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eLibrary > IEC 62305-1 Ed. 3.0 b:2024 Protection against lightning - Part 1: General principles >

IEC 62305-1 Ed. 3.0 b:2024 Protection against lightning - Part 1: General principles, 2024

English [Go to Page]
CONTENTS
FOREWORD
INTRODUCTION
1 Scope
2 Normative references
3 Terms and definitions
4 Lightning current parameters
5 Damage due to lightning [Go to Page]
5.1 Damage to a structure [Go to Page]
5.1.1 General
5.1.2 Effects of lightning on a structure
5.1.3 Sources and causes of damage to a structure
5.2 Types of loss
6 Need for lightning protection [Go to Page]
6.1 Risk and frequency
6.2 Need for lightning protection for reduction of risk R
6.3 Need for lightning protection for reduction of frequency of damage F
7 Protection measures [Go to Page]
7.1 General
7.2 Protection measures to reduce injury to human beings by electric shock
7.3 Protection measures to reduce physical damage
7.4 Protection measures to reduce failure of internal systems
7.5 Protection measures selection
8 Basic criteria for protection of structures [Go to Page]
8.1 General
8.2 Lightning protection levels (LPLs)
8.3 Lightning protection zones (LPZs)
8.4 Protection of structures [Go to Page]
8.4.1 Protection to reduce physical damage and life hazard
8.4.2 Protection to reduce the failure of internal systems
Annex A (informative) Parameters of lightning current [Go to Page]
A.1 Lightning flashes to earth
A.2 Lightning current parameters
A.3 Fixing the maximum lightning current parameters for LPL I [Go to Page]
A.3.1 General
A.3.2 First positive stroke and long stroke
A.3.3 First negative stroke
A.3.4 Subsequent stroke
A.4 Fixing the minimum lightning current parameters
Annex B (informative) Time functions of the lightning current for analysis purposes
Annex C (informative) Simulation of the lightning current for test purposes [Go to Page]
C.1 General
C.2 Simulation of the specific energy of the first positive stroke and the charge of the long stroke
C.3 Simulation of the front current steepness of the impulses
Annex D (informative) Test parameters simulating the effects of lightning currenton LPS components [Go to Page]
D.1 General
D.2 Current parameters relevant to the point of strike
D.3 Current sharing
D.4 Effects of lightning current causing possible damage [Go to Page]
D.4.1 Thermal effects
D.4.2 Mechanical effects
D.4.3 Combined effects
D.4.4 Sparking
D.4.5 Soil ionization
D.5 LPS components, relevant problems and test parameters [Go to Page]
D.5.1 General
D.5.2 Air terminations
D.5.3 Down conductors
D.5.4 Connecting components
D.5.5 Earth terminations
D.6 Surge protective devices (SPDs) [Go to Page]
D.6.1 General
D.6.2 SPD containing spark gaps
D.6.3 SPD containing metal-oxide varistors
D.7 Summary of the test parameters to be adopted in testing LPS components
Annex E (informative) Surge currents due to lightning at different installation points [Go to Page]
E.1 General
E.2 Surge currents due to flashes to the structure (source of damage S1) [Go to Page]
E.2.1 Surge currents flowing through external conductive parts and lines connected to the structure
E.2.2 Factors influencing the sharing of the lightning current and related charge in power lines
E.2.3 Surge currents flowing through line conductors connected to the structure
E.2.4 Surge currents flowing through conductive parts and cables internal to the structure connected to LPS
E.2.5 Surge currents flowing through cables connected to different points of the earth-termination system within the same earth-termination system
E.3 Surge currents due to flashes to lines (source of damage S3)
E.4 Surges due to flashes near the lines (source of damage S4)
E.5 Surge currents due to induction effects (sources of damage S1 or S2) [Go to Page]
E.5.1 General
E.5.2 Surges inside an unshielded LPZ 1
E.5.3 Surges inside shielded LPZs
E.6 Conventional surge currents
Bibliography
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Connection between the various parts of the IEC 62305 series
Figure 2 – LPZ defined by an LPS (IEC 62305-3)
Figure 3 – LPZ defined by LPS and SPM (IEC 62305-4)
Figure A.1 – Definitions of impulse current parameters according to IEC 62475 [7]
Figure A.2 – Definitions of long duration stroke parameters
Figure A.3 – Schematic representation (not to scale) of possible components of downward flashes (typical in flat territory and to lower structures) and multiple strokes downward flashes
Figure A.4 – Schematic representation (not to scale) of possible components of upward flashes (typical of exposed or higher structures or both)
Figure A.5 – Cumulative frequency distribution of lightning current parameters (dotted line through 50 % value)
Figure B.1 – Shape of the current rise of the first positive stroke
Figure B.2 – Shape of the current tail of the first positive stroke
Figure B.3 – Shape of the current rise of the first negative stroke
Figure B.4 – Shape of the current tail of the first negative stroke
Figure B.5 – Shape of the current rise of the subsequent negative strokes
Figure B.6 – Shape of the current tail of the subsequent negative strokes
Figure B.7 – Amplitude density of the lightning current according to LPL I
Figure C.1 – Example test generator for the simulation of the specific energy of the first positive stroke and the charge of the long stroke
Figure C.2 – Definition of the current steepness in accordance with Table C.3
Figure C.3 – Example test generator for the simulation of the front steepness of the first positive stroke for large test items
Figure C.4 – Example test generator for the simulation of the front steepness of the subsequent negative strokes for large test items
Figure D.1 – General arrangement of two conductors for the calculation of electrodynamic force
Figure D.2 – Typical conductor arrangement in an LPS
Figure D.3 – Diagram of the stresses F for the configuration of Figure D.2
Figure D.4 – Force per unit length F’ along the horizontal conductor of Figure D.2
Tables [Go to Page]
Table 1 – Effects of lightning on typical structures
Table 2 – Sources of damage, causes of damage, types of loss according to the point of strike
Table 3 – Maximum values of lightning parameters according to LPLs
Table 4 – Minimum values of lightning parameters and related rolling sphere radius corresponding to LPLs
Table 5 – Probabilities for the limits of the lightning current parameters
Table A.1 – Tabulated values of lightning current parameters (CIGRE [9], [10], [11])
Table A.2 – Logarithmic normal distribution of lightning current parameters – Mean µ and dispersion σ log calculated from 5 % and 95 % values (CIGRE [9], [10], [11])
Table A.3 – Values of probability P as function of the lightning current I peak value
Table B.1 – Parameters for Equation (B.1)
Table C.1 – Test parameters of the first positive stroke
Table C.2 – Test parameters of the long stroke
Table C.3 – Test parameters of the strokes
Table D.1 – Summary of the lightning threat parameters to be considered in the calculation of the test values for the different LPS components and for the different LPLs
Table D.2 – Physical characteristics of typical materials used in LPS components
Table D.3 – Temperature rise for conductors of different sections as a function of W/R
Table E.1 – Conventional surge currents due to lightning flashes on low-voltage systems
Table E.2 – Conventional surge currents due to lightning flashes on telecommunication systems
Français [Go to Page]
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS
INTRODUCTION
1 Domaine d'application
2 Références normatives
3 Termes et définitions
4 Paramètres du courant de foudre
5 Dommages dus à la foudre [Go to Page]
5.1 Dommages sur la structure [Go to Page]
5.1.1 Généralités
5.1.2 Effets de la foudre sur une structure
5.1.3 Sources et causes de dommages sur une structure
5.2 Types de pertes
6 Nécessité d'une protection contre la foudre [Go to Page]
6.1 Risque et fréquence
6.2 Nécessité d'une protection contre la foudre pour une réduction du risque R
6.3 Nécessité d'une protection contre la foudre pour une réduction de la fréquence des dommages F
7 Mesures de protection [Go to Page]
7.1 Généralités
7.2 Mesures de protection destinées à réduire les blessures sur des êtres humains par choc électrique
7.3 Mesures de protection destinées à réduire les dommages physiques
7.4 Mesures de protection destinées à réduire les défaillances des réseaux internes
7.5 Choix des mesures de protection
8 Critère de base pour la protection des structures [Go to Page]
8.1 Généralités
8.2 Niveaux de protection contre la foudre (NPF)
8.3 Zones de protection contre la foudre (ZPF)
8.4 Protection des structures [Go to Page]
8.4.1 Protection pour réduire les dommages physiques et le danger de mort
8.4.2 Protection pour réduire les défaillances des réseaux internes
Annexe A (informative) Paramètres du courant de foudre [Go to Page]
A.1 Coups de foudre à la terre
A.2 Paramètres du courant de foudre
A.3 Détermination des valeurs maximales du courant de foudre pour le NPF I [Go to Page]
A.3.1 Généralités
A.3.2 Premier coup de foudre positif et coup de foudre de longue durée
A.3.3 Premier coup négatif
A.3.4 Coup subséquent
A.4 Détermination des valeurs minimales du courant de foudre
Annexe B (informative) Fonctions temporelles du courant de foudre à des fins d'analyse
Annexe C (informative) Simulation du courant de foudre aux fins d'essais [Go to Page]
C.1 Généralités
C.2 Simulation de l'énergie spécifique du premier coup de foudre positif et de la charge du coup de foudre de longue durée
C.3 Simulation de la raideur du courant de montée des chocs
Annexe D (informative) Paramètres d'essai qui simulent les effets du courant de foudre sur les composants des systèmes de protection contre la foudre (SPF) [Go to Page]
D.1 Généralités
D.2 Paramètres du courant relatifs au point d'impact
D.3 Répartition du courant
D.4 Effets du courant de foudre qui entraînent des dommages éventuels [Go to Page]
D.4.1 Effets thermiques
D.4.2 Effets mécaniques
D.4.3 Effets combinés
D.4.4 Étincelles
D.4.5 Ionisation du sol
D.5 Composants des SPF, problèmes afférents et paramètres d'essai [Go to Page]
D.5.1 Généralités
D.5.2 Dispositif de capture
D.5.3 Conducteurs de descente
D.5.4 Composants de connexion
D.5.5 Prises de terre
D.6 Parafoudres (SPD) [Go to Page]
D.6.1 Généralités
D.6.2 Parafoudres avec éclateurs
D.6.3 Parafoudres avec des varistances à oxyde métallique
D.7 Récapitulatif des paramètres d'essai à retenir lors des essais des composants des parafoudres
Annexe E (Informative) Courants de surcharge dus à la foudre en différents points de l'installation [Go to Page]
E.1 Généralités
E.2 Courants de surcharge dus à des coups sur la structure (source de dommages S1) [Go to Page]
E.2.1 Courants de surcharge qui circulent dans les éléments conducteurs extérieurs et les lignes connectées à la structure
E.2.2 Facteurs qui influencent la répartition du courant de foudre et la charge associée dans les lignes de puissance
E.2.3 Courants de surcharge qui circulent dans les conducteurs de ligne connectés à la structure
E.2.4 Courants de surcharge qui circulent dans les éléments conducteurs et les câbles internes de la structure connectée au SPF
E.2.5 Courants de surcharge qui circulent dans des câbles connectés à différents points d'un réseau de prises de terre dans le même réseau de prises de terre
E.3 Courants de surcharge dus à des coups sur les lignes (source de dommages S3)
E.4 Chocs dus à des impacts à proximité des lignes (source de dommages S4)
E.5 Courants de choc dus à des effets d'induction (sources de dommages S1 ou S2) [Go to Page]
E.5.1 Généralités
E.5.2 Chocs dans une ZPF 1 non écrantée
E.5.3 Chocs dans des ZPF écrantées
E.6 Courants de surcharge conventionnels
Bibliographie
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Articulation entre les différentes parties de la série IEC 62305
Figure 2 – Zones de protection contre la foudre (ZPF) définies par un SPF (IEC 623053)
Figure 3 – Zones de protection contre la foudre (ZPF) définies par un SPF et une MPF (IEC 62305-4)
Figure A.1 – Définition des paramètres de courant de choc selon l'IEC 62475 [7]
Figure A.2 – Définitions des paramètres d'un coup de foudre de longue durée
Figure A.3 – Représentation schématique (non à l'échelle) des composantes possibles d'éclairs descendants (habituels en plaine et sur des structures peu élevées) et d'éclairs descendants à décharges multiples
Figure A.4 – Représentation schématique (non à l'échelle) des composantes possibles d'éclairs ascendants (habituels sur des structures exposées ou élevées ou les deux)
Figure A.5 – Fréquence de distribution cumulative des paramètres du courant de foudre (ligne discontinue à 50 %)
Figure B.1 – Forme de la montée du courant du premier coup positif
Figure B.2 – Forme du courant sur la queue du premier coup positif
Figure B.3 – Forme de la montée du courant du premier coup négatif
Figure B.4 – Forme du courant sur la queue du premier coup négatif
Figure B.5 – Forme de la montée du courant des coups négatifs subséquents
Figure B.6 – Forme du courant sur la queue des coups négatifs subséquents
Figure B.7 – Densité du courant de foudre pour le NPF I
Figure C.1 – Exemple de générateur d'essai pour la simulation de l'énergie spécifique du premier coup de foudre positif et pour la charge du coup de foudre de longue durée
Figure C.2 – Définition de la raideur du courant conformément au Tableau C.3
Figure C.3 – Exemple de générateur d'essai pour la simulation de la raideur de montée du premier coup positif sur des appareils d'essais imposants
Figure C.4 – Exemple de générateur d'essai pour la simulation de la raideur de montée des coups négatifs subséquents sur des appareils d'essais imposants
Figure D.1 – Disposition générale de deux conducteurs pour le calcul de la force électrodynamique
Figure D.2 – Disposition type des conducteurs d'un SPF
Figure D.3 – Diagramme des contraintes F pour la configuration de la Figure D.2
Figure D.4 – Force par unité de longueur F' le long du conducteur horizontal de la Figure D.2
Tableaux [Go to Page]
Tableau 1 – Effets de la foudre sur des structures types
Tableau 2 – Sources de dommages, causes de dommages et types de pertes en fonction du point d'impact
Tableau 3 – Valeurs maximales des paramètres de foudre qui correspondent aux niveaux de protection contre la foudre
Tableau 4 – Valeurs minimales des paramètres de foudre et rayon de sphère fictive associé qui correspondent aux niveaux de protection contre la foudre
Tableau 5 – Probabilités des limites des paramètres du courant de foudre
Tableau A.1 – Valeurs des paramètres du courant de foudre (CIGRE [9], [10], [11])
Tableau A.2 – Distribution logarithmique normale des paramètres de courant de foudre – Moyenne µ et dispersion σ log calculées à partir des valeurs pour 5 % et 95 % (CIGRE [9], [10], [11])
Tableau A.3 – Valeurs de probabilité P comme fonction de la valeur de crête du courant de foudre I
Tableau B.1 – Paramètres pour l'Équation (B.1)
Tableau C.1 – Paramètres d'essai du premier coup positif
Tableau C.2 – Paramètres d'essai du coup de foudre de longue durée
Tableau C.3 – Paramètres d'essai des coups
Tableau D.1 – Récapitulatif des paramètres de menace de foudre à prendre en compte pour le calcul des valeurs d'essais pour différents composants des SPFet pour différents NPF
Tableau D.2 – Caractéristiques physiques de matériaux types utilisés dans les composants des SPF
Tableau D.3 – Élévation de température de conducteurs de différentes sections en fonction de W/R
Tableau E.1 – Courants de surcharge conventionnels dus à des impacts de foudre sur des réseaux basse tension
Tableau E.2 – Courants de surcharge conventionnels dus à des coups de foudre sur des réseaux de communication [Go to Page]

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