Elektrika.cz - elektrotechnické zpravodajství
Tisknete článek: DEHN: Tipy a triky - Jak uzemnit hromosvod (klik pro návrat)
Stránka byla vytvořena: 6.10.2008
Všechna práva vyhrazena (c)1998-2020 Elektrika.cz
Doslovné ani částečné přebírání tohoto materálu není povoleno bez předchozího písemného (e-mailového) svolení redakce portálu Elektrika.cz.

DEHN: Tipy a triky - Jak uzemnit hromosvod


DEHN: Tipy a triky - Jak uzemnit hromosvod
Orientujete se dobře v systému uzemnění? Co všechno byste měli vědět, než označíte svod za uzemněný? Čtěte více informací o tom, jaké by měly být hodnoty zemního odporu, jaké je základní rozdělení uspořádání zemničů, jak zabránit krokovému napětí nebo jaké materiály jsou vhodné pro zemniče ...
Dalibor Šalanský, Jan Hájek, ze dne: 6.10.2008


Při studiu normy ČSN EN 62305 a zároveň jako reakce na mnohé dotazy projektantů a montážníků jsme si uvědomili, že orientace v systému uzemnění není tak přehledná, jak by se na první pohled mohlo zdát. Koneckonců v ČSN EN 62305-3 je uzemnění věnováno hodně prostoru. Dá se říci, že nestačí „hodit“ do země kus drátu, a tím považovat svod za uzemněný.

Všeobecné informace o uzemňovací soustavě
V příslušných článcích zmíněné normy lze získat základní informace. Nejprve o hodnotě zemního odporu – ten by měl být menší než 10Ω, dále o tom, že tato hodnota je všeobecně doporučena, a nakonec, že tato hodnota není povinná. Naproti tomu to ale rozhodně neznamená, že hromosvodář nějak zanedbá svoji práci. Hodnotu zemního odporu nelze stanovit povinně. Např. v horách nebo v místech se skalnatým podložím by byl revizní technik ztracen a objekt by nemohl projít výchozí revizí, neboť takovéto hodnoty zemního odporu není v těchto místech většinou možné dosáhnout. Ale i na tyto eventuality je v normě pamatováno. Nicméně čím je hodnota menší, tím lépe pro celý ochranný systém.

Základní rozdělení uspořádání zemničů

Je třeba si vysvětlit, co lze považovat za uspořádání A, a co ne. Popis je jednoduchý. Je to vodorovný nebo svislý zemnič instalovaný vně chráněného objektu. Tyto zemniče musí být pro jakýkoliv objekt minimálně dva. To vyplývá z požadavku, že každý objekt musí mít minimálně dva svody (samozřejmě se zde nejedná o kovový sloup s anténami, který se celý používá jako náhodný svod, kde asi instalace dvou svodů nebude proveditelná). V závislosti na požadované třídě ochrany před bleskem LPS (Lightning Protection System, systém ochrany před bleskem) pro daný objekt je odpovídajícím způsobem vyžadována i kvalita uzemňovací soustavy. Čím větší jsou požadavky na nadzemní část hromosvodu, tím větší požadavky jsou i na její uzemnění.

Zde se situace trochu zanedbává, nebo spíše přehlíží. Je-li objekt zařazen do LPS III nebo LPS IV, nejsou na zemnič jako takový, popř. na jeho délku, kladeny téměř vůbec žádné požadavky. Podle této normy skutečně postačí položit ke každému svodu pětimetrový pásek nebo metr od objektu zatlouct jednu zemnicí tyč. Dokonce i hloubka uložení vodorovného zemniče je stanovena na pouhých 0,5m, nutné je pouze přihlédnout k prostředí a povětrnostním vlivům tak, aby nedocházelo k předčasné korozi nebo výrazným změnám zemního odporu při mrazu, popř. vysušení půdy. Každý zkušený hromosvodář se nad těmito údaji musí pozastavit. Komu se někdy povedlo dostat se pod hodnotu 10Ω zatlučením jedné tyče nebo položením kousku pásku, může mluvit o velkém štěstí. Spíše se zde dá hovořit o hodnotách 50 až 200Ω. Jenomže jak vyplývá z příslušných článků uvedené normy, skutečně pro objekty tohoto typu, popř. při zařazení do těchto LPS, není povinné téměř nic.

To by byl ale rozhodně špatný přístup. Pro LPS I a LPS II jsou ovšem kladeny daleko větší požadavky na uzemnění a zde lze vidět veliký rozdíl mezi zemniči typu A a typu B (graf). Je-li použit typ A, je nutné dodržet délku každého zemniče, a těch může být několik – podle počtu svodů. Kdežto u typu B jde o jeden zemnič, společný pro všechny svody. Pouze v případě, že požadavky uvedené v grafu pro daný zemnič nevyhoví (jeho celková délka, nebo zemní odpor), je třeba doplňovat další zemniče mimo objekt, a to pro každý svod. Se základovým zemničem uloženým v betonu by takové starosti neměly nastat, komplikace by mohly být pouze u velmi malých objektů.


