Guida alla protezione contro le sovratensioni per l'illuminazione aeroportuale: protezione dei sistemi di illuminazione di pista, vie di rullaggio e area di volo

I sistemi di Airfield Ground Lighting (AGL), inclusi i fanali di pista, i fanali di via di rullaggio e i circuiti di illuminazione di avvicinamento, operano in aree esterne esposte con lunghi percorsi dei cavi e apparecchiature distribuite sul campo. Queste caratteristiche creano sfide di protezione contro le sovratensioni diverse da quelle dei normali sistemi di illuminazione per interni.

Questa guida spiega la protezione contro le sovratensioni dell’illuminazione aeroportuale da una prospettiva ingegneristica e di approvvigionamento: dove possono entrare i rischi di sovratensione nel sistema, quali punti di protezione devono essere valutati e quali informazioni di progetto devono essere confermate prima che una configurazione SPD venga approvata.

Risposta rapida: come dovrebbero essere protetti i sistemi di illuminazione aeroportuale contro le sovratensioni?

La protezione contro le sovratensioni dell’illuminazione aeroportuale dovrebbe essere valutata come un sistema coordinato, e non come un singolo SPD installato in un solo punto. A seconda dell’architettura, la protezione può dover essere considerata a livello di distribuzione dell’alimentazione in ingresso, apparecchiature di controllo dell’illuminazione, circuiti sul campo e interfacce di monitoraggio o comunicazione. La configurazione finale deve essere verificata in base al progetto elettrico reale, al sistema di messa a terra e di collegamento equipotenziale, ai requisiti del produttore delle apparecchiature e alle specifiche del progetto.[1][2]

Area di protezione Principale rischio di sovratensione Cosa deve essere confermato
Scheda di distribuzione principale Sovratensione transitoria in ingresso tramite l’alimentazione elettrica Tensione di sistema, configurazione di messa a terra e coordinamento SPD richiesto
Controllo illuminazione / Area CCR Esposizione dell'elettronica di potenza, dei controlli e delle apparecchiature di monitoraggio Architettura dell'apparecchiatura e requisiti del costruttore
Circuito di illuminazione aeroportuale Transienti associati a lunghi percorsi di cavi esterni e ad apparecchiature di campo Topologia del circuito, instradamento dei cavi e requisiti delle apparecchiature di campo
Interfaccia di monitoraggio / comunicazione Disturbo transitorio che entra attraverso linee di segnale o di comunicazione Tipo di interfaccia, caratteristiche del segnale e protezione del segnale compatibile

La tabella individua le aree di protezione da esaminare; non si tratta di una specifica universale per gli SPD aeroportuali.

Cosa rende diversa la protezione contro le sovratensioni dell’illuminazione aeroportuale?

L'illuminazione aeroportuale è un sistema infrastrutturale distribuito. L'alimentazione, il controllo e le apparecchiature di campo possono essere separati da lunghi percorsi di cavi, mentre le apparecchiature di illuminazione di pista, raccordo e avvicinamento operano in un ambiente esterno esposto.

  • Lunghi percorsi di cavi: i conduttori che si estendono attraverso l'aeroporto possono essere esposti a effetti elettromagnetici transitori.
  • Apparecchiature di campo distribuite: la protezione non può essere valutata solo al confine dell'edificio o della sala controllo.
  • Apparecchiature elettroniche: driver LED, elettronica di monitoraggio e apparecchiature di controllo possono avere diverse caratteristiche di tenuta agli impulsi.
  • Interfacce elettriche multiple: i circuiti di potenza e le linee di comunicazione o di monitoraggio possono richiedere approcci di protezione diversi.
  • Approvazione specifica del progetto: i progetti aeroportuali possono imporre requisiti relativi ad apparecchiature, documentazione e installazione oltre a quelli previsti da una scheda tecnica SPD generica.[3][4]

Per questo motivo, la domanda ingegneristica utile non è semplicemente “Quale scaricatore di sovratensione dovrebbe essere utilizzato per un aeroporto?”. È invece: “Dove può entrare un transitorio in questo particolare sistema AGL e quale apparecchiatura deve essere protetta in corrispondenza di ciascun confine?”

