DEHN: Ochrana před bleskem a přepětím pro fotovoltaické elektrárny z pohledu soudního znalce

1. Legislativa České republiky v ochraně před bleskem
Tento příspěvek vychází ze zkušeností z praxe soudního znalce při zpracování znaleckých posudků v oblasti fotovoltaických elektráren (dále jen FVE), které jsou umístěny nejen na volných prostranstvích, ale také na střechách objektů. 

I v oblasti FVE je nutno dodržovat platnou legislativu České republiky. Od roku 2009 je v účinnosti vyhláška číslo 268/2009 Sb. „o technických požadavcích na stavby“, podle které,  viz §36, musí být provedena analýza rizika škod dle normových hodnot pro tyto stavby:

• a) ohrožení života nebo zdraví osob, zejména ve stavbě pro bydlení, stavbě s vnitřním shromažďovacím prostorem, stavbě pro obchod, zdravotnictví a školství, stavbě ubytovacích zařízení nebo stavbě pro větší počet zvířat,
• b) poruchu s rozsáhlými důsledky na veřejných službách, zejména v elektrárně, plynárně, vodárně, budově pro spojová zařízení a nádraží,
• c) výbuch zejména ve výrobně a skladu výbušných a hořlavých hmot, kapalin a plynů,
• d) škody na kulturním dědictví, popřípadě jiných hodnotách, zejména v obrazárně, knihovně, archivu, muzeu, budově, která je kulturní památkou,
• e) přenesení požáru stavby na sousední stavby, které podle písmen a) až d) musí být před bleskem chráněny,
• f) ohrožení stavby, u které je zvýšené nebezpečí zásahu bleskem v důsledku jejího umístění na návrší nebo vyčnívá-li nad okolí, zejména u továrního komína, věže, rozhledny a vysílací věže.“

Normovou hodnotou dle § 3 písm. k) této vyhlášky se rozumí:
„Konkrétní technický požadavek, zejména limitní hodnota, návrhová metoda, národně stanovené parametry, technické vlastnosti stavebních konstrukcí a technických zařízení, obsažený v příslušné české technické normě, jehož dodržení se považuje za splnění požadavků konkrétního ustanovení této vyhlášky.

Podle vydaného věstníku ÚNMZ číslo 01/2013, ve kterém je uvedeno společné stanovisko MMR, MPO a ÚNMZ, platí pro účely výše citované vyhlášky soubor norem ČSN EN 62305-1 až 4 ed.2.

Majitelé nebo provozovatelé FVE v mnoha případech chtějí zcela pominout riziko ztráty lidských životů v areálu FVE. Proto se v místním provozním předpisu objevuje poučení osob o tom, že v případě blížící se bouřky musí pracovníci opustit areál FVE. Tato argumentace není v souladu s požadavky ČSN. Jediným relevantním ochranným opatřením je instalace výstražného zařízení podle normy:

• ČSN EN 50536 Ochrana před bleskem – Systémy pro identifikaci bouřkové činnosti v areálu FVE.  Po spuštění zvukové signalizace tohoto zařízení musí pracovníci vyhledat bezpečné místo, které je chráněno v souladu s českými technickými normami.

2. Mimořádné události na FVE po úderu blesku
Dvě mimořádné události v případě jedné aplikace FVE, která se skládala ze dvou instalací:

• na volné ploše,

• na střeše výrobní haly (obrázky 1 a 2).

Tato aplikace byla chráněna pouze na základě francouzské národní normy NF C 17-102.

• První pojistný případ se stal v roce 2012, kdy po úderu blesku došlo k poškození měničů  FVE ve výši 700.000 korun. Pojišťovna tuto škodu uhradila.

• Druhý pojistný případ se stal v roce 2013, kdy po blízkém úderu blesku v okolí FVE byly poškozeny komunikační karty měničů. Výrobce měničů stanovil celkovou škodu na 800.000 korun. Poté byl přizván soudní znalec pojišťovny, který konstatoval, že nebyly splněny podmínky výplaty odškodnění. Důvodem byla skutečnost, že instalace provedení ochrany před bleskem neodpovídala platným českým technickým normám v této oblasti. Pojišťovna krátila plnění investorovi o 80 procent.

