HRVATSKA NORMA HRN EN 62305-4 Prvo izdanje 2008-xx

Zaštita od munje –

4. dio: Električni i elektronički sustavi

unutar građevina

1

SADRŽAJ PREDGOVOR ............................................................................................................ 5 UVOD ........................................................................................................................ 7 1. PREDMET PROMATRANJA ......................................................................................................................... 8

2. UPUĆIVANJE NA NORME ............................................................................................................................ 8

3. NAZIVI I DEFINICIJE .................................................................................................................................... 9

4. PROJEKTIRANJE I IZVEDBA SUSTAVA ZAŠTITNIH MJERA PROTIV LEMP (LPMS) .............. 13

4.1 PROJEKTIRANJE LPMS .................................................................................................................................. 16 4.2 ZONE ZAŠTITE OD MUNJE (LPZ) .................................................................................................................... 17 4.3 OSNOVNE MJERE ZAŠTITE U LPMS ............................................................................................................... 21

5. UZEMLJIVANJE I IZJEDNAČIVANJE POTENCIJALA ....................................................................... 22

5.1 SUSTAV UZEMLJIVAČA .................................................................................................................................. 22 5.2 SPOJNA MREŽA (MREŽA ZA IZJEDNAČIVANJE POTENCIJALA) ......................................................................... 24 5.3 SABIRNICE ZA IZJEDNAČIVANJE POTENCIJALA ............................................................................................... 29 5.4 IZJEDNAČIVANJE POTENCIJALA NA GRANICI LPZ .......................................................................................... 29 5.5 GRADIVO I DIMENZIJE SASTAVNICA SUSTAVA ZA IZJEDNAČIVANJE POTENCIJALA ......................................... 30

6. MAGNETSKO ZASLANJANJE I VOĐENJE VODOVA .......................................................................... 30

6.1 ZASLANJANJE PROSTORA ............................................................................................................................... 30 6.2 OKLAPANJE UNUTARNJIH VODOVA ................................................................................................................ 31 6.3 VOĐENJE UNUTARNJIH VODOVA .................................................................................................................... 31 6.4 OKLAPANJE VANJSKIH VODOVA .................................................................................................................... 31 6.5 GRADIVO I DIMENZIJE MAGNETSKIH ZASLONA .............................................................................................. 31

7. USKLAĐENA SPD ZAŠTITA ....................................................................................................................... 31

8. UPRAVLJANJE SUSTAVOM LPMS .......................................................................................................... 32

8.1 PLAN UPRAVLJANJA SUSTAVOM LPMS ......................................................................................................... 33 8.2 PREGLED SUSTAVA LPMS ............................................................................................................................. 34 8.3 ODRŽAVANJE ................................................................................................................................................ 35

Dodatak A (obavijesni) Osnove proračuna elektromagnetske okoline u LPZ-u .................................... 36 Dodatak B (obavijesni) Upotreba zaštitnih mjera protiv LEMP za elektroničke sustave u postojećim građevinama........................................................................................................... 61 Dodatak C (obavijesni) Usklađivanje SPD-a ........................................................... 79 Dodatak D (obavijesni) Izbor i ugradnja usklađene SPD zaštite ........................................................... 97 Izvori ......................................................................................................................101

2

Slika 1 – Opće načelo podjele na različite zone zaštite LPZ 14 Slika 2 – Zaštita od LEMP – Primjeri mogućih mjera zaštite od LEMP (LPMS) 16 Slika 3 – Primjeri međusobnog spajanja zona zaštite LPZ 19 Slika 4 – Primjeri proširenja zona zaštite od munje 20 Slika 5 – Primjer trodimenzijskog sustava uzemljenja koji se sastoji od sustava za izjednačivanje potencijala sa sustavom uzemljivača 22 Slika 6 – Mrežasti sustav uzemljivača nekog postrojenja 23 Slika 7 – Uporaba armaturnih šipki građevine za izjednačivanje potencijala 25 Slika 8 – Izjednačivanje potencijala u građevini s čeličnom armaturom u betonu 26 Slika 9 – Uklapanje elektroničkih sustava u sustav za izjednačivanje potencijala 27 Slika 10 – Kombinacije metoda integracije elektroničkih sustava u spojnu mrežu 28 Slika A.1 – Situacija LEMP pri udaru munje 38 Slika A.2 – Simulacija porasta magnetskog polja kod prigušenih oscilacija 39 Slika A.3 – Zaslon velikog obujma (prostora) izveden uz pomoć metalne armature i metalnih okvira 40 Slika A.4 – Prostor električnih i elektroničkih sustava unutar unutarnjeg LPZ n 41 Slika A.5 – Smanjenje učinaka indukcije načinom vođenja i zaslanjanjem 43 Slika A.6 – Primjer sustava LPMS neke uredske zgrade 44 Slika A.7 – Proračun jakosti magnetskog polja u slučaju izravnog udara munje 46 Slika A.8 – Proračun jakosti magnetskog polja u slučaju bliskog udara munje 48 Slika A.9 – Razmak sa ovisan o polumjeru kotrljajuće kugle i dimenzija građevine 51 Slika A.10 – Vrste (tipovi) rešetkastih zaslona velikih prostora (obujmova) 53 Slika A.11 – Jakost magnetskog polja H1/maks unutar rešetkastog zaslona tipa 1 54 Slika A.12 – Jakost magnetskog polja H1/maks unutar rešetkastog zaslona tipa 1 54 Slika A.13 – Pojednostavnjeno ispitivanje za određivanje magnetskog polja unutar zaslonjene građevine 56 Slika A.14 – Naponi i struje inducirani u petlji koju čine vodovi 57 Slika B.1 – Nadogradnja mjera zaštite od LEMP i elektromagnetske spojivosti na postojećim građevinama 63 Slika B.2 – Mogućnosti uspostave zona LPZ u postojećim građevinama 69 Slika B.3 – Smanjenje površine petlje uz pomoć zaslonjenih kabela blizu metalne ploče 72 Slika B.4 – Primjer metalne ploče kao dodatnog zaslona 73 Slika B.5 – Zaštita antena i druge vanjske opreme 75 Slika B.6 – Prirodna zaštita koju pružaju ljestve i cjevovodi spojeni na sustav izjednačivanja potencijala 76 Slika B.7 – Idealni položaji vodova na stupu (presjek čeličnog rešetkastog stupa) 77 Slika C.1 – Primjer upotrebe SPD-a u elektroenergetskim razdjelnim mrežama 80 Slika C.2 –Osnovni model za energetsko usklađenje SPD-ova 82 Slika C.3 – Kombinacija dvaju naponski ograničavajućih SPD-ova 84 Slika C.4 – Primjer usklađivanja dvaju naponsko ograničavajućih odvodnika MOV 1 i MOV 2 86 Slika C.5 – Kombinacija naponsko sklopivih iskrišta (SG) i naponsko ograničavajućih varistora (MOV) 87 Slika C.6 – Primjer usklađenja naponsko sklopive i naponsko ograničavajuće vrste varistora (MOV) 88 Slika C.7 – Određivanje vrijednosti odvojne induktivnosti za udarne valove 10/350 µs i 0,1kA/µs 89 Slika C.8 – Primjer usklađenja iskrišta (SG) i varistora (MOV) za strujni val oblika 10/350 µs 81

3

Slika C.9 – Primjer usklađivanja s iskrištem i varistorom (MOV) za udarni val 0,1kA/µs 92 Slika C.10 – Inačica usklađivanja I – s naponsko ograničavajućom vrstom SPD-ova 93 Slika C.11 – Inačica usklađivanja II – s naponsko ograničavajućom vrstom SPD-a 94 Slika C.12 – Inačica usklađivanja III – naponsko sklopive i naponsko ograničavajuće vrste SPD-a 94 Slika C.13 – Inačica usklađivanja IV – nekoliko SPD-ova u jednom sklopu 95 Slika C.14 – Usklađivanje prema metodi “prolaza energije” 96 Slika D.1 – Prenapon između vodiča pod naponom i sabirnice za izjednačivanje potencijala 98

4

MEĐUNARODNO ELEKTROTEHNIČKO

POVJERENSTVO

ZAŠTITA OD MUNJE – 4. dio: Električni i elektronički sustavi unutar građevina

PREDGOVOR 1) Međunarodno elektrotehničko povjerenstvo (IEC) je međunarodna organizacija za normizaciju koja obuhvaća sve nacionalne elektrotehničke odbore (IEC nacionalni odbori). Cilj je IEC-a promicati međunarodnu suradnju o svim pitanjima koja se tiču normizacije na polju elektrotehnike i elektronike. Uz spomenuto kao i druge aktivnosti, IEC objavljuje međunarodne norme, tehničke specifikacije, tehničke izvještaje, javne specifikacije (PAS) i Upute (nadalje navođene kao „IEC izdanja“). Priprema tih izdanja povjerena je tehničkim odborima; svaki nacionalni odbor IEC-a koji je zainteresiran za određeno pitanje može sudjelovati u pripremnim radovima. U tim pripremama također sudjeluju i međunarodne, vladine i nevladine organizacije povezane s IEC. IEC usko surađuje s međunarodnim organizacijama za normizaciju (ISO) u skladu s uvjetima određenim u ugovoru između te dvije organizacije. 2) Formalne odluke ili ugovori IEC-a o tehničkim pitanjima izražavaju, koliko je više moguće, međunarodni konsenzus mišljenja o određenim pitanjima dok u svakom tehničkom odboru sjede predstavnici svih zaineteresiranih IEC nacionalnih odbora. 3) Objavljene publikacije imaju oblik preporuke za međunarodnu uporabu i objavljene su u obliku normi, tehničkih specifikacija, tehničkih izvještaja ili uputa i nacionalni ih odbori prihvaćaju u tom smislu. 4) Da bi se promicalo međunarodnu usklađenost, IEC nacionalni odbori će poduzeti sve da IEC publikacije budu jasno prikazane koliko je više moguće u svojim nacionalnim i regionalnim izdanjima. Ako postoje neke razlike između IEC publikacije i odgovarajućeg nacionalnog ili regionalnog izdanja, one moraju u ovim posljednjim biti jasno naznačene. 5) IEC ne koristi nikakve postupke označavanja da bi pokazao svoje odobrenje i ne može se smatrati odgovornim ako je za neku opremu dana izjava o sukladnosti s IEC publikacijom. 6) Svi se korisnici moraju pobrinuti da imaju najnovije izdanje ove publikacije. 7) IEC ili njegovi direktori, zaposlenici ili predstavnici kao i pojedini eksperti i članovi tehničkih odbora i nacionalnih odbora IEC-a ne mogu preuzeti nikakvu odgovornost za bilo koju povredu osobe, štetu na imovini ili ostale štete bilo koje prirode, bilo izravne ili neizravne, kao ni za troškove (uključujući zakonske obveze) i troškove koji bi proizašli na temelju publikacije, njene primjene ili pozivom na ovu ili koju drugu publikaciju IEC-a. 8) Treba obratiti pozornost na popis normi citiranih u ovoj publikaciji. Želi li se ispravno koristiti ovu publikaciju, popisane publikacije ne može se zamijeniti drugim izvorima.

5

9) Treba obratiti pozornost da neki dijelovi ove publikacije IEC-a mogu biti podložni nekim patentnim pravima. Ne može se IEC smatrati odgovornim ako se ustanovi bilo koje ili sva takva patentna prava. Međunarodnu normu IEC 62305-4 pripremio je Tehnički odbor 81 IEC-a: Zaštita od munje. Niz norma IEC 62305 (od 1. do 5. dijela) načinjen je u skladu s Novim planom objavljivanja koji su odobrili nacionalni odbori (81/171/RQ (2001-06-29)) i koji na jednostavniji način i u racionalnijem obliku nadomješta i osvježava izdanja serije IEC 61024, IEC 61312 i IEC 61663. Tekst ovog prvog izdanja IEC 62305-4 sastavljen je na temelju norma koje i nadomješta: – IEC 61312-1, prvo izdanje (1995); – IEC 61312-2, prvo izdanje (1998); – IEC 61312-3, prvo izdanje (2000); – IEC 61312-4, prvo izdanje (1998). Tekst ove norme osniva se na sljedećim dokumenatima:

FDIS Izvještaj o glasovanju81/265/FDIS 81/270/RVD

Punu obavijest o glasovanju za prihvaćanje ove norme može se naći u izvješću o glasovanju navedenom u gornjoj tablici. Ovo izdanje napisano je, koliko je više bilo moguće, u skladu s ISO/IEC Smjernice, 2. dio. HRN EN 62305 se sastoji od sljedećih dijelova pod općim naslovom Zaštita od munje: 1. dio: Opća načela 2. dio: Upravljanje rizikom 3. dio: Materijalne štete na građevinama i opasnost za život 4. dio: Električni i elektronički sustavi unutar građevina 5. dio : Pojni vodovi1 Međunarodno je povjerenstvo odlučilo da će sadržaj ove publikacije ostati nepromijenjen do dana osvježavanja koji je naveden na IEC-ovoj internetskoj stranici "http://webstore.iec.ch" među podacima koji se odnose na pojedine naklade. Do tog nadnevka publikacija će biti: – potvrđena – povučena – zamijenjena revidiranom publikacijom ili izmijenjena 1 Objavit će se naknadno

6

UVOD Udar munje kao izvor štete je pojava koja sadrži veliku energiju. Udari munje oslobađaju mnogo megadžula energije. Kad se ta energija usporedi s energijom od nekoliko milidžula koja je dovoljna da prouzroči štetu na osjetljivoj elektroničkoj opremi u električnim i elektroničkim sustavima unutar građevine, postaje jasno zašto je potrebno zaštititi od munje neke takve uređaje. Potreba donošenja ove norme nastala je zbog povećanja troškova kvarova električnih i elektroničkih sustava koje (kvarove) su prouzročili elektromagnetski učinci munje. Od posebne važnosti su elektronički sustavi znatnih kapitalnih vrijednosti, veličine i složenosti koji služe za obradu podataka kao i nadzor procesa i sigurnosti postrojenja (gdje su ispadi postrojenja vrlo nepoželjni zbog sigurnosnih razloga). Udar munje može prouzročiti razne vrste šteta na građevini, kako je definirano u normi HRN EN 62305-2: D1 povrede živih bića zbog dodirnih napona i napona dodira D2 materijalnih šteta zbog mehaničkih, toplinskih, kemijskih i eksplozijskih učinaka D3 kvarova električnih i elektroničkih sustava zbog elektromagnetskih učinaka. Norma HRN EN 62305-3 bavi se mjerama zaštite u cilju smanjenja rizika of materijalnih šteta i opasnosti za život, ali ne pokriva polje zaštite električnih i elektroničkih sustava. Ovaj 4. dio norme HRN EN 62305 stoga pruža obavijesti o mjerama zaštite za smanjenje rizika trajnih kvarova električnih i elektroničkih sustava unutar građevina. Trajni kvarovi električnih i elektroničkih sustava mogu biti posljedica elektromagnetskog impulsa (udarnog vala) (LEMP) dovedenog: a) putem vodljive veze ili induciranog vala, prenesenog do uređaja vodičima b) putem elektromagnetskog polja izravno u sam uređaj. Što se tiče građevine, udarni valovi mogu nastati izvan građevine ili u njoj: – udarni valovi izvan građevine nastaju pri udarima munja u pojne vodove ili okolno tlo te

se tim putem prenose do električnih i elektroničkih sustava – udarni valovi unutar građevine nastaju pri udarima munja u građevinu ili okolno tlo. Mehanizmi ovih sprega mogu biti različiti: – otporna sprega (npr. impedancija uzemljenja sustava uzemljenja ili otpor kabelskog

zaslona) – sprega putem magnetskog polja (npr. zbog petlja na vođenju instalacije u električnih i

elektroničkim sustavima ili zbog induktivnosti spojnih vodiča) – sprega putem električnog polja (npr. zbog prijema putem štapne antene). NAPOMENA Učinci sprege putem električnog polja općenito su vrlo mali u usporedbi sa spregom putem magnetskog polja i mogu se zanemariti. Zračenje elektromagnetskog polja može nastati: – zbog struje munje koja teče kroz kanal munje, – zbog djelomične struje munje koja teče kroz vodiče (npr. kroz odvodne vodiče

vanjskog LPS prema normi HRN EN 62305-3 ili kroz vanjski prostorni štit (zaslon) u skladu s ovom normom).

7

ZAŠTITA OD MUNJE

4. dio: Električni i elektronički sustavi unutar građevina

1. Predmet promatranja Ovaj dio norme HRN EN 62305 pruža obavijesti o projektiranju, izvedbi, pregledu, održavanju i ispitivanju mjera zaštite od LEMP (LPMS) za električne i elektroničke sustave unutar građevine, uz pomoć kojih se može smanjiti rizik trajnih kvarova zbog udarnih elektromagnetskih valova. Ova norma ne obrađuje zaštitu od elektromagnetskih utjecaja munje koji mogu prouzročiti kvarove elektroničkih sustava. Međutim, za proračun takvih smetnja mogu se upotrijebiti i obavijesti dane u Dodatku A. Mjere zaštite od elektromagnetskih utjecaja dane su u normi IEC 60364-4-44 te u nizu norma IEC 61000 [1]2. Ova norma pruža upute za suradnju projektanta električnih i elektroničkih sustava s projektantom mjera zaštite kako bi se postigla optimalna učinkovitost zaštite. U ovoj normi nisu dani detalji samih električnih i elektroničkih sustava.

2. Upućivanje na norme Sljedeći navedeni dokumenti prijeko su potrebni za korištenje ove norme. Ako je uz dokument naveden i njegov datum (nadnevak) izdanja, uputa vrijedi samo za to izdanje. Ako uz dokument nije naveden datum, uputa vrijedi za zadnje izdanje navedenog dokumenta (uključujući i dodatke). IEC 60364-4-44:2001, Električne instalacije zgrada – 4-44. dio: Zaštita radi sigurnosti – Zaštita od naponskih i elektromagnetskih smetnja IEC 60364-5-53:2001, Električne instalacije zgrada – 5-53. dio: Izbor i postavljanje električne opreme – Odvajanje, sklapanje i nadzor IEC 60664-1:2002, Usklađivanje izolacije za opremu u niskonaponskim mrežama – 1. dio: Načela, zahtjevi i ispitivanja IEC 61000-4-5:1995, Elektromagnetska spojivost (EMC) – 4-5. dio: Tehnika mjerenja i ispitivanja – Ispitivanja otpornosti na udarni val IEC 61000-4-9:1993, Elektromagnetska spojivost (EMC) – 4-9. dio: Tehnika mjerenja i ispitivanja – Ispitivanje otpornosti na udarno magnetsko polje IEC 61000-4-10:1993, Elektromagnetska spojivost (EMC) – 4-10. dio: Tehnika mjerenja i ispitivanja – Ispitivanje otpornosti na prigušeno oscilatorno magnetsko polje 2 Brojke u uglatim zagradama odnose se na izvore (literaturu).

8

IEC 61000-5-2:1997, Elektromagnetska spojivost (EMC) – 5. dio: Upute za ugradnju i ublažavanje – 2. odjeljak: Uzemljivanje i kabliranje IEC 61643-1:1998, Uređaji za zaštitu od udarnih valova u niskonaponskoj distribucijskoj mreži – 1. dio: Zahtijevane značajke i metode ispitivanja IEC 61643-12:2002, Niskonaponski uređaji za zaštitu od udarnih valova, 12. dio: Uređaji za zaštitu od udarnih valova u niskonaponskoj distribucijskoj mreži – Izbor i načela upotrebe IEC 61643-21:2000, Niskonaponski uređaji za zaštitu od udarnih valova – 21. dio: Uređaji za zaštitu od udarnih valova u telekomunikacijskim i signalnim mrežama – Zahtijevane značajke i metode ispitivanja IEC 61643-22:2004, Niskonaponski uređaji za zaštitu od udarnih valova – 22. dio: Uređaji za zaštitu od udarnih valova u telekomunikacijskim i signalnim mrežama – 22. dio: Izbor i načela upotrebe HRN EN 62305-1, Zaštita od munje. 1. dio: Opća načela HRN EN 62305-2, Zaštita od munje. 2. dio: Upravljanje rizikom HRN EN 62305-3, Zaštita od munje. 3. dio: Materijalne štete na građevinama i opasnost za život ITU-T Preporuke K.20:2003, Otpornost telekomunikacijske opreme ugrađene u telekomunikacijskim centralama na prenapone i udarne struje ITU-T Preporuke K.21:2003, Otpornost telekomunikacijske opreme ugrađene kod korisnika na prenapone i udarne struje

3. Nazivi i definicije Za potrebe ovog dokumenta, vrijede sljedeći nazivi i definicije, osim naziva i definicija danih u drugim dijelovima niza norma HRN EN 62305. 3.1 električni sustav sustav koji sadrži niskonaponske sastavnice za napajanje 3.2 elektronički sustav sustav koji sadrži osjetljive elektroničke sastavnice kao što je oprema za komunikacije, računala, upravljanje i mjerenje, radio sustave, uređaje učinske elektronike. 3.3 unutarnji sustavi električni i elektronički sustavi unutar građevine

9

3.4 elektromagnetski udarni val (impuls) munje LEMP elektromagnetski učinci struje munje NAPOMENA To uključuje udarne valove kao i učinke izračenog udarnog elektromagnetskog vala. 3.5 udarni val prolazna pojava u obliku prenapona i/ili udarne struje zbog LEMP NAPOMENA Udarni valovi nastali zbog LEMP-a mogu nastati zbog (djelomičnih) struje munje, zbog indukcije u petljama instalacije te zbog prestalih prenapona (valova) iza SPD. 3.6 nazivna naponska čvrstoća na udarni napon Uw čvrstoća na udarni napon koju je označio proizvođač na opremi ili njenom dijelu, koja označava čvrstoću izolacije na udarni napon NAPOMENA U ovoj normi uzima se samo čvrstoća izolacije između vodiča pod naponom i zemlje. 3.7 razina zaštite od munje LPL broj koji se odnosi na određenu cjelinu parametara struje munje koja je mjerodavna za vjerojatnost da odgovarajuće najveće i najmanje projektirane vrijednosti ne će biti prekoračene u prirodnim okolnostima udara munja. NAPOMENA Razina zaštite od munje koristi se za projektirnje mjera zaštite u skladu s odgo-varajućim kompletom parametara struje munje. 3.8 zona zaštite od munje LPZ zona u kojoj vrijedi određena elektromagnetska okolina NAPOMENA Granice zona LPZ ne moraju nužno biti fizičke granice (npr. zidovi, pod ili strop). 3.9 sustav zaštitnih mjera protiv LEMP LPMS cjeloviti sustav zaštitnih mjera za unutarnje sustave protiv LEMP 3.10 rešetkasti prostorni zaslon magnetski zaslon s karakterističnom veličinom otvora NAPOMENA Za zgrade ili prostorije rešetkasti se prostorni zaslon najbolje izvodi međusobnim spajanjem metalnih sastavnica konstrukcije građevine (npr. šipke u armiranom betonu, metalni okviri i metalne potpore).

10

3.11 sustav uzemljivača dio vanjskog LPS koji je namijenjen odvođenju i raspršenju struje munje u zemlji 3.12 spojna mreža (sustav izjednačivanja potencijala) mreža koja povezuje sve vodljive dijelove građevine i unutarnjih sustava (bez vodiča pod naponom) sa sustavom uzemljivača 3.13 uzemljenje cjeloviti sustav koji obuhvaća sustav uzemljivača i spojnu mrežu 3.14 uređaj za zaštitu od udarnog vala SPD uređaj koji je namijenjen ograničavanju prolaznih prenapona i odvođenju udarne struje. Sadrži najmanje jednu nelinearnu sastavnicu 3.15 SPD ispitan na Iimp SPD-ovi koji su otporni na djelomičnu struju munje tipičnog oblika vala 10/350 µs, moraju se ispitati na udarnu struju Iimp NAPOMENA Za elektroenergetske vodove, pogodna struja munje Iimp određena je postupkom za klasu I prema normi IEC 61643-1. 3.16 SPD ispitan na In SPD-ovi koji su otporni na inducirane udarne struje tipičnog oblika vala 8/20 µs, moraju se ispitati odgovarajućom udarnom strujom In NAPOMENA Za elektroenergetske vodove pogodna ispitna struja In definirana je postupkom za klasu II prema normi IEC 61643-1. 3.17 SPD ispitan složenim (kombiniranim) valom SPD-ovi koji su otporni na inducirane udarne struje tipičnog oblika vala 8/20 µs i zahtijevaju ispitivanje udarnom strujom Isc NAPOMENA Za elektroenergetske vodove pogodan složeni val definiran je postupkom za klasu III prema normi IEC 61643-1 uz napon otvorenog kruga Uoc 1,2/50 µs i struju kratkog spoja Isc 8/20 µs, 2 Ω - skog generatora složenog vala. 3.18 SPD s naponskim sklapanjem SPD velikog otpora kad nema naponskog vala, ali mu se otpor naglo smanji kad takav val na njega naiđe NAPOMENA 1 Uobičajeni primjeri uređaja s naponskim sklapanjem uključuju iskrišta, plinske izbojne cijevi (GDT), tiristore (silikonski upravljivi ispravljači) i triake. Takvi se SPD ponekad nazivaju "crowbar”

11

vrstom zaštite. NAPOMENA 2 Uređaj s naponskim sklapanjem ima prekinutu karakteristiku napon/struja. 3.19 SPD s naponskim ograničavanjem SPD velikog otpora kad nema naponskog vala i koji se pri nailasku vala postupno smanjuje s povećanjem udarne struje i napona NAPOMENA 1 Uobičajeni primjeri uređaja koji se koriste kao nelinearni uređaji su varistori i prigušne diode. Takvi se SPD-ovi ponekad nazivaju "clamping” vrstom zaštite. NAPOMENA 2 Uređaj s ograničavanjem napona ima neprekinutu karakteristiku napon/struja. 3.20 složeni SPD SPD koji sadrži obje vrste sastavnica i to s naponskim sklapanjem i naponskim ograničavanjem, te se može ponašati kao naponski ventil, naponsko ograničavalo ili obavljati obje te uloge, ovisno o značajkama naponskog vala 3.21 usklađena SPD zaštita niz SPD pravilno izabranih, usklađenih i ugrađenih, radi smanjenja kvarova električnih i elektroničkih sustava

12

4. Projektiranje i izvedba sustava zaštitnih mjera protiv LEMP (LPMS) Električni i elektronički sustavi podložni su štetama zbog elektromagnetskog udarnog vala (impulsa) munje (LEMP). Stoga je, da bi se izbjegli kvarovi unutarnjih sustava, potrebno poduzeti mjere zaštite od LEMP-a. Zaštita od LEMP-a osniva se na zamisli dijeljenja (štićene građevine) na zone zaštite od munje (LPZ): prostor koji sadrži sustave koje treba zaštititi treba podijeliti na zone LPZ. Te su zone teorijski označeni prostori u kojima su značajke LEMP usporedive s razinom otpornosti unutarnjih sustava u tim zonama (pogledajte sliku 1). Pojedine zone u hijerarhiji zona imaju različite značajke što se tiče žestine pojave LEMP. Granica neke LPZ određena je uporabljenim zaštitnim mjerama (pogledajte sliku 2).

NAPOMENA Slika prikazuje primjer podjele građevine na unutarnje zone zaštite (LPZ-e). Svi metalni opskrbni vodovi koji ulaze u građevinu spojeni su putem sabirnica za izjednačivanje na granici zone LPZ 1. Dodatno su vodljivi pojni vodovi koji ulaze u LPZ 2 (npr. u prostor s računalima) spojeni putem sabirnica za izjednačivanje na granici zone LPZ 2.

Slika 1 – Opće načelo podjele na različite zone zaštite LPZ

13

Slika 2a – LPMS ostvaren uz pomoć prostornog zaslona i „usklađene SPD zaštite ”– uređaji zaštićeni od udarnih valova putem vodljive veze (U2<<U0 i I2<<I0) i od vanjskog magnetskog polja (H2<<H0)

Slika 2b – LPMS ostvaren uz pomoć prostornog zaslona zone LPZ 1 i SPD zaštite na ulazu u zonu LPZ 1 – uređaji zaštićeni od udarnih valova putem vodljive veze (U1<U0 i I1<I0) i od vanjskog magnetskog polja (H1<H0)

14

Slika 2c – LPMS ostvaren oklapanjem unutarnjeg voda i SPD zaštite na ulazu u zonu LPZ 1 – uređaji zaštićeni od udarnih valova putem vodljive veze (U2<U0 i I2<I0) i od vanjskog magnetskog polja (H2<H0)

Slika 2d – LPMS ostvarena samo uz pomoć “usklađene SPD zaštite” – uređaji zaštićeni od udarnih valova putem vodljive veze (U2<<U0 i I2<<I0), ali ne i od vanjskih magnetskih polja (H0) NAPOMENA 1 SPD-ovi mogu biti postavljeni na sljedećim mjestima (pogledajte i D.1.2): − na granici zone LPZ 1 (npr. na glavnom el. en. razdjelniku (MB, tj. GRO); − na granici zone LPZ 2 (npr. na sekundarnom razdjelniku (SB, tj. RO); − na uređaju ili blizu njega (npr. na utičnici (SA)). NAPOMENA 2 Za podrobnija pravila instalacije pogledajte normu IEC 60364-5-53. NAPOMENA 3 Legenda za crte na slici: debela crta - zaslon na granici zone, tanka crta - bez zaslona na granici zone.

Slika 2 – Zaštita od LEMP – Primjeri mogućih mjera zaštite od LEMP (LPMS)

15

Trajni kvarovi električnih i elektroničkih sustava pri pojavi LEMP mogu nastati zbog: – dovedenih i induciranih udarnih valova prenesenih do uređaja vodičem; – učinaka elektromagnetskog polja koje djeluje izravno na uređaj. NAPOMENA 1 Kvarovi zbog elektromagnetskih polja koja udaraju izravno u opremu su zanemariva uz uvjet da je oprema ispitana što se tiče otpornosti na emisije radijskih frekvencija, te prema odgovarajućim EMC normama za proizvode. NAPOMENA 2 Za opremu koja nije u skladu s odgovarajućim EMC normama za proizvode, pružene su u Dodatku A obavijesti kako provesti zaštitu od elektromagnetskih polja koja izravno utječu na tu opremu. Razinu otpornosti opreme od vanjskih magnetskih polja treba odabrati u skladu s normama IEC 61000-4-9 i IEC 61000-4-10.

4.1 Projektiranje LPMS LPMS se može projektirati za zaštitu opreme od udarnih valova i elektromagnetskih polja. Na slici 2 prikazani su primjeri: – LPMS-a ostvarenog uz pomoć prostornog zaslona i usklađene SPD zaštite što

omogućuje zaštitu od vanjskih magnetskih polja i udarnih valova putem vodiča (pogledajte sliku 2a). Stupnjevani prostorni zasloni i usklađeni SPD-ovi mogu smanjiti magnetsko polje i udarne valove na niže razine opasnosti.

– LPMS ostvarenog uz pomoć prostornog zaslona zone LPZ 1 i SPD-a na ulazu u zonu LPZ 1 što može zaštititi uređaj od vanjskog magnetskog polja i udarnih valova putem vodiča (pogledajte sliku 2b).

NAPOMENA 1 Zaštita nije dovoljna ako magnetsko polje ostaje preveliko (zbog manje učinkovitosti zaslona zone LPZ 1) ili ako amplituda udarnog vala ostaje prevelika (zbog previsoke razine zaštite SPD-a te zbog indukcije u instalaciji iza SPD-a). – LPMS ostvarenog uz pomoć zaslonjenih vodova u kombinaciji s oklopljenim kućištima

uređaja (opreme) što pruža zaštitu od vanjskih magnetskih polja. SPD na ulazu u zonu LPZ 1 pruža zaštitu od udarnih valova putem vodiča (pogledajte sliku 2c). za postizanje niže razine opasnosti od udarnih valova, može se zahtijevati postavljanje posebnih SPD (npr. dodatnih usklađenih odvodnika unutar zone) da bi se postigla dovoljno niska razina zaštite.

– LPMS ostvarenog uz pomoć usklađenog sustava SPD zaštite, što je pogodno za zaštitu opreme koja nije osjetljiva na vanjsko magnetsko polje, ukoliko postavljeni SPD-ovi pružaju zaštitu od udarnih valova putem vodljive veze (vodiča) (pogledajte sliku 2d). Niža razina opasnosti od udarnih valova može se postići uz pomoć usklađenih SPD-ova.

NAPOMENA 2 Preporučuju se rješenja prema slikama 2a do 2c, posebno za opremu koja nije u skladu s odgovarajućim EMC normama za proizvode. NAPOMENA 3 LPS izveden u skladu s HRN EN 62305-3, koji se osniva samo na SPD-ima za izjednačivanje potencijala ne daje učinkovitu zaštitu od kvarova osjetljivih električnih i elektroničkih sustava. Takav se LPS može poboljšati smanjenjem veličine oka mreže i odabirom pogodnih SPD-ova, kako bi postali učinkovitim sastavnicama LPMS.

16

4.2 Zone zaštite od munje (LPZ) S obzirom na opasnost od munje, definirane su sljedeće zone zaštite LPZ (pogledajte HRN EN 62305-1): Vanjske zone: LPZ 0 Zona gdje postoji opasnost zbog neprigušenog elektromagnetskog polja i

gdje na unutarnje sustave može djelovati puna ili djelomična struja munje. LPZ 0 se dalje dijeli na sljedeće podzone:

LPZ 0A zona gdje postoji opasnost zbog izravnog udara munje i punog elektromagnetskog polja munje. Na unutarnje sustave može djelovati puna udarna struja munje

LPZ 0B zona koja je zaštićena od izravnih udara munje ali postoji opasnost utjecaja punog elektromagnetskog polja munje. Na unutarnje sustave mogu djelovati djelomične udarne struje munje.

Unutarnje zone: (zaštićene od izravnih udara munje) LPZ 1 zona gdje je udarna struja ograničena dijeljenjem struje i uz pomoć SPD-ova

na granici zone. Elektromagnetsko polje munje može se prigušiti uz pomoć prostornog zaslona.

LPZ 2 ... n zona gdje se udarna struja može još ograničiti dijeljenjem ili uz pomoć

dodatnih SPD-ova na granici zone. Uz pomoć dodatnog prostornog zaslona može se prigušiti elektromagnetsko polje munje.

Te se LPZ-e upotrebljavaju pri izvedbi LPMS, npr. postavljanju usklađene SPD zaštite i/ili magnetskog zaslona (pogledajte sliku 2). Ovisno o broju, vrsti i razini otpornosti na udarne napone i struje opreme koju treba zaštititi, treba odrediti pogodnu zonu zaštite LPZ. To može značiti male lokalne zone (npr. kućišta opreme) ili velike sveobuhvatne zone (npr. koje obuhvaćaju cijelu građevinu) (pogledajte sliku B.2). Ako su dvije odvojene građevine spojene električnim ili signalnim vodovima te ako se zahtijeva smanjenje broja SPD-ova, može se pokazati potrebnim međusobno spojiti LPZ jednakog reda (pogledajte sliku 3).

17

i1, i2 - djelomične struje munje

18

NAPOMENA Slika 3a prikazuje dvije LPZ 1 spojene elektroenerg. i signalnim vodovima. Mora se obratiti posebna pozornost ako obje LPZ 1 predstavljaju odvojene građevine s odvojenim sustavima uzemljenja, razmak-nutih međusobno desetine ili stotine metara. U takvom slučaju veći dio struje munje teče duž spojnih vodova koji nisu zaštićeni.

NAPOMENA Slika 3b pokazuje da se taj problem može riješiti uz pomoć zaslonjenih kabela ili oklopljenog kabelskog kanala koji spaja obje zone LPZ 1, uz uvjet da zasloni mogu podnijeti djelomičnu struju munje. SPD-ovi se mogu ukloniti ako gubitak napona duž zaslona nije prevelik.

Slika 3b – Međusobno spajanje dviju zona LPZ 1 uz pomoć zaslonjenih kabela ili oklopljenog kabelskog kanala

Slika 3a – Međusobno spajanje dviju zona LPZ 1 uz pomoć SPD-ova

19

NAPOMENA Slika 3c prikazuje dvije zone LPZ 2 spojene elektroenergetskim i signal-nim vodovima. Zbog izloženosti vodova opasnosti na razini zone LPZ 1, potrebno je ugraditi SPD na ulazu u svaku zonu LPZ 2. Slika 3c – Međusobno spajanje dviju zona LPZ 2 uz pomoć SPD

NAPOMENA Slika 3d pokazuje da se takav utjecaj može izbjeći, te izostaviti SPD-ove ako se upotrijebe zaslonjeni kabeli ili oklopljeni kabelski kanali za spojne kabele između dviju zona LPZ 2. Slika 3d – Međusobno spajanje dviju zona LPZ 2 uz pomoć zaslonjenih kabela ili oklopljenog kabelskog kanala

Slika 3 – Primjeri međusobnog spajanja zona zaštite LPZ

U posebnim se slučajevima može pokazati potrebnim proširiti jednu LPZ u drugu LPZ ili se to može koristiti kako bi se smanjio broj potrebnih SPD (pogledaje sliku 4). Detaljniji proračun elektromagnetske okoline nekog LPZ dan je u dodatku A.

20

NAPOMENA Slika 4a prikazuje građevinu koja se napaja putem transformatorske stanice. Ako je transformatorska stanica smještena izvan građevine, treba SPD-ima zaštititi samo samo niskonaponski vod koji ulazi u građevinu. Ako je transformatorska stanica smještena u građevini, vlasniku zgrade obično nije dopušteno izvoditi mjere zaštite na srednjonaponskoj strani. Slika 4a – Transformatorska stanica izvan građevine

NAPOMENA Slika 4b pokazuje da se problem može riješiti proširenjem zone LPZ 0 u zonu LPZ 1, što opet zahtijeva ugradnju SPD-ova samo na niskonaponskoj strani. Slika 4b – Transformatorska stanica unutar građevine (LPZ 0 proširena u zonu LPZ 1

NAPOMENA Slika 4c prikazuje LPZ 2 u koju ulazi elektroenergetski ili signalni vod. Taj vod zahtijeva postavljanje dvaju usklađenih SPD-ova: jedan na granici LPZ 1, drugi na granici LPZ 2. Slika 4c – Potrebna dva usklađena odvodnika: SPD (0/1) i SPD (1/2)

NAPOMENA Slika 4d pokazuje da vod može ući neposredno u LPZ 2 i da je potreban svega jedan SPD, ako je LPZ 2 proširena u LPZ 1 uz pomoć zaslonjenih kabela ili oklopljenih kabelskih kanala. U svakom će slučaju SPD odmah sniziti opasnost na razinu LPZ 2. Slika 4d – Potreban samo jedan odvodnik: SPD (0/1/2) (LPZ 2 proširena u zonu LPZ 1)

Slika 4 – Primjeri proširenja zona zaštite od munje

21

4.3 Osnovne mjere zaštite u LPMS Osnovne mjere zaštite od LEMP uključuju: • Uzemljivanje i spajanje (izjednačivanje potencijala) (pogledajte odjeljak 5) Sustav uzemljivača odvodi i raspršuje struju munje u zemlji. Spojna mreža smanjuje potencijalne razlike, a može smanjiti i magnetsko polje. • Magnetsko zaslanjanje i vođenje vodova (kabliranje)(pogledajte odjeljak 6) Prostorno oklapanje prigušuje magnetsko polje unutar LPZ, koje nastaje zbog udara munja izravno u građevinu ili pokraj nje i smanjuje unutarnje udarne valove. Oklapanje unutarnjih vodova, uporaba zaslonjenih kabela ili kabelskih kanala smanjuje unutarnje inducirane udarne valove. Načinom vođenja unutarnjih vodova može se smanjiti indukcijske petlje i unutarnje udarne valove. NAPOMENA 1 Mogu se kombinirati prostorno oklapanje, oklapanje i način vođenja unutarnjih vodova ili koji od tih postupaka upotrijebiti zasebno. Oklapanje vanjskih vodova koji ulaze u građevinu smanjuje veličinu udarnih valova koji bi putem vodova bili uvedeni u unutarnje sustave. • Usklađena SPD zaštita (pogledajte odjeljak 7) Usklađenom se SPD zaštitom ograničuje učinke vanjskih i unutarnjih udarnih valova. Uzemljivanje i spajanje (izjednačivanje potencijala) mora se izvesti uvijek i to spajanjem svakog vodljivog pojnog voda izravno ili izjednačivanjem potencijala putem SPD-a na mjestu ulaza u građevinu. NAPOMENA 2 Izjednačivanje potencijala munje (EB) prema normi HRN EN 62305-3 pruža zaštitu samo od opasnog iskrenja. Zaštita unutarnjih sustava od udarnih valova zahtijeva usklađenu SPD zaštitu u skladu s ovom normom. Druge se mjere zaštite od LEMP mogu koristiti zasebno ili u kombinaciji. Zaštitne mjere od LEMP moraju moći izdržati očekivana pogonska naprezanja na mjestu postavljanja (npr. toplinska naprezanja, vlaga, korozijska atmosfera, vibracije, napon i struja). Izbor najpogodnijih mjera zaštite od LEMP obavlja se u postupku procjene rizika u skladu s normom HRN EN 62305-2 uz uzimanje u obzir tehničkih i gospodarskih čimbenika. Praktične obavijesti o upotrebi mjera zaštite elektroničkih sustava od LEMP u

postojećim građevinama dane su u Dodatku B. NAPOMENA 3 Daljnje obavijesti o upotrebi zaštitnih mjera od LEMP mogu se naći u normi IEC 60364-4-44.

5. Uzemljivanje i izjednačivanje potencijala Pogodno uzemljenje i izjednačivanje potencijala osniva se na cjelovitosti sustava uzemljenja (pogledajte sliku 5) uz kombinaciju: – sustava uzemljivača (koji raspršuje struju munje u zemlji)) i – sustavom za izjednačivanje potencijala (kojim se smanjuju razlike potencijala i

smanjuje magnetsko polje).

NAPOMENA Nacrtani spojevi su međusobno spojeni metalni dijelovi konstrukcije građevine ili posebni spojni vodiči. Neki od njih mogu poslužiti za prihvat, odvođenje i raspršenje struje munje u zemlji.

Slika 5 – Primjer trodimenzijskog sustava uzemljenja koji se sastoji od sustava za

izjednačivanje potencijala sa sustavom uzemljivača

5.1 Sustav uzemljivača Sustav uzemljivača građevine mora biti u skladu s normom HRN EN 62305-3. Pri građevinama u kojima su ugrađeni samo električni sustavi (nema elektronike) može se upotrijebiti A vrsta uzemljivača, ali se preporučuje vrsta B. Za građevine s 22

elektroničkim sustavima preporučuje se B vrsta uzemljivača. Prstenasti uzemljivač postavljen oko građevine ili u betonskom temelju na obodu građevine mora se spojiti s mrežom vodiča ispod i oko građevine čije je oko mreže tipične veličine 5 m. Takva izvedba uveliko poboljšava značajke sustava uzemljivača. Također pogodnu izvedbu dobiva se ako je armatura u betonskom podu podruma u obliku spojene mreže, tipične veličine oka 5 m, još i spojena sa sustavom uzemljivača. Primjer mreže sustava uzemljivača nekog postrojenja prikazan je na slici 6.

Legenda − zgrada s mrežom spojeva u armatiranom betonu − toranj unutar postrojenja − samostalna oprema − kabelski kanal

Slika 6 – Mrežasti sustav uzemljivača nekog postrojenja Ako treba smanjiti razlike potencijala između dva unutarnja sustava koji imaju odvojene sustave uzemljenja, mogu se upotrijebiti sljedeće metode: – položiti nekoliko vodiča za izjednačivanje potencijala istom trasom s električnim

kabelima ili kabelima u zatvorenim armiranobetonskim kanalima (ili metalnim kanalima u neprekinutom električnom spoju), a da su ti vodiči spojeni na oba

23

24

sustava uzemljivača – upotrijebiti zaslonjene kabele sa zaslonima odgovarajuće površine presjeka koji su

na krajevima spojeni svaki na svoj sustav uzemljenja.

5.2 Spojna mreža (mreža za izjednačivanje potencijala) U unutarnjim LPZ-ima potrebno je postaviti spojnu mrežu niske impedancije da bi se izbjeglo opasne razlike potencijala između svih uređaja. Takva spojne mreža, štoviše, također smanjuje i magnetsko polje (pogledajte Dodatak A). Spojna se mreža može izvesti objedinjavanjem vodljivih dijelova građevine ili dijelova unutarnjih sustava te izravnim spajanjem metalnih dijelova ili vodljivih dijelova pojnih vodova na granici svake LPZ ili putem odgovarajućih SPD-ova. Spojna mreža može imati strukturu u tri dimenzije s tipičnom širinom oka mreže od 5 m (pogledajte sliku 5). Takva struktura zahtijeva mnoga spajanja metalnih sastavnica u i na građevini (npr. armaturu u betonu, vodilice dizala, kranove, metalne krovove, metalna pročelja, metalne okvire prozora i vrata i kabelskih kanala). Sabirnice za izjednačivanje potencijala (npr. prstenaste sabirnice, neke sabirnice na raznim katovima građevine) i magnetski zasloni zaštitnih zona LPZ moraju biti obuhvaćeni na isti način. Primjeri spojnih mreža prikazani su na slici 7 i 8.

Legenda

25

1 vodič hvataljke 9 čelična armatura u betonu (s dodanom mrežom vodiča) 2 pokrovni lim parapeta

3 šipke u armiranom betonu 10 prstenasti uzemljivač (ako postoji) 4 mreža vodiča dodana armaturi u betonu 11 temeljni uzemljivač 5 spojevi vodiča mreže a tipična širina oka mreže od 5 m kod

dodane mreže u betonu 6 izvod za unutarnju sabirnicu za izjednačivanje b tipičnan razmak od 1 m za spajanje te

mreže s armaturom 7 spoj izveden zavarivanjem ili spojnicom 8 proizvoljan spoj

Slika 7 – Uporaba armaturnih šipki građevine za izjednačivanje potencijala

Legenda

26

1 elektroenergetski uređaj 2 čelični nosač 3 metalni pokrov pročelja 4 spoj na spojnu mrežu 5 električna ili elektronička oprema 6 sabirnica za izjednačivanje

7 čelična armatura u betonu (s dodanom mrežom vodiča) 8 temeljni uzemljivač 9 zajedničko mjesto ulaza raznih pojnih vodova

Slika 8 – Izjednačivanje potencijala u građevini s čeličnom armaturom u betonu

Vodljivi dijelovi (npr. ormari, kućišta, police) i zaštitni dozemni vodič (PE) unutarnjih sustava trebaju biti spojeni na spojnu mrežu prema jednoj od sljedećih konfiguracija (pogledajte sliku 9):

Slika 9 – Uklapanje elektroničkih sustava u sustav za izjednačivanje potencijala U spoju „S“ treba sve metalne sastavnice (npr. ormare, kućišta, police) unutarnjih sustava odvojiti od sustava uzemljenja. Spoj „S“ se uklapa u sustav uzemljenja isključivo putem pojedinih sabirnica potencijala koje postaju referentne točke uzemljenja (ERP) što u konačnici daje tip „SS“. Kad se koristi tip „S“ spajanja, svi vodovi između pojedinih uređaja moraju biti vođeni paralelno sa spojnim vodičima u obliku „zvijezde“ da bi se izbjegle indukcijske petlje. Spoj „S“ se koristi na mjestima s malim unutarnjim sustavima u malim zonama i kad svi vodovi ulaze u zonu na jednom mjestu. Ako se koristi spoj „M“, metalne sastavnice (npr. ormari, kućišta, police) unutarnjih sustava

27

ne moraju biti odvojeni od sustava uzemljenja, ali moraju biti uključeni u njega na više spojnih mjesta, što u konačnici daje tip „Mm“. Za unutarnje sustave preporučuje se spoj „M“ proširen na relativno veće zone ili na cijelu građevinu, gdje su između pojedinih uređaja položeni mnogi vodovi i gdje pojni vodovi ulaze u građevinu na više mjesta. U složenim sustavima mogu se kombinirati prednosti oba načina spajanja (M i S) kako je prikazano na slici 10, i to kao kombinacija 1 („SS“ kombinirano s „Mm“) ili kao kombinacija 2 („MS“ kombinirano s „Mm“).

Slika 10 – Kombinacije metoda uklapanja elektroničkih sustava u spojnu mrežu

28

29

5.3 Sabirnice za izjednačivanje potencijala Sabirnice za izjednačivanje postavljaju se tako da se spoje: – svi vodljivi pojni vodovi koji ulaze u LPZ (izravno ili uz pomoć odgovarajućeg SPD-a), – zaštitni dozemni vodiči PE, – metalne sastavnice unutarnjih sustava (npr. ormari, kućišta, police), – magnetski zasloni LPZ na vanjskoj i unutarnjoj strani građevine. Za izvedbu učinkovitog izjednačivanja potencijala važna su sljedeća pravila: – osnova svih spajanja je postizanje niske impedancije spojne mreže – sabirnice za izjednačivanje moraju biti spojene na sustav uzemljivača najkraćim mogućim

putom (uz pomoć vodiča duljine najviše 0,5 m) – gradivo i dimenzije sabirnica i spojnih vodiča moraju biti u skladu s odjeljkom 5.5 – SPD mora biti najkraćim mogućim putom spojen na sabirnicu za izjednačivanje kao i na

vodič pod naponom, čime se induktivni gubitak napona svodi na najmanju mjeru – na zaštićenoj strani kruga (iza SPD), moraju se svesti na najmanju mjeru induktivni učinci

i to bilo smanjenjem površine petlje, oklapanjem kabela ili oklapanjem kabelskih kanala.

5.4 Izjednačivanje potencijala na granici LPZ U određenoj zoni LPZ spajanjem se mora obuhvatiti sve metalne dijelove i pojne vodove (npr. metalne cijevi, elektroenergetske vodove i signalne vodove) koji prelaze granicu te zone LPZ. NAPOMENA Način spajanja pojnih vodova koji ulaze u LPZ 1 treba dogovoriti s isporučiteljem određene usluge (npr. operatera elektronergetske mreže ili operatera telekomunikacijske mreže), jer može doći do sukoba u zahtjevima. Spajanje treba obaviti putem sabirnica za izjednačivanje koje su postavljene na granici zone i što je bliže moguće ulazu. Na mjestima gdje god je moguće, ulazni vodovi trebaju ući u LPZ na istom mjestu i treba ih spojiti na istu sabirnicu za izjednačivanje. Ako pojni vodovi ulaze u LPZ na raznim mjestima, svaki pojni vod treba spojiti na svoju sabirnicu i sve sabirnice spojiti međusobno. U tu se svrhu preporučuje izvesti prsten vodiča (prstenastu sabirnicu) koji će obuhvatiti sve sabirnice. Izjednačivanje potencijala uz pomoć SPD(ova) potrebno je izvesti uvijek na ulazu u LPZ spajanjem na sabirnicu ulaznih vodova koji napajaju unutarnje sustave u LPZ. Zaslonjeni kabeli ili međusobno spojeni metalni kabelski kanali spojeni na svakoj granici LPZ mogu se koristiti bilo za međusobno spajanje nekoliko LPZ iste razine zaštite u jednu zajedničku LPZ ili proširenje LPZ do sljedeće granice.

30

5.5 Gradivo i dimenzije sastavnica sustava za izjednačivanje potencijala Gradivo, dimenzije i uvjeti upotrebe moraju biti u skladu s HRN EN 62305-3. Najmanje površine presjeka za spojne sastavnice moraju biti u skladu s tablicom 1. Spojnice moraju biti dimenzionirane u skladu s vrijednošću struje munje određene razine zaštite (LPL) (pogledajte normu HRN EN 62305-1) i proračunom raspodjele struje munje (pogledajte Dodatak B, HRN EN 62305-3). SPD mora biti dimenzioniran u skladu s odjeljkom 7. Tablica 1 – Najmanji presjeci sastavnica sustava za izjednačivanje potencijala

Sastavnica sustava za izjednačivanje potencijala Gradivo Površina presjeka

mm2 Sabirnice za izjednačivanje (bakar ili pocinčano željezo) Cu, Fe 50

Vodiči za spajanje sabirnica za izjednačivanje potencijala sa sustavom uzemljenja ili drugim sabirnicama

Cu Al Fe

14 22 50

Vodiči za spajanje unutarnjih metalnih instalacija sa sabirnicama za izjednačivanje potencijala

Cu Al Fe

5 8 16

Vodiči za spajanje s SPD klasa I klasa II klasa III

Cu 5 3 1

NAPOMENA Druga gradiva, ako se koriste, moraju imati površine presjeka koje daju jednaki otpor

6. Magnetsko zaslanjanje i vođenje vodova Magnetskim se zaslanjanjem može smanjiti elektromagnetsko polje kao i amplituda unutarnjeg induciranog udarnog vala. Amplituda unutarnjeg induciranog udarnog vala može se smanjiti također i odgovarajućim vođenjem unutarnjih vodova. Obje te mjere učinkovite su za smanjenje trajnih kvarova unutarnjih sustava.

6.1 Zaslanjanje prostora Prostorni zaslon određuje zone zaštite koje se mogu protezati preko cijele građevine ili njenog dijela, pojedine prostorije ili samo kućišta uređaja. Zaslon može biti u obliku rešetke ili punog metalnog zaslona ili sadržavati „prirodne sastavnice“ same građevine (pogledajte HRN EN 62305-3). Savjetuje se postavljanje prostornih zaslona na mjestima gdje je to izvedivo i korisno za zaštitu određene zone građevine, umjesto nekoliko zasebnih dijelova za zaštitu. Prostorne se zaslone treba predvidjeti u ranoj fazi projektiranja nove građevine ili novog unutarnjeg sustava. Naknadna dorada postojećih instalacija može kao rezultat imati više troškove i veće tehničke poteškoće.

31

6.2 Oklapanje unutarnjih vodova Oklapanje može biti svedeno na vodove i opremu sustava koji treba zaštititi, za što se upotrebljavaju sljedeće mjere: metalni zasloni kabela, zatvoreni metalni kabelski kanali i metalna kućišta uređaja.

6.3 Vođenje unutarnjih vodova Pogodno vođenje unutarnjih vodova smanjuje indukcijske petlje i smanjuje stvaranje prenapona unutar građevine. Površina petlje može se smanjiti na najmanju mjeru vođenjem blizu prirodnih sastavnica građevine koje su uzemljene i/ili zajedničkim vođenjem energetskih i signalnih vodova. NAPOMENA Ipak je potrebno zbog izbjegavanja smetnji voditi energetske i signalne vodove na određenom razmaku.

6.4 Oklapanje vanjskih vodova Oklapanje vanjskih vodova koji ulaze u građevinu obuhvaća kabelske oklope, zatvorene metalne kanale i armiranobetonske kabelske kanale s međusobno spojenom čeličnom armaturom u betonu. Oklapanje vanjskih vodova je povoljno, ali je često izvan nadležnosti projektanta LPMS-a (s obzirom da je vlasnik vanjskog voda obično operator mreže).

6.5 Gradivo i dimenzije magnetskih zaslona Na granici zone LPZ 0A i LPZ 1, moraju gradivo i dimenzije magnetskih zaslona (npr. rešetkastih prostornih zaslona, kabelskih zaslona i kućišta uređaja) biti u skladu s normom HRN EN 62305-3 za vodiče hvataljke i/ili vodiče odvoda. Posebno vrijedi da: – najmanja debljina metalnog lima, metalnih kanala, cijevi i kabelskih zaslona moraju

odgovarati vrijednostima u tablici 3, norme HRN EN 62305-3 – razmještaj rešetkastog prostornog zaslona i najmanji presjek vodiča tog zaslona mora biti

u skladu s tablicom 6 norme HRN EN 62305-3 Ako magnetski zaslon nije predviđen za vođenje struje munje, ne zahtijeva se dimenzioniranje zaslona u skladu s tablicama 3 i 6 norme HRN EN 62305-3: – na granici zona LPZ 1/2 ili višim, uz uvjet da je ispunjen zahtjev sigurnosnog razmaka

između magnetskih zaslona i LPS (pogledajte odjeljak 6.3 u HRN EN 62305-3) – na granici bilo koje zone LPZ, ako sastavnica rizika RD zbog udara munja u građevinu

ima zanemarivu vrijednost (pogledajte HRN EN 62305-2).

7. Usklađena SPD zaštita Zaštita unutanjih sustava od udarnih valova može zahtijevati sustavni pristup koji se sastoji od usklađivanja SPD-ova na energetskim kao i signalnim vodovima. Osnovni pristup usklađivanju SPD-ova (pogledajte Dodatak C) je isti u oba slučaja, ali zbog velike različitosti elektroničkih sustava i njihovih značajka (analogni ili digitalni, istosmjerna ili izmjenična

32

struja, niska ili visoka frekvencija), pravila izbora i postavljanja usklađene SPD zaštite razlikuju se od pravila za izbor SPD-ova običnih električnih sustava. Pri LPMS-u koji slijedi zamisao zona zaštite s više od jedne zone LPZ (LPZ 1, LPZ 2 i više zone), SPD-ovi moraju biti postavljeni na ulazu voda u svaku zonu LPZ (pogledaajte sliku 2). Ako LPMS obuhvaća samo zonu LPZ 1, SPD mora biti postavljen barem na ulazu voda u tu zonu LPZ 1. U oba slučaja ako je udaljenost od SPD-ova i uređaja (opreme) koji se štite prevelika, potrebno je postaviti dodatne SPD-ove (pogledajte Dodatak D). Zahtjevi ispitivanja SPD-ova moraju biti u skladu sa normom: – IEC 61643-1 za elektroenergetske mreže (sustave) – IEC 61643-21 za telekomunikacijske i signalne mreže (sustave). Izbor i postavljanje usklađene SPD zaštite mora biti u skladu sa normom: – IEC 61643-12 i IEC 60364-5-53 za zaštitu elektroenergetskih mreža – IEC 61643-22 za zaštitu telekomunikacijskih i signalnih mreža. – Neke osnovne obavijesti o izboru i postavljanju usklađene SPD zaštite dane su u Dodatku D ove norme. Obavijesti o amplitudi udarnih valova munje za potrebe dimenzioniranja SPD-ova na raznim mjestima u građevini, dane su u Dodatku E u normi HRN EN 62305-1.

8. Upravljanje sustavom LPMS Za postizanje troškovno valjanog i učinkovitog sustava, projekt sustava zaštite unutarnjih sustava mora se načiniti tijekom projektiranja građevine, te svakako prije početka gradnje. To omogućuje optimiranje upotrebe prirodnih sastavnica građevine i nagodbu o čim boljim mogućim trasama kabela i smještaju opreme. Za naknadnu doradu postojećih građevina, trošak LPMS je općenito veći nego kad se radi o novoj građevini. Dakako, troškove ulaganja moguće je smanjiti na najmanju mjeru izborom odgovarajućeg LPZ i upotrebom postojećih instalacija ili njihovom dogradnjom. Odgovarajuća zaštita može se postići samo ako: – mjere zaštite odredi stručnjak za zaštitu od munje, – postoji dobra suradnja između raznih stručnjaka uključenih u izvedbu građevine i sustava LPMS (npr. građevinskih inženjera i inženjera elektrotehnike), – se postupa po planu upravljanja u odjeljku 8.1. Sustav LPMS mora se održavati pregledima i radovima održavanja. Nakon značajnijih izmjena na građevini ili mjerama zaštite mora se načiniti nova procjena rizika.

33

8.1 Plan upravljanja sustavom LPMS Za planiranje i usklađivanje određenog LPMS potrebno je načiniti plan upravljanja (pogledajte tablicu 2), počevši od procjene rizika (HRN EN 62305-2), da bi se odredile zahtijevane mjere zaštite uz pomoć kojih se rizik smanjuje na prihvatljivu razinu. Da bi se to obavilo, moraju se najprije odrediti zone zaštite od munje. Tablica 2 – Planiranje upravljanja LPMS-om za nove građevine te pri većim izmjenama konstrukcije ili načina uporabe građevina

Korak Cilj Tko treba učiniti

Početna analiza rizika1)

Provjeriti potrebu postavljanja zaštite od LEMP Ako je potrebno, odabrati odgo-varajući LMPS uz pomoć metode za procjenu rizika

Stručnjak za zaštitu od munje 2) Vlasnik

Konačna analiza rizika1)

Optimirati odnos troškova i dobiti (cost/benefit) za odabrane mjere zaštite ponovno uz pomoć metode procjene rizika Kao rezultat definira se sljedeće: - LPL i parametri munje - LPZ i njihove granice

Stručnjak za zaštitu od munje 2) Vlasnik

Planiranje LPMS Određivanje mjera LPMS: Stručnjak za zaštitu od munje - prostorno oklapanje Vlasnik - spojne mreže Arhitekt - sustavi uzemljivača Projektanti unutarnjih sustava - oklapanje vodova i njihovo vođenje - oklapanje pojnih vodova - usklađena SPD zaštita

Projektanti odgovarajućih instalacija

Projekt LPMS Opći nacrti i opisi Priprema specifikacija za ponude Nacrti detalja i vremenskog plana izvedbe

Projektni ured ili slično

Izvedba LPMS uklju-čujući nadzor

Kakvoća izvedbe Dokumentacija Moguća revizija nacrta detalja

Stručnjak za zaštitu od munje Izvođač sustava LPMS Projektni ured Nadzorni inženjer

Tehnički prijem LPMS Provjera i dokumentiranje izvedenog stanja sustava

Neovisni stručnjak za zaštitu od munje Nadzorni inženjer

Periodični pregledi Ustanoviti je li sustav LPMS odgova-rajući

Stručnjak za zaštitu od munje Nadzorni inženjer

1) pogledajte normu HRN EN 62305-2. 2) koji ima šire znanje o EMC i praksu u izvedbi.

U skladu s LPL određenim u HRN EN 62305-1 i mjerama zaštite koje će se prihvatiti, moraju se poduzeti sljedeći koraci: – predvidjeti sustav uzemljenja koji obuhvaća sustav za izjednačivanje potencijala i sustav uzemljivača

34

– vanjske metalne dijelove i ulazne vodove spojiti izravno ili putem SPD-ova na spojnu mrežu

– unutarnji sustav zaštite treba uklopiti u spojnu mrežu – postaviti prostorni zaslon (oklop) u kombinaciji sa zaslonima vodova i trasa vodova – odrediti zahtjeve usklađene SPD zaštite – za postojeće građevine može se pojaviti potreba postavljanja posebnih mjera zaštite

(pogledajte Dodatak B). Nakon toga treba ponovno izračunati i optimirati omjer troškova i dobiti (cost/benefit) zaštitnih mjera, opet uz pomoć procjene rizika.

8.2 Pregled sustava LPMS Pregled obuhvaća provjeru tehničke dokumentacije, vizualni pregled i ispitivanje mjerenjem. Svrha je pregleda provjeriti: – da LPMS odgovara projektu – da mjere LPMS mogu udovoljiti projektiranoj namjeni – da je svaka novo dodana zaštitna mjera pravlino uključena u LPMS. Preglede treba obavljati: – tijekom postavljanja LPMS, – nakon postavljanja LPMS, – periodično (u redovitim vremenskim razmacima), – nakon svake zamjene sastavnica važnih za LPMS, – po mogućnosti nakon udara munje u građevinu (npr. gdje je to zabilježeno brojačem udara munja ili gdje postoji svjedočenje očevidca o udaru u građevinu ili gdje postoji vidljivo oštećenje od udara munje u građevinu). Učestalost periodičnih pregleda određuje se s obzirom na: – lokalne uvjete okoline, kao što su korozivna tla i korozivni atmosferski uvjeti – vrstu upotrijebljenih mjera zaštite.

8.2.1 Postupak pregleda

8.2.1.1 Provjera tehničke dokumentacije Nakon postavljanja novog LPMS, mora se provjeriti je li tehnička dokumentacija u skladu s odgovarajućim normama i je li cjelovita. Prema tome, dokumentaciju treba stalno obnavljati, npr. nakon svake izmjene ili proširenja LPMS.

8.2.1.2 Pregled Pregled (vizualni) obavlja se da se provjeri: – da nema olabavljenih spojeva, niti slučajnih prekida vodiča i spojeva, – da nijedan dio sustava nije oslabljen uslijed korozije, posebno na razini tla, – da su spojni vodiči (za izjednačivanje potencijala) i kabelski zasloni netaknuti – da nema dodataka niti izmjena koje zahtijevaju daljnje zaštitne mjere – da nema znakova oštećenja na SPD-ima i njihovim osiguračima ili rastavljačima – da su zadržane trase vodova – da su održani sigurnosni razmaci i prostorni zasloni (oklopi).

35

8.2.1.3 Mjerenja Za one dijelove sustava uzemljenja i spojne mreže koji nisu vidljivi za pregled, moraju se obaviti mjerenja električne neprekidnosti.

8.2.2 Dokumentacija za pregled Zbog pojednostavnjenja postupka pregleda treba pripremiti upute za pregled. Upute moraju sadržavati dovoljno obavijesti koje će pomoći pregledatelju u njegovoj zadaći, tako da budu dokumentirani svi aspekti instalacije i njezinih sastavnica, te metode i rezultati ispitivanja. Pregledatelj mora pripremiti izvješće koje će se priložiti tehničkoj dokumentaciji i prethodnim izvješćima pregleda. Izvješće o pregledu mora sadržavati obavijesti o: – općem stanju LPMS, – bilo kojim odstupanjima od tehničke dokumentacije, – rezultatima obavljenih mjerenja.

8.3 Održavanje Nakon pregleda moraju se svi zamijećeni nedostatci ispraviti bez odgađanja. Ako je potrebno, ažurirati treba i tehničku dokumentaciju.

36

Dodatak A (obavijesni)

Osnove proračuna elektromagnetske okoline u LPZ-u

U ovom dodatku pružene su obavijesti o proračunu elektromagnetske okoline unutar određene LPZ, koji se može upotrijebiti za zaštitu od LEMP, što je pogodno i za zaštitu od elektromagnetskih utjecaja. A.1 Štetni učinci munje na električnim i elektroničkim sustavima A.1.1 Izvor šteta Prvenstveni izvor štete je struja munje i njezino magnetsko polje koje ima isti valni oblik kao i struja munje. NAPOMENA Što se tiče zaštite, utjecaj električnog polja munje je od najmanjeg interesa. A.1.2 Ugrožena oprema Unutarnji sustavi postavljeni na ili u građevini koji imaju ograničenu čvrstoću na udarne valove i magnetska polja, mogu biti oštećeni ili djelovati nepravilno kad ih zahvate učinci munje i naknadna magnetska polja. Sustavi postavljeni izvan građevine izloženi su velikom riziku zbog neprigušenog magnetskog polja i, ako se građevina nalazi na izloženoj lokaciji, također i udarnim valovima pune struje munje pri izravnim udarima munje u građevinu. Sustavi ugrađeni unutar građevine izloženi su riziku zbog preostalog prigušenog magnetskog polja i dovedenim ili induciranim unutarnjim udarnim valovima te vanjskim udarnim valovima dovedenim putem pojnih vodova. Za detaljnije razmatranje razina otpornosti uređaja (opreme), važne su sljedeće norme: – razina otpornosti (izolacijska čvrstoća) energetske instalacije određena je u normi IEC

60664-1. – razina otpornosti telekomunikacijske opreme određena je u ITU-T K.20 i K.21. – općenito je razina otpornosti opreme određena u proizvođačkim specifikacijama ili se

može ispitati: • s obzirom na dovedene udarne valove, uz upotrebu norme IEC 61000-4-5 s

naponskim razinama ispitivanja: 0,5 – 1 – 2 – 4 kV uz valni oblik 1,2/50 µs, te s razinama ispitivanja pri strujama: 0,25 – 0,5 – 1 – 2 kA uz valni oblik 8/20 µs

NAPOMENA Da bi određena oprema ispunila zahtjeve gornjih norma, ona može imati ugrađene unutarnje SPD-ove. Karakteristike tih unutarnjih SPD-ova mogu utjecati na zahtjeve usklađivanja (vanjskih SPD-ova).

• s obzirom na magnetska polja uz upotrebu norme IEC 61000-4-9 s razinama ispitivanja: 100 – 300 – 1 000 A/m i valnim oblikom 8/20 µs te norme IEC 61000-4-10 s razinama ispitivanja: 10 – 30 – 100 A/m na 1 MHz.

Oprema koja ne podnosi ispitivanja radiofrekvencijom (RF), zračenjem i ispitivanja imunosti

37

prema odgovarajućim EMC normama za proizvode, može biti rizična zbog izloženosti izravnom zračenju magnetskog polja. S druge strane, kvarovi opreme koja je u skladu s tim normama, mogu se zanemariti. A.1.3 Mehanizam sprege između izvora i ugrožene opreme Izolacijska čvrstoća opreme mora biti usklađena s izvorom štete. Da bi se to postiglo, mora se na odgovarajući način upravljati mehanizmima sprege kreiranjem zasebnih zona zaštite od munje (LPZ). A.2 Prostorno zaslanjanje (oklapanje), vođenje vodova i njihovo oklapanje A.2.1 Općenito Magnetsko polje nastalo unutar koje LPZ pri udaru munje u građevinu ili u okolno tlo može se smanjiti postavljanjem prostornog zaslona samo za tu LPZ. Udarni valovi inducirani u elektroničkom sustavu mogu se smanjiti na najmanju mjeru, bilo uz pomoć prostornog zaslona, bilo načinom vođenja vodova i njihovih zaslona ili kombinacijom obiju tih metoda. Na slici 6 prikazan je primjer LEMP u slučaju udara munje u građevinu koja je podijeljena na zaštitne zone LPZ 0, LPZ 1 i LPZ 2. Elektronički sustav koji treba zaštititi, postavljen je unutar zone LPZ 2.

1. Primarni izvor štete – LEMP Kako je određeno iz parametara za LPL I do IV: IEC 62305-1 I0 udarni val 10/350 µs (i 0,25/100 µs) 200-150-100-100 kA H0 udarni val 10/350 µs (i 0,25/100 µs) izračunano iz I0 2. Izolacijska čvrstoća elektroenergetske instalacije Kako je određeno za kategorije prenapona I do IV za nazivne napone 230/400 V i 277/480 V: IEC 60664-1 U kategorija prenapona I do IV 6 – 4 – 2,5 – 1,5 kV 3. Izolacijska čvrstoća za telekomunikacijske instalacije ITU Preporuke K.20 ili K.21 4. Ispitivanje opreme koja nije podržana primjerenim normama za proizvode Izolacijska čvrstoća za (ugrožene) uređaje Kako je određeno za učinke munje putem vodljive veze (U, I): IEC 61000-4-5 UOC udarni val 1,2/50 µs 4 – 2 – 1 – 0,5 kV ISC udarni val 8/20 µs 2 – 1 – 0,5 – 0,25 kA 5. Ispitivanje opreme koja nije u skladu s odgovarajućim EMC normama za proizvode Izolacijska čvrstoća za (ugrožene) uređaje Kako je određeno za učinke munje putem zračenja (H): IEC 61000-4-9 H udarni val 8/20 µs, (prigušene oscilacije 25 kHz),Tp = 10 µs 1 000 – 300 – 100 A/m IEC 61000-4-10 H udarni val 0,2/0,5 µs, (prigušene oscilacije 1 MHz), Tp = 0,25 µs 100 – 30 – 10 A/m

Slika A.1 – Situacija LEMP pri udaru munje u građevinu

38

39

Prvenstveni elektromagnetski izvor štete za elektronički sustav je struja munje I0 i magnetsko polje H0. Djelomične struje munje teku kroz pojne vodove za opskrbu. Te struje kao i magnetska polja imaju isti valni oblik. Struja munje koju treba uzeti u obzir sastoji se od prvog udara If (tipičnog oblika vala s dugim hrptom 10/350 µs) i naknadnih udara Is (s oblikom vala 0,25/100 µs). Struja prvog udara If stvara magnetsko polje Hf, a struje naknadnih udara Is magnetska polja Hs. Učinci magnetske indukcije uglavnom su prouzročeni strmim čelom magnetskog polja. Kao što je prikazano na slici A.2, čelo polja Hf može se opisati prigušenim oscilirajućim poljem 25 kHz s amplitudom Hf/maks i vremenom do amplitude Tp/f od 10 µs. Na isti način čelo Hs se može opisati prigušenim oscilirajućim poljem od 1 MHz s amplitudom Hs/maks i vremenom do amplitudne vrijednosti Tp/s od 0,25 µs. Slijedi da se magnetsko polje prvog udara može opisati tipičnom frekvencijom od 25 kHz, a magnetska polja naknadnih udara tipičnom frekvencijom od 1 MHz. Prigušena oscilirajuća magnetska polja tih frekvencija za potrebe ispitivanja određena su u normama IEC 61000-4-9 i IEC 61000-4-10. S postavljanjem magnetskih zaslona i SPD-ova na sučelja raznih zona LPZ, učinak neprigušenog djelovanja munje koji je određen veličinama I0 and H0, smanjen je na razinu otpornosti ugroženog uređaja. Kao što je prikazano na slici A.1, ugroženi uređaj izdržat će naprezanja uslijed okolnog magnetskog polja H2 i dovedene struje munje I2 i napona U2. Smanjenje struje I1 na I2 i napona U1 na U2 je predmet razmatranja u Dodatku C, dok se smanjenje H0 na dovoljno nisku vrijednost H2 ovdje razmatra na sljedeći način: U slučaju rešetkastog prostornog zaslona može se pretpostaviti da je valni oblik magnetskog polja unutar LPZ-ova (H1, H2) jednak valnom obliku magnetskog polja izvan njih (H0). Oblici prigušenih oscilirajućih valnih oblika prikazanih na slici A.2 u skladu su s ispitivanjima definiranim u normama IEC 61000-4-9 i IEC 61000-4-10 i mogu se rabiti za određivanje razine otpornosti opreme na magnetska polja nastala pri porastu magnetskog polja prvoga udara Hf i naknadnih udara Hs. Inducirani udarni valovi zbog sprege magnetskog polja i indukcijske petlje (pogledajte odjeljak .4), moraju biti manji ili jednaki razini otpornosti opreme.

prema osnovnoj normi: IEC 61000-4-9

Slika A.2a – Simulacija porasta jakosti polja prvoga udara (10/350 µs) uz pomoć pojedinačnog vala 8/20µs (prigušene 25 kHz oscilacije)

prema osnovnoj normi: IEC 61000-4-10

Slika A.2b – Simulacija porasta jakosti polja naknadnog udara (0,25/100 µs) uz pomoć prigušenih 1 MHz oscilacija (višestruki udari 0,2/0,5 µs)

NAPOMENA 1 Iako se definicije vremena do amplitude TP i trajanje čela T1 razlikuju, ovdje se zbog pogodnog pristupa njihove vrijednosti uzimaju jednakima. NAPOMENA 2 Omjer najvećih vrijednosti Hf/maks / Hs/maks = 4: 1.

Slika A.2 – Simulacija porasta magnetskog polja kod prigušenih oscilacija A.2.2 Rešetkasti prostorni zasloni U praksi, zasloni (oklopi) oko zona LPZ velikih volumena obično se sastoje od prirodnih sastavnica građevine kao što je metalna armatura u stropovima, zidovima i podovima, metalne konstrukcije, metalni krovovi i metalna pročelja. Te sastavnice zajedno čine rešetkasti prostorni zaslon. Za učinkovito štićenje (zaslanjanje) potrebna je mreža s tipičnom širinom oka manjom od 5 m. NAPOMENA 1 Učinak zaslanjanja može se zanemariti ako je zona LPZ 1 zaštićena samo običnim vanjskim LPS-om prema HRN EN 62305-3 s tipičnom širinom oka mreže i razmacima vodiča većim od 5 m. S druge se strane znakoviti učinak zaslona dobiva u velikim građevinama s mnogo čeličnih elemenata u konstrukciji. NAPOMENA 2 Zaslanjanje (oklapanje) daljnjih unutarnjih LPZ-ova može se obaviti bilo postavljanjem 40

prostornog zaslona, bilo uporabom metalnih polica odnosno ormara ili metalnih kućišta oko uređaja (opreme). Slika A.3 prikazuje kako se može upotrijebiti metalnu armaturu u betonu i metalne okvire (za metalna vrata i eventualno oklopljene prozore) da bi se načinilo zaslon velikog obujma za prostoriju ili zgradu.

Legenda: • - zavareni spoj ili spojnica na svakoj šipki i na križanju šipki NAPOMENA U stvarnosti nije moguće na velikim građevinama zavariti ili postaviti spojnicu u svakoj točki. Međutim, većina točaka su prirodno spojene izravnim dodirom ili žicom za povezivanje armature. U praksi stoga može biti spoj približno na svakih 1 m.

Slika A.3 – Zaslon velikog obujma izveden uz pomoć metalne armature i metalnih okvira

Elektronički sustavi moraju biti smješteni unutar „sigurnosnog obujma“ koji uvažava sigurnosne razmake od zaslona zone LPZ (pogledajte sliku A.4). Razlog tomu su relativno jaka magnetska polja blizu zaslona zbog djelomičnih struja munje koje teku kroz zaslon (što osobito vrijedi za LPZ 1).

41

NAPOMENA Obujam VS je na sigurnosnom razmaku ds/1 ili ds/2 od zaslona LPZ n.

Slika A.4 – Prostor električnih i elektroničkih sustava unutar unutarnjeg LPZ n A.2.3 Trase vodova i oklapanje vodova Udarni valovi koji se induciraju u elektroničkim sustavima mogu se smanjiti pogodnim vođenjem voda (trasom) (smanjivanjem na najmanju mjeru površina indukcijskih petlja) ili uporabom zaslonjenih kabela ili metalnih kabelskih kanala (smanjivanjem na najmanju mjeru učinaka indukcije iznutra) ili kombinacijom obiju metoda (pogledajte sliku 5).

42

43

Pojni kabeli spojeni na elektroničke sustave moraju se voditi čim bliže metalnim sastavnicama spojne mreže. Povoljno je voditi te kabele u metalnim kanalima spojne mreže, primjerice u U-profilima ili metalnim kanalima (pogledajte i IEC 61000-5-2). Posebnu pozornost treba obratiti pri polaganju kabela blizu zaslona zone LPZ (posebno zone LPZ 1) zbog znatne jakosti magnetskog polja na tom mjestu. Ako treba zaštititi kabele između odvojenih građevina, mora ih se položiti u metalne kabelske kanale. Kanale se na oba kraja mora spojiti na sabirnice za izjednačivanje potencijala pojedinih građevina. Ako kabelski zasloni (spojeni na oba kraja na sustav izjednačivanja) mogu podnijeti predviđenu djelomičnu struju munje, dodatno uvlačenje (polaganje) u kabelske kanale nije potrebno. Naponi i struje inducirani u instalacijskim petljama imaju za posljedicu pojavu uobičajenih oblika udarnih valova na elektroničkim sustavima. Proračuni tih induciranih napona i struja opisani su u odjeljku A.4. Slika A.6 prikazuje primjer velike uredske zgrade: – zaslanjanje zone LPZ 1 je postignuto čeličnom armaturom i metalnim pročeljem, a u zoni

LPZ 2 oklopljenim kućištima osjetljive elektroničke opreme. U svakoj je prostoriji postavljeno nekoliko spojnih mjesta (izvoda) da se može načiniti mala mreža za izjednačivanje potencijala.

– zona LPZ 0 je proširena u zonu LPZ 1 da prihvati elektroenergetski vod 20 kV, jer postavljanje SPD-ova na srednjonaponskoj strani u tom posebnom slučaju, neposredno na ulazu, nije bilo moguće.

LEGENDA 1 metalno kućište uređaja 4 indukcijska petlja instalacije 2 elektroenergetski vod 5 vanjski prostorni zaslon 3 signalni vod 6 metalni zaslon voda

Slika A.5 – Smanjenje učinaka indukcije načinom vođenja i zaslanjanjem

44

Slika A.6 – Primjer sustava LPMS neke uredske zgrade

45

A.3 Magnetsko polje unutar LPZ-ova A.3.1 Približna jakost magnetskog polja unutar LPZ-ova Ako nije obavljeno teorijsko (pogledajte A.3.2), ili pokusno istraživanje (pogledajte A.3.3) učinkovitosti zaslona, prigušenje treba izračunati na način opisan u daljnjem. A.3.1.1 Rešetkasti prostorni zaslon zone LPZ 1 u slučaju izravnog udara munje Zaslon građevine (koji okružuje zonu LPZ 1) može biti dijelom vanjskog LPS i kroz njega će teći struje pri izravnom udaru munje. Takvu situaciju prikazuje slika A.7a uz pretpostavku da munja može udariti u bilo koju točku krova.

Unutar LPZ 1: H 0 11

w r

k i wHd d⋅ ⋅

=⋅

NAPOMENA Razmaci dw i dr određuju se za razmatranu točku.

Slika A.7a – Magnetsko polje unutar zone LPZ 1

46

Unutar LPZ 2: 2

12 / 2010SF

HH =

NAPOMENA Razmaci dw i dr se određuju za granicu sa zonom LPZ 2. Slika A.7b – Magnetsko polje unutar zone LPZ 2

Slika A.7 – Proračun jakosti magnetskog polja u slučaju izravnog udara munje Za jakost magnetskog polja H1 na nekoj proizvoljnoj točki unutar LPZ 1, vrijedi sljedeći izraz:

H 01

rw

k i wHd d⋅ ⋅

=⋅

(A/m) (A.1)

gdje je: dr je najmanji razmak (u metrima) između razmatrane točke i krova zaslonjene LPZ 1 dw je najmanji razmak (u metrima) između razmatrane točke i zida zaslonjene zone LPZ 1 i0 je struja munje u LPZ 0A, A kH je koeficijent konfiguracije, (1/ m ), tipičan kH = 0,01, 1/ m w je širina oka mreže rešetkastog zaslona zone LPZ 1, m. Rezultat ove formule je najveća jakost magnetskog polja u zoni LPZ 1 (uzevši u obzir donju napomenu):

– jakost magnetskog polja zbog prvog udara: H f /ma ks1/f /max

r

⋅ ⋅=

⋅w

k i wHd d

(A/m) (A.2)

– jakost magnetskog polja zbog naknadnih udara: H /ma ks1/ /max

r

⋅ ⋅=

⋅s

sw

k i wHd d

(A/m) (A.3)

47

48

gdje je if/maks je najveća jakost struje prvog udara za određenu razinu zaštite, A is/maks je najveća jakost struje naknadnih udara za određenu razinu zaštite, A. NAPOMENA Polje se smanjuje za koeficijent 2 ako je položena spojna mreža (mreža za izjednačivanje) prema odjeljku 5.2. Te vrijednosti magnetskog polja vrijede samo unutar sigurnosnog obujma VS unutar rešetkastog zaslona na sigurnosnom razmaku ds/1 od zaslona (pogledajte sliku A.4):

ds/1 = w (m) (A.4) PRIMJERI Kao primjer razmotrit će se tri rešetkasta zaslona s dimenzijama danim u tablici A.1, koji imaju prosječnu širinu oka mreže w = 2 m (pogledajte sliku A.10). To daje kao rezultat sigurnosni razmak od ds/1 = 2,0 m, čime je određen i sigurnosni obujam Vs. Vrijednosti za H1/maks unutar Vs izračunane su na temelju i0/maks = 100 kA i prikazane na tablici A.1. Razmak do krova je polovica visine: dr = H / 2. Razmak od zida je polovica duljine: dw = L/2 (sredina) ili je jednaka: dw = ds/1 (najgori slučaj uz zid). Tablica A.1 – Primjeri za i0/maks = 100 kA i w = 2 m

Vrsta zaslona (v. sliku A.10)

L x W x H m

H1/maks (sredina) A/m

H1/maks (dw = ds/1)A/m

1 10 x 10 x 10 179 447 2 50 x 50 x 10 36 447 3 10 x 10 x 50 80 200

A.3.1.2 Rešetkasti prostorni zaslon zone LPZ 1 u slučaju bliskog udara munje Situacija pri bliskom udaru munje prikazana je na slici A.8. Upadno magnetsko polje oko zaslonjenog obujma zone LPZ 1 može se aproksimirati ravnim valom.

Slika A.8 – Proračun jakosti magnetskog polja u slučaju bliskog udara munje

49

Koeficijent zaslanjanja SF rešetkastog zaslona za ravni val dan je u tablici A.2. Tablica A.2 – Magnetsko prigušenje rešetkastog prostornog zaslona za ravni val

Gradivo

SF (dB) (v. napomene 1 i 2)

25 kHz (vrijedi za prvi udar) 1 MHz (vrijedi za naknadne udare)

bakar ili aluminij ( )20 log 8,5⋅ w ( )20 log 8,5⋅ w

čelik (v. napomenu 3)

50

( ) 6 2log 8,5 / / 1 18 10 /w r−⎡ ⎤⋅ + ⋅20 ⎣ ⎦ ( )20 log 8,5⋅ w

w širina oka mreže rešetkastog zaslona, m r polumjer šipke rešetkastog zaslona, m. NAPOMENA 1 u slučaju da je rezultat po formuli negativan, SF = 0. NAPOMENA 2 SF povećati za 6 dB, ako je postavljena spojna mreža prema odjeljku 5.2. NAPOMENA 3 permeabilnost μr ≈ 200.

Upadno magnetsko polje H0 računa se uz pomoć izraza:

00

a2iH

sπ= (A/m) (A.5)

gdje je i0 struja munje u zoni LPZ 0A , A sa razmak između točke udara i sredine zaslonjenog obujma, m. Odavde se za najveće jakosti magnetskog polja u LPZ 0 dobiva: • zbog prvog udara: H0/f/maks = if/maks /(2 π sa) (A/m) (A.6) • zbog naknadnih udara: H0/s/maks = is/maks /(2 π sa) (A/m) (A.7) gdje je if/maks najveća vrijednost struje munje prvog udara prema izabranoj razini zaštite, A is/maks najveća vrijednost struje munje naknadnih udara prema izabranoj razini zaštite, A. Smanjenje H0 na H1 unutar LPZ 1 može se izračunati i upotrebom SF vrijednosti danih u tablici A.2: H1/maks = H0/maks / 10SF/20 (A/m) (A.8) gdje je SF (dB) je koeficijent zaslanjanja izračunan iz formule u tablici A.2; H 0/maks je jakost magnetskog polja u zoni LPZ 0, A/m.

51

Odavde slijedi za najveću jakost magnetskog polja u LPZ 1: • zbog prvog udara: H1/f/maks = H0/f/maks / 10 SF /20 (A/m) (A.9) • zbog naknadnih udara: H1/s/maks = H0/s/maks / 10 SF /20 (A/m) (A.10) Te jakosti magnetskog polja vrijede samo unutar sigurnosnog obujma Vs unutar rešetkastog zaslona na razmaku ds/2 od zaslona (pogledajte sliku A.4):

ds/2 = w ·SF / 10, m za SF ≥ 10 (A.11) ds/2 = w, m za SF < 10 (A.12)

gdje je: SF koeficijent zaslanjanja izračunan iz formule na tablici A.2, dB w širina oka mreže rešetkastog zaslona, m. Što se tiče dodatnih obavijesti od pororačunu jakosti magnetskog polja unutar rešetkastog zaslona pri bliksim udarima munja, pogledajte A.3.3. PRIMJERI Jakost magnetskog polja H1/maks unutar LPZ 1 u slučaju bliskog udara munje ovisi o struji munje i0/maks, koeficijentu zaslanjanja SF zaslona zone LPZ 1, te razmaku između kanala munje i sredine zone LPZ 1 (pogledajte sliku A.8). Struja munje i0/maks ovisi o razini zaštite LPL koja je izabrana (pogledajte HRN EN 62305-1). Koeficijent zaslanjanja SF (pogledajte tablicu A.2) najvećim dijelom ovisi o širini oka mreže rešetkastog zaslona. Razmak sa može biti: – razmak između sredine zone LPZ 1 i susjednog objekta (npr. stupa) u slučaju udara

munje u taj objekt, ili – najmanji razmak između sredine zone LPZ 1 i kanala munje u slučaju udara munje u tlo

blizu zone LPZ 1. Najgori uvjet, prema tome, je najveća jakost struje i0/maks u kombinaciji s najmanjim mogućim razmakom sa. Kao što je prikazano na slici A.9, taj je najmanji razmak sa ovisan o visini H i duljini L (odnosno širini W) građevine (LPZ 1) i polumjeru kotrljajuće kugle r koji odgovara struji i0/maks (pogledajte tablicu A.3), kako je definirano u elektrogeometrijskom modelu (pogledajte normu HRN EN 62305-1, poglavlje A.4).

52

Slika A.9 – Razmak sa ovisan o polumjeru kotrljajuće kugle i dimenzija građevine

Razmak se može izračunati iz izraza:

2a 2 / 2 za < s r H H L H= ⋅ ⋅ − + r (A.13)

a / 2 za s r L H r= + ≥ (A.14)

NAPOMENA Za razmake manje od tih najmanjih vrijednosti munje udaraju izravno u građevinu. Moguće je definirati tri vrste zaslona s dimenzijama danim u tablici A.4. Pretpostavlja se rešetkasti zaslon od bakra prosječne širine oka mreže od w = 2 m. To kao rezultat daje koeficijent zaslanjanja SF = 12,6 dB, a uz sigurnosni razmak od ds/2 = 2,5 m definiran je sigurnosni obujam Vs. Vrijednosti za H0/maks i H1/maks, za koje je pretpostav-ljeno da vrijede svugdje unutar obujma Vs, izračunane su za jakost struje od i0/maks = 100 kA i prikazane u tablici A.4. Tablica A.3 – Polumjer kotrljajuće kugle koji odgovara najvećoj struji munje

Razina zaštite Najveća struja munje i0/maks

kA

Polumjer kotrljajuće kugle r

m I 200 313 II 150 260

III – IV 100 200

Tablica A.4 – Primjeri za i0/maks = 100 kA i w = 2 m, što odgovara koeficijentu SF = 12,6 dB

Vrsta zaslona (v. sliku A.10)

L x W x H m

Sa m

H0/maks A/m

H1/maks A/m

1 10 x 10 x 10 67 236 56 2 50 x 50 x 10 87 182 43 3 10 x 10 x 50 137 116 27

A.3.1.3 Rešetkasti prostorni zaslon za zonu LPZ 2 i više zone U rešetkastim zaslonima zone LPZ 2 i viših zona ne teče nikakva znakovitija djelomična struja munje. Stoga se u prvom koraku može izračunati smanjenje polja unutar zone LPZ n+1, kako je dano u poglavlju A.3.1.2 za bliske udare munja:

nn 1 /2010SF

HH + = , (A/m) (A.15)

gdje je SF koeficijent zaslanjanja iz tablice A.2, dB Hn je jakost magnetskog polja unutar LPZ n, A/m. Ako je Hn = H1 to se polje može izračunati kako slijedi: – u slučaju udara munja izravno u rešetkasti zaslon zone LPZ 1, pogledajte A.3.1.1 i

sliku A.7b, gdje su dw i dr razmaci između zaslona zone LPZ 2 i zida odnosno krova. – u slučaju udara munja blizu LPZ 1, pogledajte A.3.1.2 i sliku A.8. Te jakosti magnetskog polja vrijede samo unutar sigurnosnog obujma Vs unutar rešetkastog zaslona koji je na sigurnosnom razmaku ds/2 od zaslona, kako je definirano u odjeljku A.3.1.2 (pogledajte sliku A.4). A.3.2 Teorijski proračun magnetskog polja pri izravnim udarima munja U odjeljku A.3.1.1, se formule za proračun jakosti magnetskog polja H1/maks temelje na numeričkim proračunima za tri tipična rešetkasta zaslona kako je prikazano na slici A.10. Za potrebe tih proračuna pretpostavljen je udar munje u jedan od rubova krova. Kanal munje simuliran je vertikalnim vodljivim štapom duljine 100 m na vrhu krova, a ravninu tla simulira idealizirana vodljiva ploča.

53

Slika A.10 – Vrste (tipovi) rešetkastih zaslona velikih prostora (zapremnina) U proračunu je uzeta u obzir sprega magnetskih polja svih štapova unutar rešetkastog zaslona, uključujući sve ostale štapove i simulirani kanal munje, što kao rezultat daje skup jednadžbi za proračun struje munje u zaslonu. Iz te se raspodjele struja računa jakost magnetskog polja unutar zaslona. Pretpostavljeno je da se otpor štapova može zenemariti. Stoga su raspodjela struje u rešetkastom zaslonu i magnetsko polje neovisni o frekvenciji. Da bi se izbjegli učinci prolaznih pojava, zanemarena je također i kapacitivna sprega. U primjeru zaslona tipa 1 (pogledajte sliku A.10) prikazani su neki rezultati na slikama A.11 i A.12.

54

Slika A.11 – Jakost magnetskog polja H1/maks unutar rešetkastog zaslona tipa 1

Slika A.12 – Jakost magnetskog polja H1/maks unutar rešetkastog zaslona tipa 1

55

56

U svim primjerima pretpostavljena je najveća struja munje i0/maks = 100 kA. Na obje slike je H1/maks najveća jakost magnetskog polja u točki, izvedena iz pojedinih sastav-nica Hx, Hy i Hz , pa je:

2 21/ max x y zH H H= + + 2H (A.16)

Na slici A.11, H1/maks je izračunan duž pravca, počevši od mjesta udara munje (x = y = 0, z = 10 m) sa završetkom u sredini obujma (x = y = 5 m, z = 5 m). H1/maks je nacrtan u ovisnosti o duljini x na apscisi za svaku točku na tom pravcu, pri čemu je kao parametar uzeta širina oka mreže w rešetkastog zaslona. Na slici A.12 je H1/maks izračunan za dvije točke unutar zaslona (točka A: x = y = 5 m, z = 5 m; točka B: x = y = 7 m, z = 7 m). Rezultat je proračuna nacrtan u ovisnosti o širini oka mreže w. Obje slike pokazuju utjecaj glavnih parametara koji određuju raspodjelu magnetskog polja unutar rešetkastog zaslona: razmak od zida ili krova i širinu oka mreže. Na slici A.11 treba uočiti da duž drugih pravaca kroz obujam zaslona može doći do prolaza kroz nultu vrijednost koordinate, te promjenu predznaka jakosti magnetskog polja H1/maks. Stoga su formule u odjeljku A.3.1.1 prve aproksimacije stvarne i složenije raspodjele magnetskog polja unutar rešetkastog zaslona. A.3.3 Pokusno određivanje magnetskog polja pri izravnom udaru munje Magnetsko polje unutar zaslonjene građevine može se odrediti i pokusnim mjerenjima. Na slici A.13 prikazan je prijedlog načina simulacije izravnog udara munje u proizvoljnu točku zaslonjene građevine uz pomoć generatora struje munje. Naravno, takva se ispitivanja mogu izvesti malim strujama, s tim da valni oblik simulirane struje munje mora biti jednak stvarnom izbijanju munje.

LEGENDA U - tipičan napon oko 10 kV C - tipičan kapacitet oko 10 nF

Slika A.13b – Generator struje munje

Slika A.13 – Pojednostavnjeno ispitivanje za određivanje magnetskog polja unutar

zaslonjene građevine A.4 Proračun induciranih napona i struja Pri proračunima prema slici A.14 uzimaju se u obzir samo pravokutne petlje. Petlje koje imaju drugačiji oblik treba pretvoriti u odgovarajuće jednake pravokutne površine.

57

58

Slika A.14 – Naponi i struje inducirani u petlji koju čine vodovi A.4.1 Situacija unutar LPZ 1 u slučaju izravnog udara munje Za magnetsko polje H1 unutar obujma Vs zone LPZ 1, vrijedi sljedeće (pogledajte A.3.1.1):

H 01

w r

k i wHd d⋅ ⋅

=⋅

, A/m (A.17)

Napon otvorenoga kruga uoc dan je izrazom:

0oc 0 H

/ / r

dln 1dl w l

l wu b kd td

μ⎛ ⎞

= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠

i , V (A.18)

Amplituda napona uoc/maks nastaje tijekom trajanja čela vala T1

0 / maxoc/max 0 H

/ 1/ r

ln 1l w l

l w iu b kd Td

μ⎛ ⎞

= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠

, V (A.19)

59

gdje je μ0 magnetska permeabilnost vakuuma 4π·10-7 ,Vs/Am b širina petlje, m dl/w razmak petlje od zida zaslona, pri čemu je dl/w > ds/1, m dl/r srednji razmak petlje od krova zaslona, m i0 struja munje u zoni LPZ 0A, A i0/maks najveća vrijednost struje udara munje u LPZ 0A, A kH koeficijent oblika, , H 0,001=k 1 m l duljina petlje, m T1 trajanje čela vala struje munje u LPZ 0A, s w širina oka mreže rešetkastog zaslona, m Struja kratkog spoja Isc izračunava se uz pomoć izraza:

0sc 0 H

/ / r

ln 1l w l

l wI b kd Ld

μ⎛ ⎞

= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠

i , A (A.20)

pri čemu je zanemaren djelatni otpor vodiča (najgori slučaj). Najveća vrijednost struje Isc/maks dana je izrazom:

o / maxsc/max 0 H

/ / r

ln 1l w l

l w iI b kd Ld

μ⎛ ⎞

= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠

, A (A.21)

gdje je L samoinduktivnost petlje, H. Za pravokutne petlje, samoinduktivnost petlje L može se izračunati iz izraza:

( )( )( )

( )( )

2 2

2

6

2

2

0,8 0,8 0,4 ln1 1 /

2

0,4 ln 10 , H1 1 /

brL l b l b l

b l

lrb

l b−

⎧ ⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎪ ⎢ ⎥⎪ ⎝ ⎠= ⋅ + − ⋅ + + ⋅ ⋅ ⎢ ⎥⎨

⎢ ⎥⎪ + +⎢ ⎥⎪ ⎣ ⎦⎩

⎫⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎪⎢ ⎥⎪⎝ ⎠+ ⋅ ⋅ ⋅⎢ ⎥⎬

⎢ ⎥⎪+ +⎢ ⎥⎪⎣ ⎦⎭

(A.22)

gdje je r polumjer vodiča, m. Napon i struja koje inducira magnetsko polje prvoga udara munje (T1 = 10 μs) dano je izrazom:

60

oc/f/max f/max/ /

1, 26 ln 1l w l r

l wU bd d

⎛ ⎞⎛ ⎞= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

i , V (A.23)

6 f/maxSC/f/max

/ /

12,6 10 ln 1l w l r

l w iI bd Ld

−⎛ ⎞⎛ ⎞

= ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ , A (A.24)

Napon i struja koje inducira magnetsko polje naknadnih udara munje (T1 = 0,25 µs) dani su izrazima:

oc/s/max f / max/ / r

50,4 ln 1l w l

l wU bd d

⎛ ⎞= ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅⎜ ⎟

⎝ ⎠i , V (A.25)

6 s/maxSC/s/max

/ /

12,6 10 ln 1l w l r

l w iI bd Ld

−⎛ ⎞⎛ ⎞

= ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ , A (A.26)

gdje je: if/maks je najveća vrijednost struje prvoga udara munje, kA is/maks je najveća vrijednost struje naknadnih udara munje, kA. A.4.2 Situacija unutar zone LPZ 1 u slučaju bliskih udara munja Pretpostavljeno je da je magnetsko polje H1 unutar obujma Vs zone LPZ 1 homogeno (pogledajte A.3.1.2). Napon otvorenoga kruga Uoc dan je izrazom:

1oc 0

d= · · · dHU b lt

μ , V (A.27)

Vršna vrijednost (amplituda) Uoc/maks nastaje tijekom trajanja čela vala T1:

1/maxoc/max 0

1

= · · · HU b lT

μ , V (A.28)

gdje je: μ0 magnetska permeabilnost vakuuma 4π·10–7, Vs/Am b širina petlje, m H1 jakost magnetskog polja ovisno o vremenu unutar LPZ 1, A/m H1/maks najveća jakost magnetskog polja u LPZ 1, A/m l duljina petlje, m T1 trajanje čela vala magnetskog polja, jednako trajanju čela vala struje udara munje, s Struja kratkoga spoja Isc dana je izrazom:

1SC 0= · · · HI b l

Lμ , A (A.29)

pri čemu je zanemaren djelatni otpor vodiča (najgori slučaj). Najveća vrijednost Isc/maks, dana je izrazom:

1/maxSC/max 0= · · · HI b l

Lμ , A (A.30)

gdje je L samoinduktivnost petlje (H) (za izračun L pogledajte odjeljak A.4.1). Napon i struja koje je induciralo magnetsko polje H1/f prvog udara (T1 = 10 µs) dano je izrazom:

oc/f/max 1/f/max= 0,126· · · U b l H , V (A.31)

-6 1/f/maxSC/f/max = 1,26·10 · · HI b l

L⋅ , A (A.32)

Napon i struja koje je induciralo magnetsko polje H1/s naknadnih udara (T1 = 0,25 μs) dano je izrazom:

oc/s/max 1/s/max= 5,04· · · U b l H , V (A.33)

-6 1/s/maxSC/s/max = 1,26·10 · · HI b l

L⋅ , A (A.34)

gdje je H1/f/maks najveća jakost magnetskog polja u LPZ 1 pri prvom udaru, A/m H1/s/maks najveća jakost magnetskog polja u LPZ 1 pri naknadnim udarima, A/m. A.4.3 Situacija unutar LPZ 2 i viših zona Pretpostavlja se da je magnetsko polje Hn unutar LPZ n, za n ≥ 2 homogeno (pogledajte A.3.1.3). Stoga se može upotrijebiti ista formula za izračun induciranog napona i struja (A.3.1.2), pri čemu se H1 zamjenjuje jakošću Hn.

61

Dodatak B (obavijesni)

Upotreba zaštitnih mjera protiv LEMP za elektroničke sustave u postojećim

građevinama B.1 Ispitni list Kad se radi o postojećim građevinama, odgovarajućim zaštitnim mjerama mora se uzeti u obzir postojeća konstrukcija te stanje građevine i postojećih električnih i elektroničkih sustava. Uz pomoć ispitnog lista omogućuje se provedba analize rizika i izbor najpogodnijih zaštitnih mjera. Za postojeće građevine posebno treba pribaviti odgovarajuće podloge za planiranje podjele na zone i uzemljenja, izjednačivanja potencijala (spajanja), određivanje trasa vodova i oklapanja (zaslanjanja). Ispitni list kakav je prikazan na tablicama B.1 do B.4 treba se upotrijebiti za skupljanje podataka o postojećoj građevini i njezinim instalacijama. Na temelju tih podataka treba provesti procjenu rizika prema normi HRN EN 62305-2 da bi se odredila potreba postav-ljanja zaštite i, ako se ustanovi da treba, projektirati najrentabilnije mjere zaštite. NAPOMENA 1 Za daljnje obavijesti o zaštiti od elektromagnetskih utjecaja (EMI) u zgradama pogledajte normu IEC 60364-4-44. Tablica B.1 – Značajke građevine i njene okoline Red. br. Pitanje

1 Zidovi, opeka, drvo, armirani beton, čelične konstrukcije, metalna pročelja?2 Jedinstvena konstrukcija ili međusobno spojeni blokovi s dilatacijama? 3 Ravna ili visoka građevina? (dimenzije građevine) 4 Šipke u armir. betonu spojene u cijeloj građevini? 5 Vrsta, tip i kakvoća gradiva metalnog krova? 6 Metalna pročelja spojena? 7 Metalni okviri prozora spojeni? 8 Dimenzije prozora? 9 Građevina ima vanjski LPS? 10 Vrsta i kakvoća tog LPS? 11 Vrsta tla (kamen, zemlja)? 12 Visina, razmak i uzemljenje susjednih građevina? NAPOMENA Za podrobnije obavijesti pogledajte normu HRN EN 62305-2.

62

Tablica B.2 – Značajke instalacija Red. br. Pitanje

1 Vrsta pojnih vodova (podzemni ili nadzemni)? 2 Vrsta antena (antene ili drugi vanjski uređaji)? 3 Vrsta el. en. napajanja (visoki napon, niski napon, nadzemni ili podzemni)?4 Trase vodova (broj i lokacija izvoda, kabelskih kanala)? 5 Koriste li se metalni kanali? 6 Jesu li elektronički sustavi nezavisni unutar građevine? 7 Ima li metalnih vodova prema drugim građevinama? NAPOMENA Za podrobnije obavijesti pogledajte normu HRN EN 62305-2.

Tablica B.3 – Značajke opreme (uređaja) Red. br. Pitanje

1 Vrsta spojnih vodova u elektroničkom sustavu (zaslonjeni ili nezaslonjeni višežilni kabeli, suosni kabeli, analogna i/ili digitalna veza, simetrično ili nesimetrično opterećenje, kabeli s optičkim vlaknima)? (v. napomenu 1)

2 Je li navedena razina otpornosti elektroničkog sustava? (v. napomene 1 i 2) NAPOMENA 1 Za podrobnije obavijesti pogledajte HRN EN 62305-2. NAPOMENA 2 Za podrobnije obavijesti pogledajte ITU-T K.21, IEC 61000-4-5, IEC 61000-4-9 i IEC 61000-4-10.

Tablica B.4 – Druga pitanja koja se tiču načina zaštite

Red. Pitanje 1 Vrsta zaštite TN (TN-S ili TN-C), TT ili IT? 2 Mjesto na kojem je elektronička oprema? (v. napomenu) 3 Spojevi vodičima za uzemljenje elektroničkog sustava sa sustavom za

izjednačivanje potencijala? NAPOMENA Za podrobnije obavijesti pogledajte Dodatak A.

B.2 Uklapanje novih elektroničkih sustava u postojeće građevine Kad se u postojeću građevinu ugrađuju novi elektronički sustavi, postojeća instalacija može ograničiti mjere zaštite koje bi se mogle rabiti. Na slici B.1 prikazan je primjer gdje je postojeća instalacija, prikazana lijevo, spojena s novom instalacijom, prikazanom desno. Postojeća instalacija ima ograničene mjere zaštite koje se mogu iskoristiti. Međutim, projektom nove instalacije može se omogućiti da se primijene sve potrebne zaštitne mjere.

63

Slika B.1 – Nadogradnja mjera zaštite od LEMP i elektromagnetske spojivosti na

postojećim građevinama

64

B.2.1 Pregled mogućih zaštitnih mjera B.2.1.1 Elektroenergetsko napajanje Postojeći sustav zaštite u elektroenergetskim instalacijama građevina najčešće je TN-C sustav zaštite (pogledajte sliku B.1, br.1), koji može biti uzrokom smetnji mrežne frekvencije. Takve se smetnje može izbjeći odvojnim sučeljima (pogledajte u daljnjem tekstu). Ako se postavlja nova elektroenergetska instalacija (slika B.1, br. 2), strogo se prepo-ručuje postavljanje TN-S sustava zaštite. B.2.1.2 Uređaji za zaštitu od udarnog vala U svrhu upravljanja udarnim valovima na vodovima, postavit će se SPD-ovi na ulazima u svaku zonu LPZ i po mogućnosti i pred opremu koju treba zaštititi (pogledajte sliku B.1, br. 3 i sliku B.2). B.2.1.3 Odvojna sučelja Zbog izbjegavanja raznih utjecaja mogu se između postojeće i nove opreme postaviti odvojna sučelja: uređaji za odvajanje klase II (pogledajte sliku B.1, br. 5), odvojni transformatori (pogledajte sliku B.1, br. 6), kabeli s optičkim vlaknima ili optički sprežnici (pogledajte sliku B.1, br. 7). B.2.1.4 Trase vodova i oklapanje vodova Velike petlje nastale načinom polaganja vodova mogu dovesti do vrlo visokih induci-ranih napona ili struja, što se može izbjeći vođenjem električnih i signalnih (dojavnih) vodova jednih uz druge (pogledajte sliku B.1, br. 8), i tako na najmanju mjeru smanjiti površinu petlje. Preporučljivo je koristiti zaslonjene signalne vodove. Također se u većim građevinama preporučuje dodatno oklapanje, npr. uz pomoć metalnih kabelskih kanala koji su spojeni na sustav za izjednačivanje potencijala (pogledajte sliku B.1. br. 9). Svi zasloni moraju na oba kraja biti spojeni na sustav izjednačivanja. Trase vodova i njihovo oklapanje kao mjere zaštite postaju to važnije što je manja učikovitost prostornog zaslona zone LPZ 1 i što je veća površina petlje. B.2.1.5 Prostorni zaslon Prostorni zaslon zone LPZ za zaštitu od magnetskih polja zahtijeva tipčnu širinu oka mreže manju od 5 m. Zaštitna zona LPZ 1, nastala postavljanjem normalnog vanjskog LPS-a prema normi HRN EN 62305-3 (hvataljka, odvodi i sustav uzemljivača) ima tipičnu širinu oka mreže i razmake veće od 5 m, što kao rezultat ima zanemarujući učinak zaslanjanja. Ako je potrebna veća učinkovitost oklapanja, vanjski se LPS mora nadograditi (pogledajte poglavlje B.7). Za zaštitne zone LPZ 1 i više zone može se pojaviti potreba postavljanja prostornog zaslona za zaštitu elektroničkih sustava koji ne udovoljavaju zahjevima podnošenja radiofrekvencijskih polja i zahtjeve otpornosti na utjecaje.

65

B.2.1.6 Spajanje (izjednačivanje potencijala) Izjednačivanje potencijala za struju munje s frekvencijama do nekoliko MHz zahtijeva postavljanje mreže niske impedancije širine oka tipično oko 5 m. Svi pojni vodovi koji ulaze u LPZ moraju se na nju spojiti izravno ili preko odgovarajućeg SPD-a što je bliže moguće granici zaštitne zone LPZ. Ako se u postojećim građevinama ti uvjeti ne mogu ispuniti, moraju se poduzeti druge pogodne zaštitne mjere. B.2.2 Uspostavljanje LPZ za električne i elektroničke sustave Ovisno o broju, vrsti i osjetljivosti električnih i elektroničkih sustava, definiraju se pogodne unutarnje LPZ u okviru malih lokalnih zona (kućišta pojedinih elektroničkih uređaja) do velikih sveobuhvatnih zona (obujma cijele zgrade). Na slici B.2 prikazana je tipična instalacija LPZ za zaštitu elektroničkih sustava koji omogućuje razna rješenja, pogodna posebno za postojeće građevine. Na slici B.2a prikazana je instalacija jedne LPZ 1, koja zatvara zaštićeni obujam unutar cijele građevine, npr. za povećanu razinu naponske otpornosti elektroničkih sustava: – takva LPZ 1 može se ostvariti uz pomoć LPS, prema normi HRN EN 62305-3, koja

sadrži vanjski LPS (hvataljka, odvodi i sustav uzemljivača) kao i unutarnji LPS (sustav izjednačivanja potencijala struje munje i uvažavanje sigurnosnih razmaka).

– vanjski LPS štiti LPZ 1 od udara munja u građevinu, ali magnetsko polje unutar LPZ 1 ostaje gotovo neprigušeno. Razlog je tomu što hvataljke i odvodi imaju širinu oka mreže veću od 5 m, pa je stoga učinak prostornog zaslona zanemariv, kako je gore objašnjeno. Ako je rizik RD udara munja u građevinu vrlo malen, vanjski se LPS može izostaviti.

– unutarnji LPS zahtijeva spajanje svih pojnih elektroenergetskih i signalnih vodova koji ulaze u građevinu na granici zone LPZ 1, što uključuje postavljanje SPD-ova ispitanih na udarnu struju Iimp na svim električnim i signalnim vodovima. To jamči da će SPD-i odmah na ulazu ograničiti udarne valove dovedene putem ulaznih pojnih vodova.

NAPOMENA Uređaji za odvajanje (odvojna sučelja) mogu biti korisni unutar LPZ 1 da bi se izbjegle niskofrekventne smetnje.

66

Slika B.2a – Nezaslonjena zona LPZ 1 uz upotrebu LPS te SPD-ova na ulazu vodova u građevinu (npr. za povećanu razinu izolacijske čvrstoće sustava ili za

male petlje unutar građevine)

67

Slika B.2b – Nezaslonjena LPZ 1 sa zaštitom za nove elektroničke sustave uz uporabu zaslonjenih signalnih vodova i usklađene SPD zaštite na

elektroenergetskim vodovima

68

Slika B.2c – Nezaslonjena LPZ 1 i velika zaslonjena zona LPZ 2 za nove elektroničke sustave

69

Slika B.2d – Nezaslonjena LPZ 1 i dvije lokalne LPZ 2 za nove elektroničke sustave

Slika B.2 – Mogućnosti uspostave zona LPZ u postojećim građevinama Slika B.2b pokazuje da novi uređaji u nezaslonjenoj LPZ 1 također trebaju biti zaštićeni od udarnih valova naišlih putem vodljive veze. Kao primjer, signalni se vodovi mogu zaštititi upotrebom zaslonjenih kabela, a elektroenergetski vodovi usklađenom SPD zaštitom. To može zahtijevati dodatne SPD-ove ispitane na struju In i SPD-ove ispitane kombiniranim valom, postavljene blizu opreme i usklađene sa SPD-ovima na ulazu pojnih vodova. Također se može pojaviti zahtjev postavljanja dodatnih uređaja za odvajanje (sučelja) klase II za opremu. Slika B.2c pokazuje instalaciju velike sveobuhvatne zone LPZ 2 unutar LPZ 1 za smještaj novih elektroničkih sustava. Rešetkasti prostorni zaslon LPZ 2 omogućuje znakovito prigušenje magnetskog polja munje. SPD-ovi postavljeni na lijevoj strani na granici zone LPZ 1 (prijelaz LPZ 0/1) i dalje na granici zone LPZ 2 (prijelaz LPZ 1/2), moraju biti usklađeni prema Dodatku C. SPD-ovi postavljeni na desnoj strani na granici zone LPZ 1 moraju biti izabrani za izravan prijelaz LPZ 0/1/2 (pogledajte odjeljak C.3.4).

70

Na slici B.2d prikazano je uspostavljanje dviju malih zona LPZ 2 unutar LPZ 1. Na granici svake zone LPZ 2 moraju se postaviti dodatni SPD-ovi na elektroenergetskim kao i na signalnim vodovima. Ti SPD-ovi moraju biti usklađeni s SPD-ovima na granici zone LPZ 1 prema Dodatku C. B.3 Nadogradnja elektroenergetskog napajanja i kabelske instalacije unutar građevine Elektroenergetske instalacije u starijim građevinama (pogledajte sliku B.1, br. 1) vrlo često imaju sustav zaštite TN-C. Smetnje na frekvenciji 50/60 Hz koje nastaju zbog veze uzemljenih signalnih vodova s PEN vodičem mogu se izbjeći: – uređajima za odvajanje (odvojnim sučeljima) klase II za električne uređaje ili

dvostruko izoliranim transformatorima. Takvo je rješenje moguće upotrijebiti ako se radi o samo nekoliko električnih uređaja (pogledajte odjeljak B.5);

– rekonstrukcijom elektroenergetske instalacije na sustav zaštite TN-S (pogledajte sliku B.1 br. 2). To je preporučeno rješenje, posebno kad se radi o velikim sustavima elektroničke opreme.

Pritom moraju biti ispunjeni zahtjevi uzemljenja, izjednačivanja potencijala i načina vođenja vodova. B.4 Zaštita uz pomoć uređaja za zaštitu od udarnih valova (SPD) Za ograničenje udarnih valova od munje na električnim vodovima, SPD-ovi moraju biti postavljeni na ulazu u svaku unutarnju LPZ (pogledajte sliku B.1, br.3 i sliku B.2) i međusobno usklađeni, kako je podrobno opisano u Dodatku C. U zgradama s neusklađenim SPD-ima, štete na elektroničkom sustavu mogu nastati ako neki SPD iza ulaza pojnog voda ili SPD unutar uređaja spriječi pravilno djelovanje SPD-a na ulazu pojnog voda. Da bi se mogla održati učinkovitost upotrijebljenih zaštitnih mjera, potrebno je voditi dokumentaciju o rasporedu postavljenih SPD-ova. B.5 Zaštita uz pomoć odvojnih sučelja (uređaja za odvajanje) Struje smetnje mrežne frekvencije koje teku kroz uređaje i priključene signalne vodove mogu biti posljedicom velikih petlji ili ako mreža za izjednačivanje potencijala nema dovoljno nisku impedanciju. Za sprječavanje takvih smetnja (uglavnom u instalaciji s TN-C zaštitom), pogodno odvajanje postojeće i nove instalacije može se postići upotrebom odvojnih sučelja kao što su: – uređaji za odvajanje klase II (npr. dvostruko odvajanje bez PE-vodiča), – odvojni transformatori, – kabeli s optičkim vlaknima bez metala, – optička sučelja. Za odvojna sučelja koja se upotrebljavaju za izbjegavanje induciranih prenapona uslijed munje, zahtijeva se povećana naponska otpornost. Tipična naponska otpornost koja se traži je 5 kV uz oblik vala 1,2/50. Zaštita takvih sučelja od viših prenapona, gdje je potrebno, može se postići uz pomoć SPD-ova. Zaštitne naponske razine Up tih SPD-ova trebaju se izabrati malo ispod razine naponske otpornosti odvojnog sučelja. Niži Up mogao bi narušiti zahtjeve sigurnosti.

71

NAPOMENA Mora se obratiti pozornost da metalna kućišta ne bi slučajno bila galvanski spojena s mrežom za izjednačivanje potencijala ili s drugim metalnim dijelovima, te moraju biti odvojena. Takva je situacija najčešća s obzirom da su elektronički uređaji (oprema) u kućama ili uredima vezani sa zemljom samo putem spojenih kabela. B.6 Zaštitne mjere načinom vođenja vodova i oklapanjem Pogodan način vođenja vodova i njihovo oklapanje su učinkovite mjere za smanjenje induciranih prenapona. Te su mjere posebno važne ako je učinkovitost prostornog zaslona (oklopa) zone LPZ 1 zanemariva. U tom slučaju, zaštita se može poboljšati uporabom sljedećih načela: – smanjiti na najmanju mjeru površine indukcijskih petlji – izbjegavati napajanje nove opreme iz postojeće električne mreže, jer ona čini veliku

zatvorenu indukcijsku petlju, koja može znakovito povećati rizik štete na izolaciji. Nadalje, vođenjem elektroenergetskih i signalnih vodova jednih blizu drugima može se velike petlje izbjeći (pogledajte sliku B.1, no.8);

– upotrebljavati zaslonjene kabele – zasloni tih signalnih vodova moraju biti međusobno spojeni najmanje na njihovim krajevima.

– upotrebljavati metalne kabelske kanale ili spojene metalne ploče – pri čemu pojedini metalni odjeljci moraju biti električki međusobno dobro spojeni. Spojevi moraju biti izvedeni spajanjem preklopljenih dijelova ili upotrebom prespojnih vodiča. Da bi se zadržao nizak otpor kabelskog kanala, treba dijelove kanala spojiti vijcima ili trakama na više mjesta po obodu kabelskog kanala (pogledajte IEC 61000-5-2).

Primjeri dobrog vođenja i tehnike zaslanjanja dani su na slikama B.3 i B.4. NAPOMENA Na mjestima gdje je razmak između signalnnih vodova i elektroničke opreme unutar općenamjenskih prostora (koji nisu posebno namijenjeni smještaju elektroničke opreme) veći od 10 m, preporučuje se upotreba simetričnih signalnih vodova s pogodnim galvanskim odvojnim sučeljima, npr. optičkim sprežnicima, transformatorima za odvajanje signala ili odvojnim pojačalima. Nadalje može se pokazati korisnim upotreba triaksijalnih (troosnih) kabela.

72

LEGENDA 1 PE, samo ako se upotrebljava klasa I opreme 2 proizvoljan zaslon kabela treba biti spojen (na sustav izjednačivanja potencijala) na oba kraja 3 metalna ploča kao dodatni zaslon (pogledajte sliku B.4) 4 mala površina petlje NAPOMENA Zahvaljujući maloj površini petlje, inducirani napon između kabelskog zaslona i metalne ploče je malen. Slika B.3 – Smanjenje površine petlje vođenjem zaslonjenih kabela blizu metalne

ploče

73

LEGENDA 1 kabelske obujmice sa ili bez spajanja kabelskih oklopa (zaslona) s pločom 2 na krajevima, magnetsko je polje veće nego u sredini ploče E električni vodovi S signalni vodovi

Slika B.4 – Primjer metalne ploče kao dodatnog zaslona B.7 Poboljšanje postojećeg LPS uz pomoć prostornog zaslona zone LPZ 1 Postojeći LPS (prema HRN EN 62305-3) oko LPZ 1 može se poboljšati: – uključivanjem postojećih metalnih pročelja i metalnih krovova u vanjski LPS, – korištenjem čelične armature (koja je električki neprekinuta od krova do sustava

uzemljivača) građevine, – smanjenjem razmaka odvodnih vodiča i smanjenjem širine oka mreže sustava

hvataljka na tipično ispod 5 m, – postavljanjem savitljivih vodiča za izjednačivanje potencijala preko dilatacijskih

spojeva izbeđu bliskih, građevinski odvojenih armiranih betonskih blokova. B.8 Zaštita uz pomoć mreže (sustava) za izjednačivanje potencijala Postojeći sustavi uzemljenja za mrežnu frekvenciju ne mogu u potpunosti osigurati zadovoljavajuće izjednačivanje potencijala za struje munje s frekvencijma od nekoliko MHz, jer na tim frekvencijama njihova impedancija može biti previsoka. Za osjetljive elektroničke sustave može se pokazati nedovoljnim i uzemljenje LPS-a projektiranog u skladu s normom HRN EN 62305-3, koja predviđa širinu oka mreže tipično veću od 5 m, i koja obvezatno uključuje i izjednačivanje potencijala kao dijela

74

unutarnjeg sustava LPS-a. To je zato što impedancija tog sustava izjednačivanja potencijala još uvijek može biti prevelika za tu namjenu. Strogo se preporučuje upotreba mreže za izjednačivanje potencijala niske impedancije s tipičnom širinom oka mreže od 5 m. Općenito, mreža za izjednačivanje ne bi se smjela upotrebljavati niti za elektro-energetske niti za signalne povrate putove. Stoga PE vodič mora biti uključen u mrežu za izjednačivanje potencijala, a PEN vodič ne smije. Dopušteno je izravno spajanje vodiča uzemljenja (npr. uzemljenja specifičnog za elektronički sustav) na niskoimpedantnu mrežu za izjednačivanje potencijala, jer u tom će slučaju smetnja u sprezi sa elektroenergetskim ili signalnim vodovima biti vrlo mala. Nije dopušteno izravno spajanje na PEN vodič ili na druge metalne dijelove spojene na njega, da bi se tako izbjegle smetnje mrežne frekvenije u elektroničkom sustavu. B.9 Zaštitne mjere za opremu postavljenu izvan građevine Primjeri opreme postavljene izvan građevine su: osjetila svih vrsta, uključujući antene, meteorološka osjetila, nadzorne TV kamere, izloženi senzori na proizvodnim pogonima (tlak, temperatura, brzina protjecanja, pozicija ventila ili zasuna i sl.) i bilo kakvi drugi električni, elektronički ili radiouređaji na mjestima izvan građevina, na stupovima ili u radnim posudama. B.9.1 Zaštita vanjske opreme Gdje god je moguće, opremu treba uvesti u zaštitnu zonu LPZ 0B koristeći, primjerice, lokalnu hvataljku da bi se opremu zaštitilo od izravnih udara munja (pogledajte sliku B.5).

75

LEGENDA 1 štapna hvataljka 2 čelični stup s antenama 3 ograda 4 međusobno spojena armatura 5 vod koji dolazi iz LPZ 0B mora imati SPD na ulazu 6 vodovi koji dolaze iz LPZ 1 (unutar stupa) možda ne trebaju SPD-ove na ulazu r polumjer kotrljajuće kugle

Slika B.5 – Zaštita antena i druge vanjske opreme

76

Na visokim građevinama, treba upotrebljavati metodu kotrljajuće kugle (pogledajte normu HRN EN 62305-3) da bi se odredilo je li moguć izravni udar munje u postavljenu opremu. Ako je to moguće, potrebno je postaviti dodatne hvataljke. U mnogim slučajevima kao hvataljke mogu poslužiti i ograde, ljestve, cjevovodi i sl. Na taj se način može zaštititi sva oprema osim nekih vrsta antena. Antene neki put moraju biti postavljene na izloženim mjestima da bi se izbjegao utjecaj na njihovo djelovanje od strane bližih vodiča LPS-a. Konstrukcija nekih antena je izvorno samozaštitna jer su udaru munje izloženi samo dobro uzemljeni vodljivi dijelovi. Ostale dijelove možda je potrebno zaštititi SPD-ima na pojnim kabelima da bi se spriječilo ulaz prevelikih tranzijenata duž kabela prema prijamniku ili odašiljaču. Ako postoji vanjski LPS, nosače antene treba spojiti na njega. B.9.2 Smanjenje prenapona u kabelima Visoki inducirani naponi i struje mogu se spriječiti vođenjem kabela u kanalima, policama ili metalnim cijevima spojenim na sustav za izjednačivanje potencijala. Svi kabeli koji vode do određenog uređaja, odvajaju se iz kabelskog kanala na određenom mjestu. Gdje je moguće treba čim više koristiti postojeću zaštitu (oklop, zaslon) same građevine zajedničkim vođenjem svih kabela kroz cijevne elemente same građevine. Na mjestima gdje to nije moguće, primjerice kod radnih posuda, kabele treba voditi s vanjske strane, ali blizu građevine i čim više koristiti prirodne zaslone koje pružaju metalne cijevi, čelične ljestve i bilo koji drugi vodljivi element, dobro uključen u sustav izjednačenja potencijala (pogledajte sliku B.6). Na rešetkastim stupovima koji u kutovima imaju L-profile, kabele treba voditi unutar kuta tog profila da bi bili najbolje zaštićeni (pogledajte sliku B.7).

LEGENDA: 1 radna posuda, 2 čelične ljestve, 3 cjevovodi NAPOMENA A, B, C - dobre alternativne pozicije za postavljanje kabelskih kanala.

Slika B.6 – Prirodna zaštita koju pružaju ljestve i cjevovodi spojeni na sustav izjednačivanja potencijala

77

LEGENDA 1 idelni položaj kabela u kutu L-profila (kut čeličnorešetkastog stupa) 2 alternativni položaj kabelske police spojene sa stupom

Slika B.7 – Idealni položaji vodova na stupu (vodoravni presjek čeličnog rešetkastog stupa)

B.10 Poboljšanja na vodovima između građevina Vodovi koji spajaju pojedine građevine su: – nemetalni vodovi s optičkim vlaknima ili – metalni vodovi (npr. parice, višežilni kabeli, valovodi, suosni kabeli ili kabeli s

optičkim vlaknima s neprekinutim metalnim sastavnicama). Zahtjevi zaštite ovise o vrsti voda, broju vodova i jesu li sustavi uzemljivača građevina međusobno spojeni. B.10.1 Nemetalni vodovi Ako se upotrebljavaju kabeli s optičkim vlaknima (npr. bez metalnog zaslona, plašta protiv prodora vlage ili čeličnog nosivog užeta) između pojedinih građevina, za te kabele nisu potrebne nikakve zaštitne mjere. B.10.2 Metalni vodovi U slučaju i kad sustavi uzemljivača susjednih građevina nisu međusobno spojeni, vodovi položeni između njih tvore niskoimpedantnu putanju struje munje. To može dovesti do znatnih iznosa struje munje koja teče duž tih vodova. – Zahtijevano izjednačivanje potencijala, izravno ili putem SPD na ulazima u obje

zone LPZ 1 zaštitit će samo opremu unutar njih, dok će vodovi izvana ostati nezaštićeni.

– Vodovi se mogu zaštititi postavljanjem dodatnih paralelnih vodiča za izjednačivanje

78

potencijala. Struja munje razdijelit će se tada na vodove i taj vodič za izjednačivanje.

– Preporučljivo je da se vodovi polože u zatvorene i međusobno spojene metalne kabelske kanale. U tom slučaju su zaštićeni vodovi kao i oprema.

Na mjestima gdje postoji dobra povezanost sustava uzemljivača pojedinih građevina, ipak se preporučuje zaštita vodova polaganjem u međusobno spojene metalne kanale. Ako je između građevina položeno više kabela, može se umjesto kabelskih kanala samo međusobno povezati zaslone tih kabela koji su na krajevima spojeni na sustave za izjednačivanje potencijala.

79

Dodatak C (obavijesni)

Usklađivanje SPD-a

C.1 Općenito Na mjestima gdje su na istom strujnom krugu jedan iza drugog postavljena dva ili više SPD-a, oni moraju biti usklađeni tako da se energija među njima dijeli prema njihovim mogućnostima odvođenja energije. Za učinkovito usklađenje moraju se uzeti u obzir značajke pojedinih SPD-ova (kako je objavio proizvođač), opasnost na mjestu postavljanja kao i značajke opreme koju teba zaštititi. Osnovna opasnost od munje slijedi iz njene tri sastavnice: – prvog udara munje, – naknadnih kratkih udara, – dugog udara. Sve tri sastavnice su nametnute (utisnute) struje. Pri usklađivanju niza SPD-ova, kad se gleda raspodjela energije (naboj i amplituda), prevladavajući čimbenik je prvi kratki udar munje. Slijedeći kratki udari imaju manje specifične energije, ali veće strmine struje. Dugi udar je dodatni čimbenik naprezanja koji nije potrebno uzeti u obzir pri usklađivanju. NAPOMENA 1 - Ako su SPD-i namijenjeni za zaštitu od prvoga udara, slijedeći kratki udari ne prouzročuju dodatne probleme. Ako se kao odvojni članovi upotrebljavaju induktivnosti, veće strmine čela struje olakšavaju usklađivanje SPD-ova. Parametri ukupne struje munje za razne razine zaštite (LPL) navedeni su u tablici 3 u normi HRN EN 62305-1. Međutim, pojedini SPD trpi samo dio te ukupne struje munje, što zahtijeva određivanje raspodjele struje, bilo računalnom simulacijom uz pomoć programa za analizu mreža ili približnim proračunom prema Dodatku E u normi HRN EN 62305-1. NAPOMENA 2 Analitičke funkcije kratkih udara za potrebe analiza dane su u Dodatku B u normi HRN EN 62305-1. Struja prvoga kratkog udara izravnoga udara munje može se oponašati valnim oblikom 10/350 µs. Djelomične ili inducirane struje munje u sustavu mogu imati različite oblike vala zbog međudjelovanja između struje munje i niskonaponske instalacije. Stoga se, za potrebe usklađivanja, u obzir uzimaju sljedeće ispitne udarne struje (strujni valovi): I10/350 ispitna struja valnog oblika 10/350 µs – koja se posebno

upotrebljava za ispitivanje energetske usklađenosti SPD-ova. Za SPD-ove koji su namijenjeni za upotrebu na elektroenergetskim vodovima, taj oblik vala se upotrebljava u ispitnoj klasi I (pogledajte IEC 61643-1), koja je određena svojom vršnom vrijednošću Ivršno i nabojem Q.

80

I8/20 ispitna struja oblika 8/20 µs. Za SPD-ove koji su namijenjeni za

upotrebu na elektroenergetskim vodovima, taj oblik vala se upotrebljava u ispitnoj klasi II (pogledajte IEC 61643-1).

ICWG izlazna struja generatora kombiniranog vala (IEC 61000-4-5). Taj

valni oblik ovisi o opterećenju (napon praznog hoda 1,2/50 µs i struja kratkog spoja 8/20 µs). Ta se izlazna struja upotrebljava za ispitivanja u klasi III (IEC 61643-1).

IRAMP ispitna struja strmine čela 0,1 kA/µs. Određena je za oponašanje

djelomičnih struja munje unutar sustava koje imaju najmanju strminu čela zbog međudjelovanja između struje munje i niskonaponske instalacije. Ta se struja posebno upotrebljava za ispitivanje raspregnutosti slijedećeg SPD-a u nizu.

Na slici C.1 prikazan je primjer upotrebe SPD-a u elektroenergetskim instalacijama prema konceptu podjele na zone zaštite od munje. SPD-ovi su postavljeni u nizu, te izabrani prema zahtjevima na određenom mjestu postavljanja.

81

Slika C.1 – Primjer upotrebe SPD-a u elektroenergetskim instalacijama Izabrani SPD-ovi i njihovo uklapanje u cjelokupan električni sustav u građevini mora jamčiti da će djelomična struje munje biti skrenuta (odvedena) u sustav uzemljivača na sučelju zona LPZ 0A/LPZ 1. Kad je većina energije djelomične struje munje odvedena na prvom SPD-u, slijedeći SPD-ovi moraju biti projektirani samo za preostali dio opasnog vala iza granice LPZ 0A i LPZ 1 kao i za učinke indukcije od elektromagnetskog polja unutar LPZ 1 (posebno ako LPZ 1 nema elektromagnetski zaslon). NAPOMENA 3 Pri izboru daljnjih SPD-ova u nizu mora se uzeti u obzir da izabrana vrsta SPD-a s naponskim sklapanjem ne smije dosegnuti svoj radni prag. Vodovi koji dolaze iz zone LPZ 0A (gdje su mogući izravni udari munje) prenose djelomične struje munje. Na granici zona LPZ 0A i LPZ 1 stoga treba postaviti SPD-ove ispitane na Iimp (SPD ispitane na klasu I) koji će te struje odvesti.

82

Vodovi koji dolaze iz zone LPZ 0B (gdje su isključeni izravni udari munja, ali postoji puno elektromagnetsko polje), prenose samo inducirane valove. Na granici zona LPZ 0B i LPZ 1 treba učinke indukcije simulirati bilo strujnim valom oblika 8/20 µs (SPD ispitani na klasu II) ili odgovarajućom kombinacijom ispitnih udarnih valova (SPD ispitani na klasu III) prema normi IEC 61643-1. Zahtjevi za odabir SPD-ova na granici LPZ 1 i LPZ 2 određeni su veličinom preostalog prenapona na prijelazu zona LPZ 0 i LPZ 1 i učincima indukcije elektromagnetskog polja unutar LPZ 1. Ako se ne može provesti podrobnija analiza tih opasnosti, glavni udar treba simulirati uz pomoć udarnog strujnog vala oblika 8/20 µs (SPD ispitani na klasu II) ili kombinacije ispitnih udarnih valova (SPD ispitani na klasu III) prema normi IEC 61643-1. Ako su na granici zona LPZ 0 i LPZ 1 postavljeni SPD-ovi s naponskim sklapanjem, postoji vjerojatnost da razina upadnog strujnog vala munje ne bude dovoljna za proradu odvodnika. U takvom slučaju ostali SPD-ovi iza tog SPD-a mogu biti izloženi valnom obliku 10/350 µs. C.2 Opći ciljevi usklađivanja SPD-ova Usklađivanje energija potrebno je da se izbjegne prenaprezanje SPD-ova unutar sustava. Stoga se naprezanje pojedinih SPD-ova mora odrediti ovisno o njihovom mjestu postavljanja i značajkama. Čim se u kaskadi postave dva ili više SPD-a, potrebno je proučiti usklađenost tih odvodnika i opreme koju se štiti. Energetsko usklađivanje je postignuto kad je dio energije kojoj je podvrgnut svaki SPD manji ili jednak njegovoj podnosivoj energiji. To usklađenje energija treba uzeti u obzir za četiri oblika vala navedena u C.1. Veličine podnosive energije treba uzeti iz: – električnih ispitivanja prema normi IEC 61643-1; – tehničkih obavijesti proizvođača SPD-a. Slika C.2 prikazuje osnovni model energetskog usklađivanja SPD-ova. Taj model vrijedi samo ako se može zanemariti impedancija mreže za izjednačivanje potencijala i međuinduktivnost između te mreže i instalacije nastale priključivanjem SPD 1 i SPD 2. NAPOMENA – Odvojni (rasprežni) član nije potreban ako se usklađenje energije može postići uz pomoć drugih pogodnih mjera (npr. usklađenjem karakterisitika napon/struja SPD-ova ili uz pomoć naponski sklapanih SPD-ova posebno konstruiranih za sklapanje pri niskim naponima „SPD sklopki”).

83

Slika C.2 – Osnovni model energetskog usklađivanja SPD-ova C.2.1 Načela usklađivanja Usklađivanje među SPD-ima može se postići upotrebom jednog od sljedećih načela: – usklađivanje karakteristika napon/struja (bez odvojnih članova). Ta se metoda osniva na karakteristici napon/struja i može se primijeniti na vrste SPD-a koji ograničuju napon (npr. varistora (MOV) ili dioda). Metoda nije jako osjetljiva na oblik strujnog vala. NAPOMENA 1 - Ta metoda ne zahtijeva odvajanje, čak ako i postoji neko unutarnje odvajanje zbog prirodne impedancije vodova. – usklađivanje uz uporabu namjenskih odvojnih članova Za potrebe usklađivanja mogu se kao odvojni članovi upotrijebiti dodatne impedancije s dovoljno velikom otpornošću na udarni val. Odvojni članovi u obliku djelatnih otpora upotrebljavaju se prvenstveno u informacijskim sustavima, a induktivni prvenstveno u elektroenergetskim sustavima. Za učinkovitost usklađivanja induktivnih otpora odlučujući je parametar stmina struje di/dt. NAPOMENA 2 Odvojni članovi mogu se načiniti kao odvojene naprave ili koristeći prirodnu impedanciju kabela između SPD-ova. NAPOMENA 3 Induktivnost voda ovisi o položaju dvaju paralelnih vodiča: ako su oba vodiča (fazni i zaštitni) unutar istog kabela, induktivnost iznosi približno 0,5 µH/m do 1 µH/m (ovisno o presjeku vodiča). Ako su vodiči odvojeni, mogu se pretpostaviti veće vrijednosti induktivnosta (ovisno o razmaku vodiča). – usklađivanje uz uporabu SPD-a sa sklapanjem (bez odvojnih članova). Usklađivanje se može postići također i uporabom SPD-a sa sklapanjem ako elektronički sklop može jamčiti da ne će biti prekoračena podnosiva energija sljedećeg SPD-a u nizu. NAPOMENA 4 Ta metoda ne zahtijeva dodatne odvojne članove, čak i ako postoje neki prirodni odvojni članovi u obliku impedancije samih vodova.

84

C.2.2 Usklađivanje dvaju naponski ograničavajućih vrsta SPD-a. Na slici C.3a prikazan je osnovni model strujnog kruga za usklađivanje dvaju naponski ograničavajućih vrsta SPD-a. Slika C.3b prikazuje raspodjelu energije u strujnom krugu. Ukupna energija koja ulazi u sustav raste s prorastom udarne struje. Usklađivanje je postignuto ukoliko energija koja prolazi kroz svaki od dvaju SPD-ova ne prelazi njihovu podnosivu energiju.

Slika C.3 – Kombinacija dvaju naponski ograničavajućih SPD-ova

85

Usklađivanje energije dvaju naponski ograničavajućih SPD-ova bez posebnih odvojnih članova treba obaviti usklađivanjem njihovih karakteristika napon/struja unutar odgovarajućeg opsega struja. Ta metoda nije jako ovisna o valnom obliku struje koja se razmatra. Ako su potrebni dodatne induktivnosti kao odvojni članovi, mora se u ozbir uzeti valni oblik udarne struje (npr. 10/350 µs ili 8/20 µs). Upotreba induktivnosti kao odvojnih članova između SPD-ova nije baš učinkovita ako valni oblik struje ima malu strminu (npr. 0,1 kA/µs). Pri SPD-ovima namijenjenim za uporabu na signalnim vodovima, to se usklađivanje može lakše ostvariti uz pomoć djelatnih otpora (ili prirodnih djelatnih otpora vodiča) kao odvojnih članova. Ako su dva naponsko ograničavajuća SPD-a usklađeni, svaki od njih mora biti dimenzioniran na svoju udarnu struju i energiju. Trajanje razmatranog strujnog vala traje koliko i udarna struja. Na slikama C.4a i C.4b dan je primjer usklađivanja energija između dvaju naponsko ograničavajućih SPD-ova u slučaju pojave udarnog vala oblika 10/350 µs.

NAPOMENA Kao što se vidi u ovom primjeru, za potrebe usklađivanja nije dovoljno samo poznavanje referentnog napona Uref varistora (MOV-a).

Slika C.4a – Strujno/naponske karakteristike varistora MOV 1 i MOV 2

86

Slika C.4b – Strujne i naponske karakteristike MOV 1 i MOV 2 za udarni val 10/350 µs

Slika C.4 – Primjer usklađivanja dvaju naponsko ograničavajućih odvodnika MOV 1 i MOV 2

C.2.3 Usklađivanje naponsko sklopivih i naponsko ograničavajućih vrsta SPD-ova Na slici C.5a prikazan je model strujnog kruga za ovu vrstu usklađivanja uz uporabu iskrišta (SPD 1) i varistora MOV (SPD 2). Slika C.5b prikazuje osnovno načelo usklađivanja energije uz uporabu karakteristika naponsko sklopivog SPD 1 i naponsko ograničavajućeg SPD 2.

Slika C.5a – Strujni krug s iskrištem (SG) i varistorom (MOV)

87

Slika C.5b – Načelo usklađivanja energija iskrišta (SG) i varistora (MOV)

Slika C.5 – Kombinacija naponsko sklopive vrste iskrišta (SG) i naponsko ograničavajućih varistora (MOV)

Prorada iskrišta (SPD 1) ovisi o zbroju preostalih napona Ures na MOV (SPD 2) i dinamičkom padu napona na odvojnom članu UDE. Čim napon U1 prijeđe dinamički probojni napon iskrišta USPARK, iskrište proradi i usklađivanje je postignuto. To ovisi samo o: – karakteristici MOV, – strmini i amplitudi nailazeće udarne struje, – odvojnom članu (induktivni ili djelatni otpor). Kad se kao odvojni član upotrijebi induktivni otpor, mora se u obzir uzeti vrijeme porasta i vršna vrijednost udarne struje. Čim je veća strmina di/dt, tim je potreban manji induktivni otpor za rasprezanje. Pri usklađivanju SPD-ova ispitanih na Iimp (klasa I ispitivanja) i SPD-ova ispitanih na In (klasa II ispitivanja) mora se uzeti struja munje s najmanjom strminom od 0,1 kA/µs (pogledajte odjeljak C.1 norme HRN EN 62305-1). Usklađivanje tih SPD-ova mora se postići kako za struju munje oblika 10/350 µs, tako jednako i za najmanju strminu struje od 0,1 kA/µs. U obzir treba uzeti dvije osnovne situacije: – kad iskrište ne proradi (slika C.6a): Ako iskrište (SG) ne proradi, cijela udarna struja teče kroz varistor (MOV). Kao što je prikazano na slici C.5b, usklađivanje nije postignuto ako je energija tog udarnog vala veća od podnosive energije varistora (MOV). Ako je potrebno postaviti dodatni induktivni otpor kao odvojni član, usklađenje se mora izračunati za najgori slučaj sa

88

strminom udarne struje od najmanje 0,1 kA/µs. – kad iskrište proradi (slika C.6b): Ako iskrište (SG) proradi, vremensko trajanje prolaza struje kroz MOV je znatno smanjeno. Kako je prikazano na slici C.5b, odgovarajuće usklađenje je postignuto ako iskrište proradi prije nego energija prijeđe podnosivu vrijednost za MOV.

Slika C.6a – Struja i napon iskrišta (SG) i varistora (MOV) pri pojavi udarne struje oblika 10/350 µs (ako SPD 1 ne proradi)

Slika C.6b – Struja i napon iskrišta (SG) i varistora (MOV) pri pojavi udarne struje oblika 10/350 µs (ako SPD 1 proradi)

Slika C.6 – Primjer usklađenja naponsko sklopive vrste iskrišta (SG) i naponsko ograničavajuće vrste varistora (MOV)

89

Slika C.7 prikazuje postupak određivanja potrebne induktivnosti odvojnog člana po oba kriterija: struji munje oblika 10/350 µs, kao i najmanjoj strmini struje munje od 0,1 kA/µs. Pri određivanju potrebne veličine odvojnog člana moraju se u obzir uzeti dinamičke karakteristike napon/struja obaju SPD-ova. Uvjet za uspješno usklađivanje je da iskrište proradi prije nego energija prijeđe podnosivu vrijednost za varistor (MOV).

90

LDE = (Uiskr – U2) / (di/dt) gdje je U2 = f(Imaks) LDE-10/350 µs = (Uiskr – U2) / (Imaks / 10 µs) LDE-0,1kA/µs = (Uiskr - U2) / (0,1 kA/µs) Tražena LDE je veća vrijednost između induktivnosti LDE-10/350 µs i LDE-0,1kA/µs Slika C.7 – Određivanje vrijednosti odvojne induktivnosti za udarne valove 10/350

µs i 0,1kA/µs

91

92

Prorada iskrišta ovisi o preskočnom naponu USPARK kao i o zbroju napona U2 na MOV (SPD 2) i na odvojnom članu UDE. Napon U2 ovisi o struji i (pogledajte karakteristiku napon/struja MOV-a), s obzirom da DE DE= d dU L i t⋅ ovisi o strmini struje. Za oblik strujnog vala 10/350 µs, strmina struje maxd d 10 μsi t I≈ ovisi o dopuštenoj amplitudi Imaks varistora (MOV) (određenoj iz podnosive energije Wmaks). S obzirom da oba napona UDE i U2 ovise o Imaks, napon U1 na iskrištu također ovisi o Imaks. Čim je veća Imaks, tim je veća i strmina napona U1 na iskrištu. Stoga se za taj kriterij preskočni napon iskrišta Uspark obično iskazuje udarnim preskočnim naponom pri 1 kV/µs. Za nagib od 0,1 kA/µs, strmina struje di/dt = 0,1 kA/µs je konstantna. Odatle je konstantan i napon UDE, s obzirom da je napon U2 ovisan o Imaks kao i prije. Strmina napona U1 na iskrištu stoga slijedi karakteristiku napon/struja MOV-a i mnogo je manja u usporedbi s prvim primjerom. Preskočni napon iskrišta se smanjuje s duljinom trajanja pada napona na iskrištu zbog dinamične karakteristike proradnog napona iskrišta (to trajanje ovisi o Imaks određenoj iz podnosive energije Wmaks MOV-a.) Stoga treba pretpostaviti da se preskočni napon USPARK smanji gotovo do proradnog istosmjernog napona (DC) od 500 V/s da se poveća trajanje struje kroz MOV. Za odvojnu induktivnost LDE treba na kraju upotrijebiti veću vrijednost između dviju induktivnosti LDE-10/350 µs i LDE-0,1kA/µs . Pogledajte primjere na slikama C.8 i C.9.

Slika C.8a – Shema strujnog kruga s usklađenjem na udarni strujni val 10/350 µs

NAPOMENA Za određivanje vrijednosti odvojnog člana u niskonaponskoj mreži, najgori slučaj bio bi kratki spoj na SPD 2 (U2 = 0) zbog maksimiranja zahtijevanog napona UDE. Ako je taj SPD 2 naponsko ograničavajuće vrste, on ima rezidualni (preostali) napon U2 > 0, koji znatno smanjuje zahtijevani napon UDE. Taj rezidualni napon je konačno veći od vršne vrijednosti mrežnog napona (npr. izmjeničnog nazivnog napona 230 V: vršna vrijednost ⋅2 230 V = 325 V ). Kad se uzme u obzir preostali napon od SPD 2, može se odvojne članove zadovoljavajuće dimenzionirati, inače bi bili predimenzionirani.

Slika C.8b – Karakteristika struja/napon/energija za LDE= 8 µH – Usklađivanje energije za strujni val 10/350 nije postignuto (iskrište nije proradilo)

Slika C.8c – Karakteristika struja/napon/energija za LDE = 10 µH – Usklađivanje energije za strujni val 10/350 je postignuto (iskrište je proradilo) Slika C.8 – Primjer usklađenja iskrišta (SG) i varistora (MOV) za strujni val oblika

10/350 µs

93

94

Slika C.9c – Karakteristika struja/napon/energija za LDE = 12 µH – usklađivanje energija za udarni val 0,1 kA/µs je postignuto Slika C.9 – Primjer usklađivanja iskrišta i varistora (MOV) za udarni val 0,1kA/µs

C.2.4 Usklađivanje dvaju naponsko sklopivih vrsta SPD-ova Ta inačica usklađivanja opisana je kao primjer tehnike upotrebe iskrišta (SG). Za usklađivanje dvaju iskrišta, treba uzeti u obzir njihove dinamičke radne karakteristike. Nakon prorade iskrišta SG 2, usklađenje se realizira uz pomoć odvojnog člana. Za određivanje potrebne veličine odvojnog člana, SG 2 se može zamijeniti kratkim spojem. Za proradu iskrišta SG 1, dinamički pad napona na odvojnom članu mora biti veći od proradnog napona iskrišta SG 1. Ako se kao odvojni članovi upotrebljavaju induktivnosti, zahtijevani UDE ovisi uglavnom o strmini udarne struje. Stoga se u obzir mora uzeti valni oblik i strmina udarnoga vala. Međutim, ako se kao odvojni članovi upotrebljavaju djelatni otpori, zahtijevani UDE ovisi uglavnom o vršnoj vrijednosti udarne struje. Ta vrijednost mora također biti uzeta u obzir i pri izboru impulsnih parametara odvojnih članova. Nakon prorade SG 1, ukupna se energije dijeli prema karakteristici napon/struja pojedinih članova. NAPOMENA U primjeru iskrišta ili plinskih izbojnih cijevi, strmina udarnoga vala ima prvenstveno značenje.

95

C.3 Osnovne inačice usklađivanja u sustavima zaštite Postoje četiri inačice načina usklađivanja sustava zaštite: prve tri imaju SPD-ove s jednim prilazom, dok četvrta ima SPD-ove s dva prilaza s ugrađenim odvojnim članovima. Te se inačice načina usklađivanja moraju uzeti u obzir (uzevši u obzir također i SPD-ove ugrađene u opremi koju treba zaštititi). C.3.1 Inačica I Svi SPD-ovi imaju kontinuirane karakteristike napon/struja (npr. varistori (MOV) ili prigušne diode) i jednake preostale napone URES. Usklađivanje SPD-ova i opreme koju treba zaštititi normalno se postiže impedancijama vodova između njih (pogledajte sliku C.10).

URES (SPD 1) = URES (SPD 2) = URES (SPD 3) = URES (SPD 4)

Slika C.10 – Inačica usklađivanja I – s naponsko ograničavajućom vrstom SPD-ova

C.3.2 Inačica II Svi SPD-ovi imaju kontinuiranu karakteristiku napon/struja (npr. varistori (MOV) ili prigušne diode). Preostali napon URES raste stupnjevito od SPD 1 do SPD 3 (pogledajte sliku C.11). Ta inačica usklađivanja namijenjena je za elektroenergetske mreže. NAPOMENA Ta inačica zahtijeva da preostali napon zaštitne naprave unutar opreme koju treba zaštititi (SPD 4) bude veći od preostalog napona SPD-a ugrađenog izravno ispred opreme (SPD 3).

96

URES (SPD 1) < URES (SPD 2) < URES (SPD 3) < URES (SPD 4) Slika C.11 – Inačica usklađivanja II – s naponsko ograničavajućom vrstom SPD-a C.3.3 Inačica III SPD 1 ima diskontinuiranu karakteristiku napon/struja (npr. iskrišta). SPD-i koji slijede iza njega imaju kontinuiranu karakteristiku napon/struja (npr. MOV ili prigušne diode). Svi SPD-ovi imaju jednaki preostali napon URES (pogledajte sliku C.12). Značajka ove inačice je da se kod sklapanja SPD 1, postiže smanjenje poluvremena izvornoga strujnog vala 10/350 µs, što znatno pomaže SPD-u koji slijedi iza njega.

URES (SPD 1) < URES (SPD 2) < URES (SPD 3) < URES (SPD 4)

Slika C.12 – Inačica usklađivanja III – naponsko sklopive i naponsko ograničavajuće vrste SPD-a

C.3.4 Inačica IV Mogu se upotrijebiti SPD-ovi s dva prilaza koji sadrže unutarnju kaskadu međusobno usklađenih SPD-ova i serijske impedancije ili filtre (pogledajte sliku C.13). Uspješna unutarnja usklađenost jamči prijenos minimalne energije na sljedeće SPD-ove ili

97

opremu. Ti SPD-ovi moraju biti usklađeni u potpunosti s drugim SPD-ima u sustavu u skladu s inačicom I, II ili III kako je primjereno.

NAPOMENA Serijska impedancija ili filtar mogu se izostaviti ako je zajamčena energetska usklađenost uz pomoć drugih pogodnih mjera (npr. usklađenje karakterisika napon/struja ili upotreba sklopivih SPD-ova).

Slika C.13 – Inačica usklađivanja IV – nekoliko SPD-ova u jednom elementu (sklopu)

C.4 Usklađivanje metodom „prolaza energije“ Za izbor i usklađivanje SPD-ova mogu su upotrijebiti udarni valovi iz generatora kombiniranog vala. Glavna prednost te metode je mogućnost da se na SPD gleda kao na crnu kutiju (pogledajte sliku C.14). Za zadani udarni val na prilazu SPD 1, izlazne su veličine napona praznog hoda kao i struja kratkog spoja određene (metoda "prolaza energije"). Te izlazne karakteristike pretvaraju se u ekvivalentni 2 Ω kombinirani udarni val (napon praznog hoda 1,2/50 µs, struja kratkog spoja 8/20 µs). Prednost je u tome, da nije potrebno poznavanje unutarnje konstrukcije SPD-a. NAPOMENA Ta metoda daje dobre rezultate ako SPD 2 nema povratnog djelovanja na SPD 1. To znači da su uvjeti vala na prilazu SPD 2 donekle slični uvjetima struje. To vrijedi ako se karakteristike napon/struja odvodnika SPD 1 i SPD 2 jako razlikuju (npr. pri usklađivanju iskrišta i varistora (MOV)).

98

UOC (out) od SPD 1 ≤ UOC (in) od SPD 2 Pretvorba UOC (out) i ISC (out) u ekvivalentnu valnu kombinaciju: UOC (oblika vala 1,2/50 µs), ISC (oblika vala 8/20 µs), Zi = 2 Ω

Slika C.14 – Usklađivanje prema metodi “prolaza energije” Cilj te metode usklađivanja je postići da ulazne vrijednosti SPD 2 (npr. struja izbijanja) budu usporedive s vrijednošću SPD 1 (npr. naponskom zaštitnom razinom). Za postizanje odgovarajućeg usklađenja, ekvivalentni kombinirani val na izlazu SPD 1 ne smije premašiti kombinirani val koji SPD 2 može prihvatiti bez oštećenja. Ekvivalentna kombinacija vala na izlazu SPD 1 mora biti određena za najgori slučaj udara (Imaks, Umaks, prolaz energije). NAPOMENA Što se tiče te metode usklađivanja, dodatne obavijesti dane su u normi IEC 61643-12 [4]. C.5 Dokazivanje usklađenosti Usklađenost energija treba dokazati na sljedeći način: 1) Ispitivanjem usklađenosti Usklađenost se može prikazati na pojedinim primjerima. 2) Proračunom Jednostavni se primjeri mogu približno izračunati, dok složeni zahtijevaju računalnu simulaciju. 3) Upotreba usklađenih sklopova SPD-ova Proizvođači moraju dokazati usklađenost SPD-ova u sklopu.

99

Dodatak D (obavijesni)

Izbor i ugradnja usklađene SPD zaštite

U složenim električnim i elektroničkim sustavima moraju se, za izbor i postavljanje odgovarajuće usklađene SPD zaštite, uzeti u obzir elektroenergetski i signalni (komunikacijski) strujni krugovi. D.1 Izbor SPD-a D.1.1 Izbor naponske razine zaštite SPD-a Udarni podnosivi napon Uw opreme koju treba zaštititi treba odrediti za: – elektroenergetske vodove i priključke opreme prema normi IEC 60664-1, – telekomunikacijske vodove i priključke opreme prema normama ITU-T K.20 i K.21, – druge vodove i opremu prema obavijestima dobivenim od proizvođača. Unutarnji sustavi su zaštićeni ako: – je njihov udarni podnosivi napon Uw veći ili jednak SPD-ovoj naponskoj razini zaštite

UP plus dodatak za sigurnost, koji je potreban da se uzme u obzir gubitak napona na priključnim vodovima

– su energetski usklađeni sa SPD-om koji prethodi. NAPOMENA 1 Zaštitna razina SPD-a ovisna je o preostalom naponu pri određenoj nazivnoj struji In. U skladu s jakošću struje koja teče kroz SPD, mijenja se i vrijednost napona na stezaljkama SPD-a. NAPOMENA 2 Ako je SPD spojen na opremu koju treba zaštititi, induktivni gubitak napona ∆U na priključnim vodovima dodat će se zaštitnoj razini napona UP SPD-a. Rezultantna efektivna zaštitna razina napona UP/f, definirana kao napon na izlazu SPD-a, kao rezultat napona zaštitne razine i gubitka napona u vodovima/spojevima (pogledajte sliku D.1) može se pretpostaviti da je: UP/f = UP + ∆U za naponsko ograničavajuću vrstu SPD-a UP/f = maks (UP, ∆U) za naponsko sklopivu vrstu SPD-a. Za neke sklopive vrste SPD-a može se gubitku napona ∆U zahtijevati dodavanje napona luka. Taj napon luka može doseći nekoliko stotina volta. Za složene vrste SPD-a mogu biti potrebne i složenije formule. Ako kroz SPD teče djelomična struja munje i ako je duljina priključnih vodova ≤ 0,5 m, može se pretpostaviti ∆U = 1 kV po metru duljine ili dodati za sigurnost najmanje 20 %. Ako SPD vodi samo inducirane udarne struje, ∆U se može zanemariti. NAPOMENA 3 Zaštitna naponska razina UP mora se usporediti s podnosivim udarnim naponom Uw opreme, ispitane pod jednakim uvjetima kao i SPD (jednaki valni oblik prenapona i udarne struje, opreme pod naponom itd.). Ovo se pitanje i dalje razmatra. NAPOMENA 4 Oprema može sadržavati unutarnje SPD-ove. Značajke tih unutarnjih SPD-ova mogu utjecati na usklađivanje.

100

LEGENDA I djelomična struja munje UP/f = UP + ∆U prenapon između vodiča pod naponom i sabirnice za izjednačivanje potencijala UP ograničujući napon SPD-a ∆U = ∆UL1+∆UL2 induktivni gubitak napona na (spojnim) vodičima za izjednačivanje potencijala H, dH/dt jakost magnetskog polja i derivacija jakosti tog polja po vremenu Udarni napon (prenapon) UP/f između vodiča pod naponom i sabirnice za izjednačivanje potencijala je veći od zaštitne naponske razine UP tog SPD-a, jer induktivni gubitak napona ∆U na spojnim vodičima (čak i ako se amplitude UP i ∆U nužno ne pojave istodobno). Naime, djelomična struja munje koja teče kroz SPD inducira dodatni napon u petlji na zaštićenoj strani strujnog kruga iza SPD-a. Stoga najveći napon koji ugrožava spojenu opremu može biti znantno veći od naponske zaštitne razine UP tog SPD-a.

Slika D.1 – Prenapon između vodiča pod naponom i sabirnice za izjednačivanje potencijala

D.1.2 Izbor SPD-a s obzirom na mjesto i jakost struje izbijanja SPD-i moraju moći podnijeti struju izbijanja koja se očekuje na mjestu njihova postavljanja u skladu s Dodatkom E u normi HRN EN 62305-1. Uporaba SPD-ova ovisi o njihovoj mogućnosti podnošenja, kako je klasificirano u normi IEC 61643-1 za elektroenergetske, a u IEC 61643-21 za telekomunikacijske mreže (sustave). SPD-ovi moraju biti izabrani prema predviđenom mjestu postavljanja kao slijedi:

101

a) na ulazima pojnih vodova u građevinu (na granici LPZ 1, npr. na glavnoj razvodnoj ploči (MB)):

• SPD ispitan na Iimp (klasa I ispitivanja) Mora se osigurati da zahtijevana udarna struja Iimp SPD-a zadovoljava što se tiče jakosti (djelomične) struje munje koja se očekuje na tom mjestu na temelju izabrane razine zaštite od munje (LPL) prema odjeljku E.1 i/ili odjeljku E.2 norme HRN EN 62305-1.

• • SPD ispitan na In (klasa II ispitivanja)

Ta se vrsta SPD-a može upotrijebiti ako su ulazni vodovi u potpunosti unutar zone LPZ 0B ili ako se može zanemariti vjerojatnost kvarova na SPD-ima zbog izvora štete S1 i S3. Zahtijevana nazivna struja izbijanja In SPD-a mora odgovarati razini udarne struje koja se očekuje na mjestu postavljanja na temelju izabrane LPL prema odjeljku E.2.2 norme HRN EN 62305-1.

b) U blizini uređaja koji treba zaštititi (na granici LPZ 2 i više zone, npr. na sekundarnoj razvodnoj ploči (SB), ili na utičnici (SA)).

• SPD ispitan na In (klasa II ispitivanja) Zahtijevana nazivna struja izbijanja In SPD-a mora odgovarati razini udarne struje koja se očekuje na mjestu postavljanja na temelju izabrane LPL prema odjeljku E.3 norme HRN EN 62305-1.

• SPD ispitan na kombinirani val (klasa III ispitivanja)

Zahtijevani napon praznog hoda (otvorenog kruga) UOC generatora kombiniranog vala mora se izabrati tako da odgovarajuća struja kratkog spoja Isc generatora kombiniranog vala zadovoljava za jakost udarne struje koja se očekuje na mjestu postavljanja na temelju izabranog LPL opet prema odjeljku E.3 norme HRN EN 62305-1.

D.2 Postavljanje usklađene SPD zaštite Učinkovitost usklađene SPD zaštite ne ovisi samo o pravilnom izboru SPD-ova, nego također i o njihovom pravilnom postavljanju (ugradnji), pri čemu treba uzeti u obzir: – mjesto ugradnje SPD-ova – spojne vodiče – zaštitni razmak zbog pojave oscilacija – zaštitni razmak zbog pojave indukcije. D.2.1 Mjesto ugradnje SPD Mjesto ugradnje SPD-ova mora biti u skladu s odjeljkom D.1.2, na što utječe uglavnom sljedeće: – specifičan izvor štete (npr. udar munje u građevinu (S1), u vod (S3), u tlo pokraj

građevine (S2) ili u tlo pokraj voda (S4)), – najbliže povoljno mjesto za odvođenje udarne struje u zemlju (čim bliže moguće

mjestu ulaza voda u građevinu). Prvi kriterij koji se mora uzeti u obzir je: čim je SPD bliže mjestu ulaza ulaznog voda,

102

tim je veći dio opreme u građevini zaštićen tim SPD-om (gospodarska prednost). Tada treba provjeriti drugi kriterij: čim je SPD bliži opremi koju treba zaštititi, zaštita je učinkovitija (tehnička prednost). D.2.2 Spojni vodiči Spojni vodiči SPD-a moraju imati najmanji presjek vodiča kako je dano u Tablici 1. D.2.3 Zaštitni razmak zbog pojave oscilacija lpo Tijekom prorade SPD-a, napon između njegovih stezaljka ograničen je na vrijednost Up/f na mjestu SPD-a. Ako je duljina kruga između SPD-a i opreme prevelika, napredovanje udarnog vala može dovesti do pojave oscilacija. U slučaju otvorenog kruga na stezaljkama opreme, napon se može povećati na P/f2 U⋅ , dok kvar na opremi može nastati čak i ako je Up/f ≤ Uw. Zaštitni razmak zbog pojave oscilacija lpo je najveća duljina kruga između SPD i opreme za koju SPD zaštita još odgovara (uzevši u obzir pojavu oscilacija i kapacitivni teret). To ovisi o tehnologiji SPD-a, pravilima ugradnje te kapacitivnosti tereta. Ako je duljina strujnoga kruga manja od 10 m ili je UP/f < Uw/2, zaštitni se razmak može zanemariti. NAPOMENA Ako je najveća duljina strujnoga kruga između SPD i opreme veća od 10 m i UP/f > Uw/2, zaštitni razmak zbog pojave oscilacija može se izračunati uz pomoć sljedeće jednadžbe:

lpo = [Uw – UP/f] / k (m)

gdje je k = 25 V/m. D.2.4 Zaštitni razmak zbog pojave indukcije lpi Udari munja u građevinu ili u tlo pokraj građevine mogu inducirati prenapone u petljama krugova između SPD-a i opreme koji se dodaju Up i time smanjuju zaštitnu učinkovitost SPD-a. Inducirani prenaponi povećavaju se s veličinom petlje (način vođenja vodova, duljina strujnih krugova, razmak između PE i vodiča pod naponom, površina petlje između elektroenergetskih i signalnih vodova), a smanjuju se s prigušenjem jakosti magnetskog polja (prostorno zaslanjanje i/ili oklapanje vodova). Zaštitni razmak zbog pojave indukcije lpi je najveća duljina strujnoga kruga između SPD i opreme, za koju još zaštita SPD-a zadovoljava (uzevši u obzir pojavu indukcije). Općenito se mora zahtijevati smanjivanje petlji između SPD-ova i opreme ako je magnetsko polje uslijed munje preveliko. S druge strane magnetsko se polje i učinci indukcije mogu smanjiti na jedan od sljedećih načina: – prostornim oklapanjem građevine (LPZ 1) ili pojedinih prostora (LPZ 2 i više zone), – oklapanjem vodova (uporaba zaslonjenih kabela ili kabelskih kanala). Uz pridržavanje tih mjera opreza, razmak za zaštitu od pojave indukcije lpi može se zanemariti. NAPOMENA U vrlo teškim uvjetima (velike petlje sa nezaslonjenim vodovima i velikim jakostima

103

induciranih struja munje) zaštitni se razmak zbog indukcije lpi može procijeniti uz pomoć sljedeće jednadžbe:

lpi = [Uw – UP/f] / h (m) gdje je h = 300 ×KS1×KS2×KS3 (V/m) za udare munje pokraj građevine, ili h = 30 000 ×KS0×KS2×KS3 (V/m) za udare munje u građevinu (najgori slučaj). KS1, KS2, KS3 su koeficijenti navedeni u odjeljku B.3 norme HRN EN 62305-2, naime: KS1 : prostorni zaslon kao LPS ili drugi zasloni na granici LPZ 0/1, KS2 : prostorni zasloni na na granici LPZ 1/2 ili višim, KS3 : značajke unutarnjeg vođenja instalacija. KS0 koeficijent koji uzima u obzir učinkovitost oklopa (zaslona) kao što je LPS na granici LPZ 0/1 i izračunava se kao: KS0 = 0,06 × w0,5 za LPS u obliku mreže sa širinom oka w (m), ili KS0 = Kc ako LPS nije u obliku mreže (pogledajte Dodatak C u normi HRN EN 62305-3). D.2.5 Usklađivanje SPD-ova Pri usklađenoj SPD zaštiti, SPD-ovi u kaskadi moraju biti usklađeni prema normi IEC 61643-12 ili IEC 61643-22. Proizvođač SPD mora dati dovoljno obavijesti o načinu postizanja energetske usklađenosti između njegovih SPD-ova. Obavijesti o usklađivanju SPD-ova dane su u Dodatku C. D.2.6 Postupak ugradnje usklađene SPD zaštite Usklađena SPD zaštita mora se ugraditi na sljedeći način: 1) Na ulazu voda u građevinu (na granici LPZ 1, npr. na glavnom razdjelniku (MB))

ugraditi SPD 1 (D.1.2). 2) Odrediti podnosivi udarni napon Uw unutarnjih sustava koje treba zaštititi. 3) Izabrati zaštitnu naponsku razinu Up1 za SPD 1, da se osigura da je efektivna

razina zaštite Up/f1 ≤ Uw. 4) Provjeriti zahtjeve zaštitnih razmaka lpo/1 and lpi/1 (D.2.3 and D.2.4) Ako su uvjeti 3) i 4) ispunjeni, oprema je zaštićena odvodnikom SPD 1. U drugom slučaju, potrebno je ugraditi dodatni SPD 2 ili više njih: 5) uz opremu (na granici LPZ 2, npr. na sekundarnom razdjelniku (SB) ili na utičnici

(SA)), ugraditi SPD 2 (D.1.2), koji mora biti energetski usklađen s prethodnim odvodnikom SPD 1 (D.2.5).

6) Izabrati zaštitnu razinu Up2 za SPD 2 i tako osigurati da efektivna zaštitna razina bude Up/f2 ≤ Uw.

7) Provjeriti zahtjeve zaštitnih razmaka lpo/2 i lpi/2 (D.2.3 i D.2.4). Ako su ispunjeni uvjeti 6) i 7), oprema je zaštićena usklađenošću odvodnika SPD 1 i SPD 2. U drugom slučaju potrebno je ugraditi dodatni SPD 3 (ili više njih) uz opremu (npr. na utičnici (SA)) i energetski ga uskladiti s prethodnim SPD 1 i SPD 2 (D.2.5).

104

105

Izvori [1] IEC 61000-1-1:1992, Elektromagnetska spojivost (EMC) – 1. dio: Općenito – 1.

odjeljak: Primjena i tumačenje osvnovnih definicija i nazivlja [2] IEC 61000-5-6:2002, Elektromagnetska spojivost (EMC) – 5-6. dio: Upute za

postavljanje i ublažavanje – Ublažavanje vanjskih EM utjecaja