Oceniając urządzenie piorunochronne należy zwrócić uwagę na zachowanie bezpiecznych odstępów pomiędzy przewodami odprowadzającymi a ludźmi

Oceniając urządzenie piorunochronne należy zwrócić uwagę na zachowanie bezpiecznych odstępów pomiędzy przewodami odprowadzającymi a ludźmi

Oceniając urządzenie piorunochronne należy zwrócić uwagę na zachowanie bezpiecznych odstępów pomiędzy przewodami odprowadzającymi a ludźmi

Praktyka pokazuje, że często stan instalacji odgromowych, nawet w miejscach uczęszczanych przez ludzi, jest co najmniej niewłaściwy. Tymczasem obiekty te są poddawane okresowym przeglądom elektrycznym, przy których nieprawidłowości powinny być natychmiast wychwycone i możliwie szybko usunięte.

Urządzenie piorunochronne LPS (ang. Lightning Protection System) powinno zapewnić odprowadzenie prądu piorunowego bezpieczne dla obiektu, urządzeń w nim zainstalowanych, a także przebywających w nim ludzi. Nie może również stwarzać zagrożenia dla osób przebywających w bliskiej odległości od obiektu. Jego zadaniem jest przechwycenie wyładowania piorunowego i odprowadzenie, a następnie rozproszenie prądu piorunowego w układzie uziomu bezszkodowo w stosunku do chronionego obiektu.

Przy ocenie zagrożenia ludzi wywołanego rozpływającym się w LPS prądem piorunowym musimy zwrócić uwagę na konieczność zachowanie bezpiecznych odstępów pomiędzy osobami a przewodami odprowadzającymi. Jeden z przypadków zagrożenia pokazany w normie, to przykład przewodów odprowadzających ułożonych na nadwieszonych konstrukcjach obiektów budowlanych.

Norma stanowi że, w takich przypadkach rzeczywisty odstęp d pomiędzy przewodem odprowadzającym a ziemią powinien wynosić:

d > 2,5 m + s

gdzie s jest odstępem izolacyjnym w metrach wyliczonym zgodnie z pkt. 6.3 normy PN-EN 62305-3:2011 Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia.

Wartość 2,5 m to umowna wysokość czubków palców człowieka, który stoi pod urządzeniem z wyciągniętą pionowo ręką.

Rys 1. Zagrożenie porażeniem w obiekcie z LPS przebiegającym przez nawieszoną część budowli

Podczas wyładowania piorunowego i przepływu prądu przez elementy LPS mogą również wystąpić przeskoki iskrowe od typowych przewodów odprowadzających do osób znajdujących się w bliskim sąsiedztwie. Zagrożenie zostało pokazane na rys. 2.

Rys 2. Zagrożenie dla człowieka w czasie przepływu prądu przez element LPS

Ochrona przed zagrożeniem spowodowanym możliwością porażenia wymaga zastosowania środków pozwalających na ograniczenie napięć dotykowych do bezpiecznych poziomów.

Niestety, trudno jest jednoznacznie określić graniczne poziomy napięcia dotykowego, w oparciu o które należałoby zastosować dodatkowe środki ograniczające występujące zagrożenie piorunowe. Dlatego norma PN-EN 62305-3:2011 wprowadziła prostszy sposób pozwalający zapewnić bezpieczeństwo ludziom, polegający na sprawdzeniu warunków, których spełnienie oznacza ograniczenie zagrożenia stwarzanego przez napięcia dotykowe do odpowiednich poziomów.

Nie występuję niebezpieczeństwo porażenia napięciem dotykowym jeżeli spełniony jest przynajmniej jeden z poniższych warunków:

•prawdopodobieństwo, że w pobliżu przewodów odprowadzających mogą znaleźć się osoby jest bardzo małe,

•czas w jakim osoby mogą przebywać w pobliżu przewodów odprowadzających jest bardzo krótki,

•jako przewodowy odprowadzające urządzenia piorunochronnego wykorzystane zostały kolumny rozległej metalowej struktury obiektu lub różne słupy połączone wzajemnie ze stalowymi elementami obiektu i posiadające galwaniczną ciągłość połączeń,

•w promieniu do 3 m od przewodu odprowadzającego rezystywność warstwy powierzchniowej gruntu nie jest mniejsza niż 5 kΩ m (wg PN-EN 62305-3:2009) lub rezystancja przejścia warstwy powierzchniowej gruntu, w granicach 3 m od przewodu oprowadzającego, jest nie mniejsza niż 100 kΩ (wg PN-EN 62305-3:2011).

W obydwu wersjach normy możemy znaleźć uwagę, że warstwa materiału izolacyjnego w pobliżu przewodu odprowadzającego, np. asfaltu o grubości 5 cm (lub warstwa żwiru o grubości 15 cm), redukuje zwykle zagrożenie do tolerowanego poziomu.

