zaŠ Čita rtv objektov pred delovanjem strele · ii univerza v mariboru fakulteta za...

79
UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Robert Koprivc ZAŠČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE Diplomsko delo Maribor, junij 2008

Upload: others

Post on 27-Feb-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO,

RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO

Robert Koprivc

ZAŠČITA RTV OBJEKTOV

PRED DELOVANJEM STRELE

Diplomsko delo

Maribor, junij 2008

Page 2: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

II

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17

Diplomsko delo visokega strokovnega študijskega programa

ZAŠČITA RTV OBJEKTOV

PRED DELOVANJEM STRELE

Študent: Robert KOPRIVC

Študijski program: Visoki strokovni, Elektrotehnika

Smer: Močnostna elektrotehnika

Mentor: red. prof. dr. Jože VORŠIČ

Somentor: red. prof. dr. Jože PIHLER

Lektorirala: prof. Tatjana STANIČ

Maribor, junij 2008

Page 3: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

III

Page 4: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

IV

Zahvala

Za pomoč in vodenje pri sestavljanju diplomskega dela se

zahvaljujem mentorju profesorju dr. Jožetu Voršiču,

somentorju profesorju dr. Jožetu Pihlerju ter asistentu mag.

Janezu Ribiču.

Zahvaljujem se Zavodu RTV Slovenija, ki je financiral moj

študij, in svoji družini, ki me je pri študiju podpirala.

Page 5: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

V

ZAŠČITA RTV OBJEKTOV

PRED DELOVANJEM STRELE

Ključne besede: zaščita pred delovanjem strele, udar strele, prenapetost,

prenapetostna zaščita

UDK: 621.316.93: 621.397.13(043.2)

Povzetek

V diplomskem delu so obdelani problemi zaščite pred udarom strele in njenih sekundarnih

vplivov na izpostavljene objekte, ki služijo za prenos slike, zvoka in ostalih informacijskih

signalov. Obravnavana je zunanja zaščita pred delovanjem strele in notranja zaščita pred

prenapetostmi v skladu z novim standardom SIST EN 62305. Prikazana je izvedba

elektroenergetskega priključka za PTV objekte (TV pretvornike), kar bo pripomoglo k večji

obveščenosti ljudi, ki delajo na področju izvedbe in vzdrževanja elektro-energetskih

priključkov.

Page 6: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

VI

PROTECTION OF RTV OBJECTS

AGAINST LIGHTING STRIKES

Keywords: protection against lightning strikes, lighting strike, over voltage,

over voltage protection

UDK: 621.316.93: 621.397.13(043.2)

Abstract

This work covers problems caused by lightning strikes and their secondary effects on

objects used for transmission of picture, sound and other communication signals. Outer

protection against lightning and inner protection against over voltages according to the new

standard SIST EN 62305 is described. The construction of the connection of transmitter

and transposed objects to the electricity network is presented. By this the knowledge of

employees working in the field of implementation and maintenance of such electrical

systems will be improved.

Page 7: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

VII

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ....................................................................................................................................... 1

2 PRENAPETOSTI...................................................................................................................... 5

2.1 Definicije prenapetosti ...................................................................................................... 5

2.2 Notranje prenapetosti........................................................................................................ 6

2.3 Zunanje prenapetosti......................................................................................................... 6

2.4 Atmosferske prenapetosti ................................................................................................. 6

2.4.1 Nastanek strele ......................................................................................................... 6

2.4.2 Tokovi udara strele................................................................................................... 8

2.4.3 Prenapetosti ob udaru strele ................................................................................... 10

2.4.4 Viri prenapetosti, učinki udara strele ..................................................................... 12

2.4.5 Pogostnost udarov strele ........................................................................................ 14

3 FIZIKALNA SLIKA ZUNANJE IN NOTRANJE ZAŠČITE PRED VPLIVOM UDARA

STRELE ........................................................................................................................................... 19

3.1 Zunanji sistem zaščite pred delovanjem strele................................................................ 19

3.1.1 Lovilni sistem......................................................................................................... 20

3.1.2 Izolirani lovilni sistem............................................................................................ 21

3.1.3 Odvodni sistem ...................................................................................................... 22

3.1.4 Ozemljilni sistem ................................................................................................... 23

3.2 Notranji sistem zaščite pred delovanjem strele............................................................... 26

3.2.1 Princip zaščitnih območij ....................................................................................... 26

3.2.2 Definicije zaščitnih območij .................................................................................. 27

3.2.3 Ukrepi za zmanjšanje vplivov elektromagnetnega impulza strele ......................... 28

3.2.4 Klasifikacija prenapetostnih zaščit po SIST EN 62350 ......................................... 42

3.2.5 Elementi prenapetostne zaščite .............................................................................. 43

4 IZBIRA ZAŠČITE PRED ELEKTRIČNIM UDAROM ........................................................ 46

4.1 Vrste razdelilnih sistemov .............................................................................................. 46

4.2 Zahteve, ki jih glede zaščitnih ukrepov postavljajo posamezni razdelilni sistemi ......... 47

4.2.1 TN razdelilni sistem ............................................................................................... 47

4.2.2 TT razdelilni sistem................................................................................................ 47

4.2.3 IT razdelilni sistem................................................................................................. 48

Page 8: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

VIII

4.3 Analiza prikazanih razdelilnih sistemov......................................................................... 48

4.3.1 TN razdelilni sistem ............................................................................................... 49

4.3.2 TT razdelilni sistem................................................................................................ 49

4.3.3 IT razdelilni sistem................................................................................................. 49

4.4 Zaščita pred posrednim dotikom kot kombinacija več ukrepov ..................................... 49

4.5 Izvedba napajanja RTV pretvornika ............................................................................... 50

5 IZVEDBA ELEKTROENERGETSKEGA PRIKLJUČKA.................................................... 52

5.1 Vsebina priključne merilne omarice ............................................................................... 54

5.2 Izvedba priključne merilne omarice................................................................................ 55

5.3 Vrste (oblike) povezav priključne merilne omarice z električnim omrežjem................ 57

5.3.1 Izvedba priključka 1............................................................................................... 58

5.3.2 Izvedba priključka 2............................................................................................... 58

5.3.3 Izvedba priključka 3............................................................................................... 59

5.3.4 Izvedba priključka 4............................................................................................... 59

5.3.5 Izvedba priključka 5............................................................................................... 60

6 SKLEP..................................................................................................................................... 63

7 SEZNAM UPORABLJENE LITERATURE .......................................................................... 64

Page 9: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

IX

KAZALO SLIK

Slika 1.1: Porazdelitev potenciala v energetsko- tehnološki verigi [1] ............................................................. 2

Slika 1.2: Zgodovina razvoja elektroenergetskega priključka in zaščite do leta 1974 in naprej....................... 4

Slika 2.1: Nastanek strele .................................................................................................................................. 7

Slika 2.2: Razdelitev strel po vrstah .................................................................................................................. 8

Slika 2.3: Primera atmosferske razelektritve in potek toka strele v obeh primerih ........................................... 9

Slika 2.4: Tipičen tokovni udar strele z nekaterimi osnovnimi podatki ........................................................... 10

Slika 2.5: Polni atmosferski udarni val oblike 1,2/50 µs................................................................................. 11

Slika 2.6: Potujoči valovi vzdolž prenosnega voda brez zaščitne strelovodne vrvi ......................................... 12

Slika 2.7: Pregled učinkov zaradi udara strele ............................................................................................... 13

Slika 2.8: Primerjava gostote strel za različne dele Slovenije......................................................................... 15

Slika 2.9: Gostota strel v okolici RTV oddajnega centra Plešivec .................................................................. 16

Slika 2.10: Verjetnostna porazdelitev amplitude za področje RTV oddajnika KUM ...................................... 17

Slika 2.11: Kumulativna porazdelitev amplitude toka atmosferskih razelektritev RTV oddajnega centra

Plešivec v letu 2007 ......................................................................................................................................... 18

Slika 3.1: Vrednosti za dolžine ozemljil glede na specifično upornost tal in zaščitni nivo.............................. 24

Slika 3.2: Notranja zaščita pred delovanjem strele, kjer oskrbovalni vodi vstopajo na.................................. 29

Slika 3.3: Prenapetostne zaščite na mejah zaščitnih območij za RTV pretvornik ........................................... 32

Slika 3.4: Prenapetostne zaščite na mejah zaščitnih območij za RTV oddajni center..................................... 33

Slika 3.5: Zaščita v elektroenergetski verigi (EV) -prvi del- ........................................................................... 35

Slika 3.6: Zaščita v elektroenergetski verigi (EV) in informacijski verigi (IV) v oddajniškem delu -drugi del-

......................................................................................................................................................................... 36

Slika 3.7: LPS zaščita v objektu – splošni porabniki....................................................................................... 37

Slika 3.8: Električni priključek in zaščita tehnološkega 19” stojala, ki služi za montažo mikrovalovnih ali

funkcionalnih zvez in merilnih instrumentov ................................................................................................... 38

Slika 3.9: Električni priključek in zaščita nadzorno-upravljalnega sistema (kontrolna soba) ........................ 38

Slika 3.10: Ozemljitvena omarica v zemlji ...................................................................................................... 40

Slika 3.11: Izvedba referenčne točke v objektu ............................................................................................... 41

Slika 3.12: Razmestitev in zahtevane lastnosti prenapetostnih naprav ........................................................... 43

Slika 4.1: Oblika samolepilne nalepke KM-RTV-03........................................................................................ 51

Slika 5.1: Vsebina pretvorniške hišice............................................................................................................. 53

Slika 5.2: Oblika samolepilne nalepke KM-RTV-08........................................................................................ 55

Slika 5.3: Vezalni načrt enofaznega elektroenergetskega priključka .............................................................. 55

Slika 5.4: Večpolna shema enofaznega elektroenergetskega priključka ......................................................... 56

Slika 5.5: Vezalni načrt trofaznega elektroenergetskega priključka ............................................................... 56

Slika 5.6: Večpolna shema trofaznega elektroenergetskega priključka .......................................................... 57

Page 10: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

X

Slika 5.7: Različne izvedbe enofaznega priključka priključne merilne omarice =P.E+01 na električno

omrežje ............................................................................................................................................................ 61

Slika 5.8: Različne izvedbe trofaznega priključka priključne merilne omarice =P.E+03 na električno omrežje

......................................................................................................................................................................... 62

KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 3.1: Minimalne debeline metalnih oblog ali kovinskih cevi lovilnega sistema ........................... 20

Preglednica 3.2: Razdalja med odvodi glede na zaščitni nivo ........................................................................ 22

Preglednica 3.3: Glavne lastnosti zaščitnih elementov ................................................................................... 44

Page 11: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

XI

UPORABLJENI SIMBOLI

Ia – tok, ki zagotavlja delovanje zaščitne naprave [A]

Id – okvarni tok v primeru prve okvare z zanemarljivo impedanco med faznimi

vodniki in izpostavljenim prevodnim delom [A]

imax – amplituda toka strele [kA]

'k – faktor prenapetosti

kc – koeficient, odvisen od oblike strelovodne inštalacije

ki – koeficient, odvisen od izbranega zaščitnega nivoja

km – koeficient, odvisen od ločilnega materiala

l – dolžina, dobljena iz diagrama [m]

lr – dolžina vodoravnih ozemljil [m]

lv – dolžina navpičnih ozemljil [m]

P∞ – fiktivni referenčni potencial [V]

PA – potencial antenskega stolpa [V]

POB – potencial objekta [V]

PT – potencial transformatorske postaje [V]

r – povprečen polmer območja, ki ga določa zanka krožnega ali temeljskega

ozemljila [m]

RA – vsota upornosti ozemljil, izpostavljenih prevodnih delov in zaščitnega

vodnika izpostavljenih prevodnih delov [Ω]

s – ločilna razdalja [m]

T1 – čas naraščanja čela toka strele [s]

T2 – razpolovni čas hrbta toka strele [s]

U0 – nazivna napetost proti zemlji [V]

Umax – maksimalna napetost udarnega vala [V]

V – potencial [V]

ZA – impedanca ozemljitve antenskega stolpa [Ω]

ZOB – impedanca ozemljitve objekta [Ω]

Zs – impedanca okvarne zanke [Ω]

ZT – impedanca ozemljitve transformatorske postaje [Ω]

Page 12: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

XII

UPORABLJENE KRATICE

A – antena

AC – izmenični tok (Alternating Current)

AS – antenski stolp

CS – cevni antenski stolp

DC – enosmerni tok (Direct Current)

EIMV – Elektroinštitut Milan Vidmar

EK – energetski kabel

E-N – kabel za ozemljitev zvezdišča ali enega pola ločilnega transformatorja

EO – etažno ozemljilo

ESD – elektrostatična praznitev (Electro Static Discgarge)

E-T – energetsko-tehnološka veriga

EV – elektroenergetska veriga

EZ – ekranska zaščita-zaščitni zaslon

F – zaščitni element

FZ – funkcionalne zveze

HO – horizontalno ozemljilo

HS – hladilni sistem

ID – informacijski delilnik

IK – informacijski kabel

IT – vrsta razdelilnega sistema

IV – informacijska veriga

KK – kabelski kanal

KM – kovinske mase

KP – kabelska polica

KV – kabelski vod

L – fazni vodnik

LEMP – elektromagnetni udar strele (Lighting ElectroMagnetic Pulse)

LPS – sistem za zaščito pred delovanjem strele (Lighting Protection System)

LPZ – zaščitna območja (Lighting Protection Zone)

LS – lovilec strele

M – masa

Page 13: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

XIII

MV – modulacijski vod

MVZ – mikrovalovne zveze

N-(1) – nevtralni vodnik

N-(2) – naprava

NE – ozemljitev nevtralnega vodnika

NEMP – nuklearni elektromagnetni udar (Nuclear ElectroMagnetic Pulse)

NN – nizka napetost, nizkonapetostni

OB – obročasto ozemljilo

OC – oddajni center

OS – odvod strele

PE – zaščitni vodnik

PEN – združen nevtralno-zaščitni vodnik

PL – zaščitni nivo (Protection Level)

PS – preskusni spoj

PS – predalčni antenski stolp

PTV – pretvorniški objekt

RII – zaščitni razred 2, dvojna izolacija

RT – referenčna točka-skupna ozemljitvena točka

Rx – sprejemnik (Receiver)

SB – stikalni blok

SCALAR – Slovenski center za avtomatsko lokalizacijo atmosferskih razelektritev

SEE – splošna elektro energetika

SEMP – stikalni elektromagnetni udar (Switching ElectroMagnetic Pulse)

SI – splošna informatika

SK – spojni kos

SPD – zaščitni element (Surge Protective Device)

SSE – splošna strojna energetika

T – transformator

TE – brezšumni ozemljitveni vod

TEM – brezšumna ozemljitev kovinske mase

TK – tehnološki kabel

TN – vrsta razdelilnega sistema

TO – temeljsko ozemljilo

TT – vrsta razdelilnega sistema

Tx – oddajnik (Transmitter)

Page 14: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

XIV

VO – vertikalno ozemljilo

ZO – (1) zaščitna omarica

ZO – (2) združeno ozemljilo

ZV – zemeljski vod

Page 15: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 1

1 UVOD

Izpostavljenost radijskih in televizijskih oddajnih centrov, pretvorniških objektov,

avtomatskih vremenskih postaj, radarskih objektov in podobnih stavb z elektronsko

opremo je problematična zaradi velikega števila udarov strel in zelo slabe prevodnosti tal.

