LPS 구성요소, 관련문제점 및 시험파라미터

​피뢰시스템은 시스템 내부에 특별한 역할을 하는 여러 가지 구성요소로 만들어진다.

​구성요소와 이에 작용하는 특별한 응력의 성질은 그 성능을 점검하기 위한 시험소 시험설비를 설치할 때 특별한 주의를 필요로 한다.

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​1 수뢰부 수뢰부시스템에 대한 영향은 기계적이고 열적인 2가지 영향(D.5.2절에 기술된 것처럼, 하지만 낙뢰가 떨어진 수뢰도체 내에는 상당히 많은 양의 뇌격전류가 흐른다)과

또한 어떠한 경우 특히 얇은 금속지붕표면(구멍이나 과도한 배후표면 온도의 상승이 발생할 수 있는)과 매달린 도체와 같은 자연적 LPS 구성부재 내부에 아크부식을 일으킨다.

​아크부식의 영향에 대해, 두개의 주요한 파라미터를 고려하는 것이 바람직하다. 즉, 지속시간이 긴 뇌격전류의 전하량과 지속시간. 전하량은 아크핵심부로 입력되는 에너지를 지배한다.

​특히, 짧은 지속시간의 뇌격에서 무시될 수 있는 이 영향은 긴 지속시간의 뇌격에서는 가장 심각하게 나타난다. 전류의 지속시간은 재료 내부로의 열전달 현상에서 중요한 역할을 한다.

​시험기간 동안 인가전류의 지속시간은 긴 지속시간 뇌격의 지속시간(0.5 초 ~ 1 초)정도이어야 한다. 2 인하도선 낙뢰에 의해 인하도선에 미치는 영향은 두 개의 주요 범주로 나누어진다.

​ - 저항성 발열에 의한 열적 영향 - 뇌격전류가 서로 가깝게 배치된 도체에 분류되는 곳이나 전류의 흐름 방향이 바뀔 때(서로 주어진 각 도로 배치된 도체 사이의 접속점 또는 굽은 부분)의

자기적 상호작용으로 발생하는 기계적 영향 대부분의 경우 이러한 두 가지 영향은 각기 독립적으로 작용하며, 각각의 영향을 확인하기 위해 별도의시험소 시험을 수행할 수 있다.

​이러한 접근법은 뇌격전류의 흐름에 의해 발생한 열이 기계적 특성을 상당히 변화시키지 않는 모든 경우에 채용될 수 있다

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2. 1 저항성 열 도체를 통하여 흐르는 뇌격전류에 의해 여러 가지 단면적과 재료에서 도체의 열에 관련된 계산과 측정 결과는 여러 저자들에 의해서 출판되었다.

​도표나 공식에 대한 주요한 결과는 D.4.1.1항에 요약되어 있다. 일반적으로 온도상승에 대한 도체의 특성을 점검하기 위한 시험소 시험은 필요하지 않다. 시험소 내의 시험이 요구되는

모든 경우에 대해, 다음과 같은 사항을 고려해야 한다. 이러한 경우에 고려햐야 할 주요 시험 파라미터는 비에너지와 임펄스전류지속시간이다. 비에너지는 뇌격전류의 흐름에 의해 발생하는

주울열에 의한 온도상승이 지배적이다. 고려해야 할 수치는 최초 뇌격과 관련된 것들이다. 보수적인 데이터는 정극성 뇌격을 고려하여 얻는다. 임펄스전류의 지속시간은 고려하는 도체를

에워싸고 있는 주위 상태에 따라 열교환과정에 대하여 결정적 인 영향을 미친다. 대개의 경우, 임펄스전류의 지속시간은 매우 짧기 때문에 발열과정은 단열적인 것으로 고려할 수 있다.

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​2. 2 기계적 영향 뇌격전류가 흐르는 도체사이에는 기계적인 상호작용이 발생한다. 상호작용하는 힘은 도체에 흐르는 전류의 곱(또는 하나의 굽은 도체일 경우 전류의 제곱)에 비례하고,

​도체사이 거리에 역비례한다. 시각적인 영향을 미칠 수 있는 보통의 상황은 도체가 루프를 형성하거나 굽었을 때이다. 그러한 도체에 뇌격전류가 흐를 때,

루프를 늘리고 모서리부분이직선이 되도록 바깥쪽으로 굽게 하는 기계적 힘이 작용 하게 된다. 이 힘의 크기는 전류의 크기의 제곱에 비례한다. 하지만, 전류의 크기에 제곱에 비례하는

전기력과 기계적 LPS 구조의 탄성특성에 상응하는 응력 사이에는 분명한 차이가 있다. 비교적 낮은 고유주파 수의 LPS 구조에 대해, LPS 구조 내에 발생하는 응력은 전기력보다 상당히 낮다.

