Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa obiektów budowlanych

Protection against lightning and overvoltages within structures
W artykule omówiono podstawowe zasady dotyczące ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej obiektów budowlanych
W artykule omówiono podstawowe zasady dotyczące ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej obiektów budowlanych
Fot. pixabay.com

Stosowanie coraz doskonalszych, droższych i bardziej zaawansowanych technicznie urządzeń elektrycznych, elektronicznych i fotowoltaicznych stwarza konieczność przeanalizowania zagrożeń udarowych wynikających z postępujących zmian klimatu, wyładowań piorunowych i występujących w ich wyniku przepięć.

W artykule:

• Regulacje prawne
• Wyjaśnienie mechanizmów powstawania przepięć piorunowych
• Omówienie podstawowych założeń ochrony odgromowej

Cały czas należy mieć na uwadze fakt, że nowoczesne rozwiązania techniczne bazują w większości przypadków na układach sterowanych przez komputery. Napięcia znamionowe pracy systemów komputerowych są z roku na rok coraz bardziej obniżane ze względu m.in. na oszczędzanie energii. W chwili obecnej są to napięcia rzędu kilku woltów. Należy zauważyć, że postęp techniczny relatywnie zmniejsza odporność urządzeń na przepięcia, a ich uszkodzenia niosą ze sobą bardzo duże straty finansowe. Wymusza to konieczność stosowania bardziej skutecznej ochrony urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed skutkami przepięć między innymi poprzez stosowanie adekwatnych rozwiązań chroniących przed wyładowaniami piorunowymi, wielostopniowych układów ograniczających przepięcia itp. Tylko ich prawidłowa wzajemna, właściwa i uzupełniająca się współpraca może zapewnić bezawaryjną eksploatację urządzeń, systemów, linii produkcyjnych w warunkach występowania przepięć, na które te urządzenia są coraz bardziej czułe.

Regulacje prawne

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna IEC (ang. International Electrotechnical Commission) jest jednostką, która w ramach grupy roboczej TC81 opracowuje i publikuje normy z zakresu ochrony odgromowej. Od czasu swojego powołania komisja opublikowała wiele norm z zakresu ochrony odgromowej obiektów budowlanych, zabezpieczenia urządzeń elektrycznych i elektronicznych od skutków przepięć, oceny ryzyka strat piorunowych. Opublikowana w 2006 roku norma IEC 62305 [1] składająca się z czterech arkuszy wyznacza minimalne wymagania dla systemów ochrony odgromowej i przepięciowej. 

Czytaj też: Wsporniki do mocowania przewodów ochrony odgromowej >>

Prawie w tym samym czasie została ona opublikowana jako norma europejska EN 62305 [2] i polska PN-EN 62305 [3]. W kolejnych latach wprowadzane były modyfikacje normy, które doprowadziły do opublikowania w marcu 2012 roku aktualnej wersji normy EN 62305:2012 [4] i jej polskiego odpowiednika PN-EN 62305 [5]. Europejskie traktaty wymagają pełnego wdrożenia europejskich norm na poziomie krajowym. Niemniej jednak dopiero szczegółowe regulacje prawne poszczególnych krajów nakładają obowiązek ich stosowania. W Polsce zgodnie z wymaganiami Prawa budowlanego urządzenia piorunochronne LPS (ang. Lightning Protection System) na obiektach budowlanych powinny być wykonane zgodnie z zaleceniami Polskich Norm [5]. 

Szczegółowe wymagania z zakresu ochrony odgromowej wprowadza Rozporządzenie Ministerstwa Infrastruktury i Budownictwa w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [6]. Czytamy w nim: „Budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą przed wyładowaniami atmosferycznymi. Obowiązek ten odnosi się do budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie dotyczącej ochrony odgromowej obiektów budowlanych (§ 53, pkt 2)”. Dalej w § 184: „Instalacja piorunochronna, o której mowa w § 53, pkt 2, powinna być wykonana zgodnie z Polską Normą dotyczącą ochrony odgromowej obiektów budowlanych”. Obiekt budowlany wraz ze związanymi z nim urządzeniami budowlanymi należy „projektować i budować w sposób określony w przepisach oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej”. Istnieją również inne szczegółowe akty prawne wprowadzające przedmiotowe wymagania m.in. dla baz i stacji paliw płynnych, rurociągów przesyłowych, w strefach zagrożonych wybuchem [7] itp. Poszczególne branże i przedsiębiorstwa wprowadzają również własne wytyczne określające minimalne wymogi dla urządzeń stosowanych do ochrony przed wyładowaniami piorunowymi i przepięciami, np.: PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. [8] itp.

Wyjaśnienie zjawisk i mechanizmów powstawania przepięć piorunowych oraz powodowanych przez nie zagrożeń bezpieczeństwa w obiektach budowlanych

Ogólnie rzecz biorąc można wyróżnić dwa rodzaje burz piorunowych: burze frontowe i burze termiczne. Pierwsze z nich powstają na granicy zderzających się mas ciepłego i zimnego powietrza oraz tych mas z pochyłościami terenu. Przy zderzeniu wilgotne, ciepłe powietrze wyniesione zostaje na duże wysokości tworząc chmurę burzową. Zjawisko to jest bardzo rozległe. Może obejmować setki kilometrów i przemieszczać się z prędkością zwykle większą od 50 km/h. Jest ono zjawiskiem właściwym dla klimatu umiarkowanego, ale nie towarzyszy mu duża gęstość piorunów. Bardziej intensywne są burze termiczne, które powstają pod wpływem silnego nagrzania i unoszenia ku górze, nawet do wysokości 15 km, dolnych mas wilgotnego powietrza (rys. 1.).

