DEHNinfo č. 4/2003
informační bulletin pro zákazníky firem DEHN + SÖHNE a odborníky v ochraně před bleskem a přepětím
Ochrana před účinky elektromagnetického pole při přímém úderu blesku Stínění budov, místností a vedení (Výběr z uveřejněných článků a dokumentů)
DEHNinfo 4/2003
STÍNĚNÍ BUDOV A MÍSTNOSTÍ Ing. J. Kutáč Kvalitní hromosvod, uzemnění, vyrovnání potenciálů, stínění a instalace přepěťových ochran by měly být základními prostředky v ochraně před bleskem a přepětím. Dalším důležitým nástrojem v této ochraně je vytvoření koncepce zón bleskové ochrany. Při vytváření této koncepce je důležité najít vhodné technické a ekonomické řešení při dodržení všech zásad elektromagnetické kompatibility (EMC). Při přímém nebo blízkém úderu blesku by nemělo docházet k poruchovým stavům elektrické instalace včetně koncových zařízení, dodržíme-li všechny výše uvedené zásady. Stínění je základním opatřením pro snižování intenzity elektromagnetického pole. Je-li navržena jímací soustava s vnějšími svody, pak při průtoku části bleskového proudu jednotlivými svody dojde uvnitř objektu v blízkosti svodů k indukci silného elektromagnetického pole. Navrhneme-li skryté svody vytvořením Faradayovy klece, dojde k rozložení bleskového proudu na malé části, které budou procházet jednotlivými oky armování. Vzájemným působením polí z jednotlivých dílčích elektromagnetických polí se dosáhne značného utlumení celkového elektromagnetického pole. Pak již nemusíme nehovořit o dostatečné vzdálenosti od svodů. Zvlášť důležitým prostředkem pro dosažení kvalitního stínění budovy nebo místnosti jsou dané stavební kovové části budovy - kovové střechy, kovové fasády, ocelové armování v betonu, ocelové výztuže, kovové nosné konstrukce, kovové potrubní systémy. Vzájemným pospojováním těchto prvků efektivně snížíme vliv elektromagnetického pole uvnitř budovy nebo místnosti. Proto je důležité, abychom zajistili při realizaci kontrolu následujících bodů (obr. 1): - vodivé propojení armování ve stropech, stěnách a podlahách (minimálně každých 5 m je nutné připojení k systému uzemnění) - připojit kovové fasády, jsou-li použity jako stínící prvek, každých 5 m s uzemněním - pospojovat „utopená“ kovová budování v podlahách, stropech, stěnách a propojit každých 5 m s uzemněním - připojit kovové konstrukce k uzemnění
- propojit armování v základech budovy každých 5 m s uzemňovací soustavou
magnetického pole, viz obr. 5.
Při zřizování stínění místností (např. počítačové sály, technologické místnosti) měli bychom využívat především dané kovové části a armování (jako u stínění budov). Použijeme-li pro stínění budov kovové stavební části (např. armování), tyto materiály jsou součástí stavby a tudíž pořizovací náklady jsou v porovnání s dodatečnou instalací zanedbatelné. Chceme-li dosáhnout kvalitního stínění, musíme zajistit skutečné vodivé spojení jednotlivých ok armování. Rozměry a materiál armování jsou jedny z hlavních parametrů, které ovlivňují celkovou kvalitu daného řešení (obr. 2). Spojení mezi armováním a svodem nebo okružním zemničem provedeme svorkou nebo svařením se zalitím asfaltem. Příklad komplexního ošetření stínění objektu je na obr. 3.
