Ograniczenie przepięć w instalacjach elektrycznych w obiektach budowlanych

Cechą charakterystyczną współczesnych urządzeń elektrycznych i elektronicznych jest ich stosunkowo niewielka odporność udarowa. Dotyczy to zarówno odporności na bezpośrednie oddziaływanie impulsowego pola elektromagnetycznego, jak i odporności na działanie napięć i prądów udarowych dochodzących do tych urządzeń z sieci zasilającej oraz z linii przesyłu sygnałów. Znaczną część uszkodzeń urządzeń i systemów elektronicznych wywołują napięcia i prądy udarowe powstające podczas wyładowań piorunowych. Obecnie szkody wywołane przez przepięcia atmosferyczne są wielokrotnie większe od zniszczeń powstających podczas bezpośrednich uderzeń piorunów w obiekty budowlane (pożary, uszkodzenia budynków, uszkodzenia instalacji itp.). Zaprojektowanie i wykonanie poprawnie działającego systemu ograniczania narażeń piorunowych do odpowiedniego poziomu wymaga posiadania niezbędnych informacji dotyczących: podstawowych parametrów charakteryzujących zagrożenie występujące podczas: – bezpośrednich wyładowań piorunowych w obiekty budowlane lub w ich bliskim sąsiedztwie, – bezpośrednich wyładowań piorunowych w instalacje dochodzące do obiektów lub wyładowań w sąsiedztwie tych instalacji, poziomów odporności przyłączy zasilania i sygnałowych urządzeń na działanie napięć i prądów udarowych, poziomów odporności urządzeń i systemów na oddziaływanie piorunowego pola elektromagnetycznego, możliwości ograniczania występujących zagrożeń przez elementy i układy ograniczające napięcia i prądy udarowe, wybranych zagadnień zewnętrznej i wewnętrznej ochrony odgromowej obiektów budowlanych. Narażenia powstające wskutek bezpośredniego oddziaływania rozpływającego się prądu piorunowego lub przepięcia atmosferyczne są szczególnie groźne dla urządzeń pracujących w rozbudowanych systemach elektronicznych. W takich przypadkach nawet drobne uszkodzenie pojedynczego urządzenia może unieruchomić cały system. Analizując zagrożenie piorunowe należy zwrócić uwagę na: wszelkiego rodzaju systemy telekomunikacyjne, sieci komputerowe, urządzenia stosowane w służbie zdrowia, systemy, których awaria lub błędne działanie może stworzyć zagrożenie dla środowiska naturalnego (np. systemy elektroniczne w zakładach przemysłu chemicznego), systemy kontrolno-pomiarowe w energetyce, urządzenia w rozległych systemach elektronicznych instalowane na otwartym terenie (np. stacje benzynowe, oczyszczalnie ścieków itp.). Powyższe fakty powodują gwałtowny wzrost zainteresowania problematyką kompleksowej ochrony przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym, ze zwróceniem szczególnej uwagi na stworzenie warunków bezawaryjnego i niezawodnego działania systemów elektronicznych. Przystępując do projektowania urządzenia piorunochronnego LPS (Lightning Protection System) w obiekcie budowlanym, w którym będą zainstalowane rozbudowane systemy elektroniczne, należy posiadać podstawowy zasób wiedzy technicznej umożliwiający rozwiązywanie problemów związanych z: ochroną odgromową obiektów budowlanych, ze szczególnym uwzględnieniem zasad ochrony przed bezpośrednim oddziaływaniem rozpływającego się prądu piorunowego, ochroną przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym, ochroną instalacji elektrycznej oraz zasilanych urządzeń przed rozpływającym się prądem piorunowym oraz przepięciami atmosferycznymi, wyrównywaniem potencjałów wewnątrz obiektów budowlanych, ekranowaniem przed piorunowym polem elektrycznym i magnetycznym, zakresem badań, doborem i rozmieszczaniem urządzeń ograniczających przepięcia SPD (Surge Protective Device) w instalacji elektrycznej oraz w liniach przesyłu sygnałów, sposobem prowadzenia badań odporności urządzeń i systemów na działanie napięć i prądów udarowych oraz wymaganymi dopuszczalnymi poziomami odporności przyłączy zasilania i sygnałowych urządzeń chronionych systemów na działanie udarów, zasadami koordynacji odporności udarowej przyłączy urządzeń z istniejącym zagrożeniem piorunowym oraz z możliwościami różnorodnych urządzeń ograniczających przepięcia, zasadami prowadzenia badań i wymaganymi poziomami odporności urządzeń oraz całych systemów elektronicznych na działanie impulsowego pola magnetycznego, koordynacją układania przewodów wszelkiego rodzaju instalacji wewnątrz obiektów budowlanych, doborem materiałów stosowanych do budowy urządzeń piorunochronnych. Podstawowe informacje dotyczące projektowania i wykonawstwa urządzeń piorunochronnych zawarto w normach zestawionych w tabelach 1.1. i 1.2. Należy zauważyć, że w tabelach ograniczono się tylko do zestawienia norm zawierających podstawowe informacje i zalecenia dotyczące ochrony odgromowej i ograniczania przepięć w instalacji elektrycznej i liniach przesyłu sygnałów. Dodatkowo należy uwzględnić wymagania dotyczące: kompatybilności elektromagnetycznej urządzeń, należy zwrócić szczególną uwagę na poziomy odporności udarowej przyłączy zasilania i sygnałowych urządzeń (rozdział 5), układania sieci kablowych służących do rozprowadzania sygnałów telewizyjnych, radiofonicznych i usług interaktywnych, tworzenia systemów uziomowych, dotyczy to szczególnie obiektów nadawczo-odbiorczych, wyrównania potencjałów oraz ekranowania w obiektach budowlanych. Zasób wiedzy technicznej zawarty w przedstawionych normach jest dostateczny do ograniczenia narażeń piorunowych w typowych obiektach budowlanych, w których pracują podstawowe systemy elektroniczne. Przedstawione informacje mogą okazać się niewystarczające w przypadkach dużych obiektów przemysłowych i telekomunikacyjnych, centrów obliczeniowych, elektrowni, lotnisk i innych obiektów zawierających systemy elektryczne i elektroniczne, od których wymagane jest pewne i niezawodne działanie.