Mechanizm powstawania wyładowań piorunowych
Rys.1. Mechanizm powstawania wyładowań piorunowych

W górnych warstwach atmosfery następuje silne ochłodzenie powietrza i skroplenie zawartej w niej pary wodnej, a następnie zamarzanie cząstek wody w temperaturze dochodzącej w najwyższych partiach nawet do 50°C. Unoszeniu się powietrza towarzyszą silne jego zawirowania. W procesach tych formuje się naelektryzowana chmura burzowa.

Gdy natężenie pola elektrycznego w naładowanej chmurze burzowej osiągnie lokalnie krytyczną wartość rzędu 1 kV/cm, to z kropel deszczu lub z kryształków lodu zaczynają się rozwijać tzw. wyładowania wstępne, które zapoczątkowują kanał wyładowania piorunowego (rys. 2a). Kanał piorunowy powstaje skokowo i może rozwijać się w kierunku ziemi lub w kierunku nagromadzonego w chmurze ładunku o przeciwnej biegunowości, tworząc wyładowanie międzychmurowe. Natężenie pola elektrycznego może osiągnąć wartość krytyczną nie tylko w chmurze, ale również w pobliżu ziemi, np. przy wierzchołku metalowego masztu lub wysokiego budynku. Następuje wówczas rozwój tzw. wyładowania oddolnego (rys. 2b).

Przykładowe zdjęcia wyładowań piorunowych
Rys.2. Przykładowe zdjęcia wyładowań piorunowych: a) obraz kanału wyładowania piorunowego, b) obraz rozwijającego się wyładowania dodatni

Istnienie wielu centrów ładunku ujemnego w chmurze burzowej sprawia, że proces wyładowania nie kończy się na jednym wyładowaniu głównym. Zwykle po nim w odstępach kilkudziesięciu milisekund, występują kolejne wyładowania składowe. Odsetek pojedynczych wyładowań jest szacowany na około 20%. Maksymalna liczba wyładowań składowych wynosi 40 – 50, natomiast liczba przeciętna jest szacowana na 3 – 4.

Po uderzeniu pioruna należy się spodziewać uszkodzeń (rys. 3.) termicznych, mechanicznych, zapłonów materiałów palnych i wybuchowych, porażenia ludzi. Skutki te mogą być wywołane zarówno bezpośrednim oddziaływaniem prądu piorunowego, jak i przez powodowane nim sprzężenia elektromagnetyczne, a w rezultacie prądy i przepięcia indukowane [9].

Skutki wywołane przez prąd piorunowy
Rys.3. Skutki wywołane przez prąd piorunowy


Prąd piorunowy wyładowania doziemnego charakteryzowany jest następującymi parametrami:

  • wartością szczytową – Im,
  • maksymalną stromością narastania – Smax = (dip/dt) max,
  • • ładunkiem przenoszonym przez prąd – Qimp = ∫ipdt,
  • energią właściwą (odniesioną do rezystancji R = 1 Ω) – W/R = ∫ip2 dt.

W przypadku bezpośredniego wyładowania piorunowego w obiekt budowlany następuje wzrost napięcia we wszystkich jego instalacjach i w obwodach sieci zasilającej oraz w innych wprowadzanych liniach (np. w liniach przesyłu sygnałów/danych) do wartości przekraczających ich najwyższe napięcie robocze. Efekt takiego wzrostu napięcia nosi nazwę przepięć.

Omówienie podstawowych założeń ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej

Na skuteczność ochrony wpływają: jakość elementów tego systemu oraz właściwy ich dobór i montaż. Niespełnienie jednego z tych trzech warunków może spowodować brak wymaganej skuteczności systemu ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej.

W obecnych czasach rozpowszechnienia nowoczesnej techniki istnieje konieczność wzajemnego łączenia różnorodnych urządzeń i obiektów między sobą. Co więcej, strefa oddziaływania doziemnych wyładowań piorunowych nie jest ograniczona do obiektu trafionego przez piorun. Prowadzone badania wykazały, że w promieniu do 2 km od miejsca wyładowania piorunowego mają miejsce zniszczenia lub uszkodzenia obiektów i urządzeń elektrycznych lub elektronicznych (rys. 4.), a w promieniu sięgającym nawet 10 km mogą występować zakłócenia pracy urządzeń.

Strefa występowania zniszczeń lub uszkodzeń powodowanych przez doziemne wyładowania piorunowe
Rys.4. Strefa występowania zniszczeń lub uszkodzeń powodowanych przez doziemne wyładowania piorunowe
Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[odgromy, przepięcia piorunowe, przepięcia, straty piorunowe, prąd piorunowy]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »

Liczniki energii jakie wybrać Łączniki elektrinstalacyjne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Zmiany w programie Mój Prąd

Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Morskiej poinformował, że został skorygowany wzór wniosku o dofinansowanie w ramach programu Mój Prąd. Wprowadzona zmiana umożliwia...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl