DEHN: Nové evropské normy v oblasti ochrany před bleskem (4. část)

Připravované mezinárodní a evropské normy IEC / EN 62305 část 3

Třetí část souboru evropských norem EN 62305 obsahuje:

• termíny a definice;
• systém ochrany před bleskem;
• vnější systém ochrany před bleskem;
• vnitřní systém ochrany před bleskem;
• údržbu a revize systému ochrany před bleskem;
• ochranná opatření před zraněním osob nebo zvířat způsobeným dotykovým nebo krokovým napětím;
• přílohy.

V úvodu této normy jsou definovány základní pojmy jako například:

• systém ochrany před bleskem LPS (lightning protection system) kompletní systém užívaný ke snížení fyzických škod způsobených údery blesku do objektu. Sestává z vnějšího a vnitřního systému ochrany před bleskem;
• vnější systém ochrany před bleskem část systému LPS, který se skládá z jímacího vedení, svodů a uzemňovací soustavy (obr. 1);

Klik pro větší náhled.
Obr.1 Vnější systém ochrany před bleskem - IEC/EN 62305-3

• vnitřní systém ochrany před bleskem část systému LPS, který se skládá z ekvipotenciálního vyrovnání bleskového proudu a dodržení dostatečné vzdálenosti uvnitř chráněného objektu;
• ekvipotenciální vyrovnání bleskového proudu EB (lightning equipotential bonding) vzájemné spojení oddělených vodivých částí systému LPS buď přímo nebo přes přepěťové ochrany za účelem zmenšení rozdílů potenciálů způsobených bleskovým proudem;
• dostatečná vzdálenost s (separation distance) vzdálenost mezi dvěma body, mezi kterými nemůže vzniknout žádná jiskra.

Pozn.: Takto do češtiny přeložené termíny bychom měli chápat jako pracovní, jejich závazné znění bude obsahovat oficiální překlad vydaný ČNI, na němž bude autor tohoto článku spolupracovat.

Klik pro větší náhled.
Obr. 2 Zóny bleskové ochrany definované systémem ochrany před bleskem LPS-IEC/EN 62305-3

Připravovaný soubor evropských norem EN 62305 část 3 se zabývá návrhem vnější ochrany před bleskem (hromosvodem). Systém ochrany před bleskem (LPS) se skládá z vnější a vnitřní ochrany. Vnější ochrana by měla chránit objekt před požárem nebo mechanickými účinky bleskového proudu a také osoby nacházející se uvnitř nebo vedle objektu, před zraněním nebo smrtí v důsledku průchodu bleskového proudu.
Funkce vnější ochrany jsou tyto:

• zachycení přímého úderu blesku do objektu jímací soustavou;
• bezpečné svedení bleskového proudu do uzemňovací soustavy systémem svodů;
• rozvedení bleskového proudu v zemi uzemňovací soustavou.

Vyrovnáním potenciálů bleskového proudu snižujeme rozdíl potenciálů, který nám vznikne průchodem bleskového proudu. Toto bude dosaženo spojením všech neživých vodivých částí vodiči nebo spojením živých vodičů s uzemňovací soustavou přes svodiče přepětí (SPDs). Jsou stanoveny čtyři třídy ochrany I, II, III a IV pro systém ochrany před bleskem (LPS) a tyto jsou závislé na sadě konstrukčních pravidel. Tato pravidla odpovídají ochranným úrovním. Každá sada obsahuje konstrukční zásady nejen závislé (poloměr valící se koule, šířka ok mřížové soustavy, ochranný úhel), ale také nezávislé (průřez, materiál) na třídě ochrany.

Jímací soustava
Hlavní úlohou jímací soustavy v systému LPS by mělo být ochránit žádané prostory objektu před přímým úderem blesku. Jímací soustava by měla být projektována tak, aby zabránila nekontrolovatelným úderům blesku do chráněného objektu. Všechny vodivé konstrukce, které jsou součástí vnitřní ochrany před bleskem, střešní nadstavby, klimatizační jednotky (včetně všech jejich přívodů) by neměly být připojeny na vnější jímací soustavu. Nelze-li toho dosáhnout, pak je nutno počítat se zavlečením dílčích bleskových proudů do chráněného objektu a osazením svodičů bleskových proudů na každé vedení, které vstupuje do objektu. Správným dimenzováním jímací soustavy budou kontrolovaně sníženy účinky bleskového proudu při úderu blesku do objektu.
Jímací soustava může být sestavena z následujících komponentů, které mohou být spolu vzájemně kombinovány:

• jímací tyče;
• napnutá lana a dráty (jímací vodiče);
• mřížové soustavy.

Při stanovení polohy jímačů v systému LPS musí být věnována pozornost ochraně rohů a hran chráněného objektu. Toto platí především pro jímací soustavu na plochých střechách a horních dílech fasád. Jímače by měly být umístěny na rozích a hranách objektů.

Klik pro větší náhled.
Obr. 3 Metoda "valící se koule", ochranného úhlu a mřížové soustavy - IEC/EN 62305-3

Pro návrh jímací soustavy mohou být použity tři metody (obr. 3):

• metoda valící se „bleskové“ koule (členité objekty obr. 4);
• mřížové soustavy (ploché střechy);
• metoda ochranného úhlu (jednoduché objekty).

Klik pro větší náhled.
Obr. 4 Návrh jímací soustavy pomocí "valící se koule" - IEC/EN 62305-3

Metoda valící se koule je nejuniverzálnější projekční metodou, která je doporučena pro geometricky komplikované případy. Poloměr valící se koule simuluje vstřícný výboj ze země nebo z jímací soustavy vůči vůdčímu výboji (leaderu), který sestupuje z mraku.
Závislost mezi ochrannou úrovní (třídou ochrany), účinností jímací soustavy, poloměrem valící se koule (dráhou vstřícného výboje) a vrcholovou hodnotou bleskového proudu je znázorněna v tabulce (tab. 1).

Tab. 1 Mezní parametry - IEC/EN 62305

Metoda mřížové soustavy může být použita univerzálně nezávisle na výšce a tvaru střechy objektu. Jímací soustava musí být umístěna na vnějších hranách objektu. Kovová atika může být použita jako náhodný jímač, splňuje-li podmínky dimenzování.

Metoda ochranného úhlu je odvozena od metody valící se koule. Tato metoda je vhodná pro budovy se symetrickými rozměry, s příkrými střechami nebo pro střešní nadstavby (antény, klimatizační jednotky). Ochranný úhel tyčového jímače je závislý na požadované ochranné úrovni (třídě ochrany) a na výškové úrovni chráněného objektu. Jímací vedení, jímací tyče, oka a dráty by měly být navrženy tak, aby všechna zařízení a konstrukční části, které jsou součástí chráněného objektu, ležely v ochranném prostoru jímací soustavy.
Zároveň by měla být dodržena dostatečná vzdálenost s mezi chráněným zařízením a vnější jímací soustavou (obr. 5).

Klik pro větší náhled.
Obr. 5. Vnější ochrana před bleskem - IEC/EN 62305-3

Svody
Svod je elektricky vodivé spojení mezi jímací a uzemňovací soustavou. Svody by měly svést bleskové proudy do uzemňovací soustavy tak, aby na budově nevznikly škody nedovoleným vysokým oteplením svodů. Aby se omezil vznik škod průchodem bleskového proudu, je vhodné svody umístit tak, aby bylo místo od úderu blesku do země:

• spojeno více paralelními cestami;
• dráha bleskového proudu byla co možná nejkratší (přímá, kolmá, bez smyček);
• byla dodržena dostatečná vzdálenost s svodů od vnitřních vodivých částí objektu.

Počet svodů je závislý na ochranné úrovni (I, II, III, IV) a je určen podle obvodu střešních hran objektu. Rozmístění svodů by mělo být pokud možno rovnoměrné po obvodu.

Uzemnění
Aby bleskový proud přešel do půdy (vysokofrekvenční jev) a zároveň se zmenšily nebezpečné napěťové rozdíly, jsou důležitými kritérii tvar a rozměry uzemňovací soustavy. Všeobecně se doporučuje nízký zemní odpor (nižší než 10 Ω, měřený při nízké frekvenci).
Z hlediska ochrany před bleskem je upřednostněna jedna integrovaná uzemňovací soustava objektu, která je vhodná pro všechny účely (např. ochrany před bleskem, sítě nn a telekomunikační sítě).
Uzemňovací soustava může být typu A (strojený páskový nebo tyčový zemnič) nebo typu B (základový zemnič) a musí být spojena s vyrovnáním potenciálů.

Vyrovnání potenciálů bleskového proudu
Vyrovnání potenciálů bleskového proudu bude dosaženo, budou-li spolu spojeny do systému LPS tyto části:

• kovové konstrukce objektu;
• metalická vedení;
• vnější vodivé díly a vedení, které jsou spojeny s objektem;
• elektrické a elektronické zařízení uvnitř chráněného objektu.

Bude-li spojeno vyrovnání potenciálů před bleskem s vnitřním systémem ochrany, může téct část bleskového proudu do vnitřního systému a měl by být na to brán zřetel.