Obvod ochrany před bleskem je komplexní systém ochrany objektu před přímým úderem blesku: hromosvod, svod, uzemnění. Klasické schéma navržené Benjaminem Franklinem již v roce 1752 je základem všech moderních systémů ochrany před bleskem. Osvědčená technologie v kombinaci s nejnovějším vybavením, profesionálním designem a montáží poskytuje téměř stoprocentní ochranu před poškozením bleskem!
Okruh ochrany před bleskem pro budovy a stavby
Bleskové přijímače
- Tyčový hromosvod. Kovové tyče jsou instalovány na střeše nebo v nejvyšších bodech. Pro zvýšení výšky konstrukce se používají speciální kovové stožáry. U velkých objektů se doporučuje instalovat několik volně stojících tyčí po obvodu s autonomními svody.
- Lanový hromosvod. Blesk udeří do kabelu nataženého mezi podpěrami. Technologie je vhodná pro rozšířené objekty. Typickým příkladem je elektrické vedení, které je chráněno kabelovými hromosvody.
- Síť na ochranu před bleskem. Systém se používá především na plochých střechách: celoplošně se instaluje kovové pletivo v krocích až 5×5 m. Za zmínku stojí, že pletivo nechrání vyčnívající předměty, jako jsou antény nebo komíny. Proto jsou do obvodu ochrany před bleskem zařazeny i tyče, včetně jejich společného obvodu.
Kromě klasických řešení se používají aktivní hromosvody. Přístroje ionizují vzduch a vyvolají úder blesku. Díky tomu je možné snížit počet hromosvodů a celkovou výšku obvodu ochrany před bleskem.
Proudové sběrače
Hliníkový nebo ocelový vodič, jehož hlavním úkolem je přenášet proud z hromosvodu na zemnící elektrodu. Na budovách jsou zpravidla instalovány vnější svody, ale v některých případech je podle pokynů RD povoleno použití stavebních konstrukcí, například výztuže v železobetonových blocích. To je však nepřijatelné v přítomnosti vysoce citlivé elektroniky: elektromagnetické pole vytvořené při průchodu výboje může poškodit zařízení.
Pro proudový vodič je použit vodič o průřezu 6 mm, všechny spoje jsou svařované. V místech, kde je možný lidský kontakt, musí být kabel izolován. Kromě toho musí být přímý přístup ke svodu pro pravidelnou kontrolu.
Základy
Bleskosvod tedy přijal výboj a přenesl jej podél svodu do zemnící elektrody nebo zemní smyčky – několik vertikálních elektrod instalovaných v zemi a spojených navzájem vodorovným vodičem. Jediným účelem uzemňovacího zařízení je rozptýlit výsledný proud do země. Pro úsporu místa se obrys obvykle vytváří po obvodu objektu, ne však blíže než 1 m k základu. Instrukce RD vyžaduje přítomnost minimálně 3 elektrod v obvodu, nicméně moderní technologie nabízejí nejúčinnější řešení: instalaci kompozitní hloubkové elektrody. Díky ponoření do hloubky až 30 metrů postačí instalace jedné zemnící elektrody k dosažení požadovaného prahu odporu.
Výpočet obvodu ochrany před bleskem
Správný výpočet a návrh ochrany před bleskem jsou klíčové úkoly pro zajištění bezpečnosti budovy před přímým úderem blesku. U složitých objektů a také u systémů přesahujících 150 m výšky se výpočty provádějí pomocí speciálních počítačových programů. Pro všechny ostatní budovy a stavby jsou v pokynech SO 153-34.21.122-2003 uvedeny standardní vzorce pro výpočty.
Ochrannou zónou pro obvod s tyčovými hromosvody je kužel, ve kterém se nejvyšší bod shoduje s vrcholem hromosvodu. Chráněný předmět musí zcela zapadnout do ochranného kužele. Ochrannou zónu lze tedy zvýšit zvednutím hromosvodu nebo instalací dalších tyčí.
Obrys kabelové ochrany před bleskem se vypočítá pomocí podobného principu. V tomto případě se získá ochranný lichoběžník, jehož výška je vzdálenost mezi kabelem a zemí.
Odpor zemní smyčky
Zemnící odpor se měří v Ohmech, v ideálním případě by měl být roven 0. V praxi je však tato hodnota nedosažitelná, proto je pro ochranu před bleskem stanovena maximální prahová hodnota – ne více než 10 Ohmů. Hodnota však závisí na odporu půdy, proto u písčitých půd, kde tento parametr dosahuje 500 Ohm/m, se odpor zvyšuje na 40 Ohm.