Architettura della protezione contro le sovratensioni per l’illuminazione aeroportuale

Architettura della protezione contro le sovratensioni per l’illuminazione aeroportuale, con distribuzione dell’alimentazione, quadro di controllo, CCR, illuminazione di campo e punti di protezione dei segnali
Esempio di vista a livello di sistema dei punti di protezione che possono richiedere una valutazione in un progetto di illuminazione di campo aeronautico.

Una progettazione coordinata inizia tracciando i possibili percorsi delle sovratensioni attraverso il sistema. L'alimentazione in ingresso è un percorso, ma potrebbe non essere l'unico. I lunghi circuiti di campo e le interfacce di comunicazione esterne possono creare ulteriori punti di esposizione.

La norma IEC 62305 affronta la protezione contro i fulmini e la riduzione dei danni ai sistemi elettrici ed elettronici dovuti agli effetti dei fulmini, mentre la serie IEC 61643 riguarda i dispositivi di protezione contro le sovratensioni per applicazioni pertinenti di alimentazione a bassa tensione e di segnalazione.[1][2]

Dove dovrebbe essere valutata la protezione SPD?

1. Distribuzione principale dell'alimentazione

Il punto di distribuzione in ingresso è un importante confine di protezione perché le sovratensioni transitorie possono entrare attraverso l'alimentazione elettrica. La configurazione dello SPD non può essere selezionata basandosi solo sulle parole “illuminazione aeroportuale”.

Gli ingegneri dovrebbero innanzitutto confermare la tensione effettiva del sistema, la configurazione della rete, il sistema di messa a terra, l'ambiente di sovratensione prevedibile e il coordinamento richiesto con le protezioni a monte e a valle.

Significato ingegneristico: Non specificare uno SPD solo in base alla corrente nominale di scarica o alla corrente massima di scarica. Contano anche la compatibilità di tensione, il livello di protezione, il tipo di SPD, la modalità di protezione e il coordinamento con l'installazione.[2]

2. Armadi di controllo dell’illuminazione

Le aree di controllo dell’illuminazione aeroportuale possono contenere controller, apparecchiature di commutazione, moduli di monitoraggio e altri dispositivi elettronici. La loro protezione deve essere valutata in base all’architettura effettiva dell’armadio e alle interfacce delle apparecchiature.

Se sia le linee di alimentazione sia le linee di comunicazione entrano o escono dall’armadio, il progettista dovrebbe esaminare entrambi i percorsi, anziché presumere che un SPD per alimentazione in CA protegga anche un’interfaccia di segnale.

3. Regolatori di corrente costante (CCR) e circuiti di illuminazione in serie

I regolatori di corrente costante sono utilizzati in molti sistemi di illuminazione aeroportuale al suolo per alimentare circuiti di illuminazione in serie. Questa rappresenta una differenza importante rispetto alla normale illuminazione degli edifici collegata in parallelo.

Non si deve presumere automaticamente che un SPD standard per bassa tensione in CA sia adatto a ogni punto associato a un CCR o al relativo circuito in serie. Prima di specificare un dispositivo di protezione, è necessario esaminare la topologia del circuito, la progettazione del regolatore, la tensione di esercizio, la configurazione dell’isolamento e le istruzioni del produttore.

Non trattare l’uscita del CCR come un normale circuito di un quadro di distribuzione.

Le architetture dell’illuminazione aeroportuale variano tra sistemi e produttori. La protezione delle apparecchiature CCR e dei circuiti in serie, o nelle loro vicinanze, deve essere confermata mediante la documentazione delle apparecchiature e la progettazione del progetto. Questo articolo non prescrive un collegamento SPD universale per l’uscita del CCR.

4. Circuiti di campo per l’illuminazione delle piste, delle vie di rullaggio e di avvicinamento

I circuiti di campo possono estendersi su vaste aree esterne. Le luci dei bordi pista, le luci delle vie di rullaggio, le luci di avvicinamento e le apparecchiature di campo correlate possono quindi trovarsi lontano dalle apparecchiature principali di distribuzione e controllo.

La necessità di una protezione aggiuntiva in prossimità delle apparecchiature di campo dipende dalla progettazione del circuito, dal percorso dei cavi, dalla capacità delle apparecchiature di resistere agli impulsi, dalla configurazione dei collegamenti equipotenziali e dai requisiti del produttore. Un punto di protezione appropriato per un’architettura AGL non deve essere copiato automaticamente in un’altra.

5. Linee di monitoraggio e comunicazione

I sistemi di monitoraggio e controllo possono utilizzare interfacce elettricamente diverse dall’alimentazione. Se una linea di comunicazione attraversa aree esposte o zone di apparecchiature, la sua esposizione ai transitori deve essere valutata separatamente.

Gli SPD per segnali devono essere compatibili con l’interfaccia effettiva. Tra i parametri importanti possono rientrare la tensione di esercizio, il tipo di segnale, le caratteristiche di trasmissione, il metodo di collegamento e il livello di protezione accettabile per le apparecchiature.[2]

Punti di installazione degli SPD per l’illuminazione aeroportuale

Confronto dei punti di installazione degli SPD per l’illuminazione aeroportuale nella distribuzione principale, nei quadri di controllo e nei circuiti di illuminazione di campo
Le diverse aree del sistema proteggono apparecchiature differenti e devono essere esaminate come confini di protezione separati.
Area del sistema Obiettivo della protezione Conferma del progetto
Ingresso dell’alimentazione Limitare lo stress transitorio in ingresso prima che si propaghi ulteriormente nell’impianto Caratteristiche dell’alimentazione, messa a terra e progettazione della protezione a monte
Area di controllo / CCR Proteggere le apparecchiature sensibili di controllo e di alimentazione presso l'interfaccia pertinente Documentazione del costruttore del CCR e del sistema di controllo
Apparecchiature di campo Gestire l'esposizione associata ai circuiti esterni di lunga lunghezza e alle apparecchiature locali Topologia dei circuiti, collegamenti equipotenziali, involucro e requisiti delle apparecchiature
Interfaccia dei segnali Limitare le sollecitazioni transitorie sulle connessioni di monitoraggio o comunicazione Tensione del segnale, tipo di interfaccia e requisiti di trasmissione

Un dispositivo installato a un confine di protezione non elimina automaticamente la necessità di valutare altri percorsi di sovratensione.

La messa a terra, il collegamento equipotenziale e la lunghezza delle connessioni sono fondamentali

Le prestazioni dell'SPD dipendono dall'installazione circostante il dispositivo, oltre che dalla classificazione dell'SPD stesso. I principi di protezione contro i fulmini comprendono pertanto la messa a terra, il collegamento equipotenziale e la protezione coordinata contro le sovratensioni, anziché considerare l'SPD come un componente isolato.[1]

Durante la revisione del progetto, confermare:

  • La configurazione di messa a terra e di collegamento equipotenziale utilizzata dal sistema di illuminazione aeroportuale.
  • La modalità di protezione dell'SPD prevista e il metodo di collegamento.
  • Il percorso dei conduttori tra l'SPD e l'apparecchiatura da proteggere.
  • La relazione tra i collegamenti equipotenziali dell'edificio, dell'armadio e delle apparecchiature di campo.
  • Eventuali regole di installazione specificate dall'SPD, dalle apparecchiature AGL o dal progettista del progetto.

Le classificazioni degli SPD dichiarate in laboratorio non devono essere interpretate come una garanzia di protezione sul campo identica quando le condizioni di installazione sono diverse.

Requisiti dell’ambiente esterno e dell’involucro

Le apparecchiature dell'area di movimento possono essere esposte a umidità, polvere, variazioni di temperatura e ad altre condizioni ambientali esterne. Quando un SPD viene installato all'esterno di un armadio interno protetto, l'intero gruppo e l'involucro devono essere idonei a tale ambiente di installazione.

Non presumere che il grado di protezione IP di un apparecchio di illuminazione aeroportuale si applichi automaticamente a un'installazione separata dell'SPD. È necessario verificare la protezione dell'involucro, l'intervallo di temperatura, la disposizione dei terminali e l'accessibilità per la manutenzione in relazione all'installazione effettiva.

Monitoraggio dello stato e manutenzione degli SPD

I dispositivi di protezione dalle sovratensioni non sono esenti da manutenzione per l’intera durata di un impianto. I team di progetto dovrebbero definire come verrà verificato lo stato degli SPD e come verranno identificati i dispositivi guasti o a fine vita.