​이러한 경우에, 현재 기준 요구의 단면적이 만족되는 한, 직각으로 굽은 도체의 기계적 특성을 점검하기 위한 시험소 시험은 필요하지 않다. 시험소 시험이 요구되는 모든 경우(특별히 연성 재료에 대해),

​다음의 사항을 고려해야 한다. 다음의 최초 복귀뇌격의 세 가지 파라미터를 고려한다: 지속시간, 비에너지, 그리고 정밀한 시스템의 경우 임펄스 전류의 크기. LPS 구조의 기계적 고유진동의 주기와

대비되는 임펄스전류의 지속시간이 변위에 대한 그 시스템의 기계적인 응답 유형을 결정한다. - 만약 임펄스지속시간이 LPS구조의 기계적인 고유진동주기보다 훨씬 짧다면(뇌임펄스에 의해

영향 받는 LPS 구조에 대한 통상의 경우), 시스템의 질량과 탄성이 LPS구조가 변위되는 것을 상당히 방지하고, 관련된 기계적인 응력은 기본적으로 임펄스전류의 비에너지와 관련된다.

​임펄스전류 피크값의 영향은 제한적이다. - 만약 임펄스지속시간이 구조물의 고유 기계적 진동주기 정도이거나 더 길면, 시스템구조의 변위는 인가되는 응력의 파형에 더욱 민감하다.

​이러한 경우에, 임펄스전류의 피크값과 비에너지는 시험기간 동안 재생시킬 필요가 있다. 임펄스전류의 비에너지는 LPS 구조의 탄성 및 소성 변형을 일으키는 응력을 결정한다

.고려할 수치는 최 초 뇌격과 관련된 것이다. 임펄스전류의 최대값은, 높은 고유진동주파수를 갖는 강성계통의 경우, 임펄스의 최대값이 LPS 구조의 최대변위의 길이를 결정한다.

​고려할 수치는 최초 뇌격과 관련된 것이다.

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​3 접속용 부품 LPS의 인접한 도체들을 접속하는 부품은 매우 큰 응력이 작용하는 곳에서 기계적, 열적으로 취약한 부분이다.

​도체를 직각이 되도록 설치하는 곳의 접속재의 경우, 응력의 주요 영향은 도체를 직선화하려는 기계적인 힘과 접속이 분리되도록 당기는 도체와 접속재 사이에 이에 저항하는 마찰력과 연계되어 있다.

​다른 부품의 접촉점에서 아크가 발생할 수 있다. 더욱이, 작은 접촉표면에 전류의 집중으로 인해 발생하는 가열효과는 주목할 만한 영향을 미친다. 시험소 시험으로 복잡한 공동작용이 일어나기

때문에 각각의 영향을 서로 분리시키는 것은 어렵다는 것이 밝혀졌다. 기계적 강도는 접촉면적의 국소적 용융에 의해서 영향을 받는다. 접속부분사이의 상대적 변위는 아크의 발생과 매우

강렬한 열의 발생을 촉진시킨다. 유효한 모델이 제시되지 않는 상황에서, 시험소 시험은 가장 가혹한 상황인 뇌격전류의 적절한 파라미터를 가능한 한 가깝게 나타내는 방법으로 실행한다.

​즉, 뇌격전류의 적절한 파라미터는 단일 전기적 시험에 의해서 적용되어야 한다. 이러한 경우에 다음의 세 가지 파라미터를 고려한다: 피크값, 비에너지와 임펄스전류의 지속시간.

​임펄스전류의 최대값은 최대 힘을 결정하며, 또한, 만약 전기적 흡인력이 마찰력을 초과한 후에는, LPS구조의 최대 변위의 길이를 결정한다. 고려할 수치는 최초 뇌격과 관련된 값이다

. 보수적 데이터는 정극성 뇌격를 고려하여 얻는다. 전류임펄스의 비에너지는 전류가 좁은 면적에 집중되는 접속표면의 가열에 지배적이다. 고려할 수치는 최 초 뇌격과 관련된 값이다

. 보수적 데이터는 정극성 뇌격를 고려하여 얻는다. 임펄스전류의 지속시간은 마찰력이 초과된 후에 LPS구조물의 최대변위를 결정하고, 재료 내부로 열전달 현상에 중요한 역할을 한다.

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​4 접지극 접지극에 나타나는 실제적인 문제점은 화학적 부식과 전기력보다 오히려 다른 힘에 의한 기계적인 손상에 관계된다. 실제적인 경우, 아크핵심부에서 접지극의 부식은 중요하지 않다.

​그러나 수뢰부와는 달리, 전형적인 LPS는 여러 개의 접지극을 갖는다는 사실을 고려한다. 뇌격전류는 여러 접지극을 통해 분류되므로 아크핵심부에 중대한 영향을 유발시키지는 않는다.

​이러한 경우에 다음의 두개의 주요 시험파라미터를 고려한다: 긴 지속시간을 갖는 임펄스 전류의 전하량과 지속시간. 전하량은 아크핵심부에 입력되는 에너지를 결정한다.

​특히, 긴 지속시간을 갖는 뇌격이 이러한 요소에 가장 크게 영향을 미치므로 최초 뇌격의 기여도는 무시할 수 있다. 임펄스전류의 지속시간은 재료 내부로의 열전달 현상에 중요한 역할을 한다.

​시험기간 동안 적용된 임펄스전류의 지속시간은 장시간 뇌격의 지속시간(0.5초 ~ 1 초) 정도이어야 한다.