prenapetostna zaščita stavb
TRANSCRIPT
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO,
RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO
Tomaž Volmajer
PROJEKTIRANJE PRENAPETOSTNE
ZAŠČITE STAVB V OKVIRU NOVEGA
GRADBENEGA ZAKONA
Diplomsko delo
Maribor, september 2019
II
PROJEKTIRANJE PRENAPETOSTNE ZAŠČITE STAVB V
OKVIRU NOVEGA GRADBENEGA ZAKONA
Diplomsko delo
Študent: Tomaž Volmajer
Študijski program: 1. stopnja – Elektrotehnika VS
Smer: Močnostna elektrotehnika
Mentor: doc. dr. Janez Ribič, univ. dipl. inž. el.
Somentor: Zdravko Štraser, univ. dipl. inž. el., Lineal d.o.o.
Lektorica: Katja Vajda, prof. slov.
III
Zahvala
Zahvala gre mentorjema, Janezu Ribiču in Zdravku
Štraserju, za usmerjanje in pomoč pri izdelavi diplomskega
dela. Zahvaljujem se podjetju Lineal d. o. o. za pomoč pri
zbiranju literature in projektnega materiala ter nasvete. Še
posebno se zahvaljujem družini in prijateljem za podporo
skozi študij.
IV
Projektiranje prenapetostne zaščite stavb v okviru
novega gradbenega zakona
Ključne besede: prenapetostna zaščita, električne inštalacije, zakon, standardi, projekt
UDK: 621.316.91(043.2)
Povzetek
Cilj je izdelava projekta prenapetostne zaščite objekta, ki upošteva vse možne ukrepe za
zmanjšanje tveganja za električni udar kot posledica pojava prenapetosti. Projekt bo
zajemal tehnični in ekonomski del, kjer bom ovrednotil vse te ukrepe s predvidenimi
stroški. Na osnovi zakona, standardov in smernic s tega področja bom predstavil primer
pravilnega projekta prenapetostne zaščite stavbe, ki je lahko osnova za nadaljnje delo.
To diplomsko delo je lahko zasnova za projektante električnih inštalacij in vzorec za
projektiranje prenapetostne zaščite.
V
Designing of building's SPD in accordance to the
Building Act
Keywords: surge protection, electrical installations, law, standards, project
UDC: 621.316.91(043.2)
Abstract
The goal is to design a project for surge protection of a building, which takes into account
all possible measures to reduce the risk of electric shock as a result of the occurrence of
overvoltage. The project will cover a technical and an economic part where I will evaluate
all these measures at an estimated cost. I will present, based on the law, standards and
guidelines, an example of a proper project for surge protection of a building, which can
be the basis for further work. This diploma can be an example for electrical installation
engineers and a sample design for surge protection.
VI
KAZALO VSEBINE
1 UVOD ........................................................................................................................ 1
2 PREDSTAVITEV ZAKONODAJE IN STANDARDOV ....................................................... 3
2.1 Gradbeni zakon ..................................................................................................... 3
2.2 Pravilnik o zaščiti stavb pred delovanjem strele .................................................. 6
2.3 Tehnična smernica .............................................................................................. 10
3 SEDANJE STANJE PROJEKTIRANJA ........................................................................... 13
3.1 Vsebina projektne dokumentacije ...................................................................... 13
3.1.1 IZP ............................................................................................................... 14
3.1.2 DGD ............................................................................................................. 14
3.1.3 PZI ............................................................................................................... 15
3.1.4 PID ............................................................................................................... 16
3.2 Problematika ....................................................................................................... 17
3.3 Pomanjkljivosti sedanjega načina projektiranja ................................................. 20
4 IZBIRA UKREPOV ZA ZAŠČITO PRED PRENAPETOSTMI ........................................... 21
4.1 Na kratko o nastanku prenapetosti .................................................................... 21
4.1.1 Atmosferske prenapetosti .......................................................................... 22
4.1.2 Zunanji sistem zaščite pred delovanjem strele .......................................... 23
4.1.3 Notranji sistem zaščite pred delovanjem strele ......................................... 24
4.1.4 Komponente tveganja................................................................................. 24
4.1.5 Izračun tveganja .......................................................................................... 26
4.2 Izbira prenapetostne zaščite ............................................................................... 28
4.2.1 Postopek nameščanja prenapetostne zaščite ............................................ 30
4.2.2 Prenapetostna zaščita I. stopnje ................................................................. 32
4.2.3 Prenapetostna zaščite II. stopnje ................................................................ 33
4.2.4 Prenapetostne zaščite stopnje I + II ............................................................ 35
VII
4.2.5 Prenapetostne zaščite III. stopnje............................................................... 36
4.2.6 Izvedbe prenapetostne zaščite ................................................................... 38
4.2.7 Energijski pretok prenapetostne zaščite .................................................... 39
4.2.8 Ekonomski vidik izbire prenapetostne zaščite ............................................ 41
4.3 Izbira sekundarnih ukrepov ................................................................................ 44
4.3.1 Sistem ozemljevanja ................................................................................... 44
4.3.2 Izenačitev potenciala .................................................................................. 44
4.3.3 Prostorsko ščitenje...................................................................................... 46
4.3.4 Okloplanje in ščitenje vodov ....................................................................... 47
4.3.5 Potek vodov ................................................................................................ 48
4.3.6 Ščitenje komunalnih vodov ......................................................................... 49
4.3.7 Koordinirana prenapetostna zaščita ........................................................... 50
4.3.8 Zaščita strukturiranega omrežja ................................................................. 53
5 EKSPERIMENTALNI DEL ........................................................................................... 56
5.1 Predstavitev objekta ........................................................................................... 56
5.2 Tehnični in ekonomski del projekta stavbe ........................................................ 58
5.3 Izboljšave projekta .............................................................................................. 64
6 INTEGRACIJA V CELOTNI PROJEKT .......................................................................... 66
6.1 Povezava z električnimi inštalacijami ................................................................. 68
6.2 Povezava z gradbenim delom projekta .............................................................. 70
7 ZAKLJUČEK .............................................................................................................. 71
8 LITERATURA IN VIRI................................................................................................. 73
9 PRILOGE .................................................................................................................. 77
A Izračun s programom Risk asssesment manager ........................................ 77
B Primer projekta ........................................................................................... 79
C Slike s primeri prenapetostne zaščite ....................................................... 121
VIII
KAZALO SLIK
Slika 2.1: Hierarhija veljavnih zakonov in predpisov ........................................................ 5
Slika 2.2: Izokeravnična karta gostote strel za Slovenijo .................................................. 8
Slika 3.1: Primer stikala RCD, uničenega zaradi prenapetosti ........................................ 18
Slika 4.1.1: Razdelitev prenapetosti glede na nastanek ................................................. 21
Slika 4.2: Izračunano tveganje obstoječe stavbe s programom RAC .............................. 27
Slika 4.3: Izračunano tveganje stavbe z dodatnimi ukrepi s programom RAC ............... 27
Slika 4.4: Shematski prikaz zaščitnih con pred udarom strele ........................................ 28
Slika 4.5: Princip umeščanja in stopnje prenapetostne zaščite ...................................... 31
Slika 4.6: Izgled prenapetostne zaščite I. stopnje in prerez modula z iskriščem ............ 33
Slika 4.7: Tipična oblika vala za preizkus I. stopnje prenapetostne zaščite .................... 33
Slika 4.8: izgled prenapetostne zaščite II. stopnje in prerez varistorskega modula ....... 34
Slika 4.9: Tipična oblika vala za preizkus II. stopnje prenapetostne zaščite ................... 35
Slika 4.10: Izgled prenapetostne zaščite stopnje I + II .................................................... 36
Slika 4.11: Tipična oblika vala za preizkus III. stopnje prenapetostne zaščite ................ 37
Slika 4.12: Primer namestitve III. stopnje prenapetostne zaščite .................................. 37
Slika 4.13: Namestitev prenapetostne zaščite v sistemu TN-C-S ................................... 38
Slika 4.14: Vezave prenapetostne zaščite z varistorskimi moduli .................................. 38
Slika 4.15: Vezave prenapetostne zaščite z varistorskimi moduli in iskriščem .............. 39
Slika 4.16: Energija impulza ob nastanku prenapetosti, ................................................. 40
Slika 4.17: Količina odvedene energije pri kaskadno nameščeni prenapetostni zaščiti. 41
Slika 4.18: Izenačitev potenciala v zgradbi ..................................................................... 45
Slika 4.19: Ščitenje signalnega kabla s kabelskim oklopom ............................................ 47
Slika 4.20: Razporeditev kablov po kabelskih policah .................................................... 48
Slika 4.21: Izenačitev potenciala kovinskih vodov z objemkami .................................... 49
Slika 4.22: Impedančna koordinacija prenapetostne zaščite ......................................... 50
Slika 4.23: Izgled impedančne enote, ki služi koordinaciji prenapetostne zaščite ......... 51
Slika 4.24: Koordinacija prenapetostne zaščite s spremembo URES................................ 51
Slika 4.25: Koordinacija prenapetostne zaščite z uporabo različnih karakteristik ......... 52
IX
Slika 4.26: Koordinirani prenapetostni zaščiti, združeni v enem elementu ................... 53
Slika 4.27: Prenapetostna zaščita strukturiranega omrežja ........................................... 54
Slika 4.28: Shema namestitve in prikaz elementov v zaščiti strukturiranega omrežja .. 55
Slika 5.1: Objekt, ki ga obravnavamo, pogled z južne strani. ......................................... 57
Slika 5.2: Objekt, ki ga obravnavamo, pogled s severne strani. ..................................... 57
Slika 5.3: LPZ cone obravnavane stavbe ......................................................................... 59
Slika 5.4: Obstoječa PS-PMO je brez prenapetostne zaščite .......................................... 60
Slika 5.5: Moduli za ščitenje telekomunikacijskega omrežja pred prenapetostmi ........ 65
Slika 6.1: Pravilno nameščena prenapetostna zaščita .................................................... 68
Slika 6.2: Kritične povezave pri namestitvi prenapetostne zaščite, uporaba vezave »V«
................................................................................................................................ 69
Slika 9.1: Simulacija 3D izgleda stavbe po rekonstrukciji ............................................. 107
Slika 9.2: Situacija objekta ............................................................................................ 107
Slika 9.3: Tloris kleti ...................................................................................................... 108
Slika 9.4: Tloris pritličja - mala moč .............................................................................. 109
Slika 9.5: Tloris pritličja - šibki tok ................................................................................. 110
Slika 9.6: Tloris kleti - ozemljitev................................................................................... 111
Slika 9.7: Glavni razvod moči ........................................................................................ 112
Slika 9.8: SPD stopnje I + II v razdelilcu črpališča .......................................................... 121
Slika 9.9: SPD stopnje I + II v močnostnem delu razdelilca črpališča ............................ 122
Slika 9.10: SPD II. stopnje v etažnem razdelilcu............................................................ 123
Slika 9.11: SPD I. stopnje (100 kA, posebne izvedbe) v razdelilni omari ...................... 124
Slika 9.12: SPD I. stopnje v razdelilni omari .................................................................. 125
Slika 9.13: SPD II. stopnje v razdelilcu razsvetljave ...................................................... 126
KAZALO TABEL
Tabela 4.1: Določanje prenapetostne zaščite I. stopnje ................................................. 32
Tabela 4.2: Določanje prenapetostne zaščite II. stopnje ................................................ 34
Tabela 4.3: Načrtovanje LPMS ........................................................................................ 42
Tabela 5.1: Predvideni stroški izvedbe prenapetostne zaščite stavbe ........................... 62
X
SEZNAM SIMBOLOV
Rx tveganje [leto-1]
L dolžina [m]
Iimp impulzni tok [kA]
Imax največji udarni odvodni tok [kA]
In nazivni odvodni tok [kA]
W/R specifična energija toka strele [kJ/Ω]
t čas [s], [ms], [μs]
i tok [A], [kA]
Lx induktivnost [mH]
Rx ohmska upornost [Ω]
Xx induktivna upornost [Ω]
Zx impedanca [Ω]
URES preostala (rezidualna) napetost odvoda prenapetostne zaščite [kV]
SEZNAM KRATIC
GZ gradbeni zakon
GD gradbeno dovoljenje
TN sistem ozemljevanja, zvezdišče (N) v transformatorju je ozemljeno
(fr. Terre, fr. Neutre)
TN-C sistem ozemljevanja, N in PE vodnik sta združena v PEN (fr. Combine)
TN-S sistem ozemljevanja, N in PE vodnik sta ločena (fr. Separe)
TN-C-S sistem ozemljevanja, N in PE vodnik najprej združena, nato se ločita
TT sistem ozemljevanja, ozemljitev sistema preko direktne ozemljitve
IT sistem ozemljevanja, zvezdišče (N) v transformatorju je izolirano (fr. Isole)
TSG tehnična smernica za graditev
SIST slovenski inštitut za standardizacijo
EN evropski standard
ISO mednarodna organizacija za standardizacijo
(ang. International Organization for Standardization)
XI
DIN nemški inštitut za standardizacijo (nem. Deutsches Institut für Normung)
SFRJ Socialistična federativna republika Jugoslavija
RS Republika Slovenija
IZP idejna zasnova za pridobitev projektnih in drugih pogojev
DGD projektna dokumentacija za pridobitev mnenj in GD
PZI projektna dokumentacija za izvedbo gradnje
PID projektna dokumentacija izvedenih del
DNZO dokumentacija za pridobitev GD za nezahtevne objekte
DSN dokumentacija za pridobitev GD za spremembo namembnosti
DZO dokazilo o zanesljivosti objekta
GJI gospodarska javna infrastruktura
IT informacijska tehnika
LPL zaščitni nivo sistema zaščite pred delovanjem strele
(ang. Lightning Protection Level)
LPZ zaščitna cona pred udarom strele (ang. Lightning Protection Zone)
LPS sistem zaščite pred strelo, strelovod (ang. Lightning Protection System)
SPD prenapetostna zaščita, odvodnik (ang. Surge Protective Device)
RAC program za izračun tveganja (ang. Risk Assessment Calculator)
LEMP EM učinki udara strele (ang. Lightning Electromagnetic Impulse)
LPMS notranji sistem zaščite pred elektromagnetnim udarom strele
(ang. LEMP Protection Measures System)
L linijski, fazni vodnik
N nevtralni vodnik
PE zaščitni vodnik
PEN nevtralno-zaščitni vodnik
EM elektromagnetno
EMP elektromagnetni impulz
RCD diferenčno tokovno stikalo (ang. Residual Current Device)
G tip RCD stikala, nezakasnjen, splošni tip (ang. General)
S tip RCD stikala, zakasnjen, selektivni tip (ang. Selective)
XII
MOV varistor na bazi kovinskega oksida (ang. Metal Oxide Varistor)
SG iskrišče (ang. Spark Gap)
TK telekomunikacije
NN nizkonapetostno
GIP glavna izenačitev potenciala
DIP dodatna izenačitev potenciala
KNX odprt protokol za sisteme avtomatizacije stavb (okraj. Konnex)
M-bus protokol komunikacije sistemov nadzora (okraj. Meter-bus)
PROFIBUS protokol komunikacije sistemov avtomatizacije (ang. Process Field Bus)
UTP neoklopljene parice (ang. Unshielded Twisted Pair)
FTP oklopljene parice, ščitenje z folijo (ang. Foiled Twisted Pair)
STP oklopljene parice, ščitenje z opletom (ang. Shielded Twisted Pair)
VF visokofrekvenčno
EMC elektromagnetna združljivost (ang. ElectroMagnetic Compatibility)
PS-PMO prostostoječa priključno merilna omara
R-G glavni razdelilec
R-K razdelilec kotlovnice
R-P razdelilec pritličja
R-N razdelilec nadstropja
R-DV razdelilec dvigala
LED svetleča dioda (ang. Light-Emitting Diode)
INOX nerjavno jeklo (fr. Inoxydable)
Rf nerjavno jeklo (nem. Rostfrei)
FeZn pocinkano jeklo, železo (Fe), cink (Zn)
1
1 UVOD
Projektiranje električnih inštalacij in prenapetostne zaščite na objektih predstavlja
pomemben in zahteven del načrta zgradbe. K temu prispeva edinstvenost vsakega
objekta in vrsta unikatnih problemov, ki se pojavljajo pri projektiranju posameznih
objektov.
Ena najpomembnejših nalog projektanta električnih inštalacij je zagotavljanje varnosti
pred električnim udarom v objektu. Električni udar se v večini primerov pojavi kot
posledica zemeljskega stika v električnih inštalacijah objekta. V določenih primerih pa je
lahko tudi posledica dielektričnega preboja izolacije, ki pa ga povzroči prenapetost. Za
zagotavljanje te zaščite so uporabljeni najrazličnejši zaščitni elementi in ukrepi, kot so
varovalke, diferenčna zaščita in ustrezna električna oprema. Sem spada tudi
prenapetostna zaščita. Pri projektiranju zgradb se glavni poudarek daje projektiranju
električnih inštalacij, projektiranju prenapetostne zaščite pa ne. V kolikor se projektira
strelovod, se vključi tudi ta del. V določenih primerih projektov je lahko izbrana tudi
neustrezno. Objekt, ki nima prenapetostne zaščite ali pa je ta neustrezna, lahko povzroči
veliko ekonomsko škodo, v najhujšem primeru tudi izgubo človeškega življenja.
Prenapetosti se v električnih inštalacijah lahko pojavijo zaradi notranjih vzrokov (stikalne
prenapetosti) ali pa zaradi zunanjih vplivov (prenapetosti atmosferskega izvora).
Integralni del Gradbenega zakona iz leta 2017, ki je začel veljati junija 2018, je Pravilnik
o zaščiti stavb pred delovanjem strele. V svoji vsebini določa metodologijo izbire zaščite,
ki je podana v Tehnični smernici: Zaščita pred delovanjem strele. V svoji vsebini se
smernica sklicuje na standarde, namenjene zaščiti pred delovanjem strele. Integralni del
smernice je tudi zaščita električnih in elektronskih sistemov v zgradbah, kamor spada
tudi prenapetostna zaščita.
2
Osnovni namen tega diplomskega dela bi tako bil zasnova projekta prenapetostne
zaščite določene stavbe, ki bi ustrezno ščitila naprave in ljudi v njej pred vplivi
prenapetosti ob upoštevanju prenovljenega Pravilnika o zaščiti pred delovanjem strele
in stanja tehnike na tem področju, ki jo določa standard.
Družina SIST EN 62305 obravnava zaščito pred delovanjem strele. Obravnava vzroke za
nastanek škode kot tudi vse možne vrste ukrepov. SIST EN 60305-4 iz te družine
podrobno obravnava notranjo zaščito stavb pred prenapetostmi. Ta del zaščite bo tudi
osnovna tema tega diplomskega dela. Določil bom vse možne vzroke za pojav
prenapetosti v stavbi. Na osnovi tega bom po SIST EN 62305-2 določil tveganje za pojav
škode in na osnovi teh rezultatov določil ukrepe in izbral ustrezne elemente
prenapetostne zaščite. Poleg elementov prenapetostne zaščite bom določil še
morebitne sekundarne ukrepe (za dele stavbe, ki ob normalnem delovanju niso pod
nevarno napetostjo, za zaščito pred prenapetostmi), kot so ustrezne galvanske povezave
kovinskih delov v stavbi, elektromagnetno ščitenje – oklopljanje sten objektov,
oklopljanje kablov in izbira ustreznega sistema ozemljevanja električnih inštalacij v
stavbi (TN ali TT sistem ozemljevanja). Ti ukrepi v aktualnih projektih niso zastopani v
dovolj veliki meri. Zahteve za prenapetostno zaščito so še posebej visoke pri objektih z
visoko občutljivo elektronsko opremo, kot so npr. bolnišnice ali znanstveno-raziskovalne
ustanove.
Čeprav je ob projektiranju elektro inštalacij običajno poudarek na zaščitnih napravah
pred nadtoki, se v zadnjih letih vse več pozornosti namenja tudi prenapetostni zaščiti.
Tako je v katalogih lahko zaslediti večjo in bolj raznoliko ponudbo naprav za varovanje
pred delovanjem strele. Z uveljavitvijo novih pravilnikov in tehničnih smernic so se
pojavili tako članki kot tudi razna diplomska in magistrska dela na to temo.
3
2 PREDSTAVITEV ZAKONODAJE IN STANDARDOV
2.1 Gradbeni zakon
S 1. 6. 2018 so v veljavo stopili trije novi zakoni s področja urejanja prostora in gradenj.
Gre za Zakon o urejanju prostora, Gradbeni zakon in Zakon o arhitekturni in inženirski
dejavnosti. Največ pozornost javnosti je bil deležen prav Gradbeni zakon, ki ključno
vpliva na vsakega graditelja.
Gradbeni zakon je nadomestil prejšnji Zakon o graditvi objektov in na področju gradenj
prinesel številne novosti in poenostavitve postopkov. Uveden je bil nov koncept
dovoljevanja gradenj, ki v določenih primerih omogoča pridobitev gradbenega
dovoljenja s predložitvijo manj obsežne dokumentacije kot do sedaj. V postopku izdaje
GD pa sodelujejo tudi strokovnjaki s področij gradbeništva in arhitekture.
V GZ so urejena področja projektiranja, dovoljevanja gradenj, gradnja objektov sama,
uporaba objektov, vzdrževanje in inšpekcijsko nadzorstvo. Pogoji so posebej določeni za
začetek gradnje in uporabo stavb, gradnja brez GD in pristojnost dovoljevanja (upravne
enote in Ministrstvo za okolje in prostor). Zakon pa določa tudi objekte državnega
pomena, udeležence pri gradnji in opredeljuje inšpekcijske pristojnosti (občinski in
državni inšpektorji).
Namen GZ je v prvi vrsti zaščita javnega interesa pri gradnji objektov. Prav iz tega razloga
zakon spreminja številne izraze in uvaja novosti. Slednje veljajo na področju pridobivanja
GD, pravne varnosti za vlagatelje ter nadzora in legalizacije (neproblematičnih) črnih
gradenj. GZ spreminja in širi definicijo objekta tudi na določene gradbene posege, ki po
prej veljavnem zakonu niso imeli lastnosti objekta in so zato bili izvzeti iz sistema
nadzora.
Pri projektih, ki zahtevajo GD, je potrebno, da je pri gradnji udeležen nadzornik. Gre za
pravno ali fizično osebo, ki kot udeleženec pri graditvi objektov izvaja nadzor nad
4
gradnjo. Imenuje ga investitor in mora izpolnjevati pogoje za pooblaščenega arhitekta
ali inženirja. Nadzornik ni potreben v primeru nezahtevnega objekta, ki ga bo gradil
ustrezno usposobljen izvajalec.
Izvaja se tudi inšpekcijski nadzor na področju prijav začetka gradnje, izpolnjevanja
bistvenih zahtev, nelegalnih in nevarnih objektov ter neskladne uporabe. Nadzor glede
gradenj, za katere je predpisano GD, izvajajo državni gradbeni inšpektorji. Če za gradnjo
ni predvideno GD, je za to pristojna občinska inšpekcija.
GZ zajema in se sklicuje na uporabo standardov, pravilnikov in tehničnih smernic za
pravilno in kakovostno gradnjo stavb. Bistvene zahteve gradbenega zakona zajemajo
med drugim:
• mehanska stabilnost in odpornost,
• požarna varnost,
• zdravstvena in higienska zaščita ter zaščita okolja,
• varna uporaba,
• protihrupna zaščita,
• ohranjanje toplote in varčevanje energije,
• univerzalna graditev in raba objektov,
• trajnostna raba naravnih virov.
GZ določa tudi vrstni red uporabe normativnih dokumentov (tehnična smernica za
graditev (TSG), privzeti evropski standard (SIST EN), izvirni slovenski standardizacijski
dokument (SIST), privzeti mednarodni standard (SIST ISO), privzeti tuj standard (npr. SIST
DIN) in druge javno dostopne tehnične specifikacije). [33]
5
Za temo, ki jo obravnavamo, so pomembni naslednji našteti dokumenti,
za področje elektroinštalacij:
• Pravilnik o zahtevah za nizkonapetostne električne inštalacije v stavbah,
• Tehnična smernica za graditev TSG-N-002:2013 Nizkonapetostne električne
inštalacije,
za področje zaščite stavb pred delovanjem strele:
• Pravilnik o zaščiti stavb pred delovanjem strel,
• Tehnična smernica za graditev TSG-N-003:2013 Zaščita pred delovanjem strele,
za področje požarne varnosti v zgradbah:
• Pravilnik o požarni varnosti v stavbah,
• Tehnična smernica za graditev TSG-N-001:2013 Požarna varnost v stavbah.
Vsi našteti predpisi so samostojni dokumenti, ki so med seboj tudi tesno povezani. Zato
moramo pri projektiranju prenapetostne zaščite upoštevati tudi predpise s področja
elektroinštalacij in požarne varnosti. Tehnične smernice se sklicujejo tudi na številne
predpise, ki podrobno opisujejo zahteve za obravnavan tip inštalacij. Shematski prikaz
hierarhije predpisov je prikazan na sliki 2.1. Tehnične smernice in predpisi s področja
zaščite pred delovanjem stele so predstavljene v nadaljevanju.
StandardSIST EN 62305
in drugi
Tehnična smernicaTSG-N-003
Zaščita pred delovanjem strele
Pravilnik o zaščiti stavb pred delovanjem strele
Pravilnik o zahtevah za nizkonapetostne električne
inštalacije v stavbah
Tehnična smernicaTSG-N-002
Nizkonapetostne električne inštalacije
StandardSIST EN 60364
in drugi
Tehnična smernicaTSG-N-001
Požarna varnost v stavbah
Pravilnik o požarni varnosti v stavbah
StandardSIST ISO 8421
in drugi
Slika 2.1: Hierarhija veljavnih zakonov in predpisov
6
2.2 Pravilnik o zaščiti stavb pred delovanjem strele
Pravilnik predstavlja varno rešitev problema na podlagi zahtev standardov, zakonov in
uredb, veljajo za vse in vsi jih moramo upoštevati. O izdelavi projektne dokumentacije
prenapetostne zaščite se orientiramo po Pravilniku o projektni dokumentaciji, ta določa
vsebino projektne dokumentacije za manj zahtevne in zahtevne objekte. Pravilnik o
zaščiti stavb pred delovanjem strele določa zahteve, s upoštevanjem katerih zagotovimo
ustrezno zaščito stavb pred strelo in njenimi vplivi. S temi zahtevami ščitimo premoženje
in živa bitja v stavbah in okolici. Omenimo tudi Zakon o gradbenih proizvodih, ta definira
gradbene proizvode, kot produkt, ki je izdelan za stalno vgraditev v objekte. S 25. 4. 2009
se je končala veljava Pravilnika o tehničnih predpisih in strelovodih (Uradni list SFRJ, št.
13/68), z uveljavitvijo sta ga nadomestila (Uradni list RS, 28/2009) Pravilnik o zaščiti
stavb pred delovanjem strele in (Uradni list RS, 58/2000) Zakon o gradbenih proizvodih.
Pravilnik o zaščiti stavb pred delovanjem strele uveljavlja ukrepe, ki zagotavljajo
ustrezno zaščito objektov pred delovanjem strele. Namen pravilnika je zaščita ljudi, živali
in materialnega premoženja v objektih in neposredni okolici. V kombinaciji z drugimi
pravilniki se določijo zahteve za požarno varnost, s čemer zagotavljamo požarno varnost
objekta. Pravilnik uporabljamo pri gradnji, projektiranju, vzdrževanju in rekonstrukcijah
objektov in z njim zagotovimo zadostno varnost objekta pred delovanjem strele ter
njenimi vplivi.
Sistem zaščite pred strelo se sestoji iz opreme in naprav, ki so načrtovane na tak način,
da so zmožne odvesti prenapetost v zemljo brez nastanka škode. Sistem zaščite pred
strelo (LPS) mora biti načrtovan, izdelan, vzdrževan na način, da:
- odvede nastale prenapetosti v zemljo brez škode in brez poškodb ljudi in živih
bitij, pri tem ne smejo nastati električni obloki, nevarna iskrenja ali povzročiti
požara,
- čim bolj omeji okvare nameščenih električnih in elektronskih ter ostalih sistemov
- z izenačitvijo potenciala zagotovi napetosti koraka in dotika, ki so dovolj nizke,
da ne ogrožajo oseb ali živih bitij.
7
Po pravilniki nadalje določimo zaščitni nivo pred delovanjem stele (LPL), ta se določi na
osnovi karte vrednosti največjih gostot strel na obravnavanem področju (slika 2.2),
imenovana izokeravnična karta, natančne številske vrednosti so podane tudi v tabeli.
Karta gostote strel je tudi priloga Pravilnika o zaščiti pred delovanjem strele. Izdela se
ocena tveganja, po postopku zapisanem v tehnični smernici in SIST EN 62305-2 (poglavje
4.1.4). Vsak objekt mora obvezno biti opremljen s sistemom zaščite pred strelo, najmanj
zaščitnega nivoja IV, to velja tako za zahtevne kot tudi za manj zahtevne objekte, z izjemo
eno- in dvostanovanjskih objektov. Podrobneje so zaščitni nivoji opisani v predpisih in
tehnični smernici in predstavljajo skupino zaščitnih ukrepov, ki so namenjeni zaščiti pred
udarom strele in njenimi vplivi. Nivo I lahko ščiti tudi pred najbolj močnimi udari, najnižji
nivo VI je zasnovan kot osnovna zaščita objektov.
Vsaka stavba, ki je opremljena z električnimi instalacijami, mora imeti tudi izvedeno
ozemljilo, ki omogoča pravilno delovanje prenapetostne zaščite in LPS. Načrt električnih
inštalacij in električne opreme objekta mora zagotavljati vse rešitve in ukrepe za
električne napeljave objekta. Načrt mora biti usklajen z ostalimi deli projekta in jih po
potrebi tudi vključiti v načrt. To še posebej velja za sistem izenačitve potenciala,
zunanjega lovilnega sistema z odvodi in za sistem zaščite pred strelo v notranjosti stavbe.
Ko so pri načrtovanju, vzdrževanju ter izvedbi sistema zaščite pred strelo zadoščeni vsi
ukrepi in pogoji, opisani v tehnični smernici in standardih, je načrt elektro inštalacij
skladen tudi s pravilnikom. Če sta tehnika in razvoj prenapetostne zaščite toliko
napredovala, se lahko izvedejo tudi ukrepi, ki so drugačni od tistih v tehnični smernici, v
kolikor nova tehnika zaščite zagotavlja stopnjo varnosti, ki je vsaj enaka zahtevam
pravilnika. Še vedno pa je pri tem potrebno izvesti oceno tveganja in opraviti preizkuse,
kot jih zahteva pravilnik.
8
Slika 2.2: Izokeravnična karta gostote strel za Slovenijo
Vzdrževanje in pregledi
Preglede sistema, ki zajema meritve in preizkuse, moramo izvesti po zaključeni
namestitvi in po popravilih, rekonstrukcijah ali drugih spremembah. Preglede moramo
izvajati skladno s SIST EN 62305-3, z upoštevanjem prejšnjih pregledov in obstoječih
poročil. Pregled poteka po načrtu prenapetostne zaščite, ki vsebuje razlage za
posamezne rešitve, opis notranjega in zunanjega sistema zaščite pred strelo, ter še:
- zaščitni nivoji stavbe,
- ločilne in varnostne razdalje med kovinskimi masami,
- tloris in načrt strehe ter videz stavbe z glavnimi strelovodnimi mrežami,
- zunanji sistem zaščite pred strelo; lovilna mreža, odvodi in ozemljitveni sistem,
- notranji sistem zaščite pred strelo; predvidena mesta namestitve prenapetostnih
naprav in neposredna galvanska povezava s vodniki in,
- izračun ozemljitvene upornosti,
9
- merilni spoji in vrsta ozemljila (npr. obroč, ozemljilo temelja, paličasto ozemljilo),
- izenačitev potenciala in vsi priključki kovinskih mas na izenačitveno zbiralko,
- vrsto in mesto povezave s sosednjo zgradbo (npr. elektrika, voda, plin,
informatika, sistemi varovanja),
- sistem zaščite pred napetostjo koraka in dotika,
- ostali podatki, pomembni za sistem zaščite pred strelo.
Ugotovitve in rezultate sestavimo v zapisnik, kjer je razvidno trenutno stanje sistema
zaščite. Ugotovi se brezhibnost sistema, nepravilnosti, poškodbe in druge posebnosti
sistema. Dodajo se še morebitni ukrepi za izboljšanje stanja ali sanacijo nedelujočih
delov zaščitnega sistema. Zapisnik se obvezno doda kot priloga dokazila o brezhibnosti
objekta in je sestavni del dokumentacije za tehnični pregled objekta. Redni pregledi
sistema zaščite pred strelo obsegajo meritve, preizkuse in vizualni pregled vgrajenega
sistema. Redne preglede sistema nivoja I in II moramo izvesti na vsaki dve leti, za sisteme
nivoja III ali IV pa na štiri leta. V objektih s posebno velikim tveganjem (npr. z nevarnostjo
eksplozije) moramo sistem pregledati enkrat letno, z vizualnim pregledom dvakrat letno.
Enkrat letno moramo pregledati tudi sisteme, izpostavljene večjim mehanskim
obremenitvam ali ekstremnim atmosferam oziroma vplivom. Izredni pregled moramo
izvesti tudi vedno po direktnem udaru strele. Pregledati moramo tudi že obstoječe
strelovodne sisteme v dveh letih, če je ozemljitev objekta povezana z energetskimi
napravami, in v štirih letih za vse ostale objekte z obstoječim sistemom. Preglede naprav
zaščite pred delovanjem strele lahko opravlja samo kvalificirano osebje, kot to določa
Zakon o nacionalnih poklicnih kvalifikacijah (Ul. RS, št. 1/07). Ko je stavba že v
obratovanju, mora lastnik oziroma upravljalec poskrbeti za varno delovanje vseh naprav
in ustrezno vzdrževanje. Načeloma lahko vzdrževanje izvajajo samo izvajalci, ki so za to
usposobljeni. Inšpektorji opravljajo nadzor nad izpolnjevanjem in upoštevanjem odločb
pravilnika. Inšpektorju je upravljalec oziroma lastnik stavbe dolžan dati v pregled
dokumentacijo, ki se nanaša na sistem zaščite pred strelo. V kolikor je ta nezadostna ali
pomanjkljiva, lahko inšpektor določi ukrepe, skladne s predpisi.
10
2.3 Tehnična smernica
V tehnični smernici TSG-N-003:2013 je govora o rešitvah oziroma ukrepih, priporočenih
za izvedbo zahtev, določenih s pravilniki in predpisanih za celostno zaščito stavb pred
udarom strele. Osnova je izpolnjevanje zahtev in upoštevanje ukrepov pravilnika ter
predpisov, ki se nanašajo na obravnavano tematiko. Družina standardov, namenjena
zaščiti pred delovanjem strele, SIST EN 62305 je osnova tehnične smernice, na njih se
smernica tudi sklicuje. V smernici so med drugim podana pojasnila tudi za zahteve:
- tehničnih lastnosti sistema in njihovih napeljav, ki so priklopljene na objekt;
- tehničnih lastnosti proizvodov, ki so namenjeni vgradnji zaščite;
- uporabnost sistema;
- način projektiranja in izvajanje določenega dela.
Tehnična smernica na hiter in uporaben način poda tudi razlago tveganja ter poda kratek
postopek vrednotenja tveganja. Predstavi tudi zunanji in notranji sistem zaščite pred
delovanjem strele ter dovoljene materiale, ki se lahko uporabljajo za izvedbo sistema za
zaščito pred delovanjem strele. Tehnična smernica nadalje opisuje potek izvedbe
izenačitve potenciala med vsemi kovinskimi deli stavbe. Opiše še način zaščite pred
nevarnostjo zaradi nastanka napetosti koraka in dotika ter zaščito električnih in
elektronskih sistemov v stavbah. Na koncu je določeno še preverjanje, preizkušanje,
merjenje in vzdrževanja sistema zaščite pred delovanjem strel.
11
Družina standardov SIST EN 62305
Za učinkovito zaščito objekta pred škodljivimi vplivi udara strele se morajo projektanti
držati zadnje, najnovejše verzije pravil s tega področja. Trenutno se uporablja skupina
SIST EN 62305, na osnovi katerih je objavljena tehnična smernica - TSG-N-003:2013.
Projektiranje in delovanje sistema zaščite pred strelo (LPS) temelji med drugim na:
- SIST EN 62305-1:2006 Zaščita pred delovanjem strele – 1. del: Splošna načela.
Definiranje izrazov s področja zaščite objektov pred delovanjem strele. Obravnavana
je škoda, ki nastane na objektih;
- SIST EN 62305-2:2006 Zaščita pred delovanjem strele – 2. del: Vodenje tveganja.
Navajanje definicij in razlag pojmov ter določanje vrst škod in izgub, opisovanje
škodnih tveganj z raznimi komponentami. Navaja tveganja zaradi izgub človeških
življenj, odpovedi naprav, izgube kulturne dediščine in stroške - ekonomski vidik;
- SIST EN 62305-3:2006 Zaščita pred delovanjem strele – 3. del: Fizična škoda na
stavbah in nevarnosti živa bitja. Obravnava fizične škode ter poškodb živih bitij kot
posledica napetosti dotika in koraka;
- SIST EN 62305-4:2006 Zaščita pred delovanjem strele – 4. del: Električni in
elektronski sistemi v stavbah. Zaščitni ukrepi za zmanjševanje okvar električnih in
elektronskih sistemov, kot posledica udarov strele in prevodnih ter induciranih
prenapetosti v povezan sistem naprav;
- SIST EN 62305-5 Zaščita pred delovanjem strele – 5. del: Oskrba s komunalnimi
storitvami, v pripravi. Zaščitni ukrepi za komunalne vode, ki vstopajo v objekt, in
ukrepi za zmanjševanje okvar na električnih, elektronskih sistemih zaradi udara
strele ter kot posledica prevodnih in induciranih prenapetosti v sistem naprav.
Trenutno še ni dostopen in je v fazi priprave.
12
Standard določa splošna vodila, katere moramo upoštevati pri zaščiti pred udarom strele
za:
- zgradbe, vključno z napravami in inštalacijami kot tudi ljudmi v stavbah,
- komunalne storitve, ki vstopajo v stavbo.
Naslednji primeri so zunaj predmeta obravnave: železniški sistemi; vozila, ladje, letala,
plavajoče konstrukcije; podzemni cevovodi pod visokim tlakom ... Običajno so ti sistemi
v skladu s posebnimi predpisi, ki so jih izdali posebni organi.
Normativne reference
Vsebina se sklicuje na naslednje druge standarde:
- serija IEC 60364: Električne inštalacije v stavbah;
- serija IEC 60479: Učinki toka na ljudi in živali;
- IEC 61643-1 – Ed. 1998: Prenapetostne naprave v nizkonapetostnem
distribucijskem omrežju. 1. del: Lastnosti, zahteve in preskusne metode;
- IEC 61643-12 – Ed. 2002: Prenapetostne naprave v nizkonapetostnem
distribucijskem omrežju. 12. del: Izbira in uporaba načela;
- drugi.
13
3 SEDANJE STANJE PROJEKTIRANJA
Novi gradbeni zakon je prinesel marsikatere spremembe pri projektni dokumentaciji, ki
se nanašajo tako na postopke pridobivanja projektne dokumentacije, kot tudi na
vsebino in izraze oz. pojme posameznih poglavij dokumentacije. Sledi povzetek
dokumentacije za gradnjo objekta po novem gradbenem zakonu.
3.1 Vsebina projektne dokumentacije
V projektni dokumentaciji se prikažejo in navedejo podatki o objektu, udeležencih,
lokaciji in vseh tehničnih rešitvah ter drugi podatki, povezani z značilnostmi objekta,
vrsto dokumentacije in vrsto gradnje. Projektna dokumentacija je razčlenjena na
posamezna poglavja, ki si sledijo po naslednjem vrstnem redu: IZP, DGD, PZI in PID. Poleg
omenjenih poglavij so prisotna še DNZO, DSN, in tudi DZO.
Projektno dokumentacijo izdela projektant-arhitekt, ki ob upoštevanju naročila
investitorja, pravil stroke in predpisov določi funkcionalne, lokacijske, tehnične in
oblikovne lastnosti stavbe na način, da le-ta zagotavlja skladnost s prostorskimi akti in
zahtevami ter ostalih predpisih glede urejanja prostora. Projektno dokumentacijo vodi
arhitekt, pooblaščeni inženir ali pooblaščeni krajinski arhitekt, ki je vodja celotnega
projekta. Vodja projekta v izdelavo projektne dokumentacije vključi ostale pooblaščene
inženirje s področja gradbeništva, elektrotehnike, strojništva, tehnologije, požarne
varnosti, geotehnologije in rudarstva, geodezije ali prometnega inženirstva.
Naloga vodje projekta je, da lastnosti stavbe določi s tekstualnimi opisi in drugimi
navedbami podatkov o samem objektu, prisotni so seveda še grafični prikazi, ki se
izdelajo glede na vrsto, namen, velikost, predvidene vplive, zmogljivost in ostale
lastnosti objekta. Celotna vsebina projektne dokumentacije se določi glede na vrsto
gradnje in vrsto projektne dokumentacije.
14
3.1.1 IZP
Namen idejne zasnove projekta je pridobitev projektnih in drugih pogojev, vsebuje
podatke, na podlagi katerih se določijo pogoji za izdelavo dokumentacije za pridobitev
gradbenega dovoljenja, za izvedbo gradnje in uporabo objekta.
Idejna zasnova vsebuje podatke o udeležencih, gradnji in dokumentaciji, splošne
podatke o objektu in lokacijske prikaze. Lokacijski prikazi se izdelajo na podlagi
geodetskega načrta in vsebujejo prikaz zemljišča za gradnjo in prikaz objekta na stiku z
zemljiščem, navedene gabarite, prikaz prometnih in funkcionalnih površin (dostopi,
dovozi, parkirišča), prikaz priključitve objekta na gospodarsko javno infrastrukturo (GJI)
in prikaz varstvenih območij.
3.1.2 DGD
Namen projektne dokumentacije za pridobitev mnenj in gradbenega dovoljenja je
pridobitev mnenj in gradbenega dovoljenja. V njej so vsi podatki, na podlagi katerih se
pristojni mnenjedajalec opredeli glede skladnosti dokumentacije s predpisi, ki so
podlaga za izdajo mnenj. Pri izdelavi DGD je potrebno upoštevati odločitve iz predhodno
izdanih predodločb, lokacijskih preveritev ali drugih zavezujočih aktov.
DGD vsebuje podatke o gradnji, udeležencih in dokumentaciji, izjavo projektanta in
vodje projekta, splošne podatke o objektih, tehnična poročila in grafične prikaze.
Tehnično poročilo DGD
Tehnično poročilo projektne dokumentacije za pridobitev mnenj in gradbenega
dovoljenja vsebuje opis gradnje in njenih značilnosti, opis skladnosti gradnje s
prostorskimi akti, opis skladnosti gradnje s pridobljenimi projektnimi in drugimi pogoji,
opis vplivov gradnje na neposredno okolico, izsledke predhodnih raziskav in druge
vsebine, ki so podlaga za izdajo mnenj.
15
Grafični prikazi DGD
Grafični prikazi projektne dokumentacije za pridobitev mnenj in gradbenega dovoljenja
se delijo na lokacijske prikaze in tehnične prikaze.
Lokacijski prikazi v osnovi vsebujejo situacijo obstoječega stanja, gradbeno in ureditveno
situacijo, prikaz komunalne oskrbe objekta, regulacijske črte prostorskega akta
(gradbene meje in linije), varstvena območja, gradbeno parcelo stavbe z navedbo njene
površine, objekte na stiku z zemljiščem, zazidano površino z navedbo njenih gabaritov,
utrjene prometne in druge funkcionalne površine, zelene površine, območje gradbišča,
utrjene odprte bivalne površine, tridimenzionalni prikaz osnovnih gabaritov objekta,
obseg izkopov oz. podatke o gradbeni jami, prikaz komunalne oskrbe stavbe in
priključitev objekta na GJI.
Tehnični prikazi vsebujejo zasnovo tlorisov vseh etaž z osnovnimi podatki o velikosti in
namenu prostorov, karakteristične prereze, prikaz fasad objekta, pregledno situacijo,
gradbeno situacijo ali zasnovo tlorisov vseh objektov in površin, pogledi in
tridimenzionalni prikazi osnovnih gabaritov objekta. Navedeno se izriše v merilih 1 : 100,
1 : 200, 1 : 500 do 1 : 2000.
3.1.3 PZI
Projektna dokumentacija za izvedbo gradnje je namenjena izvajalcu, kateremu poda
strokovna navodila za zakoličenje objekta in nadaljnje izvajanje gradnje objekta. PZI se
izdela v skladu z sprejetim gradbenim dovoljenjem in manjšimi, dopustnimi odstopanji
od gradbenega dovoljenja. V projektni dokumentaciji za izvedbo gradnje je vodilni načrt
in strokovni načrti s področja arhitekture, gradbeništva, krajinske arhitekture in ostalih
pooblaščenih inženirjev.
Vodilni načrt PZI
Vodilni načrt je načrt, ki ga določi vodja projekta in vsebuje podatke o udeležencih,
gradnji in dokumentaciji, kazalo vsebine projekta, izjavo projektanta ter vodje projekta,
splošne podatke o objektih, zbirno tehnično poročilo, izkaze in grafične prikaze. Zbirno
tehnično poročilo opisuje objekt in njegove značilnosti ter povzame tehnična poročila
16
vseh načrtov. Vodilni načrt je nadalje dopolnjen še z izkazi požarne varnosti, energijskih
lastnosti stavbe, zaščite pred hrupom, energijske karakteristike prezračevanja stavbe in
druge izkaze, če tako določajo predpisi.
Načrti PZI
Projektna dokumentacija za izvedbo gradnje vsebuje načrte s področja arhitekture (1),
gradbeništva (2), elektrotehnike (3), strojništva (4), tehnologije (5), požarne varnosti (6),
geotehnologije in rudarstva (7), geodezije (8), prometnega inženirstva (9) in krajinske
arhitekture (10). [29]
Na tej stopnji izberemo vrste in mesta namestitve prenapetostne zaščite ter določimo
morebitne dodatne ukrepe za zaščito. Dodamo še izračun tveganja, opis in popis
prenapetostne zaščite ter razne eno- in tripolne sheme električnih inštalacij z detajli
namestitve električne opreme.
3.1.4 PID
Namen projektne dokumentacije izvedenih del je pridobitev uporabnega dovoljenja,
evidentiranje objekta ter uporaba in vzdrževanje objekta. V projektni dokumentaciji
izvedenih del so prikazana odstopanja od dokumentacije za pridobitev mnenj in
gradbenega dovoljenja. PID vsebuje vodilni načrt in načrt projektne dokumentacije
izvedenih del.
Vodilni načrt PID
Vodilni načrt vsebuje podatke o gradnji, udeležencih in dokumentaciji, kazalo vsebine
projekta, izjavo projektanta ter vodje projekta, splošne podatke o objektu, zbirno
tehnično poročilo, grafične prikaze in elaborat za vpis stavbe v kataster stavb.
17
Načrti PID
Načrti PID se ne izdelujejo, če med gradnjo ni prišlo do odstopanj od DGD in PZI. Za
načrte projektne dokumentacije izvedenih del se v tem primeru štejejo načrti projektne
dokumentacije za izvedbo gradnje.
V primeru, da je med gradnjo prišlo od odstopanj od DGD in PZI, se obvezno izdelajo
načrti, ki prikazujejo tovrstna odstopanja. Novi načrti projektne dokumentacije
izvedenih del so praviloma izdelani z istih področij in v enakem merilu kot načrti PZI.
Načrt PID vsebuje naslovno stran načrta, tehnično poročilo in tehnične prikaze. [34]
Na tej stopnji dokumentiramo izbrane vrste in mesta nameščene prenapetostne zaščite
ter dodatne ukrepe za zaščito. Dodamo še razne eno- in tripolne sheme električnih
inštalacij.
3.2 Problematika
Pri projektiranju zgradb se glavni poudarek daje projektiranju električnih inštalacij,
projektiranju prenapetostne zaščite pa ne, kar lahko povzroči namestitev neustrezne
prenapetostne zaščite. Pri projektiranju prenapetostne zaščite imamo pogosto omejene
informacije o obstoječi opremi in o omrežju, v katerega se priključujemo. Pogosto
nimamo podatkov o tipih nameščenih vodov in napravah, ki so že v omrežju, zato je
določitev parametrov električnih inštalacij (npr. kratkostične razmere v omrežju) težka.
To lahko včasih rešimo s pridobivanjem dodatnih podatkov od upravljalca ali pa z
ogledom obravnavanega območja na terenu, kar pogosto ni izvedljivo, če imamo
opravka s podzemnim omrežjem. Včasih se moramo zateči k ugibanju o obstoječi opremi
in razmerah v omrežju. Imamo tudi situacije, kjer smo omejeni na določeno območje
obravnave in ne spreminjamo naprav zunaj območja, torej primer, ko se priključujemo
na obstoječe omrežje oz. obstoječo električno omaro. V tem primeru moramo
predvideti, katere naprave prenapetostne zaščite bi že lahko bile nameščene ali katere
manjkajo; če v omari ni že obstoječe rešitve, jo moramo namestiti.
18
Podobno kot z obstoječimi se spopadamo tudi z bodoče nameščenimi napravami in
spremembami le-teh. Pogosto se zgodi, da se električne naprave spremenijo po fazi
projektiranja, ko smo že določili ukrepe zaščite pred prenapetostmi, lahko se spremeni
mesto naprave ali pa se namesti drug tip naprave, z drugačnimi lastnostmi. Podobno
velja tudi za predvidene trase elektro vodov. Posledično je lahko projektirana
prenapetostna zaščita neučinkovita pri zaščiti električne opreme v objektu (slika 3.1).
Slika 3.1: Primer stikala RCD, uničenega zaradi prenapetosti
Dogaja se tudi, da se projektira ena vrsta zaščite, namesti pa druga tehnično slabša
varianta prenapetostne zaščite zaradi ekonomskih stroškov namestitve zaščite. Pogosto
se uporabijo cenejše izvedbe prenapetostnih zaščit brez pravih lastnosti in takšne, ki
nimajo vseh zahtevanih certifikatov ustreznosti. V ekstremnih primerih se
19
prenapetostna zaščita v stavbah sploh ne namesti. Zaradi takšnih primerov stavba ne bi
smela prestati tehničnega pregleda, vendar se to ne zgodi in zgradba deluje brez
prenapetostne zaščite. To se dogaja zaradi pomanjkljivega nadzora nad izvedeno
prenapetostno zaščito, saj se večina pozornosti posveča pregledu elektroinštalacij. V
zadnjih letih je postala prenapetostna zaščita že standardna oprema električnih omar,
zato je primerov s slabo izvedeno prenapetostno zaščito razmeroma malo.
Še en problem pri projektiranju prenapetostne zaščite in elektroinštalacij objekta je
slabo sodelovanje s projektanti z drugih področij gradnje (strojniki, arhitekti). Projektant
elektroinštalacij pogosto ni seznanjen z zadnjimi spremembami strojnih inštalacij ali
najnovejšo situacijo arhitekture. Posledično ne more pravilno načrtovati električne
opreme stavbe, lahko pa se zgodi tudi, da kakšno napravo spregleda in ne predvidi
ustreznih ukrepov zanjo, zato se lahko ob namestitvi pojavijo problemi. Najpogosteje je,
da projektant elektroinštalacij dobi zadnjo situacijo zgradbe pozno in ima kratek rok za
predajo električnega dela projekta stavbe. Arhitekti in drugi projektanti pogosto
pozabijo, da mora projektant elektroinštalacij preučiti tudi ostale načrte z drugih
področij, da lahko pravilno projektira električno opremo, ki je zajeta v drugih načrtih.
20
3.3 Pomanjkljivosti sedanjega načina projektiranja
Glavna pomanjkljivost sedanjega načina projektiranja je projektiranje prenapetostne
zaščite na nek splošen način in ne na način od primera do primera. Torej, da se projektira
glede na neke generalne principe, neglede na specifično situacijo, kjer se bo
prenapetostna zaščita uporabljala. Pogosto se prenapetostna zaščita izbere brez
izračuna tveganja in glede na predhodne izkušnje nameščanja zaščite. Pri nezahtevnih
objektih, z razmeroma normalno opremo, je takšen način izbire prenapetostne zaščite
hiter in tudi dokaj zanesljiv. Če pa imamo opravka z zahtevnejšimi objekti z nameščeno
specialno opremo, pa lahko hitro takšen način projektiranja prinese več škode kot
koristi. Najboljša je opcija izbire prenapetostne zaščite, najprej z izračunom tveganja za
specifičen primer, nato pa s pametno izbiro zaščite glede na izkušnje in vodila tehnične
smernice. Tako dosežemo hitro in kakovostno izbrano prenapetostno zaščito za izbran
primer.
Pomanjkljivosti pri načrtovanju prenapetostne zaščite se lahko pojavijo tudi zaradi slabe
povezave z drugimi deli projekta zgradbe. Zgodi se, da pogosto ni predvidene dovolj
dobre povezave med obstoječim ozemljilom objekta in novo načrtovano električno
instalacijo, s tem pa tudi prenapetostno zaščito. Zaradi tega lahko prenapetostna zaščita
deluje slabo in je neučinkovita. Prav tako so različni vodi v stavbi lahko slabo ozemljeni,
če strojnik ni predvidel izenačitve potenciala. Vsi kovinski vodi v stavbi morajo imeti
izdelano izenačitev potencialov in ozemljeni, mesta ozemljitve naj bi pripravil strojnik,
projektant elektroinštalacij pa dobavi material in izveze priklop ozemljitvenih vodnikov.
Vodi strojnika na to pogosto niso pripravljeni in so prebarvani z neprevodno barvo, kar
onemogoča izvedbo ozemljitvenih ukrepov, s tem pa lahko pride tudi do nevarnega
povečanja potenciala na kovinskih vodih v zgradbi. Rešitev je tesnejše sodelovanje med
projektantoma električnih in strojnih inštalacij in soizvedba pravilne izenačitve
potencialov.
21
4 IZBIRA UKREPOV ZA ZAŠČITO PRED PRENAPETOSTMI
4.1 Na kratko o nastanku prenapetosti
O pojavu prenapetosti govorimo, kadar zaradi nekega dogodka pride do odstopanja od
nazivne omrežne napetosti. Lahko jih razdelimo na notranje in zunanje. Med notranje
pojave sodijo pojavi zaradi omrežja, kot so npr. stikalne manipulacije. K zunanjim
vplivom lahko uvrstimo vpliv drugih omrežij in pojav atmosferskih razelektritev (strele),
prav slednji so tudi najbolj pogost vzrok za nastanek prenapetosti. Slika 4.1 prikazuje
razdelitev prenapetosti glede na nastanek, kjer modro obarvana polja predstavljajo
prenapetosti, ki se lahko pojavljajo tudi v objektih.
Slika 4.1.1: Razdelitev prenapetosti glede na nastanek
22
Prenapetosti imajo nekaj značilnih lastnosti:
- amplituda prenapetosti, podana z velikostjo prenapetosti proti potencialu zemlje;
- verjetnost nastopa prenapetosti, ta pomaga pri projektiranju prenapetostne zaščite
in določi, kolikšna je verjetnost nastanka prenapetosti; podatke dobimo z
beleženjem prenapetosti;
- čas trajanja, ki je pomemben podatek, saj z njim pridobimo podatek o energiji
prenapetosti zaradi amplitude in dolžine trajanja prenapetosti; čas trajanja podamo
z razpolovnim časom oziroma t. i. časom hrbta, ki pokaže, kdaj pade napetost za pol
amplitude. Čas trajanja prenapetosti je zelo težko določiti (čas v μs);
- oblika in strmina čela, odvisna je od vrste prenapetosti, podana v kV/μs.
4.1.1 Atmosferske prenapetosti
Atmosferske prenapetosti sodijo med zunanje prenapetosti, ki imajo izvor energije zunaj
omrežja. Atmosferske prenapetosti so tudi najbolj pogost vzrok prenapetosti in
povzročajo tudi največjo škodo. Meritve, povezane z udari strele, opravlja v Sloveniji
Elektroinštitut Milan Vidmar in to že od leta 1996. Na območju Slovenije letno zaznamo
približno 75000 strel s približno močjo od 12 kA do 15 kA, najbolj močne pa dosežejo
tudi do 80 kA. Gostota strel je najmanjša v nižinskem delu, na severovzhodu Slovenije,
največja gostota pa v severozahodnem, višinskem, delu Slovenije.
Za pravilno delovanje sistema zaščite pred strelo moramo upoštevati navodila za
učinkovito in varno obratovanje. Glede na delovanje sistem zaščite pred strelo ločimo
na notranji in zunanji sistem. Oba sistema sta medsebojno tesno povezana, saj so za
delovanje teh sistemov potrebni zaščitni ukrepi v obeh sistemih.
23
4.1.2 Zunanji sistem zaščite pred delovanjem strele
Ta sistem prestreže udar strele in energijo udara varno odvede proti zemlji ter vsebuje:
- lovilni sistem, ki prestreže nepredvidljiv udar strele v objekt;
- več strelovodnih odvodov, ki odvedejo tok strele od lovilnega sistema po čim
krajši poti do ozemljilnega sistema stavbe;
- ozemljitveni sistem, ta omogoča hitro porazdelitev toka strele v zemljo.
Ena najbolj učinkovitih zaščit pred udarom strele sodi strelovodna zaščita, vendar je še
vedno verjetno, da strela lahko udari v objekt. Po SIST EN 62305-1 so določeni štirje
nivoji strelovodne zaščite:
- zaščitni nivo I, ki prestreže vsaj 99 % udarov strel;
- zaščitni nivo II, ki prestreže vsaj 97 % udarov strel;
- zaščitni nivo III, ki prestreže vsaj 91 % udarov strel;
- zaščitni nivo IV, ki prestreže vsaj 84 % udarov strel.
O potrebi po montaži strelovodne zaščite odloča običajno investitor oziroma lastnik, na
določenih objektih je strelovodna zaščita obvezna:
- objekti ali mesta, kjer se na pokritih mestih zbira manj kot 100 ljudi (kinodvorane);
- objekti ali mesta, kjer se lahko zbere več kot 200 ljudi (muzeji, šole ipd.); ti objekti že
morajo imeti požarne poti oziroma stopnice in varnostno razsvetljavo;
- objekti z površino, večjo od 2000 m2 (npr. dvorane);
- nakupovalna središča, s trgovinami s površino do 2000 m2, vendar je skupna površina
večja od 2000 m2; stavbe so medsebojno povezane in imajo požarne stopnice;
- razstavni prostori, katerih površina je večja 2000 m2;
- hoteli in restavracije, opremljene z vsaj 60 nastanitvami;
- nebotičniki;
- bolnišnice in ostali podobni objekti;
- garažne hiše;
- objekti in zgradbe:
24
• z nevarnostjo eksplozije, tovarne oziroma tam, kjer je nevarnost eksplozije
(npr. kemične tovarne);
• kjer obstaja povečana nevarnost nastanka požara (žage, skladišča lahko
vnetljivega materiala, objekt s slamnato kritino);
• kjer so množice ljudi (železniške postaje, barake, zapori, šole, domovi za
starostnike), kulturna središča (arhivi, muzeji);
• višji od drugih v bližini (nebotičniki, stolpi, dimniki).
4.1.3 Notranji sistem zaščite pred delovanjem strele
Pri obravnavi notranje zaščite pred delovanjem strele razmišljamo o ukrepih pred tokom
in elektromagnetnim poljem strele za kovinske vode in naprave v notranjosti ščitene
stavbe. Upoštevamo tudi zaščito oseb in drugih živih bitij pred vplivi strele. Ukrepi in
naprave za notranjo zaščito naprav in oseb pred prenapetostmi več ne sodijo pod
strelovodno zaščito, ampak pod poglavje prenapetostne zaščite. V nadaljevanju je
poudarek obravnavane problematike na zaščiti notranjosti stavb pred prenapetostmi.
4.1.4 Komponente tveganja
Osnova za izdelavo prenapetostne zaščite je ocena tveganja, ki je ključnega pomena
predvsem pri projektiranju. Upoštevati moramo, da škoda zaradi delovanja strele lahko
uniči naprave ali povzroči odpoved elektronske opreme, ostanemo lahko brez velike
količine podatkov, pride lahko do nezmožnosti opravljanja storitev, mogoče je lahko za
nekatere to večjega pomena, kot fizično uničenje opreme. Tveganja izračunamo z
domiselnim razmišljanjem, ki so ga uvedli s SIST EN 62305-2, kjer so opisani postopki za
zagotavljanje primernih zaščitnih ukrepov in uporabnih tehničnih in ekonomskih rešitev.
V nadaljevanju so predstavljene glavne sestavine izračuna tveganja.
25
Škoda, ki je posledica udara strele, je razdeljena na štiri skupine vzrokov za škodo,
določena je na podlagi mesta udara strele:
- razelektritev v stavbo,
- razelektritev blizu stavbe,
- razelektritev v komunalne (oskrbovalne) vode, ki prihajajo v objekt (elektrika,
plinovod, vodovod, telekomunikacije ...),
- razelektritev blizu komunalnih (oskrbovalnih) vodov.
Poškodbe lahko poškodujejo samo del ali celoten objekt in so posledica lastnosti
varovane stavbe. Pomembne lastnosti so vrsta gradnje, opremljenost stavbe, namen
uporabe, predvideni varnostni ukrepi in drugi. Vsaka vrsta škode oziroma kombinacija
več tipov škode lahko vodi do različnih izgub v varovanem objektu, ki so po SIST EN
62305-2 razdeljene v štiri vrste:
- izguba človeškega življenja ali nastanek telesnih poškodb,
- nesprejemljiva izguba javne oskrbe,
- izguba kulturne dediščine, ki je nenadomestljiva,
- ekonomska izguba.
Izgube v zgornjih treh skupinah predstavljajo izgube socialnih vrednot, z nekaj
ekonomskimi stroški. Zadnja skupina predstavlja predvsem izgube ekonomske narave.
Tveganje se določi na podlagi več parametrov, ki jih določimo glede na lastnosti
obravnavane stavbe. Poznati moramo dimenzije objekta in najvišjo točko, ki je
izpostavljena udaru strele ter nekaj ostalih parametrov stavbe; požarna ogroženost in
oklop sten, inštalacij. Poznati moramo okolico stavbe; višina ter gostota okolišanjih
zgradb in pogostost strel na področju (izokeravnična karta, slika 2.2). Upoštevati
moramo tudi oskrbovalne (komunalne) vode, ki vstopajo v stavbo; število vodov,
morebitno ščitenje vodov in način povezave vodov na objekt, pod- ali nadzemno.
Previdimo tudi ukrepe za zaščito pred delovanjem strele; strelovodni sistem (LPS),
prenapetostna zaščita (SPD) in javljanje požara. Ustrezni, pravilno izbrani ukrepi močno
26
znižajo tveganj za nastanek škode. Na koncu ocenimo še tveganje za izgube, in sicer
izgubo življenja, izgubo javne oskrbe, izgubo kulturne dediščine in ekonomske izgube.
Vse izgube lahko nastanejo zaradi prenapetosti same ali posredno zaradi npr. požara, ki
je pogosta posledica udara strele. Na izgube močno vpliva tudi namembnost ščitene
stavbe, saj je od tega odvisna količina škode, ki bi lahko nastala. Vse naštete faktorje se
nato upošteva pri izračunu tveganja za nastanek škode, ki se nato primerja z še
sprejemljivim tveganjem.
4.1.5 Izračun tveganja
Pri izračunu tveganja se pojavlja več parametrov, ki jih moramo določiti in jih ugotoviti.
Končno tveganje R primerjamo s sprejemljivim tveganjem RT in izberemo ukrepe, ki jih
je potrebno uporabiti, da dosežemo še sprejemljivo raven tveganja. Naredili smo izračun
ocene tveganja v programskem orodju, v okviru SIST EN 62305, z imenom Risk
assessment calculator (RAC). Program služi določitvi tveganja, je lahek za uporabo in
hiter.
Skupno izračunano tveganje primerjamo z dopustnim tveganjem, ki ga ne sme presegati,
za izgubo človeškega življenja je dopustno tveganje 10-5/leto, ostala dopustna tveganja
so 10-3/leto (za izpad oskrbe, izgubo kulturne dediščine in ekonomske izgube). Pred
izvedbo ukrepov in namestitvijo prenapetostne zaščite imamo na našem objektu, ki je
podrobneje opisan v poglavju 5, tveganje, ki znaša 3,36 ∙ 10-5/leto za izgubo človeškega
življenja in 2,29 ∙ 10-2/leto za ekonomsko tveganje (slika 4.2). V našem primeru tveganja
za izpad oskrbe in izgubo kulturne dediščine nimamo. Ker je tveganje previsoko, smo
izvedli ukrepe za zmanjšanje tveganja na sprejemljivo raven. Glavna dva ukrepa, ki smo
jih dodali, sta koordinirana prenapetostna zaščita z dodatnimi ukrepi in izvedba sistema
požarnega javljanja. Po izračunu je naše novo tveganje na objektu: 6,02 ∙ 10-6/leto za
izgubo človeškega življenja in 6,92 ∙ 10-4/leto za ekonomsko tveganje, kar je v mejah
sprejemljivega tveganja (slika 4.3). Izbrani ukrepi zadostujejo SIST EN 62305-2 in zaščitijo
stavbo pred delovanjem strele in njenimi vplivi. Poročilo po izračunu tveganja, izpisano
iz programa, je priloženo v prilogi A.
27
Slika 4.2: Izračunano tveganje obstoječe stavbe s programom RAC
Slika 4.3: Izračunano tveganje stavbe z dodatnimi ukrepi s programom RAC
28
4.2 Izbira prenapetostne zaščite
Električne in elektronske naprave so dovzetne za škodo, ki nastane zaradi
elektromagnetnih učinkov udara strele (LEMP). Zato uporabimo razne ukrepe za
preprečitev odpovedi in škode na notranjih sistemih. Zaščita pred LEMP temelji na
konceptu zaščitnih con pred udarom strele (LPZ) – to je delitvi notranjosti objekta na
cone (slika 4.4). Za vsako cono je značilno, da se občutno spremeni vpliv LEMP na
električno opremo. Na mejah zaščitnih con LPZ so mesta, kjer se namestijo zaščitne
naprave. Cone LPZ se določijo glede na tip, število in vzdržne karakteristike nameščene
opreme. Cone lahko po velikosti zajemajo le en prostor ali pa kar celotno stavbo in vse
vmes.
Slika 4.4: Shematski prikaz zaščitnih con pred udarom strele
29
V skladu s SIST EN62305 je prenapetostna zaščita razdeljena na stopnje, objekt pa na
več con. Definicija con LPZ je v skladu z določitvami SIST EN62305:
- LPZ 0A; prostor ni zaščiten pred neposrednim udarom strele in je lahko izpostavljen
celotnemu EM polju strele, lahko prevaja tudi celoten tok strele,
- LPZ 0B, prostor je zaščiten pred neposrednim udarom strele, možni so delni udari ali
inducirani tokovi, v njej lahko deluje celotno EM polje stele,
- LPZ 1, prostor je zaščiten pred neposrednim udarom strele, možni so delni udari ali
inducirani tokovi, v tej coni so udarni tokovi omejeni s prenapetostno zaščito (SPD),
EM polje je nekoliko dušeno; namestitev zaščit SPD med mejami drugih con,
- LPZ 2 … n, prostor je zaščiten pred neposrednim in delnim udarom strele, možni so
inducirani tokovi, udarni tokovi so še dodatno omejeni s prenapetostno zaščito, EM
polje je še dodatno dušeno.
Prenapetostna zaščita je namenjena zaščiti električnih naprav in inštalacij pred
prenapetostmi, kot posledica atmosferskih praznitev ali stikalnih manipulacij. V skladu s
SIST EN 62305 je določena razdelitev objekta na zaščitne cone in delitev prenapetostne
zaščite na več stopenj, ki se med seboj razlikujejo po zmožnosti odvajanja toka nastale
prenapetosti.
Izbira prenapetostne zaščite poteka glede na:
a) napetostno raven naprav, ki jih bomo ščitili. Potrebno je definirati vzdržno impulzno
napetost naprav in tudi elektro ter telekomunikacijskih vodov. Naprave in vodi bodo
zaščiteni, če je njihova nazivna vzdržna napetost višja od napetostne zaščitne ravni
prenapetostne zaščite, saj bo ob delovanju zaščite napetost narasla največ na
napetostni nivo prenapetostne zaščite;
b) praznilni tok. Prenapetostna zaščita mora biti načrtovana tako, da vzdrži pričakovan
odvodni (udarni) tok ob nastali prenapetosti.
c) lokacijo. Lokacija prenapetostne zaščite se lahko spremeni glede na vir prenapetosti
(direktni udar, indirektni udar …) in na mesto vhoda komunalnih vodov v stavbo,
tako da je prenapetostna zaščita čim bližje izvoru prenapetosti v objektu. Ob vstopu
30
vodov v objekt (npr. glavna razdelilna omara objekta), torej na meji med cono LPZ 0
in LPZ 1 uporabimo prenapetostno zaščito I. in II. stopnje. V bližino ščitenih naprav
(npr. pomožne razdelilne omare ali kar pri vtičnicah naprav), na prehodu med cono
LPZ 1 in LPZ 2, se namesti II. In III. stopnja prenapetostne zaščite.
Prenapetostna zaščita mora biti preizkušena z različnimi tokovi. Po SIST EN 62305 je
udarni tok za preizkušanje zaščite odvisen od stopnje zaščite. S pravilnim umeščenem
prenapetostnih zaščit v objekt lahko poskrbimo, da bo zaščita odvajala tok prenapetosti,
ki je posledica udara strele ali motnje v omrežju.