Také v roce 2014 vznikly značné škody na elektrických a elektronických zařízeních  FVE (obrázek 3). Je to dáno především nedostatečnou ochranou před bleskem a přepětím na těchto zařízeních. Výstavba FVE na volných plochách probíhala převážně do konce roku 2010. Některé z nich byly dokonce stavěny i za umělého osvětlení, čemuž odpovídala kvalita i úroveň materiálu a montáže. 

Někteří majitelé, či provozovatelé FVE neřeší výše uvedené problémy a při vzniku mimořádné události se spoléhají na plnění pojišťoven. Poté mohou být překvapeni výší plnění, neboť nesplnili příslušná smluvní ujednání. Mnozí z nich si neuvědomují, že důkazní břemeno je na jejich straně, a tudíž by měli při likvidaci škody úzce spolupracovat s příslušným znalcem. V některých případech dokonce zatajují důkazy a při tomto jednání je podporují servisní firmy, které zkreslují skutečnosti a neposkytují příslušné protokoly.  
 
3. Rizika spojená s instalací aktivních jímačů ESE
Je-li navržena ochrana před bleskem a přepětím podle francouzské NF C 17-102 (1995, 2011) nebo slovenské národní normy STN 34 1398 (2013) / STN 34 1391 (1998), nemůže se na ni podle společného stanoviska MMR, MPO a ÚNMZ vztahovat platná legislativa České republiky. Proto také nemůže být vystavena kladná zpráva o výchozí revizi hromosvodu na instalaci s aktivními jímači ESE.

Toto jsou hlavní argumenty nesplnění legislativy ČR:

• zákon číslo 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon),
• zákon číslo 262/2006 Sb. - zákoník práce,
• nařízení vlády číslo 101/2005 Sb. o podrobnějších požadavcích na pracoviště a pracovní prostředí a další nařízení vlády,
• vyhlášku číslo 137/1998 Sb. o obecných technických požadavcích na výstavbu,
• vyhláška číslo 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby,   
• vyhlášku číslo 73/2010 Sb. o stanovení vyhrazených elektrických technických zařízení, jejich zařazení do tříd a skupin a o bližších podmínkách jejich bezpečnost,
• ČSN 33 1500, 1990-06: Elektrotechnické předpisy - Revize elektrických zařízení,
• Soubor norem ČSN EN 62305 – 1 až 4 ed.1, 2006-11: Ochrana před bleskem, 
• Soubor norem ČSN EN 62305 – 1až 4 ed.2, 2011-2013: Ochrana před bleskem,
• ČSN 34 1390, 1969: Předpisy pro ochranu před bleskem.

Jímače ESE neposkytují podle ČSN dostatečný ochranný prostor a tudíž při přímém úderu blesku do fotovoltaických panelů hrozí jejich zničení, včetně měničů. 

Při nedodržení dostatečné vzdálenosti mezi jímačem ESE/svody a konstrukcí panelů může dojít k zavlečení částečných bleskových proudů do vnitřních instalací výrobní haly a následnému poškození výrobních strojů.


 
4.  Nejčastější chyby spojené s návrhem, instalací a revizí FVE
Ochrana před bleskem pro objekty FVE elektrárny neodpovídají platným ČSN:

• chybné určení třídy ochrany před bleskem podle ČSN EN 62305-2 ed.1 nebo ed.2:

• nerespektování počtu inženýrských sítí,
• pominutí rizik spojených s činností osob v rámci údržby a oprav FVE;

• není navržena žádná jímací soustava podle ČSN EN 62305-3 ed.1 nebo ed.2;
• není vypočtena dostatečná vzdálenost podle ČSN EN 62305-3 ed.1 nebo ed.2;
• nedostatečný počet přepěťových ochran na rozhraní zón ochrany před bleskem podle ČSN EN 62305-4 ed.1 nebo ed.2;
• žádná koordinace přepěťových ochran podle ČSN EN 62305-4 ed.1 nebo ed.2;
• nedostatečné pospojování konstrukcí FVE (obrázek 4);
• chybějící nebo nedostatečná uzemňovací soustava.

