Zmiany w podejściu do oceny zagrożenia piorunowego obiektów budowlanych.pdf

(805 KB) Pobierz
URZĄDZENIA DO OGRANICZANIA
PRZEPIĘĆ W INSTALACJI ELEKTRYCZNEJ
ZMIANY W PODEJŚCIU DO OCENY ZAGROŻENIA
PIORUNOWEGO OBIEKTÓW BUDOWLANYCH
Andrzej Sowa
Podstawowym zadanie urządzenia piorunochronnego jest przejęcie i odprowadzenie do ziemi prądu
piorunowego w sposób bezpieczny dla ludzi oraz eliminujący możliwość uszkodzenia chronionego
obiektu budowlanego. Powszechne stosowanie systemów informatycznych, telekomunikacyjnych,
teleinformatycznych oraz kontrolno-pomiarowych stworzyło konieczność zwrócenia większej uwagi
na ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed zagrożeniami występującymi podczas
doziemnych wyładowań piorunowych. Obecnie projektując ochronę odgromową obiektu
budowlanego, w którym będą zainstalowane takie systemy, należy dodatkowo uwzględnić
wymagania dotyczące:
oceny występującego zagrożenia piorunowego i określenia odpowiedniego poziomu ochrony
obiektu,
niedopuszczania do bezpośredniego oddziaływania prądu piorunowego na urządzenia
chronionych systemów,
ograniczania wartości natężeń impulsowego pola elektromagnetycznego występującego
wewnątrz obiektu budowlanego podczas bezpośredniego wyładowania piorunowego lub
wyładowania w bliskim sąsiedztwie tego obiektu,
ograniczania do odpowiednich poziomów napięć i prądów udarowych występujących w
instalacji elektrycznej oraz w obwodach przesyłu sygnałów,
Spełniając powyższe wymagania należy zwrócić szczególną uwagę na zalecenia zawarte w normach
dotyczących ochrony odgromowej obiektów budowlanych, ochrony przed piorunowym impulsem
elektromagnetycznym. Dodatkowo należy uwzględnić normy określające wymagania kompatybilności
elektromagnetycznej urządzeń. Poniżej przedstawione zostaną podstawowe informacje dotyczące oceny
zagrożenia piorunowego obiektu budowlanego, które są niezbędne przy doborze odpowiednich
rozwiązań urządzenia piorunochronnego.
1. NORMY I ZALECENIA
Instalacje piorunochronne na obiektach budowlanych powinny być wykonane zgodnie z
zaleceniami polskich norm. Takie wymagania zawiera obowiązujące Rozporządzenie Ministra
Infrastruktury (Rozporządzenie z dnia 7 kwietnia 2004 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie – Dz. U. Nr 109,
poz.1156), w którym stwierdzono, że:
budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych (§ 53, pkt. 2),
instalacja powinna być wykonana zgodnie z Polską Normą dotyczącą ochrony odgromowej obiektów
budowlanych (§ 184).
Początkowo krajowe normy ochrony odgromowej (tablica 1 - normy obowiązujące przed 2001r.)
zawierały podstawowe zalecenia określające zasady ochrony ludzi oraz różnorodnych obiektów
budowlanych. W ograniczonym stopniu zawarto w nich zalecenia dotyczące ochrony urządzeń
elektrycznych i elektronicznych przed zagrożeniami stwarzanymi przez rozpływający się prąd
piorunowy oraz przepięcia.
Tablica 1.
Zestawienie podstawowych norm dotyczących ochrony odgromowej
Zakres tematyczny
Normy ochrony
odgromowej obowiązujące
przed rokiem 2001.
Zestawienie norm
PN-86/E-05003/01:
Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Wymagania ogólne.
PN-89/E-05003/03
Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Ochrona obostrzona
PN-92/E-05003/04:
Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Ochrona specjalna
PN-IEC 61024-1:2001,
Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne.
PN-IEC 61024-1:2001/Ap1 grudzień 2002,
Ochrona odgromowa obiektów
budowanych. Część 1. Zasady ogólne.
PN-IEC 61024-1-1:2001,
Ochrona odgromowa obiektów budowanych. Zasady
ogólne. Wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych.
PN-IEC 61024-1-1:2001/Ap1 grudzień 2002,
Ochrona odgromowa obiektów
budowanych. Zasady ogólne. Wybór poziomów ochrony dla urządzeń
piorunochronnych.
PN-IEC 61024-1-2:2002,Ochrona
odgromowa obiektów budowlanych. Zasady
ogólne. Przewodnik B – Projektowanie, montaż, konserwacja i sprawdzanie urządzeń
piorunochronnych.
PN-IEC 61312-1:2001,
Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym.
Zasady ogólne.
PN-IEC/TS 61312-2:2002,
Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycz-
nym (LEMP). Część 2. Ekranowanie obiektów, połączenia wewnątrz obiektów i
uziemienia.
PN-IEC/TS 61312-3:2003,
Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycz-
nym. Część 3. Wymagania urządzeń do ograniczania przepięć (SPD).
PN-EN 50164-1:2002(U),
Elementy urządzenia piorunochronnego (LPS) Część 1:
Wymagania stawiane elementom połączeniowym.
PN-EN 50164-1:2002U/A1:2007(U),
Elementy urządzenia piorunochronnego
(LPS) Część 1: Wymagania stawiane elementom połączeniowym.
PN-EN 50164-2:2003(U),
Elementy urządzenia piorunochronnego (LPS). Część 2:
Wymagania dotyczące przewodów i uziomów
PN-EN 50164-2:2003(U)/A1:2007(U)
Elementy urządzenia piorunochronnego
(LPS). Część 2: Wymagania dotyczące przewodów i uziomów
Ochrona odgromowa
obiektów budowlanych
oraz wybór poziomów
ochrony dla urządzeń
piorunochronnych
Ochrona przed
piorunowym impulsem
elektromagnetycznym
Elementy urządzenia
piorunochronnego
W roku 2001 zaczęto wprowadzać międzynarodowe normy ochrony odgromowej, wśród których
można wyodrębnić cztery podstawowe grupy tematyczne określające:
sposób wyznaczania poziomów ochrony urządzenia piorunochronnego,
podstawowe zasady ochrony odgromowej obiektów budowlanych,
podstawowe zasady ochrony przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym LEMP (ang.
Lightning ElectroMagnetic Pulse),
wymagania stawiane elementom urządzenia piorunochronnego.
Informacje zawarte w normach ochrony odgromowej oraz ochrony przed LEMP wykorzystano przy
określaniu zakresu badań urządzeń do ograniczania przepięć w instalacji elektrycznej oraz w liniach
przesyłu sygnałów.
Na bazie tych norm opracowano również normy określające zasady ochrony różnego rodzaju
obiektów, które albo nie są opisane w normach ochrony odgromowej albo wymagają
dokładniejszego przedstawienie szczegółowych rozwiązań (tabela 2).
Tabela 2.
Przykładowe zestawienie norm określających zasady ochrony odgromowej różnorodnych
obiektów
Zakres tematyczny
Zestawienie norm
ITU-T Recommendation K.27. (05/96)
Bonding configurations and earthing inside a
telecommunication building.
ITU-T Recommendation K.39:10/96,
Protection against interference. Risk
assessment of damages to telecommunication sites due to lightning discharges.
Ochrona obiektów
telekomunikacyjnych
ITU-T Recommendation K.40. (10/96);
Protection against interference: Protection
against LEMP in telecommunications centers.
ITU-T Recommendation K.56.(07/2003);
Protection of radio base station against
lightning discharge.
ITU-T Recommendation K.67.(02/2006);
Expected surges on telecommunication
and signaling networks due to lighting.
Linie
telekomunikacyjne
PN-EN 61663-1:2002 (U),
Ochrona odgromowa - Linie telekomunikacyjne - Część 1:
Instalacje światłowodowe
PN-EN 61663-2:2002 (U)
Ochrona odgromowa - Linie telekomunikacyjne - Część 2:
Linie wykonywane przewodami metalowymi
PN-E-05115:2002,
Instalacje elektroenergetyczne prądu przemiennego o napięciu
wyższym do 1000V (przedstawiono metody ochrony od bezpośrednich uderzeń
Stacje i linie
pioruna ).
elektroenergetyczne
IEEE Std. 998-1996,
IEEE Guide for Direct Lightning Stroke Shielding of Substation.
IEEE Std. 1410TM-2004,
IEEEE Guide for Improving the Lightning Performance of
Electric Power Overhead Distribution Lines.
Elektrownie
wiatrowe
IEC 88/117/CD: 1999,
Wind turbine generator systems- Part 24. Lightning protection
for wind turbine.
IEC TR 61400-24:2002,
Wind turbine generator systems- Part 24: Lightning
protection.
ISO 10134:
Small craft – Electrical devices – Lightning protection. 1993.03.01
Standard and Recommendation Practices for Small Craft.
Standard E-4,
Lightning Protection. American Boat and Yacht Council,.
Fire Protection Standard for Motor Craft
– NFPA 302, 14. National Fire Protection
Association
KTA 2206
Auslegung von Kernkraftwerken gegen Blitzeinwirkungen
Niewielkie obiekty
pływające
Elektrownie
atomowe
Od kilku lat prowadzono prace, których celem było uporządkowanie norm ochrony odgromowej. W
ich wyniku powstały normy serii IEC 62305, które wprowadzono również w Polsce. Ogólne
informacje o zakresie tematycznym tych norm przedstawiono w tabeli 3.
2. POZIOMY OCHRONY DLA URZĄDZENIA PIORUNOCHRONNEGO
Oceniając zagrożenie piorunowe obiektów budowlanych, zagrożenie ludzi przebywających
wewnątrz lub na zewnątrz tych obiektów oraz urządzeń elektrycznych i elektronicznych należy
przeanalizować następujące przypadki:
bezpośrednie wyładowanie piorunowe w obiekt budowlany oraz w dochodzące do niego
instalacje elektryczne i linie przesyłu sygnałów
wyładowanie w sąsiedztwie obiektu,
wyładowanie w sąsiedztwie linii zasilających i sygnałowych dochodzących do obiektu,
bezpośrednie wyładowanie w pobliskie obiekty.
Tabela 3.
Zakres tematyczny norm serii EN 62305
Norma
Zakres tematyczny
Ochrona odgromowa obiektów włącznie z ich instalacjami, zawartością
i osobami oraz urządzeń usługowych przyłączonych do obiektu. Z
wyłączeniem:
- urządzeń kolejowych;
- pojazdów, okrętów, samolotów, instalacji przybrzeżnych;
- wysokociśnieniowych rurociągów podziemnych;
- rurociągów oraz linii energetycznych i telekomunikacyjnych nie
przyłączonych do obiektu.
Oszacowanie ryzyka powodowanego przez piorunowe wyładowania
doziemne w obiektach budowlanych i urządzeniach usługowych.
Wybór poziomów ochrony dla urządzenia piorunochronnego.
Wymagania dotyczące ochrony obiektów przed szkodami fizycznymi
za pomocą LPS i ochrony istot żywych przed porażeniem napięciami
dotykowymi i krokowymi w pobliżu urządzenia piorunochronnego.
Projektowanie, wykonanie, sprawdzanie i utrzymanie LPS w
obiektach dowolnej wysokości.
Ustalenie środków ochrony istot żywych przed porażeniem
napięciami dotykowymi i krokowymi.
Projektowanie, wykonanie, utrzymanie, sprawdzanie i testowanie
systemu środków ochrony przed oddziaływaniem LEMP na urządzenia
elektryczne i elektroniczne wewnątrz obiektu, w celu redukcji ryzyka
trwałych szkód pod wpływem piorunowych impulsów
elektromagnetycznych.
