Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra obecné elektrotechniky
HROMOSVODY A UZEMNĚNÍ
1. NÁZVOSLOVÍ 2. HROMOSVODY 2.1 JÍMACÍ ZAŘÍZENÍ 2.2 SVODY 2.3 UZEMNĚNÍ
Ostrava, září 2002
Ing. Ctirad Koudelka
1. NÁZVOSLOVÍ Blesk – elektrický rázový výboj při němž se vyrovnává náboj jedné polarity s nábojem opačné polarity (mezi mraky, nebo mezi mrakem a zemi). Ochrana před bleskem – souhrn opatření sloužících k ochraně objektu a osob, popřípadě ochraně zvířat před účinky atmosférické elektřiny. Hromosvod – zařízení k sloužící k ochraně objektu a jeho obsahu (vč. osob, popřípadě zvířat) před účinky blesku. Jímací zařízení – část hromosvodu k zachycení bleskového výboje. Jímač – svislá vodivá část jímacího zařízení, vyčnívající nad chráněný předmět (popř. kovová jímací tyč apod.). Pomocný jímač – jímač z drátu, jeho svislá část přečnívá asi 30 cm nad chráněný předmět. Jímací vedení – vedení uložené na chráněném objektu a určené k zachycení blesku. Svody – vodivé spojení jímacího zařízení s uzemněním. Hlavní svod – samostatné vedení spojující jímací zařízení s uzemněním. Náhodný svod – součásti stavby, které obvykle slouží též jinému účelu (např. kovové žebříky) jsou navzájem spolehlivě vodivě propojeny a dobře uzemněny tak, aby mohly svést proud blesku do země. Spojovací vedení – vedení spojující jímací zařízení nebo kovové předměty na budově nebo v ní navzájem nebo svody. Uzemnění – zařízení pro přechod blesku do země, tvořené zemním vedením s připojeným zemničem (zemniči). Uzemňovací soustava – souhrn navzájem a trvale spojených uzemnění objektu. Zemní vedení – spojovací vedení od zkušební svorky k zemniči nebo propojení zemničů v zemi, jako např. okružní vedení. Zemnič – kovové těleso (jednoduché nebo složené z několika navzájem spojených elektrod) uložené do země tak, aby vytvořilo vodivé spojení se zemi. 2. HROMOSVODY Hromosvod nebo jiná ochrana před bleskem se zřizuje na objektech a zařízeních: a) kde by blesk mohl ohrozit život nebo zdraví většího množství lidí b) kde by blesk mohl způsobit poruchu, kterou by utrpěla velká část obyvatelstva c) kde by blesk mohl způsobit větší škody hospodářské nebo kulturních hodnotách d) na prozatímních staveništních objektech, e) na takových objektech, které pro jejich nedůležitost není nutno chránit, ale jejich požár nebo poškození by mohly ohrozit sousední objekty f) na objektech se zvýšeným nebezpečím zásahu blesku g) u nezastřešených výrobních nebo provozních zařízení Druhy hromosvodů Podle umístění se rozlišují : a) hromosvody umístěné na chráněných objektech b) hromosvody umístěné mimo chráněný objekt
2
Podle stupně poskytované ochrany a) normální hromosvody b) zesílené hromosvody Každý hromosvod má tyto tři hlavní části : a) jímací zařízení b) svod (svody) c) uzemnění (zemniče) 2.1 JÍMACÍ ZAŘÍZENÍ Podle provedení a řešení jímacího zařízení se rozlišují : a) hřebenová soustava b) mřížová soustava c) tyčový hromosvod d) oddálený hromosvod da) stožárový hromosvod db) závěsový hromosvod dc) klecový hromosvod a) Hřebenová soustava je tvořena jímacím vedením na hřebenu střechy (u pultové střechy na její vyšší hraně) převyšující dolní okraj střechy aspoň o l m (obr. 1). b) Mřížová soustava je tvořena sítí (mříží) jímacích vedení, která jsou v místě vzájemného křížení spojena, krajní vodiče mříže sledují vnější obrysy střechy (obr. 2). d) Tyčový hromosvod je tvořen jímacími tyčemi, které se umísťují v místech nejpravděpodobnějšího přímého zásahu blesku. Jímacích tyčí se většinou používá k ochraně jednotlivých předmětů vyčnívajících nad okolí (obr. 3).
d) Oddálený hromosvod. Oddálenými hromosvody se nazývají hromosvody, které žádnou částí nejsou upevněny na chráněném objektu ani vodivě spojeny s tímto objektem. Zřizují se jako stožárové, závěsové nebo klecové (obr. 4, 5, 6)
3
Nad střechu vyčnívající předměty nebo části objektu (komíny, světlík, větráky, strojovny výtahů apod.), pokud nejsou v ochranném prostoru jímacího zařízení, se opatří jímačem nebo, jsou-li kovové, připojí se na jímací soustavu nebo svod (obr. 7). Podle provedení jsou jímače strojené a pomocné. Strojené jímače jsou provedeny jako plné ocelové jímací tyče v ohni pozinkované (obr. 8), pomocné jímače se vytvoří z rovného pozinkovaného ocelového drátu průměru 8 mm nebo 10 mm buď jako pokračování připojovacího vedení, nebo se k chráněnému předmětu vhodně připevní. Pomocné jímače mají vyčnívat aspoň 30 cm. (obr. 9). Kovové předměty, které jsou součásti objektu nebo budovy a jsou na místech vystavených přímému zásahu blesku se mohou použít jako náhodné jímače. Ochranné působení jímacího zařízení je charakterizováno ochranným prostorem, tj. prostorem, chráněným s určitým stupněm spolehlivosti před zásahem blesku.
Na jímací vedení a svody se smí používat jen vodičů podle tabulky č. 1. (v tabulce je uveden výběr nejčastěji používaného materiálu).
4
2.2 SVODY Svody mají být vně objektu a mají být pokud možno rovné bez zbytečných oblouků. svody k zemničům musí být co nejkratší a mají být přirozeným pokračováním jímacího zařízení. Doporučuje se, aby podle možnosti vodiče jímacího vedení bez přerušení pokračovaly dále jako svody (ke zkušebním svorkám). Rozmístění svodů má být pokud možno rovnoměrné po celém obvodu objektu a má odpovídat rozmístění příslušných zemničů. Svody se mají umísťovat pokud možno v rozích budovy a ostatní svody se pak umisťují tak, aby pokud možno byly co nejdále od dveří, oken a kovových předmětů, které nejsou spojeny s hromosvodem. Počet svodů na objektu se řídí jeho půdorysnými rozměry, tvarem střechy a výškou objektu. Počet svodů se stanoví takto : a) u objektů obdélníkového půdorysu s poměrem šířky k délce 1:5 a menším podle délky objektu tak, že na každých 15 m (i započatých) délky objektu musí být jen svod b) u objektů obdélníkového půdorysu s poměrem šířky k délce větším než 1:5 a u objektů s jiným nebo členitým půdorysem (např. několikatraktové budovy) podle délky obvodu tak, že na každých 30 m (i započatých) délky obvodu půdorysu musí být jeden svod c) c) na menších objektech mají být aspoň dva svody co nejdále od sebe, které se mají vést od protilehlých konců jímacího zařízení. U jednotlivých podlažních budov s obvodem do 40 m (přičemž delší strana objektu není delší než 15 m) stačí jeden svod. d) U objektů vyšších než 30 m (nad zemí) musí být svod na každých 15 m (i započatých) obvodu půdorysu. Hlavní svody až ke zkušební svorce mají být z celistvých vodičů. Doporučuje se, aby protilehlé svody byly od zkušební svorky přes střechu (jímací vedení) k druhé zkušební svorce provedeny z jednoho nepřerušovaného vodiče. Podpěry vedení je nutno volit se zřetelem k druhu a spalnosti krytiny tak, aby se střecha narušovala co nejméně a aby upevnění podpěr se nestalo příčinou zatékání vody. Jednotlivých druhů podpěr se stalo příčinou zatékání vody. Jednotlivých druhů podpěr se používá k účelu, pro který jsou svou konstrukcí určeny. Podpěry se umísťují v takových vzdálenostech, aby vodič byl dostatečně napnut (bez znatelného průhybu) a aby byly zajištěny potřebné vzdálenosti vodičů od stěn a povrchu objektu.Vzdálenost podpěr vodorovných a šikmých vedení se má volit podle tuhosti vodičů, zpravidla nemá být větší než 1,5 m. Pokud se podpěry vedení na střeše zachycují do krovu, závisí jejich vzdálenost na konstrukci krovu. Vzdálenosti podpěr svislých vedení nemá být větší než 3 m. Svody lze provést jako skryté, tj. uložené pod omítkou, jedním z těchto způsobů: a) volně uložené v dutině (kanálku) světlosti aspoň 29 mm, vytvořené ve zdivu (např. nekovovou netříštivou trubkou uloženou v maltě, z drážky zakryté vnějším obkladem), b) pevně uložené v betonové konstrukci nebo zabetonované v drážce ve zdivu. Skryté svody se však nesmějí ukládat do dilatačních spár.
5
Kovových konstrukcí objektů lze použít jako náhodných svodů, je-li tato konstrukce dobře a trvale vodivě spojena. Kovové okapové trouby a žlaby nelze použít za náhodné svody a z hlediska ochrany před bleskem se uvažují jako vnější kovové předměty. Na přístupném místě se zřizují zkušební svorky. Vodič svodu se spojuje s vývodem uzemnění rozpojitelným šroubovým spojením, umožňujícím snadné rozpojení a opětné spojení, zpravidla normalizovanou zkušební svorkou. U vnějších svodů se zkušební svorka montuje ve výši 1,8 až 2,0 m nad zemí. U skrytých svodů se zkušební svorky umístí buď do skříněk zapuštěných ve zdi objektu ve výši 0,6 až 1,8 m, nebo do skříněk s ochrannými poklopy zapuštěných v zemi a umístěných na přípustném místě. Spojení drátů, lan a pásových vodičů se provádí vhodnými spojovacími svorkami s dostatečným překrytím. Spoje v zemi se provádějí svorkami a každý spoj musí mít vždy dvě svorky. Na jímací vedení a svody se smí používat jen vodičů podle tabulky č. 1. (v tabulce je uveden výběr nejčastěji používaného materiálu). Druh vodiče Pozinkovaný ocelový drát Pozinkované ocelové lano Pozinkovaný ocelový pásek Měděný drát Měděné lano Měděný pásek Hliníkový drát Hliníkové lano s ocelovou duší Hliníkový pásek
Rozměry ∅ 8 mm 50, 70, 95 mm2 20 x 3 mm ∅ 6, 7 mm; 50 mm2 25 mm2 20 x 2,5 mm ∅ 10 mm, 70 mm2 50, 70, 95 mm2 20 x 4 mm
Tab. č. 1 Materiál pro jímací vedení a svody 2.3 UZEMNĚNÍ Pro dobrou funkci hromosvodu je nutno provést uzemnění hromosvodu tak, aby byl za všech okolností vytvořen dobrý kontakt se zemí s co možná nejmenším zemním odporem. Svody se uzemňují na společnou uzemňovací soustavu nebo na samostatný vlastní zemnič. Jednotlivé samostatné zemniče se mají pokud možno rozmístit rovnoměrně po celém obvodu objektu nebo společné soustavy objektů. Toto rozmístění zemničů je nutno brát v úvahu již při řešení počtu a rozmístění svodů. Zemní odpor zemniče jednoho svodu nemá být za obvyklých půdních podmínek větší než 15 Ω. Pro uzemnění se používají zemniče: - tyčové nebo trubkové - páskové nebo drátové - deskové - základové
6
Na uzemnění se smí používat jen zemniče podle tabulky č. 2. (v tabulce je uveden výběr nejčastěji používaného materiálu). Materiál zemniče Pozinkovaná ocelová tyč Pozinkovaný ocelový drát Pozinkovaný ocelový pásek Zemnící deska
Rozměry 2000 x ∅ 28 mm ∅ 10 mm 40 x 3 mm 2000 x 250 mm
Tab. č. 2 Materiál zemničů Druhy zemničů jsou znázorněny na následujícím obrázku. L1 L2 L3 N
bleskojistka
ochranné uzemění PE
deskový zemnič
tyčový zemnič
ochranné uzemění
pracovní uzemění
Páskový zemnič
základový zemnič
náhodný zemnič
potrubí
Účinnost jakéhokoliv zemniče závisí na místních půdních podmínkách a obvykle je třeba pro dané půdní podmínky a požadovaný zemní odpor uzemnění vybrat vhodný druh zemniče. U nových staveb se doporučuje základový zemnič.
7
