UVOD

Udar groma je kratkotrajno pražnjenje statičkog elektriciteta nakupljenog u oblacima. U toplim razdobljima godine, kada se tlo zagrije, s njega se brzo diže topli, vlažni zrak. Sudarajudi se sa kišnim kapima usmjerenim prema tlu, nastaju vede i manje kapljice. Takonastale manje kapljice ostaju električno negativno nabijene, dok vede kapljice budu pozitivno nabijene. Te manje i lakše kapljice vjetar odnosi u gornji dio oblaka koji stoga biva uglavnom negativno nabijen, dok se u donjem dijelu oblaka skuplja pozitivan naboj. Razlika potencijala između tla i donjeg dijela oblaka iznosi i nekoliko desetina miliona volta. Najčešdi su udari groma negativnog polariteta koji počinju od oblaka i završavaju na tlu. Negativni naboj iz oblaka se počinje kretati prema tlu kad jačina električnog polja u blizini oblaka premaši probojnu čvrstodu zraka i vodenih kapljica. Naboj se probija skokovito prema tlu.

Početni dio naboja naziva se predvodnik, a kanal kojim je on prošao ostaje joniziran i pun negativnog naboja. Što se više predvodnik približava zemlji i isturenim objektima na njoj, on na njima privlači sve više pozitivnih naboja koji se nakupljaju na gornjem kraju objekta. Zbog toga naglo raste jačina električnog polja u blizini tla, te kad ona premaši probojnu čvrstoču zraka, dolazi do uzlaznog izbijanja suprotnog (pozitivnog) polariteta od tla prema predvodniku. U trenutku kad se ta dva izbijanja spoje dolazi do jakog prodora pozitivnog naboja iz uzlaznog izbijanja u negativno jonizirani kanal predvodnika. To se naziva glavno pražnjenje, a ono traje 70-100 ms i pradeno je jakim svjetlucanjem i bljeskovima. Uzlazni gromovi, koji započinju na nekom objektu na tlu i kredu se prema nabijenom oblaku, mnogo su rjeđi.

SVRHA ZAŠTITE

Gromobranska instalacija mora da zaštiti objekte, stanovnike, materijal i predmete koji se nalaze u njima od štetnih posljedica atmosferskog elektriciteta. Zaštita se vrši iz dva razloga: jedan je socijalni a drugi ekonomski. Pod socijalnom zaštitom podrazumijeva se zaštita ljudi i životinja i ona je uslovljena zakonskim propisima i normativima. Broj smrtnih slučajeva u svijetu usljed udara munje na opšte zadovoljstvo je vrlo mali, ali je zato broj povrijeđenih od indirektnog udara munje znatno veći.

Pod ekonomskom zaštitom podrazumijeva se zaštita induvidualne i društvene imovine od štetnog dejstva munje. To su većinom građevinski objekti i materijal koji se nalazi u njima i čuva. Znatne gubitke u privredi prouzrokuju munje na raznim objektima koji imaju izvedenu ili uopšte nemaju gromobransku zaštitu. Ovakve štete nemogu se izbječi ali izgradnjom propisnih gromobranskih instalacija mogu se svesti na najmanju moguću mjeru.Takve instalacije imaju dug vijek trajanja ( do 30 godina) te se uložena suma novca za ovo vrijeme potpuno isplati.

UTICAJ GROMOBRANSKE INSTALACIJE

Jedna gromobranska instalacija ne može u svim slučajevima potpuno da otkloni udar munje u štičeni objekat. Ona štiti ugrožene ljude i pojavu veće štete na objektima od požara pri udaru munje. Naknadnim izvođenjem gromobranske instalacije može se zaštita samo poboljšati, i štete smanjiti do neznatnih razmijera. Ovakva aktivna gromobranska zaštita objekta sastoji se iz čeličnih provodnika dovoljno dimenzionisanog presjeka, tako da se udar munje odvede u zemlju bez ikakvih štetnih posljedica.

Gromobranska instalacija na objektu mora u toku vremena da pokaže izvijesne osobine i to : električnu sigurnost u sigurnom provođenju struje munje u zemlju, mehaničku čvrstoču ( da može izdržati udar munje a da se pri tome ne deformiše ili otopi.) korozionu postojanost u toku vrlo dugog vremena , termičku izdržljivost , što znači da je dimenzionisana sa dovoljnim presjekom , arhitektonsku usklađenost i da je ekonomski isplativa.

MATERIJAL ZA GROMOBRANSKE INSTALACIJE

Da bi gromobranska instalacija na jednom objektu bila pravilna i propisno izvedena i odgovarala svojoj namjeni, za njeno izvođenje i gradnju mora se isključivo primjeniti materijal koji odgovara Jugoslovenskim standardima za gromobrane JUS N.B4. 901 do JUS N.B4. 950 kao i našim Tehničkim normativima za gromobrane.

Za sve gromobranske instalacije upotrebljava se isključivo čelični pocinkovani materijal punog presjeka, kako za nadzemne tako i za podzemne vodove. Ovakva instalacija mora biti sigurna na mehaničke i hemijske uticaje kao i na pojavu korozije. Presjek provodnika može biti pravougaonog oblika i to za vazdušne vodove traka najmanjeg presjeka 3 mm a širine 20 do 25 mm ili okruglog presjeka( puna žica) prečnika 8mm, a za podzemne vodove presjeka 25x4 mm i 30x3,5mm okrugla puna žica prečnika 10mm. Ako na jednoj zgradi imamo duži glavni prihvatni vod i više pomočnih i poprečnih vodova na krovu tada se može slobodno upotrijebiti traka presjeka Fe/Zn 20x3 mm.

U tabeli 1. dati su tipovi i vrste materijala koji se upotrebljavaju za gromobranske instalacije.

Tabela 1.

Materijal Nad zemljom Pod zemljom

Čelič. pocink. žica Čelič. pocink. traka Čelič. pocink. uže

Ø 8 mm 20 x 3mm nedozvoljeno

Ø 10 mm 25x4mm/30x3,5mm

nedozvoljeno Bakarna žica Ø 6 mm Ø 10 mm

Pocinkovane čelič. cijevi Ø 75 mm L= 3000 mm

Aluminijska žica Ø 10 mm Nedozvoljeno

Bakarne i čelične ploče nisu dozvoljene. Dosadašnje iskustvo je pokazalo da pocinkovani čelik garantuje dug vijek trajanja, a osim toga jeftiniji je od bakra. Na mjestima gdje je vazduh ispunjen hemijskim gasovima i isparenjima, sitnim ugljem ili u blizini visokih peći treba primjenjivat isključivo pocinkovani i poolovljeni materijal, ćime se povečava njegova otpornost prema koroziji.

Sa aluminijom ne treba raditi zbog visokog toplotnog istezanja , a kod niskih temeratura mnogo se skuplja, i izaziva velika mehanička naprezanja na držačima pa dolazi do kidanja.Ukopavati aluminijum u zid ili zemlju nije dozvoljeno ni u kom slučaju, jer se vrlo brzo razjede i za godinu do dvije potpuno propadne. Isto tako i bakar se ne preporučuje za zemljovode zbog stvaranja zelenkasto- plavičastog sloja oko njegove površine, što je ustvari jedan izolacioni sloj, te vremenom lagano korozira, ne daje dobar spoj sa zemljom kao zemljovod istvara vrlo veliku prelaznu otpornost.Težnja je u praksi da uzemljivač ima vrlo veliku dodirnu površinu sa zemljom

.

Tabela 2.

Presjek trake (mm) Masa pocin. trake (kg/m)

20x3 0,471 25x4 0,785 30x3,5 0,825 40x3 0,942 Masa trakastog čelika za fabričke dimnjake

80x8 5,02 80x10 6,28 100x10 7,85 Masa pocinkovane žice

Ø 8mm 0,395 Ø 10mm 0,615 Ø 16mm 1,58 — — Masa pocinkovane cijevi

Ø 75 L=3m 25 kg

DIJELOVI GROMOBRANSKE INSTALACIJE

Gromobranska instalacija predstavlja kompletnu instalaciju koja omogućava da se jedan objekat zaštiti od dejstva atmosferskog pražnjenja.

Slika 1. Dijelovi gromobranske instalacije

Gromobranska instalacija na objektu sastoji se od glavnog prihvatnog sistema, odvoda i spojnih vodova, uzemljivača i mjernih spojeva

-Glavni prihvatni vod nalazi se na krovu zgrade ( sl.2) odnosno na sljemenu i zabatima i služi za prihvatanje direktnog udara munje.On je sastavljen iz jednog komada dugačkog voda koji je izveden iz čelične pocinkovane trake, koji ide najvišim dijelom krova zgrade — sljemenom, i to od jedne ivice krova do druge i kao takav služi za prihvatanje atmosferskog pražnjenja — munje, te spriječava udarac ili preskok varnice na bilo koje mjesto zaštičenog objekta.

Slika 2. Glavni prihvatni vodPrihvatni se vod može voditi i ispod krovnog pokrova, ali tada potpore na koje se prihvatni vod učvrščuje treba biti barem 20 cm iznad ivice sljemena i zabata na medusobnom razmaku od 3 do 4 m kako se vidi i na slici. Ali takvo polaganje prihvatnog voda nije dopušteno na zgradama koje su pokrivene lakim krovom, kao i na poljoprivrednim zgradama gdje je potkrovlje lako zapaljivo. Zhjj

gradama SssSlika 3. Postavljanje glavnog prihvatnog voda

-odvodi : su spojevi između glavnog prihvatnog voda na krovu zgrade poprečno postavljeni na određenim mjestima, koji se spuštaju vertikalno zidom nadole i vezuju na uzemljivač. Oni su od istog materijala i presjeka kao i glavni prihvatni vod.

Ovaj odvod ili kako se drugaćije kaže spust, služi kao posrednik između glavnog prihvatnog voda na krovu zgrade i uzemljivača koji je postavljen u zemlju.

Slika 4. Odvodi i spojni vodovi

Drugi zadatak gromobranske instalacije je da prihvaćenu struju groma sigurno odvede od hvataljke u zemlju. Zato se postavlja jedan ili više odvoda. Oni moraju izdržati zagrijavanje nastalo prolaskom struje groma kroz njih. groma kroz njih.Spojni vodovi su vodiči istog materijala i presjeka kao i glavni prihvatni vod, a pomoću njih se medusobno spajaju hvataljke, glavni prihvatni vod, pomoćni prihvatni vod i sve metalne plohe na objektu i izvan njega, te i odvodi. vodi.Medusobno spajanje je potrebno da kad udari grom u gromobransku instalaciju ne nastane razlika napona izmedu te instalacije i drugih metalnih dijelova na krovu. Kad ne bi svi dijelovi bili spojenu medusobno napon bi se izjednačio preskokom iskre, a ta iskra bi mogla izazvati požar drvene konstrukcije krova ili bi izazvala druge štete. tete.. navedene

Slika 5. Odvodi

-Pomoćni vodovi : vezuju veće metalne mase i površine i duže dijelove zgrade na glavni prihvatni vod ili odvod na krovu zgrade. Ovdje spadaju horizontalne olučne cijevi na strehi — ivici krova ili vertikalne olučne cijevi (sl.6) postavljene na ivici krova zgrade.

Slika 6. Obilježavanje gromobranske instalacije

-uzemljivač: (sl.7) se postavlja kao prsten oko zgrade, ukopan na 0,8 m u zemlju a na daljini zgrade 2 m ili kao temeljni uzemljivač u sam temelj zgrade.Kao uzemljivač može biti upotrebljena čelična pocinkovana cijev prema našim standardima, postavljena isključivo na ivicama zgrade. Uzemljivač služi isključivo za uspostavljanje sigurne provodljive veze između vazdušnog voda i geološkog tla preko koga struja munje odlazi u zemlju.

Slika 7. Uzemljivač

-Mjerni spoj: Da bi se vazdušna gromobranska instalacija na zgradi mogla odvojiti od uzemljivača, na svakom vertikalnom odvodu postavlja se po jedan mijerni spoj, pomoču kojeg mijerimo udarnu otpornost uzemljivača. Elementi, odnosno dijelovi gromobranske instalacije su : držači, potpore, obujmice, spojnice, stezaljke, priključnice, razvodnice, ukrsni komadi, T komadi, dozemni spojevi i sav ostali pribor koji služi za nošenje vodova, odvoda i pomočnih vodova. Na (sl.1) prikazana je izvedena gromobranska instalacija na jednoj zgradi sa svojim karakteristikama i obilježavanjem kako bi se projektant upoznao sa projektovanjem i samim tim sebi olakšao rad .

HVATALJKE

Iskustvo je pokazalo da munja obično udara u istaknute dijelove zgrade a to su obično: sljeme, zabat, ivica ili dimnjak. Zato sva ova mjesta moraju da budu opremljena zaštitnim prihvatnim vodovima ili hvataljkama. Ovdje je potrebno razlikovati u užem smislu sljedeče: pod hvataljkom se podrazumijeva čelični pocinkovani štap(Franklinov gromobran) dužine prema našim standardima od 300 mm do 1000 mm, a prečnika 16mm.Ove hvataljke , koje su nekad bile karakteristične za svaku gromobransku instalaciju, više se ne primjenjuju na zgradama, več samo kod vrlo uskih i oštrih krovova, kao što su crkveni tornjevi, zvonare, kule, vrhovi fabričkih dimnjaka i još kod nekih zgrada, ali samou izuzetnim slučajevima.Hvateljke su zamijenjene sistemom prihvatnih vodova.

Slika 8. Hvataljka

Kako su pojedine hvataljke (Franklinovi gromobrani) postavljene na krovovima zgrada vidi se iz sljedečih primjera.

Slika 9. Hvataljka učvrščena za dimnjak na sljemenu spojena ja na glavni prihvatni vod

Slika 10. Hvataljka ušvrščena za dimnjak uz strehu spojena na glavni prihvatni vod

Slika 11. Hvataljka učvrščena za sljeme krova s mekim pokrovom

Munja je udarila na hvataljku, pa je s krova preskočila na zateznu žicu i struja se dalje prenijela na krovni nosač prema gornjem dijelu otvora nosača. Iskra munje granala se na sljedeče pravce: jedan dio je otišao dole, prema unutrašnjoj električnoj instalaciji u samu zgradu, a drugi dio je otišao vazdušnim putem preko provodnika lijevo i desno. Kao zaštita

vazdušnog voda u ovakvim slučajevima preporučuje se postavljanje katodnih odvodnika na krovnom nosaču— na svaku fazu po jedan— njihove odvode povezati na uzemljivač gromobranske instalacije. Lim koji je tanji od 0,55mm ne može se upotrijebiti kao prihvatni vod. Samo čelični limovi deblji od 0,55mm mogu se upotrijebiti kao prihvatni vodovi , jer se na njima mogu postaviti i izvoditi spojevi, tako da predstavljaju solidnu električnu i mehaničku vezu i mogu izdržati desetorostruko opterečenje.Spojevi na ovakvim mjestima, na metalnim krovovima izvode se obično kalaisanjem sa priključcima najmanje dužine 0,10— 0,15 m , ali tako da spojno mjesto ne bude bušeno ni u kom slučaju ili spajano zavrtnjima, jer može doči do prokišnjavanja krova.Svaki ovako izveden spoj obavezno premazati vrelim bitumenom kako bi se spriječila korozija spojnog mijesta.Na svakom krovu zgrade treba razlikovati prirodne i vještačke prihvatne vodove.Pod prirodnim prihvatnim vodovima smatraju se svi postoječi metalni dijelovi na krovu zgrade a to su : limeni krov, horizontalne i vertikalne olučne cijevi, metalne cijevi, snjegobrani, potkrovni prozori pokriveni limom i dr.Kad nema prirodnih prihvatnih vodova na nekom krovu ili su nedovoljni po svojoj veličini, moraju se predvidjeti vještački prihvatni vodovi, a to su nove čelične instalacije i izvedene naknadno na sljemenu, ivicama i dimnjacima.

ZAŠTITA DIMNJAKA NA KROVOVIMA

Na pojedinim krovovima uvijek imamo po nekoliko dimnjaka od cigle, koji su po svom položaju istaknuti iznad krova. Munja često udara u njih i ruši ih , te dovodi do preskoka varnice i požara na krovu zgrade. Zato se na svakom dimnjaku mora postaviti propisna gromobranska zaštita koja se izvodi tako što se oko gornjeg betonskog vijenca dimnjaka (sl.12) postavi prstenasti prihvatni vod od čelične pocinkovane trake Fe/Zn 20x3mm na odgovarajučim držačima i najkračim putem veže na glavni prihvatni vod ili na sljemenu ili na jednom od poprečnih vodova na krovu zgrade.

Slika 12.Zastita dimnjaka na krovu pomoću prstenaPostavljati gromobransku zaštitu odozgo na dimnjak, kao što sl. 13 prikazuje , nije preporučljivo .

Slika13. Nepropisna i nepravilna zaštita dimnjaka

Na sl.14 prikazana je zaštita dimnjaka pomoču jedne kratke vertikalne hvataljke od istog materijala kao i ostala gromobranska instalacija na zgradi, čiji je vertikalni odvod vezan najkračim putem, preko olučne obujmice, na horizontalni oluk na strehi krova .

Slika 14. Zaštita dimnjaka pomoću Slika 15. Zaštita dimnjaka kratke hvataljke pokrivenog limenom kapomDimnjak je odozgo pokriven limenom kapom(sl.15) . U ovom slučaju nije potrebno postavljati hvataljku zbog, toga što sama kapa koja pokriva otvor dimnjaka predstavlja hvataljku. Jednim krajem je vezana na vertikalni odvod , a ovaj na najbliži poprečni vod. Međutim, ova kapa koja je izrađena od čeličnog lima.

Slika 16. Pravilna zaštita dimnjaka pomoću dugačke hvataljke

Na sl .16 prikazana je pravilna i propisna zaštita jednog dimnjaka pomoču hvataljke tipa A 500 JUS N.B4. 902 koja je postavljena na vrhu dimnjaka , a drži se pomoču dva držača hvataljke tipa 200 JUS N.B4. 903 što se u praksi najčešče radi. Donji dio ove hvataljke je pločastog oblika, tako da se na njega može pričvrstiti čelična pocinkovana traka Fe/ Zn 20x3mm, koja se spaja sa gromobranskim vodom na krovu zgrade.Osim ovog tipa hvataljke A, može se upotrijebiti i trakasta hvataljka tipa C 300— 500 JUS N.B4. 902. Ovo se primjenjuje kod dimnjaka induvidualnih kotlarnica čiji su dimnjaci visoki do 35 m.

UZEMLJIVAČI

Jedan od najvažnijih dijelova gromobranske instalacije na objektu je uzemljivač. Ispravno i propisno izvedeno uzemljenje kod jednog objekta sastoji se iz uzemljivača i geološkog tla— zemljišta i ono je od bitnog značaja za pravilno funkcionisanje svake gromobranske instalacije, da bi udar munje u glavni prihvatni vod bio sigurno odveden u zemlju , bez ikakvih štetnih posljedica po objekat. Čelični provodnik koji se nalazi u dodiru sa tlom ili koji stvara sa zemljom električni spoj naziva se elektroda ili uzemljivač. Čelični provodnici koji spajaju dijelove gromobranske instalacije za uzemljivač nazivaju se odvodi ili provodnici za uzemljenje. Skup uzemljivača i odvoda naziva se uređaj za uzemljenje.

Razlikujemo dvije vrste uzemljivača: prirodne i vještačke. Pod prirodnim uzemljivačem smatraju se u zemljištu položene vodovodne cijevi spojene tako da predstavljaju odličnu električnu i mehaničku vezu, također moraju da budu postojane i otporne protiv korozije. Vještački uzemljivači su traka i cijevi, postavljeni oko objekta koji se unaprijed projektuju. U praksi se uzemljivač najčešče izvodi u obliku prstena oko zgrade, na ovaj uzemljivač koji se ukopava na dubini od 0,8m i na 2m daljine od zgrade, moraju biti priključeni svi ostali vertikalni odvodi.

CJEVASTI UZEMLJIVAČ

Na mjestima gdje nam prostor ne dozvoljava ukopavanje trakastog materijala oko zgrade pribjegavamo kao uzemljivaču gromobranske instalacije pobijanju u zemlju čelične

pocinkovane cijevi i to na svaki vertikalni odvod , čija međusobna razdaljina iznosi najviše 20m, a daljina od zgrade 1 do 2 metra. Ovakav način uzemljenja najviše se primjenjuje u onim slučajevima, gdje su dvorišta popločana ili betonirana, pa treba raskopavati beton radi polaganja trakastog uzemljivača. Kod ovakvih slučajeva , razbijanje betona vrši se neposredno pored samog zida zgrade gdje je predviđen odvod i to največe površine 1m², kako bi se mogla pobiti vertikalno u zemlju i vezati na vertikalni odvod. Primjenjujuči čelični cjevasti uzemljivač, koji je pocinkovan moramo imati u vidu da veličina njegove udarne otpornosti rasprostiranja Ru najviše zavisi od veličine prečnika cjevastog uzemljivača d (mm), dužine L(mm) i specifične otpornosti zemljišta q (Ωxm).

Cjevasti uzemljivač je elemenat gromobranske instalacije koji služi za uzemljenje vertikalnih odvoda radi odvođenja atmosferskog elektriciteta u zemlju . Jugoslovenski standardi za gromobrane preporučuju čelične pocinkovane uzemljivače dužine 2, 3 i 4 metra a prečnika d= 32 do 75mm. Vrlo rijetko se može primjeniti cijev prečnika od 100 mm. U praksi se najviše uptrebljavaju cjevasti uzemljivači dužine L= 3m, a prečnika d= 75 mm kao standardni.

U tehničkoj dokumentaciji čelični cjevasti uzemljivač, prema našim standardima označava se sljedečom oznakom: CJEVASTI UZEMLJIVAČ 3000/ 75 JUS N.B4.942 gdje 3000 označava dužinu uzemljivača u mm a 75 prečnik d u mm. Prilikom pobijanja cjevastog uzemljivača u zemlju, treba voditi računa da njegov gornji kraj bude ispod površine zemlje na 0,5 do 0,8 m.

Spajanje nadzemnih gromobranskih instalacija sa cjevastim uzemljivačem, vrši se na sljedeči način. Na krajnjem dijelu jednog vertikalnog gromobranskog odvoda (sl.17) a na visini od 1,75 m od zemlje izvede se mijerni spoj prema standardima i našim normativima na preklop, i to se na mjesto pričvrsti ukrsnom pločicom tipa P JUS N.B4.936 a dole prema uzemljivaču upotrijebi dozemni spoj , čelična pocinkovana traka Fe/Zn 25x4 mm dužine 3 do 5 metara. Od mijernog spoja pa naniže, ako se dozemni spoj postavlja na zid onda se radi zaštite dozemnog spoja postavlja mehanička zaštita, koja se izrađuje od čeličnog ugaonog profila 40x40x5 mm dužine 1500 mm propisno postavljena u zid. Osim cjevastog uzemljivača Jugoslovenski standardi za gromobrane preporučuju još i štapaste uzemljivače tipa JUS N.B4.943 dužine 1500 mm do 3000 mm a debljine 16 do 20 mm. Preporučuju se još i čelični profilni uzemljivači tipa JUS N.B4.944 od 2000 do 4000 mm.

Slika 17. Spoj gromobranske instalacije sa cjevasti uzemljivačem

Prilikom izvođenja ovakvih radova u neposrednoj blizini cjevastog uzemljivača polažu se kablovi jake ili slabe struje, ili obratno več su postavljeni kablovi a treba pobiti cjevaste uzemljivače. U ovakvim slučajevima moramo se strogo pridržavati postoječih Tehničkih normativa, kao što je to prikazano na sl.18 da međusobno rastojanje od sonde do kabla mora biti najmanje 3 metra.

Slika 18. Rastojanje sonde od podzemnog kabla

TRAKASTI UZEMLJIVAČ

Osim cjevastog uzemljivača koji se redovno javlja u praksi, postoji još jedan stalni pratilac kao nadzemni prihvatni vod i kao uzemljivač. To je čelična pocinkovana traka koja se upotrebljava nad zemljom Fe/Zn 20x3 mm a kao uzemljivač Fe/Zn 25x4 mm. Za gromobranske vodove najviše se upotrebljava trakasti pljosnati vod »P« a vrlo rijetko žica kao okrugli vod »O«.

Slika 19. Spoj vertikalnog odvoda sa uzemljivačem

Na sl 19. prikazan je način spajanja vertikalnog trakastog odvoda sa uzemljivačem. Na visini 1,75 m od zemlje mora se izvesti mijerni spoj sa ukrsnim komadom tipa P JUS N.B4.936. Od mijernog spoja prema zemlji uzima se kao dozemni spoj čelična pocinkovana traka Fe/Zn 25x4 mm prosječne dužine 3 do 5 metara, čiji se gornji kraj vezuje na mijerni spoj preko ukrsnog komada, vertikalno se spušta dole, tako da se njegov donji kraj vezuje na gromobranski uzemljivač koji je istog presjeka.

Trakasti gromobranski uzemljivač mora biti postavljen u iskopani kanal veličine 0,4x0,8 m a na daljini od zgrade najmanje 2 metra ili je postavljen kao uzemljivač u betonske temelje. Dozemni spoj se vezuje na gromobranski uzemljivač preko jednog ukrsnog komada tipa P JUS N.B4.936 i na ovom mijestu prelije vrelim bitumenom kao zaštita spojnog mjesta od korozije. Šrafirani dio dozemnog spoja(sl.19) iznad i ispod zemlje na dužini od 30cm treba premazati vrelim bitumenom, jer je ovo mjesto najviše izloženo koroziji.

Slika 20. Spoj dozemnog uzemljivača sa gornjim dijelom cjevastog uzemljivača

Traka dozemnog gromobranskog voda (donji kraj) priključuje se na cjevasti uzemljivač sl.20 pomoču dvije trakaste obujmice tipa 78 JUS N.B4.915 sa dva zavrtnja M 8x18. Osim ovih uzemljivača postoje i zbirni uzemljivač koji vezuju više podzemnih uzemljivača pojedinih objekata i njega treba postavljati kao prsten oko zgrade, s tim što njegova otprnost mora da bude što manja. Na ovaj zbirni uzemljivač moraju biti priključeni i svi ostali uzemljivači koji su udaljeni do 20 metara od njega, s tim što na spojnim mjestima u zemlji postavi kutija za mijerni spoj tipa B JUS N.B4.912. Na zbirni uzemljivač mogu se priključiti pumpne cijevi, željezničke šine i vodovodne cijevi.

POLAGANJE UZEMLJIVAČA

Kao što smo več ranije rekli sve trakaste i žičane uzemljivače, kao i zbirne uzemljivače, treba ukopavati u zemlju na dubinu od 0,8 m (sl.21). Ali ako se desi što je čest slučaj, da se uzemljivač polaže u kamenit teren, da bi se zadovoljili zahtjevi normativa i mjerenja otpornosti uzemljivača, potrebno je prethodno u kanal posuti jedan sloj zemlje u visini od 0,25 do 0,35 m s tim da traka bude tako položena da leži u sredini zemlje (sl.22).

Slika 21. Trakasti uzemljivač položen u zemlju

Slika 22. Trakasti uzemljivač položen u kameniti teren

Cjevaste uzemljivače treba pobijati vertikalno u zemlju tako da njihov gornji kraj, bude za 0,8 m ispod zemljine površine. Cijev probušiti na više mijesta malim rupama, kako bi mogla u unutrašnjost cijevi da prodre vlaga sa drugim mineralnim sastojcima zemlje, jer se tako povečava i poboljšava provodljivost a smanjuje otpornost rasprostiranja. Kod suhog zemljišta, prvo položiti trakasti ili cjevasti uzemljivač, zemlju nasipati i polivati vodom kako bi se slegla i postala vlažna. Treba izbjegavati ukopavanje uzemljivača blizu toplo zagrijanog zemljišta (parovodi, temelji fabričkih dimnjaka i njihovi odvodni kanali), jer je suho zemljište slabo aktivno. Kod agresivnog zemljišta preduzeti specijalne mjere radi pravilnog održavanja provodljivosti zemljišta.

UDARNA OTPORNOST RASPROSTIRANJA UZEMLJIVAČA

Svako izvedeno uzemljenje ima svoju otpornost od kojih je najvažnija udarna otpornost rasprostiranja Ru, koja se uzima u obzir kod svih proračuna uzemljivača. Udarna otpornost do mjesta gdje se struja širi po velikom obimu tj. od tačke gdje se može reči da je gustina struje jednaka nuli. Uzemljivač sam po sebi predstavlja spoj jedne ili više elektroda sa zemljom, koje su vertikalno postavljene u zemlju . Uzemljivači koji se primjenjuju u gromobranskim instalacijama mogu se podijeliti na uzemljivače za zaštitu od direktnog udara munje (gromobranski uzemljivači), odvode udarnih struja znatnih jačina (struje munja) i na uzemljivačke uređaje za zaštitu od sekundarnih pojava munje, kroz koje protiče struja srednjih veličina.Širenje struje sa cjevastog uzemljivača prema zemlji rasprostire se od uzemljivača na sve strane. Gustina je največa oko samog uzemljivača a sa povečanjem daljine od uzemljivača gustina struje se smanjuje. Blizu uzemljivača otpornost je velika kao kad struja prolazi kroz mali presjek, a dalje od uzemljivača otpornost se smanjuje tako da na daljini od 20 metara dobije vrijednost nule, jer se struja kreče kroz beskonačno veliki presjek. Pod otpornošču širenja struje munje podrazumijeva se takva otpornost, koju zemlja pruža prolazu struje na dijelu između datog uzemljivača i one zone gdje se struja širi kroz tako veliki presjek da je njena gustina jednaka nuli. Otpornost uzemljivaća širenju struje munje zavisi od osobina zemljišta,oblika, veličine i dužine uzemljivača. Ukoliko je manja specifična otpornost zemlje utoliko je manja otpornost širenja struje.

SPECIFIČNA OTPORNOST ZEMLJIŠTA

Projektant gromobranske instalacije mora poznavati električne osobine zemljišta iz dva razloga: — udar munje na jednom mijestu zavisi od osobine zemljišta.— važan dio gromobranske instalacije je uzemljivač i on ne može niukom slučaju biti pravilno dimenzionisan, ako se ne zna specifična otpornost zemljišta qt.Zemljište u kom se postavlja uzemljivač sastoji se iz geološkog provodnika sa čvrstim, tečnim i gasovitim sastojcima. U električnom pogledu geološki provodnik (zemlja) se smatra kao kompeksan otpor čija je komponenta večinom kapacitivna. Jedna od osnovnih veličina na koju treba obratiti naročitu pažnju pri projektovanju i mjerenju uzemljivača je njegova otpornost.U pogledu provodljivosti električne struje zemlja je poluprovodnik. Njenu osobinu kao provodnika karakteriše specifična otpornost zemljišta qt čija je jedinica om (Ω) Ω x m pod kojom se podrazumijeva otpornost jedne kocke sa stranama od 1x1x1m odgovarajučeg materijala, bilo da je to zemlja , beton, kamen ili stijena.

U sistemu MKSA električna otpornost se dobija iz obrasca: R= qt· dl /dF (Ω)

Gdje su : R otpornost elementa zemlje u omima, qt izmjerena specifična otprnost zemlje u omima po dužnom metru, dl elemenat dužine zemlje a dF elemenat površine zemlje.

Iz gornjeg izraza dobijamo da je specifična otpornost: qt= R· dF / dl (Ω · m)

Ako u ovom izrazu zamijenimo odgovarajuče vrijednosti u CGS sistemu jedinica imamo da je: Ω · cm² / cm = Ω · cm i pretvorimo ga u sistem jedinica MKSA odmah vidimo da specifična otpornost u geoelektricitetu ima jedinicu: Ω m² / m = Ω · m

Provodljivost zemljišta λt je recipročna vrijednost specifične otpornosti uzemljivača i izražava se kao : λt = 1 / qt ili S/ m = 1/ Ω · m

Simens je jedinica električne otpornosti i izražava se S = 1 / R ( 1/ Ω )

Otpornost na koju nailazi elektricitet prilikom prelaza sa uzemljivača na geološko tlo,naziva se otpornost rasprostiranja Rr (širenja) i mjeri se uvijek u omima.Otpornost rasprostiranja u praksi se naziva otpornost uzemljivača.U tabeli 3 date su vrijednosti specifične otprnosti za pojedine vrste zemljišta a koje se vrijednosti uzimaju prilikom proračuna veličine udarne otpornosti rasprostiranja.

Vrsta zemljišta Specifična otpornost (Ω·m)

Močvara 30-50Ilovača,obradiva zemlja vlažan sitan

pijesak50-100

Vlažan krupan pijesak 100-200Suh sitan pijesak 200-500

Suh krupan pijesak,šljunak 500-1000Kamen,stijene,beton 3000-5000

Specifična otpornost zemlje zavisi od velikog broja faktora od kojih su najvažniji vlažnost zemljišta, sadržaj rastvorenih materija, veličina pojedinih komada zemlje, gustina pripojenosti tih dijelova jedan uz drugi, temperature i vrste zemljišta.Prema našim normativima za gromobrane, zahtijeva se da otpornost uzemljivača bude najviše 20 oma, samo pod uslovom da specifična otpornost zemljišta bude do 250 Ω·m .To znači da se otpor uzemljivača može kretati u granicama samo do 8% od izmjerene specifične otpornosti zemljišta.Kao primjer navodimo: 250 Ω · m x 8%=20 Ω.Ali ako je specifični otpor zemlje veći od 250 Ω · m u tom slučaju otpornost zemljišta možeda bude veča od 8%.Kao primjer navodimo: 450 Ω · m x 8%=36 Ω. Otpornost uzemljivača koji se opire širenju struje munje zavisi od osobine zemljišta, oblika i dimenzije uzemljivača, kao i od njihovog uzajamnog rasporeda. Ako pri zagrijavanju vlažnost zemlje ostaje stalna, onda se otpornost zemlje smanjuje sa povečanjem temerature. Uslučaju jakog zagrijavanja otpornost u početku opada, a zatim zbog isparavanja vlage počinje naglo da raste. Zemlja ima čisto aktivnu otpornost, a ukopani uzemljivač ima malu induktivnost.

PRORAČUN CJEVASTOG UZEMLJIVAČA

Proračun udarne otpornosti rasprostiranja cjevastog uzemljivača (sl.23.) izračunava se prema formuli Kocha (Koha) :

Ru = 0,37 ρ /L log 4· L / d (Ω)Gdje su L – dužina cijevi u metrima,ρ – specifična otpornost zemljišta u Ω · m,d- prečnik cijevi u metrima.

Slika 23. Cjevasti uzemljivač

Veličine h i t ne uzimaju se u obzir, ova formula važi i za štapaste uzemljivače tipa JUS N.B4. 943. U tabeli 4 date su vrijednosti za dužine cijevi u metrima i njihov prečnik d u mm, pa se iz nje može vidjeti i odmah izračunati veličina otpornosti samo ako je poznata specifična otpornost zemljišta.

Dužina cijevi u m

Udarna otpornost rasprostiranja cjevastog uzemljivača

d=25mm d=50mm d=75mm d=100mm 1 0,80· ρ 0,625· ρ 0,63· ρ 0,595· ρ 2 0,456· ρ 0,40 ·ρ 0,372· ρ 0,365· ρ 3 0,327· ρ 0,29 · ρ 0,268· ρ 0,255· ρ 4 0,256· ρ 0,228· ρ 0,213· ρ 0,202· ρ

Iz tabele vidimo da povečanje prečnika cijevi ima manji uticaj na smanjenje udarne otpornosti rasprostiranja nego povečanje dužine. Ovo se takođe vidi iz formule gdje se prečnik cijevi javlja u logaritamskom dijelu formule, koja se praktično mijenja u odnosu 1- 2 . Da bi smo kod vertikalnih uzemljivača postigli što manju otpornost rasprostiranja više uzemljivača međusobno se povežu paralelno, čeličnom pocinkovanom trakom. Dva, tri ili više cjevastih uzemljivača ovako međusobno povezani nazivaju se grupni ili kombinovani uzemljivači. Njihov međusobni razmak mora da bude što veči , kako bi pojedini cjevasti uzemljivači bili izvan naponskih lijevaka susjednih uzemljivača. Međusobni razmak cjevastih uzemljivača uzima se u granicama 2 do 3 puta od dužine cijevi, tj. 6 do 9 metara.

PRORAČUN TRAKASTOG UZEMLJIVAČA

U praksi se čelični cjevasti uzemljivači međusobno spajaju čeličnom pocinkovanom trakom Fe/Zn 25x4mm ili Fe/Zn 30x3,5mm (sl.24)

Slika 24. Trakasti uzemljivač

Traka ima svoju otpornost rasprostiranja jer je u direktnoj vezi sa geološkim tlom tj. u neposrednom dodiru, pa se udarna otpornost rasprostiranja računa po formuli Löbla:

Ru = 0,37 ρ / L log L² / d· h (Ω)

Gdje su : L – cjelokupna dužina trake u metrima,h- dubina ukopavanja trake u zemlju u metrima,ρ- specifična otpornost zemlje u Ω · m,b- širina trake u metrima se računa kao d=b/2 u metrima, debljina trake se neuzima u obzir.

Veličina d kod trake Fe/Zn 25x4mm račna se da je prečnik d= 25/2=12,5mm (0,0125 m), a za traku 30x3,5mm da je d= 30/2=15mm ili 0,015 m.Kada želimo brže izračunati udarnu otpornost rasprostiranja, tada čemo koristiti sljedeči izraz.: 0,37 log L²/ d·h = Kt.

Takođe moramo naglasiti da se udarna otpornost rasprostiranja trakastog uzemljivača smanjuje od površine zemlje prema dubini ukopavanja. Zato je najbolje ukopavati ovakve uzemljivače na dubini od 0,5 do 1,00 m. U praksi usvajamo kao srednju veličinu ukopavanja h= 0,8 m.

ZAJEDNIČKO UZEMLJENJE VIŠE ZGRADA

Ovakav slučaj se često javlja kako kod industrijskih tako i kod stambenih zgrada, postavljenih jedna pored druge ili na izvijesnoj daljini. Ovdje je veoma važan način izvođenja zajedničkog uzemljenja. Oko same zgrade izveden je prstenasti uzemljivač, pa kao takav međusobno je povezan sa vazdušnom instalacijom. Instalacija na krovovima mora da bude izvedena propisno, a dimnjaci i metalni dijelovi moraju biti propisno zaštičeni. Na sl.25 prikazana je zaštita nekoliko zgrada ili magacina.

Slika 25. Uzemljenje više zgrada

Sve ove zgrade međusobno su povezane zajedniškim uzemljivačem, a da se nebi za svaku zgradu izvodio uzemljivač posebno, dat je jedan zajednički uzemljivač između zgrada, što znatno smanjuje troškove oko kopanja i zatrpavanja. Ovo je učinjeno zbog toga što se dobija vrlo niska vrijednost udarne otpornosti uzemljivača, jer su svi objekti međusobno povezani te se atmosferski elektricitet bez ikakvih štetnih posljedica odvodi u zemlju. Proračun otpornosti ovog zajedničkog uzemljivača vrši se na osnovu prethodno prikazanih primjera. U veličini slučajeva vrijednost otpornosti je ispod 0,5 oma , a u nekim slučajevima i manje.

UZEMLJIVAČ U TEMELJU

Od 1965. godine uzemljivač u temelju igra vrlo veliku i značajnu ulogu u oblasti tehnike uzemljenja .Ovaj uzemljivač kako u tehničkom tako i u ekonomskom pogledu pokazao se u praksi savršen . To znači, da nema više kopanja kanala oko zgrade za polaganje gromobranskog uzemljivača.Ovaj novi uzemljivač je prema definiciji uređaj koji spaja sve tehničke provodnike odgovarajuče gromobranske i električne instalacije i povezuje sa geološkim tlom.

MATERIJAL ZA UZEMLJIVAČE

Kao materijal za uzemljivače upotrebljava se isključivo čelična pocinkovana traka Fe/Zn 25x4mm kao i sav ostali materijal za gromobranske instalacije prema Jugoslovenskim standardima i normativima. Međutim u izvođenju ovakvih instalacija preporučujemo svim

našim projektantima i izvođačima da u praksi primjenjuju, ako je moguče isključivo čeličnu nepocinkovanu traku odgovarajučeg presjeka, koja se postavlja u beton, jer u betonu nema korozije.

IZVOĐENJE GROMOBRANSKE INSTALACIJE NA ZGRADAMA

Kod dužih prizemnih ili spratnih zgrada, koje služe za stanovanje ili magacine, izgrađene su vertikalne olučne cijevi za odvod kiše sa krova.Prema našim normativima a u interesu jeftinije izgradnje gromobranske instalacije , potrebno je svaku drugu vertikalnu olučnu cijev iskoristiti kao vertikalni odvod , a sve spojeve izvesti na što bolji način. Na nekim zgradama na krovu nema horizontalnih olučnih cijevi, pa je sa obje strane krova data jedna mala bankina visine 0,30 do 0,50 m koja je odozgo po cijeloj svojoj dužini pokrivena (opšivena) čeličnim pocinkovanim limom. Pored glavnog prihvatnog voda koji se postavlja po sredini dužine krova, kao odličan pomočni vod sa obje strane ovog zida služi pocinkovani lim. Ovaj lim mora da bude najmanje debljine 0,75mm i na njega se kalajem vezuju vodovi i vertikalni odvodi prema zemlji . Kod ovih stambenih zgrada pored ventilacionih otvora na krovu postoji još i kućica za lift ili neki drugi otvor za izlaz na krov. Bilo da su oni pokriveni nekom drugom pokrivkom ili su od čeličnog pocinkovanog lima, obavezno moraju biti zaštičeni i priključeni na glavni prihvatni vod. Ali ako zgrada prelazi visinu od 30 m , njena se zaštita mora izvest na drugi način. Posmatračemo samo jedan soliter, jer njegova visina iznosi više od 30 m . I na njemu se može izvesti gromobranska zaštita iznad maltera fasade , ali to nije preporučljivo, zbog otežane montaže gromobranskog materijala. Zato ćemo opisati drugi način , lakši za izvođenje. Gromobranska instalacija na krovu ovog solitera , koji je pokriven asfaltom, izvedena je čeličnom pocinkovanom trakom Fe/Zn 24x4 mm postavljena na držače i betonske pogačice.Na krovu je postavljen izvjestan broj ventilacionih otvora i jedan dimnjak , koji su zaštičeni prstenom i hvataljkama i vezani na glavni prihvatni vod. Sa asfaltnog krova daju se vertikalni odvodi ispod zida i asfalta, jer krov ima prohodnu terasu na sve četiri ivice solitera. Kao drugi prstenasti vod na ogradi terase iskorišten je čelični pocinkovani lim, jer je betonska ograda terase pokrivena limom po cijelom svom obimu.Ograda je od «rabic» mreže izvedena sa betonskim čelikom debljine 10 do 12 mm. Ivice solitera a isto tako i međuspratna konstrukcija su od betona. Cjelokupna vertikalna čelična betonska armatura na ivicama zgrade može se slobodno u svakom slučaju iskoristit kao jedan cio komad vertikalnog odvoda, s tim što se na svakom spratu međusobno navari armatura na dužini od 10 do 15 cm sa obje strane. Ovaj način spajanja stvara jedan odlični galvanski spoj.

PRIMJENA GROMOBRANSKE INSTALACIJE

Od štetnog dejstva munje moraju biti zaštičeni svi građevinski objekti koji se po svom obliku, veličini, visini i površini razlikuju od ostalih okolnih objekata.Oni su ugroženi i izloženi većoj opasnosti od udara munje pa na njima mora biti obavezno izvedena propisna gromobranska instalacija.U ovakve građevinske objekte spadaju: bolnice, škole, pozorišta, sportske dvorane, hoteli, velike trgovačke kuće, itd.

-zgrade naučne i umjetničke kao što su biblioteke, arhivi, muzeji, naučne zbirke, umjetničke galerije.-objekti u kojima se prerađuju ili uskladištavaju veče količine različitog materijala, magacini, radionice, radioničke hale, kotlane, pirotehnički magacini.-objekti čije bi oštečenje usljed udara munje moglo da izazove osjetan poremečaj industrijske proizvodnje i javnog saobraćaja, termoelektrane, hidroelektrane, razvodna postrojenja visokog i niskog napona, pokrivene trafo stranice.-objekti kojima nadležni organi stručnim mišljenjem odrede obaveznu gromobransku instalaciju.-objekti koji su postavljeni na terenu za koji se zna da je podložan, češčem udaru munja i to više od 10 puta godišnje.