Uzemnenie a potenciálové vyrovnanie Úlohou ekvipotenciálového vyrovnania je prepojiť sústavu vonkajšej a vnútornej ochrany pred bleskom so všetkými kovovými časťami budovy, kovovými inštaláciami, vonkajšími vodivými časťami atď. Je vhodné, ak sa uzemnenie a vyrovnanie potenciálov realizuje ako komplexný systém zahŕňajúci uzemňovaciu sieť a sieť vyrovnania potenciálov s dôkladným prepojením. Vyrovnanie potenciálov sa dá vyhotoviť priamym prepojením vodičmi alebo prostredníctvom zvodičov prepätia SPD. Prednosť má ale galvanická väzba vodičov, lebo zabezpečuje najprirodzenejšie a elektricky dobre vodivé prepojenie všetkých potrebných kovových častí. Ak týmito vodičmi môže pretekať bleskový prúd alebo jeho podstatná časť, musia byť splnené požiadavky na minimálny prierez vodičov v závislosti od materiálu, ako je to uvedené v tabuľke v kap. 9.7, ak iný predpis (napr. STN 33 2000-4-41 alebo STN 33 2000-5-54) nevyžaduje použitie väčších prierezov. Pokiaľ sa nepredpokladá tečenie bleskových prúdov vodičmi, môžu sa použiť nižšie prierezy vodičov potenciálového vyrovnania. Samozrejme, pracovné vodiče silnoprúdovej elektroinštalácie alebo signálne vodiče telekomunikačnej inštalácie sa na sieť vyrovnania potenciálov galvanickou väzbou nedajú pripojiť priamo, ale musia sa použiť zvodiče prepätia SPD. Tieto prepäťové ochrany musia byť umiestnené a pripojené čo najbližšie pri vstupe chránených vedení do objektu, ich pripojenie na sústavu vyrovnania potenciálov musí byť čo najkratšie. UZEMŇOVACIA SIEŤ V budovách s elektronickými systémami sa odporúča uzemňovacia sústava typu B. Ak sa v budove nachádzajú iba elektrické systémy, môže sa použiť aj uzemňovacia sústava typu A, aj v tomto prípade sa však uprednostňuje sústava typu B. Obvodový uzemňovač okolo budovy alebo v betóne po obvode základov budovy má byť spojený so sieťou pod budovou a okolo nej. Odporúča sa aj vzájomné elektrické prepojenie železobetónovej podlahy (mrežová sieť) s uzemňovacou sieťou. Toto opatrenie značne zlepšuje účinnosť uzemňovacej sústavy. Odporúčaná šírka oka mreže a odporúčaná vzdialenosť prepojov s uzemňovacou sieťou je vo všetkých prípadoch 5 m. Medzi dvoma vnútornými systémami pripojenými na samostatné uzemňovacie siete sa môžu použiť tieto spôsoby znižovania potenciálových rozdielov: niekoľko paralelných prepájacích vodičov vedúcich v rovnakých trasách ako elektrické káble alebo káble vložené dovnútra žľabov (mrežovo armovaného železobetónu), ktoré sú pripojené do oboch uzemňovacích sietí tienené káble, ktorých tienenie má adekvátny prierez a ktoré sú spojené s oddelenými uzemňovacími sieťami na každom konci SIEŤ VYROVNANIA POTENCIÁLOV Aby sa zabránilo nebezpečným potenciálovým rozdielom medzi zariadeniami vnútri ZBO, hodnota impedancie siete vyrovnania potenciálov musí byť dostatočne nízka. Táto sieť ekvipotenciálového vyrovnania navyše znižuje aj intenzitu magnetického poľa. Nízka hodnota impedancie sa dá zabezpečiť mrežovou sieťou vyrovnania potenciálov a pripojením kovových súčastí a vodivých prípojok na hranici každého ZBO buď priamo alebo použitím vhodných
typov zvodičov prepätia. Mrežová sieť pritom môže zahŕňať vodivé časti stavby alebo súčasti vnútorných systémov.
