Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

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

číslo 4/2005

Nové evropské normy v oblasti ochrany před bleskem (4. část)
Připravované mezinárodní a evropské normy IEC/EN 62305

Ing. Jiří Kutáč, zastoupení DEHN + SÖHNE

Třetí část souboru evropských norem 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 proti zraněním osob nebo zvířat způsobeným dotykovým nebo krokovým napětím,
  • přílohy.
Obr. 1.

Obr. 1. Vnější systém ochrany před bleskem – IEC/EN 62305-3

V úvodu této normy jsou definovány základní pojmy, např.:

  • 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);

  • vnitřní systém ochrany před bleskem – část systému LPS, který se skládá z ekvipotenciálního (stejné hladiny napětí) 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.: Uvedené termíny přeložené do češtiny je třeba zatím chápat jako pracovní; závazné názvy bude obsahovat oficiální překlad normy, který vydává ČNI, na němž bude autor tohoto článku spolupracovat.

Připravovaný soubor evropských norem 62305 část 3 se zabývá návrhem vnější ochrany před bleskem, tj. 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.
Obr. 2.

Obr. 2. Zóny bleskové ochrany definované systémem ochrany před bleskem LPS – IEC/EN 62305-3

Vyrovnáním potenciálů bleskového proudu se snižuje rozdíl potenciálů, který vznikne průchodem bleskového proudu. Toho 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), které jsou závislé na souboru konstrukčních pravidel. Tato pravidla odpovídají ochranným úrovním. Každý soubor obsahuje konstrukční zásady 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 měla být ochrana 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, je nutné 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 (obr. 2).

Jímací soustava může být sestavena z těchto komponent, které mohou být 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.

Obr. 3.

Obr. 3. Metoda „valící se koule“, ochranného úhlu a mřížové soustavy – IEC/EN 62305-3

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

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

Metoda „valící se koule„ je nejuniverzálnější projektovou metodou, která je doporučena pro geometricky komplikované případy. Poloměr valící se koule simuluje vstřícný výboj ze země nebo z jímací soustavy proti 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 tab. 1.

Tab. 1. Mezní parametry – IEC/EN 62305

Ochranná úroveň

Kritérium jímací soustavy Ei

Poloměr "valící se" koule dráha vstřícného výboje R (m)

Nejmenší vrcholová hodnota bleskového proudu I (kA)

IV

0,84

60

16

III

0,91

45

10

II

0,97

30

5

I

0,99

20

3

Metoda mřížové soustavy může být univerzálně použita nezávisle na výšce a tvaru střechy objektu. Jímací soustava musí být umístěna na vnějších hranách objektu. Kovovou atiku lze použít 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).

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 místo od úderu blesku do země bylo:

  • spojeno více paralelními cestami,
  • dráha bleskového proudu byla co možná nejkratší (přímá, kolmá, bez smyček),
  • dodržena dostatečná vzdálenost s svodů od vnitřních vodivých částí objektu.
Obr. 4.

Obr. 4. Návrh jímací soustavy pomocí „valící se koule“ – IEC/EN 62305-3

Počet svodů je závislý na ochranné úrovni (I, II, III, IV) a je určen podle obvodu střešních hran objektu. Svody by měly být rozmístěny pokud možno rovnoměrně 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 , měřený při nízké frekvenci).

Z hlediska ochrany před bleskem je upřednostňována jedna integrovaná uzemňovací soustava objektu, která je vhodná pro všechny účely (např. pro ochranu 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.
Obr. 5.

Obr. 5. Vnější ochrana před bleskem – IEC/EN 62305-3

Jestliže bude spojeno vyrovnání potenciálů před bleskem s vnitřním systémem ochrany, může část bleskového proudu téct do vnitřního systému; na to by měl být brán zřetel.

Poznámka redakce:
Výbor IEC/TC 81 mezinárodní elektrotechnické komise začal počátkem 80. let dvacátého století na základě potřeby nebo nutnosti vypracovávat technické normy v oblasti ochrany před bleskem a přepětím. Ty vznikaly bez pevné organizační struktury, a proto byly pro uživatele velmi nepřehledné.

V říjnu 2001 na mezinárodní konferenci ve Florencii vydal výbor IEC/TC 81 nový publikační plán, podle kterého by měl být připomínkován nový soubor norem všemi národními normalizačními instituty. Paralelně s prací na tomto souboru norem v mezinárodní elektrotechnické komisi postupují přípravné práce i v evropském výboru pro normalizaci v elektrotechnice CENELEC. V průběhu roku 2005 by měl být tento soubor přijat – pravděpodobně jako soubor norem IEC 62305 – a současně schválen i jako evropské normy EN. Z toho bude pro členské země CENELEC vyplývat povinnost zavést zmíněné normy do národních normalizačních soustav a postupně zrušit platnost dosud existujících národních norem v ochraně před bleskem.

Seriál článků uveřejňovaných od č. 1/2005 v ELEKTRO tedy neuvádí konečnou a definitivní strukturu norem ochrany před bleskem a přepětím. Pro uvedený příspěvek bylo čerpáno z firemní literatury DEHN + SÖHNE ke dni 1. 2. 2005.

(pokračování)

DEHN + SÖHNE
Sarajevská 16
120 00 Praha 2
tel.: 222 560 104
fax: 222 562 424
e-mail: info@dehn.cz
http://www.dehn.cz