Vnútorná ochrana pred bleskom a prepäťové zariadenia: Aký je rozdiel?

1. Vzťah medzi vnútornou ochranou pred bleskom a Ochrana pred prepätím

Vnútorná ochrana pred bleskom (vnútorná LPS):

Toto je súčasť systému ochrany pred bleskom. Zahŕňa vyrovnanie potenciálov pre blesk a/alebo elektrickú izoláciu od vonkajšieho systému ochrany pred bleskom.

Prepäťové ochrany (SPM):

Ide o opatrenia prijaté na ochranu vnútorných systémov pred elektromagnetickými impulzmi blesku (LEMP). SPM je tiež súčasťou celkového systému ochrany pred bleskom.

Podľa obrázku 1 v norme GB/T 21714.1 zahŕňa kompletná ochrana pred bleskom systém ochrany pred bleskom (LPS) aj opatrenia na ochranu pred prepätím (SPM). Ochrana pred prepätím (SPM) je uvedená v norme GB/T 21714.4, zatiaľ čo vnútorná ochrana pred bleskom je súčasťou LPS (ktorá zahŕňa vonkajšie aj vnútorné časti) a je opísaná v norme GB/T 21714.3.

Obrázok 1 – Vzťah medzi časťami normy GB/T 21714

2. Pôvod vnútornej ochrany pred bleskom a Ochrana pred prepätím

2.1 IEC 1024-1:1990

V norme IEC 1024-1:1990 „Ochrana konštrukcií pred bleskom – Časť 1: Všeobecné zásady“ v oddiele 1.2.7 je vnútorná ochrana pred bleskom definovaná ako všetky dodatočné opatrenia nad rámec vonkajšieho systému ochrany pred bleskom. Tieto opatrenia pomáhajú znižovať elektromagnetické účinky bleskových prúdov vo vnútri chráneného priestoru. Podľa IEC 1024-1:1990 teda vnútorná ochrana pred bleskom (LPS) zahŕňa všetko okrem vonkajšej LPS – ktorá zahŕňa aj ochranu pred elektromagnetickými impulzmi (LEMP).

2.2 IEC 62305-1:2006

V čase vydania normy IEC 62305-1:2006 „Ochrana pred bleskom – Časť 1: Všeobecné zásady“ (1. vydanie) sa definície stali špecifickejšími:

3.42 Vnútorný systém ochrany pred bleskom (LPS): Časť LPS pozostávajúca z vyrovnania potenciálov a/alebo elektrickej izolácie od vonkajšieho LPS. 3.49 Systém ochranných opatrení LEMP (LPMS): Komplexný systém opatrení na ochranu vnútorných systémov pred elektromagnetickými impulzmi blesku (LEMP).

Séria noriem IEC 62305-1 až 4:2006 nahradila predchádzajúce normy a zlúčila niekoľko dokumentov IEC TC81. Rozdelila starú definíciu interného LPS z IEC 1024 na dve časti: interný LPS a LPMS (pre ochranu LEMP). V norme IEC 62305-1:2024 bola LPMS oficiálne premenovaná na Prepäťové ochrany (SPM).

3 Vnútorné opatrenia na ochranu pred bleskom

Vnútorná ochrana pred bleskom je nevyhnutná pre správne fungovanie systému ochrany pred bleskom. Ak nie je nainštalovaná žiadna vnútorná ochrana, bleskové prúdy pretekajúce cez vonkajší LPS alebo iné vodivé časti budovy môžu spôsobiť nebezpečné iskry. Tieto iskry môžu viesť k požiarom, zraneniam osôb alebo poškodeniu infraštruktúry. Okrem rozdielov v odstupových vzdialenostiach je vnútorná ochrana rovnaká na všetkých úrovniach ochrany pred bleskom. Iskry sa môžu vyskytnúť medzi vonkajším LPS a nasledujúcimi komponentmi: kovové inštalácie, vnútorné systémy budovy, vonkajšie vodivé časti alebo potrubia pripojené k chránenej budove.

Podľa noriem sa iskry vyskytujúce sa v potenciálne výbušných oblastiach konštrukcie vždy považujú za nebezpečné. Na zabránenie tvorbe iskier by sa mala použiť jedna z nasledujúcich metód: vyrovnanie potenciálov alebo elektrická izolácia medzi kovovými časťami.

Opatrenia na vyrovnanie potenciálov (pozri obrázok 2) zahŕňajú nasledovné:

Spojovací vodiče, používané vtedy, keď prirodzené spojenia nezabezpečujú elektrickú kontinuitu, napr. priamym pripojením k vodovodnému alebo vykurovaciemu potrubiu;

Prepäťové ochrany (SPD), používané vtedy, keď nie je možné priame prepojenie, napr. pre nízkonapäťové vedenia; a

Izolované iskrové medzery (ISG) sa používajú, keď nie je povolené spájanie vodičov, napr. pre potrubia s katódovou ochranou alebo plynovody.

Obrázok 2

Ekvipotenciálne prepojenie pre ochrana pred bleskom má nasledujúce charakteristiky založené na rôznych typoch externých LPS:

Izolovaný LPS: Lepenie sa vykonáva iba na úrovni zeme;

Priložený LPS: Lepenie by sa malo vykonať na:

(1) Suterén alebo úroveň terénu a;

(2) Akékoľvek miesto, kde nie je dosiahnutá požadovaná izolácia alebo odstupová vzdialenosť.

Elektricky izolované LPS: Okrem prepojenia na úrovni zeme je možné prepojenie vykonať aj na chytačoch vzduchu alebo zvodoch.

4 Opatrenia na ochranu pred prepätím

Základné SPM zahŕňa nasledujúce komponenty:

(1) Uzemňovacia a spojovacia sieť

Uzemňovací systém bezpečne vedie a odvádza bleskový prúd do zeme.

Spojovacia sieť minimalizuje rozdiely potenciálov a znižuje účinky magnetického poľa.

(2) Elektromagnetické tienenie a správne zapojenie

Priestorové tienenie redukuje magnetické polia vo vnútri LPZ spôsobené priamymi údermi blesku alebo údermi blesku v blízkosti budovy a pomáha znižovať vnútorné prepätia.

Tienenie vnútorných káblov tienenými káblami alebo rúrkami minimalizuje indukované prepätie.

Správne rozloženie vnútorného zapojenia pomáha minimalizovať indukčné slučky a znižovať vnútorné prepätia. Tienenie vonkajších vedení v bode vstupu do budovy tiež znižuje prepätia vedené do vnútorných systémov.

(3) Koordinovaný systém SPD

Koordinovaný systém SPD obmedzuje vplyv vonkajších aj vnútorných prepätí.

(4) Izolačné rozhrania

Izolačné rozhrania znižujú vplyv prepätia prenášaného vedením na vedenia vstupujúce do LPZ.

Uzemnenie a vyrovnanie potenciálov musia byť vždy zabezpečené, najmä na vstupných bodoch budov – buď priamym pripojením, alebo pripojením každého vodivého vedenia k SPD ako súčasti vyrovnania potenciálov.

(5) Používanie systémov varovania pred búrkami (TWS)

Článok 7.1 normy IEC 62305-1:2024 uvádza, že aktivácia TWS v súlade s normou IEC 62793 môže slúžiť ako ochranné opatrenie odpojením externých služieb, čo pomáha znižovať frekvenciu poškodenia elektrických a elektronických systémov.

5 Záver

Vnútorné systémové opatrenia majú za cieľ zabrániť nebezpečnému iskreniu vrátane vyrovnania potenciálov blesku s prvostupňovým prepäťovým chráničom (SPD). Prepäťová ochrana sa zaoberá najmä prepätiami ovplyvňujúcimi vnútorné systémy a SPD používané na tento účel musia byť koordinované s prvostupňovým SPD, ale nezahŕňajú prvostupňový SPD. SPD sám.