Použitie armovacích prútov budovy na vyrovnanie potenciálov 1 – vodič vonkajšieho vedenia bleskozvodu, 2 – kovové parapety a atika strechy, 3 – kovové armovanie, 4 – mrežová sieť prekrývajúca sa z armovaním, 5 – miesto pripojenia na mrežovú sieť, 6 – pripojenie vnútornej prípojnice vyrovnania potenciálov, 7 – skrutkový alebo zváraný spoj, 8 – doplnkové pripojenie, 9 – oceľová výstuž v betóne s prekrývajúcou sa mrežovou sieťou, 10 – obvodový uzemňovač, 11 – základový uzemňovač a – typická vzdialenosť 5 m na prekrytie mrežovej siete, b – typická vzdialenosť 1 m na pripojenie tejto mreže s výstužou Sieť vyrovnania potenciálov sa môže usporiadať aj ako trojdimenzionálna mrežová konštrukcia s typickou veľkosťou oka siete 5 m. Vybudovanie takejto siete vyžaduje viacnásobné prepojenia kovových komponentov budovy ako napr. výstuže betónu, koľaje výťahov, žeriavy, kovové strechy a fasády, kovové konštrukcie okien, dverí a podláh, potrubia, káblové rošty atď. Ekvipotenciálová prípojnica a magnetické tienenie ZBO musia byť pripojené rovnakým spôsobom. Príklad riešenia siete ekvipotenciálového vyrovnania je na obrázku.
TOPOLÓGIA SIETE VYROVNANIA POTENCIÁLOV Začlenenie elektronických systémov do siete ekvipotenciálového vyrovnania Hviezdicová konfigurácia S Mrežová konfigurácia M Základná konfigurácia
Začlenenie do siete pospájania
ERP – referenčný uzemňovací bod – hviezdicová konfigurácia integrovaná hviezdicovým bodom Ss Mm – mrežová konfigurácia integrovaná mrežou Vodivé časti (skrine, kryty atď.) a ochranný uzemňovací vodič PE vo vnútorných systémoch musia byť pripojené na sieť vyrovnania potenciálov podľa topologických konfigurácií znázornených v tabuľke. Existujú dve základné varianty topológie, a to konfigurácia S (hviezdicová) a komfigurácia M (mrežová). Ak sa použije konfigurácia S, všetky kovové komponenty vo vnútorných systémoch musia byť izolované od uzemňovacej sústavy. Konfigurácia S musí byť pripojená na uzemňovaciu sústavu jedinou ekvipotenciálovou prípojnicou, vyhotovenou ako uzemňovací referenčný bod ERP, vyúsťujúcou do Ss. Všetky vedenia medzi jednotlivými zariadeniami musia byť paralelné s vodičmi vyrovnania potenciálu podľa hviezdicovej konfigurácie, aby sa zabránilo indukčným slučkám. Konfigurácia S môže byť použitá všade tam, kde sú vnútorné systémy umiestnené v relatívne malých zónach a kde všetky vedenia vstupujú do zóny iba v jednom mieste.
Ak sa použije konfigurácia M, kovové komponenty vo vnútorných systémoch nie sú izolované od uzemňovacej sústavy, ale musia sa do neho začleniť viacerými prepojmi vyúsťujúcimi v type Mm. Konfigurácia M sa uprednostňuje pri vnútorných systémoch rozšírených cez relatívne široké zóny alebo cez celú budovu, kde je inštalovaných veľa vedení medzi jednotlivými zariadeniami a kde vedenia vstupujú do budovy na niekoľkých miestach. Kombinácie metód začlenenia elektronických systémov do siete ekvipotenciálového vyrovnania Kombinácia 1 Kombinácia 2 Integrovanie do prepojovacej siete
ERP Ss Mm Ms
– referenčný uzemňovací bod – hviezdicová konfigurácia integrovaná hviezdicovým bodom – mrežová konfigurácia integrovaná mrežou – mrežová konfigurácia integrovaná hviezdicovým bodom
V komplexných systémoch môžu byť výhody oboch konfigurácií M a S kombinované, čo vedie ku kombinácii 1 (Ss kombinované s Mm) alebo 2 (Ms kombinované s Mm). PRÍPOJNICE VYROVNANIA POTENCIÁLOV Prípojnica vyrovnania potenciálov, niekedy tiež nazývaná ekvipotenciálová prípojnica, je viacúčelová prípojnica, ktorá má v elektroinštalácii budovy významnú funkciu. Slúži nielen na vyrovnanie potenciálov v rámci vnútornej a vonkajšej ochrany pred bleskom, ale tiež má významné postavenie v ochrane pred nebezpečným dotykom podľa STN 33 2000-4-41 a STN 33 2000-5-54. Treba však upozorniť, že pri pospájaní v rámci ochrany samočinným odpojením napájania sa uvažuje s relatívne pomalými dejmi a takmer výhradne s činným
