효과적인 서지 보호는 단순히 설치되는 것이 아닙니다.보호해야 할 시스템과 현장에 널리 퍼져 있는 주변 조건에 따라 개별적으로 조정되어야 합니다.이러한 이유로 디자인과 개념은 일관성이 있어야 합니다.이는 표준 및 규정을 고려하는 것부터 낙뢰 보호 구역에 따른 분류에 이르기까지 많은 세부 사항을 고려해야 함을 의미합니다.

낙뢰 및 서지 보호 표준

국내 및 국제 표준은 낙뢰 및 서지 보호 개념과 개별 보호 장치 설계에 대한 지침을 제공합니다.

IEC 62305에 따른 낙뢰 보호:

1부: 낙뢰의 특성
이 표준[1]의 1부에서는 낙뢰의 특성, 발생 가능성 및 위험 가능성이 고려됩니다.

파트 2: 위험 분석
이 표준[2]의 2부에 따른 위험 분석은 우선 물리적 시스템에 대한 낙뢰 보호의 필요성을 분석하는 프로세스를 설명합니다.건물의 직접적인 낙뢰와 같은 다양한 손상 원인과 이로 인해 발생하는 손상 유형에 초점이 맞춰집니다.
• 건강 또는 인명 손실에 대한 영향
• 대중을 위한 기술 서비스의 손실
• 문화적으로 중요한 대체할 수 없는 물건의 손실
• 재정적 손실
재정적 이점은 다음과 같이 결정됩니다. 낙뢰 보호 시스템의 연간 총 비용은 보호 시스템이 없는 잠재적 손상 비용과 어떻게 비교됩니까?비용 평가는 낙뢰 보호 시스템의 계획, 조립 및 유지 관리를 위한 지출을 기반으로 합니다.

파트 3 및 4: 계획 지원 및 사양
위험 평가에서 낙뢰 보호가 필요하고 비용 효율적이라고 결정하면 이 표준의 3부[3] 및 4부[4]에 따라 보호를 위한 특정 조치의 유형과 범위를 계획할 수 있습니다.위험 관리에 의해 결정된 낙뢰 보호 수준은 조치의 유형과 범위를 결정하는 데 결정적입니다.
매우 높은 수준의 안전이 요구되는 물리적 구조물의 경우 거의 모든 공격을 포착하여 안전하게 제거해야 합니다.더 높은 잔류 위험이 허용되는 시스템의 경우 진폭이 더 낮은 타격은 캡처되지 않습니다.

IEC 60364-4-44에 따른 서지 보호

이 표준[5]은 서지 전압으로부터 전기 설비를 보호하기 위해 저전압 시스템에서 서지 보호 장치가 사용되는 조건을 설명합니다.따라서 적용 영역은 대기 영향 또는 전원 공급 시스템에 의해 전송되는 스위칭 절차의 결과로 발생하는 서지 전압으로 제한됩니다.구조 시스템의 직접 낙뢰는 고려되지 않고 공급 라인 내부 또는 근처에서만 발생합니다.
마찬가지로, 폭발 위험이 있는 구조 시스템과 환경에 손상을 줄 수 있는 구조 적용(예: 석유 화학 시스템 또는 원자력 발전소)은 표준 적용에 포함되지 않습니다.이러한 프로세스의 경우 낙뢰 표준 IEC 62305가 독점적으로 사용됩니다.
과도 과전압이 다음에 영향을 미칠 수 있는 경우 서지 보호 장치를 사용해야 합니다.
• 인명(예: 안전 시스템, 병원)
• 공공 및 문화 기관(예: 공공 서비스 손실, IT 센터, 박물관)
• 산업 또는 비즈니스 활동(예: 호텔, 은행, 생산 시스템, 농장).

기본 보호 조치 및 장비

낙뢰 및 서지 전압으로부터 구조 시스템을 일관되게 보호하기 위해서는 서로 맞춤화된 다양한 보호 조치 또는 장비가 필요합니다.다음과 같이 크게 나눌 수 있습니다.
• 외부 낙뢰 보호
• 내부 낙뢰 보호
• 접지 및 등전위 본딩
• 조정된 SPD 시스템

외부 낙뢰 보호

외부 낙뢰 보호(그림 15)는 보호 대상에 가까워지는 낙뢰를 우회하고 낙뢰가 지면에 닿는 지점에서 낙뢰 전류를 전달하는 것을 목표로 합니다.따라서 열, 자기 또는 전기 효과에 의한 손상이 발생하지 않습니다.외부 낙뢰 보호는 체계화되어 있습니다. 이것은 공기 터미널, 피뢰기 및 접지 시스템으로 구성됩니다.

내부 낙뢰 보호

내부 낙뢰 보호 시스템은 시스템 내부에서 위험한 스파크 형성을 방지해야 합니다.스파크는 외부 낙뢰 보호 시스템 또는 구조 시스템의 다른 전도성 부품의 낙뢰 전류로 인해 발생할 수 있습니다.
내부 낙뢰 보호 시스템은 등전위 본딩과 외부 낙뢰 보호 시스템의 전기 절연으로 구성됩니다.
낙뢰 보호 등전위 본딩은 전위차를 방지하는 수단의 조합입니다.그들은 주로 낙뢰 보호 시스템을 금속 설비, 내부 시스템 및 시스템 내의 전기 및 전자 시스템에 연결합니다.이는 등전위 본딩 라인, 서지 보호 장치 또는 절연 스파크 갭을 통해 발생합니다.

접지 및 등전위 본딩

접지 시스템은 포착된 낙뢰 전류를 접지로 분배하고 방전하는 것을 목표로 합니다.여기서 접지 저항보다 접지 시스템의 종류가 더 중요합니다.낙뢰 전류는 고주파 전류처럼 행동하는 매우 짧은 펄스입니다.효과적인 등전위 본딩도 중요합니다.등전위 본딩은 전도체를 통해 모든 전기 전도성 부품을 서로 연결합니다. 활성 전도체는 서지 보호 장치로 보호됩니다.그렇게 함으로써 모든 유형의 커플링으로부터 보호합니다.

조정된 SPD 시스템

조정된 SPD 시스템은 서로 조정되는 서지 보호 장치의 다단계 시스템으로 이해됩니다.
고성능 SPD 시스템을 구현하려면 다음 단계를 수행하는 것이 좋습니다.
• 구조 시스템을 낙뢰 보호 구역으로 분할
• 서로 다른 영역을 가로지르는 모든 라인을 적절한 SPD를 사용하여 로컬 등전위 본딩에 통합합니다.
• 서로 다른 유형의 SPD 조정: 장치는 개별 구성 요소가 과부하되는 것을 방지하기 위해 선택적으로 서로 주소를 지정해야 합니다.
• 능동 컨덕터와 등전위 본딩 사이의 SPD 병렬 연결을 위해 짧은 공급 라인을 사용하십시오.
• 보호선과 비보호선을 별도로 배치
• 해당 SPD를 통한 지상 장비만(권장)

낙뢰 보호 구역

구조 시스템 내에서 서지 보호 장치를 설치할 위치를 결정하는 것은 낙뢰 보호 표준 IEC 62305[4]의 4부에 설명된 낙뢰 보호 구역 개념을 기반으로 합니다.

이는 구조 시스템을 낙뢰 보호 구역(LPZ)으로 나누고 낙뢰 보호 수준을 낮추면서 외부에서 내부로 분할합니다.외부 구역에서는 내성 장비만 사용할 수 있습니다.그러나 내부 구역에서는 민감한 장비도 사용할 수 있습니다.개별 영역은 다음과 같이 특성화되고 이름이 지정됩니다.

LPZ 0A
직접적인 낙뢰가 발생할 가능성이 있는 건물 외부의 비보호 구역.선로의 낙뢰 전류의 직접 결합, 낙뢰의 감쇠되지 않은 자기장.

LPZ 0B
에어 터미널을 통해 직접적인 낙뢰로부터 보호되는 건물 외부 영역.낙뢰의 감쇠되지 않은 자기장은 라인에 서지 전류만을 유도합니다.

LPZ 1
여전히 고에너지 서지 전압 또는 서지 전류 및 강한 전자기장에 노출될 수 있는 건물 내부 영역.

LPZ 2
이미 크게 약화된 서지 전압 또는 서지 전류 및 전자기장의 영향을 받을 수 있는 건물 내부 영역.

LPZ 3
극도로 낮거나 거의 없는 서지 전압 또는 서지 전류 및 매우 약하거나 존재하지 않는 전자기장에만 노출될 수 있는 건물 내부 영역.

구역 사이를 가로지르는 모든 라인은 조정된 서지 보호 장치를 사용해야 합니다.전력 값은 법적 사양에 따라 또는 위험 분석을 통해 결정되는 보호 등급을 기반으로 합니다.서지 보호 장치를 선택할 때는 낙뢰 전류의 50%가 접지로 방전된다는 가정 하에 표준을 기준으로 사용하십시오.낙뢰 전류의 다른 50%는 주 등전위 본딩을 통해 전기 설비로 보내지고 그곳에서 SPD 시스템에서 멀리 전도되어야 합니다.