Systém ochrany proti přepětím (ochrana proti blesku): integrované schéma externí a interní ochrany

​

​1. Pozadí a cíle řešení​

Blesková činnost je významným faktorem ohrožujícím bezpečnost budov, osob a vnitřního vybavení. Blesky generují vysoké intenzity přímých proudů a dočasné přetlaky. Tyto mohou nejen způsobit poškození budovy a fyzické zničení vybavení, ale také proniknout přes kovové vedení, jako jsou napájecí linky a signální linky, což vede k poruchám elektronického vybavení, ztrátě dat a dokonce i sekundárním pohromám, jako jsou požáry. Toto řešení má za cíl vytvořit komplexní ochranný systém složený z Externího bleskosprávného systému (ELPS) a Zásobníků pro ochranu před přetlakem (SPD), který efektivně zachytává, směruje, odvádí a omezí bleskovou energii, aby byla maximalizována strukturní bezpečnost budovy a zajistila kontinuitu a stabilitu provozu vnitřního vybavení a systémů.

​2. Přehled komponent bleskosprávného systému (LPS)​

Účinný integrovaný bleskosprávný systém (LPS) se skládá ze dvou nezbytných a vzájemně se doplňujících základních komponent:

• ​Externí bleskosprávný systém (ELPS):​​ Hlavně navržen k obraně proti přímým bleskovým úderům.
• ​Vnitřní bleskosprávný systém (ochrana před přetlaky, SPD systém):​​ Hlavně navržen k obraně proti dočasným přetlakům (přetlakovým vlnám) způsobeným elektromagnetickým impulsem blesku (LEMP) pronikajícím do vybavení přes linky.

​3. Instalační schéma externích hromosvalů (ochrana proti přímým úderům)​​

• ​Základní funkce:​​ Zachytit přímé bleskové údery a bezpečně vedou velké bleskové proudy do země, zabránit fyzickému poškození (jako průnik, požár, strukturální poškození), které může přímý úder způsobit samotné struktuře budovy.
• ​Klíčové komponenty:​​
• ​Systém atmosférických hromosvalů (bleskosvaly/pásky/sítě):​​ Nainstalované na střechu budovy nebo na nejvyšší body, aby přitahovaly a přijímaly bleskové údery. Vyberte vhodný typ (např. sval, síť, pás) a rozložení podle tvaru a plochy budovy, aby bylo zajištěno pokrytí ochrany odpovídající principu "valečkové metody".
• ​Vodiče k zemi:​​ Používají se k vedení bleskového proudu od atmosférického hromosvalu k zemnímu hromosvalu. Měly by vést po nejkratších a nejpřímějších trasách, s dostatečným množstvím a rovnoměrným rozložením (rozestupy v souladu s předpisy). Materiály jsou obvykle zinkované tenké nebo kulaté oceli. Vyhnete se instalaci poblíž běžných pohybových tras lidí nebo použijte izolační ochranná opatření.
• ​Zemní hromosval:​​ Odvádí bleskový proud do země. Je to jádro a základ ochranného systému; jeho kvalita (hodnota zemního odporu) je klíčová. Obvykle se skládá z zemních elektrod (vertikální tyče, horizontální vodiče) a spojovacích vodičů. Použijte materiály odolné vůči korozi (např. zinkovaná ocel, měď), zajištěte dostatečnou hloubku zakopání a vytvořte efektivní ekvipotentní spojení (základní zazemlení) okolo budovy. Zemní odpor by měl být minimalizován (obvykle požadováno ≤10Ω, specifické požadavky podle příslušných standardů).
• ​Místa instalace:​​
• Nejvyšší body střechy budovy a místa náchylná k úderům (rohy, okapové hrany, parapety, výfukové otvory, komíny atd.).
• Speciální konstrukce (např. věže, antény, nosiče solárních panelů) vyžadují individuální nebo integrované zvážení.
• ​Klíčové body schématu:​​
• ​Dodržování standardů:​​ Přísné dodržování národních a odvětvových norem pro návrh bleskosprávné ochrany (např. GB 50057 "Návrhový kodex pro bleskosprávnou ochranu budov", ekvivalentní IEC 62305 sérii).
• ​Kvalita materiálů:​​ Použití vysokokvalitních, odolných vůči korozi materiálů splňujících normy.
• ​Ekipotentní spojení:​​ Všechny kovové komponenty (např. potrubí, obaly vybavení, kovové střechy, ocelové konstrukce) musí být spolehlivě spojeny s nejbližším vodičem k zemi nebo zemním hromosvalem, aby se zabránilo bočním skokům.
• ​Bezpečné oddělovací vzdálenosti:​​ Zajištěte dostatečné bezpečné oddělovací vzdálenosti mezi atmosférickými hromosvaly a strukturou a mezi vodiči k zemi a službami/trubkami.
• ​Spolehlivé spojení:​​ Všechny spojovací body musí být pevné (svarování nebo schválené klece), aby byla zajištěna dobrá elektrická spojitost.

​4. Instalační schéma vnitřních hromosvalů (SPD) (ochrana proti bleskovým přetlakům)​​

• ​Základní funkce:​​ Omezit dočasné přetlaky (přetlakové vlny) způsobené bleskem, které pronikají přes napájecí linky, signální linky, komunikační linky atd., a udržovat je na bezpečné úrovni, kterou vybavení může snést, aby se zabránilo poškození přetlakem/přetokem.
• ​Klíčové komponenty: Zásobník pro ochranu před přetlakem (SPD),​​ také známý jako tlumič přetlaků nebo hromosval:
• ​Tlumič dočasného přetlaku (TVS):​​ Často používán pro ochranu jemného vybavení nebo signálních linek.
• ​Ochrana před přetlakem:​​ Obecný termín zahrnující různé technologie (např. Metal Oxide Varistor MOV, Gas Discharge Tube GDT, pevné státy ochrany).
• ​SPD pro napájení:​​ Nainstalované na různých úrovních distribučního systému (hlavní distribuce, vedlejší distribuce, před konečným vybavením).
• ​SPD pro signál/data:​​ Nainstalované na vstupních portech telefonních linek, síťových linek (např. RJ45), koaxiálních kabelů (např. CCTV video, satelitní signály), řídicích linek atd.
• ​Zemní spojení:​​ SPD musí být dobře zazemleny přes nízkoodporovou cestu, aby efektivně odváděly přetlakové proudy. Zemní vodiče by měly být co nejkratší, přímější a silnější ("Krátký-Přímý-Silný" princip).
• ​Místa instalace a úrovně (stupňovaná ochrana - koordinace):​​
• ​První stupeň ochrany (Třída I / Typ 1 SPD):​​
• ​Místo:​​ Hlavní distribuční panel budovy/Hlavní vstup (typicky na hranici LPZ 0A/0B → LPZ 1).
• ​Funkce:​​ Odvádí většinu obrovské energie (vlna 10/350μs) z přímých úderů nebo blízkých úderů, omezující zbytkové napětí na nižší úroveň. Typicky používá hromosvaly s vysokou kapacitou vypouštění. Vyžaduje velmi spolehlivé zazemlení.
• ​Druhý stupeň ochrany (Třída II / Typ 2 SPD):​​
• ​Místo:​​ Podlažní distribuční panely, oblastní distribuční panely, hlavní rozvodna v prostorách s vybavením (na hranici LPZ 1 → LPZ 2).
• ​Funkce:​​ Dále omezí zbytkové přetlakové napětí projitá prvním stupněm a přetlaky způsobené vnitřními přepínacími operacemi (vlna 8/20μs), poskytující ochranu zónového vybavení. Typicky používá hromosvaly omezující napětí (např. založené na MOV).
• ​Třetí stupeň ochrany (Třída III / Typ 3 SPD / ochrana před použitím):​​
• ​Místo:​​ Okamžitě před vybavením, v zásuvkách/zásuvkových pásech nebo v interních obvodech vybavení (na hranici LPZ 2 → LPZ 3).
• ​Funkce:​​ Udržuje zbytkové přetlakové napětí (kombinační vlna) na portech vybavení, poskytující finální stupeň jemné ochrany. Kriticky důležité pro citlivé elektronické vybavení (např. servery, pracovní stanice, PLC, lékařské zařízení, komunikační vybavení). Také používáno na vstupy signálních linek.
• ​Klíčové body schématu:​​
• ​Koordinace:​​ SPD na různých úrovních musí dosáhnout koordinace energie a napětí (pomocí spojovacích/izolačních prvků mezi stupni nebo vlastních dekuplačních charakteristik SPD), aby byla energie postupně odváděna a napětí redukováno stupněm. To zabrání selhání nižších stupňů SPD kvůli nadměrné energii.
• ​Kvalita zazemlení:​​ Efektivní zazemlení SPD je klíčové pro celkovou efektivitu schématu. Zemní vodiče by měly být ideálně kratší než 0,5 metru, s dostatečnou plochou průřezu (podle třídy a umístění SPD, obvykle ≥6-25mm² drátovaná měď).
• ​Instalační dodržování předpisů:​​ Instalujte podle instrukcí produktu SPD a příslušných standardů, zajišťujíce správné spojení fází a země.
• ​Ekipotentní spojení:​​ Spojujte kovové skříně, stojany, kabelemové mosty atd., abyste vytvořili efekt "Faradayova klece", minimalizující vnitřní potenciální rozdíly.
• ​Pravidelná údržba:​​ SPD jsou často "obětavými" zařízeními vyžadujícími pravidelnou kontrolu (vizuální indikátor stavu, vzdálené upozornění) a testování. Selhavá SPD musí být rychle nahrazena.

​5. Komplexní přínosy a implementační hodnota řešení​

• ​Komplexní ochrana:​​ Externí systém chrání proti přímým úderům; vnitřní systém chrání proti indukovaným přetlakům (LEMP), tvoří kompletní ochrannou řetězec.
• ​Maximalizovaná bezpečnost:​​ Chrání strukturu budovy, lidské životy a cenné elektrické/elektronické vybavení před poškozením.
• ​Zajištění kontinuity provozu:​​ Snižuje riziko selhání vybavení, výpadků systému a ztráty dat způsobených blesky, což zlepšuje spolehlivost systému a kontinuitu podnikání.
• ​Snížení celkových nákladů vlastnictví:​​ Prevence je výrazně nákladově efektivnější než přímé náklady na poškození způsobené bleskovým úderem (náhrada vybavení) a nepřímé náklady (zastavení výroby, ztráta dat, reputační dopad).
• ​Dodržování předpisů:​​ Splňuje národní normy pro bezpečnost budov, elektrickou bezpečnost a bleskosprávnou ochranu.