A seconda del sistema, le funzionalità utili possono includere un’indicazione locale dello stato, moduli sostituibili o contatti per la segnalazione remota. La necessità di tali funzioni è una decisione di progetto e dovrebbe essere confermata prima dell’approvvigionamento.

Significato dell'acquirente: Se il team di manutenzione di un aeroporto richiede il monitoraggio remoto dello stato, confermare tale requisito prima di definire il modello di SPD. Non si deve presumere che ogni SPD disponga di un contatto remoto.

Flusso di selezione degli SPD per l’illuminazione aeroportuale

Flusso di lavoro per la selezione degli SPD per l’illuminazione aeroportuale, dai requisiti del progetto e dall’architettura del sistema all’approvazione tecnica
La selezione dovrebbe iniziare dal progetto e dall’architettura del sistema, per poi passare alla configurazione dell’SPD e alla revisione della documentazione.

Per i progetti aeroportuali, iniziare da un catalogo di SPD è solitamente l’ordine sbagliato. Occorre partire dall’architettura elettrica e dai documenti di progetto, identificare i confini di protezione e quindi selezionare e verificare i dispositivi richiesti in corrispondenza di tali confini.

Gli standard di progetto e l’approvazione devono essere confermati separatamente

I progetti di illuminazione aeroportuale possono essere disciplinati da diversi livelli di requisiti. Le norme IEC forniscono principi pertinenti in materia di fulminazione e SPD, mentre le autorità aeronautiche e le specifiche di progetto disciplinano le apparecchiature per l’illuminazione aeroportuale e i requisiti di accettazione del progetto.[1][2][3][4]

L’Annesso 14 dell’ICAO tratta i requisiti degli aeroporti, mentre la FAA statunitense pubblica documentazione e materiale informativo sulle apparecchiature di illuminazione aeroportuale, inclusi documenti della serie AC 150/5345.[3][4] Questi documenti aeronautici non devono essere interpretati come una specifica universale del modello di SPD.

Importante confine di progetto

Non dichiarare che un SPD per uso generale renda automaticamente conforme un impianto di illuminazione aeroportuale. Prima dell’approvazione, verificare i requisiti applicabili dell’autorità aeroportuale, la specifica di progetto, la documentazione del produttore dell’AGL, le norme sugli SPD e l’ambito di applicazione dei certificati relativi al modello effettivamente proposto.

Prima dell’ordine: checklist per gli SPD dell’illuminazione aeroportuale

Invia questi dettagli prima di richiedere una raccomandazione sul modello:
  • Paese e specifica dell’aeroporto o del progetto applicabile.
  • Tensione del sistema, frequenza e informazioni CA/CC.
  • Schema unifilare o architettura elettrica pertinente.
  • Configurazione della messa a terra e del collegamento equipotenziale.
  • Ubicazione della protezione: distribuzione in ingresso, quadro di controllo, circuito di campo o interfaccia del segnale.
  • Produttore e modello del CCR, nonché informazioni sull’interfaccia pertinente, ove applicabile.
  • Applicazione del circuito AGL per pista, via di rullaggio, avvicinamento o altro.
  • Dettagli dell’interfaccia del segnale o della comunicazione, se è richiesta una protezione.
  • Requisiti ambientali e dell’involucro.
  • Standard SPD richiesto, certificato, scheda tecnica o documentazione di prova.
  • Requisito relativo all'indicazione dello stato o alla segnalazione remota.
  • Quantità e requisiti OEM/private label, ove applicabili.

Come LEEYEE supporta la valutazione degli SPD per l’illuminazione aeroportuale

LEEYEE è un fornitore specializzato di dispositivi di protezione dalle sovratensioni e di protezione per impianti a bassa tensione. CNSPD è la piattaforma di LEEYEE focalizzata sulla protezione dalle sovratensioni per acquirenti tecnici globali.

Per le applicazioni di illuminazione aeroportuale, LEEYEE può supportare la revisione dei parametri SPD, la documentazione dei modelli e le discussioni sulla configurazione OEM nell'ambito della gamma di prodotti disponibile. L'idoneità specifica per gli aeroporti deve comunque essere confermata in base all'effettiva architettura elettrica, alla documentazione delle apparecchiature e ai requisiti di approvazione del progetto.