V začetku gradnje teh objektov so bili problemi manjši zaradi tehnoloških naprav, ki so

imele le elektronike. Elektronske naprave so se s svojimi elementi laže upirale večjim

potencialnim razlikam ob udarih strele. Z razvojem elektronike vse tja do čipov je postal

problem zaščite elektronskih naprav vse bolj zahteven.

Od objektov z elektronsko opremo se zahteva vedno večja varnost in zanesljivost

obratovanja. Ne gre samo za prenos informacij na področju radia in televizije, ampak je

vse več mikrovalovnih zvez, ki nadzirajo in krmilijo delovanje včasih okolju nevarnih

tehnoloških procesov (kemija, nuklearna fizika).

Elektronski sklopi iz čipov so že v osnovni funkciji električno dovolj obremenjeni in

zato ne prenesejo dodatnih obremenitev oz. prenapetosti, ki jih ustvarjajo elektromagnetna

polja v okolici naprav. Do škodljivih sevanj elektromagnetnega polja pride zaradi udarov

strele v objekte ali električno omrežje. Škodljive prenapetosti ali potencialne razlike

povzročajo tudi statične razelektritve in kratkostični tokovi v električnem omrežju.

Med najštevilčnejše vzroke za uničenje ali poškodovanje elektronskih elementov v

tehnoloških napravah sodi vpliv udara strele. Že od nastanka življenja na Zemlji sta blisk

in grom ustrahovala ljudi in tako je še danes. Udari strele so povzročili veliko škode in

nesreč, zato si je človek skozi novejšo tehnološko zgodovino poiskal poti, ki so ga

pripeljale do rešitev, s katerimi obvlada probleme, nastale ob udaru strele.

Sama gradnja elektronskih naprav je prilagojena tehnološkim zahtevam (oddajnik,

mikrovalovna zveza, računalnik, …), tako da naprava s svojimi sklopi zadosti vrhunskim

željam in potrebam. Pri tem se ob ustvarjanju elektronske naprave običajno izpusti zahteva

po zaščiti, ki je odvisna od mesta vgradnje na zemeljski krogli.

Pred izdelavo projekta je nujno potrebno izmeriti specifično upornost tal. Na

izpostavljenih objektih se specifična upornost giblje med 1000 Ωm in 4000 Ωm, kar

predstavlja precej neugodno situacijo pri doseganju dovolj kvalitetne vrednosti

ozemljitvene upornosti.

Page 16: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 2

Ob udaru strele v najbolj izpostavljen del sistema, to je antenski stolp, katerega višina

se giblje med 10 m in 100 m, se pri slabi ozemljitvi lahko pojavijo zelo visoke potencialne

razlike. Porazdelitev nevarnih potencialnih razlik je prikazana na sliki 1.1.

2

1

3

456

78

ČLEN 1ČLEN 2ČLEN 3

ENERGETSKO - TEHNOLOŠKA VERIGA

P∞

P∞

ZA ZT ZOB

PA

VA-OB

POB

VOB-T

V

PT

VT

9

REFERENČNI POTENCIAL

Slika 1.1: Porazdelitev potenciala v energetsko-tehnološki verigi [1]

ZA … impedanca ozemljitve antenskega stolpa

ZOB … impedanca ozemljitve objekta

ZT … impedanca ozemljitve transformatorske postaje

1 … udar strele

2 … zračni vod

3 … transformator

4 … kabelski vod

5 … el. napajanje

Page 17: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 3

6 … oddajnik

7 … zemlja

8 … ozemljitvena omarica

9 … objekt

Ob udaru močnih strel in ob slabi ozemljitveni upornosti se pojavijo potencialne razlike

nekaj kV, ki v največji meri poškodujejo ne samo tehnološke naprave, ampak tudi

elektroenergetski del objekta.

V začetku razvoja televizijske in radijske mreže po Sloveniji, ko ni bilo izkušenj z

vplivom strele na tehnološke naprave in je bil elektroenergetski priključek izveden tako,

kot je to zahtevalo elektrodistribucijsko podjetje (napetostno ali tokovno zaščitno stikalo),

so se napake na objektih pojavljale zelo pogosto. Tudi prenapetostna zaščita ni bila

upoštevana. Z letom 1974 je področje RTV objektov prišlo pod nadzor Republiškega

elektroenergetskega inšpektorata, ki je po temeljiti analizi zahteval enotnejše rešitve

elektroenergetskega napajanja in predvsem zaščito pred električnim udarom.

Na osnovi izkušenj alpskih dežel pa se je v letu 1974 pojavila oblika zaščite in

elektroenergetskega napajanja, ki je zagotovila varnejše obratovanje.

Počasi je neugodno prostozračno napajanje, pri katerem je električni dovod po

drogovih pripeljal električno energijo direktno v objekt, prešlo v zemeljski kabelski

priključek, vsaj za zadnjih nekaj 10 m. V samem objektu pa so se tehnološke naprave

pričele priključevati prek navadnih ločilnih transformatorjev. Vsi ti ukrepi so začeli veljati

zaradi ugotovitve o razdelitvi električnih potencialov ob udaru strele v antenski stolp. Iz

slike 1.2 je razvidna zgodovina razvoja elektroenergetskega priključka in zaščite do leta

1974 in naprej. Leva stran prikazuje ob razporeditvi kritičnih potencialov glede na velikost

toka strele izvedbo pred letom 1974, desna stran pa izvedbo po prelomnem letu, ko se je

pristopilo k omenjeni problematiki bolj strokovno.

Page 18: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 4

TVODD.

TVODD.

5 kA 25 kA

H = 25 m

5 kA25 kA40 kA

60 m

ZVZV

KV

KK 45

-T

40 kA

=P.E

Slika 1.2: Zgodovina razvoja elektroenergetskega priključka in zaščite do leta 1974 in naprej

Za manjše objekte (PTV = pretvorniki), kjer se upošteva pri dimenzioniranju povprečna

vrednost razelektritvenega toka 40 kA, se izvede zemeljski kablovod, položen v železno

pocinkano cev (zores kanal) v dolžini 60 m.

V nadaljevanju diplomskega dela je zgoraj nakazana rešitev problema obdelana v luči

novih predpisov, predvsem slovenskega standarda SIST EN 62305 in izkušenj od leta 1974

naprej do danes.

Drugo poglavje obravnava različne vzroke za nastanek prenapetosti v RTV objektih. Ti

so večinoma posledice atmosferskih praznitev toka strele.

Tretje poglavje obravnava tako zunanji kot notranji sistem zaščite pred delovanjem

strele. Glede na to, da so v objektih montirane občutljive naprave, sem posebno pozornost

posvetil tej temi.

Četrto poglavje obravnava izbiro enotne zaščite pred električnim udarom. Ker zaščita

pred posrednim dotikom na napravah RTV pretvornikov ni izvedljiva samo na osnovi

enega od mogočih razdelilnih sistemov, ampak le kot kombinacija več ukrepov, je v tem

poglavju opisan postopek izbire enotnega zaščitnega ukrepa pred električnim udarom.

Peto poglavje obravnava izvedbo elektroenergetskega priključka pretvorniških (PTV)

objektov. Prikazanih je pet vrst povezav priključne merilne omarice z električnim

omrežjem.

Page 19: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 5

2 PRENAPETOSTI

2.1 Definicije prenapetosti

Na vseh napetostnih nivojih standard [2] dovoljuje odstopanja od nazivnih vrednosti

napetosti; to so efektivne vrednosti, za katere je omrežje predvideno. Te znašajo za nizke

in srednje napetosti ± 10 %. Vse vrednosti, ki so višje od te, so prenapetosti [2].

