MARKS: Vyrovnání potenciálů

Na principech vyrovnání potenciálů je založena nejen ochrana před přepětím, ale i ochrana před nebezpečným dotykovým napětím např. mezi ochranným vodičem a kovovou konstrukcí inženýrských sítí. Realizuje se prakticky při stavbě nových objektů nebo při rekonstrukcích.

Systém vyrovnání potenciálů tvoří základní (centrální) a lokální (místní) vyrovnání potenciálů

Základní vyrovnání potenciálů proti blesku se děje na rozhraní zón LPZ 0 a 1. Jeho účelem je co nejvíce vyloučit pronikání částí bleskového proudu z hromosvodu nebo kterékoli kovové konstrukce včetně elektrických vedení vstupujících do budovy do instalace a zařízení uvnitř budovy.

Do systému základního vyrovnání potenciálů je nutné přímo připojit:

• vodiče ochrany pospojováním

• základový zemnič, příp. zemnič hromosvodu

• potrubí centrálního vytápění

• kovové potrubí rozvodů vody a odpadů

• kovové konstrukce budovy např. výtahové šachty, ocelové skelety, klimatizační kanály a šachty

• vnitřní plynová potrubí

• uzemnění antén a sdělovacích zařízení

• vodiče PE příp. PEN

• stínění elektrických zařízení a kabelů se jmenovitým napětím do 1000V

• uzemnění elektrických zařízení se jmen. napětím nad 1000V, pokud jimi nelze zavléci nepřípustně vysoká napětí

• cizí vodivá zařízení např. vodivé podlahy.

Do systému základního vyrovnání potenciálů se nepřímo (přes oddělovací jiskřiště) připojí:

• zařízení s katodickou ochranou před korozí

• uzemnění elektrických zařízení se jmen. napětím nad 1000V, pokud hrozí nebezpečí, že se jimi zavleče nepřípustně vysoká napětí

• uzemnění trakčních vedení (pouze však s písemným souhlasem provozovatele)

• uzemnění laboratorních přístrojů.

Protože i elektrická zařízení a stroje potřebují kvalitní uzemnění nabízí se jako optimální řešení pro propojení systému vyrovnání potenciálů a uzemňovací soustavy základový zemnič, který vyhovuje nejen po stránce hodnot odporu uzemnění ale zejména po stránce prostorového uspořádání.
Dimenzování základového zemniče a zejména vedení a vývodů musí být v souladu s platnými normami.

Značení a průřezy vodičů pro vyrovnání potenciálů
Jakmile má vodič vedle funkce pospojovací i funkci ochranou, musí být řádně označen zelenožlutou barvou.
Vodičem pro vyrovnání potenciálů neteče trvalý provozní proud, proto je možné použít jak holé vodiče, tak vodiče s izolací.
Průřez vodiče musí být v souladu s platnými normami a je závislý na průřezu krajních vodičů, typu prostředí, typu zařízení a je nutné jej posoudit pro každý objekt či zařízení indiciálně. Minimální průřez vodiče pro hlavní vyrovnání potenciálů by neměl být menší 6mm² Cu. Je-li známo že by vodičem mohly protékat dílčí bleskové proudy, pak by minimální průřez měl být 16mm² Cu resp. 25mm² Al. Jsou-li v zařízení nainstalovány přepěťové ochrany, nebo by mohl vodičem protékat plný bleskový proud pak je vhodné minimální průřez vodiče pro vyrovnání potenciálů o stupeň zvýšit na 25mm² Cu resp. 50mm² Al.

Místní vyrovnání potenciálů a vyrovnání potenciálů v informačně-technické síti
Místní vyrovnání potenciálů se uplatňuje zejména jako ochrana před nebezpečným dotykovým napětím. Dále snižuje vzájemné nepřípustné ovlivňování instalovaných zařízení a snížit úroveň rušení přicházejícího z vnějšku a naopak snížit zpětné působení instalovaných zařízení.
Provedení místního vyrovnání potenciálů je obdobné jako v koupelnách a musí být vyvedeno do podružných rozváděčů. Dimenzování a instalace vyrovnání potenciálů v IT-sítích se řídí stejnými pravidly jako v napájecí síti. Minimální průřez pospojovacího vodiče by neměl být menší než 4mm².
Při instalaci silového a sdělovacího vedení v jednom rozváděči musí být dodrženy bezpečné vzdálenosti aby nedocházelo k nežádoucímu ovlivňování a indukci přepětí. Pokud se doplní jak napájecí, tak informačně-technická síť přepěťovými ochranami zapojenými v jednom rozváděči, je vhodné zvolit jeden bod pro potenciálové vyrovnání pro obě sítě a ten ve větších objektech zapojit do systému potenciálového vyrovnání v celém poschodí.

Uspořádání systémů vyrovnání potenciálů, výhody a nevýhody jednotlivých provedení

Uspořádání hvězdicovité
Použije-li se uspořádání hvězdicovité s centrálním uzemňovacím bodem musí být všechna zařízení, která jsou k systému připojena, vzájemně odizolována a pospojovací vedení musí být uloženo v souběhu s ostatními kabely. Zařízení musí být mezi sebou propojena optickými kabely či jinými způsobem, který zajišťuje jejich galvanické oddělení. V opačném případě by se vytvářely instalační indukční smyčky a tekly by vyrovnávací proudy. Nejvíce se tento systém používá v rozlehlých a ve vícepatrových budovách s velkými potenciálovými rozdíly.

Uspořádání mřížovité
Zařízení jsou mezi sebou propojena nejen pomocí pospojovacích vodičů, ale doslovně jsou prosmyčována napájecími, datovými vedeními a stíněním. Ve vytvořených smyčkách se uplatňují magnetické vazby, které snižují úroveň rušivého elektromagnetického pole. U mřížového vyrovnání potenciálů je důležité, aby připojení k uzemnění bylo ve všech proveditelných bodech a aby byl vyčleněn zvláštní vodič/vedení např. do okružní sběrnice, která velmi významným způsobem sníží zatížení vyrovnávacími proudy. Neméně významným posílením je i instalace přepěťových ochran.

Postup při zřizování systému vyrovnání potenciálů
Zřízení úplného vyrovnání potenciálů je bezpodmínečným základem pro realizaci vnitřní ochrany před bleskem a přepětím. Tímto opatřením se potenciál všech instalací uvnitř objektu (včetně živých částí elektrických zařízení vybavených svodiči přepětí) v okamžiku přepětí rovnoměrně zvýší na stejnou hodnotu jako potenciál uzemňovací soustavy: nevzniknou mezi nimi nebezpečná napětí.

Uvnitř budov jsou prostory s choulostivým elektronickým zařízením, vybavovány stíněním, které lze často zřídit i dodatečně v několika krocích.

V prvním kroku je třeba optimalizovat stínění místnosti. Zpravidla je místnost obklopena betonovými zdmi s ocelovým armováním. Již existující odstínění lze v mnoha případech vylepšit a doplnit, např. vzájemným propojením armatur izolovaných betonových dílů nebo vsazením kovových mříží do oken. Po vnitřním obvodu lze uložit páskový vodič jako okružní ekvipotenciální přípojnici, kterou je třeba co nejvíce propojovat se stíněním místnosti.

Ve druhém kroku je třeba propojit skříně a kostry přístrojů jak s okružní ekvipotenciální přípojnicí, tak mezi sebou navzájem. Do vzájemného pospojení je třeba zahrnout i ochranný vodič PE; tím automaticky vzniknou zkratové smyčky paralelní ke krajním vodičům. Dále je třeba zajistit, aby vnitřní datová vedení byla vedena co nejblíže uzemněným vodivým spojením. Jsou-li použita stíněná vedení, je třeba stínění na obou koncích připojit. Naznačenými opatřeními vzniká velké množství uzemněných zkratových smyček a tím i mřížové vyrovnání potenciálů.

Ve třetím kroku jsou silová a datová vedení na vstupu do místnosti připojena k systému vyrovnání potenciálů pomocí výkonných přepěťových ochran.

Ve čtvrtém kroku jsou všechny elektronické vstupy, případně výstupy osazeny jemnými ochranami, příp. filtry. Ochranné prvky je třeba v každém případě připojit k vedení vstupujícímu zvnějšku a k nestíněným vedením uloženým uvnitř a musí být předřazeny přístrojovým vstupům a výstupům. Jemnou ochranu není třeba připojovat pouze v případě, že vnitřní signální vedení má oboustranně připojené stínění.

Koncepce na základě mřížového vyrovnání potenciálů pro nekontrolované uložení vodičů uvnitř místnosti s elektronickým zařízením představuje kompromis mezi požadavky elektromagnetické kompatibility, včetně ochrany před bleskem a přepětím a běžnými instalačními praktikami.

Analogicky k vnější ochraně před bleskem, kde se prosadilo a osvědčilo rozsáhlé velkoplošné vyrovnání potenciálů, je i ve vnitřní ochraně před bleskem a přepětím důležitým předpokladem pro cílené nasazení přepěťových ochran maximálně husté propojení všech uzemněných částí zařízení včetně stínění místností.

Odstínění vedení uloženého mezi budovami
Stínění je účinné pouze tehdy, je-li v podélném směru kabelu všude dobře vodivě propojeno a dále je-li stínění na obou koncích spojeno se základním vyrovnáním potenciálů.
Nejsou-li používány speciální kabely se stíněním odolným proti blesku, lze vedení vycházející z budovy uložit do kovových potrubí. Rozsáhlého odstínění lze dosáhnout též uložením vedení do betonových kabelových kanálů se vzájemně propojeným armováním.

Klik pro větší náhled.
 Základní vyrovnání potenciálů proti blesku

V budovách lze dosáhnout odstínění propojením kovových kabelových lávek a jejich překrytím vzájemně propojenými plechovými kryty.
Jsou-li propojeny dvě budovy které jsou zařazeny do dvou různých tříd ochrany před bleskem, musí se vedení přicházející do „choulostivějšího“ prostředí na vstupu doplňkově ošetřit, bez ohledu, zda bylo uloženo v odstíněném žlabu.

Hvězdicovité uspořádání systému vyrovnání potenciálů

Zda se náklady na odstínění kabelů vyplatí, nebo zda je lepší cílevědomě použít svodiče přepětí, které jsou často stejně zapotřebí, je nutno řešit případ od případu.

 Ekvipotenciální přípojnice

Ekvipotenciální přípojnice (používané zkratky: EP, PPV HOP) K ekvipotenciální přípojnici jsou připojeny vodiče pro pospojování, vodivé konstrukce, napájecí a datové kabely (přes přepěťové ochrany), včetně stínění, které mohou být spojeny s vnější ochranou před bleskem.

 Svorka na připojení potrubí

Svorka na ant. stožáry

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.