Příklad výpočtu ekvivalent délky zemniče

Co je důležité u uspořádání typu A, je skutečnost, že není splněn požadavek na ekvipotenciální pospojování mezi svody (myšlenou země) nebo-li u místa hlavního ekvipotenciálního pospojování. Toto se velmi nepříznivě projeví při výpočtu dostatečné vzdálenosti s, kde za činitel kc je třeba dosadit hodnotu 1 v případě, že hodnota odporu jednotlivých svodů je rozdílná – a to je téměř pravidlo. Ze zkušenosti (a to nejenom z naší) lze potvrdit, že při měření zemního odporu několika svodů u většího objektu se hodnota často pohybuje v rozsahu několika ohmů. Zpět k úvodu této části. Za zemnič A považujeme v každém případě samostatně uzemněné svody, ale i svody, které jsou sice mezi sebou propojeny, ale jejich uložení v zemině neodpovídá požadavkům kladeným na uspořádání typu B (není připojen nebo vůbec neexistuje základový zemnič).

Tento typ zemnění byl často používán u starších objektů, a to především v občanské zástavbě. V současné době není toto uspořádání doporučeno a přednostně by se mělo používat uspořádání, které je popsáno v dalším textu.

Toto uspořádání přináší (skoro) samé výhody oproti typu A. Asi nejdůležitější je, že je možné celkem jednoduše zajistit správné a kvalitní ekvipotenciální vyrovnání objektu. Nevýhodou tohoto zemniče je jeho ukládání do zeminy po dokončení stavby v případě, že se na něj zapomnělo (i takové případy jsme řešili). Několik slov k popisu zemniče. Je uložen minimálně z 80% své délky v zemině kolem objektu nebo je uložen v základech. Zemniče, které jsou uloženy v betonu, je vhodné doplnit na mřížové.


Všechny rošty jsou spojené svorkami s uzemňovací soustavou

Použití armování jako zemniče je popsáno dále. Pro ukládání platí stejná doporučení jako u předchozího typu. V případě uložení do zeminy by měl být zemnič umístěn asi 1m od objektu. A nyní podrobněji k zemničům uloženým v betonu. I zde platí pravidla, která je třeba dodržet při jejich instalaci. Prvním a základním předpokladem je to, že celý zemnič bude uložen v betonu a nebude ho náhodně opouštět.


 

Zejména pásek nebo drát (přednostně pásek – má větší styčnou plochu s betonem a větší průřez) uložený na dně výkopu základu je třeba vhodným způsobem zajistit proti posunu při lití betonu. Mohou k tomu posloužit např. podpěry. Všechny vývody z takto betonem zalité desky k budoucím svodům je třeba spolehlivě ošetřit proti korozi. Vzhledem k tomu, že stejný materiál se v různých prostředích (např. zem–beton) chová elektricky odlišně, je vhodné k této skutečnosti také přihlédnout a zohlednit ji v celé aplikaci. Jelikož je v současné době rozšířené řešení připojení svodu k uzemnění přes zaváděcí tyče, lze doporučit používat tyče nerezové nebo v celé své délce izolované.


Příklad použití zaváděcí tyče

Další propoj od tyče do betonu včetně svorky je třeba rovněž zaizolovat nebo použít nerezové součástky. Budou-li tyto součástky zaizolovány, nijak se to na celkové hodnotě zemního odporu neprojeví. Je-li zemnič včetně zaváděcích tyčí uložen v hlíně, je třeba především ošetřit vstup tyče do země, a to nejméně 30cm nad i pod úrovní terénu. U nerezového provedení takovéto ošetření není nutné. Tyč o průměru 16mm vyrobená z nerezové oceli rozhodně nebude první součástí, která u hromosvodů „odejde“. Co se týká dalších opatření proti korozi, všechny spoje (mimo svařované) by se měly proti ní tedy ošetřit. Např. v klasické křížové svorce mohou po zalití betonem nebo zasypáním půdou zůstat vzduchové bubliny. V nich samozřejmě kondenzuje voda a ta způsobí předčasnou korozi. Nerezovou ocel uloženou v betonu snad není třeba ošetřovat, nicméně v půdě, zejména silně jílovité, pravidlo ochrany platí.

Problematická situace nastává, jsou-li použity dva zemniče: jeden uložený v betonu a druhý v okolní půdě (popř. více zemničů v případě, že nevyhovuje hodnota zemního odporu nebo je základový zemnič příliš krátký). Za této situace je třeba kontrolovat vzájemnou reakci mezi materiály. Pozinkovaná ocel uložená v betonu se „nesnese“ s pozinkovanou ocelí uloženou v hlíně. Vzniká elektrický článek a v krátké době může dojít k odplavení vnějšího zemniče, popř. propojů na něj (záleží na nejslabším místě). Možná jsou dvě řešení, jak tomuto jevu zabránit. Buď se strojený a základový zemnič propojí jiskřištěm testovaným bleskovou vlnou 10/350μs nebo se vnější obvodový zemnič zhotoví z mědi či nerezové oceli (bohužel zemnič z nerezové oceli nebo mědi nebude zrovna levná záležitost).


Jiskřiště testované bleskovou vlnou

Tato poučka, popř. doporučení, které materiály mezi sebou lze kombinovat, se opakuje v normě na více místech. Jsou to opět pouze doporučení, ale nejsou samoúčelná. Jak zajistit stálý zemní odpor u zemniče, který přestane za pět let existovat? Zajímavé např. je, že bude-li celý zemnič uložen v betonu, lze použít čistou „černou“ ocel neboli armovací pruty. Dokonce se to doporučuje jako přednostní řešení, které je také ekonomicky výhodné. Základní podmínkou je, aby ocel nebyla příliš orezivělá, zaoxidovaná vrstva by pak mohla působit jako izolant. Dále je třeba dbát na to, aby spoje byly provedeny buďto svařením, nebo kvalitním svorkováním.


Dráty a pásky uložené přes armovací rošt

Pruty spojené pouhým drátkováním se nemohou použít, mohlo by dojít k roztržení betonu vlivem průchodu bleskového proudu. Vázané pruty se ale hodí jako doplňkové stínění, popř. ekvipotenciální vyrovnání. Takže i klasický armovací rošt je výhodné nasvorkovat na zemnič.


Svorky pro jednoduché připojení armovacích prutů

Termíny černá vana nebo bílá vana se v normě nevyskytují, nicméně představují základovou vanu nějakým způsobem izolovanou proti vlhkosti. Je-li použita černá vana, představuje neizolovaný základ a zemnič uložený v základech lze považovat za dostatečný. Má styk (prostřednictvím betonu) s okolní rostlou půdou. Bílá vana je definice pro plně izolované základy.


Černá vana            Bílá vana

To znamená, že se nejprve položí slabá vrstva srovnávacího betonu, pak se uloží vodotěsná izolace a do ní teprve základový beton. Při uložení zemniče do tohoto betonu by nebyl vytvořen styk s okolní půdou, neboť tato izolace je zároveň výborné dielektrikum. S touto okolností se musí počítat již před započetím stavby a základový (mřížový) zemnič uložit pod izolaci do podkladového betonu.


"Odkrytá" uzemňovací soustava (s takovou zemí nebudou v budoucnu problémy)

Jsou-li svody „přiznané“, postupuje se s jejich uzemněním stejně jako v předchozím případě. Ovšem bude-li v čisté vaně položen armovaný beton, je vhodné jej na zemnič připojit. Je třeba dát pozor na hladinu spodní vody! Zvláštní pozornost při projektování a ukládání zemničů je třeba věnovat v případě rozsáhlých objektů, popř. několika samostatně stojících objektů, které ale mají být uvedeny na stejný potenciál (např. výrobní podniky). Celý areál by měl mít společnou mřížovou uzemňovací soustavu.

Odskok ke skalnatým podložím
Vytvořit účinný zemnič u již stojících objektů je docela zajímavá záležitost. Je třeba vytvořit zemnič typu B, tedy okružní, a zároveň jej doplnit na paprskový. Jenže do skály ho lze zakopat pouze stěží. V těchto výjimečných případech je třeba zemnič uložit na skálu a mechanicky jej ochránit vrstvou kamení nebo betonu. (No a změřte u takové instalace zemní odpor, ale to je jen třešnička na dortu, se kterou se málokdy setkáme.)

Zemniče a krokové napětí
Této situaci je třeba věnovat pozornost zejména u veřejných budov nebo u objektů, kde se shromažďuje velký počet osob. Příkladem může být zastřešení vchodů do hypermarketů. Při silné bouřce se asi většina lidí na odkrytou plochu parkoviště nevydá, a počká. Existuje několik opatření, jak krokovému napětí zabránit. Nejjednodušší je asi vytvořit velký izolační odpor (minimálně 5kΩ) vrchní vrstvy terénu. Rezistivitu lze zajistit např. vrstvou asfaltu o tloušťce alespoň 5cm. Dalším řešením je uložení husté mřížové uzemňovací soustavy, a tím vytvoření ekvipotenciálního vyrovnání. Ovšem tato operace není právě jednoduchá a levná. Mříž musí mít hustotu ok 3m a zároveň směrem od objektu musí i klesat do hloubky. Asfalt je asfalt.