Najbolj pogosti vplivi, ki lahko povišajo napetosti v omrežju, so razne stikalne

manipulacije (vklopi in izklopi tokokrogov), pa tudi atmosferske prenapetosti. Takrat se v

raznih delih omrežja pojavljajo potenciali, ki so višji od tistih v ustaljenem obratovanju.

Tako lahko prenapetost definiramo kot povečanje napetosti med posameznimi deli

omrežja, kot tudi povečanje le te med deli omrežja in zemljo.

Značilne lastnosti za prenapetosti so [3, 4]:

- amplituda prenapetosti,

- čas trajanja prenapetosti,

- oblika in strmina čela vala,

- pogostost nastopa,

- verjetnost nastopa.

Amplituda prenapetosti je važna pri preboju izolacije. Navadno je podana s faktorjem

'k prenapetosti proti zemlji. Faktor 'k znaša:

max' Uk

U = 1,225 ⋅ (2.1)

Čas trajanja prenapetosti je važen podatek zaradi energije, ki jo vsebuje prenapetostni

val, kar posledično lahko vpliva na toplotne preboje izolacije (npr. v transformatorskem

olju). Ker prenehanje prenapetosti v večini primerov ni jasno določeno, je ponavadi

podano z razpolovnim časom hrbta (udarni prenapetostni val atmosferske razelektritve,

oblike 1,2/50 µs).

Strmina čela vala je pogojena z obliko same prenapetosti. Označujemo jo v kV/µs.

Važna je predvsem zaradi induciranih napetosti na napravah (medovojni stiki v

energetskem transformatorju).

Page 20: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 6

Pogostost nastopa prenapetosti nam pove, kolikokrat se je na določenem mestu v

električnem omrežju ali v objektu že pojavila prenapetost. Je osnova določanja verjetnosti

nastopa prenapetosti.

Verjetnost nastopa prenapetosti je važen podatek pri dimenzioniranju opreme. Pove

nam, s kolikšno zanesljivostjo lahko napovemo, da se bo nekje pojavila neke vrste

prenapetost. Določamo jo na podlagi prejšnjih pojavov prenapetosti.

2.2 Notranje prenapetosti

Stikalne prenapetosti so tiste notranje prenapetosti, ki imajo izvor energije znotraj

samega omrežja. Nastajajo zaradi vklopov in izklopov. Sem sodijo tudi tiste prenapetosti,

ki nastanejo, ko varovalka prekine tokokrog [3, 4].

2.3 Zunanje prenapetosti

To so prenapetosti, ki imajo izvor energije izven elektroenergetskega omrežja. Po eni

strani lahko nastanejo pod vplivom drugega omrežja (npr. vpliv prenosnega omrežja na

distribucijo), po drugi pa zaradi atmosferskih vplivov. Ker je zunanja prenapetost

neodvisna od nazivne napetosti omrežja, je lahko obremenitev izolacije v tem primeru

dosti večja kot pri notranjih prenapetostih [3, 4].

2.4 Atmosferske prenapetosti

Te so najnevarnejši izvor prenapetosti. Ker so to zunanje prenapetosti in je njihov izvor

v atmosferi, višina prenapetosti ni odvisna od napetostnega nivoja. Povzročajo največje

možne prenapetosti v omrežju. Izvor atmosferskih prenapetosti so nevihtni oblaki [3, 4].

2.4.1 Nastanek strele

V svojem diplomskem delu se bom omejil na strele, ki nastanejo med oblakom in

zemljo. Za nastanek strele morajo biti prisotni trije dejavniki: vlaga, kondenzacijska jedra

in toplota. Zaradi termičnega toka vlažnega zraka se v nevihtnem oblaku začnejo pozitivno

nabiti delci kopičiti v zgornjem delu, negativni pa ostajajo v spodnjem delu oblaka. Strela

Page 21: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 7 ne nastane hipoma, saj bi v tem primeru potrebovali nepredstavljivo visoko potencialno

razliko med oblakom in zemljo. Ko je nevihtni oblak dovolj elektrostatično razvit, se ob

veliki električni poljski jakosti oblikuje t. i. lider (angl. leader). Ta se skokovito širi iz

spodnjega dela oblaka, ki ima presežek negativnega naboja, proti zemlji. Na svoji poti

ionizira zrak in ustvarja negativno nabit kanal. Dolžina skokov liderja je v razponu od 5 do

50 m. Hitrost potovanja liderja je razmeroma majhna in znaša približno 0,1 % svetlobne

hitrosti. V kanalu liderja teče šibek električen tok, ki znaša približno 20 mA. Ob tem

običajno nastane več stranskih liderjev, ki skupaj z glavnim oblikujejo razvejano strukturo

kanalov. Ko se lider približuje tlom, električno polje narašča do te mere, da se iz zemlje

začnejo dvigovati povezovalni liderji (angl. connecting leaders), vse dokler ne pride do

končnega preskoka, ki mu sledi povratni udar (angl. return stroke). Slika 2.1 prikazuje

nastanek strele [5].

Slika 2.1: Nastanek strele

Nato tok v kanalu hitro naraste na nekaj 1000 A, celo na nekaj 100 kA. Velik tok strele

povzroči močno segrevanje prevodnega kanala (več 1000 K, običajno ima premer nekaj

centimetrov in je zelo svetel, kar vidimo kot blisk). Zaradi hitrega raztezanja zraka v

okolici strelo spremlja tudi grmenje. Povratnemu udaru lahko sledijo (običajno po istem

kanalu) naslednji povratni udari, kar pri opazovanju strel s prostim očesom običajno

zaznamo le, če smo dovolj pozorni.

Strele delimo na strele znotraj oblaka, strele med oblaki ter strele med oblakom in

zemljo, slednje pa še na pozitivne in negativne. Negativne so tiste, ki ob razelektritvi

odvedejo iz oblaka negativni naboj. Tovrstnih je približno 90 % vseh strel med oblakom in

Page 22: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 8 zemljo. Te strele lahko delimo tudi na padajoče in dvigajoče se. Na sliki 2.2 vidimo

razdelitev strel po vrstah.

Slika 2.2: Razdelitev strel po vrstah

2.4.2 Tokovi udara strele

Najbolj nevarna atmosferska razelektritev je tista med oblakom in zemljo. Ko pride do

razelektritve, steče skozi prevodni kanal tok z maksimalno vrednostjo do 200 kA. Na

podlagi statističnih podatkov je bilo ugotovljeno, da ima 10 % vseh udarov strele

maksimalni tok, večji od 20 kA, 5 % večjega od 30 kA, le izjemoma so tokovi večji od 200

kA. Najmočnejše so pozitivne strele z vrha oblaka proti zemlji (maksimalni tok do 300

kA), saj je tam zbrano največ naboja. Na sliki 2.3 je prikazan časovni diagram izmerjenega

toka pozitivne razelektritve oblak-zemlja (slika 2.3 a) iz spodnjega področja s pozitivnim

Page 23: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 9 nabojem proti zemlji, drugi del (slika 2.3 b)) pa prikazuje negativno razelektritev zemlja-

oblak [3].

i [k

A]

0

20

40

0 25 50 75 100 125

0 250 500 750 1000 12500

80

40

120

i [k

A]

t [µs]

tok negativne strelezemlja-oblak

a) t [µs]

tok pozitivne streleoblak-zemlja

b)

Slika 2.3: Primera atmosferske razelektritve in potek toka strele v obeh primerih

a) razelektritev oblak-zemlja, b) razelektritev zemlja-oblak

Na sliki 2.3.a) je dobro viden prvi udar, takoj za njim pa še povratni udar. Na sliki

2.3.b) pa je prikazan izmerjeni dolgi val atmosferske razelektritve. Primer tokovnega

udarnega vala pozitivne razelektritve z nekaj značilnimi vrednostmi je prikazan na sliki

2.4.

Page 24: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 10

1T

2T

0

m ax0 ,1 i⋅

max0,5 i⋅

max0,9 i⋅

max1,0 i⋅

[ ] µst

[ ] kAi

1

2

1...10 µs50...200 µs

T

T

=

=

10 ..

. 20

kA/µ

s

m ax 4 0 ...6 0 kAi =

Slika 2.4: Tipičen tokovni udar strele z nekaterimi osnovnimi podatki

Slika 2.4 prikazuje prvi udar strele z značilnimi podatki, od katerih je zelo pomemben

čas naraščanja toka do maksimalne vrednosti, ki ga imenujemo čas čela. Čas, ko pade tok

na polovico maksimalne vrednosti, imenujemo razpolovni čas hrbta. Za ta primer znaša

razpolovni čas do 200 µs. Ta pove, koliko naboja je ob udaru steklo v zemljo (časovni

integral toka). Povratni udar ima manjši čas čela (tipično 0,25 µs), toda tudi krajši

razpolovni čas hrbta, kar pomeni, da je bil prenesen manjši naboj kot pri prvem udaru. Za

laboratorijske in analitične namene najpogosteje uporabljamo tokovni udarni val oblike

10/350 µs, kar pomeni, da tok strele doseže svojo maksimalno vrednost nekje po 10 µs,

razpolovni čas hrbta pa je 350 µs [3, 4].

2.4.3 Prenapetosti ob udaru strele

Do zdaj smo ves čas govorili o tokovnem udaru ob atmosferskih razelektritvah. Kako

pojasniti pojav prenapetosti ob udaru strele? Recimo, da strela udari v objekt. Električna

poljska jakost med oblakom in objektom je večja od električne prebojne trdnosti medija

med oblakom in objektom. Sklene se električna pot. Iz oblaka steče na objekt določen

naboj (do 50 C). To pomeni, da ima sedaj ta objekt proti okolici višji potencial, kot ga je

imel prej. Pojavi se prenapetost. Tako kot tokovni udar strele ima tudi prenapetost

atmosferske razelektritve podobno obliko. Za preskuse imamo zato standardizirano obliko

Page 25: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 11 prenapetostnega vala (1,2/50 µs), določeno je na podlagi statistično določenih srednjih

vrednosti meritev. Polni udarni napetostni val atmosferske razelektritve prikazuje slika 2.5

[3, 4].

1T

0

0,3

0,5

0,91,0

u

2T

1

2

1,2 µs50 µs

T

T

=

=

t

Slika 2.5: Polni atmosferski udarni val oblike 1,2/50 µs

Pri udaru strele v zaščitni vodnik ali steber, ki je ozemljen, predstavlja prenapetost

padec napetosti na ozemljitveni upornosti. Višina prenapetosti je odvisna od valovne

upornosti vodnika. Najhuje je, če strela udari direktno v fazni vodnik (primer

distribucijskih vodov, ki nimajo zaščitne vrvi). Prenapetost, ki je posledica tokovnega

udara in valovne upornosti vodnikov, je neodvisna od napetosti prenosnega voda. V

primeru, da v fazni vodnik daljnovoda udari strela z maksimalnim tokom strele 20 kA,

nastane tokovni udarni val, ki poteka v obe strani navzven s temensko vrednostjo 10 kA.

Prek valovne upornosti lahko izračunamo prenapetostni val z amplitudo 4 MV. Takšna

prenapetost seveda na prvem naslednjem podpornem izolatorju povzroči predtok, del tega

vala steče v zemljo in amplituda napetosti se zmanjša. Takšen primer udara strele kaže

slika 2.6 [3, 4].

Page 26: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 12

1

23

4

5

6

7

razdelilna omarica400/230 V

transform ator10/0 ,4 kV

10 kV daljnovod

ozemljitevstebra

daljnovoda

nevihtn i oblak

refleksijskatočka

Slika 2.6: Potujoči valovi vzdolž prenosnega voda brez zaščitne strelovodne vrvi

Na sliki 2.6 je tudi vidno, kako prehaja prenapetostni val še v transformatorsko postajo

in od tam prek vodov v sam objekt. Te prenapetostne valove imenujemo potujoči valovi.

2.4.4 Viri prenapetosti, učinki udara strele

Največje prenapetosti povzroči udar strele. Učinki udara strele so:

- termični,

- mehanski,

- elektromagnetni (elektrodinamične sile, inducirane napetosti),

- električni (dvig potenciala ozemljila, nevarno iskrenje).

Primer strelovodne inštalacije s prikazanimi učinki udara strele prikazuje slika 2.7 [6].

Page 27: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 13

u

φ

10/350 µs

1,2/50 µs

F

FF

ozR

max oz

0 max oz

Primer:

100 kA; 5

100 5 500 kV

i R

U i R

= = Ω

= ⋅ = ⋅ =

nevarnoiskrenje

taljenjemateriala

napetostkoraka

induciranenapetosti

dinamičnesile

napetostdotika

segrevanjevodov

ozemljitveniobročpovezovalnivod

ozemljilov temelju

preskusni spoj

odvodni sistem

lovilni sistem

1 m

2dU

0U

1dU

kU

OTV

OTV

OOV

OT OOV V+

[ ] ml

0

k 0U ≈

priključni kabel

[ ] VV

i

Slika 2.7: Pregled učinkov zaradi udara strele

Če se omejimo na pojav prenapetosti ob udaru strele, imamo opravka z več vrstami

prenapetosti:

- Dvig potenciala na ozemljilu. Če je strelovod pravilno izveden in je okrog

objekta vgrajen ozemljitveni obroč, potem sta lahko napetost dotika in koraka v

razumnih mejah. V samem objektu je potencial tal velik. Toda, če je izvedeno

galvansko povezovanje vseh kovinskih delov, ki normalno niso pod napetostjo,

potem so potencialne razlike v razumnih mejah (< 50 V).

- Prenapetostni val, ki pride po oskrbovalnih vodih. Če strela udari v bližino

objekta, se bo znaten del tokovnega udarnega vala prenesel na dovodni kabel. Tako

lahko tokovni udarni val pride v notranjost objekta po dovodnem kablu in povzroči

velike prenapetosti. Potrebna je prenapetostna zaščita.

- Inducirane napetosti v električnih inštalacijah kot posledica LEMP.

Tokovni udarni val, ki se širi po odvodu, je vir magnetnega polja okrog odvoda. To

lahko v električnih inštalacijah v notranjosti objekta inducira velike prenapetosti.

Potrebna je prenapetostna zaščita in ustrezno oklopljanje meje zaščitnih območij.

Page 28: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 14 2.4.5 Pogostnost udarov strele

Za zanesljivost obratovanja je pomembno, kako pogosto se strele pojavljajo. Širše

gledano je to odvisno od zemljepisne lege, ožje pa so vplivni dejavniki tudi topografija in

geologija. Strele so najaktivnejše okoli ekvatorja, kjer se nevihte s strelami pojavijo okoli

200-krat na leto. Bolj ko se bližamo polarnim krajem, manjše je število nevihtnih dni; na

Finskem ni več kot 15 nevihtnih dni na leto.

2.4.5.1 Izdelava karte nevihtnih dni

Karta nevihtnih dni ali keravnična karta podaja število nevihtnih dni na leto. Z

razvojem kakovostnih kart gostote strel vedno bolj izgublja na pomenu. Pred pojavom

sodobnih sistemov za lociranje atmosferskih razelektritev (sistem SCALAR –

Elektroinštitut Milan Vidmar) so za ugotavljanje ogroženosti pred udarom strele

uporabljali predvsem dva načina opazovanja (meteorološka opazovanja) in beleženja

(števci atmosferskih razelektritev). Prvi način je od opazovalca zahteval, da zabeleži, ali je

slišal grmenje. Če je opazovalec v določenem dnevu slišal grmenje, so temu rekli nevihtni

dan. S primerno gosto mrežo opazovalnic je bilo tako mogoče po večletnem opazovanju

podati tako imenovano keravnično karto določenega zemljepisnega področja. Krivuljam, ki

so povezovale področja z enakim številom nevihtnih dni, smo rekli izokeravnične krivulje.

Danes karto nevihtnih dni preračunavamo iz posameznih strel. Predpostavke pri tem

izračunu so enake kot pri sami definiciji nevihtnega dne; da je povprečna slišnost strele 10

km. Izokeravnični nivo za naše kraje znaša od 20 do 70 [7].

2.4.5.2 Izdelava karte gostote atmosferskih razelektritev

Karta gostote strel podaja število zabeleženih strel na določenem področju na km2 na

leto in se uporablja kot pripomoček pri načrtovanju položajev nadzemnih

elektroenergetskih in telekomunikacijskih objektov. Skupaj s kumulativno verjetnostno

porazdelitvijo amplitud je temeljni vhodni podatek pri projektiranju zaščite pred udarom

strele in izračunu prenapetosti zaradi neposrednega udara ali zaradi induciranih napetosti

pri bližnjih udarih strele. Zahodni del Slovenije je med najbolj izpostavljenimi deli v

Evropi, saj gostota strel ponekod presega vrednost 10 [strel / km2 / leto], njen vzhodni del

Page 29: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 15 pa je z desetkrat manjšo gostoto nekako v evropskem povprečju. Najmočnejši vpliv na

gostoto strel imata klima in oblika površja. Klima določa osnovni t. i. makronivo gostote

strel. Ker se nad našim ozemljem mešajo vplivi sredozemskega, alpskega in celinskega

podnebja, gostota strel v Sloveniji niha v precej širokem razponu od 1 do 10 [strel / km2 /

leto]. Na mikroravni gostoto strel določajo predvsem oblika površja (vzpetine, hribi,

doline) in visoki objekti (antenski stolpi, zvoniki). Na sliki 2.8 je prikazana primerjava

gostote strel za različne dele Slovenije.

Slika 2.8: Primerjava gostote strel za različne dele Slovenije

Za izdelavo preproste karte gostote strel je potrebno razkosati določeno zemljepisno

področje na 1 km x 1 km velike kvadrate in prešteti, koliko strel je bilo v določenem

obdobju zabeleženih v določenem kvadratu. Ne glede na dejstvo, da je udar strele

praviloma točkovni pojav (razen viličastih strel), lahko sistem SCALAR – EIMV določi le

najverjetnejšo točko (koordinato) udara in njej pripadajočo elipso napake, ki je določena s

50 % verjetnostjo, da se dejanska lokacija strele res nahaja v področju elipse. To je

najpomembnejši parameter pri izračunu karte gostote strel po metodi elipse napake.

Preštevanje udarov v referenčnih kvadrantih se prelevi v ploskovno utežno označevanje.

Page 30: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 16 Pri tem dobi udar strele ploskovni pomen, ki pri natančnosti sistema 500 – 600 metrov in z

upoštevanjem enakih polosi elipse (površina ~ 1 km2) predstavlja utež z enoto 1. S

pomočjo diferenciacije elips na manjše kvadratke je mogoče izdelati karte gostote strel z

izjemno visoko resolucijo 100 m x 100 m. To je smiselno, saj je gostota strel pogojena z

mikrolokacijo. Glavno vlogo imata atrakcijska višina izpostavljenih objektov

(telekomunikacijski stolpi, zvoniki, itd …) in relief terena [7].

Slika 2.9 prikazuje gostoto strel v okolici RTV oddajnega centra Plešivec, maksimalna

vrednost gostote strel je 18,8 [strel/km2/leto].

Slika 2.9: Gostota strel v okolici RTV oddajnega centra Plešivec

2.4.5.3 Statistične analize parametrov strel

Verjetnostna porazdelitev amplitud atmosferskih razelektritev prikazuje verjetnost, s

katero se na izbranem področju pojavljajo določene amplitude. Kumulativna verjetnostna

porazdelitev pa prikazuje verjetnost pojavljanja amplitud, manjših od določene vrednosti.

Page 31: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 17 Fizikalno dogajanje, kolikor ga poznamo do sedaj, ne daje zadovoljive osnove za

teoretično določanje verjetnostne porazdelitve. Na sliki 2.10 je prikazana verjetnost

porazdelitev amplitud atmosferskih razelektritev na področju Kuma, ki jo je zabeležil

sistem SCALAR v obdobju treh let in ki kaže precej tipično pojavljanje amplitud za

področje Slovenije.

Slika 2.10: Verjetnostna porazdelitev amplitude za področje RTV oddajnika KUM

Iz slike 2.11 pa je razvidna kumulativna porazdelitev amplitude toka atmosferskih

razelektritev RTV oddajnega centra Plešivec v letu 2007. Mediana (median value) je tista

vrednost, za katero velja, da je 50 % vseh primerkov v populaciji manjših in 50 % večjih

od nje.

Page 32: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 18

6,653,70,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

1,000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

tok [kA]

kum

ulat

ivna

ver

jetn

ost [

%]

Negativ ne

Pozitiv ne

MEDIAN-Negativ na

MEDIAN-Pozitiv na

Slika 2.11: Kumulativna porazdelitev amplitude toka atmosferskih razelektritev RTV

oddajnega centra Plešivec v letu 2007

Page 33: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 19

3 FIZIKALNA SLIKA ZUNANJE IN NOTRANJE ZAŠČITE PRED VPLIVOM UDARA STRELE

Na sliki 1.1 je vsebina problema razdeljena na tri področja oziroma člene, ki sestavljajo

energetsko-tehnološko verigo. Zato je potrebno upoštevati koncept koordinacije. Znano je,

da je veriga toliko močna, kolikor je šibak njen najšibkejši člen. Zato moramo problem

zaščite objekta obravnavati celovito in ne po posameznih področjih oziroma členih

energetsko-tehnološke verige (E-T).

Verigo E – T sestavljajo naslednja področja oz. členi:

- člen 1 … področje dovodnih in odvodnih kablov energetike in informatike, ki

povezujejo omrežja izven objekta;

- člen 2 … področje vhoda energetskih in informacijskih kablov v objekt in njihov

razvod (povezava z napravami);

- člen 3 … področje povezave naprav v objektu, naprav na objektu in naprav na

antenskem stolpu z informacijskimi in energetskimi kabli.

Na osnovi koncepta strelovodne zaščite, kot ga obravnavajo sodobni standardi in

predpisi, s poudarkom na slovenskem standardu SIST EN 62305, je potrebno sistem

zaščite graditi tako, da obveljajo principi zunanje in notranje zaščite pred delovanjem

strele.

3.1 Zunanji sistem zaščite pred delovanjem strele

Zunanja zaščita pred strelo je kakovostno izveden sistem lovilnih naprav oz. mreže, ki

mora preprečiti udar strele v objekt ali v izpostavljene dele objekta. Strela mora udariti

samo v lovilnik ali lovilno mrežo, da tako ustvarimo resnično ščiteni prostor za objekt, v

katerem so montirane tehnološke naprave. Zunanji sistem zaščite pred delovanjem strele je

sestavljen iz:

- lovilnega sistema,

- odvodnega sistema,

- ozemljilni sistema.