Kombinace uzemňovací smyčky a ochrany před bleskem
V souladu s odstavcem 1.7.55 PUE pro zařízení a ochranu před bleskem budov kategorie II a III je ve většině případů instalována společná zemnící smyčka. Je však nutné rozlišovat mezi typy uzemnění:
- — pro elektrickou bezpečnost zařízení.
- Funkční je nezbytnou podmínkou správné činnosti speciálního zařízení.
Je zakázáno kombinovat funkční uzemnění s ochranným nebo hromosvodem: hrozí vysoké potenciály a selhání citlivých zařízení.
V tomto případě můžete kombinovat uzemnění pro hromosvod a ochranu elektrického zařízení nebo jej uspořádat samostatně, ale propojit je navzájem pomocí speciální svorky pro vyrovnání potenciálu.
Návrh ochrany před bleskem je zodpovědný a komplexní úkol. Důvěřujte profesionálům, že ochrání váš domov nebo kancelář, obraťte se na zkušené specialisty naší společnosti! Poradit se můžete na webu nebo telefonicky.
Potřeba elektrického propojení zemnící smyčky ochrany před bleskem instalované přímo na budově se zemnící smyčkou pro elektroinstalace je předepsána v aktuálních regulačních dokumentech (PUE). Citujeme doslovně: „Uzemňovací zařízení pro ochranné uzemnění elektrických instalací budov a staveb a ochranu před bleskem kategorie 2 a 3 těchto budov a staveb by měla být zpravidla společná.“ Nejběžnější jsou 2. a 3. kategorie, do 1. kategorie patří výbušné předměty, na které jsou kladeny zvýšené požadavky na ochranu před bleskem. Přítomnost fráze „zpravidla“ však implikuje možnost výjimek.
Moderní kancelářské a nyní obytné budovy obsahují mnoho systémů podpory života. Je obtížné si představit absenci ventilačních systémů, hasicích systémů, video dohledu, kontroly přístupu atd. Návrháři takových systémů se přirozeně obávají, že „jemná“ elektronika selže v důsledku blesku. Zároveň mezi odborníky vyvstávají určité pochybnosti o proveditelnosti spojení obrysů dvou typů uzemnění a vyvstává touha „v mezích zákona“ navrhnout elektricky nepropojené uzemnění. Je tento přístup možný a skutečně zlepší bezpečnost elektronických zařízení?
Proč je nutné kombinovat zemní smyčky?
Při úderu blesku do hromosvodu dojde ke krátkému elektrickému impulsu o napětí až stovek kilovoltů. Při takto vysokém napětí může dojít k průrazu mezery mezi hromosvodem a kovovými konstrukcemi domu včetně elektrických kabelů. Důsledkem toho bude vznik nekontrolovatelných proudů, které mohou vést k požáru, selhání elektroniky a dokonce i zničení prvků infrastruktury (např. plastového vodovodního potrubí). Zkušení elektrikáři říkají: “Dej blesku cestu, jinak si ho najde sám.” Proto je povinné elektrické uzemnění.
Ze stejného důvodu PUE doporučuje elektricky kombinovat nejen uzemnění umístěná ve stejné budově, ale také uzemnění geograficky blízkých objektů. Tento koncept se týká objektů, jejichž uzemnění je tak blízko, že mezi nimi není žádná zóna nulového potenciálu. Spojení několika uzemnění do jednoho se provádí v souladu s normami PUE-7, bod 1.7.55, spojením zemnících vodičů s elektrickými vodiči v počtu nejméně dvou kusů. Kromě toho mohou být vodiče buď přirozené (například kovové prvky konstrukce budovy) nebo umělé (dráty, pevné přípojnice atd.).
Jedno společné nebo samostatné uzemňovací zařízení?
Zemnící vodiče pro elektroinstalace a ochranu před bleskem mají různé požadavky a tato okolnost může způsobit určité problémy. Zemnící elektroda pro ochranu před bleskem musí v krátké době vybít do země velký elektrický náboj. Současně je podle „Pokynů k ochraně před bleskem RD 34.21.122-87“ konstrukce zemnící elektrody standardizována. Pro hromosvod jsou podle tohoto návodu nutné minimálně dva svislé nebo radiálně vodorovné zemnící vodiče, s výjimkou hromosvodu kategorie 1, kdy jsou potřeba tři takové kolíky. Proto jsou nejběžnější možností uzemnění hromosvodu dva nebo tři kolíky, každý o délce asi 3 m, spojené kovovým pásem zapuštěným alespoň 50 cm do země. Při použití dílů vyráběných společností ZANDZ je taková zemnící elektroda odolná a snadno se instaluje.
