مشتمل بر شیلد کردن مغناطیسی که میدان های القایی را تضعیف می کنند و یا مسیریابی مناسب سیم کشی به منظور کاهش حلقه های القایی محقق می شود. هم بندی برای قسمت های فلزی و سیستم هایی که از مرز زون های حفاظت صاعقه مختلف عبور می کنند باید در مرز هر زون صورت پذیرد. این هم بندی باید از طریق هادی های هم بندی یا در صورت لزوم توسط وسایل حفاظتی سرج (SPD ها) صورت پذیرد تدابیر حفاظتی برای تمامی LPZ ها باید با بخش ۱۵-۷ مطابقت داشته باشند. 

حفاظت موثر در برابر اضافه ولتاژها، که منجر به بروز خرابی در سیستم های داخلی ساختمان می شوند، ممکن است از طریق واسطه ای ایزوله کننده و/یا یک سیستم وسایل حفاظتی سرج هماهنگ شده، که اضافه ولتاژها را به مقادیری کم تر از ولتاژ ضربه اسمی سیستم مورد حفاظت محدود می کند، تامین شود. وسایل حفاظتی سرج باید مطابق با الزامات بند. 15-۷-4 انتخاب و نصب شوند. 

۳-۴-۱۵- طراحی سیستم حفاظت صاعقه 

از منظر اقتصادی انجام طراحی فنی و بهینه برای سیستم حفاظت صاعفه امکان پذیر است. به ویژه اگر مراحل طراحی و اجرای سیستم حفاظت صاعقه با مراحل طراحی و ساخت ساختمان تحت حفاظت هماهنگ شده باشند. به طور خاص، در طراحی خود ساختمان باید از قسمت های فلزی آن تا حد ممکن به عنوان قسمتی از سیستم حفاظت خارجی استفاده شود. در طراحی کلاس و مکان سیستم حفاظت صاعقه برای ساختمان های موجود، باید محدودیت ها و موقعیت فیزیکی ساختمان را در نظر گرفت. 

مدارک طراحی سیستم حفاظت صاعقه باید تمامی اطلاعاتی که برای کسب اطمینان از اصلاح و تکمیل تاسیسات نیاز است. در بر داشته باشد (ر.ک. شکل (15-2)) سیستم حفاظت صاعقه باید به وسیله طراحان و مجریان دیصلاح و کار آزموده طراحی و نصب شوند (ر.ک. بخش 4.2.E استاندارد 3-62305 IEC) 

۴-۴-۱۵- پیوستگی الکتریکی قسمت های فلزی و آرماتورها در ساختمان های بتنی 

آرماتورهای فولادی به کار رفته در ساختمانهای بتن مسلح از نظر الکتریکی در صورتی پیوسته محسوب میشوند که توسط یک شبکه از هادی و اتصال الکتریکی مجاز به شکلی ایمن (مثلا با استفاده از کلمپ) به هم متصل شوند (ر.ک. بند ۱۳-۷-۴ فصل ۱۳)

ارتباط الکتریکی مطلوب آرماتورهای اسکلت بتنی باید به وسیله انجام آزمون پیوستگی بین بالاترین و پایین ترین قسمت ساختمان (سطح زمین) بررسی شود. مقاومت الکتریکی کل نباید بزرگتر از 0/2Ω باشد (اندازه گیری باید توسط ابزاری انجام شود که برای این کار مناسب است، به خصوص از لحاظ جریانی که در خلال آزمون برقرار می شود). اگر این مقدار به دست نیاید یا انجام آزمون ممکن نباشد از آرماتورهای موجود در بتن مسلح نباید به عنوان هادی نزولی استفاده شود. و طبیعتاً لازم خواهد بود که یک مجموعه هادی نزولی خارجی نصب شود. 

یادآوری - الزام برقراری یک مقاومت الکتریکی حداکثر 0/2Ω را می توان با استفاده از اندازه گیری مقاومت بین بالاترین نقطه هادی نزولی یعنی در محل اتصال به ترمینال هوایی و پایین ترین نقطه آن یعنی محل اتصال به ترمینال زمینی با استفاده از یک دستگاه اندازه گیری با چهار ترمینال (دو ترمینال برای تزریق جریان و دو ترمینال برای اندازه گیری ولتاژ) مطابق با شکل (۱۵-۳) بررسی نمود. توصیه می شود جریان تزریقی دستگاه آزمون در حدود ۱۰ آمپر تنظیم شود.

یادآوری 1- از آنجا که اثر حرارتی ناشی از عبور جریان صاعقه ممکن است باعث ترک خوردگی بتن شود، استفاده از آرماتور فولادی (اصلی یا اضافی) به تنهایی به منظور ایجاد پیوستگی الکتریکی در داخل اسکلت بتنی برای اهداف حفاظت در برابر صاعقه مجاز نیست (ر.ک. بند ۱۳-۷-۴ فصل ۱۳). 

یادآوری 2- کلمپ هایی که برای ایجاد پیوستگی فولاد داخل ساختمانهای بتن مسلح به کار می روند، باید مطابق استاندارد ملی ایران به شماره ۱-۱۸۴۹۹ و/یا شیوه نامه مربوطه در مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی ساخته و آزموده شده باشند.