Page 34: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 20 3.1.1 Lovilni sistem

Lovilni sistemi so pravzaprav strelovodni vodniki, postavljeni na mestih, določenih z

eno od metod za določanje zaščitnega prostora: z metod LPS krogle, z metodo zaščitnega

kota ali z metodo mreže. Na samih objektih največkrat na strehi, v primeru visokih

objektov pa lahko tudi po samih stenah. Streha objekta, kamor se pritrjujejo lovilni

vodniki, je pravzaprav zelo občutljiv del samega objekta, saj mora biti vodotesna. S tem je

takoj omogočen pogoj za pritrditev lovilnega vodnika na streho objekta, saj ne sme

povzročiti zamakanja strehe. Poleg tega se zaradi vremenskih neprilik (sneg, led, veter,

temperaturne razlike, …) na lovilnem vodniku pojavljajo določene sile, katerim morajo

kljubovati strelovodni pritrdilni elementi. Materiali, uporabljeni na objektu, lahko že

določajo material, iz katerega naj bodo izdelani lovilni sistemi, da bi se preprečila

galvanska korozija [8].

Kot lovilni sistem se lahko uporabijo tudi t. i. naravni deli oz. kovinski deli objekta oz.

njegove konstrukcije, če le ti ustrezajo dimenzijam, določenim s tehnično smernico oz.

standardom SIST EN 62305. Tako je v standardu določeno, da so lahko kovinski deli

uporabljeni kot lovilni sistem, če je njihova debelina večja od 0,5 mm, če je zagotovljena

galvanska povezava med posameznimi elementi, in če pod samo pločevino ni vnetljivih

snovi. Našteto velja kadar je dovoljeno preluknjanje pločevine na mestu udara. Če pa

kateri od naštetih pogojev ni zagotovljen, se debeline ustrezno povečajo.

Preglednica 3.1: Minimalne debeline metalnih oblog ali kovinskih cevi lovilnega sistema

Vrsta LPS Material Debelina t

1

[mm]

Debelina t2

[mm]

svinec - 2,0

jeklo/cinkano, nerjavno 4 0,5

titan 4 0,5

baker 5 0,5

aluminij 7 0,65

I do IV

cink - 0,7

t1 prepreči taljenje, toplotne poškodbe ali vžige t2 samo za kovinske obloge, kjer ni pomembno preprečiti taljenja, toplotnih poškodb ali vžiga

Page 35: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 21 3.1.2 Izolirani lovilni sistem

Namen izoliranega lovilnega sistema je onemogočiti udar strele v napravo ali del

objekta ter onemogočiti toku strele, da bi stekel po ohišju naprave oz. delu objekta in

naprej po zaščitnem vodniku skozi notranjost objekta [8].

Že ime pove, da so takšni sistemi ločeni od ščitene naprave oz. dela objekta. V skladu s

standardom [10] mora izoliran lovilni sistem zagotavljati varnostno razdaljo med ščiteno

napravo in vodniki izoliranega lovilnega sistema. Ta varnostna razdalja mora biti večja od

preskočne razdalje in je odvisna od izvedbe izoliranega lovilnega sistema, oblike ostale

strelovodne inštalacije, kot tudi od višine objekta, oz. dolžine zaščitnega vodnika, s katerim

je naprava povezana na zbiralko za izenačitev potenciala.

Izračun varnostne razdalje:

ci

m

ks k l

k= ⋅ ⋅ (3.1)

Pri čemer je:

- ki – koeficient, odvisen od izbranega zaščitnega nivoja,

- kc – koeficient, odvisen od oblike strelovodne instalacije,

- km – koeficient, odvisen od ločilnega materiala,

- l (m) – dolžina vzdolž odvodov, merjena od točke, kjer se ugotavlja bližina, do

najbližje točke izenačitve potenciala.

Vodniki izoliranega lovilnega sistema morajo biti nameščeni tako, da se po eni izmed

metod za projektiranje lovilnega sistema celotna naprava oz. objekt nahaja v ščitenem

področju, ki ga tvorijo vodniki izoliranega lovilnega sistema. Ker so ti vodniki od ščitene

naprave odmaknjeni z varnostno razdaljo, ni možnosti, da bi prišlo do preskoka na ščiteno

napravo. Tako tok strele steče po vodniku izoliranega lovilnega sistema in naprej po ostali

strelovodni inštalaciji do ozemljilnega sistema, kjer se razdeli v zemlji.

Zagotavljanje varnostne razdalje je možno na dva načina:

- z izoliranimi nosilnimi elementi, ki zagotavljajo odmik od ščitene naprave,

- s kovinskimi lovilci, ki so odmaknjeni od ščitene naprave.

Page 36: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 22 3.1.3 Odvodni sistem

Odvodni sistem sestavljajo povezave med lovilnim sistemom in ozemljilnim sistemom.

Naloga odvoda je toku strele zagotoviti najkrajšo pot od lovilnega do ozemljilnega sistema.

Število potrebnih odvodov je odvisno od obsega strešne konstrukcije ter od izbranega

nivoja zaščite. Odvodi morajo biti nameščeni glede na robove objekta kar najbolj

enakomerno vzdolž celotnega obsega objekta. Pri tem so lahko razdalje med posameznimi

odvodi različne [8].

3.1.3.1 Izračun števila odvodov

Število odvodov je odvisno od obsega strešne konstrukcije in izbranega nivoja zaščite.

Od izbranega nivoja zaščite je odvisna povprečna razdalja med posameznimi odvodi.

Glede na standard [9] je ta razdalja enaka:

Preglednica 3.2: Razdalja med odvodi glede na zaščitni nivo

Zaščitni nivo LPS Tipične razdalje med odvodi [m]

I 10

II 10

III 15

IV 20

Potrebno število odvodov izračunamo po naslednji enačbi:

obseg streheštevilo odvodov

razdalja med odvodi= (3.2)

V primeru, da je izbran zaščitni nivo I., dobimo največje število odvodov, kar je

povsem logično, saj hočemo v tem primeru tudi najboljšo zaščito. Pri razporeditvi odvodov

je prav tako potrebno upoštevati ustrezno razdaljo (0,5 m) do vrat, oken ali drugih odprtin.

Na vseh odvodih morajo biti nameščena ločilna mesta, katerih osnovni namen je ločitev

ozemljilnega sistema od lovilnega sistema. Ločilno oz. merilno mesto je potrebno v skladu

Page 37: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 23 s standardom [9] namestiti na prehodu iz ozemljila na odvod. Tako je omogočena izvedba

meritev in preizkušnja strelovodnega sistema.

Odvodi so običajno nameščeni na zidu, lahko pa jih namestimo tudi po odtočnih ceveh.

S tem je poenostavljena montaža odvoda na objekt, hkrati pa je tudi poskrbljeno, da so

odtočne cevi ustrezno ozemljene. To pomeni, da tudi odtočna cev sodeluje pri prevajanju

toka strele. Odtočne cevi, po katerih ni nameščen odvod, morajo biti pri tleh ravno tako

ozemljene in torej služijo kot pomožni odvodi.

3.1.4 Ozemljilni sistem

Ozemljilni sistem omogoča toku strele, da se čim hitreje razdeli v zemlji. Je torej

ključnega pomena, saj brez ozemljilnega sistema tok strele, ki priteče po odvodu, ne bi

imel kam steči in bi prišlo do poškodb objekta [8].

Ozemljilni sistem se po standardu [10] deli na dva tipa, in sicer:

- tip A,

- tip B.

3.1.4.1 Tip A

Ozemljilo tipa A je zanka okoli objekta, ki ima stik z zemljo z manj kot 80 % svoje

dolžine. To pomeni, da je takšno ozemljilo iz posameznih ozemljil, tračnih ali paličnih. Ta

posamezna ozemljila med seboj niso povezana v zemlji, temveč nad površjem. Po

standardu [10] so podane dolžine posameznih ozemljil glede na zaščitni nivo.

