Transcript ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013. - Elko-Bis

Dr inż. Marek Łoboda
Politechnika Warszawska
Wiceprzewodniczący Polskiego Komitetu
Ochrony Odgromowej
WYMAGANIA POLSKICH NORM ORAZ PRZEPISÓW
DOTYCZĄCYCH OCHRONY ODGROMOWEJ I
ELEMENTÓW INSTALACJI PIORUNOCHRONNEJ ORAZ
PLANOWANE AKTUALIZACJE LUB ZMIANY
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
OMAWIANE ZAGADNIENIA
1. KONIECZNOŚĆ STOSOWANIA NORM POLSKICH W ZAKRESIE
PROJEKTOWANIA I WYKONYWANIA INSTALACJI ODGROMOWEJ
2. OCENA RYZYKA SZKÓD PIORUNOWYCH I PROPOZYCJE UPROSZENIA
JEGO ANALIZY
3. CHARAKTERYSTYKA AKTUALNYCH WYMAGAŃ I PLANOWANYCH ZMIAN
W SERII NORMY PN-EN 62305
4. WYMAGANIA DLA ELEMENTÓW INSTALACJI PIORUNOCHRONNYCH I
KONIECZNOŚĆ BADANIA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH,
KOROZYJNYCH I ELEKTRYCZNYCH
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
1. KONIECZNOŚĆ STOSOWANIA NORM POLSKICH W ZAKRESIE
PROJEKTOWANIA I WYKONYWANIA INSTALACJI ODGROMOWEJ
Aktualne akty prawne i normy dotyczące ochrony odgromowej
- Ustawa o Normalizacji, z dnia 12 września 2002 r.
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie „Warunków technicznych,
jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” z kolejnymi zmianami,
- Seria norm PN-EN 62305 (cz. 1 - 4) Ochrona odgromowa,
- Norma PN-IEC 60364-4-443:1999 Instalacje elektryczne w obiektach
budowlanych- Ochrona przed przepięciami – Ochrona przed przepięciami
atmosferycznymi lub łączeniowymi,
- Seria norm PN- EN 62561 (cz. 1- 7) Elementy urządzenia piorunochronnego
(LPSC).
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Aktualne akty prawne i normy dotyczące ochrony odgromowej
Zgodnie z Ustawą o Normalizacji, wszystkie Polskie Normy straciły
obligatoryjność, chociaż, zgodnie z postanowieniem Rozdz. 3, Art. 5, p. 4 tej
ustawy, normy takie mogą być w dalszym ciągu powoływane w przepisach
prawnych (np. w rozporządzeniach ministerialnych). W nawiązaniu do tego
postanowienia przewidziano możliwość powstawania nowych wykazów norm
przeznaczonych do obowiązkowego stosowania.
W dniu 12 kwietnia 2002 zostało wydane Rozporządzenie Ministra
Infrastruktury dotyczące warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać
budynki i ich usytuowanie . Stwierdzono w nim m.in., że budynki należy
wyposażać w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych (§ 53 ust. 2).
Obowiązek ten dotyczy budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie
dotyczącej ochrony odgromowej obiektów budowlanych, a instalacja
piorunochronna powinna być wykonana zgodnie z Polską Normą dotyczącą
ochrony odgromowej obiektów budowlanych (§ 184 ust. 3).
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Aktualne akty prawne i normy dotyczące ochrony odgromowej
W kolejnych uaktualnieniach i zmianach do Rozporządzenia Min.
Infrastruktury opublikowanych w latach 2003, 2004, 2008, 2009 i 2010
podawano wykazy aktualnych wówczas norm polskich dotyczących ochrony
odgromowej obiektów budowlanych. Stan istniejący w czasie uaktualniania
wykazu norm obejmował stopniowe przechodzenie z oryginalnych norm
krajowych (PN) na normy międzynarodowe IEC (PN-IEC), a po wstąpieniu Polski
do Unii Europejskiej na normy europejskie EN (PN-EN).
W aktualizacji z 10 grudnia 2010 r. (które weszło w życie 21 marca 2011 r.)
zamieszczono wykaz norm polskich dotyczących ochrony odgromowej
budynków opublikowanych w języku polskim, obejmujący serię czterech norm
PN-EN 62305 oraz PN-IEC 60364-4-443:1999 Instalacje elektryczne w
obiektach budowlanych - Ochrona przed przepięciami – Ochrona przed
przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Aktualne akty prawne i normy dotyczące ochrony odgromowej
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Aktualne akty prawne i normy dotyczące ochrony odgromowej
Normy serii PN-EN 62305 są wynikiem prac Komitetu Technicznego (TC81)
Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) oraz Europejskiego
Komitetu Normalizacyjnego w zakresie Elektrotechniki (TC 81X CENELEC - CLC),
w których biorą udział eksperci z całego świata, w tym również eksperci z Polski,
delegowani do tych prac przez Polski Komitet Normalizacyjny. Są to głównie
członkowie Komitetu Technicznego KT 55 PKN, który zajmuje się m.in.
wprowadzaniem norm europejskich do Polskich Norm.
Prace normalizacyjne w ramach TC 81 IEC oraz w TC81X CLC dotyczące
utrzymywania i modernizacji kolejnych edycji serii norm IEC (EN) 62305 są
prowadzone w sposób ciągły, a przyjęty okres utrzymywania lub aktualizacji
opublikowanych kolejnych wersji norm w zakresie ochrony odgromowej
wynosi 5 lat. Opublikowania kolejnej edycji norm EN (IEC) 62305 należy
spodziewać się w roku 2016.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Aktualne akty prawne i normy dotyczące ochrony odgromowej
Niestety, KT 55 PKN nie nadąża z bieżącym wprowadzaniem do Norm Polskich
najnowszych edycji serii norm PN-EN 62305 w języku polskim. Przyczyną tego
stanu jest głównie brak środków finansowych ze strony PKN na pokrycie kosztów
tłumaczenia, a także kosztów weryfikacji tłumaczeń oraz wymaganych procedur
opiniowania norm przetłumaczonych z języka angielskiego na język polski.
Zgodnie z Ustawą o Normalizacji normy europejskie EN mogą być
wprowadzane do norm polskich PN w języku oryginału, czyli w języku
angielskim. Jednakże brak oficjalnych polskojęzycznych wersji najnowszych edycji
(Ed.2) norm serii PN-EN 62305, wprowadzonych do PN odpowiednio w latach
2011 i 2013 uniemożliwia ich przywołanie w wymienionym wcześniej
Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury do czasu ich oficjalnego opublikowania
w języku polskim przez PKN.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Aktualne akty prawne i normy dotyczące ochrony odgromowej
Najnowsze wersje PN-EN 62305 opublikowane w języku angielskim (Ed.2) a
nie przywołane jeszcze w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury powinny być
jednak dla projektantów materiałem zawierającym informacje o najnowszym
stanie wiedzy technicznej w zakresie ochrony odgromowej obiektów
budowlanych i uwzględniane w doborze skutecznych środków ochrony
odgromowej budynków.
Wśród projektantów i wykonawców urządzeń (instalacji) piorunochronnych
nie jest dostatecznie szeroko rozpropagowana wiedza o tym, że są
znormalizowane nie tylko zasady dotyczące projektowania i wykonywania
instalacji odgromowej, ale także wymagania dla elementów urządzenia
piorunochronnego LPSC (ang. Lightning Protection System Component).
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Aktualne akty prawne i normy dotyczące ochrony odgromowej
Wymagania dla LPSC są zawarte w serii norm polskich PN-EN 62561
opublikowanych w języku angielskim. Seria ta zastąpiła normy serii PN-EN
50164 wycofane w roku 2011-12.
Seria norm PN-EN 62561 obejmuje:
- wszelkiego rodzaju elementy połączeniowe instalacji odgromowej,
- przewody stosowane na zwody, przewody odprowadzające i uziomy,
- iskierniki izolacyjne wyodrębnione z grupy urządzeń ograniczających przepięcia,
-uchwyty instalacji odgromowej,
- studzienki kontrolne (uziomowe) i ich uszczelnienia,
- liczniki udarów piorunowych,
- środki poprawiające parametry uziemień (obniżające rezystywność gruntu)
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
2. OCENA RYZYKA SZKÓD PIORUNOWYCH I PROPOZYCJE UPROSZENIA
JEGO ANALIZY
Podjęcie decyzji o konieczności stosowania ochrony odgromowej obiektu
budowlanego lub innego obiektu naziemnego oraz o wyborze odpowiedniej
metody i środków takiej ochrony powinno bazować na ocenie ryzyka szkód
spowodowanych wyładowaniami piorunowymi.
Ryzyko szkód piorunowych należy ocenić zgodnie z procedurami opisanymi
w PN-EN 62305-2.
Ocena ryzyka szkód piorunowych w ujęciu normy jest dość trudna i
skomplikowana. Należy oszacować ryzyko szkód biorąc pod uwagę ponad ok.
osiemdziesięciu parametrów opisujących m.in. cechy konstrukcyjne obiektu,
jego wyposażenie i usytuowanie. Ponadto należy określić akceptowaną
wartość ryzyka, po której przekroczeniu jest niezbędne zastosowanie środków
ochrony, a przecież właśnie od wartości obliczonego ryzyka zależy dobór
środków ochrony odpowiednich dla danego obiektu i jego wyposażenia.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Ryzyko szkód piorunowych R jest definiowane jako prawdopodobieństwo
wystąpienia w obiekcie i/lub w jego wyposażeniu szkód spowodowanych przez
doziemne wyładowania piorunowe w ciągu roku:
R = 1 – e – NpL  NpL
N – średnia roczna liczba wyładowań piorunowych, oddziałujących na obiekt i
znajdujące się w nim urządzenia oraz wchodzące do niego linie oraz instalacje;
p – prawdopodobieństwo wywołania przez jedno wyładowanie doziemne
szkody w obiekcie lub w urządzeniach i instalacjach; L - współczynnik
pozwalający oszacować rozmiary skutków powstałej szkody.
 Ocena ryzyka obejmuje:
- oszacowanie komponentów związanych z wyładowaniem doziemnym w
obiekty budowlanych i dochodzące do nich urządzenia niezbędne do realizacji
usług publicznych (np. linie zasilania lub przesyłu danych),
-procedurę wyboru właściwych środków ochrony w celu redukcji wartości
ryzyka do dopuszczalnej jego granicy lub poniżej tej granicy.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Wyróżnia się:
- rodzaje przyczyn (S), jako efekt trafienia pioruna w obiekt, w ziemię w pobliżu
obiektu, w linie zewnętrzne dochodzące do obiektu (np. linie zasilające lub
telekomunikacyjne), w ziemię w pobliżu linii zewnętrznej,
- typy szkód (D): porażenie istot żywych wskutek napięć krokowych i
dotykowych, uszkodzenie fizyczne przez np. pożar, wybuch, itp., uszkodzenie lub
zakłócenie pracy układów elektrycznych i elektronicznych (przepięcia),
- rodzaje strat (L): utrata życia lub zdrowia, utrata dóbr publicznych, utrata
dóbr stanowiących dziedzictwo kulturowe, straty materialne o wartości
ekonomicznej (w obiekcie i jego zawartości lub związane z niewłaściwym
funkcjonowaniem urządzeń).
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Dla każdego typu straty, jaka może wystąpić w obiekcie lub w urządzeniu usług
publicznych, powinna być wyznaczona stosowna wartość ryzyka. Wyróżnia się
następujące rodzaje ryzyka:
R1 – ryzyko utraty życia ludzkiego, R2 – ryzyko utraty usługi publicznej, R3 – ryzyko
utraty dziedzictwa kulturowego, R4 – ryzyko utraty wartości ekonomicznej.
Każdy rodzaj ryzyka R jest sumą jego komponentów.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Każdy komponent ryzyka może być wyrażony za pomocą równania ogólnego:
Rx = Nx Px Lx
gdzie: Nx – jest liczbą groźnych zdarzeń (spodziewaną liczbą oddziaływania
piorunów na obiekt i jego wyposażenie) w roku, PX – jest
prawdopodobieństwem uszkodzenia obiektu lub wyposażenia a LX – jest
wynikową stratą ekonomiczną.
 Spodziewaną liczbę trafień piorunowych w obiekt wyznacza się z zależności:
N = Ng Ae
Ng – średnia roczna gęstość wyładowań doziemnych na danym terenie (obecnie
powinna być przyjmowana na podstawie aktualnej mapy izokeraunicznej lub
danych z systemu automatycznej detekcji wyładowań piorunowych wyrażona
jako liczba wyładowań/km2 w roku, Ae – równoważna powierzchnia zbierania
wyładowań przez obiekt, wyznaczana w zależności od geometrii położenia
obiektu.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Mapa izokerauniczna Polski :
LINET
Ng = 0,1 TD
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
W Polsce są dostępne dane o Ng
z systemu LINETwww.nowcast.pl
oraz PERUN –
www.imgw.pl
Przykładowe określenie powierzchni równoważnej Ae przez obiekt
odosobniony o wymiarach L×W×H
Prawdopodobieństwo wystąpienia szkody PX jest zależne od charakterystyki
obiektu chronionego i od zastosowanych środków ochrony (SPD, ekranowania,
minimalizacji pętli indukcyjnych, transformatora w obiekcie).
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Jako tolerowane wartości kryterialne ryzyka RT zaleca się przyjąć:
• RT = 10-5 – wszędzie tam, gdzie szkody mogą powodować utratę życia przez
człowieka,
• RT = 10-3 – w przypadku utraty usług publicznych oraz utraty dóbr uznanych za
dorobek dziedzictwa kulturowego.
We wszystkich pozostałych przypadkach określenie tolerowanej wartości
ryzyka powinno być dokonane przez odpowiednie instytucje. Na przykład, jeżeli
szkody piorunowe pociągają za sobą tylko straty ekonomiczne dla osób lub firm
prywatnych, to wartość tolerowana ryzyka RT powinna być ustalana przez
właściciela obiektu lub przez projektanta środków ochrony, ewentualnie w
porozumieniu z firmą ubezpieczeniową według kryteriów czysto
ekonomicznych. Zwykle jej wartość przyjmuje się jaka równą RT = 10-3.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Procedura ustalania potrzeby stosowania ochrony odgromowej
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Oprogramowanie do obliczeń ryzyka R
RAC - Risk Assessment Calculator - IEC TC 81 (2007)
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Oprogramowanie do obliczeń ryzyka R
Program ALRISK dostępny za pośrednictwem Internetu – Politechnika
Warszawska (2007)
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Oprogramowanie do obliczeń ryzyka R
Nowy program Risk Assessment of Structures - RAS bazuje na arkuszu
kalkulacyjnym Excel i dotyczy 2. edycji norm (2012)
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Aktualna propozycja TC81 IEC uproszczonego sposobu obliczania ryzyka R
nie obejmuje obiektów:
• z urządzeniem piorunochronnym LPS,
• z ryzykiem wystąpienia szkód piorunowych lub utraty usług publicznych, takich
jak telekomunikacja, stacje energetyczne, obiekty zasilania w gaz, wodę, stacje
telewizyjne, itp.,
• o szczególnych wartościach związanych z dorobkiem kulturalnym, jak muzea,
zabytki architektoniczne, miejsca archeologiczne, itp.
• dla których szkody spowodowane wyładowaniami piorunowymi mogą
spowodować zagrożenia dla otoczenia lub środowiska (np. eksplozje, wybuchy,
skażenie środowiska, itp.), gdyż w tych przypadkach należy stosować normy
serii IEC (PN-EN) 62305.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Jeśli uznano, że obiekt nie posiada lub nie jest dla niego wymagane
instalowanie urządzeń ochrony odgromowej LPS i ryzyko szkód spowodowanych
przez bezpośrednie wyładowanie w obiekt jest pomijalne, to nadal występuje
zagrożenie uszkodzeń instalacji i urządzeń wewnętrznych wskutek przepięć w
liniach dochodzących do obiektu lub wskutek przepięć indukowanych w
instalacjach przez wyładowania pobliskie.
W takim przypadku jest niezbędna ochrona instalacji w obiekcie przed
przepięciami realizowana przez zainstalowanie ograniczników przepięć SPD.
Wymaganie dla instalowania ograniczników przepięć w obiekcie bez urządzeń
piorunochronnych jest określane zależnością:
NG ≥ NGMin x FT/ nL
w której: NG –jest średnią roczną gęstością wyładowań doziemnych na terenie gdzie
znajduje się obiekt, NGMin – jest minimalną wartością, przy której jest wymagana ochrona
instalacji za pomocą ograniczników przepięć SPD, FT – jest tolerowaną roczną częstością
wystąpienia szkód w obiekcie, nL – liczbą instalacji dołączonych do obiektu
(niskonapięciowych linii zasilających, telekomunikacyjnych, itp.).
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Proponowane wartości minimalne Ngmin
Lokalizacja obiektu
NGMin
Obszar miejski
Obszar podmiejski
Obszar wiejski
100
5
0,5
Wartości podane w tabeli dotyczą obiektu,
dla którego liczba dochodzących linii nL=1 a
tolerowana częstość wystąpienia szkód FT =1.
Dla innych wartości nL i FT, zamieszczone w
tabeli wartości minimalne powinny być
pomnożone przez FT/ nL
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Sugerowane wartości FT
Rodzaj obiektu
Mały budynek
Dom z kilkoma mieszkaniami
Mały kościół
Duży kościół
Mała szkoła
Duża szkoła
Mały obiekt użyteczności publicznej
Duży obiekt użyteczności publicznej
Mały obiekt handlowy
Duży obiekt handlowy
Mały obiekt przemysłowy
Duży obiekt przemysłowy
Mały hotel
Duży hotel
FT
0,1
0,02
0,1
0,04
0,04
0,02
0,02
0,01
0,05
0,02
0,1
0,05
0,01
0,004
 Przykład uproszczonej analizy ryzyka dla obiektu położonego na obszarze
wiejskim o NG = 1 i z dochodzącymi dwoma liniami (jedna linia zasilająca i
jedna linia telekomunikacyjna).
1.
2.
3.
4.
Użytkownik obiektu (ew. projektant) określa tolerowaną częstość szkód
określając np. wartość FT = 0,1, czyli dopuszcza się wystąpienie jednej
szkody w ciągu 10 lat.
Wartość tego współczynnika należy podzielić przez liczbę linii
dochodzących do obiektu - FT /nl = 0,1/2 = 0,05
Otrzymuje się NGMin = 0,5 x FT /nl = 0,5 x 0,05 = 0,025.
NG > NGMin = 0,025, oznacza to, że jest wymagana ochrona przed
przepięciami piorunowymi i należy zainstalować ograniczniki przepięć
SPD na wejściu linii do obiektu.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
3. CHARAKTERYSTYKA AKTUALNYCH WYMAGAŃ I PLANOWANYCH ZMIAN
W SERII NORMY PN-EN 62305
 Część pierwsza PN-EN 62305-1: Zasady ogólne, zawiera:
• terminologię i objaśnienia pojęć oraz stosowanych definicji,
• parametry prądu pioruna w powiązaniu z ustalonymi poziomami ochrony odgromowej
(klasami) i prawdopodobieństwo występowania granicznych parametrów prądu pioruna,
• ekonomiczne uzasadnienie stosowania ochrony odgromowej obiektów,
• charakterystykę i wybór środków ochrony - zwodów odgromowych, przewodów
odprowadzających i uziemień, połączeń wyrównawczych lub odstępów separacyjnych od
zewnętrznego LPS,
• opis środków ochrony wewnętrznej - połączenia uziemiające i wyrównawcze;
ekranowanie magnetyczne; trasowanie linii; separację galwaniczną i skoordynowany
układ SPD,
• podstawowe kryteria ochrony obiektów i wybór poziomów ich ochrony,
• definicje stref ochrony odgromowej – LPZ (Lightning Protecion Zone),
• ogólne wymagania dla ochrony obiektów w celu redukcji możliwości wystąpienia szkód
piorunowych.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
 Część pierwsza PN-EN 62305-1: Zasady ogólne, planowane zmiany w edycji 3:
• Trwa dyskusja nad ewentualna zmianą i aktualizacja parametrów prądu pioruna
po opublikowaniu w sierpniu 2013 broszury CIGRE Technical Brochure (TB 549)
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
 Część druga PN-EN 62305-2 Zarządzanie ryzykiem:
W tej części normy rozszerzono zakres przykładów obliczeniowych ryzyka, a także
wprowadzono dodatkowo pojęcia stref Zs, czyli wyodrębnionych stref o
jednakowych charakterystykach parametrów fizycznych materiałów występujących
w obrębie lub na zewnątrz obiektu. Dotyczy to takich cech fizycznych, jak:
• rodzaj gruntu w otoczeniu obiektu lub materiałów, z których są wykonane
podłogi wewnątrz obiektu,
• odporności na rozprzestrzeniania się pożaru w obrębie określonych pomieszczeń,
• ekranowania przestrzennego poszczególnych pomieszczeń w celu redukcji
oddziaływania pola elektromagnetycznego emitowanego przez prąd piorunu.
 Dalej pozostaje otwarta sprawa opracowania aktualnego oprogramowania do
obliczeń ryzyka szkód piorunowych zgodnego z drugą lub trzecią edycją normy.
Możliwe jest ewentualne włączenie się do tych prac także firmy Elko-Bis, przy
współpracy z np. Polskim Komitetem Ochrony Odgromowej i Politechniką
Warszawską.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Trzecia część PN-EN 62305-3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia
ma najważniejsze znaczenie dla projektantów i wykonawców urządzeń
piorunochronnych instalacji odgromowej. Zawiera ona bardzo obszernie opisane
zasady doboru i wymiarowania środków ochrony odgromowej zewnętrznej i
wewnętrznej, a także zalecenia dotyczące ich prawidłowej eksploatacji i okresowej
kontroli stanu technicznego
Obejmuje ona w zakresie ochrony zewnętrznej m.in.:
• zasady wymiarowania stref ochronnych przez zwody odgromowe, stanowiące jedną z
najbardziej złożonych i pracochłonnych czynności dla projektantów,.
• dobór i umiejscowienie zwodów na konstrukcji obiektów i/lub wykorzystanie do tego celu
elementów naturalnych,
• dobór przewodów odprowadzających, czyli liczby i lokalizacji połączeń przewodzących
zwodów odgromowych z uziemieniem,
• dobór i analizę uziomów ochrony odgromowej, ich konfigurację, wymiary, parametry
elektryczne w połączeniu z poziomem ochrony,
•ogólne wymagania dla materiałów i wymiarów elementów, z których jest wykonywana
instalacja piorunochronna.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Trzecia część PN-EN 62305-3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia
Zasady wymiarowania stref ochronnych przez zwody odgromowe
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Trzecia część PN-EN 62305-3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia
Odstępy izolacyjne
Między instalacjami wewnętrznymi i LPS
Od LPS przy nadwieszonej części budynku.
s  ki
kc
km
l [m]
Na jego wartość wpływają współczynniki: ki - zależny od klasy LPS), kc - zależny od (liczby przewodów
odprowadzających, km – zależny o od materiału izolacji odstępu izolacyjnego oraz odległość l od miejsca zbliżenia
zagrożonych wystąpieniem przeskoku miejsc do powierzchni uziemionej (lub ziemi).
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Trzecia część PN-EN 62305-3: Uszkodzenia
fizyczne obiektów i zagrożenie życia
Uziemienia
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
100
90
80
Klasa I
70
l 1 [m]
 Typ A – uziomy poziome i pionowe
instalowane na zewnątrz obiektu a także uziom
otokowy, który pozostaje w styczności z ziemią
na odcinku mniejszym niż 80 % długości. Liczba
uziomów nie powinna być mniejsza niż dwa.
 Typ B –uziom otokowy, ułożony na odcinku nie
mniej niż 80 % całkowitej jego długości, a także
uziom fundamentowy czyli uziom naturalny
 Dla każdego typu uziomów wymaga się, aby
miały minimalne długości pojedynczych
elementów pionowych lub poziomych (typ A)
lub się zastępczego promienia wynikającego z
powierzchni objętej uziomem otokowym lub
fundamentowym (typ B) nie były mniejsze niż:
60
50
Klasa II
40
30
20
10
Klasa III-IV
0
0
500
1 000
1 500
 [ m]
2 000
2 500
3 000
Czwarta część normy PN-EN 62305: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w
obiektach dotyczy ochrony wrażliwych na piorunowe zakłócenia elektromagnetyczne niskonapięciowych instalacji elektrycznych, telekomunikacyjnych,
informatycznych oraz przyłączonych do nich urządzeń (tzw. ochrona przed LEMP).
Zasady tej ochrony wewnętrznej są oparte na koncepcji ochrony strefowej,
opartej na wyznaczaniu stref ochrony LPZ (ang. Lightning Protection Zones), w
których są kolejno ograniczane narażenia związane z oddziaływaniem
wyładowania.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Czwarta część normy PN-EN 62305: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w
obiektach
Do środków ochrony przed LEMP należą:
•uziemienia i połączenia wyrównawcze bezpośrednie, dokonywane z pomocą
przewodów,
• połączenia wyrównawcze dokonywane za pomocą ograniczników przepięć SPD,
zwykle instalowanych na wejściu linii do obiektu (co jest wymagane obligatoryjnie
dla linii zasilających) oraz wewnątrz obiektu w sposób skoordynowany napięciowo
i energetycznie w różnych miejscach instalacji zasilających w obiekcie,
• ekranowanie magnetyczne przestrzeni oraz przewodów lub kanałów kablowych
w obiekcie,
• minimalizowanie powierzchni pętli indukcyjnych tworzonych przez kable i
przewody dochodzące do urządzeń elektrycznych i elektronicznych
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Aktualne kierunki zmian wprowadzanych do nowej trzeciej edycji serii norm IEC
(EN) 62305 są dyskutowane w zespołach komitetu IEC TC 81: MT3, MT8, MT 9 i
WG12.
Przewidywany termin publikacji trzeciej edycji norm IEC (EN) 62305, a tym
samym wprowadzenia ich do PN w języku oryginału (angielskim) to rok 2016.
W ramach MT3 są dyskutowane problemy dotyczące zagadnień objętych
wymaganiami czwartego arkusza normy dotyczące:
• doboru i koordynacji ograniczników przepięć SPD dwubramkowych z
uwzględnieniem poziomu wytrzymałości izolacji elektrycznej urządzeń oraz
wpływu na ich parametry prądu zwarciowego,
• efektywnej ochrony kolejnych stopni ograniczników przepięć i praktycznych zasad
selekcji i klasyfikacji SPD z uwzględnieniem tzw. bezpiecznego odstępu
ograniczników przepięć od chronionych urządzeń,
• rozszerzenia zakresu ochrony wewnętrznej na urządzenia fotowoltaiczne.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Zespół MT 8 pracuje nad zmianami w arkuszu pierwszym i drugim normy
związanymi głównie z:
• uproszczoną metodyką obliczeń ryzyka szkód piorunowych,
• określaniem relacji miedzy liczbą dni burzowych a gęstością powierzchniową
wyładowań doziemnych.
Zespół MT9 skupia się nad aktualizacją arkusza trzeciego w zakresie:
• modyfikacji w określaniu stref ochronnych tworzonych przez zwody odgromowe;
• określania odstępów izolacyjnych z uwzględnieniem naturalnych elementów
konstrukcji obiektów,
• zapewnienia ciągłości połączeń naturalnych elementów LPS,
• zagadnień eksploatacji i konserwacji instalacji piorunochronnej LPS.
Grupa robocza WG12 dyskutuje nad problemami:
• wymagań dla systemów detekcji wyładowań atmosferycznych LLS i
wykorzystywaniem danych z tych systemów do aktualizacji informacji o gęstości
powierzchniowej wyładowań piorunowych, niezbędnych do oceny ryzyka zagrożenia
piorunowego.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
4. WYMAGANIA DLA ELEMENTÓW INSTALACJI PIORUNOCHRONNYCH I
KONIECZNOŚĆ BADANIA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH,
KOROZYJNYCH I ELEKTRYCZNYCH
Wymagania dla elementów instalacji piorunochronnych LPSC są obecnie
sformułowane w nowej edycji norm PN-EN 62561 opublikowanych w języku
angielskim , które zastąpiły w latach 2011 i 2012 odpowiadającą im serię
norm PN-EN 50164 , z których tylko dwie pierwsze części były opublikowane w
języku polskim.
Zastępowanie i zmiana numeracji odpowiednich norm były spowodowane
zarówno nowelizacją wymagań dla poszczególnych wyrobów, jak też faktem,
że normy serii PN-EN 50164 były wyłącznie normami europejskimi,
natomiast normy serii PN-EN 62561 są także normami IEC.
Opracowywaniem i utrzymywaniem norm dotyczących wymagań dla
elementów instalacji piorunochronnej zajmuje się grupa robocza WG11 TC 81
IEC, w których pracach biorą także udział eksperci z Polski.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Konieczność spełnienia wymagań serii norm
dotyczących elementów urządzeń piorunochronnych LPSC opisano w rozdziale 1, gdyż
ich odpowiednia jakość ma fundamentalne
znaczenie dla trwałości i właściwych
parametrów technicznych instalacji
piorunochronnych LPS.
Należy tu podkreślić, że firma Elko-Bis
prawdopodobnie jako jedyny producent
krajowy uzyskała certyfikat dotyczący
potwierdzenia spełnienia wymagań
pierwszego arkusza normy PN-EN 50164-1
(praktycznie identycznej z PN-EN 62561-1)
wystawiony przez Biuro Badań Jakości SEP.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Elementy połączeniowe są klasyfikowane ze względu na zdolność
przewodzenia prądu piorunu na:
•- klasę H, o dużej odporności prądowej,
•- klasę N, o normalnej odporności prądowej,
Klasa
H
N
Energia właściwa
W/R
2,5 MJ/  20 %
0,63 MJ/  20 %
Czas trwania udaru
Td
 2 ms
 2 ms
Badania typu, obejmują:
• Badania mechaniczne
• Badania środowiskowe (korozyjne) w zakresie odpowiednim dla miejsca ich
instalacji (nad ziemią lub w gruncie),
• Badania elektryczne,
• Badania trwałości oznakowania.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Przykład metodyki badań
Odpowiednio montuje się próbki elementów łączących
• Poddaje się je kolejno sekwencji wymaganych badań.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Przykład metodyki badań
1
3
 Dokręcanie z odpowiednim momentem (powoli)
 X - połączenie za pomocą 4 śrub
 Specjalne postępowanie przy zaciskach ze stali
nierdzewnej (ponowne dokręcenie)
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
4
2
Przykład metodyki badań
• Badania starzeniowe (środowiskowe)
• Zaciski do stosowania powyżej gruntu i w gruncie
•1 Mgła solna → 72 godziny
•2 Atmosfera wilgotnej siarki→ 168 godzin
•3 Atmosfera amoniakalna (Dla stopów o zawartości <80% Cu) → 24 godziny
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Przykład metodyki badań
Badania udarami prądowymi
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Przykład metodyki badań
Wartość szczytowa
Prąd (kA)
50% wartości szczytowej
10 / 350μs
10μs (Czas czoła)
Czas (μs)
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
350μs (czas do
półszczytu)
Przykład metodyki badań
• Zdjęcia próbek przed i po badaniach prądem udarowym dla klasy Η –
100kA, 10/350μs
• 3 udary prądu, zacisk nie może zostać poluzowany
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Przykład metodyki badań
Kryterium akceptacji (wynik
pozytywny/negatywny)
Źródło prądu o wartości co
najmniej 10A
M.in. wartość rezystancji połączenia w
pobliżu zacisku<1mΩ
Dla zacisków ze stali nierdzewnej
<2.5mΩ
<1mΩ
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Zacisk
Przykład metodyki badań
Sprawdzenie dla dowolnego
połączenia śrubowego
Moment luzujący (odkręcenia)
↓
0.25≤ Moment początkowy ≤1.5
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Zacisk
Przykład metodyki badań
Badanie finalne:
Dla nowych 3 próbek przyłożenie
siły 900N
Miejsce
mocowania
Brak przesunięcia o więcej niż 1mm
↓
900 N
Zacisk
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
 Normy dotyczące elementów instalacji piorunochronnej LPSC także są
uaktualniane i weryfikowane w cyklu pięcioletnim.
 Obecne prace WG11 TC 81 IEC dotyczą ew. zmian we wszystkich arkuszach
PN-EN Jeśli chodzi o elementy połączeniowe i materiały stosowane na uziomy
i przewody to skupiają się głównie na:
• wymaganiach dla statycznych badań mechanicznych elementów
połączeniowych,
• sprecyzowania nowych kryteriów dotyczących odporności korozyjnej (badań
środowiskowych) materiałów na uziomy i przewody uziemiające zakopane w
gruncie,
 Warto zasygnalizować, że jest opracowywana nowa – już ósma część –
dotycząca materiałów stosowanych na izolowane przewody
odprowadzające.
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.
Dziękuję Państwu za uwagę !
ENERGETAB 2013, Bielsko Biała, 17.09.2013.