SOLID: Změny v ELEKTRO v praxi č.2

NOVÁ KONCEPCE ŘEŠENÍ OCHRANY PŘED BLESKEM - informativní (IEC/EN 62305–1 až 5)

Tvůrčí znamená, že místo šablonovitého používání předepsaného, se jde cestou rozvaž, změř, spočítej a dle metodiky v normě vyprojektuj a předej k realizaci. Tak jsou i koncipovány obsahy zde představovaných norem.

Současný světový trend jde cestou vytváření nové koncepce pro řešení ochrany před bleskem. Jde o metody, které jsou postaveny na analytických zkoumáních řešené problematiky spojené s ochranou před atmosférickým přepětím a jeho možných následcích. Tato koncepce je v popisovaném souboru norem postavena na metodě „řízeného rizika“. Podstatu lze naformulovat ve smyslu použití analytických schopnosti odborníků pro stanovení „míry rizika“ a tuto srovnat s přijatelnou mezí (vzniklých ztrát a škod). V praxi to znamená využití návrhů dostupných řešení problematiky ochrany před přepětím v kontextu s řešením ochrany před přepětím všech částí v objektu.

K této základní zásadě přistupují další požadavky:

• na stavební části chráněného objektu,
• na elektrickou instalaci vně i uvnitř,
• na výrobce koncových zařízení,
• na výrobce ochran.

Do této koncepce řešení spadají připravované standardy IEC/EN. „Ochrana před bleskem“. Nová strukturalizace. Viz. tabulka

Předpokládaný termín zavedení těchto norem u nás je v roce 2006.

Stručná charakteristika jednotlivých norem
Standardy IEC 62305, část 1 až 5, jsou vhodné pro návrh, instalaci, revizi a údržbu systémů protibleskové ochrany objektů (budov, staveb, konstrukcí bez ohledu na jejich výšku), instalací a zařízení uvnitř, osob, jakož i inženýrských sítí vstupujících do těchto objektů.
IEC 62305-1: Obecné zásady - informuje o nebezpečí blesku, o parametrech blesku, odvozených parametrech pro simulaci účinků blesku a o parametrech zkoušek pro simulaci účinků blesku na součásti přepěťové ochrany. Dále uvádí souhrn řad standardů pro ochranu před bleskem. Zde jsou vysvětleny postupy a zásady ochrany, jež jsou základem dalších částí.

Norma je rozdělena do těchto částí:

• vrcholová hodnota bleskového proudu
• strmost bleskového proudu
• elektrodynamická síla F

Základní elektrické parametry bleskového výboje jsou shrnuty do následující tabulky:

Bleskový výboj je většinou charakterizován dvěma po sobě jdoucími výboji, kde hlavní energetický náboj nese výboj první. Podstatná většina bleskových výbojů je tvořena směrem z vrchu dolů. U vysokých a štíhlých objektů je možno někdy pozorovat tzv. vstřícný výboj proti výboji z oblaků.
Ve výše uvedené tabulce jsou parametry bleskových výbojů jako hodnoty získané dlouhodobým měření a vyhodnocováním získaných údajů.
Třída ochrany objektů (I až IV) hodnotově vyjadřuje pravděpodobnost zachycení bleskových úderů do jímací soustavy. Zařazování objektů do třídy ochrany je dáno speciálními předpisy nebo, jako vyhodnocení rizika škod dle IEC/EN 62305-2.

Maximální hodnota bleskového proudu I_max [kA]
je stanovena z maximální hodnoty proudu dosažené v průběhu prvního bleskového výboje. Maximální hodnota bleskového proudu I_max určuje maximální velikost úbytku napětí na odporu uzemnění zasaženého objektu, tzn. zvýšení jeho potenciálu vůči vzdálenému okolí (zemi).

Náboj bleskového výboje Q
ovlivňuje výměnu energie bezprostředně v místě úderu blesku a všude tam, kde bleskový proud proniká ve formě oblouku přes izolační vrstvu. Elektrický oblouk způsobuje roztavení a následné rozstříknutí materiálu nejen na jímačích, ale také na elektrodách ochranných jiskřišť bleskojistek.

Měrná energie bleskového proudu W/R [A2s příp. J/W]
je definována jako časový integrál druhé mocniny impulsní části proudu. Měrná energie bleskového proudu W/R je rozhodující pro oteplení a elektrodynamické namáhání vodičů, jimiž protéká bleskový proud. Množství energie, které se vlivem odporu vodiče přemění v teplo, umožňuje stanovit minimální průřez vodiče, tak aby jejich případné oteplení odpovídalo stanoveným požadavkům.

Elektrodynamické síly
ve své podstatě nemají velké praktické uplatnění, neboť bleskový výboj přechází hlavně přes pevně uložená zařízení.

Strmost čela bleskového proudu
má vliv na velikost indukovaného napětí v instalačních smyčkách. Strmost čela bleskového proudu di/dt [A/s] definuje změnu velikosti proudu za jednotku času. Na základě velikosti indukovaného napětí lze stanovit bezpečnou vzdálenost vodivých instalací od hromosvodu, případně stanovit další nutná opatření.

IEC 62305-2: Risk management ( Metodika odhadu rizika) - popisuje analýzu rizika používanou ke stanovení nezbytnosti ochrany před bleskem. Poté lze najít ochranná opatření optimální po technické i ekonomické stránce. Ta jsou podrobně popsána v následujících standardech. Tuto normu lze rozdělit na části

• Zdroje škod
• Typy ztrát L
• Příčiny škod D
• Relevantní rizika R

Typy ztrát lze rozdělit z pohledu využití objektu včetně výskytu osob a jeho stavebně materiálního provedení:

• L1 – zranění nebo smrt osob v objektu
• L2 – ztráty ve veřejných službách
• L3 – ztráty nenahraditelného kulturního dědictví
• L4 – hospodářské nebo ekonomické ztráty

Příčiny škod jsou charakterizovány:

• D1 – vzniklé nebezpečné dotykové napětí, vzniklé „krokové“ napětí a jejich účinky na osoby a zvířata
• D2 – fyzikální účinky bleskového výboje jako zdroje požáru, výbuchu, mechanických i chemických škod
• D3 – vážná poškození na elektrických a elektronických systémech jako následek přepěťové vlny

Typy rizik (označení R1 až R4) jsou hodnoty, které jsou svázány s typy ztrát L1 až L4.

Výše uvedené údaje jsou statisticky zpracovávané a porovnávané z hodnotami „tolerovaného rizika“. Bude-li vypočtené riziko vyšší než hodnota tolerovaného rizika, je nutno návrh ochran přehodnotit ve prospěch snížení výpočtového rizika.

IEC 62305-3: Fyzické škody na objektech a ohrožení života se týká ochranných opatření ke snížení fyzických škod a nebezpečí ohrožení života přímými údery blesku do objektů. Tato norma obsahuje tyto části:

• jímací soustava
• svody
• uzemnění
• vyrovnání potenciálů bleskového proudu
• údržba a revize LPS (sytém ochrany před bleskem)
  - rozsah revize
  - interval mezi revizemi
  - postupy při revizích
  - měření při revizích
  - revizní zpráva
  - údržba.

Jak z uvedeného obsahu této normy vyplývá nachází se v ní celé spektrum technických opatření a řešení vlastního provedení vnější ochrany před bleskem. Základem pro dobrou účinnost ochrany před bleskem je odborně provedený návrh jímací soustavy. Pro návrh jímací soustavy je nutno projektově zpracovat požadavky na chráněné prostory na objektu a v jeho blízkosti a to v závislosti na jeho zařazením do „třídy ochrany a stavebním řešení“.
V normě vedle nám známých způsobu (viz. ČSN 34 1390) pro určení ochranných prostorů je použit pro nás neobvyklý způsob - metoda „ bleskové koule“. Využití metody je pro objekty úzké a vysoké (možnost tvorby vstřícného výboje), nebo pro soustavu objektů.

