Andrzej Sowa Politechnika Białostocka

Transkrypt

1 Orona odgroowa Andrzej Sowa Politenia Białostoa OCHRONA ODGROMOWA OBEKTÓW BUDOWLANYCH. ODSTĘPY ZOLACYJNE W POWETRZU. Wstę Jedny z odstawowy zadań urządzenia iorunoronnego jest orona urządzeń uieszzony na dau obietu budowlanego rzed bezośredni oddziaływanie rądu iorunowego. Podstawowe zasady orony rzed tego rodzaju zagrożenie zawarto w norie orony odgroowej [], w tórej stwierdzono, że wszystie urządzenia daowe z ateriałów izolayjny lub rzewodząy, tóre zawierają wyosażenie eletryzne i/lub służąe rzetwarzaniu inforaji, owinny znajdować się w rzestrzeni oronnej uładu zwodów. Jeśli owyższe zaleenie nie będzie sełnione, to odzas bezośredniego wyładowania iorunowego w urządzenie lub wyładowania w jego sąsiedztwie rozływająy się rąd iorunowy oże sowodować: zniszzenie saego urządzenia oraz dorowadzony do niego instalaji, zniszzenie instalaji i urządzeń wewnątrz obietu budowlanego, orażenie ludzi rzebywająy wewnątrz obietów budowlany. Wyaganie uieszzenia w rzestrzeni ronionej nie dotyzy urządzeń, tóre nie zawierają wyosażenia eletryznego lub eletroniznego, a dodatowo sełniają nastęująe waruni: wyiary nie rzerazają 0,3 wysoośi i,0 2 owierzni ałowitej oraz długośi 2,0 (urządzenia etalowe), nie wystają więej niż 0,5 nad owierznię tworzoną rzez zwody (urządzenia wyonane z ateriałów izolayjny). Oreślają rzestrzenie ronione tworzone rzez ojedynze zwody lub ułady zwodów należy oreślić ąty oronne oraz odstęy izolayjne. Doładny sosób oreślania ątów oronny rzedstawiono w nora orony odgroowej obietów budowlany [, 2]. Niestety zasady wyznazania odstęów izolayjny oówiono w sosób niedostatezny. 2. Wyznazanie odstęów izolayjny Oeniają ożliwość wystąienia rzesoów isrowy oiędzy eleentai urządzenia iorunoronnego a roniony urządzenie (rys. ), do tórego dorowadzono rzewody instalaji eletryznej lub rzesyłu sygnałów należy uwzględnić: araetry rądu iorunowego, rodzaj ateriału izolayjnego, jai wystęuje w iejsa zbliżeń eleentów urządzenia iorunoronnego i roniony urządzeń, Nr

2 Orona odgroowa rozływ rądu iorunowego w urządzeniu iorunoronny obietu budowlanego, odległość od iejsa zbliżenia, w tóry oże wystąić rzeso, do najbliższego ołązenia wyrównawzego lub ziei lizona wzdłuż rzewodu, w tóry łynie rąd iorunowy. Rys.. Wyorzystanie zwodu do orony urządzenia na dau obietu budowlanego Tworzony odstę owinien być więszy od wyaganego odstęu izolayjnego [, 2] oreślonego zależnośią: s i L () gdzie: i wsółzynni uzależniony od lasy urządzenia iorunoronnego, wsółzynni uzależniony od ateriału odstęu izolayjnego, wsółzynni uzależniony od rozływu rądu w rzewoda urządzenia iorunoronnego, L długość w etra ierzona wzdłuż rzewodu odrowadzająego od untu rozatrywanego zbliżenia do untu najbliższego ołązenia wyrównawzego. W tabeli zestawiono wartośi wsółzynniów wystęująy w równaniu (), zaroonowane w norie orony odgroowej []. Dodatowo w załąznia inforayjny (Załązni C i E) tej nory rzedstawiono zasadę oreślania wartośi wsółzynnia dla rzyadów wyładowań iorunowy w rawędzie bozne eleentów urządzeń iorunoronny, bezośrednio nad rzewodai odrowadzająyi, obietów wysoi lub tyu alowego (tabela 2) oraz narożnii i środi daów dwusadowy (tabela 3). Tabela. Zestawienie zaleany [] wartośi wsółzynniów wystęująy w równaniu oreślająy odstę izolayjny () Wsółzynnii i uzależniony od lasy LPS uzależniony od ateriału odstęu izolayjnego Wartość 0,08 lasa LPS; 0,06 lasa LPS; 0,04 i V lasa LPS owietrze 0,5 beton, egła 80

3 Wsółzynnii uzależniony od rozływu rądu w rzewoda LPS Uład uzieienia tyu A zwód ionowy i rzewód odrowadzająy, 0,66 zwód ozioy i 2 rzewody odrowadzająe, 0,44 sieć zwodów oraz 4 i więej rzewodów odrowadzająy, 0,44 sieć zwodów oraz 4 i więej rzewodów odrowadzająy ołązony ozioyi rzewodai otoowyi. Wartość Orona odgroowa Uład uzieienia tyu B zwód ionowy i rzewód odrowadzająy, 0,5 zwód ozioy i 2 rzewody odrowadzająe, 0,25...0,5 sieć zwodów oraz 4 i więej rzewodów odrowadzająy, /n.0,5 sieć zwodów oraz 4 i więej rzewodów odrowadzająy ołązony ozioyi rzewodai otoowyi (n lizba rzewodów odrowadzająy). Tabela 2. Wartośi wsółzynniów w zależnośi od lizby rzewodów odrowadzająy oraz tyu uziou [] Ogólny arater instalaji Syste uzioowy tyu A 0,66 0,44 0,44 Syste uzioowy tyu B + = 2 + (2) = + 0,+ 0,2 (2) n lizba rzewodów odrowadzająy 3 = + 0,+ 0,2 3 2 = + 0,, 3 = + 0,0 n n 4 =, n = 4 = n Nr

4 Orona odgroowa Tabela 3. Przyładowe wartośi wsółzynniów w zależnośi od lizy rzewodów odrowadzająy oraz wyiarów obietu (uzieienie tyu B) C Uład rzestrzenny Uład = 0,33 0,50,00 2,00 K C 0,57 0,60 0,66 0,75 Uład K Uład L L C 0,3 0,33 0,37 0,4 M C 0,28 0,33 0,37 0,4 Uład M Uład N N C 0,23 0,25 0,30 0,35 W rzezywisty waruna urządzenia wyagająe orony rzed bezośredni oddziaływanie rądu iorunowego ogą znajdować się w dowolny unie na owierzni dau. W tai rzyada rąd iorunowy rozływa się w urządzeniu iorunoronny i zieniają się wartośi wsółzynniów dla oszzególny rzewodów urządzenia iorunoronnego na odinu oiędzy iejse, w tóry wyznazay odstę izolayjny a najbliższy ołązenie wyrównawzy. Próbę zasygnalizowania tego robleu rzedstawiono w załązniu E wsonianej nory orony odgroowej []. nforaje zawarte w ty załązniu zestawiono w tabeli 4. Tabela 4. Uzuełniająe inforaje dotyząe zasad wyznazania odstęów izolayjny nforaje o rozływie rądu iorunowego Prąd łynąy w rzewodzie od untu rozatrywanego zbliżenia do untu najbliższego ołązenia wyrównawzego (droga L) nie zienia swojej wartośi na ałej jego długośi. Podział rądu iorunowego w urządzeniu iorunoronny owoduje, że rądy łynąe w oszzególny rzewoda tworząy drogę L ają różne wartośi. Oreślają s należy uwzględnić różne zreduowane rądy łynąe wzdłuż ażdego odina rzewodu. s i Odstę izolayjny s i ( l + l l ) 2 2 L (3) nforaje zawarte w tabela 4 stanowią unt wyjśia do oblizeń odstęów izolayjny. Niestety są one rzedstawione z sosób niejasny oraz nieełny, o 82

