RST spj.- ochrona odgromowa

Ochrona odgromowa i przed
mgr inż. Marek Sekściński
przepięciami obiektów budowalnych
XV Konferencja KIKE
Serock 18-19.11.2014
Marek Sekściński, RST sp.j. ; Krzysztof Sidor, DIOMAR Sp. z o.o.
1
Program prezentacji
•
Analiza źródeł zagrożeń, wymagania normatywne
•
Strefowa koncepcja ochrony: strefy ochrony odgromowej,
połączenia wewnątrz i na granicy stref – typy ograniczników
przepięć
•
Ochrona odgromowa urządzeń na dachach budynków: pola
antenowe, urządzenia radiokomunikacyjne itp.
•
Ochrona pomieszczeń technicznych: serwerownie, sieci
Ethernet, centra nadzoru i sterowania
2
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
DZISIEJSZA TECHNIKA
TO
URZĄDZENIA ELEKTRONICZNE
I KABLE
DZISIEJSZE URZĄDZENIA TO
TECHNIKA CYFROWA
Czy warto się zabezpieczać ?
10000
1000
Diody
stabilizujące
100
W,
10
1
mJ
0,1
Układy
scalone
Diody
przełączające
Diody
mikrofalowe
0,01
0,001
Tranzystory
małej mocy
Diody
prostownicze
(
Si)
Lampy
elektronowe
Tranzystory
mocy
0,0001
Odporność elementów elektronicznych na działanie
impulsów elektromagnetycznych
(W – energia uszkodzenia elementów)
5
Zagrożenie impulsem elektromagnetycznym
Nieprawidłowa
obsługa
23,0 %
Przyczyna
nieustalona
24,3 %
Pożar
4,8 %
Woda
4,1 %
Kradzież
7,9 %
Wiatr
0,8 %
Przepięcia
35,5 %
Procentowy rozkład strat finansowych niemieckich firm
ubezpieczeniowych na pokrycie strat finansowych w urządzeniach
elektronicznych w roku 1996
6
Wprowadzenie
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury
w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich
usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 r.
§ 53. ust. 2. Budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych.
Obowiązek ten odnosi się do budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie dotyczącej ochrony
odgromowej obiektów budowlanych.
(…)
§ 184 ust. 3. Instalacja piorunochronna, o której mowa w § 53 ust. 2, powinna być wykonana
zgodnie z Polską Normą dotyczącą ochrony odgromowej obiektów budowlanych.
§ 180. Instalacja i urządzenia elektryczne, przy zachowaniu przepisów rozporządzenia,
przepisów odrębnych dotyczących dostarczania energii, ochrony przeciwpożarowej, ochrony
środowiska oraz bezpieczeństwa i higieny pracy, a także wymagań Polskich Norm odnoszących się
do tych instalacji i urządzeń, powinny zapewniać:
(…)
2) ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym, przepięciami łączeniowymi i
atmosferycznymi, powstaniem pożaru, wybuchem i innymi szkodami,
7
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Wprowadzenie
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury
w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich
usytuowanie –zmiana (10.12.2010 r.) 21.03.2011 r
8
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Wprowadzenie
Znaczenie
norm
dla
skutecznej
ochrony
odgromowej,
a zwłaszcza ochrony przed przepięciami obiektów naziemnych, wyposażonych w
niskonapięciowe instalacje i urządzenia elektryczne i elektroniczne, jest
zasadnicze.
Wprowadzona do PN seria norm PN-EN 62305 (opublikowana w języku polskim
w latach 2008-2009) jest oparta na naukowo potwierdzonych teoriach i wynikach
eksperymentów, przy uwzględnieniu międzynarodowych ekspertyz i wyników
badań.
Została ona umieszczona w wykazie nowej wersji Rozporządzenia Ministra
Infrastruktury dot. warunków technicznych dla obiektów budowlanych z dn.
10.02.2010, które weszło w życie z dniem 21. 03.2011.
Seria norm PN-EN 62305 jest wynikiem restrukturyzacji zastąpionych i
wycofanych norm: PN-IEC 61024, PN-IEC 61662+A1, PN-IEC 61312, IEC 61819 i
IEC 61663.
9
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Wprowadzenie
Terminologia i objaśnienia
- Piorunowy impuls elektromagnetyczny LEMP - elektromagnetyczny efekt prądu
pioruna, który obejmuje udary przewodzone oraz promieniowane efekty
impulsowego pola elektromagnetycznego.
- Strefa ochrony odgromowej LPZ - strefa, w której zostało określone piorunowe
środowisko elektromagnetyczne.
- Komponent ryzyka RX - ryzyko częściowe zależne od źródła i typu uszkodzenia.
- Poziom ochrony odgromowej LPL - liczba przyporządkowana zestawowi
maksymalnych i minimalnych parametrów projektowych prądu piorunowego, które
mogą być przekroczone z określonym dla nich prawdopodobieństwem.