Ukázka určení chráněných prostorů před úderem blesku pomocí metody „bleskové koule“

Podrobně k obrázku: R – poloměr bleskové koule – hodnota je závislá na zařazení objektu do třídy ochrany (I až IV)
                           části objektů osazené jímacím zařízení  (tučná čára)
                           chráněný prostor (vodorovné šrafování) 

Určení ochranného prostorů metodou „ochranných úhlů“ (α) je oproti metodice v ČSN 34 1390, mimo jiné, odlišné v tom, že úhel otevření (α) je svázán s třídou ochrany objektu a s výškou umístění jímacího vedení či vrcholu jímací tyče (h) nad vztažnou rovinou.

Pro ploché střechy je používána „mřížová soustava“, velikost ok je také svázána s třídou ochrany objektu. Přiřazení poloměru bleskové koule (R), výšky jímače (h), úhlu rozevření ochranného prostoru (α) a rozměrů jímacího oka v závislosti na třídě ochrany objektu je uvedeno v následné tabulce.

Oddělovací vzdálenost (s). V systému ochrany objektu před bleskem musí být zahrnuty všechny kovové součásti budovy, ale i elektrické přístroje včetně jejich přívodů. Při úderu blesku je nutno prostorovým uspořádáním zabránit možnému přeskoku (jiskření) mezi vedením vedoucím bleskový proud a kovovým částmi v ochranném prostoru. Proto je nutno realizovat jejich vzájemné prostorové oddělení.

Poznámka ST Olomouc:Pro teoretický výklad jsme čerpali z dokumentu realizace vnější ochrany před bleskem v provedení dle normy IEC/EN 62305-3, který zpracovala firma OBO BETTERMANN Praha s.r.o.

Využití oddělovací vzdálenosti se hlavně tyká klimatizačních zařízení, elektrických senzorů a ovládačů, kovových větracích trubek a dalších komponentů, k které mají vodivé pokračování do objektu.

Výpočtový vzorec pro stanovení oddělovací vzdálenosti s:

                                           kc
                             s [m] = ki --- L[m]
                                           km

L [m] - je vertikální vzdálenost mezi bodem, v němž má být určena oddělovací vzdálenost s [m], a nejbližším bodem vyrovnání potenciálů (potenciálová sběrnice).
Význam koeficientů ki,kc a km je zřejmí z následujících tabulek.

Příklad:

• Třída ochrany před bleskem – III
• Maximální vzdálenost L – 10 m
• ki = 0,05
• km = 0,5 (beton, cihly)

Oddělovací vzdálenost s = 0,44 m

Obrázky ukazují praktický význam použití výpočtu oddělovací vzdálenosti s pro umístění chráněných zařízení (satelitní anténa – jímací tyč, plechový komínový nástavec – jímací tyč).

IEC 62305-4: Elektrické a elektronické zařízení uvnitř objektů - Obsahuje postupy, které mohou zmenšit rizika škod způsobených elektromagnetickým impulsem bleskového proudu (LEMP). Norma obsahuje tyto části:
    - Zóny bleskové ochrany (LPZ)
Podle způsobu ohrožení bleskovým proudem jsou definovány následné zóny:

vnější

• ZBO 0_A - ohrožena přímými údery blesku, impulsními bleskovými proudy a netlumeným elektromagnetickým polem;

• ZBO 0_B - chráněna před přímými údery blesku. Ohrožena dílčími impulsními bleskovými proudy a netlumeným elektromagnetickým polem;

vnitřní (chráněny před přímými údery blesku)

• ZBO 1 - impulsní proudy jsou omezeny rozdělením bleskového proudu a přepěťovými ochranami umístěnými na rozhraní zón. Elektromagnetické pole
  může být dále tlumeno stíněním místnosti;

• ZBO 2 a další - impulsní proudy jsou dále omezeny rozdělením bleskového proudu a přepěťovými ochranami umístěnými na rozhraní zón.

Ukázka prostorového rozmístění zón bleskové ochrany vně a uvnitř objektu.

• Management (metodika návrhu) ochranných opatření před LEMP

• Revize

• Údržba

IEC 62305-5: Inženýrské sítě - je zaměřena na ochrany směřující ke zmenšení nebezpečí a snížení provozních ztrát na systémech vstupujících do objektů, obzvláště elektrických a sdělovacích vedení.

Pokud se chcete seznámit s celým obsahem tohoto dílu, pokračujte zde!

Objednejte si tento díl níže uvedeným formulářem!
Cena 100,-Kč + dobírka!