Moderní postupy při řešení ochrany objektů před bleskem

V tomto článku bych chtěl seznámit čtenáře s praktickou realizací ochrany konkrétního objektu před bleskem. Pro ochranu samotnou bylo využito nových poznatků a postupů uvedených v připravované normě IEC 62305. Pro začátek několik slov k této normě. V současné době probíhá připomínkování doplňujících článků. Základ normy, který určuje výpočty pro účinnou ochranu, je již pevně stanoven. Tato norma vstoupí v platnost pravděpodobně koncem roku 2005. Oproti naší ČSN 34 1390 předepisuje v některých případech zcela odlišné postupy ochrany objektů před bleskem. Na toto téma pořádá firma DEHN+SÖHNE v současné době podrobné semináře s názvem ILPC (International Lightning Protection Club). Na českém překladu norem IEC a EN úzce spolupracuje české zastoupení firmy DEHN+SÖHNE. Díky tomu od nás můžete získat nejčerstvější a nejpřesnější informace.

Metoda ochrany objektu spočívá v aplikaci oddálených hromosvodů a následné instalaci svodičů přepětí.

Popis současného stavu

Administrativní budova o rozměrech přibližně 25 x 10 m. Výška 2 NP a plochá střecha. Z této budovy vystupují na obou kratších stranách dosti nešťastně datové, napájecí a sdělovací linky přibližně metr pod úrovní oplechování střechy. Kabelový svazek na pravé straně budovy je zavěšen na ocelovém laně. Toto lano musí být na obou koncích připojeno na potenciálové vyrovnání. Toto opatření přispívá ke zlepšení ochrany před bleskem. Na střeše je navíc umístěna anténa rádiového přenosu dat.

Na pravé straně budovy jsou vedení zavěšena v jednom svazku a míří do vedlejšího objektu vzdáleného přibližně 20 m. Na tomto objektu je anténa umístěná na třímetrovém stožáru. Celý tento svazek je v zóně bleskové ochrany 0_A, je tedy ohrožen přímým úderem blesku. Na levé straně budovy je sice svazek kabelů v zóně bleskové ochrany 0_B, takže zde je podstatně snížené riziko přímého úderu, ovšem kabely kříží kovová potrubí a součásti pospojené přímo s hromosvodní soustavou. A proto i tato vedení musíme považovat za ohrožená přímým úderem blesku. Všechny objekty jsou chráněny mřížovou hromosvodní soustavou. Vše je dobře patrno z obrázku 1.

Obr. 1
(po kliknutí se obrázek zvětší)

Vznikla tedy situace, která je zdánlivě neřešitelná. Za použití klasických přepěťových ochran bychom dokázali ochránit telefonní linky a napájecí vedení. Na obě strany kabelů bychom museli instalovat svodiče bleskových proudů. Ovšem svodiče bleskových proudů pro počítačové sítě (zde konkrétně Ethernet 100 Base T) se prostě nevyrábějí. Jediným řešením je tedy "schovat" kabelové převěsy do ochranného prostoru hromosvodní soustavy (pravá strana budovy), případně provést její oddálení od vedení (levá strana). Zároveň musíme přihlédnout i k anténám na obou střechách.

Řešení

Prvním krokem je zařazení celého objektu do třídy ochrany před bleskem. K tomu účelu využijeme vzorců uvedených v připravované normě IEC 62305, které třídu ochrany stanoví. Výsledek se pohybuje v rozmezí tříd II a III. Všechna následná opatření musí tedy vyhovovat požadavkům kladeným třídou ochrany II. Ty jsou uvedeny v příslušné normě.

Druhým krokem je výpočet dostatečné vzdálenosti S (dále jen S). Rovněž tyto vzorce jsou k dispozici ve výše uvedené normě. S určuje bezpečnou vzdálenost, kde již nehrozí přeskok bleskového výboje ze systému hromosvodní ochrany na jakákoliv vedení, případně kovová zařízení na střeše nebo stěnách budovy. S musíme vypočítat pro anténní stožár na objektu vpravo (výsledek 0,29 m), anténu na střeše administrativní budovy (výsledek 0,48 m), vedení vystupující v levé části budovy (výsledek 0,45 m) a plynové potrubí (výsledek 0,11 m).

Po předchozích výpočtech můžeme přistoupit k navržení úprav stávajícího hromosvodu. U malé sousední budovy bylo nutné úplně zrušit stávající soustavu a nahradit ji jedním jímačem vysokým 4 m. Tento jímač je uzemněn jedním svodem. Na pravé straně administrativní budovy jsme museli vztyčit dva pomocné jímače o výšce asi 1 m a napojit na mřížovou soustavu. Tím byl splněn požadavek pro umístění kabelového převěsu do zóny bleskové ochrany 0_B. Nyní již pro ochranu vedení nemusíme použít svodiče bleskových proudů, ale postačí svodiče přepětí (které jsou podstatně levnější).

Na levé straně budovy byla situace mnohem složitější. Od hromosvodní ochrany musely být odpojeny všechny kovové součásti, které se přibližují ke kabelovému převěsu. Konkrétně plynové potrubí, žebřík pro výstup na střechu, vložkování komínu a část oplechování atiky střechy musela být nahrazena plastovou vložkou. Stávající svod hromosvodu byl umístěn na distanční nevodivé vzpěry dlouhé minimálně 0,5 m (podle vypočtené S = 0,45 m). Na stejně vysoké distance byl upevněn i anténní svod. Upozornění: všechny odpojené kovové části musí být pospojeny na ekvipotenciální vyrovnání. Dalším krokem bylo vztyčení jímače na vhodném místě tak, aby anténa a vložkování komínu byly v ochranném pásmu tohoto jímače. Pohled na levou stranu budovy je zacloněn vzrostlými stromy, takže umístění svodu na distančních podpěrách není příliš vidět. Pro ochranu vedení v kabelovém převěsu i zde postačí přepěťové ochrany.

Zbývalo vyřešit přiblížení plynového potrubí ke svodu v levé čelní části budovy. Po výpočtu vyšlo S = 11 cm. Ovšem skutečná vzdálenost je asi 2 cm. Řešení s umístěním svodu na distance je nepřijatelné (jak z hlediska estetického, tak z hlediska technického). Distanční podpěry jsou vyráběny sice z velice tvrdé, nicméně "umělé hmoty". A mechanická pevnost musí být dodržena. Ovšem i tento problém je možno vyřešit, a to za použití vodiče HVI. O tomto speciálním kabelu se již hovořilo v jiných článcích, takže se o jeho vlastnostech nebudu příliš rozepisovat. Postačí jen ta informace, že při splnění přesných technických podmínek se tento vodič může přímo dotýkat kovových součástí odpojených od hromosvodu. Takže k přemostění tohoto kritického místa jsme využili právě tento vodič. Celá situace po úpravách je znázorněna na obrázku 2.

Obr. 2
(po kliknutí se obrázek zvětší)

Celkové hodnocení

Na první pohled se může zdát, že toto řešení je příliš složité a komplikované. Nicméně vše je jen otázkou praxe. Nějaký čas strávíme nad zkoumáním objektu, nějaký čas nad výpočty. A při použití komponentů firmy DEHN+SÖHNE není celá instalace oddálených hromosvodů velkým problémem. Důležité je, že opravdu neřešitelný problém s ochranou kabelových převěsů se stal při využití moderních postupů a technologií řešitelným.

A finanční náklady? Celkovou částku zde nebudu uvádět. Nicméně řešení za použití oddálených hromosvodů znamenalo úsporu 13 % oproti ceně při použití svodičů bleskových proudů pro telefonní linky a napájecí vedení. Opět zde ovšem musím uvést, že svodiče bleskových proudů pro PC sítě se nevyrábějí, takže "klasické" řešení by zde bylo neproveditelné.

Na úplný závěr již jen několik fotografií. Na obrázku 3 je znázorněn jímač hromosvodní ochrany, jehož svod je umístěn na distančních podpěrách. Takto vypadá oddálený svod. Na obrázku 4 je zobrazeno použití vodiče HVI pro ochranu antény mobilních operátorů. Je zde dobře patrno, že tento vodič se může dotýkat kovových součástí nepřipojených na hromosvod.

Obr. 3

Obr. 4

Účelem tohoto příspěvku nebylo dopodrobna popsat postup navrhovaných úprav včetně všech výpočtů, ale pouze upozornit na skutečnost, že valnou většinu "problematických" hromosvodných soustav lze upravit tak, aby vyhověly současné evropské normalizaci a především dokázaly ochránit elektronická zařízení před zničením.