مقاله‌ها

ارزیابی ریسک سیستم حفاظت صاعقه

ترجمه استاندارد IEC 62305-2

A.1.1 خسارات و تلفات:

A.1.1.1 منبع خسارت :

مواردی که در ادامه آورده شده با توجه به نقطه برخورد صاعقه دسته بندی شده است (جدول الف-1).

S1: برخورد صاعقه با ساختمان

S2: برخورد صاعقه نزدیک ساختمان

S3: برخورد صاعقه به سرویس

S4: برخورد صاعقه نزدیک سرویس

A.1.1.2 نوع خسارت

D1: آسیب به موجودان زنده

D2: خسارت فیزیکی

D3: آسیب به سیستم های الکتریکی و الکترونیکی

A.1.1.3 نوع تلفات

L1: تلفات جانی

L2: قطع سرویس رسانی به عموم

L3: خسارت به میراث فرهنگی

L4: خسارت اقتصادی (ساختمان ها و تجهیزات داخل آنها)

A.1.2 احتمال خطر و مولفه های آن :

A.1.2.1 احتمال خطر:

احتمال خطر R مقدار تلفات سالانه میانگین می باشد که می توان آن را در ساختمان ها به موارد زیر دسته نمود:

R1: خطر تلفات جانی

R2: خطر قطع سرویس رسانی به عموم

R3: خطر خسارت به میراث فرهنگی

R4: خطر تلفات اقتصادی

برای بدست آوردن R مولفه های آن که احتمال خطرات جزئی وابسته به منشاء و نوع خسارت می باشندباید محاسبه گردند.

A.1.2.2 مولفه های احتمال خطر در ساختمان با توجه به احتمال برخورد صاعقه :

Ra: مولفه های آسیب به موجودات زنده از طریق ولتاژ گام و تماس در مناطقی تا ارتفاع 3 متر در خارج ساختمان. در صورت وجود ساختمان های نگهداری احشام و همچنین در حالت تلفات نوع L1.

نکته 1: احتمال خطر ناشی از ولتاژهای گام و تماس که در داخل ساختمان بر اثر صاعقه ایجاد می شوند در این استاندارد بررسی نشده اند.

نکته 2: در مواردی که افراد در معرض اصابت مستقیم صاعقه می باشند (مثل استادیوم ها یا طبقات بالایی پارکینگ ها) نیز می توان از قوانین این استاندارد کمک گرفت.

Rb: این مولفه مربوط به خسارات فیزیکی می باشد که می تواند موجب انفجار یا آتش سوزی شود و برای محیط اطراف خطر آفرین باشد. در این مولفه احتمال بوقوع پیوستن همه تلفات (L1، L2، L3) وجود دارد.

Rc: مولفه های مربوط به اعمال خسارت به سیستم های داخلی که از طریق LEMP ایجاد شده اند. تلفات نوع L2 در همه حالات احتمال وقوع داشته و نوع L1 تنها در صورت ساختمان های با خطر انفجار، بیمارستان ها و یا ساختمان هایی که خسارت به سیستم های داخلی مستقیما جان انسان را به خطر بیاندازد احتمال وقوع خواهد داشت.

A.1.2.3 احتمال خطر در حالت برخورد صاعقه به نزدیک یک ساختمان :

Rm: مولفه های مربوط به اعمال خسارت به سیستم های داخلی که از طریق LEMP ایجاد شده اند. تلفات نوع L2 در همه حالات احتمال وقوع داشته و نوع L1 تنها در صورت ساختمان های با خطر انفجار، بیمارستان ها و یا ساختمان هایی که خسارت به سیستم های داخلی مستقیما جان انسان را به خطر بیاندازد احتمال وقوع خواهد داشت.

A.1.2.4 احتمال خطر در حالت برخورد صاعقه به سرویس های متصل به ساختمان :

Ru: مولفه های آسیب به موجودات زنده از طریق ولتاژ تماس در داخل ساختمان که ناشی از ورود جریان صاعقه به داخل خطوط ساختمان می باشد. در صورت وجود زمین ها و املاک کشاورزی و همچنین در حالت تلفات نوع L1.

Rv: مولفه های مربوط به خسارت فیزیکی (آتش یا انفجار ناشی از جرقه های ایجاد شده میان تاسیسات و بخش های فلزی که معمولا در ورودی فاز به ساختمان بوجود می آید) که از انتقال جریان صاعقه در سرویس ها بوجود می آید. تمام تلفات (L1، L2، L3) احتمال وقوع خواهند داشت.

Rv: مولفه های مربوط به اعمال خسارت به سیستم های داخلی که ناشی از اضافه ولتاژ می باشد. تلفات نوع L2 در همه حالات احتمال وقوع داشته و نوع L1 تنها در صورت ساختمان های با خطر انفجار، بیمارستان ها و یا ساختمان هایی که خسارت به سیستم های داخلی مستقیما جان انسان را به خطر بیاندازد احتمال وقوع خواهد داشت.

نکته: سرویس های نام برده در این ارزیابی شامل خطوطی است که به ساختمان وارد می شوند. صاعقه هایی که به لوله ها یا نزدیک آنها اصابت نمایند بدلیل همبندی که در آنه در نظر گرفته می شود، بعنوان منبعی برای ایجاد خسارت در نظر گرفته نمی شوند. در صورتی که همبندی صورت نگرفته باشد باید احتمال خطر آنها را نیز مد نظر قرار داد.

A.1.2.5 احتمال خطر در حالت برخورد صاعقه در نزدیکی سرویس های متصل به ساختمان :

Rz: مولفه های مربوط به خرابی در سیستم های داخلی ناشی از اضافه ولتاژ القایی در خطوط ورودی که به ساختمان منتقل می شوند. تلفات نوع L2 در همه حالات احتمال وقوع داشته و نوع L1 تنها در صورت ساختمان های با خطر انفجار، بیمارستان ها و یا ساختمان هایی که خسارت به سیستم های داخلی مستقیما جان انسان را به خطر بیاندازد احتمال وقوع خواهد داشت.

A.1.3 رابطه میان مولفه های خطر در ساختمان :

R1: خطر تلفات جانی

1) تنها برای ساختمان های با خطر انفجار و برای بیمارستان ها یا سایر ساختمان هایی که قطع سیستم های داخلی می تواند بلافاصله موجب خطرات جانی شود.

R2: خطر قطع سرویس رسانی به عموم

R3: خطر خسارت به میراث فرهنگی

R4: خطر تلفات اقتصادی

2) تنها در املاکی که خطر جانی حیوانات را تهدید نماید

ترکیب احتمال خطر فرمول های بالا،در جدول زیر نیز قابل مشاهده است.

A.2 مدیریت خطر :

A.2.1 بنیاد طراحی :

اقدامات زیر باید صورت گیرد.

- باید شیء مورد حفاظت بهمراه مشخصات آنها شناسایی شوند؛

- انواع تلفات و خطرهای (R) احتمالی مربوطه مشخص گردند؛

- تخمین میزان R برای همه تلفات R1 تا R4؛

- تخمین میزان نیاز به حفاظت، با مقایسه میان R1، R2 و R3 برای ساختمان های با احتمال خطر قابل تحمل ؛

- تخمین صرفه اقتصادی حفاظت با مقایسه هزینه تلفات کل با یا بدون اقدامات حفاظتی. بدین منظور لازم است مولفه های احتمال خطر R4، برای بدست آوردن هزینه ها، تخمین زده شود.

A.2.2 قسمت هایی از ساختمان که در بررسی احتمال خطر در نظر گرفته می شوند:

- خود ساختمان

- تاسیسات داخلی ساختمان

- محتویات داخل ساختمان

- اشخاص داخل ساختمان یا افرادی که تا فاصله 3 متری از اطراف ساختمان قرار دارند

- محیط اطراف که تحت تاثیر خسارت وارده به ساختمان قرار دارند

محافظت شامل سرویس های متصل به خارج از ساختمان نمی شود.

A.3 ریسک قابل تحمل Rt :

مقادیر پیشنهاد شده برای ریسک قابل تحمل در جایی که صاعقه می تواند منجر به تلفات جانی یا خسارت به میراث فرهنگی شود، در جدول زیر نمایش داده شده است.

A.2.4 معیارهایی برای سنجش لزوم حفاظت :

احتمال خطر R1، R2 و R3 را برای سنجش نیاز به حفاظت در برابر صاعقه مد نظر قرار می دهیم.

برای در نظر گرفتن هر کدام از احتمال خطرها باید مراحل زیر طی شود:

- شناسایی مولفه های تشکیل دهنده (Rx) آنها

- محاسبه این مولفه ها

- محاسبه میزان احتمال خطر کل R (جدول A.1.2)

- تعیین ریسک قابل تحمل

چنانچه R<=RT باشد نیازی به حفاظت در برابر صاعقه نمیباشد

چنانچه R>RT باشد باید اقداماتی در راستای کاهش RT>=R برای همه حالات احتمال خطر صورت گیرد.

A.2.5 روند تخمین صرفه اقتصادی حفاظت :

این امر به منظور کاهش تلفات اقتصادی L4 صورت می گیرد، که برای اطمینان از دست یابی به این امر مراحل زیر باید رعایت شوند.

- شناسایی مولفه های تشکیل دهنده (Rx) که ریسک Rx را تشکیل می دهد.

- محاسبه این مولفه ها در نبود تجهیزات حفاظتی

- محاسبه هزینه تلفات سالانه در همه مولفه های ریسک

- محاسبه هزینه سالانه CL از تلفات کل در نبود تجهیزات حفاظتی

- اتخاذ تصمیم در مورد اقدامات حفاظتی

- محاسبه مولفه های احتمال خطر Rx در حضور تجهیزات حفاظتی

- محاسبه هزینه تلفات باقیمانده سالانه در همه مولفه های ریسک Rx در ساختمان یا سرویس حفاظت شده

- محاسبه هزینه کل سالیانه CRL تلفات باقی مانده در حفاظتی

- محاسبه هزینه سالانه CPM اقدامات حفاظتی

- مقایسه قیمت ها

اگر سیستم حفظت در برابر صاعقه هزینه بر نخواهد بود.

اگر ، اقدامات حفاظتی می توانند موجب ذخیره پول در طی دوره عملکرد سازه یا سرویس شود.

A.2.6 انتخاب نوع اقدامات حفاظتی :

این انتخاب بر عهده طراح می باشد که با توجه به احتمال خطر R و مولفه های آن و همچنین با بررسی جنبه های اقتصادی و فنی نوع حفاظت را تعیین نماید.

برای انواع تلفات یک سری اقدامات حفاظتی وجود دارد که دست یابی به آنها می تواند شرایط را برای ما برآورده سازد. این راه حل ها باید با در نظر گرفتن مسائل فنی و اقتصادی انتخاب شوند. یک روش ساده برای انتخاب اقدامات حفاظتی در قالب فلوچارت شکل A.1 زیر آورده شده است. طراح باید بحرانی ترین ریسک را شناسایی و با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی سعی بر کاهش آن نماید.

A.3 ارزیابی احتمال خطر در ساختمان :

A.3.1 معادله اولیه :

تمام مولفه های خطر که در A.1 معرفی شدند را می توان با معادله زیر بیان نمود:

Nx: تعداد رخداد خطرناک سالانه (A.4)

Px: احتمال وارد شدن خسارت به ساختمان (A.5)

Lx: تلفات حاصله (A.6)

نکته 1: Nx متاثر از چگالی برخورد صاعقه با زمین (Ng) و مشخصات فیزیکی جسم مورد حفاظت و خاک اطراف آن می باشد.

نکته 2: Px متاثر از از مشخصات جسم مورد حفاظت و اقدامات حفاظتی فراهم شده می باشد.

نکته 3: Lx متاثر از نوع کاربری شیء، حضور افراد، نوع سرویسی که ارائه می شود، ارزش اجسام مورد حفاظت و اقدامات اجرا شده برای کاهش تلفات می باشد.

A.3.2 ارزیابی مولفه های خطر برخورد صاعقه به ساختمان (S1) :

بدین منظور می توان از روابط زیر استفاده نمود:

- مولفه های مربوط به آسیب موجودات زنده (D1)

- مولفه های مربوط به خسارات فیزیکی (D2)

- مولفه های مربوط به خرابی سیستم های داخلی (D3)

A.3.3 ارزیابی مولفه های خطر برخورد صاعقه به نزدیکی ساختمان (S2) :

- مولفه های مربوط به از کار افتادن سیستم های داخلی (D3)

A.3.4 ارزیابی مولفه های خطر برخورد صاعقه به خطوط موجود متصل به ساختمان (S3) :

برای این ارزیابی می توان از روابط زیر استفاده نمود:

- مولفه های مربوط به آسیب موجودات زنده (D1)

- مولفه های مربوط به خسارات فیزیکی (D2)

- مولفه های مربوط به خرابی سیستم های داخلی (D3)

اگر خط بیش از یک قسمت داشته باشد، مقادیر Rv، Ru و Rw از مجموع این سه مولفه بدست می آید که وابسته به هر قسمت از خط می باشد. قسمت هایی از خطوط که بین ساختمان و شروع نقطه توزیع می باشند را باید در نظر گرفت.

در ساختمان هایی با بیش از یک خط اتصال با مسیرهای مختلف، محاسبات برای هر خط باید بصورت جداگانه صورت گیرد.

A.3.5 ارزیابی مولفه های خطر برخورد صاعقه در نزدیکی خطوط موجود متصل به ساختمان (S4) :

بدین منظور می توان از رابطه زیر استفاده کرد:

- مولفه های مربوط به خرابی سیستم های داخلی (D3)

اگر خط بیش از یک قسمت داشته باشد، مقدار Rz از مجموع Rzهای مربوط به هر قسمت از خط بدست می آید. قسمت هایی از خط را در نظر می گیریم که میان ساختمان و اولین نقطه توزیع قرار گرفته باشند.

در ساختمان هایی با بیش از یک خط اتصال با مسیرهای مختلف، محاسبات برای هر خط باید بصورت جداگانه صورت گیرد.

در این ارزیابی، اگر باشد، فرض می کنیم می باشد.

A.3.6 خلاصه ای از مولفه های خطر در یک ساختمان :

در جدول زیر با توجه به نوع خسارت و منابع ایجاد کننده آن مولفه های خطر بصورت خلاصه آورده شده اند.

اگر ساختمان به بخش های مختلف Zs (بخش A.3.7) تقسیم بندی شده باشند، مولفه های خطر باید برای همه مناطق ارزیابی شوند.

میزان احتمال خطر کل (R) ساختمان از مجموع مولفه های خطر بخش های (Zs) مختلف تشکیل دهنده آن بدست می آید.

A.3.7 تقسیم بندی ساختمان به بخش های مختلف Zs :

برای ارزیابی این مولفه ها، ساختمان را می توان به بخش های مختلف تقسیم نمود که هر کدام ویژگی های مشابهی خواهند داشت. هر چند می توان یک ساختمان را به عنوان یک بخش واحد فرض نمود.

بخش های مختلف را با توجه به موارد زیر تعریف می کنیم:

- نوع خاک کف (مولفه های خطر Ru و Ra)،

- محفظه های نسوز (مولفه های خطر Rv و Rb)،

- Spatial shields (مولفه های خطر Rm و Rc).

می توان بخش های بیشتری را نیز با توجه به موارد زیر تعریف نمود:

- نوع طرح بندی سیستم های داخلی (مولفه های خطر Rc و Rm)،

- وجود یا امکان ارائه اقدامات حفاظتی (تمام مولفه های خطر)،

- مقادیر تلفات Lx (تماما مولفه های خطر).

تقسیم بندی ساختمان به بخش های مختلف باید امکان اجرای بهترین اقدامات حفاظتی را در اختیار ما قرار دهد.

A.3.8 ارزیابی مولفه های خطر در یک ساختمان بخش بندی شده (Zs) :

قوانین ارزیابی مولفه های خطر به نوع آن بستگی دارد.

A.3.8.1 مولفه های خطر R1، R2، R3 و R4 :

A.3.8.1.1 ساختمان های تک منطقه ای :

در این حالت تنها یک منطقه حفاظتی که کل ساختمان را شامل شود در نظر می گیریم. طبق بند A.3.7، احتمال خطر R از مجموع مولفه های خطر Rx بدست می آید. قوانین زیر باید در این ارزیابی در نظر گرفته شوند:

- پارامترهای مربوط به تعداد رخدادهای خطرناک N باید طبق A.4 محاسبه شوند؛

- پارامترهای مربوط به احتمال خسارت P نیز طبق A.5 بدست می آیند.

بعلاوه:

- برای Ra، Rb، Ru، Rv، Rw تنها می توان یک مقدار در نظر گرفت و چنانچه چند مقدار برای یک مولفه بدست آید بیشترین مقدار را در نظر می گیریم.

- چنانچه بیش از یک سیستم داخلی داشته باشیم، مقادیر Pm و Pc که در محاسبه مولفه های Rc و Rm بکار می روند از فرمول های زیر بدست می آیند:

که Pmi و Pci پارامترهای مرتبط به سیستم داخلی i می باشند.

- پارامترهای مربوط به مقادیر اتلاف L باید طبق A.6 بدست آیند.

با توجه به کاربری ساختمان ممکن است از مقادیر میانگین در بخش A.6 استفاده شود.

با استثنا قائل شدن Pc و Pm که در بالا به آن اشاره شد، برای سایر حالات، اگر بیش از یک مقدار برای پارامترهای مختلف در یک منطقه داشته باشیم، مقادیری که بیشترین میزان خطر را به ما می دهند انتخاب می کنیم.

چنانچه کل ساختمان را به عنوان یک منطقه در نظر بگیریم موجب هزینه بر شدن پروژه خواهد شد چرا که یک معیار حفاظتی را باید در کل ساختمان اعمال نماییم.

A.3.8.1.2 ساختمان های با چند منطقه حفاظتی :

در این حالت ساختمان را به چندین بخش Zs تقسیم بندی می نماییم. احتمال خطر در کل ساختمان از مجموع آن در مناطق مختلف ساختمان بدست می آید.

تقسیم بندی یک ساختمان به منطقه های حفاظتی مختلف دست طراح را برای طراحی بخش هایی با مشخصات نامتعارف و انتخاب بهترین اقدامات حفاظتی برای هر منطقه، باز می گذارد که می تواند در کاهش هزینه ها کمک بسزایی نماید.

A.4 تخمین تعداد رخدادهای خطرناک سالانه N :

A.4.1 کلیات :

میانگین N به میزان فعالیت طوفان همراه با رعد و برق در منطقه و مشخصات فیزیکی آن بستگی دارد. میزان N، از ضرب میزان تراکم صاعقه در منطقه (Ng) در مجموع مساحت معادل جسم با در نظر گرفتن ضرایب تصحیح برای مشخصات فیزیکی جسم بدست می آید.

میزان تراکم صاعقه Ng میزان وقوع صاعقه در Km2 در سال می باشد.

نکته: اگر نقشه Ng در دسترس نباشد می توان آنرا از طریق فرمول زیر اندازه گیری نمود:

0.1 Ng = Td

Td در این فرمول میزان روزهای طوفانی همراه رعد و برق می باشد که از نقشه های ایزوکرونیک بدست می آید.

رخدادهایی که می توانند برای یک ساختمان تحت محافظت خطر آفرین باشند شامل موارد زیر می باشند:

- - برخورد صاعقه به ساختمان

- - برخورد صاعقه به نزدیکی ساختمان

- - برخورد صاعقه به سرویس های ورودی به ساختمان

- - برخورد صاعقه به نزدیکی سرویس های ورودی به ساختمان

- - برخورد صاعقه با ساختمان هایی که سرویس به آن منصل می باشد

روش ساده شده تنها در ساختمان هایی که موارد زیر در آنها مطرح باشد قابل اجرا است

- - خطر آتش سوزی کم باشد

- - خطر آتش سوزی بالا اما میزان سطح هراس حاصل از آن کم باشد

- - خطر انفجار نداشته باشیم

- - در معرض خطرات محیط زیستی نباشیم

- - بیمارستان نباشد

A.4.2 ارزیابی میانگین رخدادهای خطرناک سالانه بدلیل برخورد صاعقه با ساختمان (Nd) و به سازه های مجاور متصل در پایان خط در نقطه “a” :

A.4.2.1 تعیین سطح جاذب Ad :

برای سازه های ایزوله در زمین های مسطح، سطح جاذب Ad سطحی است که مشابه شکل A.3 از تقاطع میان زمین با خطی که با شیب 1:3 که از بالاترین سطح ساختمان به سمت زمین کشیده شود، و اطراف آن بصورت دایره رسم شود، بدست می آید.محاسبه میزان Ad می تواند بصورت هندسی یا از طریق فرمول بدست آید.

A.4.2.1.1 ساختمان با شکل مستطیلی :

سطح جاذب ساختمانی مستطیلی شکل دارای طول L، عرض W و ارتفاع H بر روی یک سطح مسطح از طریق فرمول زیر قابل محاسبه می باشد.

نکته: برای محاسبات دقیق تر باید ارتفاع نسبی وجه های مختلف ساختمان نسبت به زمین اطراف در فاصله 3H ازساختمان بررسی شود.

A.4.2.1.2 ساختمان های با اشکال پیچیده :

در ساختمان های با اشکال پیچیده مثلا ساختمان هایی که دارای خر پشته (شکل A.5) می باشند بهتر است از روش هندسی برای محاسبات استفاده شود (شکل A.6) چرا که اختلاف در نتیجه می تواند چشم گیر باشد.

یک روش تخمینی قابل قبول برای بدست آوردن سطح جاذب نیز می تواند از مجموع حداکثر مقدار و سطح جاذب مربوط به خرپشته () بدست آید. از فرمول زیر قابل محاسبه است:

Hp ارتفاع خر پشته می باشد.

A.4.2.1.3 ساختمان بعنوان بخشی از یک سازه بزرگتر باشد :

زمانی که S قسمتی از ساختمان B باشد، زمانی که موارد زیر رعایت شده باشند می توان از S به عنوان مبنای محاسبه Ad استفاده نمود (شکل A.6).

- بخش S یک قسمت جداگانه بصورت عمودی از ساختمان B می باشد؛

- ساختمان B خطر انفجار نداشته باشد؛

- از انتشار آتش از ساختمان S و سایر قسمت های B از طریق دیوارهایی با مقاومت در برابر آتش بالای 120 دقیقه (REI 120) یا حفاظت های معادل، جلوگیری شود.

- از انتشار اضافه ولتاژ در خطوط از طریق نصب SPDها در ورودی خطوط یا اقدامات حفاظتی معادل جلوگیری شود.

نکته: برای کسب اطلاعات در مورد REI به مجله رسمی اتحادیه اروپا مراجعه شود.

زمانی که این موارد برآورده نشوند اندازه کل ساختمان B را در نظر می گیریم.

A.4.2.2 موقعیت نسبی ساختمان :

موقعیت ساختمان که در فضای باز قرار گرفته باشد یا توسط اجسام دیگر احاطه شده باشد با کمک ضریب موقعیت Cd (جدول A.5) بررسی می شود.

A.4.2.3 تعداد رخدادهای خطرناک (Nd) در ساختمان (در قسمت “b”) :

Nd از طریق زیر قابل محاسبه می باشد:

Ng : چگالی برخورد صاعقه با زمین (1/km/year)

Ad/b : سطح جاذب ساختمان ایزوله شده (m2) (شکل A.3)

Cd/b : ضریب موقعیت ساختمان (جدول A.5)

A.4.2.4

تعداد رخدادهای خطرناک (Nda) در ساختمان مجاور (در قسمت “a”)

Ng : چگالی برخورد صاعقه با زمین (1/km/year)

Ad/a: سطح جاذب ساختمان ایزوله شده مجاور (m2) (شکل A.3)

Cd/b: ضریب موقعیت ساختمان مجاور (جدول A.2)

Ct: ضریب تصحیح حضور ترانسفورمر HV/LV در سرویسی است که ساختمان به آن متصل است، که میان نقطه برخورد و ساختمان قرار گرفته است (جدول A.4).

A.4.3 ارزیابی تعداد رخدادهای خطرناک ناشی از برخورد صاعقه به نزدیکی ساختمان Nm :

این ضریب از طریق فرمول زیر قابل محاسبه خواهد بود:

Ng: چگالی برخورد صاعقه با زمین (1/km/year)

Am: سطح جاذب برخورد صاعقه در نزدیکی ساختمان (m2) (شکل A.3)

سطح جاذب Am به خطوط تا فاصله 250 متر از قطر ساختمان بسط داده می شود (شکل A.7).

اگر Nm<1 ، از Nm=1 باید در محاسبات استفاده شود.

A.4.4 ارزیابی تعداد رخدادهای خطرناک ناشی از برخورد صاعقه به یک سرویس NL :

در سرویس های دارای یک مقطع NL از فرمول زیر محاسبه می شود:

Ng: چگالی برخورد صاعقه با زمین (1/km/year)

At: سطح جاذب برخورد صاعقه با سرویس () (جدول A.3 و شکل A.7)

Cd: ضریب موقعیت سرویس (جدول A.2)

Ct: ضریب تصحیح حضور ترانسفورمر HV/LV در سرویسی است که ساختمان به آن متصل است، که میان نقطه برخورد و ساختمان قرار گرفته است (جدول A.4). این ضریب در ......

Al: سطح جاذب برخورد صاعقه با سرویس ()؛

Ai: سطح جاذب برخورد صاعقه در نزدیکی سرویس ()؛

Hc: ارتفاع هادی سرویس از سطح زمین (m)؛

Lc: طول

Ha: ارتفاع ساختمان اتصال یافته در نقطه “a” از سرویس (m)؛

Hb: ارتفاع ساختمان اتصال یافته در نقطه “b” از سرویس (m)؛

p : مقاومت زمینی که سرویس در آن دفن شده است بر حسب اهم متر و حداکثر مقدار آن را 500 اهم متر می توان فرض کرد.

در این محاسبات:

- زمانی که مقدار Lc را نداشته باشیم آن را 1000 در نظر می گیریم؛

- زمانی که مقاومت خاک منطقه را نداشته باشیم آن را 500 اهم متر بدست می آوریم؛

- برای کابل های دفنی که بصورت مش اجرا شده اند، Ai=Al=0 را به عنوان سطح جاذب معادل در نظر می گیریم؛

- ساختمانی که در بخش اتصال به سرویس “b” قرار دارد باید محافظت گردد.

نکته: اطلاعات بیشتر در این مورد را می توان در استاندارد ITU یافت.

A.4.5 ارزیابی تعداد رخدادهای خطرناک سالانه میانگین ناشی از برخورد صاعقه گیر به نزدیکی سرویس (NI) :

برای سرویس های یک بخشی (هوایی، زمینی،..) مقدار NI از فرمول زیر محاسبه می شود:

Ng: چگالی برخورد صاعقه با زمین (1/km/year)

AI: سطح جاذب برخورد صاعقه با سرویس () (جدول A.3 و شکل A.7)

Ce: ضریب محیطی (جدول A.8)

A.5 ارزیابی احتمال خسارت به ساختمان (Px) :

احتمالات داده شده در این بخش از NFC (در این ضمیمه) زمانی صحت خواهد داشت که اقدامات حفاظتی با استانداردهای مربوطه تطابق داشته باشند.

مقادیر احتمالات Px تنها زمانی کمتر از 1 می شودکه اقدامات برای کل ساختمان یا منطقه مشخص ساختمان قابل بسط دادن باشد.

A.5.1 احتمال (PA) بروز آسیب جانی ناشی از اصابت صاعقه :

احتمالات بروز آسیب جانی ناشی از ولتاژ گام و تماس در جدول A.9 آورده شده است.

نکته: زمانی که از میلگردها یا اسکلت سازه بعنوان هادی میانی استفاده می شود، یا زمانی که محدودیت های فیزیکی فراهم شده باشد، از PA می توان صرف نظر نمود.

A.5.2 احتمال (PB) بروز خسارت فیزیکی به ساختمان ناشی از صاعقه :

این مولفه با توجه سطح حفاظتی در برابر صاعقه (LPL) در جدول A.10 دسته بندی شده است.

A.5.3 احتمال (Pc) ایجاد خرابی در سیستم های داخلی ناشی از اصابت صاعقه به ساختمان:

این مساله به نوع حفاظت SPD ساختمان بستگی دارد.

مقادیر Pspd به سطح حفاظت در برابر صاعقه ای (LPL) که SPD در آن طراحی شده بستگی دارد، که جدول A.11 قابل مشاهده است.

A.5.4 احتمال (PM) ایجاد خرابی در سیستم های داخلی ناشی از اصابت صاعقه در نزدیکی ساختمان :

این احتمال به اقدامات حفاظتی در برابر صاعقه (LPM) بستگی دارد،که با استفاده از ضریبKMS قابل بدست آوردن می باشد.

زمانی که SPD الزامات NFEN 61643-11 و CLC/TS 61643-12 را رعایت نکرده باشد، مقدار PM برابر مقدار PMS می باشد.

مقادیر PMS بعنوان تابعی از KMS در جدول A.12 آورده شده است، که در آن KMS ضریبی است که به عملکرد اقدامات حفاظتی بستگی دارد.

زمانی که SPD الزامات NFEN 61643-11 و CLC/TS 61643-12 را رعایت کرده باشد، مقدار PM مقداری کمتر خواهد بود که بینPspd و PMS می باشد.

در تجهیزات سیستم های داخلی که سطح مقاومت در برابر ولتاژکه در استانداردهای مربوطه آورده شده را رعایت نکرده باشند PMS را برابر یک در نظر می گیریم.

مقادیر ضریب KMS از روش زیر محاسبه می شود

Ks1: اثر پوشش حفاظتی ساختمان را در نظر میگیرد، سیستم ESE یا پوشش های دیگری در مرز LPZ0 و LPZ1

Ks2: اثر پوشش حفاظتی حفاظ های داخلی ساختمان که در مرز بین LPZ X و LPZ Y قرار می گیرند که در آن X>0 Y>1 می باشد.

Ks2: مشخصات سیم کشی داخلی را در نظر می گیرد.

: ولتاژ مقاومت در برابر ایمپالس سیستم تحت حفاظت داخلی را در نظر می گیرد.

در یک LPZ، در فاصله ای ایمن از مرز پوشش،که حداقل برابر عرض مش (w) می باشد، ضرایب و برای سیستم ESE یا مش سطحی از فرمول های زیر قابل محاسبه می باشد:

که w(m) عرض پوشش سطحی، عرض مش هادی های میانی سیستم ESE، فاصله میان ستون های فلزی ساختمان، یا فاصله بین قاب های بتنی مسلح (تقویت شده توسط آرماتور) می باشد.

در حفاظ های فلزی[3] با ضخامت 0,1 mm تا 0,5 داریم:

برای مثال زمانی که فاصله از حفاظ در رنج 0,1w الی 0,2w متغیر است، مقادیر و باید دو برابر شوند.

نکته: حداکثر مقدار مقادیر برابر 1 می باشد.

در سیم کشی هایی که در درون محفظه های فلزی صورت گرفته اند و همچنین از هم دو انتها به میله های هم پتانسیل ساز همبند شده اند، مقادیر باید در 0,1 ضرب شوند.

مقدار از فرمول زیر محاسبه می شود:

که ولتاژ مقاومت در برابر ایمپالس نامی سیستم تحت حفاظت بر حسب kV می باشد.

چنانچه تجهیزاتی با سطوح مقاومت در برابر ایمپالس متفاوتی داشته باشیم ضریب مربوط به کمترین مقدار آن را انتخاب می کنیم.

A.5.5 احتمال بروز خسارت به موجودات زنده بر اثر برخورد صاعقه به سرویس () :

مقادیر احتمال اعمال آسیب به موجودات زنده بر اثر ولتاژ تماس بر اثر برخورد صاعقه به سرویس های ورودی به ساختمان به مشخصات حفاظ سرویس ها، ولتاژ مقاومت در برابر ایمپالس، نوع اقدامات حفاظتی (جدول A.9) و همچنین SPD استفاده شده در ورودی سرویس بستگی دارد.

زمانی که SPDها به منظور هم پتانسیل سازی استفاده نمی شوند، مقدار برابر با (احتمال خرابی سیستم های داخلی به دلیل برخورد صاعقه به سرویس های متصل) می باشد. مقادیر آن در جدول A.14 آورده شده است.

زمانی که از SPD برای اهداف هم پتانسیل سازی بهره می گیریم، مقدار مقدار کمتری خواهد بود که بین مقادیر (جدول A.11) و می باشد.

نکته:

در سرویس های بدون روکش برابر 1 می باشد.

زمانی که اقدامات حفاظتی همچون محدودیت های فیزیکی، علائم خطر و ... فراهم شده باشد احتمال باید با ضرب کردن آن در مقادیر داده شده در جدول A.9 کاهش داده شود.

A.5.6 احتمال بروز خسارت های فیزیکی به سرویس ناشی از اصابت صاعقه () :

این مولفه به پوشش سرویس ها، ولتاژ مقاومت در برابر ایمپالس سیستم های داخلی متصل به سرویس و همچنین وجود SPD بستگی دارد.

نکته: --------

A.5.7 احتمال بروز خرابی در سیستم های داخلی ناشی از اصابت صاعقه به سرویس () :

این مولفه به مشخصات پوشش سرویس ها، ولتاژ مقاومت در برابر ایمپالس سیستم های داخلی متصل به سرویس و همچنین وجود SPD بستگی دارد.

A.5.8 احتمال بروز خرابی در سیستم های داخلی ناشی از اصابت صاعقه در نزدیکی سرویس () :

این مولفه به مشخصات پوشش سرویس ها، ولتاژ مقاومت در برابر ایمپالس سیستم های داخلی متصل به سرویس و همچنین اقدامات حفاظتی بستگی دارد.

زمانی که SPDها به منظور هم پتانسیل سازی استفاده نمی شوند، مقدار برابر با (احتمال خرابی سیستم های داخلی به دلیل برخورد صاعقه به سرویس های متصل) می باشد. مقادیر آن در جدول A.15 آورده شده است.

A.6 ارزیابی میزان تلفات در ساختمان () :

A.6.1 میانگین تلفات سالانه :

مقدار میانگین خسارت وارده می باشد که از برخورد صاعقه بوجود می آید.

مقدار آن بستگی به عوامل زیر دارد:

- تعداد نفرات و میزان زمان حضور آنها در منطقه پر خطر

- نوع و اهمیت سرویس ارائه شده به عموم

- ارزش کالاهایی که ممکن است خسارت ببینند

با توجه به نوع آن (، ، ، ) برای هر نوع از تلفات، و با در نظر گرفتن نوع خسارت (، و ) متغیر است.

- تلفات ناشی از آسیب دیدگی ولتاژ گام و تماس

- تلفات ناشی از خسارات فیزیکی

- تلفات ناشی از خرابی سیستم های داخلی

A.6.2 تلفات جانی :

مقادیر ، و می تواند با توجه به تعداد نسبی قربانی های حوادث از رابطه تقریبی زیر بدست آید:

: تعداد نفرات احتمالی در معرض خطر

: تعداد کل نفرات قابل انتظار (در داخل ساختمان)
: میزان زمان حضور افراد در منطقه خطرناک در خارج از ساختمان (فقط ) یا داخال آن (، و ) بر حسب ساعت
مقدار میانگین ، و برای زمانی که تعیین ، و دشوار باشد، در جدول A.16 آورده شده است.

میزان تلفات جانی متاثر از مشخصات ساختمان می باشد.

: ضریب کاهنده تلفات جانی است که به نوع خاک بستگی دارد (جدول A.17).

: ضریب کاهنده تلفات جانی است که به نوع کف سازی بستگی دارد (جدول A.17).

: ضریب کاهنده تلفات ناشی از خسارت فیزیکی مربوط به اقدامات پیشگیرانه عواقب آتش سوزی است (جدول A.18).

: ضریب کاهنده تلفات ناشی از خسارت فیزیکی مربوط به خطر آتش سوزی است (جدول A.19).

: ضریب افزایش تلفات ناشی از خسارت فیزیکی است زمانی که خطرات خاصی داشته باشیم (جدول A.18).

اگر بیش از یک اقدام پیشگیرانه صورت گرفته باشد کمترین مقدار را در نظر می گیریم.

در ساختمان های با خطر انفجار، در همه حالات می باشد.

نکته 1: در ساختمان های با خطر انفجار یا ساختمان های حاوی مواد محترقه ارزیابی rf دقیق تری نیاز خواهیم داشت.

نکته 2: ساختمان های با خطر آتش سوزی بالا شامل ساختمان هایی ساخته شده از مصالح قابل احتراق، یا سقف های قابل احتراق و یا ساختمان هایی با بار آتش بیش از .