Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

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

Řízení rizika jako východisko pro komplexní ochranu před bleskem

Řízení rizika jako východisko pro komplexní ochranu před bleskem

RNDr. Jozef Dudáš, CSc., EMC Engineering, s. r. o.

S nástupem platnosti nového souboru norem ČSN EN 62305 o ochraně před bleskem vyvstala nutnost podrobněji se zabývat nejen chráněným objektem, materiálem, z něhož je postaven, jeho vnější i vnitřní strukturou a vybavením, ale i účelem, k němuž byl vystavěn, a způsobem jeho využití. Nemalou roli hraje též prostředí, do kterého je chráněný objekt zasazen. Všechny tyto faktory ovlivňují riziko, kterému jsou stavba, zařízení, lidé a zvířata ve stavbě a jejím blízkém okolí vystaveni. Úkolem projektanta a stavebních a montážních firem je vyprojektovat a postavit stavbu tak, aby byla všechna rizika snížena na přijatelnou mez.

Riziko (R) stanovuje hodnota pravděpodobných průměrných ročních ztrát na lidských životech, veřejných službách (dodávky elektrické energie, plynu, komunikační přenosy – telefon, televizní a rádiový signál), kulturním dědictví a hodnota ekonomických ztrát (přímé poškození stavby a zařízení, výpadky výroby a dodávek zboží a služeb, ztráta pozice na trhu). U inženýrských sítí se oceňování rizik redukuje na rizika ztrát veřejných služeb a ztrát ekonomických hodnot.

Základní vztah pro výpočet rizik určuje rovnice

Rx = Nx Px Lx          [1]

kde Nx je počet nebezpečných událostí za rok, Px pravděpodobnost vzniku určitého typu škody, Lx ztráty vzniklé daným typem škody.

Počtem nebezpečných událostí je myšlen počet úderů blesku do stavby a vedení, která do ní vstupují, a do jejich bezprostředního okolí, kde je úder blesku (protékající proudy a elektromagnetické pole) ještě může ovlivnit.

Počet nebezpečných událostí je dán vztahem

Nx = Ng Ax Cx 10–6

kde Nx postupně udává přímé a nepřímé údery do stavby, do vedení, do blízkosti stavby a v blízkosti vedení.

Průměrný počet blesků za rok na kilometr čtverečný v daném místě je možné odvodit např. z izokeraunické mapy, která udává počet bouřkových dnů Td v roce, pomocí vztahu

Ng = 0,1 Td

Na sběrnou plochu Ax má vliv půdorys stavby a její výška. Obdobné je to u sběrné plochy vedení. Koeficienty Cx oceňují vliv prostředí (městská × venkovská zástavba, vysoká × nízká zástavba), popř. u vedení vliv útlumu transformátoru vn/nn.

Dalším parametrem základní rovnice ocenění rizik [1] je pravděpodobnost Px určitého typu škod způsobených určitým typem nebezpečné události.

Přímé ohrožení osob ve stavbě se neuvažuje. V blízkosti stavby je jejich bezpečnost dána izolací exponovaných částí vnější ochrany (LPS), účinným ekvipotenciálním propojením v půdě, popř. zábranami a nápisy v okolí svodů.

Pravděpodobnost hmotné škody PB na stavbě od přímého úderu blesku snižuje instalace LPS. Zatímco u neochráněné stavby je hodnota PB = 1, u kovové nebo železobetonové stavby s kovovou střechou, kde LPS využívá náhodné kovové součásti, je hodnota PB = 0,001, tj. tisíckrát menší.

Pravděpodobnost PC, že úder blesku do stavby způsobí poruchu vnitřních elektrických a elektronických systémů, je dána typem a způsobem vedení kabeláže (stíněné kabely, žlaby, vyloučení velkých smyček). Tuto pravděpodobnost podstatně ovlivňuje i použití adekvátní koordinované vnitřní ochrany (SPD) podle předepsané hladiny ochrany před bleskem (LPL).

Zda úder blesku do vedení způsobí úraz, určuje stínění vedení, jeho impulzní výdržné napětí a svodiče instalované na daném vedení. Ze stejných příčin vychází i možnost poruchy vnitřních systémů a ekonomických škod. Blízký úder blesku vedle vedení se projeví poruchou vnitřních systémů zejména u nestíněných vedení s nízkým impulzním výdržným napětím. Pravděpodobnost vzniku tohoto typu škod PZ se pohybuje v rozmezí od 1 pro nestíněné vedení s výdržným napětím 1,5 kV po hodnotu 0,002 pro stíněné vedení (s odporem stínění RS ≤ 1 Ω·km–1) s výdržným napětím 6 kV.

Rozsah ztrát ve stavbě závisí na typu stavby. Ztráty plynoucí z fyzických škod jsou ve veřejných budovách jako nemocnice nebo hotely vyšší, nižší ztráty jsou u škol, obchodních, průmyslových a kulturních staveb, nejnižší ztráty jsou u obytných budov.

Ztráty v určitém typu objektu mohou být sníženy použitím ochranných opatření, která mají vliv na velikost tzv. redukčních faktorů. Vodivost podlahy a půdy může ovlivnit např. možnost ztráty lidského života; hasicí přístroje, požární signalizace EPS a prostředky označené určitým stupněm nebezpečí výbuchu mohou mít vliv na možnost vzniku hmotných škod a požáru.

Při vysoké úrovni paniky osob u staveb pro kulturu a sport pro více než 1 000 lidí vzrostou škody oproti běžné stavbě až desetkrát. Představuje-li stavba riziko pro okolí, vzrostou možné průměrné ztráty až dvacetkrát, co se týče ekologického ohrožení až padesátkrát.

Typické střední hodnoty ztrát z výpadku služeb se pohybují mezi 0,001 a 0,01. Střední ekonomické ztráty vyplývající z fyzických škod jsou typicky 0,1 až 0,5, ekonomické ztráty po výpadku systémů od 0,1 do 10–4. Typické hodnoty mohou být sníženy nebo zvýšeny působením již popsaných faktorů a ochranných opatření.

Po vyhodnocení jednotlivých typů rizik je třeba je porovnat s přijatelnými hodnotami. V případě, že nevyhoví, je nutné přijetím dalších ochranných opatření vhodného typu snížit příslušené riziko pod maximální přijatelnou úroveň.

Vnitřní zonální ochrana – systém pospojování a přepěťových ochran – je velmi důležitá jak při ochraně zdraví a života, tak při zachování dostupnosti veřejných služeb i při snižování rizika hmotných škod po výpadku vnitřních systémů. Proto jsou správně vypracovaný návrh a dimenzování koordinovaného systému přepěťových ochran (SPD ) velmi důležité.

V oceňování rizik hraje důležitou roli hodně vnitřních a vnějších faktorů stavby s různými typy korekčních vlivů. Ať je to výpočet efektivní sběrné plochy a počtu nebezpečných událostí, pravděpodobnosti ztrát nebo jejich velikosti, vždy jde o množství vzájemně souvisejících faktorů. Jejich zpracováním programem LPS designer se ušetří čas a zajistí se přesný výpočet. Program určuje rizika ze zadané polohy stavby, jejích rozměrů, sítí a dalších charakteristik. Součástí programu je i možnost ocenění vlivu systému SPD na jednotlivé typy rizik.

Optimalizace výběru svodičů pro koordinovaný systém spočívá ve správném určení úrovně ochrany před bleskem – LPL. Je nutné určit rozdělení proudu při přímém úderu blesku v samostatně stojící budově, nebo komplexu budov. Z těchto dvou parametrů podle typu napájecí soustavy vyjde požadavek na zkoušku impulzním proudem Iimp pro jednotlivé svodiče typu 1 instalované na vstupu vedení do objektu na rozhraní zón LPZ 0 a 1.

Příklad: Samostatně stojící budova s požadavkem LPL 4, vnější LPS třídy 4, přívodní vedení nn typu TN-S. Rozdělení bleskových proudů mezi LPS a přívod nn je 50 : 50. Předpokládá se rovnoměrné rozdělení proudu mezi vodiče sítě TN-S, tj. mezi 3L+N celkem čtyři vodiče. Při předpokládaném bleskovém proudu 100 kA, podílu sítě nn 50 kA a podílu jednotlivých vodičů 50 : 4 = 12,5 kA (vše 10/350) vychází požadavek na svodič typu 1 – zkouška impulzním proudem 12,5 kA (10/350).

Bude-li objekt přesunut do skupiny požadavků LPL 1, vzroste požadavek na svodiče bleskových proudů na dvojnásobek. Při zapojení svodiče 3+1 vyjde požadavek pro svodiče mezi L a N na 12,5 kA a pro svodiče mezi N a PE 4 × 12,5 = 50 kA (10/350). Široký výběr svodičů Iskra třídy B+C s impulzním svedeným proudem od 8 do 70 kA (10/350) umožní optimalizaci ochrany podle požadavků norem.

Další modul programu LPS designer vyhodnocuje části stavby ohrožené přímým úderem blesku s využitím metody valící se bleskové koule. Je zde i možnost výpočtu chráněného prostoru pod tyčovým jímačem prostřednictvím metody ochranného úhlu. Program LPS designer je tak účinným nástrojem pro použití nových norem řady ČSN EN 62305, pojednávajících o ochraně před bleskem.

Další informace lze získat na adrese:
EMC Engineering, s. r. o.
Antala Staška 34
140 00 Praha 4
tel.: 602 366 687
emc@emc.cz

Obr. 1. Výpočet efektivní sběrné plochy

Celý příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde