Ochrona odgromowa i przepięciowa. Normy i zalecenia praktyczne
Ochrona odgromowa i przepięciowa
Normy i zalecenia
Andrzej Sowa
1. Ochrona odgromowa
ObowiÄ…zujÄ…ce obecnie normy ochrony odgromowej:
PN-86/E-05003/01 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Wymagania ogólne.
PN-89/E-05003/03 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Ochrona obostrzona
PN-92/E-05003/04 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Ochrona specjalna.
PN-IEC 61024-1 Ochrona odgromowa obiektów budowanych. Zasady ogólne
Obowiązkowe stosowanie powyższych norm wynika z Rozporządzenia Ministra Rozwoju Regionalnego i
Budownictwa z dnia 31.08.2001 zmieniajÄ…ce rozporzÄ…dzenie w sprawie wprowadzenia obowiÄ…zku stoso-
wania niektórych Polskich Norm dla budownictwa
Uzupełniające informacje dotyczące wybranych problemów ochrony odgromowej zawarte są w normach:
PN-IEC 61024-1-1 : Ochrona odgromowa obiektów budowanych. Zasady ogólne. Wybór po-
ziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych.
PN-IEC 61312-1: Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym. Zasady ogól-
ne.
Pr PN-IEC 61024-1-2 :Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne. Prze-
wodnik B  Projektowanie, montaż, konserwacja i sprawdzanie urządzeń piorunochronnych.
Powyższe normy dotychczas nie wprowadzono do obowiązkowego stosowania.
W porównaniu z wcześniej obowiązującym wykazem norm obowiązkowego stosowania można zauważyć,
że wycofano z wykazu normę PN-86/E-05003/02 zawierającą wymagania dotyczące podstawowej
ochrony odgromowej budynków i obecnie dwie normy obowiązują (PN-86/E-05003/01 i PN-IEC
61024-1) określające podstawowe zasady ochrony odgromowej.
Pomijając problemy formalno-prawne jakie wynikają z przedstawionej zmiany, pojawiają się również no-
we zalecenia i wymagania, które różnią się od dotychczas obowiązujących. Dodatkowym problemem
mogą być różnice w podstawowych wymaganiach jakie zawierają: obowiązująca dotychczas norma
PN-86/E-05003/01 i wprowadzona PN-IEC 61024-1.
2. Ochrona przepięciowa
W tej grupie tematycznej należy wymienić normy dotyczące instalacji elektrycznej w obiekcie budow-
lanym:
PN-IEC 60364-4-443. Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla za-
pewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przez przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmos-
ferycznymi i Å‚Ä…czeniowymi. Listopad 1999
PN-IEC 60364-4-442 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla za-
pewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona instalacji niskiego napię-
cia przed przejściowymi przepięciami i uszkodzeniami przy doziemieniach w sieciach wyso-
kiego napięcia.
 Ochrona odgromowa i przepięciowa. Normy i zalecenia praktyczne
Uzupełniające wymagania znajdują się w normie:
PN-IEC 664-1. Koordynacja izolacji urządzeń elektrycznych w układach niskonapięcio-
wych. Zasady, wymagania i badania.
Norma PN-IEC 60364-4-443 dotyczy ochrony instalacji elektrycznej przed przepięciami atmos-
ferycznymi przenoszonymi przez rozdzielczą sieć zasilającą oraz ochrony przed przepięciami łącze-
niowymi, powstającymi w urządzeniach przyłączonych do instalacji. Norma nie dotyczy przypadków
bezpośredniego wyładowania piorunowego w linie niskiego napięcia sieci zasilającej lub instalacje
elektryczne budynków.
Urządzenia pracujące w obiekcie budowlanym powinny być tak dobrane, aby ich znamionowe napię-
cie udarowe wytrzymywane nie było mniejsze niż wymagane napięcie udarowe wytrzymywane, poda-
ne w tablicy 1.
Tablica 1. Wymagane znamionowe napięcia udarowe wytrzymywane urządzeń [PN-IEC
60364-4-443]
Znamionowe napięcie Wymagane napięcie udarowe wytrzymywane dla [kV]
instalacji [V]
Sieć trój- Sieć jednofa- Urządzeń w/przy złą- Urządzeń rozdzielczych Odbiorników Urządzeń specjalnie
fazowa zowa z punk- czu instalacji (wy- i obwodów odbiorczych (wytrzymałość chronionych (wy-
tem środko- trzymałość udarowa (wytrzymałość udarowa udarowa ka- trzymałość udarowa
wym kategorii IV) kategorii III) tegorii II) kategorii I)
- 120-240 4 2,5 1,5 0,8
230/400 - 6 4 2,5 1,5
400/690 - 8 6 4 2,5
1 000 - Wartości uzależnione od konstrukcji sieci
Kategoria IV jest adresowana do zakładów energetycznych dozoru technicznego.
W normie stwierdzono, że w przypadku gdy instalacja jest zasilana za pomocą ułożonej w ziemi linii
kablowej niskiego napięcia i nie jest podłączona z liniami napowietrznymi, to napięcie udarowe wy-
trzymywane urządzeń, zgodnie z tablicą jest wystarczające i nie jest potrzebna żadna dodatkowa
ochrona przed przepięciami atmosferycznymi.
Potrzebę ochrony przed przepięciami zasygnalizowano w zaleceniach dotyczących instalacji elek-
trycznej w obiektach budowlanych zawartych w:
- Dziennik Ustaw nr 10 z dnia 8.02.1995 r. ,
- Dzienniku Ustaw nr 132 z dnia 28 10 1997r
Bardzo szczegółowe zalecenia dotyczące ochrony przed przepięciami znajdują się w:
Zalecenia dla instalacji elektrycznych w obiektach telekomunikacyjnych
TP S.A. z punktu widzenia kompatybilności elektromagnetycznej. Wprowa-
dzone ZarzÄ…dzeniem Nr 56 Prezesa ZarzÄ…du TP S.A. z dnia 18 grudnia 1997.
Warszawa 1998.
W zaleceniach tych stwierdzono m.in., system ochrony przeciwprzepięciowej instalacji zasilającej
powinien mieć strukturę kilkustopniową i powinien składać się z następujących stopni zabezpieczeń:
" stopień zabezpieczenia pierwotnego, znajdujący się przy wejściu kabla zasilającego do budyn-
ku, ewentualnie w rozdzielni głównej, zawierający ochronniki dostosowane do udarów o
względnie dużej energii (szczytowe wartości prądu udaru rzędu 100kA), przy krytycznych wy-
maganiach odnośnie czasu odpowiedzi na udar,
 Ochrona odgromowa i przepięciowa. Normy i zalecenia praktyczne
" wtórne stopnie zabezpieczeń, znajdujące się w wybranych punktach instalacji, zawierające
ochronniki dostosowane do względnie mniejszej energii udarów, ale charakteryzujące się krót-
kim czasem odpowiedzi na udar,
" dalsze stopnie ograniczające i filtrujące stany przejściowe, powstałe w wyniku działanie
dwóch pierwszych stopni zabezpieczeń (ochronniki przeznaczone do ograniczania nanosekun-
dowych zakłóceń impulsowych oraz filtry przeciwzakłóceniowe).
Zabezpieczenie pierwotne jest przeznaczone głównie do ograniczania udarów pochodzenia zewnętrz-
nego. Zabezpieczenia wtórne ograniczają stany przejściowe powstające po zadziałaniu zabezpieczenia
pierwotnego oraz udary generowane wewnÄ…trz budynku.
W przypadku sieci gazowych:
ROZPORZ
DZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 30 lipca 2001 r. w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać sieci gazowe. (Dz. U. Nr 97, poz. 1055) . Na
podstawie art. 7 ust. 2 pkt 2 ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. - Prawo budowlane (Dz. U. z 2000 r. Nr 106,
poz. 1126, Nr 109, poz. 1157 i Nr 120, poz. 1268 oraz z 2001 r. Nr 5, poz. 42) zarzÄ…dza siÄ™, co nastÄ™-
puje:
Stacje gazowe
ż 53. 1. Stacja gazowa powinna być zabezpieczona przed wyładowaniami i przepięciami elek-
trycznymi.
TÅ‚ocznie gazu
ż 78. Obiekty tłoczni powinny być wyposażone w:
5) instalację ochrony odgromowej i przeciwporażeniowej.
W przypadku zaleceń wojskowych :
ROZPORZ
DZENIE MINISTRA OBRONY NARODOWEJ z dnia 4 paz
dziernika
2001 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpo-
wiadać obiekty budowlane niebędące budynkami, służące obronności Państwa oraz ich usytu-
owanie. (Dz. U. Nr 120, poz. 1291) Na podstawie art. 7 ust. 2 pkt 2 ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. -
Prawo budowlane (Dz. U. z 2000 r. Nr 106, poz. 1126, Nr 109, poz. 1157 i Nr 120, poz. 1268 oraz z
2001 r. Nr 5, poz. 42, Nr 100, poz. 1085, Nr 110, poz. 1190 i Nr 115, poz. 1229) zarzÄ…dza siÄ™, co na-
stępuje:
ż 6b. 1. W instalacjach elektrycznych wykonanych na terenie obiektów budowlanych powinny być za-
stosowane:
6) urządzenia ochrony przepięciowej.
Zgodnie z zaleceniami przedstawionymi w normie IEC 61643-1 i jej wprowadzanym obecnie pol-
skim odpowiedniku PN IEC 61643-1, przeznaczeniem urządzenia ograniczającego przepięcia jest
ochrona instalacji i urządzeń przed działaniem przepięć przejściowych oraz odprowadzanie prądów
piorunowych. Urządzenia ograniczające przepięcia przeznaczone do montażu w instalacji elektrycznej
o napięciu do 1000V wewnątrz obiektów budowlanych zawierają co najmniej jeden element nielinio-
wy i powinny być poddane próbom klasy I, II lub III.
Właściwości różnych typów urządzeń ograniczających przepięcia oraz ich przeznaczenie w zależności
od klasy próby przedstawiono w tablicy 2.
Urządzenia ochrony przepięciowej badane zgodnie z wymogami poszczególnych klas będą w dalszej
części opracowania nazywane ogranicznikami przepięć klasy I, II lub III.
 Ochrona odgromowa i przepięciowa. Normy i zalecenia praktyczne
Tablica 2. Charakterystyka i przeznaczenie ograniczników przepięć stosowanych w sieci elektro-
energetycznej niskiego napięcia (do 1000 V).
Klasy prób * Przeznaczenie
Ochrona przed bezpośrednim oddziaływaniem prądu piorunowego, przepięciami
Klasa I (B)
atmosferycznymi oraz wszelkiego rodzaju przepięciami łączeniowymi, wyrówny-
wanie potencjałów instalacji wchodzących do obiektu budowlanego.
Ochrona przed indukowanymi przepięciami atmosferycznymi, wszelkiego rodzaju
Klasa II (C)
przepięciami łączeniowymi lub przepięciami  przepuszczonymi przez urządzenia
ochrony przepięciowej badane zgodnie z wymaganiami klasy I.
Ochrona przed indukowanymi przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi po-
Klasa III (D)
wstajÄ…cymi wewnÄ…trz obiektu budowlanego.
* oznaczenia: klasy I, II i III zgodnie z IEC 61643-1 z 1998.02, klasy B,C i D zgodnie DIN VDE 0675
Teil 6
Rozmieszczenie ograniczników przepięć w instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym w zależno-
ści od strefy zagrożenia piorunowego oraz kategorii instalacji przedstawia rys. 1.
Ochrona zgodnie z PN-IEC 61024-1 i PN-IEC 61312-1
Ochrona zgodnie z PN IEC 60364-4-443
Kategoria instalacji
Kategoria
Kategoria instalacji
III lub II
Instalacji I
IV lub III
UrzÄ…dzenie
Ograniczniki klasy I Ograniczniki
pioruno-
przepięć klasy II
chronne
L1
L2
L3
kWh
I
N
urzÄ…dzenie
PE
Ograniczniki
Szyna wyrów-
przepięć klasy III
nawcza
Główna szyna wyrównawcza
Uziom
fundamentowy
Strefa 3
Strefa 2
Strefa 0
Strefa 1
Rys.1. Podział ograniczników przepięć w instalacji elektrycznej w obiekcie budowlanym w zależności od
stref zagrożenia piorunowego oraz kategorii instalacji eklektycznej
odległości pomiędzy układami ograniczników klasy I i II (np. w których jest tylko jedna rozdzielnica
lub tablica rozdzielcza) należy zastosować dodatkowe indukcyjności odsprzęgające lub iskiernikowo-
warystorowe ograniczniki klasy I obniżające przepięcia poniżej 1500V.
 Ochrona odgromowa i przepięciowa. Normy i zalecenia praktyczne
3. Odporność udarowa
urządzeń elektrycznych i elektronicznych
Zadaniem elementów i układów ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej jest ograniczenie udarów do
poziomów niegroz
nych dla urządzeń, leżących poniżej poziomów odporności urządzeń na zakłócenia.
W przypadku impulsowych zakłóceń należy posiadać dane określające odporność urządzeń na działanie
udarów napięciowych / prądowych dochodzących z instalacji elektrycznej, z linii transmisji sygnałów oraz
z układu wyrównywania potencjałów lub uziemienia.
Dokładny opis badań odporności urządzeń na działanie udarów napięciowych zawarty jest w nor-
mach:
PN-EN 61000-4-4:1998, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Metody badań i pomiarów. Ba-
dania odporności na serie szybkich zakłóceń impulsowych. .
PN-EN 61000-4-5:1998, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Metody badań i pomiarów.
Badania odporności na udary.
Uwzględniając potrzebę zachowania marginesu bezpieczeństwa pomiędzy pozio-
mem ograniczania przepięć a wytrzymałością udarową urządzeń należy ograni-
czyć przepięcia do 1500V.
Tablica Przykładowe poziomy odporności udarowej typowych urządzeń elektryczny i elektronicznych
Urządzenia Poziomy wytrzymałości urządzeń od strony zasilania napięciem przemiennym na
udary napiÄ™ciowo-prÄ…dowe (1,2/50-8/20 µs)
- 2000 V pomiędzy przewodami fazowymi (i neutralnym jeśli występuje) a
Zasilacze UPS
ochronnym,
(EN 50091-2: 1995)
- 1000 V pomiędzy przewodami fazowymi oraz przewodem ochronnym
Urządzenia zasilające Obwody zasilania zespołów prostowniczych i siłowni oraz obwodów wyjścio-
w telekomunikacji wych przetwornic napięcia przemiennego
(PN-T-83101)
- 2000 V (udary niesymetryczne),
- 1000 V (udary symetryczne).
Urządzenie elektryczne Urządzenia elektryczne i elektroniczne przeznaczone do użytkowania w środowisku
i elektroniczne mieszkalnym, handlowym i lekko przemysłowym
(PN-EN 50082-1)
- 2000 V- (udary niesymetryczne),
- 1000 V (udary symetryczne).
Urządzenie elektryczne Urządzenia powszechnego użytku, narzędzia elektryczne, podobne urządzenia elek-
powszechnego użytku tryczne
PN-EN 5014-2
- 2000 V pomiędzy przewodami fazowymi (i neutralnym jeśli występuje) a
ochronnym,
- 1000 V pomiędzy przewodami fazowymi oraz przewodem ochronnym
UrzÄ…dzenia informatycz- UrzÄ…dzenia informatyczne.
ne.
- 2000 V pomiędzy przewodami fazowymi (i neutralnym jeśli występuje) a
PN-EN 55024 ochronnym,
- 1000 V pomiędzy przewodami fazowymi oraz przewodem ochronnym