Rys. 3. Przykładowe rozwiązania ochrony przed napięciem dotykowym – zastosowanie warstwy materiału izolacyjnego

W przypadku, gdy żaden z przedstawionych powyżej warunków (a-d) nie może być spełniony, to w celu ochrony przed porażeniem osób napięciami dotykowymi należy przedsięwziąć jeden z poniższych środków:

  • zastosowanie izolowanego przewodu odprowadzającego. Izolacja ma zapewniać napięcie udarowe wytrzymywane o kształcie 1,2/50 μs nie mniejsze niż 100 kV (materiałem takim może być np. polietylen sieciowany o grubości przynajmniej 3 mm);

  • zminimalizowania prawdopodobieństwa dotknięcia przez przypadkową osobę przewodu odprowadzającego, co może być osiągnięte poprzez fizyczne ograniczenie dostępu do przewodu odprowadzającego i/ lub poprzez umieszczenie tablic ostrzegawczych.

Rys. 4. Przykładowe rozwiązania ochrony przed napięciami dotykowym; a), b) – zastosowanie specjalnego przewodu uziemiającego o izolacji wysokonapięciowej (CUI-L – prod. DEHN) oraz c) przykład tabliczki ostrzegawczej o występującym zagrożeniu piorunowym ( prod. Lobograf – Andrychów)

Proste zasady przedstawione powyżej pozwalają zminimalizować zagrożenie porażenia napięciem dotykowym podczas przepływu prądu pioruna przez przewody odprowadzające. W praktyce są one jednak pomijane lub traktowane w sposób dowolny. Świadczą o tym liczne przykłady, którym warto przyjrzeć się bliżej.

Rys. 5. Nieizolowany przewód odprowadzający w bliskiej odległości miejsc siedzących dla gości lokalu

Jak widać na fotografii z rys. 5 goście tego lokalu mają miejsca siedzące tuż przy jednym z nieizolowanych przewodów odprowadzających. Podobnie na rys 6. – zmęczeni studenci mogą sobie odpocząć na ławeczce tuż obok elementów urządzenia piorunochronnego.

Rys. 6. Nieizolowany przewód odprowadzający przy ogólnodostępnej ławce

Kolejne niechlubne przykłady dotyczą izolowania przewodu odprowadzającego. Na fotografii z rys. 7 widoczna jest trasa spacerowa w jednym polskich zabytków klasy 0.

Rys. 7. Nieprawidłowo wykonana osłona przewodów odprowadzających; a) metalowa rurka o grubej ściance nie spełnia norm; b) zbyt niska rurka osłonowa

Pierwszy przewód odprowadzający znajduje się na początku trasy i ma metalową osłonę w postaci rurki. Kolejne przewody odprowadzające (po modernizacji LPS) otrzymały osłony z rurki wykonanej z tworzywa (rurka instalacyjna o grubej ściance ale czy o wytrzymałości udarowej wymaganej przez normę?). Wysokość rurki to ok. 1,6 m – i nie dochodzi ona do podłoża.

Rys. 8. Niechlubny przykład niepoprawnie założonych osłon izolacyjnych

Kolejne przykłady to krótkie rureczki osłaniające – w tym przypadku można chyba tylko mówić o tym, że stanowią one osłonę mechaniczną dla przewodu uziemiającego (rys. 8a – blok mieszkalny w Krakowie i budynek obok uczęszczanego przejścia w podgórskiej miejscowości uzdrowiskowej rys. 8b). Na koniec przykład często spotykany w praktyce, gdy podczas prac fachowiec myśli tylko o „swoim” zakresie wykonywanych robót, a kompleksowe myślenie o bezpieczeństwie jest pominięte.

Rys. 9. Przewód odprowadzający umieszczony zbyt plisko metalowej rynny

Pierwszy przykład to wejście na dworzec kolejowy w dużym mieście (rys. 9), czyli jest prawdopodobieństwo, że w czasie burzy ktoś postanowi schronić się pod zadaszeniem. Zastosowano tu osłonę przewodu odprowadzającego z pomocą rurki instalacyjnej (co prawda za krótkiej) – ale nikt nie zwrócił uwagi, że obok jest metalowa rynna, która na wysokości zadaszenia prawie dotyka przewodu odprowadzającego. Podobny błąd pokazano na ostatnich dwóch zdjęciach z rys. 10.

Rys. 10. Błąd polegający na umieszczeniu metalowej rynny w bliskiej odległości przewodu odprowadzającego

W celu ochrony od porażeń napięciami dotykowymi w budynku ośrodka sportów zimowych zastosowano specjalne przewody o izolacji wysokonapięciowej – ochrona do wysokości ok. 3,5 od poziomu gruntu. Jednak instalator nie zwrócił uwagi na to, że w miejscu, gdzie mamy do czynienia z nieizolowanym przewodem odprowadzającym następuje zbliżenie z metalową rynną – i że rynna i przewód biegną równolegle.

Projektanci i wykonawcy bardzo rzadko zwracają uwagę na fakt, że w normach serii PN-EN 62305 przewidziano możliwość stosowania tablic ostrzegających lub informujących o występującym zagrożeniu (rys. 4c), które również redukują ryzyko porażenia prądem pioruna.

Wartym podkreślenia jest fakt, że część problemów powstaje nie na etapie projektowania czy wykonawstwa instalacji odgromowej, ale w czasie modernizacji obiektu. Na przykład często przy ocieplaniu starszych budynków instalacja odgromowa zostaje zakryta w dowolny, wygodny dla budowlańców sposób.

Autor: mgr inż. Krzysztof Wincencik
DEHN Polska