MiniElektrikář 36. - Ochrana před atmosférickým přepětím

1. Zkratka:

Atmosférická přepětí (LEMP – Lighting ElektroMagneticPulse)
 
2. Úvod

Zdrojem atmosférického přepětí je bleskový výboj. Je to nejsilnější přírodní elektrický výboj. Vzniká za bouřky, a to zejména v letních měsících. Byly však pozorovány bleskové výboje i v zimě. Velikost proudu bleskového výboje může dosáhnout až 200kA a může ohrozit elektrická a elektronická zařízení do vzdálenosti 4km.

Přímý úder blesku – proudový impuls se šíří po kovových konstrukcích a může se uzavírat např. vnitřkem budovy.

Nepřímý úder blesku – proudový impuls se šíří po vedení a ohrožuje vzdálená zařízení. Vedením nízkého napětí může proniknout do silového rozvodu budov.
Proud bleskového výboje ohrožuje silnoproudé části elektrických zařízení zkratem a následným požárem, slaboproudá zařízení ohrožuje rušením a poškozením elektronických obvodů.

3. Detekce přepětí

Aby bylo možné zajistit potřebnou ochranu před účinky a následky atmosférických výbojů, je nutno získat informace o četnosti výskytu úderů blesku a o výskytu přepětí. Přepěťová ochrana má při provozním napětí vysoký izolační odpor. Při výskytu přepětí přechází rychle do vodivého stavu a svádí špičky přepětí přes ochranný vodič na potenciál země. Po odeznění přepěťového stavu se přepěťová  ochrana vrací zpět do původního stavu.

Z detekčních přístrojů se v ochraně proti atmosférickým přepětím používají:

• počítadla blesků
• detektory blížící se bouřky
• detektory přepětí
• měřiče izolačního odporu

4. Měřič izolačního odporu

Megmet je analogový přístroj a je speciálně určený na měření velkých izolačních odporů. Potřebné napětí se vyrábí v přístroji točením kličkou.

Měření se provádí tak, že se spojí jeden vodič s přívodem fáze a druhý s částí přístroje (zařízení), na níž chceme změřit izolační odpor. Vypínač přístroje je v poloze „zapnuto“, není však připojen na síť.
Dále se zatočí kličkou a ručička ukáže hodnotu izolačního odporu.

Nověji jsou na trhu také k dispozici Elktronické měřiče izolačního odporu.

5. Systém ochrany před přímým úderem blesku a atmosférickým přepětím

Prvotní snaha při ochraně objektů spočívá v zabezpečení proti přímému úderu blesku. Toto se provádí bleskosvody. Bleskosvody se skládají ze tří hlavních částí:

• jímače
• svodu
• uzemnění

Jímače jsou kovové části, které při úderu blesku zachycují bleskový výboj, a pomocí svodu a uzemnění ho svedou do země. Fyzikální podstata jímače spočívá v tom, že deformuje elektrické pole ve svém okolí a při přiblížení čela bleskového výboje vysílá proti tomuto výboji malé vstřícné výboje tzv. streamery,  čímž vytvoří vodivý kanál pro svedení výboje do jímače. Typ, dimenzování a konstrukce bleskosvodu se řeší v závislosti na důležitosti chráněného objektu, konstrukci a umístění budovy. Přitom vždy neplatí, že blesk udeří do nejvýše položeného místa, ale vyhledává oblasti se zvýšenou elektrickou vodivostí.

6. Druhy bleskosvodů

podle stupně poskytované ochrany, která je dána důležitostí objektu a velikostí možné škody, se rozlišují:

• normální bleskosvody
• zesílené bleskosvody se silnějším dimenzováním.

podle konstrukce a provedení jímacího zařízení se rozlišují:

• hřebenová soustava
• mřížová soustava
• tyčový bleskosvod
• vzdálený bleskosvod (stožárový, závěsový, klecový).

Vzdálený bleskosvod není žádnou částí spojený s chráněným objektem ani mechanicky, ani vodivou cestou.
Podle konstrukce je jímač buď

• připevněný na stožáru převyšujícím chráněný objekt 
• nebo na lano zavěšené nad chráněným objektem
• anebo je tvořen sítí jímacích vedení zavěšenou nad chráněným objektem

7. Materiály blekosvodů
Hlavní požadavek na materiály bleskosvodu je odolnost proti korozním vlivům prostředí. Nejčastějším materiálem používaným v ČR je žárově pozinkovaná ocel. V dnešní době, kdy ovzduší je stále více
znečištěné však již nevyhovuje, protože není dostatečně odolná proti agresivnímu prostředí a snižuje se životnost částí vyrobených z tohoto materiálu.
Zavádí se proto nové materiály jako

• nerezová ocel
• měď
• hliník a jeho slitiny
• plastické hmoty.

Životnost těchto materiálů je několikrát vyšší a provoz nevyžaduje údržbu, což vyvažuje nevýhodu vyšší ceny.

8. Blesky

Rozlišujeme přímý úder blesku, který je zdrojem proudového impulsu, jenž proteče při úderu blesku bleskosvodem, ale částečně se uzavírá i kovovými částmi konstrukce budovy a ohrožuje elektronická zařízení uvnitř objektu. Dále je též zdrojem sekundárního napěťového rázu,  který se šíří po vedení.
Nepřímý účinek od vzdáleného úderu blesku se projevuje zavlečením  napěťového rázového impulsu z vnějšího vedení do vnitřního silového rozvodu budovy. Proti těmto účinkům se instaluje přepěťová  ochrana.
Ochranu proti přepětí řeší ČSN 33 2000-5-54, ČSN 33 2000-4-41,  ČSN 34 1390, ČSN 33 0420 a uplatňuje se třístupňová ochrana. 1.stupeň ochrany (třída B) se instaluje do přípojkové skříně, případně do samostatné skříně na vstupu napájecího kabelu (při nedostatku místa v přípojkové skříni)

2. stupeň ochrany (třída C) se instaluje do podružného rozváděče 3. stupeň ochrany (třída D) se umisťuje (osazuje) do zásuvek nebo ke spotřebičům a obsahuje filtry pro potlačení energetických pulsů a vysokofrekvenčního rušení.
Jako ochranné přístroje se používají svodiče bleskových proudů, které se vyrábí v provedení jiskřišťové nebo varistorové. Dříve používané svodiče s otevřeným jiskřištěm byly nahrazeny jiskřšťovými svodiči s řízenou ionizací. Svodiče se používají jako ochrana třídy B, C i D a
též jako kombinace (např. firma Moeller).
Pro ochranu elektronických zařízení připojených na venkovní anténu se používají bleskojistky na principu plynové výbojky. Bleskojistka se montuje na venkovní anténu.