GROMOBRANSKA INSTALACIJA
1
• • •
Primarna funkcija- zaštita ljudi i imovine od razarajućih dejstava atmosferskih pražnjenja Pri projektovanju je potrebno imati informacije o funkciji objekta, izvođenju i lokaciji objekta Na osnovu IEC standarda određuje se: – Klasa objekta – Procjena objekta koji se štiti – Nivo zaštite
2
Pražnjenja u zemlju u neposrednoj blizini ulaznih vodova – Mogu dovesti do kvarova ili – pogrešnog rada elektricnih ili elektronickih sistema u objektu zbog induciranih prenapona na vanjskim zracnim vodovima, koji ulaze u objekat. •
Vrste šteta , koje se mogu pojaviti kod atmosferskih pražnjenja, su: – opasnosti po ljude u objektu zbog opasnih napona koraka i dodira, – požar, eksplozija, mehanicka razaranja i zagadjivanje okoliša, i – kvarovi elektricnih i elektronickih uredjaja u objektu zbog prenapona.
3
Rizik •
Rizik se definira kao slucajni proces koji je sastavljen od skupa efekata koji su povezani sa parametrima atmosferskog pražnjenja, karakteristikama objekta, elementima opreme u objektu, instalacijama u objektu itd.
•
Rizik (R) se može definirati preko vjerovatnosti godišnjih gubitaka u objektu zbog djelovanja atmosferskih pražnjenja : R=1-e-NPL ,
•
gdje je – N-srednji godišnji broj pražnjenja u objekt , – P-vjerovatnost nastanka štete na objektu zbog atmosferskog pražnjenja – L-srednji iznos gubitaka.
4
Srednji godišnji broj pražnjenja •
Broj pražnjenja N može se procijeniti proizvodom gustoce atmosferskih pražnjenja u zemlju Ng sa ekvivalentnim podrucjem prihvatanja A (ili S) objekta ili ulaznog voda.
•
Gustoca atmosferskih pražnjenja u zemlju (broj pražnjenja po km2 godišnje) odredjuje se mjerenjem (rade se odgovarajuce karte sa ucrtanim brojem atmosferskih pražnjenja Ng (izokeraunicke karte).
•
Ako karte nisu na raspolaganju, vrijednost Ng se može odrediti na osnovi broja grmljavinskih dana ili ukupnim trajanjem grmljavina. Ng=0.04 Td1.25 (broj udara/km2 god), – Td-broj dana sa grmljavinom u toku godine, uzet iz izokeraunicke karte. – Ng u funkciji Td je dat u sljedecoj tabeli
5
•
Za svaku vrstu štete treba: – – – –
procijeniti rizik R, Izabrati odgovarajucu vrijednost rizika RT, izvršiti poredjenje R i RT, ako je R<=RT nije potrebno projektirati zaštitu od atmosferskog pražnjenja ,
– ako je R>RT trebaju se primjeniti mjere zaštite kako bi se dobio odnos R<=RT, – odabir najefikasnije zaštitne mjere u cilju postizanja R<=RT i to za sve štete, koje mogu nastati u odnosu na objekt, – odabir najpogodnije zaštite prema propisima.
6
ODREDJIVANJE NIVOA ZAŠTITE GROMOBRANSKIH INSTALACIJA •
•
• • •
Cilj izbora odgovarajuceg zaštitnog nivoa je smanjivanje rizika opasnosti od oštecenja zbog direktnih atmosferskih pražnjenja ispod maksimalno dopustivog nivoa. Efikasnost gromobranske instalacije je:
Odnosno zavisi od očekivanog broja direktnih atmosferskih pražnjenja u šticeni objekat (Nd) i prihvatljivog broja atmosferskih pražnjenja u objekat (Nc) Faktori u vezi sa analiziranim objektom dati su koeficijentima C1, C2, C3 i C4 preko slijedece formule.
7
8
9
10
Projekat spoljašnje gromobranske instalacije •
Definiše se dio objekta koji se prvi nađe na rastojanju R silaznog lidera atmosfreskog pražnjenja Mjesto postavljanja gromobrasnke instalacije je limitirajući parametar jer zavisi od zahtijevanog nivoa zaštite i izabrane metode kojom se definiše prihvatni sistem
11
Projekat prihvatnog sistema •
Mora biti u skladu sa zahtijevanim standardom IEC, BAS pod uslovom da se pri projektovanju koriste metode: – Metode zaštitnog ugla – Kotrljajuće kugle (sfere) – Mreže provodnika
12
Metoda zaštitnog ugla •
Provodnici prihvatnog sistema, štapne hvataljke, štapovi i žice moraju se postaviti tako da svi dijelovi objekta koji se štite budu unutar obvojne površine koja se dobije projekcijom tačaka na provodnike prihvatnog sistema nasuprot tla u svim pravcima pod uglom α u odnu na vertikalu.
Horizontalni provodnik prihvatnog sistema je iznad tla na visini h1. Kada projiciramo tačke prihvatnog sistema pod uglom α u svim pravcima dobijamo kupu na oba kraja i to je štićena zona; pored toga horizontalni provodnik takođe štiti s obje strane formirajući površ ACAC
13
•
Prema IEC standardu zaštitni ugao je različit za različite visine objekta
α
α s
s
α-zaštitni ugao s-razdvajanje
Pravilnim izborom visine štapne hvataljke i ugla α određena je zona koja se štiti 14
•
Sa štapnom hvataljkom koja je postavljena uz rub štiti se rub objekta i dio prostora obuhvaćen uglom α (kada se izvrši projiciranje tačke na tlo)
•
α1 odgovara h1, α2 odgovara h2
15
•
Metoda mreže provodnika
Metod mreže vodica (Faradejev kavez) sastoji se od horizontalnih prihvatnih vodica,koji su povezani na vertikalne spusne vodice
1.-štapna hvataljka 2.-horizontalni provodnik prihvatnog sistema 3.-spusni provodnik 4.-T ukrsni komad 5.- ukrsni komad 6.-spajanje sa celicnim armaturama objekta od armiranog betona 7.-ispitni spoj 8.-prstenasti uzemljivac 9.- ravni krov sa fiksnom opremom
16
•
•
Provodnici prihvatnog sistema treba da zatvaraju poligon blizu ivica krova. Poligon prihvatnog sistema se može kompletirati i povezivanjem poprečnih provodnika tako da prihvatni sistem gradi mrežu u skladu sa standardima. Vodici prihvatnog sistema treba da formiraju zatvoreni poligon sa velicinama okaca, koje su date u tabeli
17
Metoda kotrljajuce sfere •
•
•
Primjenom ovog metoda , sistem prihvatnih vodica postavljen je na takav nacin da ni jedna tacka zapremine šticenja objekta ne dolazi u kontakt sa sferom radijusa R kotrljajuci je oko i na vrhu objekta u svim mogucim smjerovima. Sfera mora da dotice samo sistem prihvatnih vodica
Zaštitna zona koju osigurava zaštitni provodnik gromobranske instalacije je prostor u koji ne može prodrijeti fiktivna sfera kada je u kontaktu sa ovim provodnikom i kada se postavlja na objekat.
18
•
Fiktivnu sferu je potrebno “valjati'', postavljati oko i iznad objekta u sve moguće položaje do tla, kako bise pronašla dodirna mesta i površine na kojima se moraju postaviti elementi prihvatnog sistema, jer se na tim mestima može dogoditi udar. Na zadebljanim linijama prema slici b) potrebno je postaviti prihvatni sistem.
Skica zaštitne zone određene metodom zaštitnog ugla a) i metodom fiktivne (kotrljajuće) sfere; b)
19
•
Na vitkim dijelovima, koji su viši od radijusa kotrljajuce sfere R mogu nastati bočna atmosferska pražnjenja .
•
Svaka bočna tačka na objektu , koju dotiče sfera , je moguća tačka udara.Vjerovatnost bočnih udara za objekte niže od 60 (m) je zanemariva.
•
Za objekte koji su viši većina pražnjenja bi trebalo da pogodi vrh objekta, horizontalne ivice ili uglove objekta.
•
Mala je vjerovatnost da će se desiti bočni udar (vjerovatnost je nekoliko procenata).
•
Obično je dovoljno ugraditi bočni sistem prihvatnih vodiča na gornjem dijelu visokih objekata –obično na 20% vršnog dijela visokih zgrada.
•
Zaštita od atmosferskih prenapona je skuplja kada se poluprečnik odabrane sfere smanjuje (povećan nivo zaštite).
20
•
Na sljedecoj slici pokazana je zaštita koja se može realizirati sa štapnom hvataljkom prihvatnog sistema ili jarbola visine ht manja od poluprecnika (radijusa) fiktivne sfere ili, ako se radi o horizontalnom vodicu prihvatnog sistema na visini ht od referentne zemlje
21
•
Ako se radi o dva paralelna horizontalna vodica prihvatnog sistema gromobranske instalacije iznad horizontalne ravni ( slika 6.13.) dubina „prodiranja“ fiktivne sfere ispod ravni dva vodica je :
22
d
•
Sistem zaštite grmobranske instalacije se sastoji od: • Unutrašnjeg dijela i • Vanjskog dijela
Vanjski dio • Prihvata direktna atmosferska pražnjenja u objekat preko sistema prihvatnih vodiča • Sigurno provodi struju atmosferskog pražnjenja preko sistema spusnih vodiča • Odvodi struju atmosferskog pražnjenja preko sistema uzemljenja Unutrašnji sistem gromobraske instalacije • Sprečava opasno iskrenje objekta povezivanjem metalnih dijelova na jednu sabirnicu za izjednačenje potencijala • Mogu postojati i druge mjere zaštite u slučaju pojave napona koraka i napona dodira za ljude koji se nalaze van objekta a u blizini spusnih vodiča
23
•
Minimalne vrijednosti parametara struje atmosferskog pražnjenja kao i odgovarajući radijusi (poluprečnici kotrljajućih sfera su dati u tabeli
24
Zaštita električne opreme i uređaja na krovu •
U skladu sa ustaljenom praksom metalna oprema i uređaji montirani na krovu ne moraju se štititi kada njihove mjere ne prelaze sljedeće vrijednosti: – Visina iznad krova 0.3 m – Njihova ukupna površina 1 m2 – Njihova najduža strana 2 m
•
Izolovani aparati i uređaji montirani na krovu koji ne štrče više od 0.5 metara iznad površine prihvatnog sistema ne moraju se štiti pomoću štapnih hvataljki prihvatnog sistema Dimnjaci izrađeni od izolacionog materijala moraju se zaštiti štapnom hvataljkom ili prstenom prihvatnog sistema kada se ne nalaze u zoni prihvatnog sistema
•
25
Prihvatni sistemi •
Gromobrasnka instalacija mora biti sposobna da izdrži naprezanja od struje atmosferskog pražnejnja
•
Krovovi od zapaljivih materijala se moraju štiti od opasnih djelovanja zagrijavanja provodnika zbog struje atmosferskog pražnjenja: prihvatni sistem se mora izvesti od materijala otpornih na koroziju kao što su bakar, aluminijum ili pocinčani čelik
•
Stubovi prihvatnog sistema blizu opreme koja se štiti namijenjeni da minimiziraju vjerovatnoću udara groma u objekte u njihovom štićenom prostoru kada je postavljena izolovana spoljašnja gromobranska instalacija
•
Na malim zgradama koje imaju krovne ivice, krovni provodnici se postavljaju po ivicama krova tako da se vode najmanje dva krovna provodnika ka spusnim vodovima na suprotnim uglovima objekta
•
Kada prirodni provodnici nisu na raspolaganju moraju se postaviti konvencionalni provodnici prihvatnog sistema na vanjsku ivicu objekta 26
Izolovana gromobranska instalacija •
•
•
Gromobranska instalacija koja je spojena na provodne elemente objekta i na sistem izjednačavanja potencijala samo na nivou zemlje definiše se kao “izolovana” spoljašnja instalacija Realizuje se korištenjem štapne hvataljke ili stuba postavljenih do objekta koji se štiti ili pomoću razapetih žica u vazduhu između stubova (na bezbjednom rastojanju) U visokim objektima spusni provodnici moraju se povezivati i kružnim provodnicima na svakih 20 metara visine
Neizolovana gromobranska instalacija U objektima sa brojnim provodnim dijelovima u spoljašnjim zidovima, prihvatni sistem i sistem uzemljenja moraju se spojiti sa provodnim dijelovima objekta na brojnim mjestima,koji se mogu koristiti i za izjednačenje potencijala. Na taj način smanjuju se naponi usljed udara groma. Takvi dijelovi projekta nazivaju se neizolovana gromobranska instalacija
27
•
•
• •
• • • • •
Kao konkretan primjer Projekta gromobranske instalacije treba uraditi Projekat gromobranske instalacije usamljenog industrijskog objekta ( proizvodnja namještaja i skladište) cije su dimenzije 40x20 (m) u tlocrtu i visine 60 (m) . Objekat ima 4. sprata , uradjen je od armiranog betona sa nosecim armirano-betonskim stupovima. Maksimalno rastojanje stupova je 15(m). U stupovima je ugradjena pocincana FeZn traka (kao spusni vod) 25x3 (mm) koja je spojena sa prstenastim uzemljivacem ( traka FeZn 25x4 (mm) ) i sa temeljnim uzemljivacem. Krov objekta je ravan i uradjen od izolacionog materijala koji ima , ujedno, i funkciju zaštite od oborina. Na krovu se nalaze i kucica za lift i kucica za kablovsku televiziju uz dimnjak od opeke. Njihova visina ne premašuje 5 (m). Na krovu postoje horizontalni oluci na svim stranama krova koji su uradjeni od pocincanog lima koji je debljine 0.6 (mm) i ciji je obim 300 (mm). Isto tako, postavljeni su i vertikalni oluci na sva cetiri ugla objekta istih dimenzija kao i oluci na krovu. Objekt je sagradjen na zemljištu ciji je specificni elektricni otpor 100(m). U procesu proizvodnje fabrike- pogona namještaja treba predvidjeti kontinuirano napajanje elektricnom energijom tj. pogon ne smije ostati bez napajanja. Za geografsko podrucje na kojem se nalazi Objekt (okolina Sarajeva) sa izokeraunicke karte se može ocitati podatak da je srednji broj dana u godini sa grmljavinom jednak Td=30. Objekt se napaja kabelskim vodom PP00 a lokacija ulaska u Objekt je ista kao i prikljucak na vodovodnu, plinsku i kanalizacionu mrežu. U blizini Objekta ne postoje nadzemni vodovi (didstributivne ili prenosne 28 mreže).
Rješenje - Očekivani broj direktnih udara
•
Za usamljeni objekat na ravnom zemljištu ekv površina je ograničena presjekom između površine zemlje i prave linije nagiba 1:3 koja polazi iz gornjih dijelova objekta (dodirujući ga) i koja rotira oko tog vrha. 29
30
31
6 X tg 25°=2.8 m
32
•
Zaštitni prostor se odnosi i na prostor oko temelja zgrade , sa dvije strane , i to
•
Prema tome, može se zakljuciti da ova zaštita nije dovoljna a što se može vidjeti i iz tabele ( objekat viši od 20 (m) a u zoni zaštite I). Može se zakljuciti da je optimalan sistem zaštite od atmosferskih pražnjenja preko prihvatnog sistema kombinacije mreže dimenzija okca 5x5 (m) + kotrljajuca fiktivna sfera za spusne vodove koji su instalirani na dimnjaku, na kucici za lift i kucici za kabelsku televiziju. Prihvatni sistem gromobranske zaštite , koji je uradjen na ovakav nacin, ne treba da ima i dodatne prihvatne hvataljke. Prema tome, željezna krovna konstrukcija mora biti zavarena za armaturu nosecih stupova ( ili traku FeZn 25x3 (mm) u stupu). Na prikladnoj visini svakog ugla Objekta treba planirati izvod iz noseceg stupa radi spajanja vertikalnih oluka na sistem. Unutar Objekta obavezno planirati izvod za spajanje sabirnice za izjednacavanje potencijala.
• •
•
33
•
Prihvatni sistem na krovu, osim obicne štapne hvataljke uz dimnjak, podrazumijeva postavljanje mreže od pocincane trake ( prema nacrtu) postavljene svakih 5 (m) , s tim što se treba imati na umu da ivicne trake mogu biti i oluci ali je uvijek bolje napraviti rješenje sa pocincanom trakom.
•
Ova traka se veže sa trakom spusni vodova , prema propisima, na svakih 10 (m) tako da se može reci da postoje spusne trake svakih 10( m).
•
Drugim rijecima, može se zakljuciti da pocincana traka , koja s postavlja u nosece armirane stupove, može da ima funkciju spusnog voda. „Vanjski spusni vod“ treba postaviti na uglovima Objekta kao pocincanu traku FeZn 25x3 (mm) koja se spaja sa uzemljivacem (izolaciono sigurnim ukrsnim spojem) i sa temeljnim uzemljivacem Objekta.
34
•
Imajuci u vidu da se radi o objektu nivoa zaštite I, rastojanje spusnih vodova se odredjuje preko sljedece tabele (IEC 1024)
•
Imajuci u vidu da je zgrada visoka 60 (m) (preko 20 (m)) to znaci da treba , od prizemlja pa više, na svakih 20 (m) horizontalno povezati provodnicima sve spusne vodove.
•
Inace, po propisima se spusni vodovi postavljaju na zid ili uz vertikalne oluke.
35
36
37
