Αντικεραυνική προστασία στη βιομηχανία

Οι κεραυνοί αποτελούν έναν από τους σημαντικότερους εξωτερικούς κινδύνους για τις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, καθώς μπορούν να προκαλέσουν υπερτάσεις, βλάβες σε αυτοματισμούς, διακοπή παραγωγής και σημαντικές οικονομικές απώλειες. Ένα ολοκληρωμένο σύστημα προστασίας μπορεί να αποτρέψει τέτοιους κινδύνους και να αυξήσει την αξιοπιστία της εγκατάστασης. Μερικές από τις ζημιές που μπορεί να προκαλέσει ένας κεραυνός στον βιομηχανικό εξοπλισμό είναι:

• Φθορά ή καταστροφή PLC, αισθητήρων και συστημάτων ελέγχου.
• Βλάβη σε κινητήρες, inverter και ηλεκτρικούς πίνακες.
• Διακοπές λειτουργίας και απώλεια δεδομένων.
• Θερμικές και μηχανικές καταπονήσεις σε καλώδια.
• Κίνδυνο πυρκαγιάς σε χώρους με εύφλεκτα υλικά.

Οι επιπτώσεις δεν περιορίζονται μόνο σε υλικές ζημιές αλλά επηρεάζουν την ασφάλεια του προσωπικού και τη διαθεσιμότητα της παραγωγής. Η προστασία σε μια βιομηχανία βασίζεται σε τρεις αλληλοσυμπληρούμενους τομείς, που είναι οι εξής:

1. Εξωτερική προστασία (LPS): Συστήματα αντικεραυνικής προστασίας (Lightning Protection Systems [LPS]) για συλλογή και εκτροπή του κεραυνικού ρεύματος με ακίδες, αγωγούς καθόδου και γείωση. 2. Εσωτερική προστασία: Μείωση ηλεκτρομαγνητικών επιδράσεων μέσω εξισώσεων δυναμικού, θωράκισης καλωδίων και σωστής χωροθέτησης.
2. Προστασία υπέρτασης: Απαγωγοί κρουστικών υπερτάσεων (Surge Protection Devices [SPD]) που περιορίζουν τις υπερτάσεις πριν φτάσουν στον εξοπλισμό.

Εξωτερική προστασία και προστασία υπέρτασης

Το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας λειτουργεί ως το «σύστημα σύλληψης» του κεραυνού. Μεταφέρει την τεράστια ενέργεια του κεραυνικού ρεύματος με ασφάλεια στη γείωση, προστατεύοντας την κατασκευή από μηχανικές ή θερμικές φθορές ενώ χωρίς τέτοιο σύστημα, ο εξοπλισμός παραμένει πλήρως εκτεθειμένος. Ακόμη και με ένα ισχυρό εξωτερικό σύστημα, οι έμμεσες υπερτάσεις και τα επαγωγικά ρεύματα μπορούν να διεισδύσουν στο εσωτερικό της εγκατάστασης. Η εσωτερική προστασία μειώνει αυτές τις επιδράσεις και προστατεύει ιδιαίτερα ευαίσθητα κυκλώματα, διασφαλίζοντας τη σωστή λειτουργία των αυτοματισμών.

Οι απαγωγοί κρουστικών υπερτάσεων εμποδίζουν τις υπερτάσεις να φτάσουν στον εξοπλισμό, απορροφώντας ή εκτρέποντάς τες. Υπάρχουν τρεις τύποι απαγωγών:

1. Αυτοί που παρέχουν προστασία από ρεύματα κεραυνού, οι οποίοι τοποθετούνται στην κύρια παροχή.
2. Αυτοί που παρέχουν προστασία από υπερτάσεις δικτύου, οι οποίοι τοποθετούνται στους υποπίνακες.
3. Αυτοί που παρέχουν προστασία συσκευών υψηλής ευαισθησίας.

H σημασία της γείωσης

Η γείωση αποτελεί τη βάση ολόκληρου του συστήματος. Μια εγκατάσταση με υψηλή αντίσταση γείωσης ή ανομοιογενείς συνδέσεις μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές ζημιές, ακόμη κι αν διαθέτει ακριβά συστήματα προστασίας.

Πιο συγκεκριμένα απαιτείται χαμηλή αντίσταση γείωσης, ενιαίο σύστημα για ισχύ και αυτοματισμούς, εξισώσεις δυναμικού και αντοχή σε μεγάλα ρεύματα. Στοιχεία σε βιομηχανικές μονάδες που είναι πιο ευάλωτα σε κεραυνικά φαινόμενα είναι:

• Υποσταθμοί μέσης και υψηλής τάσης.
• Κέντρα ελέγχου κινητήρων (Motor Control Centers [MCC])και συστήματα κινητήρων.
• Προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές (Programmable Logic Controller [PLC]), συστήματα εποπτικού ελέγχου και απόκτησης δεδομένων (Supervisory Control And Data Acquisition [SCADA]) και γραμμές αυτοματισμού.
• Συστήματα τεχνολογίας πληροφοριών (information technology [IT]) και κρίσιμες υποδομές δεδομένων.
• Υπαίθρια καλωδίωση, αντλιοστάσια, δεξαμενές.
• Απομακρυσμένοι σταθμοί μέτρησης ή ελέγχου.

Σε αυτές τις περιοχές απαιτείται ενισχυμένη προστασία και προσεκτικός σχεδιασμός.

Πρότυπα σχεδίασης

Η διεθνής σχεδίαση συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας βασίζεται στα παρακάτω πρότυπα:

• IEC 62305 (πλήρης οδηγία για ανάλυση κινδύνου & σχεδίαση προστασίας).
• IEC 60364-4-44 & 5-54 (υπερτάσεις και γειώσεις).
• EN 61643-11 (απαιτήσεις για απαγωγούς κρουστικών υπερτάσεων).
• Τοπικοί κανονισμοί ή ειδικές απαιτήσεις, π.χ. για περιβάλλον εκρηκτικής ατμόσφαιρας (Atmosphere Explosive [AT.EX.]).

Η συμμόρφωση με αυτά τα πρότυπα αποτελεί δείκτη αξιοπιστίας και ποιότητας.

Βέλτιστες πρακτικές

Για μια ασφαλή και αξιόπιστη εγκατάσταση απαιτούνται:

• Εκπόνηση μελέτης κινδύνου κεραυνών (σύμφωνα με IEC 62305).
• Τοποθέτηση απαγωγών κρουστικών υπερτάσεων σε όλες τις εισόδους γραμμών (ισχύος, δεδομένων, ελέγχου).
• Σύστημα σύνδεσης γειώσεων TN-S, στο οποίο ο αγωγός προστασίας (PE) είναι χωριστός από τον ουδέτερο αγωγό (Ν).
• Τακτικές θερμογραφίες, ειδικά για κρίσιμους πίνακες.
• Περιοδικός έλεγχος γειώσεων και συνδέσεων.
• Αντικατάσταση απαγωγών κρουστικών υπερτάσεων, όταν φθαρούν ή παρουσιάσουν βλάβη.

Οφέλη

Τα οφέλη μιας σύγχρονης αντικεραυνικής προστασίας είναι:

• Σημαντική μείωση βλαβών και νεκρών χρόνων.
• Προστασία προσωπικού και υποδομών.
• Αύξηση της διάρκειας ζωής του εξοπλισμού.
• Μείωση του κόστους της συντήρησης.
• Συμμόρφωση με ασφαλιστικές και τεχνικές απαιτήσεις.
• Βελτίωση της συνολικής αξιοπιστίας της παραγωγικής διαδικασίας.