Materiály vhodné pro zemniče
Tab. 7 v normě ČSN EN 62305-3 hovoří jasně: u mědi je to průřez 50mm2, u oceli a nerezové oceli drát o průměru 10mm nebo pásek s průřezem 90mm2.

(další materiály viz tabulka zde).

A v tomto bodě pozor: zde už nejde pouze o doporučené, ale o povinné minimální rozměry. Materiál na uzemňovací soustavu, zejména uloženou v betonu, je třeba vybírat s velkou pečlivostí vzhledem k její trvanlivosti. Tomu samozřejmě musí odpovídat i následné provedení. Zejména se zde projeví nepříjemné elektrochemické účinky. Jde o součást hromosvodu, ke které v budoucnu již nikdy nebude umožněn přístup a i jakákoliv kontrola stavu bude velmi obtížná.

Vodiče, pásky, tyče a svorky pro uzemnění
Práce v úzkých výkopech není nic příjemného, proto je dobré si ji co nejvíce ulehčit. Pro podélná a příčná spojení pásku s páskem, popř. pásku s drátem se výborně hodí klínové svorky. Jsou bezšroubové a k jejich sestavení stačí několik ran kladivem. Obdobné provedení se dodává i pro spojení dvou drátů. Pro připojení armovacích želez různých průměrů ať k drátu nebo k pásku se používá mnoho svorek. Všechny jsou jednošroubové, a tím velmi usnadňují montáž. Zemnicí tyče o průměru 20 nebo 25mm pro hloubkové zemniče jsou připraveny pro jednoduché použití. Samotnou tyč lze velmi jednoduše zatlouct kladivem (za použití speciální zatloukací hlavy) a poté připojit na pásek. Je-li třeba použít hloubkové zemniče, je systém těchto tyčí na takovou eventualitu velmi dobře připraven – jednoduše se sesazují do sebe. Ovšem pro zatlučení už nepostačí obyčejné kladivo, ale je třeba vibrační zatloukací mechanismus instalovaný na trojnožce.

Hloubkové zemniče, které najdou využití zejména u uspořádání zemnění typu A, mají tu výbornou vlastnost, že se „propracují“ hluboko do podloží se stabilním a nízkým zemním odporem. Ocelové pásky a dráty pro uzemňovací soustavu by měly mít vrstvu zinku alespoň 50μm pro kulaté profily a 70μm pro ploché profily. Tyto hodnoty nejsou odborné veřejnosti příliš známé, a tak dochází k instalaci materiálů s hodnotami mnohem menšími.

Několik slov závěrem
Jak tedy pohlížet na novou normu? Jak si správně vysvětlit pojmy doporučuje se, měl by být, může? Třeba u oné hodnoty zemního odporu. Doporučuje se menší než 10Ω. Berme to tak, že veškeré údaje v normě jsou pro nás jakési technické minimum, kterého bychom měli dosáhnout. Chceme-li, aby např. v oblasti ochrany před bleskem celý systém fungoval alespoň tak, jak je v normě uvedeno, měli bychom splnit všechny parametry v jednotlivých článcích, přestože začínají slůvkem může, doporučuje se. Nepodaří-li se nám je zajistit, nemůžeme se na systém spolehnout, tedy neodvedeme dobrou práci. Je třeba si uvědomit, že podaří-li se nám naopak tyto parametry zlepšit, projeví se to i ve zvýšené kvalitě celého systému. Zemní odpor o hodnotě 2Ω je logicky lepší než 10Ω. Velikost ok 5×5m u mřížové uzemňovací soustavy je lepší než doporučených 10×10m, už s ohledem na zabránění vzniku krokového napětí. Slůvko musí lze v normě najít jen na několika místech, a to tam, kde by jakákoliv jiná varianta nebo opomenutí znamenaly vážné snížení účinnosti ochranného systému. Takže je-li někde uvedeno může, doporučuje se, znamená to pro nás musí, anebo nějaké jiné, prokazatelně lepší řešení. Vše o uzemnění hromosvodu lze názorně vidět v animaci 07 Uzemneni na:

http://www.kniska.eu/animace

TEXT Z OBLASTÍ
SOUVISEJÍCÍ KONTAKT
DEHN s.r.o. - Pod Višňovkou 1661/33, Praha 4 - 222 998 880 - info@dehn.cz

Konec tisknuté stránky z portálu Elektrika.cz.