PN-EN 62305-1:2006 (U),
Ochrona odgromowa - Część 1:
Wymagania ogólne
PN-EN 62305-2:2006 (U),
Ochrona odgromowa - Część 2:
Zarządzanie ryzykiem
PN-EN 62305-2:2006 (U),
Ochrona odgromowa - Część 3:
Uszkodzenia fizyczne obiektów
budowlanych i zagrożenie życia.
PN-EN 62305-4:2006 (U),
Ochrona odgromowa - Część 4:
Urządzenia elektryczne i
elektroniczne w obiektach
budowlanych
W chwili obecnej ocena zagrożenia ogranicza się najczęściej do przypadków bezpośredniego
wyładowania piorunowego w obiekt budowlany. Poniżej przedstawiono ogólne zasady postępowania
przy określaniu poziomów ochrony dla urządzenia piorunochronnego zgodnie z wymaganiami norm
PN-IEC 61024-1-1 oraz PN-EN 62305-2.
2.1. Wyznaczania poziomów ochrony zgodnie z zaleceniami normy PN-IEC 61024-1-1
Dobierając poziom ochrony urządzenia piorunochronnego należy określić spodziewaną
częstość bezpośrednich wyładowań piorunowych w dany obiekt
N
d
i porównać z częstością
akceptowalną
N
c
dla tego obiektu.
Spodziewaną częstość bezpośrednich wyładowań piorunowych w obiekt określa zależność:
(1)
N
g
- średnia gęstość wyładowań doziemnych, na km
2
i na rok w rejonie , w którym
znajduje się obiekt,
A
e
- równoważna powierzchnia zbierania wyładowań piorunowych przez obiekt.
N
d
�½
N
g
A
e
10
6
gdzie
Obecnie, do czasu uzyskania dokładniejszych informacji o liczbie dni burzowych na terenie Polski,
zalecane jest przyjmowanie rocznej gęstości zgodnie z wymaganiami normy PN-86/E-05003/01.
Wartości te wynoszą:
1,8
- dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 51
0
30’,
2,5
- dla pozostałych terenów kraju.
Równoważna powierzchnia zbierania wyładowań piorunowych
A
e
, przez typowy obiekt
(prostopadłościan o wymiarach
a, b
i
h
- wymiary w m), opisywana jest zależnością:
A
e
�½
a
b
2(
a
b
)
mh
m
2
h
2
(2)
W normie PN-IEC 61024-1-1 przyjęto wartość
m
= 3 i zależność (2) określa obszar ograniczony li-
nią utworzoną przez przecięcie się powierzchni ziemi z linią prostą o nachyleniu 1: 3 prowadzoną z
najwyższych części obiektu i obracaną dookoła niego (rys. 1.).
h
1:3
S
h
S
1:3
3h
3h
b
b
a
A
e
A
e
a
Rys. 1.
Przykład wyznaczania równoważnej powierzchni zbierania
W przypadku obiektów budowlanych akceptowalna roczną częstość
N
c
wyładowań piorunowych
może być ustalona przez:
odpowiedzialne komitety krajowe,
właściciela obiektu lub projektanta urządzenia piorunochronnego.
Początkowo w normie PN-IEC 61024-1-1:2001 zalecano dla obiektów zwykłych przyjmować
wartość
N
c
= 10
-2
. W uzupełnieniu wydanym do tej normy (PN-IEC 61024-1-1:2001/Ap1 12,2002)
zmniejszono wartość częstości akceptowanej do poziomu
N
c
= 10
-3
.
Kolejnym etapem jest porównanie wyznaczonej wartości
N
d
i wartości akceptowalnej
N
c
. W wyniku
takiego porównania można stwierdzić:
N
d
N
c
- urządzenie piorunochronne nie jest potrzebne,
N
d
N
c
-
urządzenie piorunochronne powinno zostać zainstalowane.
Jeśli wymagane jest stosowanie urządzenia piorunochronnego (N
d
N
c
) to jego skuteczność
określa zależność:
N
c
E
1
N
d
(3)

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin