Od redakcji 2/2024

el 2 2024  okl internetSzanowni Państwo,

Luty zdominowały dwa ważne wydarzenia dla branży elektroinstalacyjnej i OZE – 31. Targi ŚWIATŁO, 21. Targi ELEKTROTECHNIKA oraz 26. Targi ENEX. Targi ŚWIATŁO i ELEKTROTECHNIKA to ważna platforma kontaktów B2B w Polsce. W tym roku zaprezentowały się na nich 263 firmy. Swoje produkty i rozwiązania zaprezentowali wystawcy z: Bułgarii, Chin, Czech, Hiszpanii, Holandii, Niemiec, Litwy, Łotwy, Polski, Rumunii, Ukrainy oraz Włoch. Z kolei od ponad 25 lat kieleckie Targi ENEX przyciągają firmy mocno stawiające na rozwój branży energetycznej.

Więcej…

Ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa w obiektach budowlanych (2)

W poprzednim zeszycie czasopisma „Elektroinstalator” zamieściliśmy pierwszą część artykułu poświęconego m.in. aktom prawnym dotyczącym ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej, klasyfikacji zagrożeń i analizie ryzyka ich wystąpienia (w tym procedurom zarządzania ryzykiem) oraz, tytułem wstępu, strefowej koncepcji ochrony odgromowej. Poniżej informujemy o urządzeniach piorunochronnych, eksploatacji, konserwacji i pomiarach instalacji piorunochronnych oraz o środkach i sposobach ochrony przed skutkami występujących zagrożeń.

 

42Rys. 8. Przestrzeń chroniona zwodem poziomym wysokim


Urządzenia piorunochronne LPS
Urządzenia piorunochronne LPS dzieli się na zewnętrzne oraz wewnętrzne. Ponadto zostały określone cztery klasy LPS (I, II, III, IV), odpowiadające poziomom ochrony odgromowej LPL.
Każdą z klas charakteryzują:
• parametry prądu pioruna;
• promień toczącej się kuli, wymiar oka sieci, kąt ochrony;
• typowe odległości pomiędzy przewodami odprowadzającymi i pomiędzy przewodami otokowymi;
• odstęp izolacyjny przeciwdziałający niebezpiecznemu iskrzeniu;
• minimalna długość uziomów.

 

Typowe urządzenie piorunochronne składa się z następujących elementów:
• zwody – przeznaczone do bezpośredniego odprowadzania prądów piorunowych;
• przewody odprowadzające – łączą zwody z przewodami uziemiającymi lub uziomem fundamentowym;
• przewody uziemiające – łączą przewody odprowadzające z uziomami;
• uziomy – metalowe elementy lub zespoły elementów, które umieszczone w gruncie zapewniają z nim połączenie elektryczne.

 

Zadaniem zewnętrznej ochrony odgromowej (zewnętrznych LPS) jest przechwycenie wyładowania piorunowego, odprowadzenie i rozproszenie prądu piorunowego w układzie uziomu bez szkody dla chronionego obiektu oraz zachowanie bezpieczeństwa dla przebywających wewnątrz ludzi. Obecnie coraz częściej stawia się nowe wymagania dla urządzeń LPS. Oprócz zadania wymienionego powyżej oczekuje się, aby LPS nie dopuszczały do bezpośredniego oddziaływania prądu piorunowego na urządzenia elektryczne i elektroniczne obiektu, ograniczały wewnątrz obiektu budowlanego wartości impulsowego pola elektromagnetycznego, czy też tworzyły estetyczne instalacje na obiektach zbudowanych z różnorodnych materiałów. Stosuje się zwody naturalne, którymi są przewodzące elementy konstrukcyjne obiektów lub zwody sztuczne, którymi są przewody umieszczone tylko w celach ochrony odgromowej. Zwody mogą być utworzone przez dowolną kombinację takich elementów jak: pręty (wraz z wolno stojącymi masztami), przewody zawieszane, przewody w układzie oczkowym. Wyróżnia się trzy metody pozwalające na właściwe umieszczenie na dachu, w narożnikach, wystających krawędziach i punktach fasady elementów zwodów. Są to: metoda oczkowa, metoda toczącej się kuli oraz metoda kąta ochronnego. Pierwsza z metod jest stosowana wszędzie tam, gdzie ochronie poddawane są płaskie powierzchnie. Druga zaś jest odpowiednia w każdym przypadku. Natomiast metoda kąta ochronnego jest właściwa dla budynków o prostych kształtach. Podlega ona jednak ograniczeniom wysokości zwodu jak na rysunku 6.

Maksymalne wartości promienia toczącej się kuli oraz wymiarów siatki dla metody oczkowej przedstawiono w tablicy 8.

W metodzie kąta ochronnego przestrzeń chroniona przez zwód pionowy ma kształt stożka okrągłego z wierzchołkiem umieszczonym na osi zwodu (rys. 7). Natomiast przestrzeń chroniona przez zwód poziomy wysoki wynika z nałożenia przestrzeni chronionych przez pozorne zwody pionowe, mające wierzchołki na zwodzie poziomym – rysunek 8.

Rozmieszczenie zwodów za pomocą metody toczącej się kuli jest prawidłowe wówczas, gdy żaden punkt obiektu poddawanego ochronie nie styka się z kulą o promieniu zgodnym z tablicą 8, toczoną wokół i po górnej powierzchni obiektu we wszystkich możliwych kierunkach. Dzięki temu kula toczy się jedynie po układzie zwodów. Wyznaczanie rozmieszczenia zwodów metodą toczącej się kuli przedstawiono na rysunku 9.

Metoda toczącej się kuli jest odpowiednia dla każdego rodzaju obiektu, a w szczególności dla obiektów o skomplikowanych kształtach. Punkt uderzenia pioruna może wystąpić tam, gdzie kula dotyka obiektu, dlatego w tych punktach wymagana jest ochrona za pomocą zwodów. Jeśli nad poziomą płaszczyzną odniesienia umieszczone zostały dwa równoległe zwody poziome, to głębokość wnikania kuli pomiędzy te zwody (poniżej ich poziomu) można wyznaczyć na podstawie zależności:

 

p = r - pierwiastek z [r2 – (d/2)2]

 

gdzie:
r – promień toczącej się kuli,
p – głębokość wnikania kuli,
d – odległość pomiędzy zwodami pionowymi lub poziomymi.

 

W przypadku gdy zamiast 2 zwodów pionowych mamy rozmieszczone 4 zwody pionowe o jednakowej wysokości stanowiące narożniki prostokąta, to odległość d w powyższym wzorze jest przekątną tego prostokąta. Jeśli natomiast na dachu jest rozmieszczona siatka zwodów mająca chronić dach przed bezpośrednim wyładowaniem piorunowym, wysokość zwieszania zwodów oraz wymiary oka sieci zwodów powinny zapewnić brak kontaktu kuli z powierzchnią chronionego dachu.

Ostatnią z metod rozmieszczania zwodów jest metoda oczkowa, która nadaje się przede wszystkim do ochrony poziomych i pochyłych dachów bez krzywizn oraz płaskich bocznych powierzchni przed wyładowaniami bocznymi. W celu ochrony płaskich powierzchni najlepiej wykonać to za pomocą sieci zwodów poziomych, która musi spełnić następujące warunki:
• zwody poziome należy prowadzić wzdłuż krawędzi dachu, występów dachowych, kalenicy dachu, jeśli nachylenie dachu przekracza 10%;
• wymiary oka siatki powinny być zgodne z wartościami przedstawionymi dla danej klasy LPS w tablicy 8;
• siatka zwodów powinna spowodować, że prąd piorunowy odpłynie od uziomu przez co najmniej dwie drogi przewodzące;
• nie dopuszcza się wystawania żadnych instalacji metalowych na zewnątrz przestrzeni chronionej przez układ zwodów LPS;
• przewody układu zwodów powinny przebiegać po możliwie najkrótszej drodze.

 

W przeważającej liczbie przypadków zewnętrzne LPS mocuje się do poddawanego ochronie obiektu. Można stosować jedno z dwóch rozwiązań, tj: zewnętrzny LPS izolowany od obiektu chronionego lub zewnętrzny LPS nieizolowany od obiektu chronionego. W pierwszym rozwiązaniu zwody i przewody odprowadzające, przez które płynie prąd piorunowy, są tak rozmieszczone i zamontowane, że nie mają kontaktu z poddanym ochronie obiektem. W przypadku LPS nieizolowanego kontakt zwodów i przewodów odprowadzających z chronionym obiektem jest możliwy. Izolowane LPS-y należy stosować wtedy, gdy cieplne lub wybuchowe skutki w punkcie uderzenia pioruna mogą wywołać uszkodzenia obiektu lub jego zawartości. Najczęściej dotyczy to obiektów o powierzchniach palnych lub obiektów zagrożonych wybuchem czy pożarem. Drugim powodem stosowania izolowanych LPS jest to, że zawartość chronionego obiektu powinna być maksymalnie zabezpieczona przed polem elektromagnetycznym promieniowanym przez impuls prądu pioruna płynącego w przewodzie odprowadzającym. Naturalne elementy przewodzące obiektu mogą być wykorzystywane jako części LPS. Jednak takie konstrukcje stalowe w obiektach żelbetowych − aby mogły być uznane za fragment LPS − muszą być galwanicznie ciągłe, czyli ich wzajemne połączenia pionowe i poziome są w przeważającej części spawane lub solidnie połączone. Należy pamiętać, że całkowita rezystancja połączeń prętów zbrojenia od części najwyższej do poziomu ziemi nie powinna być większa niż 0,2 Ω.

 

W przypadku zwodów nieizolowanych instalacja może być wykonana następująco:
• dla dachu z materiału niepalnego zwody mogą być umieszczane na powierzchni dachu;
• dla dachów łatwopalnych zwody należy instalować 10 cm od powierzchni dachu, a w przypadku dachów krytych strzechą w odległości 15 cm;
• łatwopalne części obiektu chronionego nie powinny dotykać elementów zewnętrznego LPS i nie powinny znajdować się pod jakąkolwiek metalową powłoką dachu, którą może przebić wyładowanie piorunowe.

 

Podczas projektowania LPS oprócz zwodów należy właściwie rozmieścić przewody odprowadzające. Należy wykonać to tak, aby od punktu uderzenia pioruna do ziemi istniało kilka równoległych dróg prądowych, aby długość tych dróg była jak najmniejsza oraz aby były wykonane połączenia wyrównawcze z przewodzącymi częściami obiektu. Należy mieć zawsze na uwadze fakt, że zainstalowanie możliwie największej liczby przewodów odprowadzających w jednakowych odstępach wokół obwodu oraz wzajemnie połączonych przewodami otokowymi znacznie obniża prawdopodobieństwo wystąpienia niebezpiecznego iskrzenia i ułatwia ochronę instalacji wewnętrznych. Najłatwiej warunek ten zapewnić w obiektach o szkieletach metalowych oraz w obiektach żelbetowych, w których zapewniona jest galwaniczna ciągłość połączeń stalowych. Przewody odprowadzające należy instalować wzdłuż prostych i pionowych odcinków. Mają być tak zaprojektowane, aby zapewniły najkrótszą i najbardziej bezpośrednią drogę do ziemi. Należy eliminować tworzenie pętli i instalowanie przewodów odprowadzających w rynnach czy rurach spustowych – nawet jeśli są pokryte materiałem izolacyjnym. Zgodnie z zaleceniami normy PNEN 62305-3, liczbę przewodów odprowadzających uzyskuje się dzieląc długość obwodu obiektu przez długość oka sieci zwodu. Liczba przewodów odprowadzających nie może być mniejsza niż 2. Dla obiektów zagrożonych wybuchem o wysokości większej od 30 m należy stosować minimum 4 przewody odprowadzające. Przewody odprowadzające zaleca się w miarę możliwości umieszczać w narożnikach budynków. W przypadku izolowanych LPS, gdy zwody pionowe znajdują się na oddzielnych masztach (lub jednym maszcie), które nie są wykonane z metalu lub wzajemnie połączonej stali zbrojeniowej, jest konieczny przynajmniej jeden przewód odprowadzający. Jednak, gdy maszty te są już wykonane z metalu lub wzajemnie połączonej stali zbrojeniowej, nie jest wymagany żaden przewód odprowadzający. Jeśli dla izolowanego LPS zwody zbudowane są z wysoko zawieszonych przewodów (lub jednego przewodu), konieczny jest przynajmniej jeden przewód odprowadzający na każdą konstrukcję wsporczą. Natomiast gdy zawieszone wysoko zwody poziome stanowią sieć oczkową, to wymagany jest przynajmniej jeden przewód odprowadzający na każdym podpartym końcu zwodu. Montaż przewodów odprowadzających nieizolowanych od obiektu poddawanego ochronie może odbywać się następująco:
• dla ścian z materiału niepalnego – umieszczone na powierzchni ściany lub w ścianie;
• dla ścian z materiału łatwopalnego – umieszczone na powierzchni ściany pod warunkiem, że wzrost ich temperatury pod wpływem przepływu prądu piorunowego jest bezpieczny dla materiału ściany;
• dla ścian z materiału łatwopalnego – jeśli wzrost temperatury przewodu odprowadzającego na skutek przepływu prądu pioruna jest niebezpieczny dla materiału ściany, należy zapewnić odstęp między przewodami odprowadzającymi a ścianą większy niż 10 cm. Jeśli nie jest możliwe zapewnienie takiej odległości, przekrój przewodu nie powinien być mniejszy niż 100 mm2. Wsporniki montażowe mogą być montowane do ściany – mieć kontakt ze ścianą.

 

Kolejnym ogniwem składowym każdego LPS są przewody uziemiające. Służą one do połączenia przewodów odprowadzających z uziomem. W miejscu połączenia przewodu odprowadzającego i uziemiającego powinny znajdować się zaciski probiercze – nie dotyczy to jedynie naturalnych przewodów odprowadzających połączonych z uziomami fundamentowymi. Uziomy stosowane do celów ochrony odgromowej dzieli się na dwa typy:
• typ A – składający się z uziomów poziomych i pionowych instalowanych na zewnątrz chronionego obiektu i połączonych do każdego z przewodów odprowadzających. Do tego rodzaju uziomów zaliczany jest także uziom otokowy łączący przewody odprowadzające, jeśli umieszczony jest w ziemi na odcinku poniżej 80% jego długości. W przypadku urządzeń LPS zaleca się stosowanie minimum dwóch uziomów typu A (pionowych lub poziomych). Dobierając długości uziomów można przyjąć, że uziom pionowy jest około 2 razy bardziej efektywny niż poziomy. Powoduje to, że należy zastosować dla uziomu typu A minimum dwa komponenty składowe o długościach dla uziomu poziomego l1 oraz 0,5l1 dla uziomu pionowego;
• typ B – do tego rodzaju uziomów zalicza się uziomy otokowe mające bezpośredni kontakt z gruntem w całości lub (wg. PN-EN 62305-3) na długości powyżej 80%. Ponadto do uziomów typu B zalicza się także uziomy fundamentowe i kratowe. Uziom otokowy powinien być zakopany wokół obiektu na głębokości nie mniejszej niż 0,6 m oraz w odległości 1 m od zewnętrznych ścian obiektu. Wewnętrzny LPS ma za zadanie wyeliminować możliwość pojawienia się iskrzenia w poddawanym ochronie obiekcie wskutek płynącego prądu w zewnętrznym LPS lub w innych częściach przewodzących obiektu. Niebezpieczne iskrzenie pomiędzy różnymi częściami może być wyeliminowane za pomocą połączeń wyrównawczych lub izolacji elektrycznej zewnętrznego LPS.

 

...pełna wersja artykułu w EI 09/2012

Wyszukiwarka

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

ewydanie

konf bpoz 160x222

 

 

like Newsletter!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem