피뢰시스템 구조물의 물리적 손상 및 인명위험 대책


피뢰시스템KS C IEC 62305-3
구조물의 물리적 손상 및 인명위험대책

  • 보호하고자 하는 대상물에 근접하는 뇌격을 확실하게 흡인하여 안전하게 대지로 방류시켜 건축물, 인축 및 설비류 등을 보호하기 위한 설비이다
  • IEC 60305에는 IEC 60305-1 제1장의 일반원칙,
    IEC 60305-2 제2장의 리스크관리,
    IEC 60305-3 제3장의 구조물과 인축에 대한 물리적 손상대책, IEC 60305-4 제4장의 구조물 내 전자, 전기시스템의 피뢰대책으로 구분된다

보호등급(피뢰시스템 레벨, LPL:LightingProtectionLevel)

  • 피뢰시스템의 특성은 보호대상 구조물의 특성과 고려되는 피뢰 레벨에 따라 결정
  • 건축물의 중요도, 위험도, 경제성 등을 고려한다
보호레벨건물의 종류건축물의 형태
Class I환경적으로 위험한 건물화학공장, 원자력 공장,
생화학 실험실
Class II주변에 위험한 건축물정유공장, 주유소, 군수 작업장
Class III위험을 내포한 건축물전신전화국, 발전소
Class IV일반 건축물주택, 농장, 학교, 병원

수뢰부 시스템

1)종류

돌침, 수평도체, 메시도체 개별 또는 조합사용

2)배치

  • 구조물의 모퉁이, 뽀족한 점, 모서리(특히 용마루)에 배치
  • 보호각법 : 간단한 형상의 건물에 적용
  • 메시법 : 구조물 표면이 평평한 경우 적합
  • 회전구체법 : 모든 경우에 적용 가능

3)보호각법

높이 H가 2[m] 이하인 경우 보호각은 불변이다.

3)회전구체법

  • 반경이 r인 회전구체를 굴렸을 때 닿지 않는 부분이 보호공간이 됨
  • 회전구체 반경 r은 피뢰시스템 보호레벨에 따라 다름

4)메시법

  • 뇌격전류가 항상 최소 2개 이상의 금속 루트를 통하여 대지에 접속되도록 구성
  • 수뢰도체는 가능한 짧고 직선경로로 한다
  • 지붕마감재가 불연재이면 표면에 설치할 수 있으나 물이 괼 수 있는 최대 높이로 한다

5)보호범위

보호등급메시방식회전구체
반지름
보호각법
I5 X 5[m]20[m]
II10 X 10[m]30[m]
III15 X 15[m]45[m]
IV20 X 20[m]60[m]

6)측뢰보호

  • 60[m]이상의 구조물은 상위 20%부분에 수뢰부를 설치하여 보호
  • 120[m]넘는 모든 부분은 수뢰부를 설치하여 보호

7)수뢰부로 간주할 수 있는 건축부재

  • 금속판 : 전기적 연속성, 내구성, 절연재로 피복되지 않아야 함
  • 금속제 지분구조재료 : 트러스, 철근 등
  • 홈통, 장식재, 레일등 금속제 부분
  • 금속제 관

인하도선

1)인하도선 설치 목적

수뢰부 시스템과 접지시스템을 연결하여 뇌격전류를 안전하게 접지 시스템으로 흐르게 한다

2)인하도선 시설

  • 독립형인 경우
    • 돌침형 : 돌침 기둥마다 1조 이상 설치
    • 수평도체 : 각 말단마다 1조 이상 설치
    • 메시도체 : 지지점마다 1조 이상 설치
  • 독립형이 아닌 경우
    • 최소 2조 이상 같은 간격으로 설치한다
    • 일정간격으로 수평 환상도체로 연결한다

3)이격거리

  • 독립형인 경우
    • 안전거리를 이격한다
    • 최단거리로 설치한다
    • 루프가 되지 않도록 설치한다
    • 전기적 연속성을 0.2[]이하로 유지한다
  • 독립형이 아닌 경우
    • 불연재 벽 : 표면 또는 내부
    • 가연성 벽
      • 온도 상승 위험이 없는 경우 : 표면에 설치
      • 온도 상승 위험이 있는 경우 : 100[㎜]이격하여 설치
      • 충분한 확보가 안 되는경우 : 100[㎟]이상 도체를 설치

4)인하도선, 수뢰도체, 피뢰침으로 간주하는 건축부재

  • 전기적 연속성(0.2[]이하)과 내구성이 있는 금속 시설물
  • 건축물의 금속제 구조체 및 상호접속 강재
  • 금속제의 벽재, 테두리 레일, 장식 벽의 보조 구조재
  • 철골구조, 금속 구조체, 철근을 인하도선으로 이용하는 경우 수평환도체는 생략

5)시험단자 설치

인하도선과 접지시스템은 항상 폐로상태이고 측정 시 공구로 개방 가능한 시험단자를 설치한다

6)도체설치간격

보호등급인하도선수평환도체
I10[m]10[m]
II10[m]10[m]
III15[m]15[m]
IV20[m]20[m]

접지시스템

1)접지 시스템

  • 뇌격전류를 대지로 흘려 방출시키기 위한 피뢰시스템 일부
  • 접지시스템
구분A형 접지극B형 접지극
종류접지봉, 방사형환상접지극, 기초 접지극
특성돌침, 수평도체 뇌보호 시스템에 적용
독립된 뇌보호 시스템에 적용
메시 뇌보호 시스템에 적용
비독립 뇌보호 시스템에 적용

2)접지극

  • A형 접지극
    • 판상 접지극, 수직 접지극, 수평 접지극이 있다
    • A형 접지극의 시설
  • B형 접지극
    • 환상 접지극, 건물 접지극(기초 접지극)이 있다
    • B형 접지극의 시설

3)보호등급에 따른 접지극 최소 길이

보호레벨, 대지저항률에 따라 달라진다

4)접지극의 형태 및 보강

  • A형 접지극
    • 인하도선을 1개 이상의 독립된 접지극에 접속한다
    • 접지극 보강
      • 수직 접지극 0.5l(최소 길이가 l일 때)
      • 방사상 접지극l
  • B형 접지극
    • 건물 지하부는 대지하고 접하고 있기 때문에 양호한 접지극이 된다
    • B형 접지극 면적의 평균 반지름 r은 상기 그래프(보호등금에 따른 접지극 최소길이)접지극 면적의 평균 반지름 r은 상기 그래프(보호등급에 따른 접지극 최소 길이)접지극 최소 길이 이상이어야 한다
    • 접지극 보강
      r<l 이면, LT=l-r(수평 접지극)
      LV=(l-r)/2(수직 접지극)

기타

1)재료별 치수

보호등급재료수뢰부인하도선접지극
Cu50[㎜]50[㎜]50[㎜]
I~IVAl50[㎜]50[㎜]
Fe50[㎜]50[㎜]50[㎜]

2)접촉전압과 보폭전압에 의한 인축 상해에 대한 보호대책

  • 접촉전압
    • 다음 조건 중 1개를 만족하면 허용레벨 이하로 낮아진다
      • 인하도선 3[m]이내에 사람이 없을것
      • 10개의 인하도선 시스템을 갖춘 곳
      • 인하도선 3[m]이내에서 지표층 접촉저항이 100[kΩ]이상
    • 위 조건 불만족 시
      • 노출 인하도선 절연(100[kV],1.1/50[μs]임펄스 전압에 절연)
      • 인하도선 접촉을 물리적 제한 또는 경고문
  • 보폭전압
    • 다음 조건 중 1개를 만족하면 허용레벨 이하로 낮아진다
      • 인하도선3[m]이내에 사람이 없을것
      • 10개의 인하도선 시스템을 갖춘 곳
      • 인하도선 3[m] 이내에서 지표층 접촉저항이 100[kΩ]이상
    • 위 조건 불만족시
      • 메시 접지극 시스템 이용한 등전위화
      • 인하도선 접촉을 물리적 제한 또는 경고문

3)피뢰등전위 본딩

  • 피뢰설비의 접지극, 모든 금속제 부분 등전위 본딩바에 접속
  • 본딩하지 않는 경우 이격 및 확실한 절연

피뢰설비
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구조물의 손상과 손실유형
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