A belső villámvédelemnek kell megakadályoznia a külső villámvédelmi rendszerben, vagy az építmény más vezetőképes részeiben folyó villámáram által előidézett veszélyes másodlagos kisüléseket a védendő építményben. Veszélyes másodlagos kisülések a külső villámvédelmi rendszer és a fémszerkezetek, a belső rendszerek, az építményhez csatlakozó külső vezetőképes részek, kábelek és vezetékek között jöhetnek létre.
A robbanásveszélyes építményben kialakuló másodlagos kisülés mindig veszélyes. Ilyen esetben további védelmi intézkedések szükségesek, amelyek megfontolás tárgyát képezik. A belső rendszerek túlfeszültségvédelmét lásd az IEC 62305-4-ben. A különböző részek között létrejövő veszélyes másodlagos kisüléseket potenciálkiegyenlítéssel, vagy a részek villamos elszigetelésével lehet megakadályozni.
Villámvédelmi potenciálkiegyenlítés
A potenciálkiegyenlítés a villámvédelmi rendszernek a következőkkel való összecsatolását jelenti:
- fémszerkezetek,
- belső rendszerek,
- az építményhez csatlakozó külső vezetőképes részek, kábelek és vezetékek.
A belső rendszerek villámvédelmi potenciálkiegyenlítése miatt a villámáram egy része bejuthat ezekbe a rendszerekbe, és ezt figyelembe kell venni. Az összecsatolást a következő eszközökkel lehet megvalósítani:
- összekötő vezetőkkel, ha a villamos folytonosság természetes összekötéssel nem biztosított,
- túlfeszültség-védelmi eszközökkel (SPD), ha a vezetők közvetlen összekötése nem lehetséges,
- összecsatoló szikraközzel (ISGs), ha a közvetlen összeköttetés potenciálkiegyenlítő összekötő vezetővel nem megengedett.
A villámvédelmi potenciálkiegyenlítés módja lényeges, amelyet a lehetséges ellentétes követelmények miatt egyeztetni kell a távközlési hálózat, az áramszolgáltató képviselőivel és más képviselőkkel, vagy az illetékes hatóságokkal. A túlfeszültség-védelmi eszközöket oly módon kell beépíteni, hogy ellenőrizhetők legyenek.
Villámvédelmi rendszer létesítésekor a védendő építményen kívüli fémszerkezetek is érintve lehetnek. Ezt az ilyen rendszerek tervezésekor ajánlatos figyelembe venni. A külső fémszerkezetek villámvédelmi potenciálkiegyenlítésére is szükség lehet. A villámvédelmi potenciálkiegyenlítést be kell integrálni és össze kell hangolni az építményben lévő más egyenpotenciálú hálózattal.
Fémszerkezetek villámvédelmi potenciálkiegyenlítése
Elszigetelt külső villámvédelmi rendszer esetén a villámvédelmi potenciálkiegyenlítést csak a talajszinten kell elvégezni. Elszigeteletlen külső villámvédelmi rendszer esetén a villámvédelmi potenciálkiegyenlítést a következő helyeken kell elvégezni:
- az alapozásnál vagy a talajszint közelében. Az összekötő vezetőket az EPH-sínhez kell csatlakoztatni, amelyet úgy kell kialakítani és elhelyezni, hogy ellenőrzés céljából könnyen megközelíthető legyen. Az EPH-sínt a földelőrendszerrel össze kell kötni. Nagy (jellemzően 20 m-nél hosszabb) építmények esetén egynél több EPH-sínt is lehet létesíteni, amelyeket egymással össze kell kötni;
- ha az elszigetelésre vonatkozó követelmények nem teljesülnek.
- https://padovillkft.hu/segedlet-a-villamvedelmi-rendszerek-tervezesehez-kialakitasahoz-karbantartasahoz-es-felulvizsgalatahoz/
A villámvédelmi potenciálkiegyenlítés összekötései lehetőleg közvetlenek és a lehető legrövidebbek legyenek. Ha a villámvédelmi potenciálkiegyenlítéshez az építmény vezetőképes részeit használják, akkor a villámáram egy része bejuthat az építménybe, és ezt ajánlatos figyelembe venni.
A különböző EPH-síneket egymással és az EPH-síneket a földelőrendszerrel összekötő vezetők legkisebb keresztmetszeteit az 1. táblázat tartalmazza. A belső fémszerkezeteket az EPH-sínekkel összekötő vezetők legkisebb keresztmetszeteit a 2. táblázat tartalmazza.
1. táblázat: A különböző EPH-síneket vagy az EPH-síneket és a földelőrendszert összekötő vezetők legkisebb méretei
Villámvédelmi fokozat Anyag Keresztmetszet (mm2) I–IV Réz 16 Alumínium 25 Acél 50
2. táblázat: A belső fémszerkezeteket az EPH-sínnel összekötő vezetők legkisebb méretei
Villámvédelmi fokozat Anyag Keresztmetszet (mm2) I–IV Réz 6 Alumínium 10 Acél 16
Ha a gáz- vagy vízcsövekben szigetelő közdarabok vannak, akkor ezeket a víz- és gázszolgáltatóval egyeztetve a védendő építményen belül erre alkalmas összecsatoló szikraközökkel át kell hidalni. Az összecsatoló szikraközöket az IEC 62561-3 szerint kell megvizsgálni, és a következő jellemzőkkel kell rendelkezniük:
- I. osztálynak megfelelő vizsgálat;
- Iimp ≥ kcl, ahol kcl a külső villámvédelmi rendszer vonatkozó részén átfolyó villámáram;
- az URIMP védelmi szintnek kisebbnek kell lennie, mint a részek közötti szigetelés lökőfeszültség-állósági szintje;
- az egyéb jellemzők feleljenek meg az EN 50164-3 követelményeinek és vizsgálatainak.
Külső vezetőképes részek villámvédelmi potenciálkiegyenlítése
Külső vezetőképes részek esetén a villámvédelmi potenciálkiegyenlítést a védendő építménybe való belépési pontjukhoz a lehető legközelebb kell megvalósítani.
Az összekötő vezetőknek el kell viselniük a rajtuk átfolyó, az IEC 62305-1:2010 szerint meghatározott If villámáramot. Ha a közvetlen összekötés megoldhatatlan, akkor összecsatoló szikraközöket kell alkalmazni, amelyeket az IEC 62561-3 szerint kell megvizsgálni, és a következő jellemzőkkel kell rendelkezniük:
- I. osztálynak megfelelő vizsgálat;
- Iimp ≥ If, ahol If a vonatkozó külső vezetőképes részen átfolyó villámáram (lásd az IEC 62305-1:2010 E mellékletét);
- az URIMP védelmi szint kisebb, mint a részek közötti szigetelés lökőfeszültségállósági szintje;
- az egyéb jellemzők megfelelnek az IEC 61643-12-nek.
Ha potenciálkiegyenlítésre van szükség, de villámvédelmi rendszerre nincs, akkor erre a célra fel lehet használni a kisfeszültségű villamos energetikai hálózat földelését. Az IEC 62305-2 tájékoztatást nyújt azokról a feltételekről, amikor nincs szükség villámvédelmi rendszerre.
Belső rendszerek villámvédelmi potenciálkiegyenlítése
Ha a belső rendszerek vezetői árnyékoltak, vagy fémvédőcsövekben haladnak, elegendő lehet csak ezeknek az árnyékolásoknak és védőcsöveknek a bekötése. Az árnyékolások és a védőcsövek bekötése nem feltétlenül akadályozza meg a vezetőkhöz csatlakozó berendezéseknek a túlfeszültségek miatti meghibásodását. Az ilyen berendezések védelmét lásd az IEC 62305-4-ben. Ha a belső rendszerek vezetői nem árnyékoltak és nem fémvédőcsövekben haladnak, akkor túlfeszültség-védelmi eszközökön keresztül kell őket összecsatolni. TN-rendszerekben a PE- és a PENvezetőket a villámvédelmi rendszerrel közvetlenül, vagy túlfeszültség-védelmi eszközön keresztül össze kell csatolni.
Az összekötő vezetőknek és a túlfeszültségvédelmi eszközöknek a szabvány előírása szerinti, az összecsatoló szikraközökre megadott lökőáram-vezetőképességgel kell rendelkezniük.
A túlfeszültség-védelmi készülékeknek meg kell felelniük az IEC 61643-1 és IEC 61643- 21 követelményeinek és a következő jellemzőkkel kell rendelkezniük:
- Iimp ≥ kcl szerinti vizsgálattal, ahol kcl a külső villámvédelmi rendszer vonatkozó részén átfolyó villámáram.
- Az UP védelmi szint kisebb, mint a részek közötti szigetelés lökőfeszültségállósági szintje.
Ha a belső rendszerek túlfeszültség-védelmére van szükség, akkor az IEC 62305-4: 2010 7. fejezete szerinti „koordinált túlfeszültség-védelmet” kell alkalmazni.
A védendő építményhez csatlakozó vezetékek villámvédelmi potenciálkiegyenlítése
A villamos és távközlési vezetékek villámvédelmi potenciálkiegyenlítését a szabványkövetelmények szerint kell létesíteni. Az összes vezeték minden egyes vezetője közvetlenül, vagy túlfeszültség-védelmi eszközön keresztül legyen összecsatolva. Csak az aktív vezetőket kell túlfeszültség-védelmi eszközön keresztül összecsatolni az EPH-sínnel. TN-rendszerekben a PE- és a PEN-vezetőket közvetlenül, vagy túlfeszültség-védelmi eszközön keresztül össze kell csatolni az EPH-sínnel.
Ha a vezetékek árnyékoltak, vagy fémvédőcsövekben haladnak, ezeket az árnyékolásokat és védőcsöveket kell összecsatolni; a vezetők villámvédelmi potenciálkiegyenlítésére nincs szükség, ha ezeknek az árnyékolásoknak, vagy védőcsöveknek az Sc keresztmetszete nem kisebb, mint a szabvány melléklete szerint meghatározott Scmin legkisebb érték.
A kábelárnyékolások és a védőcsövek villámvédelmi potenciálkiegyenlítését az építménybe való belépési pontjukhoz közel kell megvalósítani.
Az összekötő vezetőknek és a túlfeszültségvédelmi eszközöknek a szabvány szerinti az összecsatoló szikraközökre megadott lökőáramvezetőképességgel kell rendelkezniük.
A túlfeszültség-védelmi készülékeknek meg kell felelniük az IEC 61643-1 és IEC 61643- 21 követelményeinek és a következő jellemzőkkel kell rendelkezniük:
- Iimp ≥ IF szerinti vizsgálattal, ahol IF a vezetékeken átfolyó villámáram.
- Az UP védelmi szint kisebb, mint a részek közötti szigetelés lökőfeszültségállósági szintje.
Ha az építménybe belépő vezetékekhez csatlakozó belső rendszerek túlfeszültség-védelmére van szükség, akkor az IEC 62305-4 szerinti koordinált túlfeszültség-védelmet kell alkalmazni. Ha potenciálkiegyenlítésre szükség van, de villámvédelmi rendszerre nincs, akkor erre a célra fel lehet használni a kisfeszültségű energetikai hálózat földelését. Az IEC 62305-2 tájékoztatást nyújt azokról a feltételekről, amikor nincs szükség villámvédelmi rendszerre.
A külső villámvédelmi rendszer villamos elszigetelése
A felfogó vagy a levezető villamos elszigetelése a szerkezeti fémrészektől, a fémszerkezetektől és a belső rendszerektől akkor megfelelő, ha a részek közötti d távolság az s biztonsági távolságnál nagyobb:
ahol
- ki – a választott villámvédelmi fokozattól függő tényező (lásd a 3. táblázatot);
- km – a villamos szigetelőanyagtól függő tényező (lásd a 4. táblázatot);
- kc – a levezetőkön és felfogókon folyó (rész) villámáramtól függő tényező
- l – a biztonsági távolság szempontjából figyelembe vett pont és a legközelebbi EPH-pont között, a felfogó vagy a levezető mentén mért hosszúság m-ben.
Az l hossz a felfogórendszer mentén figyelmen kívül hegyható, olyan építmények esetén, ahol az összefüggő fém tető természetes felfogórendszerként funkcionál.
3. táblázat: Külső villámvédelmi rendszer elszigetelése. A ki tényező értékei
Villámvédelmi fokozat ki I 0,08 II 0,06 III és IV 0,04
4. táblázat: Külső villámvédelmi rendszer elszigetelése. A kc tényező értékei
A levezetők száma(n) A részletes értékeket lásd a szabvány C1. táblázatában kc 1 1 2 1-0,5 4 és több 1-1/n
Az építménybe belépő vezetékek vagy külső vezetőképes részek villámvédelmi potenciálkiegyenlítéséről (közvetlen összekötéssel vagy túlfeszültség-védelmi eszközökön keresztül) mindig gondoskodni kell az építménybe való belépési pontjuknál. Fémes szerkezetű, vagy villamosan folytonos, összefüggő vasbeton szerkezetű építmények esetén a biztonsági távolságot nem kell figyelembe venni.
A kc tényező, azaz a villámáram eloszlása a felfogók/levezetők között függ az LPS fokozattól, a levezetők átlagos n számától, a levezetők helyzetétől az összekötő gyűrűs vezetőktől, és a földelőrendszer típusától. A biztonsági távolság attól a feszültségeséstől függ, amely a biztonsági távolság szempontjából figyelembe vett pont és a földelő, vagy a legközelebbi egyenpotenciálra hozó pont közötti legrövidebb áramút mentén esik.
Egyszerű megközelítés
Tipikus szerkezetek esetén az egyenlet alkalmazása során a következő feltételeket kell figyelembe venni:
- kc – függ a (rész-) villámáramtól, amely levezető rendszeren folyik;
- l – a függőleges hossz méterben, a levezető mentén attól a ponttól számítva, ahol a biztonsági távolságot meg kell határozni a potenciálkiegyenlítés következő pontjáig.
A villámáram levezetők közötti elosztásával kapcsolatban a szabvány C melléklete tartalmaz további információkat. Az egyszerűsített megközelítés általában biztonságos eredményre vezet.
Részletes megközelítés
Hálószerű felfogórendszerrel, vagy a homlokzaton egymás alatt elhelyezett potenciálkiegyenlítő gyűrűkkel rendelkező külső villámvédelmi rendszer esetében a felfogó, vagy levezető egyes vezetőiben az árameloszlás következtében különböző áramértékek folynak. Ilyen esetekben az s biztonsági távolság pontosabb számítása érdekében az alábbi egyenletet lehet használni:
Amennyiben a felfogók és levezetők között eltérő értékű áram folyik át összekötő gyűrűs vezetők miatt, akkor a szabványban található C4-es és a C5-ös ábra alkalmazható. Ez a megközelítés a biztonsági távolság meghatározására nagyon nagy vagy bonyolult alakzatú építmények esetén megfelelő. Az egyes vezetők mentén a kc értékeinek számítására numerikus hálózatszámító programok is használhatók.
A villámvédelmi rendszer karbantartása és felülvizsgálata
A villámvédelmi rendszer hatékonysága a létesítéstől, a karbantartástól és a használt vizsgálati módszerektől függ. Ellenőrzést, vizsgálatot és karbantartást nem szabad vihar esetén végezni. A villámvédelmi rendszer ellenőrzésével és karbantartásával kapcsolatban részletes információt a szabvány E7. szakasza tartalmaz.
A felülvizsgálatok elvégzése
A felülvizsgálatok célja annak megállapítása, hogy
- a villámvédelmi rendszer kialakítása megfelel e szabványnak,
- a villámvédelmi rendszer összes eleme jó állapotban van és alkalmas a feladata ellátására, valamint nincs korrózió,
- az újonnan létesített csatlakozóvezetékek és szerkezetek be vannak vonva a villámvédelembe.
A felülvizsgálatok rendje
A felülvizsgálatokat a következő alkalmakkor ajánlatos elvégezni:
- az építmény építése során, a beépített, takarásra kerülő fémrészek ellenőrzése céljából;
- a villámvédelmi rendszer létesítése után;
- rendszeres időközönként, amelyet a védendő építmény természete, azaz a korróziós problémák és a villámvédelmi fokozat határoz meg;
- változtatások vagy javítások után, vagy ha ismeretes, hogy az építményt villámcsapás érte.
A rendszeres felülvizsgálat során a következők ellenőrzése különösen fontos:
- a felfogóelemek, vezetők és csatlakozások állagromlása és korróziója;
- a földelők korróziója;
- a földelőrendszer földelési ellenállása;
- a csatlakozások, a potenciálkiegyenlítés és a rögzítések állapota.
Karbantartás
A villámvédelmi rendszer megbízható karbantartásának egyik alapfeltétele a rendszeres felülvizsgálat. A létesítmény tulajdonosát tájékoztatni kell a feltárt hiányosságokról, amelyeket késedelem nélkül ki kell javítani.