ZÁKLADNÍ POŽADAVKY NA STÍNĚNÍ (úvod k tiskopisu DS 592) Existují dvě odlišné cesty boje proti rušivým vlivům: 1. opatření ke snížení rušivého vlivu (elektromagnetické interference EMI) na hodnoty, které již nemusí být považovány za přepětí ohrožující elektronické zařízení. 2. likvidace již vzniklých přepětí pomocí omezovačů přepětí (přepěťových ochran) Obr. 4 Situace při přímém úderu blesku z hlediska EMC V praxi řešení ochrany před přepětími způsobenými bleskem i jinými vlivy jsou součástí ochrany vždy obě metody. I když nedokážeme vždy matematicky podchytit účinek stínění, znamená využití všech možností odstínění snížení počtu a velikosti namáhání součástí vnitřní ochrany před bleskem (svodičů) a tím zvýšení jejich spolehlivosti a životnosti. Stínění je základním opatřením ke zmenšení rušení způsobeného intenzitou elektromagnetického pole. Účinnost stínění se musí vyhodnotit pomocí vrcholové hodnoty bleskového proudu a odpovídající intenzity elektromagnetického pole. Stínění znamená postupné snižování intenzity elektro-
Pro zmenšení intenzity elektromagnetického pole je potřeba využít zejména tato opatření: - externí stínění; - vhodné vedení tras; - stínění vedení; lze je i kombinovat. Aby se elektromagnetické pole snížilo, musí se navzájem pospojovat a spojit všechny kovové části relevantní velikosti náležící k budově s vnější ochrannou před bleskem. Jsou to například kovové střechy a fasády, ocelová výztuž betonu, kovové rámy dveří a oken. Použijí-li se v chráněném prostoru stínicí kabely, měla by se připojit jejich stínění na uzemňovací soustavu minimálně na obou koncích a na rozhraní ochranných zón. Kabely, které spojují oddělené budovy, se musí uložit do kovových kabelových kanálů, jako jsou kovové trubky, sítě nebo ocelová výztuž betonových kanálů. Výztuž musí být vodivě spojena z jednoho konce na druhý a musí být propojena s hlavní ekvipotenciální přípojnici oddělené budovy. Způsob propojení je patrný z obrázku č. 6. Stínění kabelů se taktéž propojí s touto ekvipotenciální přípojnicí. Kovové kabelové kanály se nemusí aplikovat, jestliže stínění kabelu je schopné přenést bleskové proudy. Bližší informace k praktickému uplatnění součástí DEHN+SÖHNE naleznete v tiskopise DS 592/1199. Stíněná vedení – jaké jsou jejich přednosti a možnosti realizace ? Ing. J. Kutáč DEHN+SÖHNE Dobře stíněná vedení skutečně poskytují určitou ochranu před přepětím. Tato přepětí vznikají v důsledku induktivní a kapacitní vazby, a je vhodné stíněná vedení upřednostnit před nestíněnými. Obr. 7 Přenos přepětí induktivní a kapacitní vazbou Co představují dobře stíněná vedení z hlediska ochrany před bleskem a přepětím ? Stínění musí být v celé své délce dobře vodivě Obr. 2 Stínění budovy
betonové díly
okružní zemnič � držák okružního pásku
betonová fasáda
ocelové díly zemnící bod základová deska
2
DEHNinfo 4/2003
Obr. 3 Propojení zemnícího bodu a základového zemniče na armování spojovací svorka kat. č. 308 026
vnější šalování zemnící bod
kat. č. 478 210
spojovací svorka kat. č. 308 026
křížová svorka kat. č. 318 251
klínová svorka kat. č. 308 001 1785
1785 / 06.05.2002
propojeno a nejméně na obou koncích uzemněno. Pouze oboustranně uzemněná stínění mohou snížit účinek indukční a kapacitní vazby.
jovací svorku, např. SAS 1, přímo k ekvipotenciální přípojnici, viz obr. 8.
použitím kabelů s vícevrstvým stíněním nebo svodiči přepětí.
Oboustranné uzemnění stínění je možné realizovat dvojím způsobem:
Pokud vedení opouští hranice budovy (zóna ZBO 0), musí být schopno jeho stínění krátkodobě vést vysoký impulsní proud. Přitom musí být
Použití vhodného stínění v kombinaci se svodiči bleskového proudu a přepětí pomůže optimálně zvýšit ochranný účinek. Samotná stíněná
splněna podmínka dostatečného průřezu stínění. Stínicí fólie není pro tyto účely vhodná.
vedení mohou sice snížit velikost rušivých vlivů a pravděpodobnost zničení koncových zařízení, nemohou jim však zabránit. Instalace svodičů přepětí je většinou nezbytná. Pro potlačení nízkofrekvenčních vyrovnávací proudů, které mohou protékat stíněním, je vhodné instalovat svodič bleskového proudu nebo přepětí s nepřímým
�
�
- přímo - nepřímo přes výbojkovou bleskojistku Stínění musí být připojeno s pokud možno nejnižší impedancí, tak aby na koncovém zařízení nevznikaly napěťové špičky přesahující několik 1000 V. Vhodné je připojení stínění přes speciální připo-
Z ekonomických důvodů se v praxi často používají levné kabely s malým průřezem stínění. Následkem toho vznikají rušivé vlivy na signálních žilách. Tyto poruchy mohou být eliminovány
Obr. 8 Připojení stínění pomocí svorky SAS
Součásti pro připojení stínění Připojení stínění Ideální pro vícepárové vedení
Uzemnění kabelových stínění na profilovou sběrnici
Kompenzace přechodových odporů připojení stíněníkabelů použitím přítlačných pružin– svorka SAS 1
Možnost dodatečné montáže bez přerušení stínění kabelu
3
DEHNinfo 4/2003
Obr. 9 Přímé a nepřímé připojení uzemnění kabelu Oboustranně připojená stínění Problém: nízkofrekvenční vyrovnávací proudy
Oboustranně připojená stínění Řešení: přímé a nepřímé uzemnění stínění
n x 50 Hz Nízkofrekvenční vyrovnávací proudy
EP 1
EP 1 � EP 2
EP 2
EP 1
EP 2
Přímé uzemnění
uzemněním stínění, a to vždy jen na jednom konci vedení (obr. 9).
Blitzductor CT je pro tyto účely optimálně vybaven, viz obr. 10.
4
Nepřímé uzemnění přes výbojkovou bleskojistku svodiče
DEHNinfo 4/2003
Dimenzování přepěťových ochran Pro správnou volbu přepěťových ochran je nutné vypočítat proud, který by mohl zatížit svodiče. Výpočty jsou velmi komplikované, naštěstí jsou
svodiče DEHN dimenzovány tak, aby snesly nejvyšší zatížení. U běžných zařízení se tedy projektant nemusí zabývat přesnými výpočty, postačí mu orientační výpočet, který vychází z předpo-
kládaného rozdělení bleskového proudu, že 50% bleskového proudu teče do uzemnění a 50% do instalovaných vedení a armatur.
Výpočet části bleskového proudu připadající na jedno vedení, které vstupuje do objektu:
nestíněné kabely pro výpočet minimálního průřezu žil kabelu platí vzorec:
stíněné kabely pro výpočet minimálního průřezu stínění kabelu platí vzorec:
If =
i n
A‘ =
i = část bleskového proudu kA (50% hodnota celkového bleskového proudu) If = část bleskového proudu v kA (rozděleného na jedno vstupující vedení) n = počet vedení vstupujících do objektu
If
A=
8.n‘
If = část bleskového proudu v kA, která prochází stíněním kabelu A‘ = průřez žíly v mm2 n‘ = počet žil
If
8
If = část bleskového proudu v kA, která prochází stíněním kabelu A = průřez stínění v mm2
Obr. 11 Příklad Svodiče přepětí pro koncové zařízení
budova 1
budova 2
signálnívstup-/-výstup
signálnívstup-/-výstup
If
If = část bleskového proudu, která protéká stíněním kabelu Příklad: stíněné zařízení If = 10 kA (10/350µs)
DEHN + SÖHNE zastoupení v ČR Ing. Zdeněk Rous, CSc. Sarajevská 16 120 00 PRAHA 2 T +420 222 560 104 /1 121/ T/F +420 222 562 424
[email protected] www.dehn.cz
DEHN + SÖHNE kancelář FRÝDEK-MÍSTEK Ing. Jiří KUTÁČ Kunčičky 338 739 01 BAŠKA T/F/Z +420 558 621 800 mobil: +420 604 250 879
[email protected]
minimální ���� ��� ������������ zvýšení teploty
A A ==
l ��lff 88
lf 10 A = � = � = 1,25 mm² 8 8
DEHN + SÖHNE kancelária pre SR Jiří KROUPA M.R.Štefánika 13 SK-962 12 DETVA T/F +421 045 / 545 53 68 mobil:+421 907 877 667 www.dehn.sk
[email protected]
DEHN + SÖHNE GMBH + CO.KG. TECHNIKA + ODBYT HANS-DEHN-STRASSE 1 POSTFACH 1640 D-92306 NEUMARKT/OPF. T +499 181 906-0 F +499 181 906-100 www.dehn.de