5 Orona odgroowa zęsto owoduje błędną i interretaję i w ubliaja oawiająy rozwiązania orony odgroowej oraz w rojeta urządzeń iorunoronny, ojawiają się błędne rozwiązania. Najzęśiej wystęująe błędy wyniają z rzyjęia jednego z oniższy zestawiony założeń: wystęowania jednaowy odstęów izolayjny s niezależnie od iejsa uieszzenia zwodów ionowy na owierzni dau, rzeływu rądu o tej saej wartośi w rzewoda tworząy najrótsze ołązenie L od untu rozatrywanego zbliżenia do untu wyrównania otenjałów. Błędne sosoby wyznazania odstęów izolayjny rzedstawione zostaną na rzyładzie orony odgroowej urządzenia uieszzonego na dau obietu budowlanego (rys. 2). Rys. 2. Analizowany rzyade orony odgroowej urządzenia na dau obietu budowlanego z urządzenie iorunoronny Poniżej zestawiono odstawowe inforaje dotyząe analizowanego rzyadu: Wysoość obietu H = 30, 0 rzewodów odrowadzająy n = 0, ozio orony odgroowej, wsółzynni i = 0,04, siata zwodów na dau o wyiarze 5 5, Odstę izolayjny w owietrzu, wsółzynni =, Odstę izolayjny wyznazany jest na wysoośi = 2, długość rzewodu łąząego zwód ionowy ze zwode ozioy L = 7. Nr

6 Orona odgroowa Zestawienie błędny sosobów wyznazania wyagany odstęów izolayjny rzedstawiono w tabeli 5. Tabela 5. Podstawowe błędy oełniane rzy wyznazaniu odstęów izolayjny 84 Założenia do oblizeń Wariant. W ty warianie rzyjowane są nastęująe założenia: wystęowanie jednaowy odstęów izolayjny niezależnie od iejsa uieszzenia zwodu na owierzni dau. do oblizeń odstęu izolayjnego wyorzystywana jest zależność (), długość L równa się wysoośi obietu budowlanego niezależnie od iejsa uieszzenia zwodu, do oblizenia wsółzynnia wyorzystuje zależność /n (tabela ) lub zależność (2) z tabeli 2. Wariant 2. W ty warianie rzyjowane są nastęująe założenia: nieuwzględnianie odziału rądu w eleenta urządzenia iorunoronnego na drodze L, do oblizeń odstęu izolayjnego wyorzystywana jest zależność (), długość L lizona od untu rozatrywanego zbliżenia do untu najbliższego ołązenia wyrównawzego, do oblizenia wsółzynnia wyorzystuje zależność /n (tabela ) lub (2) z tabeli 2. Wyznazanie odstęów izolayjny Wariant A Założenia: = /n = 0,; L = H = 30, 0, s i L = 0,04 30[] 0,2[] S 2 Wariant B Założenia: L = H = 30, 5[] 0, 0,2 3 0, 0,2 3 = + + = + + 0, [] s i S 37 Wariant 2A 0,309 L = 0,04 30[] 0,37[] Założenia: = /n = 0,; L = L + L 2 + H = = 46 s i S 8,4 Wariant 2B 0, L = 0,04 46[] 0,84[] Założenia: L = L + L 2 + H = = 46 0, 0,2 3 = + + s i = + 0,+ 0, [] 0, [] 0,309 L = 0,04 46 [] 0,568 [] S 56,8 Przedstawione wynii oblizeń wsazują, że wyznazone odstęy izolayjne zieniają się od 2 do 56. Niestety nawet najwięszy wyznazony odstę izolayjny nie jest wystarzająy. Próbę wsazania sosobu wyznazania wyagany wartośi wsółzynnia odjęto w nowy wydaniu nory orony odgroowej [2]. W rzyjęty tou ostęowania ożna wyodrębnić zestawione oniżej założenia.. Dla dowolnego rzewodu, tóry jest eleente drogi L, wartość wsółzynnia oreśla zależność x = (3)

7 Orona odgroowa gdzie: x i odowiednio wartośi szzytowe rądu łynąego w dowolny rzewodzie urządzenia iorunoronnego (stanowiąego zęść drogi L) oraz rądu iorunowego. 2. Analizują wartośi rądów łynąy w oszzególny eleenta tworząy drogę L należy rzyjąć, że o rzejśiu rzez unt rzyżowania się zwodów rąd łynąy w olejny eleenie, wzdłuż drogi L, jest równy ołowie rądu wływająego do tego untu. 3. Łązą rzewód idąy od zwodu ionowego ze zwode ozioy urządzenia iorunoronnego załada się równoierny odział rądu w ty zwodzie. 4. W rzyadu rzewodów odrowadzająy należy orównać wartośi wsółzynniów wyznazony rzy ooy untów 2 i 3 oraz zależnośi = /n (gdzie n jest lizbą rzewodów odrowadzająy). Ogólną zasadę uroszzonej analizy rzedstawiono na rys. 3. Rys. 3. Uroszzony sosób wyznazania wsółzynniów na drodze L od zwodu do iejsa wyrównywania otenjału W analizowany rzyładzie (rys. 2), uwzględniają zasady rzedstawione na rys. 3, należy oreślić rądy łynąe w oszzególny rzewoda na długośi L od zwodu do untu wyrównania otenjałów, a nastęnie wartośi wsółzynniów (rys. 4a). Nr

8 Orona odgroowa a) b) Rys. 4. Uwzględnienie zian wsółzynniów na odinu L W analizowany rzyładzie odstę izolayjny s oreśla zależność (zgodnie z (2) tabela 4): s i ( + L + L + H ) (4) Wartośi wsółzynniów w równaniu (4) są nastęująe (rys. 4a) 0,5 0,25 0 = = = 2 = = 0, 5 3 = = 0, 25 Uwzględniają długośi oszzególny odinów rzewodów na drodze L oraz owyższe wartośi wsółzynniów otrzyujey s 0,04 ( 2 [] + 7 [] + 0,5 7 [] + 0,25 30 []) = 0,8 [] Wyznazony odstę izolayjny jest znaznie więszy w orównaniu z wyniai oblizeń zestawiony w tabeli 2. Należy zauważyć, że wyznazony odstę izolayjny jest orawny tylo dla rzedstawionego uładu ołązenia zwodu ionowego z ułade zwodów ozioy. Odstę ten oże ule zianie, jeśli zwód ionowy ołązyy z inny unte urządzenia iorunoronnego. Przyładowo, łązą zwód ionowy bezośrednio do rzewodu odrowadzająego (rys. 4b) otrzyujey: i s ( + L + H ) (5) 0 H gdzie: 0 = =, L = 9,9. H = + 0,+ 0,2 3 = + 0,+ 0, [] 30[] 0,309 86

9 Orona odgroowa Odstę izolayjny wynosi: 0,04 s 2 [] + 9,9 [] + 0, [] ( ) 0,85 [] Trzeba zauważyć, że rzedstawiony sosób analizy odziału rądu, wyznazania wsółzynniów a nastęnie wyagany odstęów izolayjny należy zastosować do ażdego ze zwodów, tóre znajdują się na owierzni dau. 3. Podsuowanie Przedstawione zasady oreślania odziału rądu iorunowego w eleenta urządzenia iorunoronnego ogą ułatwić rzerowadzenie oblizeń odstęów izolayjny. Niestety nie rozwiązują robleu w rzyadu inny uładów ołązeń zwodów i rzewodów odrowadzająy. Dodatowy roblee, najzęśiej oijany rzy rojetowaniu urządzeń iorunoronny, jest oreślanie odstęów izolayjny oiędzy zwodai i rzewodai odrowadzająyi a urządzeniai i instalajai wewnątrz obietu budowlanego. 4. Literatura. PN-EN :2009 Orona odgroowa Część 3: Uszodzenia fizyzne obietów i zagrożenie żyia. 2. PN-EN :20 Orona odgroowa Część 3: Uszodzenia fizyzne obietów i zagrożenie żyia. Nr