- Klasa LPS - liczba służąca klasyfikacji LPS zgodnie z poziomem ochrony
odgromowej (LPL), dla którego jest ona przeznaczona.
- System środków ochrony odgromowej (LPMS) - kompletny układ środków ochrony
urządzeń wewnętrznych przed LEMP.
- Skoordynowany układ SPD - zestaw SPD właściwie wybrany, skoordynowany i
zainstalowany w celu zmniejszenia możliwości wystąpienia awarii elektrycznych i
elektronicznych urządzeń.
10
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
PN-EN 62305-1 – Zasady ogólne
Cel i zakres
• przedstawienie terminologii i objaśnień wykorzystywanych w serii norm
PN-EN 62305
• charakterystyka
wyładowań
parametrów prądu pioruna
atmosferycznych
i
unormowanych
• przedstawienie poziomów ochrony odgromowej LPL
• przedstawienie zasad oraz środków ochrony odgromowej
11
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
PN-EN 62305-2 – Zarządzanie ryzykiem
Cel i zakres
• przedstawienie zasad szacowania ryzyka szkód powodowanych przez
piorunowe wyładowania doziemne w obiektach budowlanych
• wyjaśnienie
pojęć
zarządzania
ryzykiem,
zasady
grupowania
komponentów, procedur szacowania komponentów ryzyka dla obiektów
• procedura oszacowania ryzyka i grupowania jego komponentów pozwala
dokonać oceny potrzeby stosowania i ewentualnego wyboru właściwych
środków ochrony do zaadoptowania w celu redukcji tego ryzyka do
dopuszczalnej jego granicy lub poniżej tej granicy.
12
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
PN-EN 62305-3 – Uszkodzenie fizyczne i zagrożenie
życia
Cel i zakres
Wymagania dotyczące ochrony obiektów przed szkodami fizycznymi za
pomocą LPS oraz ochrony istot żywych przed porażeniem napięciami
dotykowymi i krokowymi w pobliżu urządzenia:
•
projektowanie, wykonanie, sprawdzanie i utrzymanie LPS w obiektach o
dowolnej wysokości obejmujące:
- zasady projektowania instalacji odgromowych
- wymagania dla elementów LPS
- zalecenia dotyczące obiektów specjalnych (np. zagrożonych wybuchem)
- zasady projektowania instalacji uziemiających
13
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
PN-EN 62305-4 – Urządzenia elektryczne i
elektroniczne wewnątrz budynku
Cel i zakres
Projektowanie, wykonanie, utrzymanie, sprawdzanie i testowanie
systemu środków ochrony (LPM) przed oddziaływaniem
piorunowego impulsu elektromagnetycznego LEMP na urządzenia
elektryczne i elektroniczne wewnątrz obiektu, w celu redukcji ryzyka
trwałych
szkód
pod
wpływem
piorunowych
impulsów
elektromagnetycznych.
Opisuje środki redukcji uszkodzeń urządzeń elektrycznych i
elektronicznych
- dotyczące obiektu
- dotyczące instalacji i urządzeń w obiekcie
14
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Źródła zagrożeń
Zagrożenia udarowe w
instalacjach
elektrycznych
100 kA
[A]
80 kA
60 kA
10/350 µs
50 kA
40 kA
20 kA
8/20 µs
20 µs
200 µs
350 µs
600 µs
800 µs
1000 µs
t
[µs]
15
Źródła zagrożeń
S1
bezpośrednie
wyładowanie
w obiekt
S3
wyładowanie
w linie
zewnętrzne
Ip
Ip/2
Ip/2
LEMP
S2
wyładowanie
pobliskie
S4
wyładowanie
w pobliżu
linii
zewnętrznych
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
LEMP
Witkowice,
Gnojnica Dolna,
gm. Ropczyce.
Piorun uderzył
w antenę
satelitarną
NIKT WE WSI NIE MA PIORUNOCHRONU
17
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Źródła zagrożeń
Klasyfikacja źródeł zagrożenia związanego z oddziaływaniem wyładowań atmosferycznych
Źródło
Skutki
S1
bezpośrednie
wyładowanie w obiekt
– przeniknięcie częściowego prądu pioruna do instalacji wewnętrznych: wskutek
wyładowania w urządzenia znajdujące się na dachu (układy antenowe,
oświetlenia, klimatyzacji); poprzez przeskoki iskrowe do urządzeń i okablowania
umieszczonego w zbyt bliskich odległościach od zwodów i przewodów
odprowadzających instalacji odgromowej; przez system uziemiający;
– indukowanie się przepięć wskutek oddziaływania silnego pola LEMP w
bezpośrednim sąsiedztwie kanału pioruna
S2
wyładowanie w pobliżu
obiektu
– indukowanie się przepięć w okablowaniu wewnętrznym wskutek oddziaływania
LEMP
– sprzężenia galwaniczne poprzez system uziemiający w przypadku wyładowań w
bezpośrednim sąsiedztwie budynku – wzrost potencjału ziemi
S3
bezpośrednie
wyładowanie w linie
zewnętrzną
– przeniknięcie częściowego prądu pioruna do instalacji wewnętrznych
połączonych z linią zewnętrzną
S4
wyładowanie w pobliżu
linii zewnętrznej
– przeniknięcie do instalacji wewnętrznych przepięć indukowanych w linii
zewnętrznej wskutek oddziaływania LEMP
18
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zagrożenie elektromagnetyczne instalacji
wyładowanie
atmosferyczne
instalacja odgromowa
E, H
U1
4
s>d
1
U3
CA
pętla
prądowa
2
U2
3
połączenia wyrównawcze
instalacja uziemiająca
19
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zadaniem zewnętrznej instalacji odgromowej LPS (ang.
Lightning Protection System) jest ochrona obiektu budowlanego
przed skutkami bezpośredniego uderzenia pioruna poprzez:
przechwycenie doziemnego wyładowania atmosferycznego za
pomocą układu zwodów,
bezpieczne odprowadzenie prądu pioruna za pomocą
przewodów odprowadzających,
rozproszenie prądu pioruna w ziemi za pomocą układu
uziomów.
20
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zwody odgromowe
Właściwie zaprojektowany układ zwodów to:
- odpowiednia kombinacja zwodów pionowych, zwodów poziomych
wysokich i zwodów poziomych niskich tworzących strefy ochronne
LPZ pokrywające powierzchnię obiektu,
- specjalna troska o punkty eksponowane, narożniki i krawędzie,
urządzenia znajdujące się na dachach (anteny, klimatyzatory, itp.)
- wykorzystanie przewodzących elementów konstrukcji budynku jako
naturalnych zwodów pod warunkiem spełnienia przez nie wymagań
minimalnych
- metody projektowania układu zwodów:
toczącej się kuli,
kąta ochronnego,
oczkowa
21
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zwody odgromowe
Metody projektowania układu zwodów
Metoda
kąta ochronnego
Kąt ochronny
Zwód pionowy
h2
h1
Metoda
toczącej się kuli
Siatka zwodów
α1 α2
Metoda
oczkowa
R
Przewody
odprowadzając
e
Tocząca się kula
System uziomów
22
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zwody odgromowe
Parametr
Parametry instalacji odgromowej wg klas LPS
Klasa LPS (poziom LPL)
I
II
III
Promień toczącej się kuli r (m)
Wymiar siatki tworzonej przez
zwody poziome w (m)
Kąt osłonowy α°
(w funkcji wysokości H zwodu
pionowego względem
płaszczyzny odniesienia)
α°
IV
20
30
45
60
5×5
10 ×10
15 ×15
20 ×20
80
70
60
50
40
α
LPZ 0A
30
20
H
LPL I
LPL II
LPL III
LPL IV
10
LPZ 0B
s
0
0 2
10
20
30
40
50
60
Hm
23
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zwody odgromowe
Metoda toczącej się kuli
Możliwa jest do stosowania w każdym przypadku. Jest to metoda najbardziej dokładna, oparta na
założeniach modelu elektrogeometrycznego. Strefy ochronne wyznaczane są poprzez przetaczanie
po obiekcie wirtualnej kuli o promieniu R zależnym od klasy LPS Zwody powinny być rozmieszczone
w taki sposób aby przetaczana kula stykała się jedynie z instalacją LPS.
LPZ 0A
LPZ 0B
R
24
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zwody odgromowe
Metoda toczącej się kuli
Strefy chronione wg metody
toczącej się kuli;
układ trójwymiarowy
kilku obiektów,
z – powierzchnia styku
obiektu z kulą,
2 – zwód,
r - promień toczącej się kuli
zależny od poziomu
ochrony.
- miejsca styku (z) wymagają ochrony za pomocą zwodów
- brak kontaktu poddawanej ochronie przestrzeni z kulą, przy istnieniu zwodów oznacza,
że przestrzeń ta jest chroniona,
25
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zwody odgromowe
Metoda toczącej się kuli
Strefy chronione wg metody toczącej się kuli: a) układ dwu obiektów (wysokiego i niskiego), b) układ zwodów
poziomych na dachu; 1 – obiekt,
2 – zwód, 3 – obszar chroniony, H – wysokość obiektu, h1 – wysokość zwodu od dachu, d – odległość między
zwodami, r - promień toczącej się kuli zależny od poziomu ochrony, p - głębokość wnikania kuli między
zwodami.
p = r – [r2– (0,5d)2]0,5
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
p - głębokość wnikania kuli
między zwodami.
26
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zwody odgromowe
Metoda kąta ochronnego
A
ht
α
Stosowana w przypadku budynków o prostych kształtach lub do
wyznaczenia stref ochronnych tworzonych przez zwody pionowe. Strefy
LPZ 0B wyznaczane są na podstawie wartości kątów ochronnych
zależnych od klasy LPS i wysokości zwodu względem rozpatrywanej
płaszczyzny odniesienia. W praktyce metoda ta wykorzystywana jest
najczęściej przy projektowaniu zwodów pionowych (w postaci iglic i
masztów odgromowych) do ochrony pojedynczych urządzeń.
α1
h1
B
O
α2
h1
h2
C
h
27
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zwody odgromowe
Metoda toczącej się kuli vs. metoda kąta ochronnego
Obszar zawyżony w
metodzie kąta
ochronnego
LPZ 0A
R
H
α
Zwód pionowy
Obszar nie uwzględniony w
metodzie kąta ochronnego
LPZ 0B
28
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Zwody odgromowe
Metoda oczkowa
Stosowana jest najczęściej do ochrony budynków z dachami płaskimi. Jest to metoda najmniej
dokładna. W przypadku stosowania metody oczkowej instalacja odgromowa wymaga często
uzupełnienia o dodatkowe zwody pionowe do ochrony urządzeń znajdujących się na dachu
budynku. Maksymalny wymiar oka siatki zwodów zależny jest od klasy LPS. W przypadku
stosowania metody oczkowej podwyższenie zwodów poziomych zwiększa skuteczność instalacji
odgromowej.
Zwody pionowe do
ochrony urządzeń na
dachu
Minimalny wymiar oka siatki
Wymiar oka siatki
zwodów
wg klasy LPS
Uziom otokowy
Odstęp między
przewodami
odprowadzającymi wg
klasy LPS
Klasa LPS
(poziom LPL)
I
II
III
IV
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Typowe odległości
[m x m]
5x5
10 x 10
15 x 15
20 x 20
29
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Przewody odprowadzające
Przewody odprowadzające
Przewody odprowadzające powinny być projektowane w taki sposób, aby:
zapewnić kilka równoległych dróg przepływu prądu pioruna do ziemi,
ich długość była jak najkrótsza,
zachować bezpieczne odstępy izolacyjne od istniejących instalacji.
Przewodów odprowadzających powinno być zawsze co najmniej dwa. Wyjątek
stanowi izolowana instalacja odgromowa w postaci zwodów umieszczonych na
oddzielnych masztach – w takim przypadku wymagany jest przynajmniej jeden
przewód odprowadzający dla każdego masztu.
30
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Przewody odprowadzające
Zalecane maksymalne odległości między
przewodami odprowadzającymi
Klasa LPS
(poziom LPL)
I
II
III
IV
Typowe odległości
[m]
10
10
15
20
31
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Instalacja uziemiająca
Uziemienie, jako element instalacji odgromowej ma za zadanie rozproszenie w
ziemi prądu pioruna odprowadzonego z instalacji odgromowej (LPS).
Typy uziemień wg PN-EN 62305-3:
• uziom typu A – układ uziomów
poziomych i/lub pionowych
przyłączonych do każdego przewodu
odprowadzającego LPS
• uziom typu B – uziom otokowy
ułożony na zewnątrz obiektu
lub uziom fundamentowy
32
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Instalacja uziemiająca
Uziom typu A
Długość każdego uziomu od podstawy przewodów odprowadzających
zależna jest od rezystywności gruntu i klasy instalacji odgromowej powinna
być równa:
100
l1 - dla uziomów poziomych
0,5 l1 - dla uziomów pionowych
90
80
Klasa I
70
60
l1 50
Minimalne długości l1 można
pominąć, jeżeli uzyskana
rezystancja uziemienia jest
mniejsza niż 10 Ω.
m
Klasa II
40
30
20
10
0
0
500
1000 1500
2000
2500
Klasa
III - IV
3000
rezystywność gruntu ρ Ωm
33
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Instalacja uziemiająca
Uziom typu B
W przypadku uziomu otokowego lub fundamentowego, średni promień re
powierzchni zajmowanej przez uziom nie powinien być mniejszy niż wartość l1.
r e ≥ l1
re
Jeżeli re < l1 uziom należy rozszerzyć o dodatkowe uziomy pionowe lub poziome
o długościach odpowiednio (l1 – re)/2 dla uziomów pionowych i
(l1 – re) dla uziomów poziomych.
34
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Wykorzystanie uziomu fundamentowego
Typowe połączenie
prętów zbrojeniowych
za pomocą drutu
wiązałkowego
wyprowadzenie do
GSW lub LPS
taśma stalowa
(uziom sztuczny)
zbrojenie
fundamentu
(uziom naturalny)
Taśma stalowa jako sztuczny uziom
fundamentowy
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
35
Zewnętrzna ochrona odgromowa
Uziemienie urządzeń sieci szerokopasmowej
Ograniczniki przepięć
Uziemienie, R ≤ 5Ω
P
E
36
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Wewnętrzna ochrona odgromowa
Środki ochrony wewnętrznej
Dotyczące obiektu :
System (LPM) środków ochrony przed LEMP do stosowania
indywidualnego lub w układzie kombinowanym składający się z :
- uziemienia i połączeń wyrównawczych (bezpośrednich
i dokonywanych za pomocą ograniczników przepięć SPD);
- ekranów magnetycznych ;
- trasowania obwodów ;
Dotyczące urządzeń :
- ogranicznik przepięć SPD w różnych miejscach wzdłuż linii
zasilającej ( i ew. przesyłu danych) i na jej końcu;
- ekrany magnetyczne kabli i przewodów.
- układ skoordynowanych SPD w instalacjach.
37
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Wewnętrzna ochrona odgromowa
Środki ochrony wewnętrznej
Podstawowe środki ochrony (LPM)
1) Uziemienia i połączenia wyrównawcze :
- układ uziemień + sieć połączeń wyrównawczych
Przykład: każda wchodząca do obiektu linia powinna być na wejściu do obiektu połączona bezpośrednio
lub za pomocą odpowiedniego SPD
2) Ekranowanie magnetyczne i trasowanie obwodów (linii):
- ażurowe ekrany przestrzenne;
- ekranowanie wewnętrznych linii (ekranowanie przewodów,
kanały kablowe…) ;
- ekranowanie linii zewnętrznych wprowadzanych do obiektu;
- trasowanie linii (obwodów) wewnętrznych (unikanie pętli
indukcyjnych i redukcja przepięć wewnątrz obiektu.
3) Układ urządzeń do ograniczania przepięć (system SPD):
- ograniczanie przepięć zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz
obiektu (układ skoordynowanych SPD).
38
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Wewnętrzna ochrona odgromowa
Środki ochrony wewnętrznej
Instalacje
elektryczne
GSW – Główna Szyna Wyrównawcza
Instalacja oidgromowa
PE
zasilanie
230/400 V
50 Hz
sieć
komputerowa
iskiernik
linie
telefoniczne
Instalacje techniczne
Woda
Gaz
M
Ochrona katodowa
Ogrzewanie
Uziom fundamentowy
39
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
GSW – GŁÓWNA Szyna Wyrównawcza
MER – Main Equipotentailisation Rail
LSW – Lokalna Szyna Wyrównawcza
LER – Local Equipotentailisation Rail
Zewnętrzny LPS
Linie
telekomunikacyjne,
alarmowe
Zasilanie
elektroenergetyczne
Wewnętrzna ochrona odgromowa
Środki ochrony wewnętrznej
Pierścień
wyrównawczy
GSW
(MER)
LSW
(LER)
ZOP – złącze
ochrony
przepięciowej
LSW
(LER)
Przewodzące
instalacje
(np. wodociąg,
kanalizacja
40
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Poprawne i niepoprawne połączenia wyrównawcze
a)
WRONG
AC supply
box
equipotentialization (bonding)
wires
b)
BETTER
apparatus
racks
AC supply
box
equipotentialization (bonding)
wires
apparatus
racks
elevate
d floor
elevated
floor
equipotentializatio
n (bonding) bars
c)
BEST
AC supply
box
pewność połączeń,
zapobieganie rezonansom
apparatus
racks
elevated
floor
equipotentializati
on grid
multipoin
t
bonding
Wewnętrzna ochrona odgromowa
Instalacje wyrównania potencjałów
42
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Wewnętrzna ochrona odgromowa
Instalacje wyrównania potencjałów
43
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Wewnętrzna ochrona odgromowa
Instalacje wyrównania potencjałów
woj.
lubelskie
RTCN Piaski
44
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
KONCEPCJA OCHRONY
STREFOWEJ
optymalne rozwiązanie problemu ochrony
odgromowej i przepięciowej
w obiektach budowlanych
45
PN-EN 62305 Zasady ogólne ochrony
Koncepcja strefowej ochrony przedstawiona w serii norm PN-EN 62305 zakłada
podział obiektu na strefy ochrony odgromowej (LPZ, ang. lightning protection
zone), które można zdefiniować jako:
LPZ 0A – strefa na zewnątrz obiektu, w której występuje zagrożenie
bezpośredniego wyładowania atmosferycznego oraz oddziaływanie
całkowitego prądu pioruna i całkowitego pola magnetycznego;
LPZ 0B – strefa na zewnątrz obiektu, w której nie występuje zagrożenie
wyładowania bezpośredniego ale możliwe jest oddziaływanie częściowego
prądu pioruna lub prądów indukowanych oraz całkowitego pola
magnetycznego;
LPZ 1…N – strefy wewnątrz obiektu, w których nie występuje zagrożenie
wyładowania bezpośredniego, ale możliwe jest oddziaływanie ograniczonego
prądu pioruna lub prądów indukowanych oraz całkowitego lub stłumionego
pola magnetycznego.
46
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
PN-EN 62305 Zasady ogólne ochrony
Podział obiektu na strefy LPZ
LPS
SPD
LPZ 0A
LPZ 0B
Linie zewnętrzne
napowietrzne
1
Typ 1
2
Typ 2
3
Typ 3
2
3
LPZ 1
LPZ 2
RG
1
3
RL
2
<5m
Linie zewnętrzne
kablowe
RG – rozdzielnica główna
RL – rozdzielnica lokalna
47
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Typy ograniczników przepięć
Nazwa
Przeznaczenie
Miejsce montażu
Ogranicznik
przepięć
typu 1 (B)
Ochrona przed bezpośrednim
oddziaływaniem prądu piorunowego
(wyrównywanie potencjałów w
budynkach) oraz wszelkiego rodzaju
przepięciami łączeniowymi
Miejsce wprowadzania
instalacji do obiektu
budowlanego posiadającego
instalację odgromową
(złącze, skrzynka obok
złącza, rozdzielnica główna)
Ogranicznik
przepięć
typu 2 (C)
Ochrona przed przepięciami
atmosferycznymi indukowanymi,
przepięciami łączeniowymi wszelkiego
rodzaju, przepięciami „przepuszczonymi”
przez ograniczniki przepięć klasy I
Rozgałęzienia instalacji
elektrycznej w obiekcie
budowlanym, rozdzielnica
główna, rozdzielnica
oddziałowa, tablica
rozdzielcza
Ogranicznik
przepięć
typu 3 (D)
Ochrona przed przepięciami
atmosferycznymi indukowanymi i
łączeniowymi.
Gniazda wtykowe lub puszki
w instalacji oraz bezpośrednio
w urządzeniach
48
OCHRONA ZASILANIA NN
Rozdzielnica Piętrowa
Rozdzielnia Główna
Odbiorniki końcowe
Transformator
L1
L1
L2
L2
kWh
L3
L3
PEN
N
GSW
Napięcie
znamionowe
Układ sieci TN-C-S
230 V
230 / 400 V
WYMAGANY POZIOM WYTRZYMAŁOŚCI UDAROWEJ URZĄDZEŃ
W DANEJ KATEGORII INSTALACJI
6000 V
Kategoria
instalacji
LSW
IV
3. stopień ochrony
1.stopień
ochrony
Instalacja
odgromowa
2. stopień ochrony
PE
1500 V przy nap. faz. 230 V
800 V przy nap. faz. 150 V
500 V przy nap. faz. 100 V
380 V przy nap. faz. 50 V
4000 V
III
2500 V
II
I
GSW - Główna Szyna Wyrównawcza
Sygnalizacja uszkodzenia
Marek
Sekściński,
RST
sp.j.;
Krzysztof
Sidor
,
DIOMAR
Sp.
z
o.o.
LSW - Lokalna Szyna Wyrównawcza
49
z podziałem na strefy
ochrony odgromowej
Wysoki obiekt
biurowy
LPZ 0B
LPZ OA
LPZ 2
LPZ 1
min. 10 m
LPZ 3
SPD II
LSW
LPZ 3
min. 10 m
SPD II
min. 5 m
SPD III
LSW
min. 10 m
Centrum
obliczeniowe
min. 5 m
ZK / RG
SPD I
SPD II
LSW
GSW/GSU
LPZ 3
SPD III
Serwerownia
Koordynacja ograniczników przepięć
Typ 3
OGRANICZNIK
TYPU 3
Typ 2
>5m
do montażu
w puszkach
<5m
urządzenie
końcowe
urządzenie
końcowe
OGRANICZNIK
TYPU 3
>5m
urządzenie
końcowe
montaż na szynie
Typ 1+2
z PP BCD Up < 1 .0 kV (max 10m)
<5m
urządzenie
końcowe
OGRANICZNIK
TYPU 3
>5m
urządzenie
końcowe
ja ko wtyczka gniazdka
51
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Długość przewodów ma znaczenie !!!
L1
L2
L3
N
PE
obowiązkowe
połączenie
Usp=1,5kV
USP 1
V
k
,5
Ul=1,5kV
UL 1
V
k
,5
5m
s
opcjonalnie
PE
52
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Długość przewodów przyłączeniowych
Uwaga na spadek napięcia!!!
L
≤ 0,5m
Upoł1
Uogr
≤ 0,5m
Główna szyna
wyrównawcza
Ucał
Uogr
Ucał
Upoł2
Dodatkowa
szyna ochrona
Główna szyna
wyrównawcza
53
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Ochrona odgromowa instalacji SAT/TV
α
s
s>d
Urządzenie
SAT/TV
na dachu
Okablowanie
(ekranowane)
d – odstęp bezpieczny
wg PN-IEC 61024-1:2001
α – kąt osłonowy
Zalecana współpraca ze specjalistą
w zakresie ochrony odgromowej
już na etapie opracowania
koncepcji instalacji
Lokalizacja zewnętrznych
części instalacji SAT/TV w
strefie osłonowej zwodów
instalacji odgromowej
Zachowanie właściwych
odstępów izolacyjnych
urządzeń i okablowania
systemu SAT/TV od elementów
instalacji odgromowej (dotyczy
to nie tylko zewnętrznych
części instalacji TV lecz
również i części
wewnętrznych)
Analiza lokalizacji elementów
SAT/TV pod względem ich
odporności na oddziaływanie
piorunowego impulsu
elektromagnetycznego
54
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Ochrona odgromowa instalacji TV
Należy utworzyć strefę ochronną dla anten
Do mocowania iglicy odgromowej do masztu anteny
należy użyć izolowanych wsporników, które
zapewnia bezpieczną odległość izolacyjną
Wykonać ochronę przed przepięciami instalacji TV
wewnątrz budynku
55
Ochrona odgromowa instalacji TV
Zwód pionowy i poziomy chroniący anteny należy
podłączyć do istniejącej instalacji odgromowej
budynku
Trasa zwodu poziomego nie może krzyżować się
z kablami antenowymi (jeżeli tak, należy
zapewnić odpowiednie odległości izolacyjne)
56
Ochrona odgromowa instalacji SAT/TV
Wszystkie połączenia należy zabezpieczyć przed korozją
(np. smarem)
Instalacja odgromowa i uziemiająca muszą być połączone
do wspólnego systemu uziomów
57
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Przykład montażu zwodów pionowych i poziomych
58
Ochrona przed przepięciami instalacji SAT/TV
Ogranicznik
przepięć
WNĘTRZE OBIEKTU
Linia przesyłu
sygnałów
Chronione
urządzenie
Ściana
zewnętrzna
59
Ochrona przed przepięciami instalacji SAT/TV
Linie przesyłu
sygnałów
Chronione
urządzenie
Ogranicznik
przepięć
60
2-stopniowy schemat ochrony przepięciowej linii
transmisji sygnałów
ŚCIANA
ZEWNĘTRZNA
WNĘTRZE OBIEKTU
Strefa 2
Strefa 1
Strefa
ZOP 0-1
OA
ZOP 1-2
Linia przesyłu
sygnałów
Chronione
urządzenie
61
Ochrona przeciw przepięciowa instalacji SAT/TV
Każdy kabel sygnałowy wprowadzany
do wnętrza budynku musi być
zabezpieczony
Należy wykonać prawidłowe
podłączenie ograniczników do instalacji
uziemiającej budynku
Skrzynka „ZOP-SAT” z zestawem
ograniczników zamiast tzw. „fajki” na
kable.
62
Przykład montażu ograniczników przepięć
RST-ZOP-SAT
63
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Ograniczniki do ochrony linii SAT/TV
Ogranicznik do ochrony torów 75 Ohm
Duży maksymalny prąd znamionowy In=4A
Napięcie znamionowe chronionych urządzeń Un=75V
D1 znamionowy prąd udarowy 2,5 kA (10/350 µs)
C2 znamionowy prąd wyładowczy 10 kA (8/20 µs)
Częstotliwość przenoszona SAT: 0 – 2,15GHz
Częstotliwość przenoszona TV: 0 – 862MHz
Temperatura pracy -40 - +80 C
0
Używaj tylko profesjonalnych rozwiązań!!!
64
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Ograniczniki do ochrony linii SAT/TV
Produkt (ogranicznik), który nie
wymaga uziemienia,
nie jest ogranicznikiem przepięć
– tylko atrapą !!!
KONCEPCJA OCHRONY STREFOWEJ – systemy SAT
Strefy ochrony
przed LEMP
Strefa O A
na dachu
Strefa O B
obiektu telewizji
satelitarnej
KONCEPCJA OCHRONY
STREFOWEJ systemy SAT
Ochrona przed przepięciami
od strony kabli łączących
urządzenia na dachu z
aparaturą wewnątrz budynku
Strefa O B
KONCEPCJA OCHRONY STREFOWEJ - systemy SAT
Strefa O B
Ochrona przed przepięciami od strony kabli łączących
urządzenia na dachu z aparaturą wewnątrz budynku
KONCEPCJA OCHRONY
STREFOWEJ
Ochrona przed
przepięciami od strony kabli
łączących urządzenia na
dachu z aparaturą
wewnątrz budynku
Strefa O B
KONCEPCJA OCHRONY STREFOWEJ
Ochrona przed przepięciami od strony kabli łączących
urządzenia na dachu z aparaturą wewnątrz budynku
KONCEPCJA OCHRONY STREFOWEJ systemy SAT
Strefa O A
Strefy ochrony
przed LEMP
na dachu
Strefa O B
obiektu stacji
radiowej
Strefa O A
Radio
ZET
KONCEPCJA OCHRONY
STREFOWEJ
Strefa 1
Ochrona przed
przepięciami od strony
kabli łączących urządzenia
Strefa O B
na dachu z aparaturą
wewnątrz budynku
KONCEPCJA OCHRONY STREFOWEJ
Strefa
1
Ochrona przed
przepięciami od
strony kabli
łączących
urządzenia na
dachu z aparaturą
wewnątrz budynku
OCHRONA PRZEPIĘCIOWA – kabli radiokomunikacyjnych
Wprowadzenie kabli do budynku
OCHRONA PRZEPIĘCIOWA – kabli radiokomunikacyjnych
Pole antenowe - RCN
75
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
OCHRONA PRZEPIĘCIOWA – kabli radiokomunikacyjnych
76
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
OCHRONA PRZEPIĘCIOWA
TORÓW SYGNAŁOWYCH
CENTRUM
RATOWNICTWA
77
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
OCHRONA PRZEPIĘCIOWA
TORÓW SYGNAŁOWYCH
Ochrona
torów
radiowych
CENTRUM
RATOWNICTWA
78
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
OCHRONA PRZEPIĘCIOWA
TORÓW SYGNAŁOWYCH
Ochrona
torów
radiowych
CENTRUM
RATOWNICTWA
Slajd 79
Wyrównanie potencjałów i uziemienie
ekranów istniejących fiderów
Wyrównanie potencjałów i uziemienie
ekranów istniejących fiderów
Ochrona systemu CCTV oraz LAN
RST- safe CCTV
-
do montażu w szafach 19 ”
82
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Ochrona systemu
telewizji dozorowej
CCTV
α = 45°
α = 45°
połączenie
śrubowe
RST-2-1
słup Al
połączenie
śrubowe
osłona
rewizyjna
bednarka
StZn 20x4
Układ do ochrony
punktu kamerowego
studzienka
kontrolnopomiarowa
fundament
złącze
krzyżowe
uziom pionowy
Galmar 6 m
StCu 5/8 " / 0,25 mm
83
Ochrona systemu telewizji dozorowej CCTV
ZOP 0B-1
84
Ochrona systemów techniki informatycznej
Ochrona sieci WAN
Routery
pełnią
funkcję
granicy
między
siecią LAN
i WAN
Ochrona systemu alarmu włamania i napadu
Ochrona torów
sygnałowych
Ochrona
zasilania
ZOP
L3
3. stopień ochrony
N
CA
ZOP
bariera
mikrofalowa
syrena
czujka
PE
układ ochrony
przepięciowej
Ściana
budynku
ZOP - złącze ochrony
przepięciowej
CA - centrala alarmowa
86
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Ochrona systemu alarmu włamania i napadu
Czujka ruchu
1A
DataPro
2x12V
1 kΩ
3 x DataPro
2x12V
1 kΩ
3 x EnerPro
12V
0,5 A
0,5 A
1 kΩ
Z2
COM
Z1
1A
12 V / 3 A
DC
ZOP CA
CA
Zasilanie
DataPro
2x12V
COM
0,5 A
Czujka:
+
_
+
_
OUT
COM
PE
1 kΩ
1A
DataPro
2x12V
1 kΩ
Z4
COM
Z3
1 kΩ
Z6
COM
Z5
EnerPro
12V
+
_
zasilanie
12 V / 180 mA DC
sabotaż
12 V / 24 mA
linia parametryzowana
linia alarmowa
12 V / 24 mA
linia parametryzowana
87
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Ochrona systemu alarmu włamania i napadu
Ochrona centrali alarmowej od strony urządzeń zewnętrznych
88
Marek Sekściński, RST sp.j.; Krzysztof Sidor , DIOMAR Sp. z o.o.
Ochrona obiektów radiokomunikacyjnych
1. system uziemienia
2. instalacja odgromowa
2
3. połączenia wyrównawcze na wieży
4. uziemiona płyta czołowa
5. system wyrównywania potencjałów w budynku
3
6. ograniczniki przepięć w linii napowietrznej
7. ograniczniki przepięć I stopnia w obwodach zasilania
8. ograniczniki przepięć II stopnia w obwodach zasilania
9. ograniczniki przepięć w torach wielkiej częstotliwości
AC
6
2
5
7
9
3
4
8
T/R
1
Uderzenie pioruna w wieżę antenową
Udar
45,0 m
• Każdy przewodnik =
indukcyjność
Rozkład spadku
napięcia wzdłuż wieży o
indukcyjności 40 µH dla
udaru 18 kA/2 µs
• W tym przykładzie, 28kV
panuje na fiderze
odchodzącym do
urządzeń
22,5 m
4, 5 m
2,25 m
• Indukcyjny spadek
napięcia jest znacznie
większy niż spadek
rezystancyjny
Kabel
koncentryczny na
płycie wejściowej
PolyPhaser® Corporation
A Smiths Industries Company
Ochrona abonentów sieci dostępowej
- Ogranicznik przepięć
Ogranicznik przepięć
Fot. Orange
Internet radiowy
Ochrona instalacji abonenta
α
Ograniczniki przepięć
Dziękuję za uwagę!
[email protected]
[email protected]
93