MARKS: Řešením je oddálený hromosvod

Oddálený hromosvod jako řešení problému ochrany před přepětím
V posledních letech se velmi rozmohlo používání elektronicky řízených zařízení na střešních nástavbách: instaluje se stále větší počet klimatizačních jednotek, ventilačních zařízení a potrubí, solární a fotovoltaických zařízení, kovových komínů, směrových antén a antén základových stanic mobilních telefonů. Aby bylo možné vyloučit přímé údery do těchto vesměs drahých zařízení a vyloučit i velké následné škody, je mimo obvyklých přepěťových ochran potřebné, provést dodatečná opatření instalací oddáleného hromosvodu (případně zřídit částečně izolovaný hromosvod v místech, kde jsou umístěna citlivá elektronická zařízení).
Skutečnosti stanovují mj. vysoké požadavky na odpovídající zkoušky bleskovým proudem pro všechny části hromosvodu.

Řešení úvodem uvedených případů jen se svodiči přepětí nelze považovat za postačující, případně by byly náklady na efektivní ochranu všech v úvahu přicházejících zařízení a oblastí příliš vysoké. Oddálené hromosvody oproti tomu poskytují pro tyto aplikace bezpečnou ochranu a nesou sebou při provádění vlastních prací i jejich zjednodušení, protože se nemusí přizpůsobovat každému jednotlivému problému (každé jednotlivé aplikaci).

Klasická víceúčelová instalace
Oddálený hromosvod má nejen obzvláště velký význam pro energetické rozvodné podniky, telekomunikační podniky, operátory mobilních telefonů, nemocnice a jiné veřejné, nebo správní budovy, ale i pro průmyslové budovy a drobné podniky.
Důležité je v této souvislosti vysvětlit současným investorům, případně provozovatelům budov problém, který by se vyskytl při instalaci současných obvyklých hromosvodů.
Oddálený hromosvod nejenže jednoduchým způsobem řeší ochranu kompletního zařízení, aniž by přitom musel řešit složité detaily přechodů různých materiálů, souběhů kovových hmot a elektrických kabelů, ale přitom neomezuje manipulaci/údržbu chráněných zařízení (při kterých pravidelně dochází k devastaci klasického hromosvodu).

Zhotovitel hromosvodu musí upozornit i na rizikové faktory, k tomu mu poslouží analýzy metodiky řízeného rizika. Použitím oddáleného hromosvodu coby řešením problému se získá vyšší ochranný účinek. Taková zařízení se osvědčují jako víceúčelová, která na jedné straně poskytují zákazníkovi nejvyšší možnou bezpečnost a na druhé straně zhotoviteli vícenásobný příjem.

Oddálené hromosvody musí být přitom přesně přizpůsobeny místním podmínkám, přičemž částečně oddálené se používají nejvíce. Přitom se instaluje metodou sítí jímací zařízení a oblast střešních nástaveb se dodatečně opatřuje oddáleným jímacím zařízením.

Při zpracování projektu je nutné provést výpočty pro zpracování řešení ochrany před bleskem a projektování příslušných zařízení. Přitom mohou přicházet tři metody řešení: metoda sítě, metoda ochranného úhlu a postup podle metody bleskové koule.
Zásadně je rozdíl mezi oddáleným a částečně oddáleným systémem, přičemž částečně oddálené se používají nejvíce. Přitom se instaluje metodou sítí jímací zařízení a oblast střešních nástaveb se dodatečně opatřuje oddáleným jímacím zařízením.

Osvědčené systémy jsou sestaveny z těchto součástí:

• Oddálený jímací stožár, sestávající ze základové/upevňovací trubky z ušlechtilé oceli s držákem pro uchycení na stěnu, izolační podpěry vyztužené skleněnými vlákny - vertikální s upínací hlavicí, jímacím hrotem ze slitiny AlMgSi a izolované vzpěry - vodorovné s upínací hlavicí. Vzpěra je rovněž vyztužena skleněnými vlákny.
• Jímací stožár z nerezavějící oceli se stranovou upevňovací vzpěrou, izolovaný,
• Samostatně stojící jímací stožár z nerezavějící oceli.

Jejich instalace je jednoduchá, při jejich montáži nejsou kladeny žádné dodatečné časové nároky oproti instalacím obvyklých zařízení.

Nejjednodušší variantou je připevnit jímací stožáry přímo na chráněný objekt (příklad: klimatizační jednotky). Překrytím tohoto zařízení se dosáhne vysokého rozdělovacího koeficientu proudu, který vede podle výpočtu dostatečné vzdálenosti k její malé hodnotě. Jiné střešní nástavby se opět optimálně chrání zavěšeným mřížovým jímacím vedením.

Klik pro větší náhled.
Projekt

Komplexní zařízení, jako jsou ventilační zařízení a potrubí představují často problém, jak instalovat hromosvod mřížové soustavy. Dostatečnou vzdálenosti není možné většinou dodržet a muselo by se počítat s přímým úderem blesku. Překrytím kompletního zařízení jímacím vedením na oddálených podpěrách a bočních kotevních stožárech se dosáhne optimální ochrany. Tím se vyloučí nejmenší vzdálenosti ke střešním nástavbám. V každém případě je i důležité přizpůsobit jímací stožáry místnímu zatížení větrem. Tyto skutečnosti stanovují mj. vysoké požadavky na odpovídající zkoušky bleskovým proudem pro všechny součásti hromosvodu.

Klik pro větší náhled.
Praxe

Oddálený hromosvod představuje jediné technicky zdůvodnitelné řešení souladu jímacího zařízení a protipožárních systémů, zejména při tlakovzdušném otevírání světlíků a kopulí.

Dodržení dostatečné vzdálenosti a nákladnost realizace jsou určujícími faktory ovlivňující způsob konkrétního provedení, jež může být v rozporu s klasickým hromosvodem. Například na hřebenu sedlové střechy, pod nímž je uloženo důležité vedení, nemusí být instalováno hřebenové vedení. Nebo, je-li na sedlové střeše instalován stožár s citlivými anténami musí jímací vedení uhnout.

Svody z kabelu napěťově řízeným pláštěm s vyloučením klouzavých výbojů po jeho izolaci
Důležitou podmínkou je, aby dostatečná vzdálenosti byla řešena již v návrhu a při realizaci hromosvodu. V opačném případě nelze zabránit nebezpečným přeskokům mezi součástmi vnější ochrany před bleskem a vodivými prvky uvnitř budovy (elektroinstalace, potrubí, apod.).
Její dodržení bývá často velký problém i bez ohledu, jedná-li se o stávající nebo nově zřizované zařízení.

Izolované systémy svodových vedení, které jsou založeny na použití kabelů, nebo kabelům podobných uspořádání, způsobují mezi stožárem a izolací/pláštěm kabelu průnik vysokofrekventních kapacitních proudů, zpravidla < 100A. Tyto vysokofrekventní kapacitní proudy (spektrum frekvencí oblasti kmitočtů řádu do oblasti MHz) jsou kapacitně propojeny přes dielektrikum kabelu s vysokonapěťovým potenciálem svodového vedení. Výsledkem je, že se část těchto proudů dostane do budovy systémem vyrovnání potenciálu.

U budov se zařízením citlivým z hlediska elektromagnetické kompatibility, jako nemocnice, výpočetní střediska, atd. to vede k dodatečnému elektromagnetickému zatížení.

Úplnou izolací pomocí speciálních vodičů lze tomuto možnému elektromagnetickému zatížení cíleně zabránit.

Výpočet dostatečné vzdálenosti (s):
Dostatečná vzdálenost je vzdálenost, která se musí dodržet, aby se zabránilo tvoření nebezpečných výbojů proti částem vnějšího hromosvodu.
Vypočte se dle tohoto vztahu:

kde:
k_i - závisí na zvolené třídě ochrany hromosvodu
k_c - závisí na bleskovém proudu, který prochází svodovým vedením
k_m - závisí na materiálu elektrické izolace vedení
L  - svislá vzdálenost bodu, od kterého se má stanovit separační vzdálenost s k dalšímu bodu pro vyrovnání potenciálu

Jako řešení se objevil vodič se speciálním pláštěm, jenž umožňuje „odvést" vysoká impulzní atmosférická přepětí směrem k referenčnímu potenciálu, a tím zabránit vzniku klouzavých výbojů. Aby se zajistila správná funkce, musí se speciální plášť propojit se systémem potenciálového vyrovnání budovy, kterým nepotečou žádné dílčí bleskové proudy. Připojení k potenciálovému vyrovnání může být realizováno, např. připojením k uzemněným kovovým nástavbám ležícím v chráněném prostoru, připojením k uzemněným částem stavební konstrukce nebo připojením k ochrannému vodiči napájecího systému nn.

Mnoha měřeními se prokázalo, že zjištěná elektrická pevnost umožňuje přiřadit vodičům ekvivalentní dostatečnou vzdálenost ve vzduchu. Specifikací ekvivalentní dostatečné vzdálenosti lze v závislosti na požadované účinnosti a na koeficientu rozdělení proudu stanovit i maximální délku kabelu. Rozdělením proudu do více svodů (snížení koeficientu kc) se při zadané požadované účinnosti dosáhne prodloužení maximální délky kabelu.

„Klasická jímací zařízení“
Pro projekt jímacího zařízení platí stejná pravidla. Důležitou otázkou z hlediska životnosti zařízení je, zda použité součásti jsou schopny přežít přímý úder blesku, zejména tehdy jsou-li jako jímací prvky použity kovové střechy atiky či jiné stavební prvky. Nejsou-li schopny musí být posíleny vlastním jímacím vedením.

Rozhodnutí náleží investorovi, tabulka však může usnadnit rozhodnutí.

Tab.

Dalším nepříjemnou skutečností je nebezpečí zničení tajícím sněhem a ledem. Zde je možné problém vyřešit volbou vhodných podpěr a nebo jejich fixací.

Klik pro větší náhled.
Fixovaná podpěra

Poznámka redakce:
Wolfgang Marks odborný poradce v oboru ochrany před bleskem a přepětím pro EU, člen ILPC technický poradce společnosti DEHN + SÖHNE. Kontakt: w.marks@volny.cz, 603 816 081

„MOTO“ Hromosvod sám neochrání Monu Lisu, ale může k její ochraně hodně pomoci.“

Montér hromosvodu jde na střechu až poslední a proto se musí přizpůsobit, aneb zodpovědnost týmu za zdárný výsledek.

Přednáška je v celé verzi součástí tohoto sborníku.