 
5. Správná koncepce návrhu ochrany instalace FVE před bleskem a přepětím
Na základě výše zmiňované vyhlášky je třeba výpočtem řízeného rizika stanovit třídu ochrany před bleskem LPS podle normy ČSN EN 62305-2 ed.2 nejen pro stavby, kde se nacházejí osoby, ale i pro další typy staveb. Výsledkem výpočtu je určení minimální úrovně ochrany před bleskem, která je dána hladinou ochrany LPL neboli třídou ochrany LPS. Z hlediska ekonomiky se postupuje od nejnižší třídy LPS IV až po nejvyšší třídu LPS I. Podmínkou výpočtu je, aby hodnota skutečného rizika dané aplikace v určitém místě byla nižší nebo maximálně rovna hodnotě přípustného rizika RT (hodnota předepsaná normou pro lidské životy je 10^-5).

Všeobecný postup pro návrh FVE
Možná místa instalace přepěťových ochran jsou tato:

• rozváděč generátorů,
• vstup (DC) měniče,
• vstup (AC) měniče.

Provozní napětí přepěťové ochrany je nutno navrhnou tak, aby bylo vyšší než napětí  generátoru naprázdno, který je v provozu za studeného zimního dne při maximálním slunečním svitu. Přepěťové ochrany jsou v různých provedeních a napětích. Také pro napětí generátorů jsou k dispozici speciální přepěťové ochrany až do hodnoty 1.500V. 

Ochranná opatření před přepětím jsou účinná jen místně. Součástí FVE je zejména měnič, který může být vzdálen několik metrů od rozváděče generátoru. Ten je také chráněn svodiči přepětí na straně stejnosměrného napětí. Svodiče přepětí stejných typů jsou instalovány rovněž v rozváděči generátoru. Pro snížení příčných přepětí v hlavním stejnosměrném vedení generátoru je doporučeno použití stíněného vedení.

Fotovoltaické systémy na objektech s hromosvodem
Instalací FVE na střeše objektu nesmí být zhoršena již vybudovaná ochrana před bleskem a přepětím pro danou stavbu.

Řádný stav systému ochrany před bleskem a přepětím je ověřen výchozí nebo pravidelnou zprávou o revizi. Revizní technik písemně oznámí majiteli objektu nebo provozovateli zařízení zjištěné závady na hromosvodu:

• objekt není v ochranném prostoru jímací soustavy,

• není dodržena dostatečná vzdálenost mezi svody a vnitřní instalaci,

• silná koroze součástí hromosvodu,

• uvolněné nebo chybějící spoje.

Při instalaci panelů by mělo být přihlíženo k aktuálnímu stavu hromosvodu. Fotovoltaické panely by měly být umístěny do ochranného prostoru vnější jímací soustavy. Jímací soustava, např. jímací tyče, má zabránit přímému úderu blesku a zároveň nesmí zastínit tyto články. Jímací soustava bude spojena s již existující jímací soustavou a přes svody spojena se zemí. Dalším důležitým bezpečnostním kritériem je dodržení dostatečné vzdálenosti s mezi jímací soustavou a fotovoltaickými články, okapy nebo anténami. Jinak hrozí zatažení části bleskového proudu do objektu.

Není-li možno dodržet tuto vzdálenost, je zapotřebí na těchto místech vodivě spojit hromosvod s konstrukcí fotovoltaických panelů. 

Možná místa instalací přepěťových ochran SPD jsou:

• rozváděč generátoru,
• vstup (DC) měniče,
• vstup (AC) měniče,
• vstupní vedení sítě nn.

 

6. Závěr
Pro předcházení vzniku mimořádných událostí je potřeba dodržet:

• legislativu České republiky a na ni navazující systém českých technických norem;

• majitele nebo provozovatelé FVE by si měli uvědomit, že při vzniku mimořádné události může dojít:

• ke vzniku hmotné škody na majetku FVE,
• k přerušení výroby elektrické energie,
• k ohrožení osob pracujících v areálu FVE;

• na objektech, kde je instalována FVE, je nutné ji začlenit do koncepce hromosvodní ochrany:

• navrhnout jímací soustavu, soustavu svodů a uzemňovací soustavu,
• instalovat přepěťové ochrany SPD na vstupy DC/AC měniče, kombinovaný svodič SPD typu 1 + 2 na vstupním napájecím vedení sítě nn;
• použít stíněné vedení generátoru,
• vyrovnat potenciál vně i uvnitř budovy.