Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO,
RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO
Robert Koprivc
ZAŠČITA RTV OBJEKTOV
PRED DELOVANJEM STRELE
Diplomsko delo
Maribor, junij 2008
II
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17
Diplomsko delo visokega strokovnega študijskega programa
ZAŠČITA RTV OBJEKTOV
PRED DELOVANJEM STRELE
Študent: Robert KOPRIVC
Študijski program: Visoki strokovni, Elektrotehnika
Smer: Močnostna elektrotehnika
Mentor: red. prof. dr. Jože VORŠIČ
Somentor: red. prof. dr. Jože PIHLER
Lektorirala: prof. Tatjana STANIČ
Maribor, junij 2008
III
IV
Zahvala
Za pomoč in vodenje pri sestavljanju diplomskega dela se
zahvaljujem mentorju profesorju dr. Jožetu Voršiču,
somentorju profesorju dr. Jožetu Pihlerju ter asistentu mag.
Janezu Ribiču.
Zahvaljujem se Zavodu RTV Slovenija, ki je financiral moj
študij, in svoji družini, ki me je pri študiju podpirala.
V
ZAŠČITA RTV OBJEKTOV
PRED DELOVANJEM STRELE
Ključne besede: zaščita pred delovanjem strele, udar strele, prenapetost,
prenapetostna zaščita
UDK: 621.316.93: 621.397.13(043.2)
Povzetek
V diplomskem delu so obdelani problemi zaščite pred udarom strele in njenih sekundarnih
vplivov na izpostavljene objekte, ki služijo za prenos slike, zvoka in ostalih informacijskih
signalov. Obravnavana je zunanja zaščita pred delovanjem strele in notranja zaščita pred
prenapetostmi v skladu z novim standardom SIST EN 62305. Prikazana je izvedba
elektroenergetskega priključka za PTV objekte (TV pretvornike), kar bo pripomoglo k večji
obveščenosti ljudi, ki delajo na področju izvedbe in vzdrževanja elektro-energetskih
priključkov.
VI
PROTECTION OF RTV OBJECTS
AGAINST LIGHTING STRIKES
Keywords: protection against lightning strikes, lighting strike, over voltage,
over voltage protection
UDK: 621.316.93: 621.397.13(043.2)
Abstract
This work covers problems caused by lightning strikes and their secondary effects on
objects used for transmission of picture, sound and other communication signals. Outer
protection against lightning and inner protection against over voltages according to the new
standard SIST EN 62305 is described. The construction of the connection of transmitter
and transposed objects to the electricity network is presented. By this the knowledge of
employees working in the field of implementation and maintenance of such electrical
systems will be improved.
VII
KAZALO VSEBINE
1 UVOD ....................................................................................................................................... 1
2 PRENAPETOSTI...................................................................................................................... 5
2.1 Definicije prenapetosti ...................................................................................................... 5
2.2 Notranje prenapetosti........................................................................................................ 6
2.3 Zunanje prenapetosti......................................................................................................... 6
2.4 Atmosferske prenapetosti ................................................................................................. 6
2.4.1 Nastanek strele ......................................................................................................... 6
2.4.2 Tokovi udara strele................................................................................................... 8
2.4.3 Prenapetosti ob udaru strele ................................................................................... 10
2.4.4 Viri prenapetosti, učinki udara strele ..................................................................... 12
2.4.5 Pogostnost udarov strele ........................................................................................ 14
3 FIZIKALNA SLIKA ZUNANJE IN NOTRANJE ZAŠČITE PRED VPLIVOM UDARA
STRELE ........................................................................................................................................... 19
3.1 Zunanji sistem zaščite pred delovanjem strele................................................................ 19
3.1.1 Lovilni sistem......................................................................................................... 20
3.1.2 Izolirani lovilni sistem............................................................................................ 21
3.1.3 Odvodni sistem ...................................................................................................... 22
3.1.4 Ozemljilni sistem ................................................................................................... 23
3.2 Notranji sistem zaščite pred delovanjem strele............................................................... 26
3.2.1 Princip zaščitnih območij ....................................................................................... 26
3.2.2 Definicije zaščitnih območij .................................................................................. 27
3.2.3 Ukrepi za zmanjšanje vplivov elektromagnetnega impulza strele ......................... 28
3.2.4 Klasifikacija prenapetostnih zaščit po SIST EN 62350 ......................................... 42
3.2.5 Elementi prenapetostne zaščite .............................................................................. 43
4 IZBIRA ZAŠČITE PRED ELEKTRIČNIM UDAROM ........................................................ 46
4.1 Vrste razdelilnih sistemov .............................................................................................. 46
4.2 Zahteve, ki jih glede zaščitnih ukrepov postavljajo posamezni razdelilni sistemi ......... 47
4.2.1 TN razdelilni sistem ............................................................................................... 47
4.2.2 TT razdelilni sistem................................................................................................ 47
4.2.3 IT razdelilni sistem................................................................................................. 48
VIII
4.3 Analiza prikazanih razdelilnih sistemov......................................................................... 48
4.3.1 TN razdelilni sistem ............................................................................................... 49
4.3.2 TT razdelilni sistem................................................................................................ 49
4.3.3 IT razdelilni sistem................................................................................................. 49
4.4 Zaščita pred posrednim dotikom kot kombinacija več ukrepov ..................................... 49
4.5 Izvedba napajanja RTV pretvornika ............................................................................... 50
5 IZVEDBA ELEKTROENERGETSKEGA PRIKLJUČKA.................................................... 52
5.1 Vsebina priključne merilne omarice ............................................................................... 54
5.2 Izvedba priključne merilne omarice................................................................................ 55
5.3 Vrste (oblike) povezav priključne merilne omarice z električnim omrežjem................ 57
5.3.1 Izvedba priključka 1............................................................................................... 58
5.3.2 Izvedba priključka 2............................................................................................... 58
5.3.3 Izvedba priključka 3............................................................................................... 59
5.3.4 Izvedba priključka 4............................................................................................... 59
5.3.5 Izvedba priključka 5............................................................................................... 60
6 SKLEP..................................................................................................................................... 63
7 SEZNAM UPORABLJENE LITERATURE .......................................................................... 64
IX
KAZALO SLIK
Slika 1.1: Porazdelitev potenciala v energetsko- tehnološki verigi [1] ............................................................. 2
Slika 1.2: Zgodovina razvoja elektroenergetskega priključka in zaščite do leta 1974 in naprej....................... 4
Slika 2.1: Nastanek strele .................................................................................................................................. 7
Slika 2.2: Razdelitev strel po vrstah .................................................................................................................. 8
Slika 2.3: Primera atmosferske razelektritve in potek toka strele v obeh primerih ........................................... 9
Slika 2.4: Tipičen tokovni udar strele z nekaterimi osnovnimi podatki ........................................................... 10
Slika 2.5: Polni atmosferski udarni val oblike 1,2/50 µs................................................................................. 11
Slika 2.6: Potujoči valovi vzdolž prenosnega voda brez zaščitne strelovodne vrvi ......................................... 12
Slika 2.7: Pregled učinkov zaradi udara strele ............................................................................................... 13
Slika 2.8: Primerjava gostote strel za različne dele Slovenije......................................................................... 15
Slika 2.9: Gostota strel v okolici RTV oddajnega centra Plešivec .................................................................. 16
Slika 2.10: Verjetnostna porazdelitev amplitude za področje RTV oddajnika KUM ...................................... 17
Slika 2.11: Kumulativna porazdelitev amplitude toka atmosferskih razelektritev RTV oddajnega centra
Plešivec v letu 2007 ......................................................................................................................................... 18
Slika 3.1: Vrednosti za dolžine ozemljil glede na specifično upornost tal in zaščitni nivo.............................. 24
Slika 3.2: Notranja zaščita pred delovanjem strele, kjer oskrbovalni vodi vstopajo na.................................. 29
Slika 3.3: Prenapetostne zaščite na mejah zaščitnih območij za RTV pretvornik ........................................... 32
Slika 3.4: Prenapetostne zaščite na mejah zaščitnih območij za RTV oddajni center..................................... 33
Slika 3.5: Zaščita v elektroenergetski verigi (EV) -prvi del- ........................................................................... 35
Slika 3.6: Zaščita v elektroenergetski verigi (EV) in informacijski verigi (IV) v oddajniškem delu -drugi del-
......................................................................................................................................................................... 36
Slika 3.7: LPS zaščita v objektu – splošni porabniki....................................................................................... 37
Slika 3.8: Električni priključek in zaščita tehnološkega 19” stojala, ki služi za montažo mikrovalovnih ali
funkcionalnih zvez in merilnih instrumentov ................................................................................................... 38
Slika 3.9: Električni priključek in zaščita nadzorno-upravljalnega sistema (kontrolna soba) ........................ 38
Slika 3.10: Ozemljitvena omarica v zemlji ...................................................................................................... 40
Slika 3.11: Izvedba referenčne točke v objektu ............................................................................................... 41
Slika 3.12: Razmestitev in zahtevane lastnosti prenapetostnih naprav ........................................................... 43
Slika 4.1: Oblika samolepilne nalepke KM-RTV-03........................................................................................ 51
Slika 5.1: Vsebina pretvorniške hišice............................................................................................................. 53
Slika 5.2: Oblika samolepilne nalepke KM-RTV-08........................................................................................ 55
Slika 5.3: Vezalni načrt enofaznega elektroenergetskega priključka .............................................................. 55
Slika 5.4: Večpolna shema enofaznega elektroenergetskega priključka ......................................................... 56
Slika 5.5: Vezalni načrt trofaznega elektroenergetskega priključka ............................................................... 56
Slika 5.6: Večpolna shema trofaznega elektroenergetskega priključka .......................................................... 57
X
Slika 5.7: Različne izvedbe enofaznega priključka priključne merilne omarice =P.E+01 na električno
omrežje ............................................................................................................................................................ 61
Slika 5.8: Različne izvedbe trofaznega priključka priključne merilne omarice =P.E+03 na električno omrežje
......................................................................................................................................................................... 62
KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 3.1: Minimalne debeline metalnih oblog ali kovinskih cevi lovilnega sistema ........................... 20
Preglednica 3.2: Razdalja med odvodi glede na zaščitni nivo ........................................................................ 22
Preglednica 3.3: Glavne lastnosti zaščitnih elementov ................................................................................... 44
XI
UPORABLJENI SIMBOLI
Ia – tok, ki zagotavlja delovanje zaščitne naprave [A]
Id – okvarni tok v primeru prve okvare z zanemarljivo impedanco med faznimi
vodniki in izpostavljenim prevodnim delom [A]
imax – amplituda toka strele [kA]
'k – faktor prenapetosti
kc – koeficient, odvisen od oblike strelovodne inštalacije
ki – koeficient, odvisen od izbranega zaščitnega nivoja
km – koeficient, odvisen od ločilnega materiala
l – dolžina, dobljena iz diagrama [m]
lr – dolžina vodoravnih ozemljil [m]
lv – dolžina navpičnih ozemljil [m]
P∞ – fiktivni referenčni potencial [V]
PA – potencial antenskega stolpa [V]
POB – potencial objekta [V]
PT – potencial transformatorske postaje [V]
r – povprečen polmer območja, ki ga določa zanka krožnega ali temeljskega
ozemljila [m]
RA – vsota upornosti ozemljil, izpostavljenih prevodnih delov in zaščitnega
vodnika izpostavljenih prevodnih delov [Ω]
s – ločilna razdalja [m]
T1 – čas naraščanja čela toka strele [s]
T2 – razpolovni čas hrbta toka strele [s]
U0 – nazivna napetost proti zemlji [V]
Umax – maksimalna napetost udarnega vala [V]
V – potencial [V]
ZA – impedanca ozemljitve antenskega stolpa [Ω]
ZOB – impedanca ozemljitve objekta [Ω]
Zs – impedanca okvarne zanke [Ω]
ZT – impedanca ozemljitve transformatorske postaje [Ω]
XII
UPORABLJENE KRATICE
A – antena
AC – izmenični tok (Alternating Current)
AS – antenski stolp
CS – cevni antenski stolp
DC – enosmerni tok (Direct Current)
EIMV – Elektroinštitut Milan Vidmar
EK – energetski kabel
E-N – kabel za ozemljitev zvezdišča ali enega pola ločilnega transformatorja
EO – etažno ozemljilo
ESD – elektrostatična praznitev (Electro Static Discgarge)
E-T – energetsko-tehnološka veriga
EV – elektroenergetska veriga
EZ – ekranska zaščita-zaščitni zaslon
F – zaščitni element
FZ – funkcionalne zveze
HO – horizontalno ozemljilo
HS – hladilni sistem
ID – informacijski delilnik
IK – informacijski kabel
IT – vrsta razdelilnega sistema
IV – informacijska veriga
KK – kabelski kanal
KM – kovinske mase
KP – kabelska polica
KV – kabelski vod
L – fazni vodnik
LEMP – elektromagnetni udar strele (Lighting ElectroMagnetic Pulse)
LPS – sistem za zaščito pred delovanjem strele (Lighting Protection System)
LPZ – zaščitna območja (Lighting Protection Zone)
LS – lovilec strele
M – masa
XIII
MV – modulacijski vod
MVZ – mikrovalovne zveze
N-(1) – nevtralni vodnik
N-(2) – naprava
NE – ozemljitev nevtralnega vodnika
NEMP – nuklearni elektromagnetni udar (Nuclear ElectroMagnetic Pulse)
NN – nizka napetost, nizkonapetostni
OB – obročasto ozemljilo
OC – oddajni center
OS – odvod strele
PE – zaščitni vodnik
PEN – združen nevtralno-zaščitni vodnik
PL – zaščitni nivo (Protection Level)
PS – preskusni spoj
PS – predalčni antenski stolp
PTV – pretvorniški objekt
RII – zaščitni razred 2, dvojna izolacija
RT – referenčna točka-skupna ozemljitvena točka
Rx – sprejemnik (Receiver)
SB – stikalni blok
SCALAR – Slovenski center za avtomatsko lokalizacijo atmosferskih razelektritev
SEE – splošna elektro energetika
SEMP – stikalni elektromagnetni udar (Switching ElectroMagnetic Pulse)
SI – splošna informatika
SK – spojni kos
SPD – zaščitni element (Surge Protective Device)
SSE – splošna strojna energetika
T – transformator
TE – brezšumni ozemljitveni vod
TEM – brezšumna ozemljitev kovinske mase
TK – tehnološki kabel
TN – vrsta razdelilnega sistema
TO – temeljsko ozemljilo
TT – vrsta razdelilnega sistema
Tx – oddajnik (Transmitter)
XIV
VO – vertikalno ozemljilo
ZO – (1) zaščitna omarica
ZO – (2) združeno ozemljilo
ZV – zemeljski vod
Robert Koprivc, Diplomsko delo 1
1 UVOD
Izpostavljenost radijskih in televizijskih oddajnih centrov, pretvorniških objektov,
avtomatskih vremenskih postaj, radarskih objektov in podobnih stavb z elektronsko
opremo je problematična zaradi velikega števila udarov strel in zelo slabe prevodnosti tal.
V začetku gradnje teh objektov so bili problemi manjši zaradi tehnoloških naprav, ki so
imele le elektronike. Elektronske naprave so se s svojimi elementi laže upirale večjim
potencialnim razlikam ob udarih strele. Z razvojem elektronike vse tja do čipov je postal
problem zaščite elektronskih naprav vse bolj zahteven.
Od objektov z elektronsko opremo se zahteva vedno večja varnost in zanesljivost
obratovanja. Ne gre samo za prenos informacij na področju radia in televizije, ampak je
vse več mikrovalovnih zvez, ki nadzirajo in krmilijo delovanje včasih okolju nevarnih
tehnoloških procesov (kemija, nuklearna fizika).
Elektronski sklopi iz čipov so že v osnovni funkciji električno dovolj obremenjeni in
zato ne prenesejo dodatnih obremenitev oz. prenapetosti, ki jih ustvarjajo elektromagnetna
polja v okolici naprav. Do škodljivih sevanj elektromagnetnega polja pride zaradi udarov
strele v objekte ali električno omrežje. Škodljive prenapetosti ali potencialne razlike
povzročajo tudi statične razelektritve in kratkostični tokovi v električnem omrežju.
Med najštevilčnejše vzroke za uničenje ali poškodovanje elektronskih elementov v
tehnoloških napravah sodi vpliv udara strele. Že od nastanka življenja na Zemlji sta blisk
in grom ustrahovala ljudi in tako je še danes. Udari strele so povzročili veliko škode in
nesreč, zato si je človek skozi novejšo tehnološko zgodovino poiskal poti, ki so ga
pripeljale do rešitev, s katerimi obvlada probleme, nastale ob udaru strele.
Sama gradnja elektronskih naprav je prilagojena tehnološkim zahtevam (oddajnik,
mikrovalovna zveza, računalnik, …), tako da naprava s svojimi sklopi zadosti vrhunskim
željam in potrebam. Pri tem se ob ustvarjanju elektronske naprave običajno izpusti zahteva
po zaščiti, ki je odvisna od mesta vgradnje na zemeljski krogli.
Pred izdelavo projekta je nujno potrebno izmeriti specifično upornost tal. Na
izpostavljenih objektih se specifična upornost giblje med 1000 Ωm in 4000 Ωm, kar
predstavlja precej neugodno situacijo pri doseganju dovolj kvalitetne vrednosti
ozemljitvene upornosti.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 2
Ob udaru strele v najbolj izpostavljen del sistema, to je antenski stolp, katerega višina
se giblje med 10 m in 100 m, se pri slabi ozemljitvi lahko pojavijo zelo visoke potencialne
razlike. Porazdelitev nevarnih potencialnih razlik je prikazana na sliki 1.1.
2
1
3
456
78
ČLEN 1ČLEN 2ČLEN 3
ENERGETSKO - TEHNOLOŠKA VERIGA
P∞
P∞
ZA ZT ZOB
PA
VA-OB
POB
VOB-T
V
PT
VT
9
REFERENČNI POTENCIAL
Slika 1.1: Porazdelitev potenciala v energetsko-tehnološki verigi [1]
ZA … impedanca ozemljitve antenskega stolpa
ZOB … impedanca ozemljitve objekta
ZT … impedanca ozemljitve transformatorske postaje
1 … udar strele
2 … zračni vod
3 … transformator
4 … kabelski vod
5 … el. napajanje
Robert Koprivc, Diplomsko delo 3
6 … oddajnik
7 … zemlja
8 … ozemljitvena omarica
9 … objekt
Ob udaru močnih strel in ob slabi ozemljitveni upornosti se pojavijo potencialne razlike
nekaj kV, ki v največji meri poškodujejo ne samo tehnološke naprave, ampak tudi
elektroenergetski del objekta.
V začetku razvoja televizijske in radijske mreže po Sloveniji, ko ni bilo izkušenj z
vplivom strele na tehnološke naprave in je bil elektroenergetski priključek izveden tako,
kot je to zahtevalo elektrodistribucijsko podjetje (napetostno ali tokovno zaščitno stikalo),
so se napake na objektih pojavljale zelo pogosto. Tudi prenapetostna zaščita ni bila
upoštevana. Z letom 1974 je področje RTV objektov prišlo pod nadzor Republiškega
elektroenergetskega inšpektorata, ki je po temeljiti analizi zahteval enotnejše rešitve
elektroenergetskega napajanja in predvsem zaščito pred električnim udarom.
Na osnovi izkušenj alpskih dežel pa se je v letu 1974 pojavila oblika zaščite in
elektroenergetskega napajanja, ki je zagotovila varnejše obratovanje.
Počasi je neugodno prostozračno napajanje, pri katerem je električni dovod po
drogovih pripeljal električno energijo direktno v objekt, prešlo v zemeljski kabelski
priključek, vsaj za zadnjih nekaj 10 m. V samem objektu pa so se tehnološke naprave
pričele priključevati prek navadnih ločilnih transformatorjev. Vsi ti ukrepi so začeli veljati
zaradi ugotovitve o razdelitvi električnih potencialov ob udaru strele v antenski stolp. Iz
slike 1.2 je razvidna zgodovina razvoja elektroenergetskega priključka in zaščite do leta
1974 in naprej. Leva stran prikazuje ob razporeditvi kritičnih potencialov glede na velikost
toka strele izvedbo pred letom 1974, desna stran pa izvedbo po prelomnem letu, ko se je
pristopilo k omenjeni problematiki bolj strokovno.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 4
TVODD.
TVODD.
5 kA 25 kA
H = 25 m
5 kA25 kA40 kA
60 m
ZVZV
KV
KK 45
-T
40 kA
=P.E
Slika 1.2: Zgodovina razvoja elektroenergetskega priključka in zaščite do leta 1974 in naprej
Za manjše objekte (PTV = pretvorniki), kjer se upošteva pri dimenzioniranju povprečna
vrednost razelektritvenega toka 40 kA, se izvede zemeljski kablovod, položen v železno
pocinkano cev (zores kanal) v dolžini 60 m.
V nadaljevanju diplomskega dela je zgoraj nakazana rešitev problema obdelana v luči
novih predpisov, predvsem slovenskega standarda SIST EN 62305 in izkušenj od leta 1974
naprej do danes.
Drugo poglavje obravnava različne vzroke za nastanek prenapetosti v RTV objektih. Ti
so večinoma posledice atmosferskih praznitev toka strele.
Tretje poglavje obravnava tako zunanji kot notranji sistem zaščite pred delovanjem
strele. Glede na to, da so v objektih montirane občutljive naprave, sem posebno pozornost
posvetil tej temi.
Četrto poglavje obravnava izbiro enotne zaščite pred električnim udarom. Ker zaščita
pred posrednim dotikom na napravah RTV pretvornikov ni izvedljiva samo na osnovi
enega od mogočih razdelilnih sistemov, ampak le kot kombinacija več ukrepov, je v tem
poglavju opisan postopek izbire enotnega zaščitnega ukrepa pred električnim udarom.
Peto poglavje obravnava izvedbo elektroenergetskega priključka pretvorniških (PTV)
objektov. Prikazanih je pet vrst povezav priključne merilne omarice z električnim
omrežjem.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 5
2 PRENAPETOSTI
2.1 Definicije prenapetosti
Na vseh napetostnih nivojih standard [2] dovoljuje odstopanja od nazivnih vrednosti
napetosti; to so efektivne vrednosti, za katere je omrežje predvideno. Te znašajo za nizke
in srednje napetosti ± 10 %. Vse vrednosti, ki so višje od te, so prenapetosti [2].
Najbolj pogosti vplivi, ki lahko povišajo napetosti v omrežju, so razne stikalne
manipulacije (vklopi in izklopi tokokrogov), pa tudi atmosferske prenapetosti. Takrat se v
raznih delih omrežja pojavljajo potenciali, ki so višji od tistih v ustaljenem obratovanju.
Tako lahko prenapetost definiramo kot povečanje napetosti med posameznimi deli
omrežja, kot tudi povečanje le te med deli omrežja in zemljo.
Značilne lastnosti za prenapetosti so [3, 4]:
- amplituda prenapetosti,
- čas trajanja prenapetosti,
- oblika in strmina čela vala,
- pogostost nastopa,
- verjetnost nastopa.
Amplituda prenapetosti je važna pri preboju izolacije. Navadno je podana s faktorjem
'k prenapetosti proti zemlji. Faktor 'k znaša:
max' Uk
U = 1,225 ⋅ (2.1)
Čas trajanja prenapetosti je važen podatek zaradi energije, ki jo vsebuje prenapetostni
val, kar posledično lahko vpliva na toplotne preboje izolacije (npr. v transformatorskem
olju). Ker prenehanje prenapetosti v večini primerov ni jasno določeno, je ponavadi
podano z razpolovnim časom hrbta (udarni prenapetostni val atmosferske razelektritve,
oblike 1,2/50 µs).
Strmina čela vala je pogojena z obliko same prenapetosti. Označujemo jo v kV/µs.
Važna je predvsem zaradi induciranih napetosti na napravah (medovojni stiki v
energetskem transformatorju).
Robert Koprivc, Diplomsko delo 6
Pogostost nastopa prenapetosti nam pove, kolikokrat se je na določenem mestu v
električnem omrežju ali v objektu že pojavila prenapetost. Je osnova določanja verjetnosti
nastopa prenapetosti.
Verjetnost nastopa prenapetosti je važen podatek pri dimenzioniranju opreme. Pove
nam, s kolikšno zanesljivostjo lahko napovemo, da se bo nekje pojavila neke vrste
prenapetost. Določamo jo na podlagi prejšnjih pojavov prenapetosti.
2.2 Notranje prenapetosti
Stikalne prenapetosti so tiste notranje prenapetosti, ki imajo izvor energije znotraj
samega omrežja. Nastajajo zaradi vklopov in izklopov. Sem sodijo tudi tiste prenapetosti,
ki nastanejo, ko varovalka prekine tokokrog [3, 4].
2.3 Zunanje prenapetosti
To so prenapetosti, ki imajo izvor energije izven elektroenergetskega omrežja. Po eni
strani lahko nastanejo pod vplivom drugega omrežja (npr. vpliv prenosnega omrežja na
distribucijo), po drugi pa zaradi atmosferskih vplivov. Ker je zunanja prenapetost
neodvisna od nazivne napetosti omrežja, je lahko obremenitev izolacije v tem primeru
dosti večja kot pri notranjih prenapetostih [3, 4].
2.4 Atmosferske prenapetosti
Te so najnevarnejši izvor prenapetosti. Ker so to zunanje prenapetosti in je njihov izvor
v atmosferi, višina prenapetosti ni odvisna od napetostnega nivoja. Povzročajo največje
možne prenapetosti v omrežju. Izvor atmosferskih prenapetosti so nevihtni oblaki [3, 4].
2.4.1 Nastanek strele
V svojem diplomskem delu se bom omejil na strele, ki nastanejo med oblakom in
zemljo. Za nastanek strele morajo biti prisotni trije dejavniki: vlaga, kondenzacijska jedra
in toplota. Zaradi termičnega toka vlažnega zraka se v nevihtnem oblaku začnejo pozitivno
nabiti delci kopičiti v zgornjem delu, negativni pa ostajajo v spodnjem delu oblaka. Strela
Robert Koprivc, Diplomsko delo 7 ne nastane hipoma, saj bi v tem primeru potrebovali nepredstavljivo visoko potencialno
razliko med oblakom in zemljo. Ko je nevihtni oblak dovolj elektrostatično razvit, se ob
veliki električni poljski jakosti oblikuje t. i. lider (angl. leader). Ta se skokovito širi iz
spodnjega dela oblaka, ki ima presežek negativnega naboja, proti zemlji. Na svoji poti
ionizira zrak in ustvarja negativno nabit kanal. Dolžina skokov liderja je v razponu od 5 do
50 m. Hitrost potovanja liderja je razmeroma majhna in znaša približno 0,1 % svetlobne
hitrosti. V kanalu liderja teče šibek električen tok, ki znaša približno 20 mA. Ob tem
običajno nastane več stranskih liderjev, ki skupaj z glavnim oblikujejo razvejano strukturo
kanalov. Ko se lider približuje tlom, električno polje narašča do te mere, da se iz zemlje
začnejo dvigovati povezovalni liderji (angl. connecting leaders), vse dokler ne pride do
končnega preskoka, ki mu sledi povratni udar (angl. return stroke). Slika 2.1 prikazuje
nastanek strele [5].
Slika 2.1: Nastanek strele
Nato tok v kanalu hitro naraste na nekaj 1000 A, celo na nekaj 100 kA. Velik tok strele
povzroči močno segrevanje prevodnega kanala (več 1000 K, običajno ima premer nekaj
centimetrov in je zelo svetel, kar vidimo kot blisk). Zaradi hitrega raztezanja zraka v
okolici strelo spremlja tudi grmenje. Povratnemu udaru lahko sledijo (običajno po istem
kanalu) naslednji povratni udari, kar pri opazovanju strel s prostim očesom običajno
zaznamo le, če smo dovolj pozorni.
Strele delimo na strele znotraj oblaka, strele med oblaki ter strele med oblakom in
zemljo, slednje pa še na pozitivne in negativne. Negativne so tiste, ki ob razelektritvi
odvedejo iz oblaka negativni naboj. Tovrstnih je približno 90 % vseh strel med oblakom in
Robert Koprivc, Diplomsko delo 8 zemljo. Te strele lahko delimo tudi na padajoče in dvigajoče se. Na sliki 2.2 vidimo
razdelitev strel po vrstah.
Slika 2.2: Razdelitev strel po vrstah
2.4.2 Tokovi udara strele
Najbolj nevarna atmosferska razelektritev je tista med oblakom in zemljo. Ko pride do
razelektritve, steče skozi prevodni kanal tok z maksimalno vrednostjo do 200 kA. Na
podlagi statističnih podatkov je bilo ugotovljeno, da ima 10 % vseh udarov strele
maksimalni tok, večji od 20 kA, 5 % večjega od 30 kA, le izjemoma so tokovi večji od 200
kA. Najmočnejše so pozitivne strele z vrha oblaka proti zemlji (maksimalni tok do 300
kA), saj je tam zbrano največ naboja. Na sliki 2.3 je prikazan časovni diagram izmerjenega
toka pozitivne razelektritve oblak-zemlja (slika 2.3 a) iz spodnjega področja s pozitivnim
Robert Koprivc, Diplomsko delo 9 nabojem proti zemlji, drugi del (slika 2.3 b)) pa prikazuje negativno razelektritev zemlja-
oblak [3].
i [k
A]
0
20
40
0 25 50 75 100 125
0 250 500 750 1000 12500
80
40
120
i [k
A]
t [µs]
tok negativne strelezemlja-oblak
a) t [µs]
tok pozitivne streleoblak-zemlja
b)
Slika 2.3: Primera atmosferske razelektritve in potek toka strele v obeh primerih
a) razelektritev oblak-zemlja, b) razelektritev zemlja-oblak
Na sliki 2.3.a) je dobro viden prvi udar, takoj za njim pa še povratni udar. Na sliki
2.3.b) pa je prikazan izmerjeni dolgi val atmosferske razelektritve. Primer tokovnega
udarnega vala pozitivne razelektritve z nekaj značilnimi vrednostmi je prikazan na sliki
2.4.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 10
1T
2T
0
m ax0 ,1 i⋅
max0,5 i⋅
max0,9 i⋅
max1,0 i⋅
[ ] µst
[ ] kAi
1
2
1...10 µs50...200 µs
T
T
=
=
10 ..
. 20
kA/µ
s
m ax 4 0 ...6 0 kAi =
Slika 2.4: Tipičen tokovni udar strele z nekaterimi osnovnimi podatki
Slika 2.4 prikazuje prvi udar strele z značilnimi podatki, od katerih je zelo pomemben
čas naraščanja toka do maksimalne vrednosti, ki ga imenujemo čas čela. Čas, ko pade tok
na polovico maksimalne vrednosti, imenujemo razpolovni čas hrbta. Za ta primer znaša
razpolovni čas do 200 µs. Ta pove, koliko naboja je ob udaru steklo v zemljo (časovni
integral toka). Povratni udar ima manjši čas čela (tipično 0,25 µs), toda tudi krajši
razpolovni čas hrbta, kar pomeni, da je bil prenesen manjši naboj kot pri prvem udaru. Za
laboratorijske in analitične namene najpogosteje uporabljamo tokovni udarni val oblike
10/350 µs, kar pomeni, da tok strele doseže svojo maksimalno vrednost nekje po 10 µs,
razpolovni čas hrbta pa je 350 µs [3, 4].
2.4.3 Prenapetosti ob udaru strele
Do zdaj smo ves čas govorili o tokovnem udaru ob atmosferskih razelektritvah. Kako
pojasniti pojav prenapetosti ob udaru strele? Recimo, da strela udari v objekt. Električna
poljska jakost med oblakom in objektom je večja od električne prebojne trdnosti medija
med oblakom in objektom. Sklene se električna pot. Iz oblaka steče na objekt določen
naboj (do 50 C). To pomeni, da ima sedaj ta objekt proti okolici višji potencial, kot ga je
imel prej. Pojavi se prenapetost. Tako kot tokovni udar strele ima tudi prenapetost
atmosferske razelektritve podobno obliko. Za preskuse imamo zato standardizirano obliko
Robert Koprivc, Diplomsko delo 11 prenapetostnega vala (1,2/50 µs), določeno je na podlagi statistično določenih srednjih
vrednosti meritev. Polni udarni napetostni val atmosferske razelektritve prikazuje slika 2.5
[3, 4].
1T
0
0,3
0,5
0,91,0
u
2T
1
2
1,2 µs50 µs
T
T
=
=
t
Slika 2.5: Polni atmosferski udarni val oblike 1,2/50 µs
Pri udaru strele v zaščitni vodnik ali steber, ki je ozemljen, predstavlja prenapetost
padec napetosti na ozemljitveni upornosti. Višina prenapetosti je odvisna od valovne
upornosti vodnika. Najhuje je, če strela udari direktno v fazni vodnik (primer
distribucijskih vodov, ki nimajo zaščitne vrvi). Prenapetost, ki je posledica tokovnega
udara in valovne upornosti vodnikov, je neodvisna od napetosti prenosnega voda. V
primeru, da v fazni vodnik daljnovoda udari strela z maksimalnim tokom strele 20 kA,
nastane tokovni udarni val, ki poteka v obe strani navzven s temensko vrednostjo 10 kA.
Prek valovne upornosti lahko izračunamo prenapetostni val z amplitudo 4 MV. Takšna
prenapetost seveda na prvem naslednjem podpornem izolatorju povzroči predtok, del tega
vala steče v zemljo in amplituda napetosti se zmanjša. Takšen primer udara strele kaže
slika 2.6 [3, 4].
Robert Koprivc, Diplomsko delo 12
1
23
4
5
6
7
razdelilna omarica400/230 V
transform ator10/0 ,4 kV
10 kV daljnovod
ozemljitevstebra
daljnovoda
nevihtn i oblak
refleksijskatočka
Slika 2.6: Potujoči valovi vzdolž prenosnega voda brez zaščitne strelovodne vrvi
Na sliki 2.6 je tudi vidno, kako prehaja prenapetostni val še v transformatorsko postajo
in od tam prek vodov v sam objekt. Te prenapetostne valove imenujemo potujoči valovi.
2.4.4 Viri prenapetosti, učinki udara strele
Največje prenapetosti povzroči udar strele. Učinki udara strele so:
- termični,
- mehanski,
- elektromagnetni (elektrodinamične sile, inducirane napetosti),
- električni (dvig potenciala ozemljila, nevarno iskrenje).
Primer strelovodne inštalacije s prikazanimi učinki udara strele prikazuje slika 2.7 [6].
Robert Koprivc, Diplomsko delo 13
u
φ
10/350 µs
1,2/50 µs
F
FF
ozR
max oz
0 max oz
Primer:
100 kA; 5
100 5 500 kV
i R
U i R
= = Ω
= ⋅ = ⋅ =
nevarnoiskrenje
taljenjemateriala
napetostkoraka
induciranenapetosti
dinamičnesile
napetostdotika
segrevanjevodov
ozemljitveniobročpovezovalnivod
ozemljilov temelju
preskusni spoj
odvodni sistem
lovilni sistem
1 m
2dU
0U
1dU
kU
OTV
OTV
OOV
OT OOV V+
[ ] ml
0
k 0U ≈
priključni kabel
[ ] VV
i
Slika 2.7: Pregled učinkov zaradi udara strele
Če se omejimo na pojav prenapetosti ob udaru strele, imamo opravka z več vrstami
prenapetosti:
- Dvig potenciala na ozemljilu. Če je strelovod pravilno izveden in je okrog
objekta vgrajen ozemljitveni obroč, potem sta lahko napetost dotika in koraka v
razumnih mejah. V samem objektu je potencial tal velik. Toda, če je izvedeno
galvansko povezovanje vseh kovinskih delov, ki normalno niso pod napetostjo,
potem so potencialne razlike v razumnih mejah (< 50 V).
- Prenapetostni val, ki pride po oskrbovalnih vodih. Če strela udari v bližino
objekta, se bo znaten del tokovnega udarnega vala prenesel na dovodni kabel. Tako
lahko tokovni udarni val pride v notranjost objekta po dovodnem kablu in povzroči
velike prenapetosti. Potrebna je prenapetostna zaščita.
- Inducirane napetosti v električnih inštalacijah kot posledica LEMP.
Tokovni udarni val, ki se širi po odvodu, je vir magnetnega polja okrog odvoda. To
lahko v električnih inštalacijah v notranjosti objekta inducira velike prenapetosti.
Potrebna je prenapetostna zaščita in ustrezno oklopljanje meje zaščitnih območij.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 14 2.4.5 Pogostnost udarov strele
Za zanesljivost obratovanja je pomembno, kako pogosto se strele pojavljajo. Širše
gledano je to odvisno od zemljepisne lege, ožje pa so vplivni dejavniki tudi topografija in
geologija. Strele so najaktivnejše okoli ekvatorja, kjer se nevihte s strelami pojavijo okoli
200-krat na leto. Bolj ko se bližamo polarnim krajem, manjše je število nevihtnih dni; na
Finskem ni več kot 15 nevihtnih dni na leto.
2.4.5.1 Izdelava karte nevihtnih dni
Karta nevihtnih dni ali keravnična karta podaja število nevihtnih dni na leto. Z
razvojem kakovostnih kart gostote strel vedno bolj izgublja na pomenu. Pred pojavom
sodobnih sistemov za lociranje atmosferskih razelektritev (sistem SCALAR –
Elektroinštitut Milan Vidmar) so za ugotavljanje ogroženosti pred udarom strele
uporabljali predvsem dva načina opazovanja (meteorološka opazovanja) in beleženja
(števci atmosferskih razelektritev). Prvi način je od opazovalca zahteval, da zabeleži, ali je
slišal grmenje. Če je opazovalec v določenem dnevu slišal grmenje, so temu rekli nevihtni
dan. S primerno gosto mrežo opazovalnic je bilo tako mogoče po večletnem opazovanju
podati tako imenovano keravnično karto določenega zemljepisnega področja. Krivuljam, ki
so povezovale področja z enakim številom nevihtnih dni, smo rekli izokeravnične krivulje.
Danes karto nevihtnih dni preračunavamo iz posameznih strel. Predpostavke pri tem
izračunu so enake kot pri sami definiciji nevihtnega dne; da je povprečna slišnost strele 10
km. Izokeravnični nivo za naše kraje znaša od 20 do 70 [7].
2.4.5.2 Izdelava karte gostote atmosferskih razelektritev
Karta gostote strel podaja število zabeleženih strel na določenem področju na km2 na
leto in se uporablja kot pripomoček pri načrtovanju položajev nadzemnih
elektroenergetskih in telekomunikacijskih objektov. Skupaj s kumulativno verjetnostno
porazdelitvijo amplitud je temeljni vhodni podatek pri projektiranju zaščite pred udarom
strele in izračunu prenapetosti zaradi neposrednega udara ali zaradi induciranih napetosti
pri bližnjih udarih strele. Zahodni del Slovenije je med najbolj izpostavljenimi deli v
Evropi, saj gostota strel ponekod presega vrednost 10 [strel / km2 / leto], njen vzhodni del
Robert Koprivc, Diplomsko delo 15 pa je z desetkrat manjšo gostoto nekako v evropskem povprečju. Najmočnejši vpliv na
gostoto strel imata klima in oblika površja. Klima določa osnovni t. i. makronivo gostote
strel. Ker se nad našim ozemljem mešajo vplivi sredozemskega, alpskega in celinskega
podnebja, gostota strel v Sloveniji niha v precej širokem razponu od 1 do 10 [strel / km2 /
leto]. Na mikroravni gostoto strel določajo predvsem oblika površja (vzpetine, hribi,
doline) in visoki objekti (antenski stolpi, zvoniki). Na sliki 2.8 je prikazana primerjava
gostote strel za različne dele Slovenije.
Slika 2.8: Primerjava gostote strel za različne dele Slovenije
Za izdelavo preproste karte gostote strel je potrebno razkosati določeno zemljepisno
področje na 1 km x 1 km velike kvadrate in prešteti, koliko strel je bilo v določenem
obdobju zabeleženih v določenem kvadratu. Ne glede na dejstvo, da je udar strele
praviloma točkovni pojav (razen viličastih strel), lahko sistem SCALAR – EIMV določi le
najverjetnejšo točko (koordinato) udara in njej pripadajočo elipso napake, ki je določena s
50 % verjetnostjo, da se dejanska lokacija strele res nahaja v področju elipse. To je
najpomembnejši parameter pri izračunu karte gostote strel po metodi elipse napake.
Preštevanje udarov v referenčnih kvadrantih se prelevi v ploskovno utežno označevanje.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 16 Pri tem dobi udar strele ploskovni pomen, ki pri natančnosti sistema 500 – 600 metrov in z
upoštevanjem enakih polosi elipse (površina ~ 1 km2) predstavlja utež z enoto 1. S
pomočjo diferenciacije elips na manjše kvadratke je mogoče izdelati karte gostote strel z
izjemno visoko resolucijo 100 m x 100 m. To je smiselno, saj je gostota strel pogojena z
mikrolokacijo. Glavno vlogo imata atrakcijska višina izpostavljenih objektov
(telekomunikacijski stolpi, zvoniki, itd …) in relief terena [7].
Slika 2.9 prikazuje gostoto strel v okolici RTV oddajnega centra Plešivec, maksimalna
vrednost gostote strel je 18,8 [strel/km2/leto].
Slika 2.9: Gostota strel v okolici RTV oddajnega centra Plešivec
2.4.5.3 Statistične analize parametrov strel
Verjetnostna porazdelitev amplitud atmosferskih razelektritev prikazuje verjetnost, s
katero se na izbranem področju pojavljajo določene amplitude. Kumulativna verjetnostna
porazdelitev pa prikazuje verjetnost pojavljanja amplitud, manjših od določene vrednosti.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 17 Fizikalno dogajanje, kolikor ga poznamo do sedaj, ne daje zadovoljive osnove za
teoretično določanje verjetnostne porazdelitve. Na sliki 2.10 je prikazana verjetnost
porazdelitev amplitud atmosferskih razelektritev na področju Kuma, ki jo je zabeležil
sistem SCALAR v obdobju treh let in ki kaže precej tipično pojavljanje amplitud za
področje Slovenije.
Slika 2.10: Verjetnostna porazdelitev amplitude za področje RTV oddajnika KUM
Iz slike 2.11 pa je razvidna kumulativna porazdelitev amplitude toka atmosferskih
razelektritev RTV oddajnega centra Plešivec v letu 2007. Mediana (median value) je tista
vrednost, za katero velja, da je 50 % vseh primerkov v populaciji manjših in 50 % večjih
od nje.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 18
6,653,70,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
tok [kA]
kum
ulat
ivna
ver
jetn
ost [
%]
Negativ ne
Pozitiv ne
MEDIAN-Negativ na
MEDIAN-Pozitiv na
Slika 2.11: Kumulativna porazdelitev amplitude toka atmosferskih razelektritev RTV
oddajnega centra Plešivec v letu 2007
Robert Koprivc, Diplomsko delo 19
3 FIZIKALNA SLIKA ZUNANJE IN NOTRANJE ZAŠČITE PRED VPLIVOM UDARA STRELE
Na sliki 1.1 je vsebina problema razdeljena na tri področja oziroma člene, ki sestavljajo
energetsko-tehnološko verigo. Zato je potrebno upoštevati koncept koordinacije. Znano je,
da je veriga toliko močna, kolikor je šibak njen najšibkejši člen. Zato moramo problem
zaščite objekta obravnavati celovito in ne po posameznih področjih oziroma členih
energetsko-tehnološke verige (E-T).
Verigo E – T sestavljajo naslednja področja oz. členi:
- člen 1 … področje dovodnih in odvodnih kablov energetike in informatike, ki
povezujejo omrežja izven objekta;
- člen 2 … področje vhoda energetskih in informacijskih kablov v objekt in njihov
razvod (povezava z napravami);
- člen 3 … področje povezave naprav v objektu, naprav na objektu in naprav na
antenskem stolpu z informacijskimi in energetskimi kabli.
Na osnovi koncepta strelovodne zaščite, kot ga obravnavajo sodobni standardi in
predpisi, s poudarkom na slovenskem standardu SIST EN 62305, je potrebno sistem
zaščite graditi tako, da obveljajo principi zunanje in notranje zaščite pred delovanjem
strele.
3.1 Zunanji sistem zaščite pred delovanjem strele
Zunanja zaščita pred strelo je kakovostno izveden sistem lovilnih naprav oz. mreže, ki
mora preprečiti udar strele v objekt ali v izpostavljene dele objekta. Strela mora udariti
samo v lovilnik ali lovilno mrežo, da tako ustvarimo resnično ščiteni prostor za objekt, v
katerem so montirane tehnološke naprave. Zunanji sistem zaščite pred delovanjem strele je
sestavljen iz:
- lovilnega sistema,
- odvodnega sistema,
- ozemljilni sistema.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 20 3.1.1 Lovilni sistem
Lovilni sistemi so pravzaprav strelovodni vodniki, postavljeni na mestih, določenih z
eno od metod za določanje zaščitnega prostora: z metod LPS krogle, z metodo zaščitnega
kota ali z metodo mreže. Na samih objektih največkrat na strehi, v primeru visokih
objektov pa lahko tudi po samih stenah. Streha objekta, kamor se pritrjujejo lovilni
vodniki, je pravzaprav zelo občutljiv del samega objekta, saj mora biti vodotesna. S tem je
takoj omogočen pogoj za pritrditev lovilnega vodnika na streho objekta, saj ne sme
povzročiti zamakanja strehe. Poleg tega se zaradi vremenskih neprilik (sneg, led, veter,
temperaturne razlike, …) na lovilnem vodniku pojavljajo določene sile, katerim morajo
kljubovati strelovodni pritrdilni elementi. Materiali, uporabljeni na objektu, lahko že
določajo material, iz katerega naj bodo izdelani lovilni sistemi, da bi se preprečila
galvanska korozija [8].
Kot lovilni sistem se lahko uporabijo tudi t. i. naravni deli oz. kovinski deli objekta oz.
njegove konstrukcije, če le ti ustrezajo dimenzijam, določenim s tehnično smernico oz.
standardom SIST EN 62305. Tako je v standardu določeno, da so lahko kovinski deli
uporabljeni kot lovilni sistem, če je njihova debelina večja od 0,5 mm, če je zagotovljena
galvanska povezava med posameznimi elementi, in če pod samo pločevino ni vnetljivih
snovi. Našteto velja kadar je dovoljeno preluknjanje pločevine na mestu udara. Če pa
kateri od naštetih pogojev ni zagotovljen, se debeline ustrezno povečajo.
Preglednica 3.1: Minimalne debeline metalnih oblog ali kovinskih cevi lovilnega sistema
Vrsta LPS Material Debelina t
1
[mm]
Debelina t2
[mm]
svinec - 2,0
jeklo/cinkano, nerjavno 4 0,5
titan 4 0,5
baker 5 0,5
aluminij 7 0,65
I do IV
cink - 0,7
t1 prepreči taljenje, toplotne poškodbe ali vžige t2 samo za kovinske obloge, kjer ni pomembno preprečiti taljenja, toplotnih poškodb ali vžiga
Robert Koprivc, Diplomsko delo 21 3.1.2 Izolirani lovilni sistem
Namen izoliranega lovilnega sistema je onemogočiti udar strele v napravo ali del
objekta ter onemogočiti toku strele, da bi stekel po ohišju naprave oz. delu objekta in
naprej po zaščitnem vodniku skozi notranjost objekta [8].
Že ime pove, da so takšni sistemi ločeni od ščitene naprave oz. dela objekta. V skladu s
standardom [10] mora izoliran lovilni sistem zagotavljati varnostno razdaljo med ščiteno
napravo in vodniki izoliranega lovilnega sistema. Ta varnostna razdalja mora biti večja od
preskočne razdalje in je odvisna od izvedbe izoliranega lovilnega sistema, oblike ostale
strelovodne inštalacije, kot tudi od višine objekta, oz. dolžine zaščitnega vodnika, s katerim
je naprava povezana na zbiralko za izenačitev potenciala.
Izračun varnostne razdalje:
ci
m
ks k l
k= ⋅ ⋅ (3.1)
Pri čemer je:
- ki – koeficient, odvisen od izbranega zaščitnega nivoja,
- kc – koeficient, odvisen od oblike strelovodne instalacije,
- km – koeficient, odvisen od ločilnega materiala,
- l (m) – dolžina vzdolž odvodov, merjena od točke, kjer se ugotavlja bližina, do
najbližje točke izenačitve potenciala.
Vodniki izoliranega lovilnega sistema morajo biti nameščeni tako, da se po eni izmed
metod za projektiranje lovilnega sistema celotna naprava oz. objekt nahaja v ščitenem
področju, ki ga tvorijo vodniki izoliranega lovilnega sistema. Ker so ti vodniki od ščitene
naprave odmaknjeni z varnostno razdaljo, ni možnosti, da bi prišlo do preskoka na ščiteno
napravo. Tako tok strele steče po vodniku izoliranega lovilnega sistema in naprej po ostali
strelovodni inštalaciji do ozemljilnega sistema, kjer se razdeli v zemlji.
Zagotavljanje varnostne razdalje je možno na dva načina:
- z izoliranimi nosilnimi elementi, ki zagotavljajo odmik od ščitene naprave,
- s kovinskimi lovilci, ki so odmaknjeni od ščitene naprave.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 22 3.1.3 Odvodni sistem
Odvodni sistem sestavljajo povezave med lovilnim sistemom in ozemljilnim sistemom.
Naloga odvoda je toku strele zagotoviti najkrajšo pot od lovilnega do ozemljilnega sistema.
Število potrebnih odvodov je odvisno od obsega strešne konstrukcije ter od izbranega
nivoja zaščite. Odvodi morajo biti nameščeni glede na robove objekta kar najbolj
enakomerno vzdolž celotnega obsega objekta. Pri tem so lahko razdalje med posameznimi
odvodi različne [8].
3.1.3.1 Izračun števila odvodov
Število odvodov je odvisno od obsega strešne konstrukcije in izbranega nivoja zaščite.
Od izbranega nivoja zaščite je odvisna povprečna razdalja med posameznimi odvodi.
Glede na standard [9] je ta razdalja enaka:
Preglednica 3.2: Razdalja med odvodi glede na zaščitni nivo
Zaščitni nivo LPS Tipične razdalje med odvodi [m]
I 10
II 10
III 15
IV 20
Potrebno število odvodov izračunamo po naslednji enačbi:
obseg streheštevilo odvodov
razdalja med odvodi= (3.2)
V primeru, da je izbran zaščitni nivo I., dobimo največje število odvodov, kar je
povsem logično, saj hočemo v tem primeru tudi najboljšo zaščito. Pri razporeditvi odvodov
je prav tako potrebno upoštevati ustrezno razdaljo (0,5 m) do vrat, oken ali drugih odprtin.
Na vseh odvodih morajo biti nameščena ločilna mesta, katerih osnovni namen je ločitev
ozemljilnega sistema od lovilnega sistema. Ločilno oz. merilno mesto je potrebno v skladu
Robert Koprivc, Diplomsko delo 23 s standardom [9] namestiti na prehodu iz ozemljila na odvod. Tako je omogočena izvedba
meritev in preizkušnja strelovodnega sistema.
Odvodi so običajno nameščeni na zidu, lahko pa jih namestimo tudi po odtočnih ceveh.
S tem je poenostavljena montaža odvoda na objekt, hkrati pa je tudi poskrbljeno, da so
odtočne cevi ustrezno ozemljene. To pomeni, da tudi odtočna cev sodeluje pri prevajanju
toka strele. Odtočne cevi, po katerih ni nameščen odvod, morajo biti pri tleh ravno tako
ozemljene in torej služijo kot pomožni odvodi.
3.1.4 Ozemljilni sistem
Ozemljilni sistem omogoča toku strele, da se čim hitreje razdeli v zemlji. Je torej
ključnega pomena, saj brez ozemljilnega sistema tok strele, ki priteče po odvodu, ne bi
imel kam steči in bi prišlo do poškodb objekta [8].
Ozemljilni sistem se po standardu [10] deli na dva tipa, in sicer:
- tip A,
- tip B.
3.1.4.1 Tip A
Ozemljilo tipa A je zanka okoli objekta, ki ima stik z zemljo z manj kot 80 % svoje
dolžine. To pomeni, da je takšno ozemljilo iz posameznih ozemljil, tračnih ali paličnih. Ta
posamezna ozemljila med seboj niso povezana v zemlji, temveč nad površjem. Po
standardu [10] so podane dolžine posameznih ozemljil glede na zaščitni nivo.
Iz slike 3.1 vidimo, da je dolžina ozemljila za III. in IV. zaščitni nivo neodvisna od
specifične upornosti tal, medtem ko se za I. in II. zaščitni nivo ta dolžina z naraščanjem
specifične upornosti zemlje veča.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 24
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
[ ]z mρ Ω
[ ] ml
0
I
II
III in IV
Slika 3.1: Vrednosti za dolžine ozemljil glede na specifično upornost tal in zaščitni nivo [4]
Dolžina l [m] je dolžina tračnega ozemljila, v primeru paličnih ozemljil pa dolžino l
prepolovimo, da dobimo pravo dolžino paličnega ozemljila.
Izračun dolžine ozemljila v primeru kombiniranega ozemljila:
l = lr+ 2lv (3.3)
- lr – dolžina vodoravnih ozemljil
- lv – dolžina navpičnih ozemljil
V praksi je ta tip ozemljila zelo uporaben zlasti pri obnavljanju že obstoječih ozemljil.
Uporablja se tudi tam, kjer ni mogoče namestiti zanke okoli objekta. V takšnih primerih se
uporabljajo ozemljitvene sonde, ki so povezane nad zemeljsko površino.
3.1.4.2 Tip B
Kot tip ozemljila B upoštevamo ozemljilo v obliki sklenjene zanke, ki je v stiku z
zemljo z vsaj 80 % celotne dolžine. Kot tip ozemljila B upoštevamo tudi temeljsko
Robert Koprivc, Diplomsko delo 25 ozemljilo. Pri tem določimo povprečni polmer območja, ki ga določa zanka krožnega ali
temeljskega ozemljila, in ne sme biti manjša od vrednosti l.
Povprečni polmer:
, S
r r l= ≥π
(3.4)
- S – površina, ki jo določa zanka
- l – dolžina dobljena iz diagrama
Če je l večji od r, ozemljilo ni ustrezno in je potrebno namestiti dodatna vodoravna ali
navpična ozemljila. Dolžine teh dodatnih ozemljil so podane z:
rl l r−= (3.5)
v
1 ( )2
l l r= ⋅ − (3.6)
- lr – dodatna dolžina vodoravnih ozemljil
- lv – dodatna dolžina navpičnih ozemljil
Število teh dodatnih ozemljil ne sme biti manjše od števila odvodov oziroma biti
morata najmanj dve. Kadar ni uporabljeno temeljsko ozemljilo, temveč zunanje krožno
ozemljilo, mora biti le-to oddaljeno od zidu vsaj 1 m in položeno vsaj 0,5 m globoko.
Potrebno je omeniti, da ni pomembna le dolžina ozemljil, temveč tudi oblika. V
trenutku udara strele steče tok skozi ozemljilo v zemljo. Pri tem se na površini zemlje
pojavijo na različnih mestih različni potenciali. Ob nepravilni postavitvi ozemljil lahko
zaradi tega nastanejo prevelike napetosti koraka, ki so prav tako nevarne.
Načrtovanje inštalacije zunanjih in notranjih sistemov zaščite pred delovanjem strele
(LPS-ov) je odvisno od izbire zaščitnega nivoja (Protection Level). Glede na področje
postavitve objektov, ki jih opisuje diplomsko delo, se izbere zaščitni nivo PL-I. Z njim so
definirani vsi elementi LPS, in sicer: učinkovitost zaščite 0,99, polmer LPS-krogle R=20 m
in velikost mreže 5 m. Temu morajo biti prilagojeni lovilci, lovilna mreža, strelovodni
odvodniki, ozemljilo in material za izvedbo LPS.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 26
Ozemljilo, izvedeno iz trakov ustreznega materiala (pocinkani valjanec ali bakreni
trakovi), mora biti oblikovano žarkasto. Izvedeno mora biti brez nepotrebnih obročev, ki bi
zadušili odvod toka strele v ozemljitvene trakove. Priključek ozemljila na strelovodne
odvodnike mora biti izveden tako, da tok strele odteče v zemljo po poti z najmanjšo možno
impedanco.
V primeru slabih pogojev za izvedbo ozemljila uporabimo aktivne kemične sonde, ki so
lahko položene v vertikalno izvrtane luknje ali pa v izkopane jarke pod padcem nekaj deset
stopinj.
Ker so objekti večinoma postavljeni na slabo prevodnem zemljišču (kamnita tla),
uporabljamo pri tračnem ozemljilu tudi dodatke pri zasipavanju jarkov. Pri zasipavanju
ozemljitvenih trakov se ob trak doda elektrolitski gel (Sanik gel). Gre za dve ločeni
komponenti bakrove (Cu) soli in železove (Fe) soli. Sanick gel je ozemljitveni pripomoček,
ki ga dodajamo k standardnim ozemljilom (ozemljitveni trak, sonda, …). Ta pripomoček
omogoča, da doseženo upornost zelo učinkovito še dodatno zmanjšamo in s tem
zagotovimo bolj varno zaščito pred delovanjem strele oz. prenapetosti pri zgradbah,
osebah, ali predmetih (električnih napravah), zagotovimo pa tudi stabilnejše in varnejše
obratovalne pogoje pri elektroenergetskih ali informacijskih sistemih.
3.2 Notranji sistem zaščite pred delovanjem strele
Sistem zaščite pred udarom strele varuje osebe in objekt kot celoto pred direktnimi
udari strele. Vendar pa strelovodna zaščita ne varuje električne in elektronske opreme, ki
se nahaja v objektu, pred visokoenergijskimi impulzi, ki se pojavijo ob udaru strele. V ta
namen standard [11] predvideva notranjo strelovodno zaščito, ki varuje občutljivo opremo
objekta pred elektromagnetnim udarom strele (LEMP) [11]. Ta zajema predvsem
razdelitev notranjosti objekta na eno ali več zaščitnih območij. Koliko je teh zaščitnih
območij, je odvisno od namembnosti objekta [4].
3.2.1 Princip zaščitnih območij
Udar strele je v bistvu elektromagnetna motnja. Frekvenčni spekter je širok in sega v
MHz. V tem frekvenčnem področju se prenaša tudi največja energija. Zaščita električne in
elektronske opreme pred elektromagnetnim impulzom strele temelji na zaščitnih območjih.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 27 Ta kažejo na korelacijo z zaščitnimi območji pred udarom strele. Notranjost objekta je tako
razdeljena na različna zaščitna območja. V teh območjih obstaja različno tveganje za
povzročitev škode na opremi. Zaščitna območja so v standardu [10, 11] poimenovana LPZ
(Lighting Protection Zone). Primerno zaščitno območje je odvisno od tipa in občutljivosti
elektronskega sistema [4].
3.2.2 Definicije zaščitnih območij
Glede na vrsto tveganja zaradi udara strele so definirana zaščitna območja [10, 11]:
Zunanja območja
- LPZ 0A … v tem območju so možni direktni udari strele in širjenje
elektromagnetnega valovanja brez dušenja. Karakteristična oblika toka strele je
10/350 µs.
- LPZ 0B … v tem območju niso možni direktni udari strele, ker je prostor zaščiten z
LPS-om (LPS-krogla), je pa možno neovirano širjenje elektromagnetnega
valovanja. Tveganje pa ostaja pred tokovi, ki tečejo po strelovodu in povzročajo
elektromagnetne motnje (magnetna poljska jakost H). Tudi tukaj je karakteristična
oblika toka strele 10/350 µs. Obstaja nevarnost visokih napetosti dotika (predvsem
odvodov).
- LPZ 0C … v tem območju niso več možni direktni udari strele. V tem območju
lahko teče celoten tok strele, kar pomeni, da na naprave deluje nedušeno
elektromagnetno polje. Obstaja nevarnost pojavov velikih napetosti dotika in
napetosti koraka na nivoju zemlje.
Notranja območja
- LPZ 1 … v tem območju niso več možni direktni udari strele. Elektromagnetno
valovanje od zunaj pa je dušeno v manjši meri. Na mejah tega območja ščitimo vse
vhode s prenapetostnimi zaščitnimi napravami (SPD). Karakteristična oblika toka
strele je 8/20 µs.
- LPZ 2 … v tem območju niso več možni direktni udari strele. Elektromagnetno
valovanje od zunaj je že močneje dušeno. V tem območju velikost toka omejimo s
Robert Koprivc, Diplomsko delo 28
postavitvijo SPD na meje zaščitnega območja. Karakteristična oblika toka strele je
8/20 µs.
- LPZ 3, LPZ 4 … v tem območju niso več možni direktni udari strele.
Elektromagnetno valovanje od zunaj pa je dušeno v največji možni obliki. Ta
prostor je vedno notranjost oddajnika ali podobne naprave (računalnik, merilnik,
…).
Zaščitna območja na mejah zaščitnih območij se zaščitijo z naslednjimi ukrepi:
- vse kovinske inštalacije, ki vstopajo na mejo enega od zaščitnih območij, je
potrebno med seboj povezati z vodi za izenačenje potenciala. Ti vodijo na skupno
zbiralko za izenačenje potenciala;
- Električne vode, ki vstopajo v zaščitno območje, kot tudi druge dele, ščitimo s
prenapetostnimi napravami (SPD);
- Meje zaščitnih območij so ustrezno oklopljene (z jekleno armaturo v betonu);
- Energetski in informacijski kabli morajo biti ustrezno oklopljeni.
Osnutek zaščite je prikazan na slikah 3.3 (pretvorniški objekt) in 3.4 (oddajni center),
ki prikazujeta osnovo zaščite skupnega objekta z antenskim stolpom ob stavbi, kar je s
stališča zaščite bolj zapleten primer od tistega, ko je antenski stolp nad stavbo z napravami,
ki jih ščitimo.
3.2.3 Ukrepi za zmanjšanje vplivov elektromagnetnega impulza strele
Poglavitni ukrepi za zmanjšanje vplivov elektromagnetnega impulza strele so [8]:
- galvansko povezovanje vseh prevodnih delov na mejah med zaščitnimi področji
LPZ;
- priklop prenapetostnih zaščitnih naprav na energetske in informacijske vode, ki
vstopajo na mejo med različnimi zaščitnimi območji;
- oklopljanje kablov, ki vstopajo na mejo med različnimi zaščitnimi območji.
Tako zmanjšamo vpliv nevarno velikih magnetnih polj, ki nastanejo ob direktnem
udaru strele v strelovod ali v oskrbovalne vode. S prenapetostnimi zaščitnimi napravami
Robert Koprivc, Diplomsko delo 29 zavarujemo naprave v objektu pred direktnimi udari strele v energetske in informacijske
vode. Z oklopljanjem kablov zmanjšamo vpliv induciranih polj ob udarih strele v bližino
energetskih oskrbovalnih vodov (slika 3.2). Na koncu pa s primernim galvanskim
povezovanjem ostalih vodov še pred direktnimi kot tudi pred indirektnimi udari strele
vanje [3, 4].
3m
Zbiralka za izenačitev potenciala
NN kabel230/400 V
FTPkabel
Telefonski kabel
3m
Vodovod
Plinovod
Kan
aliz
acij
a
Ozemljilo v temeljuPrivarjena jeklena
povezovalna zvezaKatodna zaščita cevi za kurilno olje
Izolacijski vložek (za koordinacijo izolacije)
IskriščePrenapetostni odvodnik
Slika 3.2: Notranja zaščita pred delovanjem strele, kjer oskrbovalni vodi vstopajo na
enem območju [3]
Objekt na izpostavljenem hribu je sestavljen iz zidane stavbe in železnega ali
železobetonskega antenskega stolpa ob stavbi. V objektu so izolirano od tal montirane
tehnološke naprave (radio, televizija, radar, mikrovalovna zveza – MVZ, funkcionalna
zveza, …), ki morajo biti povezane z zunanjim svetom in med seboj.
Z zunanjim svetom so povezane z energetskimi in informacijskimi kabli. Tehnološke
naprave N1 do Nn so grajene v zaščitnem območju LPZ 3 in LPZ 4, zato so zelo občutljive
za vdor prenapetosti, ki jih na dovodnih in odvodnih vodih in kablih povzročajo
elektromagnetni vplivi direktnih in indirektnih udarov strele ter tuja električna in magnetna
polja izven objekta ali v njem.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 30
Kabli oz. vodi, ki so povezani z napravami N1 do Nn, pri povezovanju prehajajo do
aparatur prek vseh zaščitnih območij. Od zunanjega LPZ 0A do naprave, ki je grajena v
zaščitnem območju LPZ 4.
Ker so tehnološke naprave (N1 do Nn) izdelane tako, da je tehnološki kabel (antenski
kabel TK1 do TKn) s svojim opletom (koaksialni kabel) vezan galvansko na ohišje naprave
in na drugi strani galvansko na antenski stolp, je nujno potrebno vpeljati element,
imenovan SREDIŠČNA REFERENČNA TOČKA (+RT) ali tudi povezovalna zbiralka
(PZ), glavna ozemljitvena zbiralka (GOZ), skupna ozemljitvena točka (SOT), zbiralka za
izenačevanje potenciala (EB, PAS), …
Zakaj središčna referenčna točka (+RT)? V osnovi je to kovinska zbiralnica, kjer se
prek prenapetostnih odvodnikov priključijo vsi tehnološki kabli (TK1 do TKn). Istočasno se
z močnim presekom ozemljijo vse naprave (N1 do Nn), ki so od tal izolirane, zato se
izberejo za ozemljitev naprav izolirani enožilni kabli (TE.N1 do TE.Nn), ki predstavljajo
tako imenovano brezšumno ozemljitev naprav (TE). V referenčni točki (+RT) se ozemlji
tudi en pol ali zvezdišče sekundarne strani ločilnega transformatorja (pretvorniški objekt).
Referenčna točka torej predstavlja v sistemu ozemljitveno točko brez električnih tokov
strele.
V primeru udara strele v antenski stolp skozi +RT ne teče tok strele in v tem trenutku
predstavlja referenčna točka mesto enakih potencialov v celotnem sistemu tehnoloških
naprav (N1 do Nn).
Prenapetostni odvodniki, montirani na energetskih in informacijskih kablih in vodih, pa
so ozemljeni na ozemljilo, ki je vezano na prehod med zaščitnima območjema.
Tehnološki vodniki, ki medsebojno povezujejo naprave (N1 do Nn), morajo biti
položeni ob ozemljitvenih (TE.N) in antenskih kablih (TK) tako, da ne ustvarijo zank z
veliko površino, kar bi pripeljalo do močnega sekundarnega vpliva strele ali vpliva drugih
elektromagnetnih valovanj v prostoru. Kadar se kablov, ki povezujejo med seboj
tehnološke naprave, ne da položiti tako, kot je že opisano, je potrebno pri zankah večjih
površin izvesti na teh kablih dodatne zaščitne ukrepe (prenapetostni odvodniki,
optokoplerji, …).
Referenčna točka mora biti z antenskim stolpom kvalitetno povezana z močnim
vodnikom (S = 240 mm2) ali s kovinskim kanalom (KK 160 – Zores kanal) v točki E v
zaščitnem območju LPZ 0B.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 31
Točka E se določi pri večjih stolpih, glede na težišče vseh naprav v objektu z več
nadstropji. Ponavadi je to v višini stolpa med oddajno dvorano in prostorom mikrovalovnih
zvez.
Energetski (EK) in informacijski (IK) kabli, ki oskrbujejo objekt z energijo in
informacijami, morajo biti obvezno položeni v zemljo. Zaradi zaščite pred strelo in njenimi
sekundarnimi vplivi kable obvezno položimo v kovinske kabelske kanale (Zores – kanal),
ki morajo biti povezani z ozemljilom objekta.
Energetski kabel in razdelilni sistem (priključna omarica) morata biti do ločilnega
transformatorja grajena v razredu RII. Prek ločilnega transformatorja se javno električno
omrežje galvansko loči od objekta (RTV pretvornik).
Informacijski kabel moramo ravno tako položiti v njegov kovinski kabelski kanal, ki je
vezan na ozemljilo objekta. Pri prehodu iz enega zaščitnega območja v drugo ali tretje se
morajo koordinirano namestiti zaščitne ovire oz. prenapetostni odvodniki.
Elektronske naprave so zelo občutljive že na majhne prenapetosti, ki lahko poškodujejo
sestavne elemente. Zato je potrebno zaščito graditi v stopnjah, od grobe do fine zaščite na
elektronski napravi sami. Grobo zaščito bomo vgradili v zaščitno oviro med LPZ 0A in
LPZ 1 (prenapetostni razred IV). S postavljanjem prenapetostnih odvodnikov v verigo
proti zaščitnemu nivoju LPZ 3 moramo z odvodniki doseči, da zdržna udarna napetost
(udarni napetostni val 1,2/50 µs) ne preseže napetosti od 1 do 3 kV.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 32
N1
LPZ 3
Nn
LPZ 3
LPZ 4
LPZ 1
LPZ 2
LPZ 4
SPD 0/1
-T
STIKALNIBLOK
OZEMLJITEV "N"
E-N=ID =SB
RII
ENERGETSKI VODINFORMACIJSKI VOD
TN-S
+EV1
+EVn
+RT+MV
+TE.N1
+TE.Nn
LPZ 0B
ANTENA
R=20 mLPS-KROGLA
E
+TKn
+TK1
FARADEJEVALUKNJA
ZDRUŽENO OZEMLJILO
+KM1
AN
TE
NS
KI S
TO
LP
LINK
TV ODD.
SPD 1/2
SPD 0/1
SPD 1/2
SPD 1/2
SPD 0/1SPD 3/4
SPD 2/3SPD 3/4
SPD 2/3
+KM5
+KM5
LPZ 0A
Slika 3.3: Prenapetostne zaščite na mejah zaščitnih območij za RTV pretvornik
Robert Koprivc, Diplomsko delo 33
OZEMLJILO
A
AS
AN
TE
NS
KI S
TO
LPu.
i
KMKOVINSKEMASE
SISPLOŠNAINFORMATIKA
+E0
SPD 0/1
IV
EV
INFORMACIJSKAVERIGA
EL. ENERGETSKAVERIGA
u.i
u.i
PR
EIS
KU
SN
IS
PO
JPS
+P
S -
LPS
OD
VO
DN
I S
IST
EM
+LS -LPS LOVILNI SISTEM
LPS
ZU
NA
NJI
SIS
TE
MZ
AŠČ
ITE
LPS
NO
TR
AN
JI S
IST
EM
ZA
ŠČ
ITE
HSHLADILNISISTEM
SSESPL. STROJNAENERGETIKA
SEESPL. ELEKTROENERGETIKA
LPZ 1
LPZ 2
LPZ 3
LPZ 4
LEMP
DIREKTNIUDAR STRELE
LEMP
ESD
SEMP
NEMP
R=20m.LPS-KROGLA
LPZ 0 A
MOTILNO SEVANJE
SPD - ZAŠČITNI ELEMENT
+KM5
+TK
+KM5
+KM1
+KM7 +RT+TK
+EZ1
+EZ2+EZ3
+Tx
+TO,+OB,+HO,+VO -LPS
AN
TE
NA
LPZ 0 B
+TE
+E0
S
SPD 1/2
SPD 2/3
SPD 3/4
SPD 0/1
SPD 1/2
SPD 2/3
SPD 0/1
Slika 3.4: Prenapetostne zaščite na mejah zaščitnih območij za RTV oddajni center
Robert Koprivc, Diplomsko delo 34
Pri izvedbi prenapetostne zaščite je potrebno upoštevati koordinacijo zdržne napetosti
izolacije in prenapetostnih razredov, kar poudarja SIST EN 62305. Glede na izkušnje in
priporočilo Elektroinštituta M. Vidmarja (Ref. št.: VENO.591) smo vrednost zdržne
napetosti izolacije 6000 V dvignili na 10000 V.
Pri projektiranju oz. izvajanju moramo paziti na natančnost zaščitnih ovir, ki ne smejo
dopuščati odprtin – Faradeyevih lukenj, ki lahko porušijo še tako lepo načrtovano zaščito.
Največkrat se te »črne« luknje pojavijo kasneje, ko se dogradijo nove naprave v objekt in
se pri tem pozabi na tehnološko disciplino, določeno v projektu.
Pri elektroenergetskem povezovanju omrežja s tehnološkimi napravami se uporabljajo
iz smeri območja LPZ 0A proti območju LPZ 4 prenapetostni odvodniki Dehn + Söhne
(DEHNventil, DEHNguard) oz. Iskra Zaščite (Protec B, Protec C) in odvodniki,
prilagojeni fini zaščiti tehnoloških naprav, ki so v napravi že vgrajeni ali pa jih dodatno
vgradimo.
Osnovni princip zaščite v elektroenergetski verigi (EV) in informacijski verigi (IV) je
razviden iz slik 3.5 in 3.6, LPS zaščita za splošne porabnike pa je razvidna iz slike 3.7.
Slika 3.8 prikazuje električni priključek in zaščito tehnološkega 19” stojala, ki služi za
montažo mikrovalovnih ali funkcionalnih zvez in merilnih instrumentov. Iz slike 3.9 pa je
razviden električni priključek in zaščita nadzorno-upravljalnega sistema, ki se nahaja v
kontrolni risbi.
Prehod antenskih kablov iz prostora za tehnološke naprave na antenski stolp (povezava
E - +RT) je najboljše izvesti v zemlji (prostor med objektom in antenskim stolpom). V ta
namen se v pokrit betonski jašek položi ozemljitvena omarica, ki s svojo zbiralnico (1)
predstavlja središčno referenčno točko ozemljitve +RT. Kovinska ozemljitvena omarica
(slika 3.10) je v betonskem jašku galvansko povezana z antenskim stolpom in prostorom v
stavbi s pomočjo kovinskega kabelskega kanala (Zores-kanal). Prek ozemljitvene omarice
se položijo tudi vsi dovodni kabli (IK in EK), katerih kovinski plašči se ozemljijo na +RT.
Ozemljitveno omarico v zemlji je bilo težko vzdrževati, (kače, škorpijoni, polhi, …)
zato je prišlo do rešitve, ki je malo slabša. Gre za povezavo +RT v prostoru z antenskim
stolpom v točki E s pomočjo kabelskega kanala (KK 160), imenovanega tudi Zores kanal.
Izvedba je prikazana na sliki 3.10.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 35
L
-F
N
B
L1,L
2,L3
N
B-F
L+
L-
B
-F
PP A
KU
.B
AT
ER
IJA
-F
-G
B+
C
G 3A
DE
AG
RE
GA
T
AV
TO
MA
TIK
A
=AG
.A+P
LPZ
1
B+
C
-F
-Q0
-FL1 L2 L3
20kVM
ER
ITV
E
kWh
kVA
rhkW
-T
-F
L1 L2 L3 N0,4k
V
B
=TP
.E+0
TR
AN
SF
OR
MA
TO
RS
KA
PO
ST
AJA
EV
2U
PS
ALI
RA
ZS
ME
RN
IKU
SM
ER
NIK
EV
2
-FC
N L1A
C23
0V,5
0Hz
EV
3
+K
M6
+K
M6
+K
M6
L+ L-
DC
48V
-FC
EV
3
=T.T+B
=T.B48+C
=TMR.EA+A
N L1,L
2,L3
L1,L
2,L3NPE
B+
C-F
E-E
L.M
RE
ŽA
AC
3x40
0/23
0V, 5
0Hz
PE
A-A
GR
EG
AT
AC
3x40
0/23
0V, 5
0Hz
B+
C-F
B1
C1
A1.
2A
1.1
A0.
2A
0.1
+N
E.3
+N
E.2
+N
E.1
TE
ŽIŠČ
NA
OZ
EM
LJIT
VE
NA
TOČ
KA
+K
M1
+T
E+
RT
.1
TN
-S
LPZ
1(L
PZ
2)
+K
M6
Fe/
Zn
25x4
mm
EV
1EL.
DO
VO
D20
kV
+K
M6
EV
3
+E
V2
+E
V2
LPZ
1
=U.B
48+W
=P.T
+Z1
+K
M6
LPZ
1(L
PZ
2)
+K
M4
+E
0
ET
AŽ
NO
OZ
EM
LJIL
O
+EZ 1 (+EZ 2)EKRANSKA ZAŠČITA
ARMATURNA MREŽA -AM10-
Fe/Zn 25x4mm
LPZ
0B
+P
S
+T
O,+
OB
,+H
O,+
VO
-LP
S
ZD
RU
ŽE
NO
OZ
EM
LJIL
O
+OS -LPS -ODVODNI SISTEM
+K
M6
+R
T
Slika 3.5: Zaščita v elektroenergetski verigi (EV) -prvi del-
Robert Koprivc, Diplomsko delo 36
L+
-F
L-
DEV
5
LPZ
3
=T.A+A1
+EZ 1 (+EZ 2) EKRANSKA ZAŠČITA
LPZ
0B
+OS -LPS -ODVODNI SISTEM
+R
T2
L+
-F
L-
D
L+
-F
L-
D
EV
5E
V5
LPZ
3LP
Z 3
L1
-F
N
D
EV
5
LPZ
4
PE
LPZ
4LP
Z 4
LPZ
4
LPZ
3
L1
-F
N
D
EV
5
LPZ
4
PE
LPZ
3
L1,N
L1,N
L+L-
C
-F
12
n
DC
48V
=T.B48+C1
=T.B
48+C
EV
3=T
MR
.EA
+AE
V3A1.
1C
C -F
12
n
AC
3x40
0/23
0VL1,L
2,L3NPE
A1
LPZ
0B
A2
+T
K
+T
E+
TE
+T
E2
PREKLOPNO POLJE
MIKROVALOVNE ZVEZE
Tx3
Rx3
Tx2
Rx2
Tx1
Rx1
EV
4
+EZ1 (+EZ2)
+OS -LPS
+K
M4
+T
K
EV
4H
S
Tx3
Tx2
Tx1
+K
M2
-M1
IZO
LAC
IJA
>50
kΩ
IZO
LAC
IJA
>50
kΩ
ZDRUŽILNIK
TV ODDAJNIK
RA ODDAJNIK
+T
K+
TE
-M1
+T
K
IZOLACIJA
+T
E+
TE
(LP
Z 1
)LP
Z 2
+K
M2
KA
BE
LSK
A P
OLI
CA
ZA
+T
K IN
+T
E+
KM
2
KO
VIN
SK
IN
OS
ILE
C Z
A+
TK
(V
ALO
VO
DI,
...)
+T
E
+R
T1
+T
E1
+E
0
+T
E
+K
M4
+E
O
-Fe/Zn 25x4mm
+TO
+K
M1
LPZ
0B
+TO
+K
M5
<10
m
+K
M5
AS ANTENSKI STOLP
+T
K
+T
EM
+T
EM
IZO
LAC
IJA
>50
kΩ
IZO
LAC
IJA
>50
kΩ
Slika 3.6: Zaščita v elektroenergetski verigi (EV) in informacijski verigi (IV) v
oddajniškem delu -drugi del-
Robert Koprivc, Diplomsko delo 37
ST
IKA
LNI
BLO
K
LPZ
4
M 1
M 1
ST
IKA
LNI
BLO
K
+T
K
+RT LP
Z 3
Tx
ODDAJNIK
KOVINSKA OMARA
+K
M2
+E
O
LPZ
2
+E
Z3
+K
M2
+K
M2
+K
M2
+E
O+
KM
6
OKNO
+E
Z2
+E
O
+KM4
L1,N
,PE
L1,N
,PE
OS-LPS +E
Z1
+K
M4
LS-L
PS
+E
Z2
+E
O
+K
M6
+K
M2
+K
M4
+K
M2
KA
BLI
KA
BLI
PS
KOMPRESOR KONDENZATORKLIME
LPZ
1
LS-L
PS
+E
Z1
LS-L
PS
KLI
MA
+K
M2+E
O+
KM
6
L1,N
,PE
+K
M2+
KM
6
+E
O
+K
M8
+K
M8
+K
M6
+K
M4
+K
M2
+K
M4
+K
M4
+K
M2
+KM2
+T
E
:TE
LPZ
0B
+K
M2
+KM2
+K
M2
L1 N PE
L1,N
,PE
+K
M2
+K
M2
+K
M4
+K
M3
VR
AT
A
+K
M4
+K
M2
EL.GRELEC
+K
M6
+K
M2
L1 N PE
+E
Z1
OS-LPS
PS OZ
EM
LJIL
O
+T
O, +
OB
, +H
O, -
LP
S
<10m
+K
M5
AS ANTENSKI STOLP
+K
M5
A-A
NT
EN
A+
KM
1T
EŽ
IŠČ
NA
OZ
EM
LJIT
VE
NA
TOČ
KA
+T
E
+T
K
+T
K...
TE
H. K
AB
EL
+T
E...
BR
EZ
ŠU
MN
I
OZ
EM
LJIT
VE
NI
V
OD
+V
O
+K
M2
+E
O
+K
M7
+E
Z2
+EZ
1
+K
M2
S
S
Slika 3.7: LPS zaščita v objektu – splošni porabniki
Robert Koprivc, Diplomsko delo 38
+TK2
+TK3
+TK1
+Tx3
+Rx2
+M1
-M
-M
-M
1 2 3 n
+X4
L1
N
-F
D
P/F 4mm+RT.4
PE
2
-Xn
=T.T+B1 (-F3,L1.N.PE)+RT
+RT.4
IZOLACIJA
TEHNOLOŠKOSTOJALO
Slika 3.8: Električni priključek in zaščita tehnološkega 19” stojala, ki služi za montažo
mikrovalovnih ali funkcionalnih zvez in merilnih instrumentov
L1N
PE
L
TxRx
L1,N,PEN
-T
-FD
N
L1
NADZOR INUPRAVLJANJE
NADZOR INUPRAVLJANJE
TELEFONPOŽAR. JAVLJ.
PC
-M
- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -
+RT
TxRx Tx Tx
FZ MVZ RADIO TELEV.
DO
MO
FO
NP
OŽ
. JA
VLJ
AN
JE
TE
LEF
ON
=T.T+B1
+TK
+EO
+EO
+TE
TEHNOLOŠKA KABELSKA POCINKANA POLICA.
KP
DOMOFON...
ZVEZ ODDAJNIKOV
IZOLACIJA>50k Ω
:TE
Slika 3.9: Električni priključek in zaščita nadzorno-upravljalnega sistema (kontrolna soba)
Robert Koprivc, Diplomsko delo 39
Ločilni transformator (-T) predstavlja izolacijski most med električnim omrežjem in
električno inštalacijo v objektu. Zgrajen je tako, da sta primarno in sekundarno navitje vsak
na svojem delu transformatorja, med njima pa se nahaja elektrostatični zaslon, izdelan iz
bakrene pločevine (ne navitja), ki je ozemljen v +RT. Transformator je zgrajen tako, da je
zdržna napetost izolacije 10000 V med obema navitjema ter primarnim navitjem in
transformatorskim jedrom. V primeru, ko je bila preizkusna napetost 2500 V, so strele
velikokrat poškodovale transformator. Zadnja leta, ko uporabljamo transformatorje z
močnejšo izolacijo, pa se je zgodilo le malo napak. Vzrok poškodbe zaradi strele so bile
napake pri izvedbi transformatorja.
Zaščitne ovire v stenah med zaščitnimi območji so izvedene s pomočjo železnih
armaturnih mrež, ki so med seboj varjene in ozemljene oz. povezane s temeljnim
ozemljilom (TO). Železna armaturna mreža, ki je medsebojno varjena, je položena v beton
v stenah in v stropu objekta tako, da predstavlja idealno ekransko zaščito notranjosti
prostorov s tehnološkimi napravami. Ekranski zaslon je galvansko vezan z LPS-om v
temeljnem ozemljilu (TO).
Vse kovinske mase (kabelske police, okvirji vrat, kovinske letve, …) so v vsakem
zaščitnem območju vezane na zaščitno oviro v steni (železna armaturna mreža), ki
povezuje z vertikalnimi pocinkanimi valjanci varjeno armaturno mrežo.
V celotni energetsko-tehnološki verigi je najbolj občutljiv in izpostavljen del
elektroenergetski priključek in zaščita pred električnim udarom, ki mora zaradi varnosti
ljudi in naprav ustrezati veljavnim predpisom. V nadaljevanju diplomskega dela bo
obdelan ta občutljivi del verige.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 40
1
23456789
1
23456789
8
2 2
1
4
63
OZEMLJITVENAVEZ
5
555
KP 300
5
TEHNOLOŠKI KABLI
ENERGETSKI KABEL
KP 300
5
5
2 2
6
4
POKROV OZEMLJITVENE OMARICE
OHIŠJE OZEMLJITVENEOMARICE
OZEMLJITVENA OMARICA JE IZDELANA IZ DVAKRAT DEKAPIRANE PLOČEVINE,DEBELINE d = 3 mm, TER VROČE CINKANA
1
Slika 3.10: Ozemljitvena omarica v zemlji
Robert Koprivc, Diplomsko delo 41
300 - 400 mm
2 - 5 %
M8 x 30
+SK1
PS
PREDALČNIANTENSKISTOLP
KK 160
KABELSKAPOLICAKP 200
+RT
1
25 7
4
3
6
2 - 5 %
+SK2
CS
CEVNIANTENSKISTOLP
KK 1604 x M8 x 25
2 x M12 x 25
1 2 KK 160
4 53
ANTENSKIKABEL
7
OZEMLJITVE ZVODNIKI
Slika 3.11: Izvedba referenčne točke v objektu
Robert Koprivc, Diplomsko delo 42
Ozemljitvena omarica v zemlji (slika 2.10):
1) 1 … ozemljitvena zbiralnica – referenčna točka
2) 2 … vhodi in izhodi za tehnološke kable
3) 3 … vodilo za zapiranje pokrova
4) 4 … ozemljitveno mesto na ohišju in pokrovu
5) 5 … vhod in izhoda za energetski kabel (pozicijska razsvetljava)
6) 6 … spoj s kabelsko polico
Referenčna točka v objektu (slika 2.11):
- 1 … ozemljitvena zbiralnica – referenčna točka
- 2 … notranji okvir
- 3 … zunanji okvir
- 4 … pokrov zunanjega okvirja iz juvidurja se po montaži zatesni s silikonskim
kitom
- 5 … kovinska objemka konektorja tehnološkega kabla (12 kosov)
- 6 … ozemljitvena vez +KM 2 (2 x H07V-K 16)
- 7 … ozemljitvena vez +KM 1 (2 x H07V-K 50)
- KK 160 … kabelski kanal Siteep – Ljubljana (l = ~ 3 m) je na zunanji okvir samo
naslonjen, fiksiran je samo na antenski stolp s spojnim kosom SK1 in SK2.
3.2.4 Klasifikacija prenapetostnih zaščit po SIST EN 62350
Fazni vodniki in telekomunikacijski kabli morajo biti na prehodih med zaščitnimi
območji ozemljeni prek prenapetostnih zaščitnih naprav. Te so vezane v kaskado, kar
pomeni, da so vse prenapetostne zaščitne naprave vezane vzporedno med seboj. Zato je
zelo pomembna koordinacija izbire prenapetostne zaščite. Vsi pomembni podatki za
koordinacijo prenapetostne zaščite naprav v objektu so prikazani na sliki 3.12 [3, 4].
Robert Koprivc, Diplomsko delo 43
Oblika toka
Velikost udarneprenapetosti
Wh
Kategotrijaprenapetosti
LT
230/400 V
4
Odvodniškaskupina
6 kV
IV
4 kV
III
2,5 kV
II
1,5 kV
I
B C D
II III
VDE
IEC I
Način zaščite
I∆
Zmogljivostodvajanja
10/350 µs
0,5 do 50 kA
8/20 µs 8/20 µs
5 kA 5 kA
LPZ 2LPZ 1ALPZ 0
SPD 0/1
LPZ 4
SPD 1/2 SPD 2/3 SPD 3/4
električnirazdelilec vtičnica
priključnaomarica
Fina zaščitaVmesna zaščita
porabnikpriključnavrvica
Groba zaščita
dovod
PEvodnik
pomožnazbiralka
glavnazbiralka
LPZ 3
vtikač
Slika 3.12: Razmestitev in zahtevane lastnosti prenapetostnih naprav
Vsaka stopnja mora biti sposobna prek ozemljila odnesti v zemljo določeno količino
energije. SPD na prehodu iz LPZ 0A v LPZ 1 mora biti preizkušen s tokom oblike 10/350
µs, saj je izpostavljen delnim tokom strele, medtem ko so naslednje stopnje SPD
preskušene s tokom oblike 8/20 µs. Seveda morajo biti prve stopnje sposobne odvesti več
energije kot naslednje. Tako standard [11] določa tri razrede prenapetostne zaščite. K
nizkonapetostni prenapetostni zaščiti spada tudi skupina, ki tu ni narisana in po VDE nosi
oznako A. Sem spadajo prenapetostni odvodniki, ki so montirani med vodi in zemljo na
prostozračnih vodih med transformatorsko postajo in hišno priključno omarico.
3.2.5 Elementi prenapetostne zaščite
V sodobni prenapetostni zaščiti najdemo sledeče elemente:
- iskrišče (vstopna zaščita),
- plinski odvodnik (vstopna ali vmesna zaščita),
Robert Koprivc, Diplomsko delo 44
- cinkoksidni ZnO prenapetostni odvodnik (vstopna ali vmesna zaščita),
- hitra (suppresor) dioda (končna stopnja prenapetostne zaščite).
Iskrišča v današnjem času vse bolj izpodrivajo plinski odvodniki. Zgoraj našteti
elementi so prenapetostni zaščitni elementi s stikalno karakteristiko. Osnovni princip
zaščite s tovrstnimi elementi je, da pri pojavu tokovnega udarnega vala ali prenapetosti
reagirajo tako, da to napetost kratko sklenejo. To delovanje lahko primerjamo z
delovanjem stikala. Za njihovo delovanje sta primerni dve obratovalni stanji:
visokoohmsko stanje nekaj 1000 MΩ (normalno obratovalno stanje) in nizkoohmsko stanje
(stanje odvajanja toka). Osnovne karakteristike teh najbolj pogosto uporabljenih
prenapetostnih odvodnikov prikazuje preglednica 3.3 [3, 4].
Preglednica 3.3: Glavne lastnosti zaščitnih elementov
Simbol
Zaščitni element SPD Plinski odvodnik Cinkoksidni
varistor Hitra dioda
Odzivni čas ≤ 100 ns ≤ 25 ns ≤ 10 ns
Preostala napetost Ur pri
tokovih nad 10 kA (8/20 µµµµs) majhna velika srednja
Preostala napetost Ur pri
napetostnem valu 1,2/50 µµµµs velika majhna majhna
Sledilni tokovi If pogojno ne
(samouganost)?) ne ne
Prepustni tokovi veliki majhni majhni
Tokovna odvodna sposobnost
Iimp (10/350 µµµµs) do 100 kA do 35 kA majhni
Glavna prednost visok Iimp ni sledilnega
toka If hitri odzivni
čas
V preglednici 3.3 je navedenih nekaj pojmov, ki se uporabljajo pri načrtovanju in
obravnavi prenapetostnih zaščitnih naprav. Definicije so:
- Odzivni čas je čas od trenutka, ko na prenapetostno zaščitno napravo pride udarni val
(napetostni ali tokovni), do trenutka, ko ta prične delovati.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 45
- Preostala napetost Ures je največja vrednost napetosti na sponkah odvodnika pri
obremenitvi prenapetostnega odvodnika z udarnim tokom oblike 8/20 µs ali 1,2/50 µs. To
je napetost na ščiteni napravi.
- Sledilni tok prenapetostne zaščitne naprave If je tok frekvence 50 Hz, ki steče iz
omrežja skozi odvodnik potem, ko je odvodnik že odvedel tok strele in prišel v trajen
kratek stik. S stališča ustrezne prenapetostne zaščite naj bi bil vsak odvodnik sposoben
obvladovati oziroma gasiti pričakovane omrežne tokove.
- Tokovna odvodna sposobnost je zmožnost odvajanja toka strele oblike 10/350 µs.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 46
4 IZBIRA ZAŠČITE PRED ELEKTRIČNIM UDAROM
Pretvorniški objekti (PTV) se napajajo izključno iz nizkonapetostnega omrežja v obliki
trofaznega ali enofaznega priključka. Kot porabniki električne energije so ob tehnoloških
napravah še ostali energetski porabniki (luči, ventilatorji, klimatske naprave, vtičnice,
električni radiatorji, …).
4.1 Vrste razdelilnih sistemov
Ob upoštevanju zahtev po zanesljivem in varnem obratovanju je potrebno izbrati
zaščito, ki je v skladu s tehničnimi predpisi in standardi. V poštev pridejo naslednji
razdelilni sistemi [13]:
- TN razdelilni sistem
- TT razdelilni sistem
- IT razdelilni sistem
Zahteva po varnem obratovanju in tipizaciji nizkonapetostnih instalacij narekuje
uporabo enotnega zaščitnega ukrepa pred električnim udarom. Uporabljen ukrep naj bi bil
zanesljiv in naj bi potreboval najmanj posegov pri vzdrževanju in kontroli.
Problematika zaščite pred posrednim dotikom v električnih instalacijah objektov
Oddajnikov in zvez RTVSLO je bila prvič obdelana v ref. št. M-447, ki ga je leta 1976 v
skladu s takrat veljavnimi predpisi izdelal Elektroinštitut M. Vidmarja v Ljubljani. V letih
1988 in 1989 so izšli novi pravilniki o tehničnih normativih za nizkonapetostne električne
instalacije in pripadajoči standardi. Zato je bila potrebna revizija že omenjenega ref. št. M-
447.
Revizija referata je obdelana v ref. št. VENO-591 pod naslovom Problematika zaščite
pred posrednim dotikom v električnih instalacijah RTV pretvornikov, ki ga je izdelal
Elektroinštitut M. Vidmar v Ljubljani, novembra 1989.
V nadaljevanju diplomskega dela je prikazana vsa problematika in rešitve v zvezi z
zaščito pred električnim udarom.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 47
V skladu z veljavnimi standardi se za izpolnitev principov zaščite pred posrednim
dotikom v nizkonapetostnih električnih inštalacijah lahko uporabljajo zaščitni ukrepi,
zahtevani v odvisnosti od razdelilnega sistema. Možna je tudi izvedba zaščite z uporabo
naprav razreda II ali z uporabo ustrezne izolacije.
4.2 Zahteve, ki jih glede zaščitnih ukrepov postavljajo posamezni razdelilni sistemi
4.2.1 TN razdelilni sistem
Pogoj zaščite v TN sistemu je, da je izpolnjena zahteva
ZS · Ia ≤ U0 (4.1)
kjer je
- ZS – impedanca okvarne zanke, ki obsega vir, vodnik pod napetostjo do mesta
okvare in zaščitni vodnik med mestom okvare in virom,
- Ia – tok, ki zagotavlja delovanje zaščitne naprave za odklop napajanja v času
t ≤ 5 s,
- U0 – nazivna napetost proti zemlji
Izklopni čas t ≤ 5 s je utemeljen s točko 5.3.6. standarda JUS N.B2.741, (SIST IEC
60364.4.41), kjer gre pri napajanju pretvornika za čisti napajalni vod.
Kot zaščitna naprava se lahko uporabi:
- naprava za nadtokovno zaščito,
- naprava za diferenčno tokovno zaščito.
Slednja pride v poštev le v primeru TN-S razdelilnega sistema.
4.2.2 TT razdelilni sistem
Pogoj zaščite v TT sistemu je, da je izpolnjena zahteva
RA · Ia ≤ 50 V (4.2)
kjer je
- RA – vsota upornosti ozemljil izpostavljenih prevodnih delov in zaščitnega vodnika
izpostavljenih prevodnih delov,
Robert Koprivc, Diplomsko delo 48 - Ia – tok, ki zagotavlja delovanje zaščitne naprave. Če se uporablja diferenčna
tokovna zaščita, je tok Ia enak vrednosti nazivnega diferenčnega delovalnega toka
(In).
Kot zaščitna naprava se lahko uporabi:
- naprava za diferenčno tokovno zaščito
- naprava za nadtokovno zaščito
4.2.3 IT razdelilni sistem
Osnovna zahteva IT razdelilnega sistema je, da je instalacija izolirana od zemlje ali
zvezana z zemljo prek dovolj velike impedance. Izpostavljeni prevodni deli se morajo
ozemljiti posamezno ali skupinsko ali skupno.
Izpolnjen mora biti naslednji pogoj:
RA · Id ≤ 50 V (4.3)
kjer je
- RA – vsota upornosti ozemljil izpostavljenih prevodnih delov in zaščitnega vodnika
izpostavljenih prevodnih delov,
- Id – okvarni tok v primeru prve okvare z zanemarljivo impedanco med faznimi
vodniki in izpostavljenim prevodnim delom. Id upošteva uhajave toke in skupno
ozemljitveno impedanco električne instalacije.
Pri ocenjevanju uporabnosti naštetih razdelilnih sistemov za RTV pretvornike je treba
izhajati iz naslednjih zahtev:
- RTV pretvorniki niso posluževani in v neugodnih vremenskih pogojih pogosto
težko dostopni, zato bi naj razdelilni sistem zahteval čim manj vzdrževanja,
- za vse pretvornike je potrebna enaka (tipska) rešitev problema zaščite pred
posrednim dotikom.
4.3 Analiza prikazanih razdelilnih sistemov
Če z vidika navedenih zahtev analiziramo prikazane razdelilne sisteme, pridemo do
naslednjih ugotovitev [13]:
- TN razdelilni sistem
Robert Koprivc, Diplomsko delo 49
- TT razdelilni sistem
- IT razdelilni sistem
4.3.1 TN razdelilni sistem
Distribucijska podjetja na številnih območjih ne dopuščajo uporabe TN razdelilnega
sistema v inštalacijah, ki so neposredno napajane iz njihovega nizkonapetostnega omrežja.
Zato TN sistem kot tipska rešitev ne prihaja v poštev.
Opomba: Če je električna inštalacija galvansko ločena od nizkonapetostnega distribucijskega omrežja s
pomočjo izoliranega transformatorja, zanjo omejitev ne velja.
4.3.2 TT razdelilni sistem
TT razdelilni sistem je za RTV pretvornike neuporaben. Razloga sta naslednja:
- vgradnja naprav za diferenčno tokovno zaščito bi zahtevala njihovo redno kontrolo,
razen tega so naprave občutljive na atmosferske praznitve in v določenih primerih tudi
na elektromagnetno polje oddajnika,
- vgradnja naprav za nadtokovno zaščito bi zaradi relativno velike priključne moči
pretvornika zahtevala tako nizko ozemljitveno upornost ozemljitvenega sistema
pretvornika, da je na slabo prevodnih tleh ne bi bilo možno realizirati.
4.3.3 IT razdelilni sistem
IT razdelilni sistem ni uporaben, kjer je v distribucijskih nizkonapetostnih omrežjih
zvezdišče transformatorja vedno neposredno ozemljeno. Uporaben bi bil le ob pogoju, da
je prizadeta inštalacija galvansko ločena od distribucijskega omrežja. Zahteva pa
signalizacijo prvega defekta, kar je pri RTV pretvornikih brezpredmetno.
4.4 Zaščita pred posrednim dotikom kot kombinacija več ukrepov
Zaščita pred posrednim dotikom na napravah RTV pretvornikov ni izvedljiva samo na
osnovi enega od možnih razdelilnih sistemov. Vprašanje zaščite pred posrednim dotikom
je mogoče ob postavljenih zahtevah rešiti le s kombinacijo več ukrepov. Doseže se jo
lahko z razdelitvijo električne inštalacije pretvornika na dva galvansko ločena dela, kar je
Robert Koprivc, Diplomsko delo 50 izvedljivo z gradnjo transformatorja s prestavnim razmerjem 1 : 1 in ločenimi primarnimi
in sekundarnimi navitji. (Takšen ukrep je bil priporočen v referatu M-448 in se tudi že
izvaja).
4.5 Izvedba napajanja RTV pretvornika
V skladu z zgoraj navedenimi naj bi bila torej izvedba napajanja RTV pretvornika
naslednja [13]:
1. Primarni del, ki obsega hišni priključek, dovod do transformatorja in njegovo
primarno navitje se izvede z napravami razreda II oziroma se ustrezno (dodatno)
izolira.
2. Zaščita primarnega dela instalacije pred atmosferskimi praznitvami se izvede s
prenapetostnimi odvodniki, montiranimi na vse fazne vodnike in nični vodnik ter
ozemljenimi na ozemljitveni sistem pretvornika.
3. Izvede se koordinacija izolacije z ustreznim stopnjevanjem v smeri od odvodnikov
proti transformatorju. Slednji je izveden za preizkusno napetost 10 kV.
4. Zvezdišče (en pol) sekundarne strani transformatorja se ozemlji neposredno na
ozemljitveni sistem pretvornika v referenčno točko +RT.
5. Kot razdelilni sistem se na sekundarni strani uporabi TN-S sistem.
6. Ozemljitveni sistem pretvornika se izvede kot kombinacija enega ali več obročastih
ozemljil, položenih okoli objektov pretvornika, ter štirih do šestih krakov ustrezne
dolžine.
7. Na ozemljitveni sistem se neposredno ali prek zbirnega ozemljitvenega voda
priključijo vse kovinske konstrukcije in kovinska ohišja naprav tako, da je dosledno
zagotovljeno izenačevanje potencialov. Vse povezave se izvedejo žarkasto.
Na osnovi naštetih točk (od 1 do 7) se je izoblikoval naslednji opis zaščite:
ZAŠČITA PRED ELEKTRIČNIM UDAROM
PRIKLJUČEK NA NN OMREŽJE IZVEDEN V RAZREDU II,
RAZDELILNI SISTEM ZA LOČILNIM TRANSFORMATORJEM PA
JE IZVEDEN V SISTEMU TN-S.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 51
ali krajše:
RII + TN-S
Zgornji opis zaščite se v obliki samolepilne nalepke (KM-RTV-03) obvezno nalepi na
stikalni blok in priključno omarico objekta. V enaki obliki se zaščita vpiše tudi v
elektroenergetsko soglasje.
Oblika samolepilne nalepke (KM-RTV-03) je razvidna iz slike 4.1:
Slika 4.1: Oblika samolepilne nalepke KM-RTV-03
Robert Koprivc, Diplomsko delo 52
5 IZVEDBA ELEKTROENERGETSKEGA PRIKLJUČKA
Že v prejšnjih poglavjih je bila poudarjena trdnost energetsko – tehnološke verige, zato
je potrebno posvetiti posebno pozornost elektroenergetskemu priključku. Če se delu verige
naredi manjša napaka, je to lahko vzrok večjih izpadov objekta in naprav, ki služijo
tehnološkemu procesu (posredovanje programov RTV, meritve vremena, funkcionalne
zveze, …) [14].
V največji meri se zgoraj omenjena zaščita uporablja pri RTV pretvornikih. To so
manjši objekti velikosti od 2 m2 do 16 m2. Razen tehnoloških naprav imajo ti objekti še
ustrezno razsvetljavo v objektu in na antenskem stolpu (rdeča – pozicijska razsvetljava),
ventilacijo ali klimatsko napravo ter ogrevanje. Celotna inštalacija se izvede v nadometni
izvedbi.
Vsebina pretvorniške hišice je razvidna iz slike 5.1. Objekt ima svoje (ločeno od
električnega omrežja) ozemljilo žarkaste izvedbe, izdelano iz pocinkanega valjanca Fe/Zn
25 x 4 mm2. Hišica stoji neposredno ob antenskem stolpu ali pod njim. Antenski stolp je
povezan s kovinskim kanalom KK 160 (Zores – kanal) s hišico oz. središčno referenčno
točko ozemljitve (+RT).
Za razvod kablov se pod stropom hišice montira kovinska kabelska polica KP 200, ki
je v eni točki priključena na referenčno točko +RT. Na kabelsko polico se v žarkih
priključijo vse kovinske mase, ki pa ne smejo biti dodatno vezane na ozemljitve kje drugje,
da ne pride do tokov strele v ozemljilo prek +RT.
V prejšnjem poglavju opisani zaščitni ukrep je izveden z ločilnim transformatorjem, ki
je na sekundarni strani v enem polu ali z zvezdiščem ozemljen v +RT. Primarna stran pa je
izvedena v razredu RII.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 53
EL.
RA
DIA
TO
R
VR
AT
A
VE
NT
.
M 1
TN
-S RII
-TP
RE
SK
US
NI
SP
OJ
PS
KO
VIN
SK
A K
AB
ELS
KA
PO
LIC
A K
P 2
00 +
EO
L1N
+R
TK
K 1
60
+K
M1
KO
VIN
SK
IA
NT
EN
SK
IS
TO
LPA
S
LOV
ILN
I SIS
TE
M
LS-L
PS
Fe/
Zn
20x3
mm
VA
RJE
NA
ŽE
LEZ
NA
AR
MA
TU
RN
A M
RE
ŽA
+E
Z
OD
VO
DN
IS
IST
EM
OS
-LP
S
Fe/
Zn
25x4
mm
EN
ER
GE
TS
KI K
AB
EL
KO
VIN
SK
A C
EV
- K
OV
INS
KI K
AB
ELS
KI K
AN
AL
KK
45
+K
M5
+K
M1
+T
E
+T
E
+K
M2
+K
M2+K
M4
+T
KT
EH
. KA
BE
L
502
252
252
252
162
252
162
162
TV
1 T
Vn
N1
Nn
LPZ
.0A
LPZ
.0B
ZD
RU
ŽE
NO
OZ
EM
LJIL
O
Slika 5.1: Vsebina pretvorniške hišice
Robert Koprivc, Diplomsko delo 54
Da bi zadostili zahtevam zaščite v razredu RII, se mora vsa inštalacija od
transformatorja proti električnemu omrežju izvesti z napravami oz. kablom, ki ustreza
razredu RII.
Elektroenergetski priključek se izvede v obliki plastične priključne merilne omarice
=P.E in zemeljskega kabla, položenega v kovinsko cev ali kovinski kabelski kanal KK 45.
Iz praktičnih in lastniških razlogov je najbolje, da je priključno mesto v priključni
merilni omarici, ki je umeščena na fasadi objekta ali izven objekta kot prostostoječa
priključna merilna omarica. Obvezno moramo uporabiti plastično omarico =P.E+01
(enofazni priključek) ali =P.E+03 (trifazni priključek), ki je določena zaradi izvedbe v RII
(tipizacija omrežnih priključkov, sprejeta 17. 05. 2005 na 5. seji GIZ (gospodarsko
interesno združenje – distribucije električne energije) skupščine, sklep št. 23).
5.1 Vsebina priključne merilne omarice
V priključno merilno omarico =P.E se montirajo:
- P0 … števec porabe električne energije (enofazni ali trofazni),
- F0.1 … glavna varovalka (ena ali tri varovalke),
- F0.2 … prenapetostni odvodnik strele PROTEC B 150/320-15 kA,
- izolirana sponka ničelnega vodnika,
- prenapetostni odvodnik strele se ozemlji na temeljno ozemljilo (+TO) ali na prvi
obroč okoli hišice (+OB1).
Priključna omarica mora biti na notranji strani vratc opremljena z električno shemo in
nalepko, slika 5.2 (KM-RTV-08), na kateri je napisano opozorilo:
Priključek na NN omrežje
je izveden v razredu R II.
Pri zamenjavi glavne varovalke
je potrebno vedno pregledati
odvodnik strele.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 55
Slika 5.2: Oblika samolepilne nalepke KM-RTV-08
5.2 Izvedba priključne merilne omarice
Izvedba priključne merilne omarice je razvidna iz slik 5.3., 5.4., 5.5. in 5.6. Ob
dogovoru o izvedbi priključka se v zapisnik napiše oznaka omarice, in sicer =P.E+01 ali
=P.E+03. Hkrati pa se napiše tudi vrednost glavnih varovalk –F0.1.
kWh
-P0
=P.E+01
L1
-F0.2
N
-F0.1
ELEKTRIČNA OMARICA PMO-3/K/ SESTAVLJENA JE IZ DVEH OMARIC PO-1/K(PREBILPLAST)
Slika 5.3: Vezalni načrt enofaznega elektroenergetskega priključka
Robert Koprivc, Diplomsko delo 56
OMREŽJE
-F0.1 -F0.2
-P0
230V,50Hz
kWh
L1 N
STIKALNI BLOK
=P.E+01
RAZRED II
L1 N
H07V-K 25
W-P
.E+0
1
Slika 5.4: Večpolna shema enofaznega elektroenergetskega priključka
kWh
-P0
=P.E+03
L3L2L1
-F0.2-F0.1
N
ELEKTRIČNA OMARICA PMO-3/K/ SESTAVLJENA JE IZ DVEH OMARIC PO-1/K(PREBILPLAST)
Slika 5.5: Vezalni načrt trofaznega elektroenergetskega priključka
Robert Koprivc, Diplomsko delo 57
OMREŽJE
L1 N
-F0.1
-P0
3x400/230V,50Hz
kWh
STIKALNI BLOK
=P.E+03
RAZRED II
H07V-K 25
W-P
.E+
03
L2 L3
-F0.2
L1 NL2 L3
Slika 5.6: Večpolna shema trofaznega elektroenergetskega priključka
5.3 Vrste (oblike) povezav priključne merilne omarice z električnim omrežjem
Zelo pomembna je tudi oblika povezave priključne merilne omarice z električnim
omrežjem. Teh oblik je več vrst, odvisno od izvedbe električnega omrežja, na katerega se
priključimo [14].
Pri vsakem priključku, ki bo obdelan v nadaljevanju, je potrebno zadnjih 50-70 m
zemeljskega kabla položiti v kovinsko cev ali kabelski kanal KK 45 (Siteep-Ljubljana).
Kovinska pocinkana cev se položi do priključne merilne omarice =P.E in se kvalitetno
poveže na ozemljilo pretvorniškega objekta, to je običajno ozemljitveni obroč +OB1. Če
kovinska cev v svoji legi križa katerikoli element ozemljila objekta, je potrebno ta element
galvansko povezati s kovinsko cevjo.
Na mestu, kjer kabel preide v kovinsko cev, se mora le-to ozemljiti oz. je potrebno
kovinski cevi dograditi (na začetku) dva kraka pocinkanega valjanca Fe/Zn 25 x 4 mm2
dolžine 20 m, ki morata biti od kabla položena pod kotom 30°. Ta dva kraka sta potrebna
zaradi preprečevanja električnega preboja iz pocinkane cevi v kabel ob udaru strele.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 58
Na slikah 5.7 in 5.8 je prikazana izvedba priključka priključne merilne omarice =P.E na
električno omrežje. Priključki so lahko enofazni ali trofazni, kar je pri oznaki razvidno iz
številke na tretjem mestu (01 ali 03). Glede na razmere električnega omrežja je obdelanih
pet oblik izvedbe priključka.
5.3.1 Izvedba priključka 1
V primeru, da je do objekta na hribu potrebno pripeljati zračni vod, se izvede dovod
električne energije na način z oznako 1E1 (1E3). V tem primeru zračni vod pripeljemo do
objekta v razdalji 50 - 70 m. Zemeljski kabel se položi od predzadnjega droga (n-1) do
=P.E+01 (=P.E+03). Dimenzijo kabla (presek in število žil) določi ustrezno elektro
podjetje. Zemeljski kabel se po vsej dolžini položi v kovinsko cev ali kabelski kanal (KK
45 – Siteep). Na mestu, kjer se kabel priključi na zračni vod, se morata vgraditi dva ali
štirje prenapetostni odvodniki PROTEC A – Iskra Zaščite. V TEJ TOČKI NIČELNI
VODNIK NE SME BITI DIREKTNO OZEMLJEN. Na zadnjem drogu se montirata tudi
dva ali štirje prenapetostni odvodniki istega tipa. Na drogu (n-2) pred priklopom kabla se
montira ali samo eden ali trije prenapetostni odvodniki istega tipa in se ozemljijo na
ozemljitev, ki je ločena od ozemljitve RTV pretvornika. V tej točki se glede na določila
elektro podjetja lahko ozemlji ničelni vodnik.
5.3.2 Izvedba priključka 2
Večkrat naletimo na primer, ki je opisan pod oznako 2E1 (2E3). V primeru, da je v
bližini 50-70 m že zgrajen zračni vod električnega omrežja, se zemeljski kabel položen v
kovinsko cev priključi na razdalji 50-70 m na zračni vod. Na tem mestu se montirata dva
oziroma štirje prenapetostni odvodniki PROTEC A – Iskra Zaščite, ki se ozemljijo na
podaljšano ozemljitev RTV pretvornika. Zaradi kvalitetnejše zaščite pa se opremita s
prenapetostnimi odvodniki tudi drogova m-1 in m+1. Ozemljitve teh dveh drogov ne smejo
biti povezane z ozemljitvijo RTV pretvornika. Minimalna razdalja med ozemljili RTV
pretvornika in ozemljitvijo v električnem omrežju ne sme biti manjša od 30 m.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 59 5.3.3 Izvedba priključka 3
So pa tudi primeri, ko se RTV pretvornik nahaja v bližini naselja, ki ima izvedeno
električno omrežje v zemlji. Takrat se priključimo na najbližje priključno mesto samo z
zemeljskim kablom. Po izvedbi z oznako 3E1 (3E3) pa se kabelski priključek izvede samo
na maksimalni razdalji 250 m. V tem primeru se na priključnem mestu v električnem
omrežju vgradi ustrezna varovalka in prenapetostni odvodnik PROTEC B 150/320-15 kA
– Iskra Zaščite. OZEMLJITEV NA PRIKLJUČNEM MESTU NE SME BITI
POVEZANA Z OZEMLJITVIJO RTV PRETVORNIKA. Dovodni kabel se mora pred
objektom položiti v kovinsko cev v dolžini 50-70 m (že opisana izvedba).
5.3.4 Izvedba priključka 4
Včasih je zaradi varovanja okolja potrebno položiti zemeljski kabel po celotni dolžini
trase. To pa je lahko tudi kilometer ali več. V tem primeru se odločimo za izvedbo z
oznako 4E1 (4E3). Ta oblika pa zahteva iz smeri RTV pretvornika na kabelski trasi
postavitev večjega števila prostostoječih električnih omaric z zaščitno opremo proti
prenapetostim, ki jih povzročajo udari strele v RTV pretvornik ali električno omrežje.
Število zaščitnih omaric se določi na lokacijskem ogledu, preden se izdela ustrezen projekt.
Do prve omarice =ZO.E1 iz smeri =P.E je kabel položen v kovinsko cev, ki je vezana na
ozemljilo objekta. Na mestu omarice =ZO.E1 se kot v drugih primerih na konec cevi
priključita dva kraka iz pocinkanega valjanca Fe/Zn 25 x 4 mm2 v dolžini 20 m. Vse
zaščitne omarice, ki so postavljene naprej od omarice =ZO.E1, se med seboj povežejo s
pocinkanim valjancem, ki je položen 100 mm nad kablom. Pri vsaki naslednji omarici od
omarice =ZO.E1 se položi dodatni pocinkani valjanec v dolžini 20 m in pod kotom 30°.
Vsaka zaščitna omarica je opremljena z dvema ali štirimi varovalkami, katerih vrednost
je enaka vrednosti glavne varovalke, in z odvodnikom strele PROTEC B – Iskra Zaščite.
Omenjene varovalke (razvidno iz slike) so definirane kot predvarovalke k odvodniku strele
in ne kot varovalke, ki bi se vgradile v tokovodnike kabla, kar se kljub nazornosti slike
večkrat zgodi. V vsaki zaščitni omarici mora biti nalepljena shema in opozorilo, ki je bilo
navedeno že na začetku poglavja.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 60
Ob vsakem posredovanju zaradi udara strele v priključni omarici =P.E je potrebno
pregledati vse zaščitne omarice na trasi električnega dovoda.
5.3.5 Izvedba priključka 5
So pa tudi situacije, ko so vse štiri variante neprimerne. Ali je prevelika razdalja in
višinska razlika ali pa je kablovod predolg, da bi po normalni poti pripeljali električno
energijo v objekt. V tem primeru se odločimo za izvedbo z oznako 5E1 (5E3). Ta oblika se
je izkazala kot najboljši in najdražji zaščitni ukrep pred prenapetostnimi pojavi strele na
področjih, kjer so razmere za izvedbo ozemljitve zelo slabe. Običajno je mesto priključka
na električno omrežje zelo oddaljeno in globoko v dolini (PTV Mežaklja). V tem primeru
se na mestu priključka na električno omrežje postavi merilno mesto z glavno varovalko in
prenapetostno zaščito ter prvi ločilni transformator (enofazni ali trofazni), ki transformira
omrežno napetost 230 V ali 3 x 400/230 V na napetost 950 V ali 3 x 950 V. Na objektu je
montiran namesto transformatorja s prestavnim razmerjem 1 : 1 transformator -T2 enakih
karakteristik kot spodnji transformator -T1. Transformatorja sta povezana med seboj z
zračnim vodom ali kablovodom, ki je primerno varovan in zaščiten proti prenapetostim s
kaskado odvodnikov.
Ob lokacijskem ogledu se uporabi na osnovi določitve načina priključka na električno
omrežje ena od opisanih izvedb. V kolikor se upoštevajo vsi elementi, opisani v primeru
izvedbe, je zanesljivost delovanja zaščite dovolj velika, da ne dopušča večje škode v času
obratovanja RTV pretvornika.
Velikost škode se je z uporabo zgoraj opisanih izvedb električnih instalacij in
električnega dovoda energije v objekt občutno zmanjšala. Poškodbe na objektu, kjer niso
upoštevani vsi elementi, se ob udaru strele povzpnejo na vrednost nekaj 10.000 EUR,
včasih pa se približajo tudi 50.000 EUR. Poškodbe na objektih, ki so zaščiteni v skladu z
opisom, pa so redke in v primeru, ko se zgodi izpad, stroški ne presegajo vrednost 1000
EUR. (material, prevozi, …).
Ne pozabimo, da je energetsko-tehnološka veriga toliko močna, kolikor je šibak en sam
njen najšibkejši člen.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 61
>30 m
30 m
Fe/Zn 25x4 mm Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m
"KV"=P.E+01
"ZV"n-2 n-1 n
PROTEC AQ
>30 m
30 m
Fe/Zn 25x4 mm
"KV"
"ZV"m-1 m m+1
PROTEC AQ
1E1
2E1
30 mFe/Zn 25x4 mm
"KV"
3E1Skupna dolžina manjša od 250 m-F10.2
-F10.1
Fe/Zn 25x4 mm
Dovodni kabel v kovinskicevi KK45
"KV"
4E1-F3.1
-F3.2
=ZO.E3
-F2.1
-F2.2
=ZO.E2
-F1.1
-F1.2
=ZO.E1
30 mFe/Zn 25x4 mm
30 mFe/Zn 25x4 mm30 m
Fe/Zn 25x4 mm150 - 250 m 50 - 70 m300 - 350 m
5E1
-F1.2
-F1.1
-F1.4
-F1.3 -F2.2
-F2.1
-T2-T1Energetski kabel
Zračni vod ali zemeljski vod
Omrežje PTV objekt
KK45
Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m
KK45
Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m
KK45
PROTEC B
=P.E+01
=P.E+01
=P.E+01
-Fn-2 -Fn-1 -Fn
-Fm-1 -Fm -Fm+1
-F2.3
Slika 5.7: Različne izvedbe enofaznega priključka priključne merilne omarice =P.E+01 na
električno omrežje
Robert Koprivc, Diplomsko delo 62
>30 m
30 m
Fe/Zn 25x4 mm Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m
"KV"=P.E+03
"ZV"n-2 n-1 n
PROTEC AQ
>30 m
30 m
Fe/Zn 25x4 mm
"KV"
"ZV"m-1 m m+1
PROTEC AQ
1E3
2E3
30 mFe/Zn 25x4 mm
"KV"
3E3Skupna dolžina manjša od 250 m-F10.2
-F10.1
Fe/Zn 25x4 mm
Dovodni kabel v kovinskicevi KK45
"KV"
4E3-F3.1
-F3.2
=ZO.E3
-F2.1
-F2.2
=ZO.E2
-F1.1
-F1.2
=ZO.E1
30 mFe/Zn 25x4 mm
30 mFe/Zn 25x4 mm30 m
Fe/Zn 25x4 mm150 - 250 m 50 - 70 m300 - 350 m
5E3
-F1.2
-F1.1
-F1.4
-F1.3 -F2.2
-F2.1
-T2-T1Energetski kabel
Zračni vod ali zemeljski vod
Omrežje PTV objekt
KK45
Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m
KK45
Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m
KK45
=P.E+03
=P.E+03
=P.E+03
PROTEC B
-Fn-2 -Fn-1 -Fn
-Fm-1 -Fm -Fm+1
-F2.3
Slika 5.8: Različne izvedbe trofaznega priključka priključne merilne omarice =P.E+03 na
električno omrežje
Robert Koprivc, Diplomsko delo 63
6 SKLEP
Ker se kot zaposlen na RTV Slovenija – Oddajniki in zveze vsakodnevno srečujem z
problematiko zaščite RTV objektov (zaradi velikega števila udarov strel in slabe
prevodnosti tal), je bil namen mojega diplomskega dela obdelati problem zaščite pred
udarom strele in njenimi sekundarnimi vplivi na izpostavljenih in dislociranih objektih, ki
služijo za prenos slike, zvoka in ostalih informacijskih signalov.
Izmed vrst prenapetosti, ki se lahko pojavijo na izpostavljenem objektu, je vsekakor
najnevarnejša atmosferska prenapetost, ki je posledica udara strele.
Obravnaval sem tako zunanji kot notranji sistem zaščite pred delovanjem strele v
skladu z novim standardom SIST EN 62305. Glede na to, da so v objektu montirane
občutljive elektronske naprave (oddajniki, mikrovalovne zveze,…), izberemo pri
načrtovanju zunanje in notranje zaščite pred delovanjem strele zaščitni nivo (Protection
Level) PL-I. Z njim so definirani vsi elementi LPS, in sicer: učinkovitost zaščite 0,99,
polmer LPS-krogle R=20 m in velikost mreže 5 m.
Posebno pozornost moramo posvetiti ukrepom za zmanjšanje elektromagnetnega
impulza strele. Ti ukrepi so:
- galvansko povezovanje vseh prevodnih delov na mejah med zaščitnimi
področji LPZ,
- priklop prenapetostnih zaščitnih naprav na energetske in informacijske vode, ki
vstopajo na mejo med različnimi zaščitnimi območji,
- oklopljanje kablov, ki vstopajo na mejo med različnimi zaščitnimi območji.
Zahteva po varnem obratovanju pretvorniškega objekta in tipizacija nizkonapetostnih
instalacij narekuje uporabo enotnega zaščitnega ukrepa pred električnim udarom. Tako se
je izoblikoval naslednji opis zaščite pred električnim udarom: Priključek na
nizkonapetostno omrežje je izveden v razredu II, razdelilni sistem za ločilnim
transformatorjem pa je izveden v sistemu TN-S.
V zadnjem poglavju pa so obdelane različne izvedbe povezav priključnih merilnih
omaric z električnim omrežjem. Katero izvedbo bomo uporabili, je odvisno od vsakega
primera posebej.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 64
7 SEZNAM UPORABLJENE LITERATURE
[1] EBU Tehnical Centre Brussels, The protection of broadcasting installations against
damage by lighting, No. 3117, 1986.
[2] SIST IEC 60038, Standardne napetosti IEC, SIST, Ljubljana, september 2002.
[3] J. Voršič, J. Pihler, Tehnika visokih napetosti in velikih tokov, FERI, Maribor, 2005
[4] J. Ribič, Prenapetostna zaščita zgradb, Magistrsko delo, Univerza v Mariboru,
Fakulteta za Elektrotehniko, Računalništvo in Informatiko, Maribor, november, 2006.
[5] V. Djurica, J. Kosmač, SCALAR, kje je udarila strela?, Življenje in tehnika, februar,
2005.
[6] J. Ribič, J. Podlipnik, Prenapetostna zaščita naprav v luči novega standarda,
http://www.hermi.si/pdf/Prenapetostnazascitavlucinovegastandarda.pdf
[7] Elektroinštitut Milan Vidmar, http://observer.eimv.si/
[8] Slovensko društvo za geoelektriko, statično elektriko in strelovode, Prikaz vsebine
pravilnika in tehnične smernice zaščite pred delovanjem strele, Zbornik referatov, april,
2008.
[9] SIST EN 62305-1, Protection against lighting – Part 1: General principles, Ed. 1,
SIST, June 2002.
Robert Koprivc, Diplomsko delo 65 [10] SIST EN 62305-3, Protection against lighting – Part 3: Physical damage to
structures and life hazard, Ed. 1, SIST, June 2004.
[11] SIST EN 62305-4, Protection against lighting – Part 4: Electrical and electronic
systems within structures, Ed. 1, SIST, January 2006.
[12] DEHN + SÖHNE, Lighting Protection Guide, Neumarkt, Germany, Revised: May
2004, http://www.blitzplanner.de/.
[13] F. Curk, Problematika zaščite pred posrednim dotikom v električnih inštalacijah
RTV pretvornikov, Ref. št.: VENO - 591, Elektroinštitut Milan Vidmar, Ljubljana,
november 1989.
[14] S. Mauer, Navodila za izdajo elektroenergetskega soglasja in izvedbo
elektroenergetskega priključka za RA in TV pretvornike, Ref. št.: E – 199/90, RTV
Slovenija, Oddajniki in zveze, 30.7.1991.