Täckningsstudier för elinstallationer på kritiska tak

Vid installation av åskskyddssystem för verksamhetskritiska projekt sker det dagligen en interaktion mellan elektrisk utrustning och de installationer som installeras på taknivå.

I den här artikeln berättar Hadi Baik Daraei, Senior Design Manager på LPI Group, vad en täckningsstudie är, hur du kan skydda ditt datacenters tak och elektriska utrustning mot blixtnedslag, bästa praxis och standarder för att skydda elektrisk utrustning på taknivå samt undantag för skyddskrav för ett verksamhetskritiskt datacenter.

Täckningsstudie

Som experter på design, upphandling och konstruktion av åskskydd, jordning och överspänningsskydd, LPI Groupkunderna anger att vårt tekniska konstruktionsteam ska utföra en täckningsstudie av deras datacenter för att bedöma om datacentret och dess installationer på taket är helt skyddade mot direkta blixtnedslag.

Den här komplexa studien kan utföras med hjälp av olika interna programvaror som AutoCAD 3D, XGSLAB och SES Shield 3D av det mycket skickliga elektrotekniska teamet på LPI. Som en del av täckningsstudien finns det tre skyddsmetoder som bör specificeras, vilka inkluderar:

Metoden med rullande sfärer

Denna metod simulerar hur blixten interagerar med en byggnad om den slår ner direkt. Designteamet illustrerar en sfär med en viss radie som rullar över en byggnads yta, och där sfären rör sig kan blixten slå ner.

Den här metoden är den mest omfattande och används vanligtvis för komplicerade strukturer som datacenter, läkemedelsfabriker och batterifabriker.

Mesh-metod

Denna metod är inte beroende av konstruktionens höjd. En invändning mot denna metod är att den inte kan användas på böjda ytor utan måste användas på plana ytor.

Det är viktigt att notera att nätmetoden inte är lämplig för att skydda utrustning på taket.

Vinkelmetod

Denna metod är ett 3D-koncept där det skyddade området är den kon som sveps av den linje som utgår från spetsen av luftavslutningsstången och slutar vid strukturens yta. Det skyddade området kommer att vara konformat om det rör sig om en enkel luftledningsstång, men det kan också vara ett tältformat skyddat område.

Bilden nedan visar en täckningsstudie av ett läkemedelsprojekt i Europa.

Överväganden under konstruktionsfasen

Som en del av täckningsstudien granskas solceller och VVS-system. När de är installerade på ett tak kallas de för takarmaturer, och det är därför av största vikt att även inkludera dem i det kompletta skyddet av byggnadens yttre.

Som en del av övervägandena i konstruktionsfasen anges i standarden IEC 62305-3, Protection Against Lightning - Part 3: Physical Damage to Structures and Life Hazard, att metalltakfästen inte behöver extra skydd om deras dimensioner inte överstiger alla följande värden:

Höjd över taknivå 0,3 m.
Armaturens totala yta 1.^0m2
Längden på fixturen 2.0m

PV-celler och HVAC-utrustning är uteslutna. från de ovan nämnda villkoren.

Takarmaturer som ingår i byggnadsmodellerna, t.ex. solceller och VVS-system, är elektriska enheter som är anslutna till byggnadens interna ledningsnät och jordanslutningspunkten. Detta kan leda till ett övertryck på systemet och till problem som t.ex. överspänningar som sprider sig till det interna ledningsnätet och kretsarna. Om man inte skyddar sig mot överspänningsutbredning kan det leda till avbrott i datacentret eller någon annan byggnad.

HVAC-utrustning har en avgörande betydelse för hur tillgänglig IT-utrustningen är. Detta beror på att normala driftsförhållanden råder när HVAC-systemet tillhandahåller den luftkonditionering som krävs för att hålla IT-rummet inom specifikationerna. Även i IT-rum med måttlig täthet kan ett bortfall av HVAC-systemet (antingen genom strömavbrott eller fel på kylutrustningen) resultera i branta temperaturgradienter och därmed höga temperaturer i inloppet till rummet och utrustningen.

Enligt standarden IEC TR 63227 rekommenderas ett minimiskydd av "nivå III" för solceller. I denna standard anges följande: "I särskilda fall, t.ex. för objekt av kulturellt värde eller krav på ökad tillgänglighet för systemet, kan ytterligare åtgärder eller en annan klass av åskskyddssystem krävas". Som ett resultat av detta finns det då ett behov av att överväga vissa skyddsåtgärder för att kontrollera sidoeffekterna av överspänningsutbredningen i de interna ledningarna och kretsarna för att förhindra potentiella avbrott eller förlust av liv.

LPI GroupTekniska designteamet utför täckningsstudier med hjälp av minst två olika programvaror för att jämföra resultaten och se till att den elektriska utrustningen på datacentrets tak och i byggnaden är väl skyddad mot direkta blixtnedslag.

Slutsats

När blixten slår ner i elektrisk utrustning som är installerad på taket får den interna utrustningen som är ansluten till takarmaturen, t.ex. solceller och VVS-system, utökade bieffekter.

För att minska risken för driftstopp rekommenderar LPI att man måste tillhandahålla ett fullständigt åskskydd för all elektrisk takutrustning. Detta kan åstadkommas genom att ta med takarmaturer i en täckningsstudie. På en byggnad där takarmaturer inte är skyddade mot blixtnedslag föreslår LPI:s tekniska ingenjörer att en täckningsstudie utförs för att installera lämpligt blixtskydd för armaturerna, särskilt om det finns reglerande villkor eller krav från försäkringsbolag.

Om man inte har något skydd mot blixtnedslag kan det leda till driftsstopp, förlust och skada på utrustning och eventuellt förlust av människoliv.

När täckningsstudien är klar och det nya åskskyddet är installerat, LPI Group kommer att utföra ett årligt underhåll av systemet för att säkerställa ett fullständigt skydd av byggnadens ytterhölje.

Fyll i kontaktformuläret för att tala med vårt tekniska designteam om täckningsstudier för ditt uppdragskritiska projekt.

LPI Group - Skydd från moln till mark

Av Hadi Beik Daraei, Senior Design Manager på LPI Group