Bezpośrednie uderzenie pioruna w obiekt budowlany pozbawiony urządzenia piorunochronnego może spowodować : powstanie pożaru, uszkodzenie pokryć dachowych,wybicie szyb oraz uszkodzenie ścian, zniszczenie instalacji elektrycznej i telekomunikacyjnej wewnątrz obiektu (zniszczenie wszelkiego rodzaju przewodów, gniazd, aparatów przewodów, gniazd, aparatów elektrycznych), zniszczenie wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych i elektronicznych zainstalowanych w obiekcie. Rozpływający się prąd piorunowy może również być niebezpieczny dla ludzi przebywający wewnątrz lub w sąsiedztwie obiektu budowlanego.
Ochronę odgromową obiektów budowlanych i dobór elementów instalacji piorunochronnej należy wykonywać należy zgodnie z PN/E-05003 (arkusze 01,03 i 04) oraz z PN-IEC 61024-1:2001. W skład instalacji piorunochronnej wchodzą:
zwody przeznaczone do bezpośredniego przejmowania wyładowania atmosferycznego
przewody odprowadzające łączące zwody z przewodami uziemiającymi lub uziomem fundamentowy
przewody uziemiające łączące przewody odprowadzające z uziomem
uziomy czyli elementy metalowe lub zespoły tych elementów umieszczone w gruncie i zapewniające z nimi połączenie elektryczne
INSTALACJA NADZIEMNA
ZWODY-zwodami mogą być przewodzące elementy konstrukcyjne obiektu , tzw. zwody naturalne, lub przewody umieszczone tylko w celach ochrony odgromowej, tzw. zwody sztuczne.
Najmniejszy wymiar znamionowy, najczęściej stosowanego materiału na do ochrony odgromowej, zgodnie z normą PN-IEC 60024-1 wynosi:
stal ocynkowana - 50 mm2 (co odpowiada średnicy 8 mm ) Wymiar oka siatki zwodu poziomego zależny jest od przyjętego poziomu ochrony i powinien być zgodny z PN-IEC-61024-1.
PRZEWODY ODPROWADZAJĄCE- podobnie jak w przypadku zwodów ,jako przewody odprowadzające należy wykorzystać przewody naturalne lub przewody sztuczne.
Najmniejszy wymiar znamionowy,najczęściej stosowanego materiału do ochrony odgromowej, zgodnie z normą PN-IEC 60024-1 wynosi:
stal ocynkowana - 50mm2 (co odpowiada średnicy 8mm)
Średnia odległość pomiędzy przewodami odprowadzającymi zależna jest od założonego poziomy ochrony i powinna być zgodna z PN-IEC-61024-1 i na jej podstawie oblicza się wymaganą ilość przewodów odprowadzających dla obiektu budowlanego.
PRZEWODY UZIEMIAJĄCE- w części nadziemnej należy chronić przed uszkodzeniem poprzez osłonę do wysokości 1,5 m nad ziemią i głębokości 0,2 m w ziemi ( lub poprzez zastosowanie materiałów o przekrojach większych w porównaniu do przewodów odprowadzających ).
W miejscu połączenia przewodów odprowadzających z uziemiającymi powinny się znajdować zaciski lub studzienki probiercze . Znormalizowane zaciski probiercze należy zainstalować na wysokości 0,3 m do 1,8 m od podłoża. INSTALACJA PODZIEMNA
Zadaniem u z i o m ó w jest zapewnienie niskoimpedancyjnej drogi przepływu do ziemi prąd w piorunowych wyładowań doziemnych oraz poprawność działania układów ochrony przepięciowej .
Tworząc układ uziomowy należy ograniczyć występowanie różnic potencjałów pomiędzy poszczególnymi elementami uziomu. Spełnienie tego warunku wymaga tworzenie układu symetrycznego o trwałych i pewnych połączeniach pomiędzy poszczególnymi elementami uziomu. Należy zachować wymagane przepisami odstępy pomiędzy elementami uziomu a kablami dochodzącymi do obiektu, wejściami do obiektu, przejściami dla pieszych itp.
Uziomy do ochrony odgromowej podzielono na typ A i typ B.
- do typu A należą uziomy pionowe oraz poziome (promieniowe)
- do typu B na którego zaliczamy uziomy otokowe, kratowe i fundamentowe
UZIOMY NATURALNE należy wykorzystać w pierwszej kolejności do celów ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej a mogą nimi być ;
- nieizolowane od ziemi podziemne metalowe części chronionych obiektów i urządzeń
- żelbetowe fundamenty i podziemne części chronionych obiektów( nieizolowane od ziemi lub zamalowane warstwą przeciwwilgociową) oraz inne dopuszczone w przepisach. Jako uziomy naturalne nie powinny być stosowane;
- kable i rury mające osłony przeciwkorozyjne z materiałow termoplastycznych
- rurociągi metalowe mające wstawki izolacyjne
- ciągi rur metalowych przeznaczonych dla palnych cieczy lub gazów oraz ogrzewania.
UZIOMY SZTUCZNE typu A - zalicza się metalowe uziomy poziome np. z bednarki ocynkowanej (w tym promieniowe) oraz uziomy pionowe wbijane (w tym uziomy ukośne) połączone z każdym przewodem odprowadzającym.
Tworząc uziom typu A urządzenia piorunochronnego należy zastosować dwa elementy składowe, a każdy z nich powinien mieć długość równą:
- L w przypadku poziomych uziomów promieniowych
- 0,5 L w przypadku uziomów pionowych lub ukośnych
Minimalne długości poziomych uziomów L w zależności od przyjętego poziomu ochrony obiektu i zadanej rezystywności gruntu zawierają przepisy.
Do uziomu typu A zaliczany jest również uziom otokowy łączący przewody odprowadzające, jeśli znajduje się w ziemi na odcinku mniejszym niż 80% całej jego długości
Uziomy pionowe należy pogrążać w gruncie w taki sposób, aby ich najniższa część była umieszczona na głębokości nie mniejszej niż 3 m, a najwyższa nie mniej niż 0,5 m pod powierzchnią ziemi. Obecnie, ze względu na opad wód gruntowych, zaleca się, aby najniższa część uziomu pionowego umieszczana była na głębokości 4 m ( np. za pomocą uziomów pionowych składanych L= 3,5 m ).
UZIOMY SZTUCZNE typu B -zalicza się uziomy otokowe posiadające bezpośredni kontakt z gruntem na całej długości lub według normy PN-EN 62305-3 na długości powyżej 80%,uziomy fundamentowe i kratowe.
W przypadku uziomu otokowego lub fundamentowego należy określić promień r powierzchni objętej uziomem i porównać z minimalną długością L
- jeżeli r jest większe lub równe L, to uziom fundamentowy lub otokowy jest wystarczający
- jeżeli r jest mniejsze od L, to uziom należy uzupełnić dodatkowymi uziomami poziomymi lub pionowymi, z których każdy mieć długość Ldod następującą:
-uziom poziomy Ldod = L-r
-uziom pionowy Ldod=( L-r )/2
tak dobrane uziomy uzupełniające należy dołączyć do uziomu otokowego we wszystkich miejscach połączeń przewodów odprowadzających
Na odcinkach, gdzie nie można zastosować ciągłego uziomu otokowego dopuszcza się jego przerwanie; w takim przypadku uziom musi być zakończony z każdej strony uziomem pionowym (szpilkowym) o głębokości pogrążenia minimum 3 m. Uziom otokowy należy przyspawać z dwóch stron do uziomu pionowego. Spoinę po oczyszczeniu należy zabezpieczyć farbą antykorozyjną lub lakierem asfaltowym i owinąć szczelnie taśmą "Denso" lub antykorozyjną masą uszczelniającą . UZIOM FUNDAMENTOWY- sztuczny jest pewnym rodzajem otoku fundamentowego. Jest on układany w dolnej warstwie ławy fundamentowej, która znajduje się bezpośrednio na gruncie podłoża. Przekrój poprzeczny elementów stalowych nie powinien być mniejszy niż 100 mm2 ( np. bednarka 25x 4 mm ). Zapewnienie ochrony antykorozyjnej wymaga otuliny betonowej elementów stalowych o grubości co najmniej 50 mm. Wykonując taki uziom należy uwzględnić następujące zalecenia;
-elementy stalowe nie mogą zmieniać położenia podczas wylewania betonu ( stosować uchwyty wbijane w grunt )
-płaskowniki stalowe należy umieszczać pionowo (dłuższy bok przekroju poprzecznego prostopadły do powierzchni gruntu ) stosując uchwyty co 2-3 m.
Uziom należy umieszczać pod fundamentem zewnętrznych ścian budynku.
W przypadku rozległych uziomów można umieszczać pod fundamentem ścian wewnętrznych lub tworzyć sieć o okach siatki 10 m. Przy łączeniu uziomów w gruncie z uziomem fundamentowych należy uwzględnić wymagania wynikające z różnic potencjałów galwanicznych.
POMIARY REZYSTANCJI UZIEMIEŃ
Pomiar rezystancji (impedancji ) uziemień może być realizowany :
- metodą techniczną, zwaną metodą amperomierza i woltomierza, w której prąd przemienny o stałej wartości przepływa pomiędzy uziomem podlegającym próbie a sondą prądowym i sondą pomiarową napięciową. Przy określaniu sposoby rozmieszczenia elektrod należy przestrzegać zasady aby sonda napięciowa znajdowała się praktycznie poza strefą rozpływu prądu. W większości przypadków uzyskuje się poprawne wyniki rezystancji RE uziomów skupionych ( zajmujących niewielki obszar np. pionowe, kratowe, krótkie poziome L< 4m) dla odległości 20 m pomiędzy badanym uziomem a poszczególnymi sondami pomiarowymi.Sondę napięciową należy umieszczać w połowie odległości pomiędzy badanym uziomem a sondą prądową. Norma PN-IEC 60364-6-61 podaje, aby sprawdzić poprawność pomiaru należy wykonać dwa następne przy przesunięciu sondy napięciowej raz o 6 m w kierunku uziomu badanego,a drugi raz o 6 m w kierunku sondy prądowej.Jeżeli wartość mierzonej za każdym razem rezystancji zmienia się nieznacznie to średnią z tych trzech pomiarów można przyjąć jako szukaną wartość pomiarową, w przypadku znacznych różnic pomiary należy powtórzyć przy powiększonej odległości pomiędzy uziomem badanym a sondą prądową.Metoda techniczna nadaje się szczególnie do pomiarów małych rezystancji uziomów, gdy wartość spodziewana jest mniejsza od 2 omów. - metodą kompensacyjną, zwaną także metodą zerowa. Odległości rozmieszczenia elektrod i wymagania są takie same jak przy metodzie technicznej.Metoda kompensacyjna stosowana jest do pomiarów rezystancji uziomu o spodziewanej wartości od kilku do kilkuset omów.
NAJWIĘKSZE DOPUSZCZALNE WARTOŚCI rezystancji uziomów instalacji piorunochronnej Rw
- dla uziomów pionowych, pionowych i mieszanych oraz stóp fundamentowych w zależności od rodzaju gruntu ;
dla gruntu podmokłego, bagiennego, próchnicznego, torfiastego, gliniastego - 10 omów
dla wszystkich pośrednich rodzajów gruntu - 20 omów
dla gruntu kamienistego skalistego - 40 omów
- dla uziomów otokowych i ław fundamentowych :
dla gruntu podmokłego, bagiennego, próchnicznego, torfiastego, gliniastego - 15 omów
dla wszystkich pośrednich rodzajów gruntu - 30 omów
dla gruntu kamienistego i skalistego - 50 omów
NAJWIĘKSZE DOPUSZCZALNE WARTOŚCI wypadkowe rezystancji instalacji piorunochronnej wszystkich uziomów obiektu Rz
- dla uziomów poziomych, pionowych, stóp i mieszanych oraz stopy fundamentowej w zależności od rodzaju gruntu
dla gruntu kamienistego i skalistego - 10 omów
dla pozostałych rodzajów gruntu - 7 omów
- dla uziomów otokowych i ław fundamentowych
dla gruntu kamienistego i skalistego- 15 omów
dla pozostałych rodzajów gruntu - 10 omów
WSPÓŁCZYNNIKI POPRAWKOWE Wk
uwzględniające sezonowe zmiany rezystywności gruntu w ciągu roku dają informację jaką rezystancję może osiągnąć badany uziom. Maksymalną rezystancję uziomu wyznacza się mnożąc wartość pomierzoną Rp przez współczynnik poprawkowy Wk uwzględniający sezonowe zmiany rezystywności gruntu.
Rpo= Rp * Wk
Wartości współczynnika Wk
1.pojedynczy uziom poziomy L< 30m ( głębokości ułożenia od 0,6 do 1 m) dla gruntu w czasie pomiarów:
- suchy Wk= 1,4
- wilgotny Wk= 2,2
- mokry Wk= 3,0
2.uziom pionowy L= 2 - 5 m dla gruntu w czasie pomiarów:
- suchy Wk= 1,2
- wilgotny Wk= 1,6
- mokry Wk= 2,0
3.uziom pionowy L > 5m dla gruntu w czasie pomiarów;
- suchy Wk= 1,1
- wilgotny Wk= 1,2
- mokry Wk= 1,3
suchy- w okresie od czerwca do września ( włącznie) z wyjątkiem trzydniowych okresów po długotrwałych opadach
wilgotny- poza okresem zaliczanym do suchego z wyjątkiem trzydniowych okresów po długotrwałych opadach i stopieniu śniegu
mokry- w okresie trzech dni po długotrwałych opadach i stopieniu śniegu.
PROTOKÓŁ POMIAROWY
Protokoły pomiarowe wykonuje się po badaniach:
odbiorczych - po wykonaniu nowej instalacji odgromowej
okresowych - co 5 lat
na żądanie -np. po remoncie instalacji odgromowej
Wykonanie pomiarów rezystancji uziemień wraz z instalacją piorunochronną w obiektach budowlanych zawierających więcej niż jedno odprowadzenie do uziomu w ziemi, dzieli się na dwa główne etapy:
- pomiary rezystancji każdego uziemienia
- pomiary rezystancji każdego przewodu odprowadzającego.
Dane z pomiarów należy zamieścić w kolejno numerowanym protokole pomiarowym , który powinien co najmniej zawierać następujące punkty:
1.Pomiary wykonano w warunkach;
a/pogoda w dniu pomiarów; słoneczna/deszczowa/pochmurna
b/pogoda w ostatnich trzech dniach; słoneczna/deszczowa/pochmurna
c/rodzaj gruntu;podmokły/gliniasty/pośredni rodzaj/kamienisty/skalisty
d/grunt w czasie pomiarów;suchy/wilgotny/mokry
2.Zapoznano się z układem instalacji i rodzajem uziomów;
a/instalacja zewnętrzna (przewody odprowadzające) wykonano z ;
bednarki ocynkowanej....[mm]/drutu o średnicy....[mm]
b/instalacja wewnętrzna(przewody uziomowe i wyrównawcze) wykonana z
bednarki ocynkowanej....[mm]/drutu o średnicy....[mm]
c/instalacja w ziemi; uziom otokowy/uziom półotokowy/uziomy poziome/uziomy szpilkowe/ wykonana z bednarki ocynkowanej .....[mm]/drutu o średnicy....[mm]
3.Pomiary wykonano metodą; techniczną/kompensacyjną
4.Dane z pomiarów zamieścić w tabeli zawierającej kolumny
Lp. liczba porządkowa
ZK nr i usytuowanie na dołączonym zacisku kontrolnego
Rp rezystancja pomierzona
Wk współczynnik korekcyjny uwzględniający wilgotność gruntu
Rpo rezystancja pomierzona skorygowana współczynnikiem Wk
Rpo=Rp * Wk
Rw największa dopuszczalna rezystancja
Rwb największa dopuszczalna rezystancja uwzględniająca błąd pomiarowy przyrządu w/g wzoru Rwb=Rw-(Rw*Xb)/100
gdzie Xb oznacza błąd pomiarowy przyrządu który wynosi +- .....%
przerwa w obwodzie pomiarowym
Wyniki pomiarów można uznać za pozytywne jeżeli:
Rpo< Rwb lub Rpo=Rwb ,<="" Rpo="Rwb" lub=""> korozja przewodów jest mniejsza od 40% oraz w żadnej pozycji ma znaku <="" Rpo="Rwb" lub="">
Na ostatniej stronie (końcowej) stronie protokołu podać typ przyrządu pomiarowego, numer seryjny, oraz datę ważności świadectwa legalizacyjnego
6.Dokonano oględzin połączeń złączy kontrolnych i innych, zewnętrznego stanu technicznego instalacji ,stopnia skorodowania przewodów, oraz stanu instalacji w ziemi
-instalacja zewnętrzna jest skorodowana w ....%
- instalacja w ziemi jest skorodowana w....% ............ 7.Termin następnego badania; miesiąc ,rok
8.Uwagi i zalecenia pokontrolne:
-bez uwag, w każdej pozycji pomiarowej ocena wyników pomiarów jest pozytywna
-ocena wyników pomiarów jest pozytywna z wyjątkiem pozycji wyszczególnionych na stronie uwag i zaleceń
9.Ocena końcowa:
-instalacja i urządzenia nadają się do eksploatacji
-instalacja i urządzenia nie nadają się do eksploatacji z powodów opisanych w zaleceniach pokontrolnych
-instalacja i urządzenia będą zdatne do eksploatacji po usunięciu usterek opisanych z zaleceniach pokontrolnych
10.Imię i nazwisko osoby wykonującej pomiary - nr świadectwa kwalifikacji z uprawnieniami do prac kontrolno-pomiarowych
11.Imię i nazwisko osoby zatwierdzającej protokół- nr świadectwo kwalifikacji "D"
(należy wybrać lub wpisać odpowiednie dane)
LITERATURA:
[1]Zespół pod redakcją Krystyna Kuprysa.;Pomiary w elektroenergetyce Wytyczne .Wydanie drugie poprawione 2004r
[2] Renata Markowski, Andrzej W.Sowa.;Ochrona odgromowa obiektów budowlanych.Dom Wydawniczy Medium Warszawa 2009
[3] Jan Strzałka.;Konspekt-podstawowe wiadomości z zakresu bezpiecznej eksploatacji instalacji i urządzeń elektroenergetycznych .Materiały szkoleniowe dla O/Kraków SEP. Kraków 1995 [4] Jan Strzałka, Tadeusz Wojnis.:Zasady wykonywania pomiarów uziemień i oceny wyników pomiarów. Katedra Elektroenergetyki AGH 2003r
[5] Egzamin kwalifikacyjny D i E (w pytaniach i odpowiedziach z zakresu eksploatacji urządzeń, instalacji i sieci elektroenergetycznych) Zeszyt:1-9
[6] Podręcznik INPE dla elektryków.:Zeszyt nr II Ochrona odgromowa obiektów budowlanych
[7] Stowarzyszenie Polskich Energetyków Kurs przygotowawczy Egzamin kwalifikacyjny grupa 1 sieci, urządzenia i instalacje elektryczne.Wydawnictwo Medium Warszawa 2004.
Wykonanie i opracowanie strony: Marek Sokołowski
Wszelkie prawa zastrzeżone.