Hai bisogno di assistenza per la revisione di una configurazione SPD per l'illuminazione aeroportuale?

Condividi la tensione del sistema, lo schema elettrico pertinente, la posizione di installazione e i requisiti del progetto. Queste informazioni consentono al team tecnico di valutare se una configurazione SPD disponibile sia adatta per un'ulteriore valutazione del progetto.

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Domande frequenti sulla protezione contro le sovratensioni dell’illuminazione aeroportuale

Un solo SPD può proteggere l'intero sistema di illuminazione aeroportuale?

Non necessariamente. I sistemi di illuminazione aeroportuale possono presentare diversi percorsi di ingresso delle sovratensioni e diversi confini di protezione. L'alimentazione in ingresso, i circuiti di campo e le interfacce di comunicazione devono essere valutati in base all'architettura effettiva, senza presumere che un solo SPD protegga l'intero sistema.

Dove dovrebbe essere presa in considerazione la protezione dalle sovratensioni per l'illuminazione delle piste?

La revisione può includere la distribuzione in ingresso, le apparecchiature di controllo dell’illuminazione, i circuiti di campo pertinenti e le interfacce di comunicazione. Le ubicazioni corrette dipendono dall’architettura dell’illuminazione della pista, dal percorso dei cavi, dalle caratteristiche delle apparecchiature e dai requisiti del progetto.

È possibile installare un SPD CA normale direttamente sull’uscita di un CCR?

Ciò non dovrebbe essere dato per scontato. Un circuito in serie per l’illuminazione dell’area aeroportuale alimentato da un CCR non è semplicemente un normale circuito di illuminazione a bassa tensione in parallelo. Prima di specificare la protezione su tale interfaccia, è necessario verificare la progettazione del CCR, le caratteristiche del circuito e le istruzioni del produttore.

Una maggiore corrente nominale di scarica implica sempre una migliore protezione contro le sovratensioni per l’illuminazione aeroportuale?

No. La capacità di gestire le correnti di scarica è solo uno dei parametri. La compatibilità della tensione, il livello di protezione, il tipo di SPD, la posizione di installazione, la messa a terra e l’equipotenzialità, il coordinamento e i requisiti delle apparecchiature protette influenzano tutti la scelta finale.

Le linee di segnale richiedono un SPD diverso da quello delle linee di alimentazione?

Spesso sì. Le interfacce di potenza e di segnale presentano caratteristiche elettriche diverse. Qualsiasi SPD per segnali deve essere selezionato in base alla tensione effettiva dell’interfaccia, alle caratteristiche del segnale, al metodo di connessione e ai requisiti delle apparecchiature.

Un SPD conforme alle norme IEC è automaticamente approvato per un progetto aeroportuale?

No. La conformità a una norma SPD applicabile è solo uno degli elementi della valutazione del progetto. Potrebbe inoltre essere necessario esaminare i requisiti dell’autorità aeroportuale, le specifiche del progetto, i requisiti del produttore delle apparecchiature, l’ambito di validità del certificato e la progettazione dell’installazione.

Riferimenti

  1. Commissione elettrotecnica internazionale (IEC), serie IEC 62305, Protezione contro i fulmini.
  2. Commissione elettrotecnica internazionale (IEC), serie IEC 61643, norme sui dispositivi di protezione dalle sovratensioni relative alle applicazioni pertinenti di alimentazione e segnalazione a bassa tensione.
  3. Organizzazione internazionale dell’aviazione civile (ICAO), Allegato 14 alla Convenzione sull’aviazione civile internazionale, Aeroporti.
  4. Federal Aviation Administration (FAA), Airport Lighting Equipment Certification Program e circolari consultive applicabili della serie AC 150/5345 sulle apparecchiature di illuminazione aeroportuale.
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Devin Ling - Ingegnere Elettrico presso LEEYEE Electrics

Devin Ling

Ingegnere elettrico presso LEEYEE Electrics

Oltre 10 anni nei dispositivi di protezione dalle sovratensioni
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