odporom prúdovej dráhy, neuvažuje s indukčnosťou vedenia, vzájomnou indukčnou a kapacitnou väzbou ani s možnosťou vzniku veľkých potenciálnych rozdielov, ktorá v bezprostrednej blízkosti chráneného objektu môže dosahovať rádovo kilovolty. Oproti tomu bleskový prúd má svoj špecifický časový priebeh (najmä v úvodných fázach trvania), tvar vlny aj apmlitúdu. Ekvipotenciálová prípojnica musí spájať tieto súčasti: všetky vodivé inžinierske siete vstupujúce do ZBO priamo alebo prostredníctvom zvodičov prepätia ochranný vodič PE kovové komponenty vnútorných systémov (kryty, skrine...) magnetické tienenie ZBO na obvode aj vnútri budovy Účinné vyrovnanie potenciálov sa dá dosiahnuť dodržiavaním nasledovných pravidiel: základom všetkých opatrení je nízka impedancia siete ekvipotenciálového vyrovnania ekvipotenciálové prípojnice sa musia pripojiť na uzemňovaciu sústavu najkratšou možnou cestou, vodiče na vyrovnanie potenciálov nemajú byť dlhšie ako 0,5 m materiál a rozmery ekvipotenciálových prípojníc a vodičov na vyrovnanie potenciálov musia spĺňať požiadavky uvedené v kap. 9.7 zvodiče prepätia musia byť pripojené na ekvipotenciálovú prípojnicu aj na živé vodiče najkratšími cestami, aby sa minimalizovali indukované úbytky napätia na chránenej strane elektrického obvodu za zvodičom prepätia majú byť vzájomné indukčné vplyvy minimalizované minimalizovaním oblasti slučky alebo použitím tienených káblov alebo káblových žľabov Všeobecné zásady pre umiestnenie ekvipotenciálovej prípojnice EP: musí sa zosúladiť umiestnenie EP a vývodov uzemňovacej sústavy optimálne umiestnenie je v blízkosti povrchu zeme, napr. v suteréne umiestňuje sa z vnútornej strany obvodovej steny v blízkosti prípojkovej skrine alebo hlavného rozvádzača (napr. elektromerového) ak je v budove viac prípojníc, býva zriadená jedna hlavná ekvipotenciálová prípojnica v súlade s vyššieuvedenými zásadami a niekoľko podružných EP, ktoré sprostredkujú miestne vyrovnanie potenciálov a bývajú umiestnené napr. na jednotlivých poschodiach budovy a pod.; podružné prípojnice EP musia byť navzájom veľmi dobre pospájané a pripojené na hlavnú ekvipotenciálovú prípojnicu Ekvipotenciálová prípojnica má najčastejšie podobu svorkovnice. Vo väčších výrobných halách sa však môže vyhotoviť ako obvodový vodič (najlepšie z pásoviny) po celom obvode haly. VYROVNANIE POTENCIÁLOV NA HRANICI ZBO V miestach s definovanou zónou ZBO sa musí zabezpečiť vyrovnanie potenciálov pre všetky kovové časti a inžinierske siete vstupujúce do danej ZBO. Vyrovnanie potenciálov pre prípojky vstupujúce do ZBO 1 treba prekonzultovať s príslušným poskytovateľom sieťových služieb (rozvodné závody, telekomunikačný úrad). Vyrovnanie potenciálov musí byť realizované prostredníctvom ekvipotenciálovej prípojnice. Vstupné prípojky majú podľa možnosti vstupovať do ZBO na jednom mieste a majú byť pripojené na rovnakú ekvipotenciálovú prípojnicu. Ak prípojky vstupujú do ZBO na rôznych miestach, každá prípojka musí byť pripojená na samostatnú ekvipotenciálovú prípojnicu a
tieto prípojnice musia byť navzájom prepojené. Odporúča sa, aby jednotlivé ekvipotenciálové prípojnice boli pospájané obvodovou ekvipotenciálovou prípojnicou. Ekvipotenciálové pospájanie zvodičov prepätia SPD má byť realizované na vstupe vedení do ZBO, aby sa takto pripojili vstupujúce vedenia pripojené k vnútorným systémom v rámci ZBO. Použitím vzájomne prepojených alebo rozšírených ZBO sa môže znížiť počet potrebných zvodičov prepätia. Tienené káble a vzájomne prepojené kovové káblové žľaby sa spájajú na každej hranici ZBO a môžu byť použité aj na vzájomné prepojenie niekoľkých ZBO rovnakého druhu k jednému spojovaciemu miestu ZBO, príp. ZBO rozšíriť k ďalšej hranici.