4.2.1 Postopek nameščanja prenapetostne zaščite
Postopek za nameščanje poteka po naslednjem načinu:
1. Namestitev prve zaščitne naprave SPD1 ob vstopu vodov v stavbo (glavni
razdelilec);
2. določitev impulzne vzdržne napetosti varovanih naprav;
3. izberemo napetostni zaščitni nivo SPD1 (URES), da je ta nižji od impulzne vzdržne
napetosti varovane naprave;
4. preverimo razdalje od zaščite do porabnikov (< 30 m) in indukcijske vplive drugih
naprav;
če koraka 3 in 4 ne zadostujeta, moramo namestiti še dodatno opremo;
5. bližje opremi namestimo dodatno SPD2, ki je koordinirana z SPD1;
6. izberemo napetostni zaščitni nivo SPD2 (URES), da je ta nižji od impulzne vzdržne
napetosti varovane naprave;
7. preverimo razdalje od zaščite do porabnikov (< 30 m) in indukcijske vplive drugih
naprav.
Če koraka 6 in 7 ne zadostujeta, moramo namestiti čim bližje porabniku še dodatno
opremo SPD3, ki mora biti koordinirana s SPD1 in SPD2. Ta postopek nadaljujemo, dokler
niso zaščitene vse električne naprave v objektu. Princip umeščanja prenapetostne
zaščite je prikazan na sliki 4.5.
31
Slika 4.5: Princip umeščanja in stopnje prenapetostne zaščite
Nameščamo vse tri stopnje prenapetostne zaščite, saj lahko le tako zagotovimo čim
manjšo škodo na električni opremi. Pogosto se zgodi, da imamo nameščeno samo tretjo
stopnjo zaščite in je v obliki razdelilnega podaljška z integrirano prenapetostno zaščito,
kar je neustrezno, saj lahko ta zaščita odvede tok le 5-6 kA, kar ni dovolj, tok strele lahko
doseže tudi do 200 kA. V takšnem primeru prenapetostna zaščita odpove in je uničena
skupaj z napravo.
Poznamo tri stopnje prenapetostne zaščite, ki so opisani v nadaljevanju. Pogosto je
poimenovanje stopnje oz. tipa zaščite drugačno glede na standard, po katerem se
označuje stopnja zaščite. Poznamo prenapetostno zaščito:
- stopnje I, II, III po IEC,
- tipa T1, T2, T3 po EN,
- razreda B, C, D po VDE.
32
4.2.2 Prenapetostna zaščita I. stopnje
Namen je zaščita električne inštalacije pred atmosferskimi razelektritvami. Elemente, ki
pripadajo I. stopnji prenapetostne zaščite, namestimo jo čim bližje mestu, kjer je možen
neposredni udar strele. En tak primer je glavna razdelilna omarica, ki se običajno nahaja
v pritličju objekta, na zunanji strani fasade. Naloga odvodnika je znižanje napetosti med
vodniki na nivo do URES = 4 kV. Izbira elementa poteka glede na tabelo 4.1. Odvodnike
namestimo med faznimi (L1, L2, L3) in zaščitno – nevtralnim (PEN) vodnikom, v primeru
TN–C sistema in med faznimi (L1, L2, L3) in nevtralnim (N) vodnikom v sistemu TN-S (slika
4.13). Namestitev za diferenčno tokovno zaščito (RCD) je prepovedana, zaščita mora biti
nameščena pred tovrstnimi zaščitnimi elementi. Potrebna je vezava z vodniki prereza
najmanj 16 mm2 iz bakra, vodnik naj ne presega 0,5 m dolžine in naj bo brez zank.
Odvodnik mora biti ščiten s predvarovalko 125 A v tokokrogih z višjim obratovalnim
tokom. Karakteristika za SPD I. stopnje je tokovni val 10/230 μs (slika 4.7), deluje na
osnovi hermetično zaprtega iskrišča s kontrolo ionizacije (slika 4.6). Imenovana tudi
groba zaščita. Druge oznake za I. stopnjo zaščite: razred B po VDE ali tip T1 po EN.
Tabela 4.1: Določanje prenapetostne zaščite I. stopnje
Zaščitni nivo LPL po
EN 62305-2
Strelovodni sistem projektiran
za direktni udar strele jakosti
Minimalni zahtevani Iimp
za stopnjo zaščite I
I 200 kA 25 kA/fazo
II 150 kA 18,75 kA/fazo
III / IV 100 kA 12,5 kA/fazo
33
Slika 4.6: Izgled prenapetostne zaščite I. stopnje in prerez modula z iskriščem
Slika 4.7: Tipična oblika vala za preizkus I. stopnje prenapetostne zaščite
4.2.3 Prenapetostna zaščite II. stopnje
Namen je zaščita električne inštalacije in aparatov pred prenapetostjo, ki nastane zaradi
atmosferskih razelektritev in zaradi stikalnih manipulacij. Elemente, ki pripadajo II.
stopnji prenapetostne zaščite, vgrajujemo večinoma v razdelilne omare, ki so
nameščene po prostorih objektov. Iz teh razdelilnih omar se nato napajajo električni
porabniki. Je glavna in osnovna enota, ki bi naj bila nameščena v vsaki stavbi. Naloga
zaščite je znižanje napetosti med vodniki na nivo do URES = 2,5 kV. Izbira elementa poteka
opisno, glede na tabelo 4.2. Za sistem TN-S, prenapetostno zaščito vežemo med faznimi
(L1, L2, L3) in nevtralnim (N) vodnikom (slika 4.13). V TN-C sistemu se zaščita veže med
faznimi (L1, L2, L3) in med zaščitno – nevtralnim (PEN) vodnikom. Odvodnik 3 + 1 se veže
tudi med zaščitnim (PE) in nevtralnim (N) vodnikom. Namestitev za diferenčno tokovno
zaščito (RCD) je neprimerna, razen v primerih, ko je zaščita II. stopnje že nameščena pred
34
RCD elementom. RCD elementi morajo biti tipa G (odpornost na udarne toke do 3 kA)
ali še boljše tipa S (odpornost na udarne toke do 5 kA). Potrebna je vezava z vodniki
prereza najmanj 6 mm2 iz bakra, čim krajših dolžin. Odvodnik mora biti ščiten s
predvarovalko 160 A v tokokrogih z višjim obratovalnim tokom. Karakteristika za
prenapetostno zaščito II. stopnje je tokovni val 8/20 μs (slika 4.9). Zaščita deluje na
osnovi varistorjev in iskrišča. Varistorski modul je pogosto modularen in zamenljiv ter
ima tudi indikator stanja (slika 4.8). Če indikator stanja preide iz zelene v rdečo, pomeni,
da se je sprožila termična zaščita elementa zaradi preobremenitve in je modul potrebno
nadomestiti z novim (gre za nepovratno spremembo elementa). Imenovana tudi srednja
zaščita. Druge oznake za II. stopnjo zaščite: razred C po VDE ali tip T2 po EN.
Tabela 4.2: Določanje prenapetostne zaščite II. stopnje
Stopnja tveganja
Nizka Srednja Visoka
Okolica objekta V mestnem ali
primestnem okolju,
obdana z drugimi
stavbami.
Objekt na ravnini
in osamljen.
Izpostavljen objekt,
na slemenu hriba, v
bližini visokih
dreves ali
daljnovodov, blizu
vode ali močvirja.
Priporočen Imax 20 kA 40 kA 65 kA
Slika 4.8: izgled prenapetostne zaščite II. stopnje in prerez varistorskega modula
35
Slika 4.9: Tipična oblika vala za preizkus II. stopnje prenapetostne zaščite
4.2.4 Prenapetostne zaščite stopnje I + II
Za prenapetostno zaščito, ki pripada tej posebni vrsti prenapetostne zaščite, je značilna
kombinacija vseh lastnosti zaščite I. in II. stopnje v enem elementu. Namestimo jo lahko
na mestu, kjer je možen neposredni udar, pa tudi tam, kjer je možen indirektni udar
strele. Običajno se namešča tam, kjer se za objekt uporablja samo ena razdelilna omara,
predvsem pri manjših objektih ali izpostavljenih prostostoječih omaricah (npr. bivalni
kontejnerji, črpališča, omare javne razsvetljave …). Uporabi se tudi, če bi bila razdalja
med mestoma namestitve I. in II. stopnje zaščite manjša od 15 m, obe enoti se združita
v en element (slika 4.10). Odvodniki se namestijo med faznimi (L1, L2, L3) in zaščitno
nevtralnim (PEN) vodnikom, v primeru TN–C sistema in med faznimi (L1, L2, L3) ter
nevtralnim (N) vodnikom v sistemu TN-S. Potrebna je vezava z vodniki prereza najmanj
16 mm2 (pri možnosti direktnega udara) oz. 6 mm2 (kjer ni možnosti direktnega udara)
iz bakra, čim krajših dolžin. Imenovana tudi kombinirana zaščita. Druge oznake za
stopnjo zaščite I + II: razred B + C po VDE ali tip T1 + T2 po EN.
36
Slika 4.10: Izgled prenapetostne zaščite stopnje I + II
4.2.5 Prenapetostne zaščite III. stopnje
Namen je zaščita občutljivih aparatov pred prenapetostjo, ki nastane zaradi
atmosferskih razelektritev in zaradi stikalnih manipulacij, v radiju približno 5–7 m okoli
mesta namestitve. Naloga zaščite je znižanje napetosti med vodniki na nivo do URES = 1,5
kV. Elemente, ki pripadajo III. stopnji prenapetostne zaščite, namestimo čim bližje
mestu, kjer je porabnik energije. To je najpogosteje kar v dozi ali parapetnem kanalu
vtičnice, kamor se naprava neposredno priklopi (slika 4.12). Odvodniki se namestijo med
faznim (L), nevtralnim (N) in zaščitnim (PE) vodnikom, v primeru TN–S sistema (slika
4.13). Potrebna je vezava z vodniki prereza najmanj 1,5 mm2 iz bakra, čim krajših dolžin.
Karakteristika za prenapetostno zaščito III. stopnje je kombinacija tokovnega vala 8/20
μs in napetostnega vala 1,2/50 μs (slika 4.11). Imenovana tudi fina zaščita. Druge oznake
za III. stopnjo zaščite: razred D po VDE ali tip T3 po EN.
37
Slika 4.11: Tipična oblika vala za preizkus III. stopnje prenapetostne zaščite
Slika 4.12: Primer namestitve III. stopnje prenapetostne zaščite
38
Slika 4.13: Namestitev prenapetostne zaščite v sistemu TN-C-S
4.2.6 Izvedbe prenapetostne zaščite
- 1P, 2P, 3P in 4P ali 1 + 0, 2 + 0, 3 + 0 in 4 + 0. Te prenapetostne izvedbe se
uporabljajo v sistemih IT, TN-C in TN-C-S ter nudijo zaščito pred običajnimi
prenapetostmi (med faznimi (L) in zaščitnim vodnikom (PE)) (slika 4.14).
Uporabljeni so varistorski moduli.
Slika 4.14: Vezave prenapetostne zaščite z varistorskimi moduli
39
- 1P + N in 3P + N ali 1 + 1 in 3 + 1. Te prenapetostne izvedbe se uporabljajo v
sistemih TT in TN-S ter nudijo zaščito ne samo pred običajnimi prenapetostmi
(med faznimi (L) in zaščitnim vodnikom (PE), pač pa tudi pred diferenčnimi
prenapetostmi, ki nastanejo zaradi nesimetrije med nevtralnim (N) in zaščitnim
vodnikom (PE) (slika 4.15). Uporabljena je kombinacija varistorskih modulov in
modula z zaprtim iskriščem.
Slika 4.15: Vezave prenapetostne zaščite z varistorskimi moduli in iskriščem
4.2.7 Energijski pretok prenapetostne zaščite
Ob nastanku prenapetosti jo zaščita odvede v zemljo in zmanjša možnost za nastanek
škode. Prenapetosti trajajo samo zelo kratek čas, a kljub temu prinesejo zelo veliko
energije, ki jo mora prenapetostna zaščita v pravem času tudi odvesti v zemljo. Na
spodnji sliki vidimo primerjavo med količinama energije, ki sta jo sposobni odvesti
prenapetostni zaščiti I. in II. stopnje. Površina pod krivuljo ustreza energiji impulza ob
nastanku prenapetosti (slika 4.16). Prenapetostna zaščita I. stopnje lahko odvede nekje
med 500–3000 kJ/Ω energije, kar je ekvivalentno polnemu udaru tudi najmočnejših
strel. Prenapetostna zaščita II. stopnje odvede nekje do 10 kJ/Ω energije, kar zadostuje
za prenapetosti, ki se lahko pojavijo v notranjosti stavb. Prenapetostna zaščita III.
40
stopnje odvede do 1 kJ/Ω energije, kar je tako malo, da na sliki 4.16 tega niti ne moremo
dobro prikazati.
Slika 4.16: Energija impulza ob nastanku prenapetosti,
št. 2: I. stopnja SPD: odvod toka strele 60 kA (udarni val 10/350 μs) odvede 700 kJ/Ω energije;
št. 1: II. stopnja SPD: odvod toka prenapetosti 15 kA (udarni val 8/20 μs) odvede 6 kJ/Ω energije;
III. stopnja SPD: odvod toka prenapetosti 5 kA (udarni val 1,2/50 μs), ki ni viden na sliki, odvede <1 kJ/Ω energije
Pri koordinirani prenapetostni zaščiti se energija prenapetosti zaradi udara strele razdeli
po naslednji shemi, kjer I. stopnja odvede večino energije, II. stopnja poreže preostale
impulze prenapetosti, III. stopnja pa napetost še dodatno zgladi (slika 4.17).
41
Slika 4.17: Količina odvedene energije pri kaskadno nameščeni prenapetostni zaščiti
4.2.8 Ekonomski vidik izbire prenapetostne zaščite
Da se lahko zagotovi najbolj efektivna in učinkovita zaščita stavbe, je sistem
prenapetostne zaščite najbolje načrtovati še pred gradnjo objekta ali pred posegom v že
obstoječ objekt. Tako lahko dosežemo in predvidimo povezave z drugimi deli objekta in
določimo najkrajše linije poteka elektro vodov. Za obstoječe objekte je rekonstrukcija
dražja, vendar ne neizvedljiva, če pravilno določimo zaščitne cone pred delovanjem
strele LPZ in ostale parametre prenapetostnih zaščit. Pravilno zaščito izvedemo, če
projektant izvede oceno tveganja, imamo dobro komunikacijo med projektanti drugih
delov stavbe (arhitekti, strojniki …) in sledimo LPMS načrtu v tabeli 4.3.
42
Tabela 4.3: Načrtovanje LPMS
Korak Cilj
Začetna analiza
tveganja1
- Preverimo potrebo po zaščiti pred LEMP;
- če je zaščita potrebna, izberemo primerno LPMS z
metodo ocene tveganja.
Končna analiza
tveganja1
Razmerje med stroški in stopnjo zaščite za izbrane zaščitne
ukrepe moramo optimizirati ter ponovno uporabiti metodo
ocene tveganja.
Kot rezultat so opredeljene naslednje:
- LPL in parametri udarov strele;
- LPZ in njihove meje.
Načrtovanje
LPMS
Opredelitev LPMS:
- Ukrepi prostorskega ščitenja;
- sistem izenačitve potenciala;
- sistem ozemljevanja;
- zaščita in polaganje vodov;
- zaščita storitev, ki vstopajo v zgradbo;
- koordinirana prenapetostna zaščita.
Projektiranje
LPMS
- Splošne risbe in opisi;
- popis materiala in ukrepov ter ocena stroškov;
- podrobne risbe in načrti za vgradnjo.
Namestitev LPMS
vključno z
nadzorom
- Kakovostna namestitev;
- dokumentacija namestitve;
- revizija podrobnih načrtov glede na dejansko namestitev.
Odobritev LPMS Preverjanje in dokumentiranje stanja sistema.
Redni pregledi Zagotavljanje ustreznosti LPMS.
1 Glej IEC 62305-2
43
Glavno vodilo pri načrtovanju prenapetostne zaščite je naslednje:
- ekonomski vidik – čim bližje je prenapetostna zaščita izvoru prenapetosti v stavbi
(vhod vodov v objekt), tem več opreme znotraj stavbe je zaščitene. Posledično je
potrebnih manj (dodatnih) ukrepov za znižanje tveganja, potrebno je manj
opreme in investicija je cenejša;
- tehnični vidik – čim bližje je prenapetostna zaščita porabniku v stavbi (naprava,
ki jo ščitimo), tem bolj učinkovita je zaščita. Potrebni so lahko (dodatni) ukrepi za
znižanje tveganja, vendar je oprema zelo dobro zaščitena in ima nizko tveganje
za okvaro.
Pogosto gre za iskanje uravnotežene rešitve med stopnjo zaščite in ceno te zaščite.
Stroški zaščite so lahko upravičeni, če gre za drago ali edinstveno opremo in če so
ogrožena živa bitja. Pogosto pa je za investitorja bolj pomembna cena, kot pa varnost,
ki bi jo zaščita lahko prinesla.
Prenapetostno zaščito moramo preverjati in vzdrževati; če se objekt ali del objekta
spremeni, je potrebno ponovno preveriti ustreznost prenapetostne zaščite.
44
4.3 Izbira sekundarnih ukrepov
4.3.1 Sistem ozemljevanja
Sistem ozemljevanja objekta mora biti v skladu z IEC 62305-3. V objektih z električnimi
in elektronskimi sistemi se priporoča ozemljitev tipa B (krožno temeljno ozemljilo). V že
obstoječih objektih, kjer se obravnavajo samo elektroinštalacije (npr. rekonstrukcije ...),
se lahko uporabi sistem ozemljevanja tipa A (točkasto paličasto ozemljilo) ali pa se
preferenčno uporabi (obstoječ) sistem tipa B. Sistem ozemljil se med seboj poveže in
pozanka na razdalji približno 5 m, da dosežemo nizko ponikalno upornost. Sistem
prenapetostne zaščite (LPS in SPD) se nato poveže z ozemljilom.
Da bi zmanjšali potencialne razlike med dvema notranjima sistemoma, ki sta povezana
na ločena ozemljitvena sistema, se lahko uporabita naslednji metodi: več paralelnih
povezovalnih vodnikov poveže oba sistema ali zaščita vodnikov, ki prehajajo med
sistemoma z izolacijo ustreznega prereza, sistema pri tem ostaneta ločena.
4.3.2 Izenačitev potenciala
Je osnova za sistem notranjih zaščit pred udarom strele, vendar le, če je pravilno
izvedena in izbrana ter skladna s SIST EN 62305-3. Sistem izenačitev potenciala mora
neposredno vključevati vse kovinske elemente objekta, posredno tudi vse aktivne
vodnike med električno opremo. Kovinski deli stavbe, kot so npr. kovinska tla, vrata,
dvigala in kabelske police, morajo biti povezani z zbiralko za izenačitev potenciala ali
drugimi kovinskimi deli, ki so povezani z zbiralko. Z dodatnimi vzporednimi vejami še
samo dodatno izboljšamo kakovost povezave. Vse kovinske dele moramo povezati z
vodniki večjega premera, kjer je dopustna neposredna povezava oziroma z
prenapetostnimi odvodniki, kjer neposredna povezava ni dovoljena. S temi ukrepi se
izognemo razlikam v potencialu med prevodnimi deli in zmanjšamo možnost za
nastanek napetosti dotika. Poznamo tri vrste izenačitve potenciala: glavna, dodatna in
lokalna (brez povezave z zemljo). Slika 4.18 prikazuje shemo izenačitve potenciala v
zgradbi.
45
Slika 4.18: Izenačitev potenciala v zgradbi
Glavna izenačitev potenciala
Pri vsakem priključku na elektroenergetsko omrežje mora biti izdelana glavna izenačitev
potenciala. Medsebojno moramo povezati glavni zaščitni vodnik energetskega voda,
ozemljitev strelovodnega sistema, vodovodni priklop, plinski priklop in ostale cevne
sisteme, vse kovinske dele in konstrukcijo stavbe in poveza teh s sistemom ozemljevanja
objekta. V ta sistem moramo priključiti tudi kabelske plašče oziroma oplete, antenske
sprejemnike in tudi telekomunikacijsko opremo. Če je spoj kanalizacijskega priključka
visokoohmski (plastične cevi), ga ni potrebno povezati v sistem izenačevanja potenciala.
Prerez vodnika, namenjenega za izenačitev potenciala, mora biti vsaj polovičnega
prereza največjega prisotnega zaščitnega vodnika v inštalaciji, ampak ne manj ob 6 mm2
in je lahko v primeru, da je bakren, preseka največ 25 mm2. Vodniki za izenačitev
potenciala ne smejo biti aluminijasti nezaščiteni vodniki, uporabimo pa lahko pocinkan
valjanec FeZn 25 x 4mm (presek 100 mm2) ali nerjavni (inox) trak Rf 30 x 3,5mm (preseka
105 mm2). Nerjavni trak se uporablja na mestih, kjer je večja možnost korozije vodnikov
(večja vlaga – črpališča, ob morju, tirne naprave …). Za preizkus neprekinjenosti
46
izenačitve potenciala se poslužujemo meritvenih metod z uporabo enosmerne ali
izmenične napetosti.
Dodatno izenačenje potenciala
Najpogosteje ga izvedemo samo na manjšem delu inštalacije, zato jo pogosto
imenujemo kar lokalna izenačitev potenciala. Glavna razloga za uporabo dodatne
izenačitve potenciala sta:
- nedoseganje zahtev zaščite pred električnim udarom pri neposrednem ali
posrednem dotiku, ob samodejnem odklopu napajanja in v tokokrogih večjih
dolžin ter velikih impedanc okvarnih zank;
- inštalacije in njihovi deli, kjer je povečana nevarnost električnega udara.
Pri dodatni izenačitvi potenciala moramo v prostoru oziroma na delih inštalacije
povezati vse izpostavljene ter tudi tuje prevodne dele, medsebojno, z zaščitnim
vodnikom. Povezavo vseh delov izvedemo v eni točki, to je lahko npr. omarica, doza,
namenska razvodnica…
4.3.3 Prostorsko ščitenje
Ščitenje prostorov zmanjšuje EM vplive na stavbo, prostor ali opremo. Ščitenje se lahko
izvede s kovinskimi mrežami, kovinskimi ploščami ali z uporabo strukture objekta
(armirane stene) oz. drugih kovinskih delov stavbe. Ščitenje prostorov je smiselno, če se
v njem nahaja veliko število občutljivih elektronskih naprav (npr. operacijske sobe,
računalniški, telekomunikacijski prostori …). Ščitenje prostorov je najpogosteje izvedeno
že v času gradnje samega objekta, saj je izvedba ščitenja že obstoječega prostora
pogosto precej draga. S pravilnim prostorskim ščitenjem dejansko izdelamo Faradayevo
kletko, znotraj katere so vsi sistemi zaščiteni pred EM delovanjem.
47
4.3.4 Okloplanje in ščitenje vodov
Pogosto se izvede tudi ščitenje predvsem signalnih in drugih občutljivih kablov in vodov.
Doseže se z namenskimi kabli, ki že imajo vgrajen kovinski oklep okoli sredice, ki se
poveže na ozemljitev (slika 4.19). Priporoča se ozemljitev vodov takoj po vstopu v objekt,
običajno v tipski priključni omarici voda, s tipsko opremo za izenačevanje potenciala.
Podobno se lahko ščiti tudi s polaganjem kablov v zaščitne kovinske cevi ali kanale.
Poskušamo skrajšati poteke kablov, da potekajo po najkrajši poti. Če je možno, naj kabli
potekajo po ozemljenih površinah (kot npr. kabelske police).
Slika 4.19: Ščitenje signalnega kabla s kabelskim oklopom
48
4.3.5 Potek vodov
Pravilno vlečenje in potek kabelskih vodov po stavbi lahko zmanjša morebitne
prenapetosti in medsebojne motnje, če se izognemo pretiranemu zankanju, navijanju in
prepletanju različnih kablov (indukcijski vplivi). Pri polaganju različnih vrst kablov in
vodov skupaj te obvezno ločimo tako, da so elektro vodi ločeni od vodov telekomunikacij
in drugih občutljivih signalnih povezav (slika 4.20). Poskušamo skrajšati poteke kablov,
da potekajo po najkrajši poti. Če je možno, naj kabli potekajo po ozemljenih površinah
(kot npr. kabelske police).
Slika 4.20: Razporeditev kablov po kabelskih policah
49
4.3.6 Ščitenje komunalnih vodov
Komunalni vodi, ki vstopajo v stavbo (voda, kanalizacija, plin, elektrika,
telekomunikacije), morajo biti na prehodu LPZ con povezani z ozemljitvijo objekta.
Izenačevanje potenciala se opravi takoj po prehodu komunalnih vodov v objekt, čim
bližje vstopni točki v stavbo. Priporočen je vstop vseh komunalnih vodov na istem mestu,
po možnosti podzemno, s povezavo na isto zbiralko potencialov. Za povezovanje
komunalnih vodov so priporočene cevne objemke (slika 4.21). Posebnost velja pri
plinskih ceveh, kjer je za galvansko povezavo plinske inštalacije potrebna namestitev
tipskega izolacijskega modula z zaprtim iskriščem.
Slika 4.21: Izenačitev potenciala kovinskih vodov z objemkami
50
4.3.7 Koordinirana prenapetostna zaščita
Za dobro zaščito sistemov pred prenapetostmi potrebujemo sistematični pristop,
sestavljen iz koordinirane prenapetostne zaščite, tako za elektro kot tudi
telekomunikacijske vode. Če je nameščenih več prenapetostnih zaščit v kaskadi, morajo
biti konfigurirane tako, da se energija prenapetosti razdeli med nameščene zaščite
(energijska koordinacija). Pomembno je, da prenapetostna zaščita ni preobremenjena,
torej da je vzdržni tok naprave večji od pričakovanega. Za posamezne parametre in
karakteristike zaščit je potrebno pregledati tehnične podatke proizvajalca. Koordinacijo
med napravami lahko dosežemo na naslednje načine:
- s koordinacijo napetostne/tokovne karakteristike;
- z uporabo dodatnih impedančnih elementov (ločitev SPD);
- s koordinacijo prožilnega sistema naprave (elektronsko proženje zaščite).
Poznamo več variant izvedbe koordinirane prenapetostne zaščite:
- varianta I:
Vse prenapetostne zaščite (SPD) v kaskadi imajo zvezno karakteristiko in enako
rezidualno napetost URES, koordinacijo dosežemo z namestitvijo impedančnih
modulov (slika 4.23) med prenapetostnimi zaščitami (slika 4.22);
Slika 4.22: Impedančna koordinacija prenapetostne zaščite
51
Slika 4.23: Izgled impedančne enote, ki služi koordinaciji prenapetostne zaščite
- varianta II:
Vse prenapetostne zaščite (SPD) v kaskadi imajo zvezno karakteristiko, naslednjim
prenapetostnim zaščitam nato s spremembo rezidualne napetosti URES omejimo
območje delovanja, to varianto uporabljamo v nizkonapetostnih sistemih in je
najbolj pogosta (slika 4.24);
Slika 4.24: Koordinacija prenapetostne zaščite s spremembo URES
52
- varianta III:
Prva prenapetostna zaščita (SPD) v kaskadi ima nezvezno (iskrišče), vse naslednje
zaščite pa zvezno, karakteristiko (varistor), imajo enako odvodno napetost URES, s
pravilno nastavitvijo prve prenapetostne zaščite lahko občutno zmanjšamo
obremenitev ostalih prenapetostnih zaščit v kaskadi (slika 4.25), pogosto jo
uporabimo v kombinaciji z varianto II;
Slika 4.25: Koordinacija prenapetostne zaščite z uporabo različnih karakteristik
- varianta IV:
Kjer imamo v eni enoti vgrajenih več tipov prenapetostnih zaščit z različnimi
karakteristikami, ki so med seboj koordinirani z impedancami in filtri. V enem
elementu imamo dve prenapetostni zaščiti, ki sta med seboj povezani z ustreznim
impedančnim elementom (slika 4.26). Primer je prenapetostna zaščita stopnje I + II.
53
Slika 4.26: Koordinirani prenapetostni zaščiti, združeni v enem elementu
Načini koordinacije se med seboj lahko tudi kombinirajo, da dosežemo optimalno in
efektivno prenapetostno zaščito. Koordinacijo naprav dokažemo s preskusi, izračuni,
simulacijami in podatki tehničnega lista naprav.
4.3.8 Zaščita strukturiranega omrežja
Na kratko bomo pregledali še zaščito najrazličnejših sistemov šibkega toka, ki se lahko
pojavljajo v zgradbah. V objektih so praktično vse električne in elektronske inštalacije
izpostavljene različnim prenapetostim, tudi strukturirano ožičenje, kamor štejemo:
- telekomunikacije (telefon, računalniška mreža (ethernet), TV antena, multimedija,
zvok ...);
- sisteme požarnega javljanja, vloma, videonadzora, opozarjanja pred eksplozijami in
nevarnostmi;
- kontrolo pravilnosti delovanja vseh inštalacij in naprav v objektu (centralni nadzorni
sistem) – KNX, M-bus, PROFIBUS in mnogi drugi.
Navedeno strukturirano ožičenje moramo zaščititi pred prenapetostmi (slika 4.27), še
zlasti zaradi občutljive elektronske opreme, ki je priključena na to omrežje.
54
Slika 4.27: Prenapetostna zaščita strukturiranega omrežja
Predstavimo še pojem elektromagnetne združljivosti, ki predstavlja tako delovanje
elektronskega sistema, da ta deluje v svojem okolju brez vnašanja nedopustnih
elektromagnetnih motenj v okolje in sistem, katerega ne smejo motiti zunanji motilni
signali okolice. V primeru pojava problemov z EM motnjami oz. prenapetostmi moramo
prepoznati naslednje – vir in vrsto motnje, način prenosa motnje in vpliv motnje na
delovanje naprave. Motnje so lahko takšne, ki povzročijo trajne poškodbe na napravi ali
takšne, ki povzročajo motnje pri delovanju naprav. Nekaj glavnih virov prenapetosti, ki
pogosto prizadenejo podatkovna omrežja:
- galvanski sklop, ki nastane zaradi poškodovane izolacije ali nezadostne
ozemljitve;
- kapacitivni sklop, ki je posledica parazitnih kapacitivnosti med blizu položenimi
vodniki;
- induktivni sklep, ki se pojavi zaradi medsebojnih induktivnosti med bližnjimi vodi;
- elektromagnetni sklep, ko naprava oddaja EM sevanje.
Motnje so pogosto nesprejemljive in zahtevajo, da izvedemo ukrepe za zmanjšanje
vplivov EM motenj. Pri nizkih frekvencah se tok prenapetosti prenaša po ozemljitvenem
vodniku, pri višjih frekvencah pa v glavnem preko folije (pojav izriva toka). Zaradi večjih
izenačevalnih tokov v primeru pojava prenapetosti je potrebna dodatna izenačitev
potenciala, to je dodatna povezava (vzporedno s strukturiranem ožičenjem). S tem
razbremenimo oklope kablov ožičenja. Strukturirano omrežje uporablja tudi svoj sistem
ozemljitve, s središčem v glavni zbiralki telekomunikacijskega omrežja, ki je običajno
55
locirana v komunikacijskem prostoru objekta, od koder poteka izenačitev potenciala do
vse TK opreme. Namestijo se tipski prenapetostni moduli, na katere se povežejo vodniki
in oklop kabla. V prenapetostnem elementu se nahaja več odvodnikov in diod, ki
odvedejo prenapetosti in tako zavarujejo naprave (slika 4.28). Običajno ožičenje omrežja
poteka z vodniki s preseki do 1,5 mm2 in s samostojnim ločenim razdelilnikom od ostalih
energetskih jakotočnih napeljav znotraj objekta. EM zaščita mora zagotavljati
neprekinjenost oklopov strukturiranega omrežja po celotni trasi (uporaba STP kablov,
koaksialni signalni kabli ...) komunikacijskih vodov, kar pomeni VF tesnost kablov. Le-to
zagotavlja optimalne EMC karakteristike in neodvisnost od zunanjih vplivov. Obvezna je
uporaba oklopljenih kablov. Merilo kvalitete položenih kablov je razmerje med signalom
in šumom zgrajenega omrežja. Karakteristike novega omrežja merimo z instrumenti
frekvenčnih prenosnih karakteristik, ki so sestavni del elaborata za tehnični prevzem
objekta.
Slika 4.28: Shema namestitve in prikaz elementov v zaščiti strukturiranega omrežja
56
5 EKSPERIMENTALNI DEL
5.1 Predstavitev objekta
Objekt, ki ga obravnavamo in ga želimo zaščititi, se nahaja v občini Miklavž na Dravskem
polju, na naslovu Nad izviri 6, in je sedež Občine Miklavž na Dravskem polju ter drugih
javnih društev, ki so aktivna na območju občine.
Objekt se bo obnovil in rekonstruiral v okviru energetske sanacije zgradbe. Prvenstveno
se objekt ureja z namenom izboljšanja funkcionalnih lastnosti stavbe in učinkovite rabe
energije. Stavba meri v dolžino 26 m, v širino 13 m in v višino na najvišji točki 14 m. Kletni
prostori so zgrajeni iz zidakov iz betona, pritličje in nadstropja pa iz opečnih zidakov. Za
objekt, obravnavan v naslednjih poglavjih (zunanjost na sliki 5.1 in 5.2), je bilo potrebno
izdelati načrt rekonstrukcije notranjih prostorov in s tem tudi sistema elektroinštalacij.
Predstavljamo način projektiranja in uporabljeno opremo za predvidevano
prenapetostno zaščito, v kombinaciji z projektom električnih inštalacij objekta.
Rekonstrukcija bo potekala samo v pritličju, z delnimi posegi v klet in nadstropje. Kletni
prostori služijo kot energetski prostor (kurilnica) in kot prostori občine ter različnih
društev. V pritličju in delno v 1. nadstropju so prostori občine. V preostanku 1.
nadstropja so prostori društev, na mansardi pa je privatno stanovanje. Strelovodna
zaščita na tem objektu je že bila izvedena, zato je nismo posebej obravnavali.
57
Slika 5.1: Objekt, ki ga obravnavamo, pogled z jugovzhodne strani.
Slika 5.2: Objekt, ki ga obravnavamo, pogled s severozahodne strani.
Do objekta je speljan nizkonapetostni vod, iz bakrenega kabla 4 x 25 mm2, dolžine
približno 20 m. V stavbo vstopa še bakren in optični telekomunikacijski vod, dolžine
približno 50 m. Omenjena NN in TK kabla sta vkopana v zemlji in se zaključita v energetski
oz. telekomunikacijski omarici v objektu. V objekt vstopata tudi vodovodna in
kanalizacijska napeljava, ki se priključita na notranjo inštalacijo stavbe. Na objektu je
prisotna tudi plinska napeljava, ki je nameščena na fasadi objekta na južni strani in
vstopa v stavbo na več mestih, do raznih porabnikov.
58
Ob gradnji stavbe se je namestilo temeljno ozemljilo, ob menjavi strešne kritine pa se je
namestila tudi strelovodna zaščita objekta. Prenapetostne zaščite v notranjosti stavbe
trenutno ni. V zgradbi se bodo izvajala dela predvsem v pritličnem delu, zamenjale se
bodo komplet strojne in električne inštalacije ter manjši gradbeni posegi (menjava
stavbnega pohištva). Notranjost se bo nato opremila za namembnost prostorov občine,
večinoma s pisarnami in komunikacijskimi prostori. Uredila se bo tudi zunanjost objekta,
spremenila se bo razporeditev prostora okoli stavbe in dodalo se bo več parkirnih mest,
tudi eno z polnilnico za električne avtomobile. Izvedel se bo tudi nov toplotno izolacijski
ovoj stavbe z novo fasado. Sledila bo še ureditev zelenih površin in nasadov rastlinja
okoli objekta.
5.2 Tehnični in ekonomski del projekta stavbe
Objekt že ima strelovodno inštalacijo, zato tega dela ne obravnavamo.
Objekt in notranje prostore smo najprej razdelili na LPZ: LPZ 0A obsega prostor okoli
objekta, LPZ 0B zajema prostor neposredno pod učinkovitim kotom strelovoda, celotna
notranjost objekta ima status cone LPZ 1, hodniki in splošni prostori so v coni LPZ 2,
prostori z občutljivejšo elektronsko opremo (računalniki v pisarnah in server prostor)
imajo status cone LPZ 3 (slika 5.3).
59
Slika 5.3: LPZ cone obravnavane stavbe
Namestila se bo naslednja prenapetostna oprema in izvedli se bodo naslednji opisani
ukrepi:
Elektroinštalacije: v PS-PMO zunaj objekta bomo vgradili zraven števca električne
energije še prenapetostno zaščito I. stopnje (slika 5.4). Elektro vod iz PS-PMO se ozemlji
v glavni elektro omari R-G. V to omaro bomo zraven zaščitne opreme vgradili še
prenapetostno zaščito II. stopnje. V omari R-G se bodo izvajale tudi interne meritve
porabe el. energije za celoten objekt, beležila se bo tudi el. energija večjih porabnikov
na objektu (toplotne črpalke, klimati…), vse z namenom boljšega pregleda učinkovite
rabe energije. Razvod moči nato poteka po objektu do več razdelilnih omaric v kleti (R-
K), pritličju (R-P), nadstropju (R-N1). V teh razdelilcih bomo nato izvedli razvod do
posameznih porabnikov v prostorih stavbe. Vodi do posameznih porabnikov bodo
potekali delno po kovinskih ozemljenih kabelskih policah, delno pa podometno v
plastičnih inštalacijskih ceveh. Vodi bodo potekali po karseda ravnih linijah, s čim manj
križanja in zankanja posameznih vodov, z zaključkom v dozi ali parapetnem kanalu,
kamor se priključi porabnik. V kolikor bo na vtičnico v parapetnem kanalu priključena
občutljiva elektronska oprema (računalniki, kopirni stroji in druga pisarniška oprema),
bo na vsakem tokokrogu ob vtičnici nameščena še III. stopnja prenapetostne zaščite.
Mesta omar s prenapetostno opremo so razvidna iz slik 9.3 in 9.4. V prilogi B so dodane
tripolne sheme razdelilcev s prikazano izbrano prenapetostno zaščito.
60
Slika 5.4: Obstoječa PS-PMO je brez prenapetostne zaščite
Telekomunikacije: prihajajoči telekomunikacijski vod ozemljimo v obstoječem
telekomunikacijskem prostoru v kleti in nato ponovno še v novem server prostoru. Vodi
do posameznih porabnikov bodo potekali delno po kovinskih ozemljenih kabelskih
policah, delno pa podometno v plastičnih inštalacijskih ceveh. Vodi bodo potekali po
karseda ravnih linijah, s čim manj križanja in zankanja posameznih vodov, z zaključkom
v dozi ali parapetnem kanalu, kamor se priključi porabnik.
61
Strojne inštalacije: ob vhodu v stavbo bomo izvedli izenačitev potencialov in ozemljitev,
vodovodne cevi in plinskega priključka, kanalizacijski priključek je iz plastičnih (PVC) cevi,
zato ni potrebne ozemljitve. Ohišja klimatskih enot ali toplotnih črpalk in razvod strojnih
inštalacij od klimata do konvektorjev se prav tako ustrezno ozemlji. Na plinski inštalaciji
se ob prehodu v objekt obvezno izvede izenačitev potencialov z namensko opremo. Ker
plinska napeljava vstopa v stavbo na več mestih, je potrebno vsakega od njih ustrezno
ozemljiti.
Konstrukcija objekta: v obstoječo konstrukcijo objekta se ne bo posegalo, razen manjših
estetskih popravil in omejene suhomontažne gradnje, zato ne bo dodatnih ukrepov na
konstrukciji stavbe. Izdelalo se bo novo dvigalo za potrebe dostopa invalidov v pritličje,
tudi konstrukcijo dvigala moramo povezati na sistem izenačitve potenciala. Objekt že
ima izdelano temeljno ozemljilo in izvedene povezave izenačevanja potenciala med
posameznimi kovinskimi konstrukcijskimi elementi, tako da so nekateri prostori že delno
EM ščiteni zaradi izvedbe sedanjih sten.
Bolj podrobno so razni ukrepi, izvedbe in obrazložitve na obravnavani stavbi zapisani v
prilogi B tega dela, natančneje v tehničnem poročilu, ki je sestavni del projekta
elektroinštalacij.
62
Predvideni stroški nabave in montaže ali izvedbe navedenih ukrepov (ocena):
Tabela 5.1: Predvideni stroški izvedbe prenapetostne zaščite stavbe
Ukrep Cena na enoto
Skupaj
Prenapetostna zaščita I. stopnje, Iimp = 12,5 kA (PS-PMO) 300,00 € 300,00 €
Prenapetostna zaščita II. stopnje, Imax = 20 kA (R-G) 100,00 € 100,00 €
Prenapetostna zaščita III. stopnje (parapetni kanal), 10 kosov 75,00 € 750,00 €
Povezava kovinskih mas z vodnikom za izenačitev
potencialov, komplet z ustreznimi objemkami, kabelskimi
čevlji in pritrdilnim materialom
100,00 € 100,00 €
Glavna izenačitev potenciala (GIP), 1 x zbiralka Cu 20 x 5 mm,
dolžine 600mm, skupaj z vijaki 8x M8, 4x M12 in prozornim
pokrovom ter pritrdilnim materialom, 1 komplet
100,00 € 100,00 €
Dodatna izenačitev potenciala (DIP), komplet z zbiralko iz
bakra in pripadajočimi vijaki, 3 kompleti
25,00 € 50,00 €
Izvedba povezave ozemljil do glavnega elektro razdelilca na
obstoječe ozemljilo, komplet: gradbena, montažna dela,
spojni material, zaščitni premazi spojnih mest
120,00 € 120,00 €
P/F vodnik 25 mm2 (rumeno-zelena), dolžine cca. 30 m 3,50 € 105,00 €
P/F vodnik 16 mm2 (rumeno-zelena), dolžine cca. 50 m 2,00 € 100,00 €
P/F vodnik 6 mm2 (rumeno-zelena), dolžine cca. 200 m 1,60 € 320,00 €
Izdelava priključka ozemljitvenega traka v elektro omaro, drog
CR ali na ozemljitev objekta z FeZn 25x4 mm (l = 1,5 m),
komplet s spojnim materialom, 10 kosov
15,00 € 150,00 €
Izvedba predhodnih meritev ponikalne upornosti obstoječega
ozemljila in preveritev ustreznosti ozemljila
180,00 € 180,00 €
Izvedba meritev in izdaja certifikata za kompletno
strelovodno napravo
500,00 € 500,00 €
63
Dobava, polaganje in montaža valjanca FeZn 25x4 mm okoli
objekta, na globino 0,5m, komplet z dobavo križnih sponk in
spojitvijo valjanca na več mestih z obstoječo ozemljitvijo
objekta in drugimi kovinskimi konstrukcijami objekta,
komplet z antikorozijsko zaščito spojev, cca. 85 m
6,00 € 510,00 €
Izenačevanje potencialov, ozemljitev telekomunikacijskih
vodov, komplet z vsem potrebnim materialom
100,00 € 100,00 €
Izenačevanje potencialov, ozemljitev sistema požara,
registracije delovnega časa, sistema videonadzora, alarma,
domofona, kontrole pristopa in multimedije po objektu,
komplet z vsem potrebnim materialom
500,00 € 500,00 €
Izenačevanje potencialov, ozemljitev naprav, cevi in krmilja
kotlovnice, komplet z vsem potrebnim materialom
100,00 € 100,00 €
SKUPAJ: 4.100 €
Če primerjamo stroške izdelave prenapetostne zaščite in ceno celotne rekonstrukcije
stavbe, vidimo, da izvedba prenapetostne zaščite znaša približno 5 % stroškov vseh
predvidenih elektro inštalacijskih del objekta.
Povzetek izdelave prenapetostne zaščite na objektu:
Na objektu se je izvedla rekonstrukcija celotnih elektroinštalacij v pritličnem delu stavbe.
S tem je prišla tudi zahteva po načrtovanju vse prenapetostne zaščite objekta. Zunanji
sistem strelovodne zaščite je že bil izveden. Podrobno sem preučil notranjost stavbe in
načrtoval prenapetostno zaščito. Glavna ukrepa, ki sem jih izvedel, sta koordinirana
prenapetostna zaščita (s I., II. in III. stopnjo zaščite) ter izenačitev potenciala, s povezavo
vseh kovinskih mas v objektu. Ker se je rekonstruiral samo del objekta, se je nov sistem
prenapetostne zaščite povezal z obstoječim. Tako zasnovana prenapetostna zaščita
stavbe občutno zmanjša tveganje za nastanek materialne škode ali izgubo človeških
življenj in ščiti osebe in naprave v stavbi pred nevarnimi prenapetostmi.
64
V prilogi B tega dela so dodani razni elementi, ki sestavljajo načrt električnih inštalacij
naše stavbe. Najprej je dodano tehnično poročilo, ki natančno opisuje obstoječe in novo
stanje elektroinštalacij na danem objektu, ter posebnosti, ki se pojavljajo. Opisani so vsi
sistemi, ki se bodo v objekt vgradili in način določanja tip opreme, glede na potrebe.
Zapisani so tudi predpisi, ki so se upoštevali pri izdelavi načrta. Sledi tehnični izračun z
izračunom parametrov razvoda električne napeljave po objektu, kjer se preverja
pravilno dimenzioniranje električne opreme. Nato je dodana še situacija objekta in tlorisi
notranjosti, kjer je razvidna razporeditev nove opreme. Na koncu načrt elektro inštalacij
sestavljajo še tripolne sheme elektro razdelilcev, z izrisanimi izgledi montažnih plošč
omar in razporeditvijo elementov električne opreme v razdelilnih omarah.
5.3 Izboljšave projekta
V projektu nekaterim stvarem mogoče nismo posvetili dovolj pozornosti, zato bomo
pregledali nekaj izboljšav, ki bi jih lahko dodali v načrt elektroinštalacij.
- Obravnava prenapetostne zaščite svetil, predvsem LED svetil, pa tudi fluorescentnih
sijalk. Imajo pogosto vgrajeno elektronsko opremo, ki je lahko dovzetna za
prenapetosti, to so elektronski krmilniki pri LED svetilkah oz. elektronske dušilke pri
fluorescentnih sijalkah. Pogosto ni potrebno vgrajevati dodatne prenapetostne
opreme, saj imajo novejše omenjene elektronske komponente že vgrajeno
prenapetostno zaščito, ki je približno enakovredna III. stopnji prenapetostne zaščite.
Se pa dajo dobiti tipski moduli prenapetostne zaščite za LED svetilke. Prenapetostna
zaščita stopnje II je še vedno potrebna. Če imamo opravka z zunanjimi svetilkami ali
svetilkami cestne razsvetljave, je potrebno v vsak steber svetilke vgraditi tudi
prenapetostno zaščito II. stopnje. V projekt bi morali dodati opisa prenapetostne
zaščite, ki je že vgrajena v LED svetilkah.
65
- Obravnava prenapetostne zaščite strukturiranega omrežja, naj bo to antenska
povezava ali telefonski kabel, ki so še posebej občutljivi na prenapetosti. Tudi tem
vodom se ob vhodu v objekt vgradi tipski modul za prenapetost (slika 5.5). Različni
moduli se med seboj razlikujejo samo v številu priključnih sponk za različna števila
kablov oz. telekomunikacijskih priključkov. Moduli za zaščito pred prenapetostjo so
zajeti pod ozemljitvijo telekomunikacijskih vodov. V projekt bi morali dodati opis
prenapetostne zaščite, ki je dobavljena skupaj s telekomunikacijsko opremo.
Slika 5.5: Moduli za ščitenje telekomunikacijskega omrežja pred prenapetostmi
- Ni obravnavana prenapetostna zaščita klimatskih enot, nameščenih na fasadi.
Čeprav bodo nove klimatske enote zaščitene pred direktnim udarom strele z
obstoječim strelovodom, imajo še vedno povečano tveganje zaradi posrednih
vplivov udara strele. Rešitev bi bila izvedba dodatne strelovodne zaščite zunaj in
namestitev dodatne prenapetostne zaščite na električnih vodih, ki napajajo
zunanje klimatske enote.
66
6 INTEGRACIJA V CELOTNI PROJEKT
Da lahko integriramo projektirano prenapetostno zaščito v celoten projekt, moramo
najprej poznati, na kakšen način poteka razvoj tovrstnega projekta. Običajno najprej
arhitekt oblikuje in nariše zasnovo novega izgleda in preureditve stavbe. Prikaže rušenje
in izgradnjo novih sten ter prikaže, iz katerih materialov bodo omenjeni konstrukcijski
elementi. Umesti tudi stavbno pohištvo, kot so okna, vrata, dvigala in druge večje
elemente opreme. Uskladi tudi namembnost posameznega prostora s potrebami
specifičnega primera in predvidi usklajeno opremo ter pohištvo po prostorih, kot so
mize, omare, police, delovne površine, hodniki … Ko arhitekt zasnuje novo ureditev
objekta, nato preda načrte projektantom strojnih in elektro inštalacij.
Običajno najprej svojo opremo v stavbo umesti strojnik, nato pa še projektant
elektroinštalacij. Za strojnika je najpomembnejša postavitev in projektiranje
energetskega prostora, kjer se bo izvajalo glavno ogrevanje in hlajenje objekta oziroma
umestitev posamezne opreme po prostorih stavbe, če ne gre za centralni sistem
ogrevanja/hlajenja. Strojnik uredi tudi priključna mesta za strojne inštalacije (vodovod,
kanalizacija, plin, prezračevanje) v prostorih, kot so sanitarije, kopalnice, kuhinje,
garderobe in drugi prostori. Zasnuje tudi razvod strojnih instalacij po objektu in
morebitne povezave z drugimi sistemi. Ker so strojne inštalacije pogosto bolj toge in
imajo več zahtev (padci, čim manj zavojev) kot elektroinštalacije, se prve običajno
sprojektirajo prej. Arhitekt in strojnik nato predata načrte še projektantu
elektroinštalacij, vključno z vsemi podatki o bodoči nameščeni električni opremi (moči,
enofazni/trifazni priklop).
Projektanti elektroinštalacij nato izdelamo načrt elektroinštalacij, ki povezuje vse
električne in elektronske elemente v stavbi med seboj. Na mestih, kjer sta arhitekt in
strojnik predvidela električno napravo, pripravimo ustrezni električni priključek, to velja
predvsem za večje porabnike, ki potrebujejo svoj električni priključek. Pripravimo
ožičenje za razsvetljavo, ki poveže mesta svetil in stikala ter dodatno opremo (npr. DALI
67
krmilnik sli senzorji) v funkcionalno celoto. Po prostorih predvidimo splošne električne
priključke za manjše porabnike in servisne priključke v komunikacijskih prostorih
(hodniki, stopnišča). Električne naprave nato povežemo v celoto v razdelilniku električne
energije.
Namenski prostor (telekomunikacijski prostor) predvidimo kot glavni komunikacijski
prostor, v katerem je večina telekomunikacijske opreme, to je server, druga pomembna
oprema (centrala za požar, vlom, videonadzor) in ostala oprema, ki se namesti po želji
uporabnika (sistem kontrole pristopa). Po prostorih predvidimo telekomunikacijske
priključke po prostorih, na delovnih mestih (računalniki), pri napravah, ki potrebujejo
telekomunikacijski priključek (večji klimati in pametne naprave) in priključke za
brezžične komunikacije (WiFi moduli). Telekomunikacijske naprave nato povežemo v
celoto v telekomunikacijskem prostoru.
68
6.1 Povezava z električnimi inštalacijami
V električnih razdelilcih, kjer se vsi električni sistemi združijo v celoto, moramo pravilno
dimenzionirati vso zaščitno opremo. Zaščitni elementi (varovalke, zaščitna motorska
stikala, kontaktorji …) se dimenzionirajo glede na inštalirano moč porabnika. Preseke
vodnikov dimenzioniramo tako, da dosežemo nizke oz. še sprejemljive padce napetosti
do porabnika. Pogosto pa se pozabi oprema dimenzionirati glede na zahteve
prenapetostne zaščite. Pravilno moramo izbrati tip zaščitnih diferenčnih stikal (RCD, KZS,
FID), tako da omogočajo nemoteno delovanje prenapetostne zaščite. Uporabiti moramo
namenski tip RCD stikal, ki so primerni za sodelovanje z prenapetostno zaščito, poznamo
dva tipa – tip G (odpornost na udarne toke do 3 kA) in tip S (odpornost na udarne toke
do 5 kA). Obvezno namestimo prenapetostno zaščito pred RCD stikalom, saj v
nasprotnem primeru RCD stikalo omejuje delovanje prenapetostne zaščite, tako da je ta
skoraj popolnoma neučinkovita v svoji nalogi. Slika 6.1 prikazuje pravilno mesto
namestitve prenapetostne zaščite II. stopnje pred RCD stikalom.