Uzemnění pro elektroinstalaci je úplně jiná věc. V normálním případě by neměla překročit 30 Ohmů a pro řadu aplikací popsaných v pokynech oddělení, například pro mobilní komunikační zařízení – 4 Ohmy nebo ještě méně. Takovými uzemňovacími elektrodami jsou kolíky dlouhé více než 10 m nebo i kovové desky umístěné ve velkých hloubkách (až 40 m), kde půda ani v zimě nezamrzá. Vytvořit takový hromosvod se dvěma nebo více prvky zakopanými v desítkách metrů je příliš nákladné.
Pokud parametry půdy a požadavky na odolnost umožňují jediné uzemnění v objektu pro hromosvody a uzemnění elektroinstalace, nic tomu nebrání. V ostatních případech se pro hromosvod a elektroinstalaci vyrábějí různé zemnící smyčky, které však musí být elektricky zapojeny, nejlépe v zemi. Výjimkou je použití některých speciálních zařízení, která jsou obzvláště citlivá na rušení. Například zařízení pro záznam zvuku. Takové zařízení vyžaduje samostatné, tzv. technologické uzemňovací zařízení, které je přímo uvedeno v návodu. V tomto případě je vyrobeno samostatné uzemňovací zařízení, které je připojeno k systému vyrovnání potenciálu budovy přes hlavní zemnící sběrnici. A pokud takové připojení není stanoveno v návodu k obsluze zařízení, jsou přijata zvláštní opatření, aby se zabránilo tomu, aby se lidé současně dotýkali uvedeného zařízení a kovových částí budovy.
Elektrické uzemnění
Obvod s několika elektricky propojenými zeměmi zajišťuje splnění různých, někdy protichůdných požadavků na uzemňovací zařízení. Podle PUE musí být uzemnění, stejně jako mnoho jiných kovových prvků budovy, stejně jako zařízení v ní instalované, spojeno systémem vyrovnání potenciálu. Vyrovnání potenciálu se týká elektrického spojení vodivých částí k dosažení stejného potenciálu. Existují hlavní a doplňkové systémy vyrovnání potenciálu. Zemnící spoje jsou připojeny k hlavnímu systému vyrovnání potenciálu, to znamená, že jsou vzájemně propojeny přes hlavní zemnící sběrnici. Vodiče připojující uzemnění k této sběrnici musí být zapojeny podle radiálního principu, to znamená, že jedna větev z uvedené sběrnice vede pouze k jedné zemi.
Pro zajištění bezpečného provozu celého systému je velmi důležité použít co nejspolehlivější spojení mezi uzemněním a hlavní zemnící sběrnicí, které nezničí blesk. Chcete-li to provést, musíte dodržovat normy PUE a GOST R 50571.5.54-2013 „Nízkonapěťové elektrické instalace. Část 5-54. Uzemňovací zařízení, ochranné vodiče a vodiče ochranného vyrovnání potenciálu“ s ohledem na průřez vodičů systému vyrovnání potenciálu a jejich vzájemné propojení.
Ani velmi kvalitní systém vyrovnání potenciálu však nemůže zaručit absenci napěťových rázů v síti při úderu blesku do budovy. Spolu s dobře navrženými zemnícími smyčkami vás tedy od problémů ušetří zařízení na ochranu proti přepětí (SPD). Taková ochrana je vícestupňová a selektivní povahy. To znamená, že na zařízení musí být instalována sada přepěťových ochran, jejichž výběr prvků není snadný úkol ani pro zkušeného odborníka. Naštěstí jsou k dispozici hotové sady SPD pro typické aplikace.
Závěry
Doporučení PUE o elektrickém připojení všech zemnících smyček v budově je oprávněné a při správné implementaci nejenže neohrožuje složitá elektronická zařízení, ale naopak je chrání. V případě, že je zařízení citlivé na rušení bleskem a vyžaduje vlastní samostatnou zemnící elektrodu, lze nainstalovat samostatné procesní uzemnění v souladu s manuálem dodaným se zařízením. Systém vyrovnání potenciálu, který kombinuje různé zemnící smyčky, musí zajistit spolehlivé elektrické připojení a do značné míry určuje celkovou úroveň elektrické bezpečnosti v zařízení, proto je třeba mu věnovat zvláštní pozornost.