Slika 6.1: Pravilno nameščena prenapetostna zaščita
69
Izbrati moramo primeren presek vodnika za povezavo ozemljitvenega voda
prenapetostne zaščite, uporabljamo debelejše vodnike prereza najmanj 16 mm2 (I.
stopnja) oz. 6 mm2 (II. stopnja) iz bakra, vodnik naj ne presega 0,5 m dolžine (slika 6.2)
in naj bo brez zank za pravilno delovanje z malo induktivnega vpliva na ostalo opremo v
električni omari. Če dovolj kratkih dolžin vodnikov ne moremo doseči, uporabimo
vezavo »V« (slika 6.2). Zelo pomembna je tudi razporeditev elementov v omari,
prenapetostna zaščita mora biti blizu dovodu v omaro in povezana s kratkimi vodniki,
naj bo tudi oddaljena od najobčutljivejše opreme v omari (krmilniki, elektronika …).
Običajno prenapetostno zaščito namestimo vzporedno takoj za tarifnimi varovalkami ali
glavnim stikalom v elektro omari oz. v močnostnem delu omare, če je ta razdeljena na
sektorje. Prenapetostna zaščita bi dejansko morala biti del osnovne elektro opreme
električnih omar. Še več, distributer električne energije bi moral priklop na energetsko
omrežje za vse porabnike pogojevati z namestitvijo prenapetostne zaščite.
Slika 6.2: Kritične povezave pri namestitvi prenapetostne zaščite, uporaba vezave »V«
Nekaj dodatnih slik namestitve prenapetostne zaščite je v prilogi C. Slike prikazujejo
nekaj pogostih primerov izvedbe prenapetostne zaščite in način namestitve v elektro
razdelilne omare.
70
6.2 Povezava z gradbenim delom projekta
Povezava in sodelovanje z gradbeniki in arhitekti gradbenega dela projekta je smiselna
večinoma pri novogradnjah, čeprav je pogosto tudi prisotna pri raznih rekonstrukcijah
objektov. V okviru prenapetostne zaščite je pomembnejša zunanja prenapetostna
zaščita (strelovodni sistem) in pravilna izvedba ozemljila. Izdelati je potrebno dobro
temeljno ozemljitev za učinkovito delovanje prenapetostne zaščite. Pomembna je tudi
povezava sistema ozemljevanja z drugimi elementi konstrukcije, z armaturo objekta,
kovinskimi deli stavbe in ostalimi kovinskimi elementi v bližini (npr. ograje, stopnišča).
Če gre za obstoječ objekt, je potrebno preveriti in ugotoviti zadostnost obstoječega
ozemljitvenega sistema. Znotraj objekta se morajo pripraviti ustrezne povezave
ozemljitve objekta z električnimi instalacijami, to je v glavni razdelilni omari. Izvajalec
gradbenih del mora izbrati pravi material (pocinkan, nerjavni, baker, aluminij …) in
zagotoviti pravilne prehode ozemljitvenega valjanca med različni materiali ter
valjancem, tako da ni možnosti korozije. Potrebna je tudi koordinacija s krovci in tesarji
za pravilno izvedbo zunanjega strelovoda. Če gre za kovinsko streho, se ta uporabi kot
del strelovodnega sistema. Z gradbeniki in arhitektom se lahko dogovorimo za estetske
in nevpadljive strelovodne rešitve, kot so prikriti ali podometni strelovodni odvodi. V
okviru konstrukcije objekta se lahko dogovorimo za izvedbo EM ščitenja prostora ali
celotne stavbe. Vgradimo lahko armaturne mreže z manjšim rastrom ali celo kovinske
plošče za močno EM ščitenje, dodatni kovinski elementi se lahko obdajo tudi z drugimi
materiali (beton, opeka, suhomontažne plošče …). Elemente za prostorsko ščitenje je
obvezno treba povezati z ozemljitvijo stavbe. Z gradbeniki se dogovorimo tudi glede
poteka in izdelave vertikal za močnejše kable ter za izgraditev jaškov ali kabelske
kanalizacije v stavbah, kjer bodo potekate močnejše kabelske trase. Če so omenjene
trase obložene s pločevinastimi stenami, lahko to prinese dodatno EM zaščito.
71
7 ZAKLJUČEK
Z vstopom novega gradbenega zakona v veljavo so se spremenili in posodobili predpisi
na številnih gradbenih področjih. Eno izmed njih je tudi zelo široko področje zaščite
stavb pred delovanjem strele, ki je obravnavano v pravilniku in tehnični smernici tega
področja. Omenjeni predpisi se sklicujejo na najrazličnejše standarde, najpomembnejši
je SIST EN 62305, ki je povzet tudi v tem diplomskem delu.
Standard opisuje način in potek projektiranja prenapetostne zaščite, tako zunaj kot tudi
znotraj stavb. Prenapetostna zaščita je sestavljena iz dveh pomembnih delov, iz zunanje
strelovodne zaščite in notranje prenapetostne zaščite, zadnja je brez dvoma
pomembnejša. V tem diplomskem delu sem se osredotočil na prenapetostno zaščito
znotraj stavb. Namen prenapetostne zaščite je ščititi pred prenapetostmi, ne samo
porabnika, temveč tudi omrežje. Pomembna ja zaščita oseb in živih bitij ter električnih
naprav. Tema na predmet prenapetostne zaščite je trenutno aktualna, saj se pogosto
zgodi, da je zaščita slaba in neprimerna. Projektiranje prenapetostne zaščite lahko
prinese številne izzive pri načrtovanju. Za lažje spopadanje z njimi sem uporabil program
za izračun tveganja IEC Risk Assesment Manager in navodila iz SIST EN 62305-4. Tako
sem lahko zanesljivo določil različne stopnje prenapetostne zaščite in dodatne ukrepe
za celostno prenapetostno ščitenje zgradbe. Predstavil sem tudi lastnosti posameznega
tipa prenapetostne zaščite in načine nameščanja prenapetostne zaščite. Nazadnje sem
še predstavil dodatne ukrepe, ki jih uporabljamo v tandemu s prenapetostno zaščito.
Najbolj sta pomembni zelo dobra izenačitev potenciala in pravilno izvedena
koordinirana prenapetostna zaščita. Ne smemo pozabiti na zaščito telekomunikacijskih
naprav. Pregledal sem tudi ekonomsko situacijo pri vgradnji prenapetostne zaščite in
ugotovil, da je strošek, glede na občutno zmanjšano tveganje za škodo, majhen.
72
Postopek izbire prenapetostne zaščite sem izvedel tudi na primeru dejanske stavbe, kjer
sem glede na specifične izzive objekta določil pravilno prenapetostno zaščito in dodatne
ukrepe za zaščito pred prenapetostmi. Vse izbrane ukrepe sem nato povezal v celoto in
jih koordiniral še z ostalimi deli električnih inštalacij. V projekt elektroinštalacij sem
dodal še razne povezave in sodelovanje z ostalimi projekti (arhitektura in projekt strojnih
inštalacij). Projekt elektroinštalacij sem nato združil v smiselno celoto in ga pripravil na
oddajo v pregled investitorju. Ta projekt je dodan tudi kot priloga B diplomskemu delu.
Cilj je bila izdelava projekta prenapetostne zaščite objekta, ki upošteva vse možne
ukrepe za zmanjšanje tveganja za električni udar, kot posledica pojava prenapetosti.
Projekt zajema tehnični in ekonomski del, kjer sem ovrednotil vse te ukrepe s
predvidenimi stroški. Na osnovi zakona, standardov in smernic s tega področja sem
predstavil primer pravilnega projekta prenapetostne zaščite stavbe, ki je lahko osnova
za nadaljnje delo. To diplomsko delo je lahko zasnova za projektante električnih inštalacij
in vzorec za projektiranje prenapetostne zaščite.
73
8 LITERATURA IN VIRI
[1] Voršič J., Pihler J. Visokonapetostna tehnika. Maribor: Fakulteta za elektrotehniko,
računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru, 1997.
[2] Voršič J., Pihler J. Tehnika visokih napetosti in velikih tokov. Maribor: Fakulteta za
elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru, 2008.
[3] Ravnikar I. Električne inštalacije, Agencija Poti, Ljubljana, 2010.
[4] Ribič J. Prenapetostna zaščita stavb, Magistrsko delo, Fakulteta za elektrotehniko,
računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru, Maribor, 2007.
[5] Kolbl A. Vpliv električnega omrežja na delovanje prenapetostne zaščite, Magistrsko
delo, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v
Mariboru, Maribor, 2015.
[6] Vivod I. Strelovodna zaščita in ozemljevanje, Diplomsko delo, Fakulteta za
elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru, Maribor 2013.
[7] Kunšek R. Strelovodna zaščita za stanovanjski objekt, Diplomsko delo, Fakulteta za
elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru, Maribor 2014.
[8] Korenčan J. Ozemljitve, prenapetostna in EM zaščita sistemov strukturiranih
ožičenj, Diplomsko delo, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko
Univerze v Mariboru, Maribor 2009.
[9] Resnik R. Prenapetostna zaščita v električnih napeljavah, Diplomsko delo,
Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru,
Maribor 2010.
[10] Roić Z. Projektiranje električnih inštalacij v prostorih s posebnimi zahtevami –
operacijska dvorana, Diplomsko delo, Fakulteta za elektrotehniko Univerze v
Ljubljani, Ljubljana 2016.
[11] Žitnik B., Ogrizek D., Babuder M., Vidmar M., Kaube P., Sistemi zaščite pred strelo
in pred prenapetostmi. Ljubljana, Tiskarna kočevski tisk d. d., 2016.
[12] Žitnik B., Vidmar M., Seliger B., Guzelj J., Zorko R., Pregledi objektov z zahtevnimi
sistemi nizkonapetostnih električnih inštalacij in naprav za zaščito pred delovanjem
strele, Elektrotehniška zveza Slovenije, Ljubljana, 2012.
74
[13] Žitnik B., Vidmar M., Nizkonapetostne električne inštalacije in zaščita pred strelo,
Elektroinštitut Milan Vidmar, Ljubljana, 2010.
[14] Dehn + Söhne – Lightning protection guide, Trbovlje, Finform d. o. o., 2007,
dostopno tudi na: https://www.dehn-
international.com/sites/default/files/media/files/lpg-2015-e-complete.pdf
[avgust 2019].
[15] Electrical Installation Guide, Schneider electric, Francija, 2018, dostopno tudi na:
https://www.schneider-electric.com/en/download/document/EIGED306001EN/
[avgust 2019].
[16] Energetska sanacija občinske stavbe Miklavž, načrt električnih inštalacij in
električne opreme, št. Projekta 11/16, načrt št. 1514, Lineal d. o. o, Maribor, 2019.
[17] Gradbeni zakon, Uradni list RS, št. 61/17 in 72/17, stran 8228.
[18] Pravilnik o podrobnejši vsebini dokumentacije in obrazcih, povezanih z graditvijo
objektov, Uradni list RS, št. 36/18, stran 5486.
[19] Pravilnik o zaščiti stavb pred delovanjem strele, Uradni list RS, št. 28/09 in 2/12,
str. 3974.
[20] Pravilnik o zahtevah za nizkonapetostne električne inštalacije v stavbah, Uradni list
RS, št. 41/09 in 2/12, str. 5779.
[21] Tehnična smernica TSG-N-002:2013, Nizkonapetostne električne inštalacije,
Ministrstvo za infrastrukturo in prostor, Ljubljana, 2013.
[22] Tehnična smernica TSG-N-003:2013, Zaščita pred delovanjem strele, Ministrstvo
za infrastrukturo in prostor, Ljubljana, 2013.
[23] SIST EN 62305:2011, Zaščita pred delovanjem strele, SIST, Ljubljana, 2011.
[24] SIST EN 62305-1:2011, Zaščita pred delovanjem strele – 1. del: Splošna načela,
SIST, Ljubljana, 2011.
[25] SIST EN 62305-2:2012, Zaščita pred delovanjem strele – 2. del: Vodenje rizika, SIST,
Ljubljana, 2012.
[26] SIST EN 62305-3:2011, Zaščita pred delovanjem strele – 3. del: Fizična škoda na
zgradbah in nevarnost za živa bitja, SIST, Ljubljana, 2011.
75
[27] SIST EN 62305-4:2011, Zaščita pred delovanjem strele – 4. del: Električni in
elektronski sistemi v zgradbah, SIST, Ljubljana, 2011.
[28] SIST EN 60364-1:2011, Nizkonapetostne električne inštalacije – 1. del: Temeljna
načela, SIST, Ljubljana, 2011.
[29] Serija SIST EN 60364-4:2011, Nizkonapetostne električne inštalacije – 4. del:
Zaščitni ukrepi, SIST, Ljubljana, 2011.
[30] Serija SIST EN 60364-5:2011, Nizkonapetostne električne inštalacije – 5. del: Izbira
in namestitev električne opreme, SIST, Ljubljana, 2011.
[31] SIST EN 60364-6:2011, Nizkonapetostne električne inštalacije – 6. del: Preverjanje,
SIST, Ljubljana, 2011.
[32] Serija SIST EN 60364-7:2011, Nizkonapetostne električne inštalacije – 7. del:
Zahteve za posebne inštalacije ali lokacije, SIST, Ljubljana, 2011.
[33] A. Žagar Novi Gradbeni zakon: lažja pridobitev gradbenega dovoljenja in
legalizacija črnih gradenj, Ljubljana, Zavod mladi podjetnik, 2018, dostopno na:
https://mladipodjetnik.si/novice-in-dogodki/novice/novi-gradbeni-zakon-lazja-
pridobitev-gradbenega-dovoljenja-in-legalizacija-crnih-gradenj [avgust 2019].
[34] Gradbeno dovoljenje za hišo 2018, portal Moj mojster, 2018, dostopno na:
https://www.mojmojster.net/clanek/908/Gradbeno_dovoljenje_za_hiso_2018
[avgust 2019].
[35] I. Božič Novi predpisi na področju zaščite stavb pred delovanjem strele, Delo in
varnost, letnik 54. številka 3, 2009, str. 17–23. Dostopno na:
https://www.dlib.si/details/URN:NBN:SI:doc-OK5WIBID [avgust 2019].
[36] Prenapetostna zaščita, katalog, Moeller elektrotehnika, Idrija, 2008, dostopno na:
http://www.kolektoravtomatizacija.com/resources/files/doc/Kolektor_Synatec/
Katalogi/Prenapetostna_zaita_SLO_NR_14_4.pdf [avgust 2019].
[37] A guide to EN 62305 – Protection against lightning, Furse, Velika Britanija, 2014,
dostopno na: https://www.jac.ie/wp-
content/uploads/pdf/Guide%20to%20BS%2062305%203rd%20edition.pdf
[avgust 2019].
76
[38] G. Bizjak Prenapetostna zaščita, predstavitev, Fakulteta za elektrotehniko
Univerze v Ljubljani, Ljubljana, 2018, dostopno na: http://lrf.fe.uni-lj.si/ct-menu-
item-2/nizkonapetostne-elektroenergetske-instalacije [avgust 2019].
[39] Elektrotehniška zveza Slovenije, dostopno na: http://www.ezs-zveza.si/ [avgust
2019].
[40] Elektronabava, dostopno na: https://etrgovina.elektronabava.si/ [avgust 2019].
[41] Schrack technik, dostopno na: https://www.schrack.si/ [avgust 2019].
[42] Hermi, katalog, dostopno na: https://hermi.si/ [avgust 2019].
[43] ETI, katalog, dostopno na: https://www.eti.si/produkti-storitve [avgust 2019].
[44] Arhiv slik, posnetih na terenu, delovno gradivo, Lineal, Lineal d. o. o.
[45] Google zemljevidi in street view, dostopno na: https://www.google.si/maps/
[avgust 2019].
77
9 PRILOGE A Izračun s programom Risk asssesment manager
78
79
B Primer projekta
Na naslednjih straneh se nahaja projekt, z vsem gradivom, ki spada zraven. Celoten načrt
je sestavljen iz naslednjih delov:
- besedilni del;
• tehnično poročilo in opisi,
• tehnični izračun razvoda električnih inštalacij,
• popis del z izmerami in oceno stroškov,
- grafični del;
• zunanja situacija objekta z izgledom,
• tlorisi notranjosti, z vrisano električno opremo,
• shema glavnega razvoda moči objekta,
• sheme opreme jakega in šibkega toka,
• sheme tehnologije (elektrotehnični del),
• tripolne sheme električnih razdelilcev objekta.
V nadaljevanju pa so dodani deli načrta, pomembni za obravnavano temo
prenapetostne zaščite:
- tehnično poročilo in opisi,
- zunanja situacija objekta z 3D izgledom (sliki 9.1 in 9.2),
- tlorisi notranjosti, z vrisano električno opremo (slike 9.3 – 9.6),
- shema glavnega razvoda moči objekta (slika 9.7),
- tripolne sheme električnih razdelilcev objekta.
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
Slika 9.1: Simulacija 3D izgleda stavbe po rekonstrukciji
Slika 9.2: Situacija objekta
108
Slika 9.3: Tloris kleti
109
Slika 9.4: Tloris pritličja - mala moč
110
Slika 9.5: Tloris pritličja - šibki tok
111
Slika 9.6: Tloris kleti - ozemljitev
112
Slika 9.7: Glavni razvod moči
Tripolne sheme z izgledom omar, za:
- PS-PMO
- R-G
113
114
115
116
117
118
119
120
121
C Slike s primeri prenapetostne zaščite
Slika 9.8: SPD stopnje I + II v razdelilcu črpališča
122
Slika 9.9: SPD stopnje I + II v močnostnem delu razdelilca črpališča
123
Slika 9.10: SPD II. stopnje v etažnem razdelilcu
124
Slika 9.11: SPD I. stopnje (100 kA, posebne izvedbe) v razdelilni omari
125
Slika 9.12: SPD I. stopnje v razdelilni omari
126
Slika 9.13: SPD II. stopnje v razdelilcu razsvetljave