Iz slike 3.1 vidimo, da je dolžina ozemljila za III. in IV. zaščitni nivo neodvisna od

specifične upornosti tal, medtem ko se za I. in II. zaščitni nivo ta dolžina z naraščanjem

specifične upornosti zemlje veča.

Page 38: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 24

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

[ ]z mρ Ω

[ ] ml

0

I

II

III in IV

Slika 3.1: Vrednosti za dolžine ozemljil glede na specifično upornost tal in zaščitni nivo [4]

Dolžina l [m] je dolžina tračnega ozemljila, v primeru paličnih ozemljil pa dolžino l

prepolovimo, da dobimo pravo dolžino paličnega ozemljila.

Izračun dolžine ozemljila v primeru kombiniranega ozemljila:

l = lr+ 2lv (3.3)

- lr – dolžina vodoravnih ozemljil

- lv – dolžina navpičnih ozemljil

V praksi je ta tip ozemljila zelo uporaben zlasti pri obnavljanju že obstoječih ozemljil.

Uporablja se tudi tam, kjer ni mogoče namestiti zanke okoli objekta. V takšnih primerih se

uporabljajo ozemljitvene sonde, ki so povezane nad zemeljsko površino.

3.1.4.2 Tip B

Kot tip ozemljila B upoštevamo ozemljilo v obliki sklenjene zanke, ki je v stiku z

zemljo z vsaj 80 % celotne dolžine. Kot tip ozemljila B upoštevamo tudi temeljsko

Page 39: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 25 ozemljilo. Pri tem določimo povprečni polmer območja, ki ga določa zanka krožnega ali

temeljskega ozemljila, in ne sme biti manjša od vrednosti l.

Povprečni polmer:

, S

r r l= ≥π

(3.4)

- S – površina, ki jo določa zanka

- l – dolžina dobljena iz diagrama

Če je l večji od r, ozemljilo ni ustrezno in je potrebno namestiti dodatna vodoravna ali

navpična ozemljila. Dolžine teh dodatnih ozemljil so podane z:

rl l r−= (3.5)

v

1 ( )2

l l r= ⋅ − (3.6)

- lr – dodatna dolžina vodoravnih ozemljil

- lv – dodatna dolžina navpičnih ozemljil

Število teh dodatnih ozemljil ne sme biti manjše od števila odvodov oziroma biti

morata najmanj dve. Kadar ni uporabljeno temeljsko ozemljilo, temveč zunanje krožno

ozemljilo, mora biti le-to oddaljeno od zidu vsaj 1 m in položeno vsaj 0,5 m globoko.

Potrebno je omeniti, da ni pomembna le dolžina ozemljil, temveč tudi oblika. V

trenutku udara strele steče tok skozi ozemljilo v zemljo. Pri tem se na površini zemlje

pojavijo na različnih mestih različni potenciali. Ob nepravilni postavitvi ozemljil lahko

zaradi tega nastanejo prevelike napetosti koraka, ki so prav tako nevarne.

Načrtovanje inštalacije zunanjih in notranjih sistemov zaščite pred delovanjem strele

(LPS-ov) je odvisno od izbire zaščitnega nivoja (Protection Level). Glede na področje

postavitve objektov, ki jih opisuje diplomsko delo, se izbere zaščitni nivo PL-I. Z njim so

definirani vsi elementi LPS, in sicer: učinkovitost zaščite 0,99, polmer LPS-krogle R=20 m

in velikost mreže 5 m. Temu morajo biti prilagojeni lovilci, lovilna mreža, strelovodni

odvodniki, ozemljilo in material za izvedbo LPS.

Page 40: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 26

Ozemljilo, izvedeno iz trakov ustreznega materiala (pocinkani valjanec ali bakreni

trakovi), mora biti oblikovano žarkasto. Izvedeno mora biti brez nepotrebnih obročev, ki bi

zadušili odvod toka strele v ozemljitvene trakove. Priključek ozemljila na strelovodne

odvodnike mora biti izveden tako, da tok strele odteče v zemljo po poti z najmanjšo možno

impedanco.

V primeru slabih pogojev za izvedbo ozemljila uporabimo aktivne kemične sonde, ki so

lahko položene v vertikalno izvrtane luknje ali pa v izkopane jarke pod padcem nekaj deset

stopinj.

Ker so objekti večinoma postavljeni na slabo prevodnem zemljišču (kamnita tla),

uporabljamo pri tračnem ozemljilu tudi dodatke pri zasipavanju jarkov. Pri zasipavanju

ozemljitvenih trakov se ob trak doda elektrolitski gel (Sanik gel). Gre za dve ločeni

komponenti bakrove (Cu) soli in železove (Fe) soli. Sanick gel je ozemljitveni pripomoček,

ki ga dodajamo k standardnim ozemljilom (ozemljitveni trak, sonda, …). Ta pripomoček

omogoča, da doseženo upornost zelo učinkovito še dodatno zmanjšamo in s tem

zagotovimo bolj varno zaščito pred delovanjem strele oz. prenapetosti pri zgradbah,

osebah, ali predmetih (električnih napravah), zagotovimo pa tudi stabilnejše in varnejše

obratovalne pogoje pri elektroenergetskih ali informacijskih sistemih.

3.2 Notranji sistem zaščite pred delovanjem strele

Sistem zaščite pred udarom strele varuje osebe in objekt kot celoto pred direktnimi

udari strele. Vendar pa strelovodna zaščita ne varuje električne in elektronske opreme, ki

se nahaja v objektu, pred visokoenergijskimi impulzi, ki se pojavijo ob udaru strele. V ta

namen standard [11] predvideva notranjo strelovodno zaščito, ki varuje občutljivo opremo

objekta pred elektromagnetnim udarom strele (LEMP) [11]. Ta zajema predvsem

razdelitev notranjosti objekta na eno ali več zaščitnih območij. Koliko je teh zaščitnih

območij, je odvisno od namembnosti objekta [4].

3.2.1 Princip zaščitnih območij

Udar strele je v bistvu elektromagnetna motnja. Frekvenčni spekter je širok in sega v

MHz. V tem frekvenčnem področju se prenaša tudi največja energija. Zaščita električne in

elektronske opreme pred elektromagnetnim impulzom strele temelji na zaščitnih območjih.

Page 41: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 27 Ta kažejo na korelacijo z zaščitnimi območji pred udarom strele. Notranjost objekta je tako

razdeljena na različna zaščitna območja. V teh območjih obstaja različno tveganje za

povzročitev škode na opremi. Zaščitna območja so v standardu [10, 11] poimenovana LPZ

(Lighting Protection Zone). Primerno zaščitno območje je odvisno od tipa in občutljivosti

elektronskega sistema [4].

3.2.2 Definicije zaščitnih območij

Glede na vrsto tveganja zaradi udara strele so definirana zaščitna območja [10, 11]:

Zunanja območja

- LPZ 0A … v tem območju so možni direktni udari strele in širjenje

elektromagnetnega valovanja brez dušenja. Karakteristična oblika toka strele je

10/350 µs.

- LPZ 0B … v tem območju niso možni direktni udari strele, ker je prostor zaščiten z

LPS-om (LPS-krogla), je pa možno neovirano širjenje elektromagnetnega

valovanja. Tveganje pa ostaja pred tokovi, ki tečejo po strelovodu in povzročajo

elektromagnetne motnje (magnetna poljska jakost H). Tudi tukaj je karakteristična

oblika toka strele 10/350 µs. Obstaja nevarnost visokih napetosti dotika (predvsem

odvodov).

- LPZ 0C … v tem območju niso več možni direktni udari strele. V tem območju

lahko teče celoten tok strele, kar pomeni, da na naprave deluje nedušeno

elektromagnetno polje. Obstaja nevarnost pojavov velikih napetosti dotika in

napetosti koraka na nivoju zemlje.

Notranja območja

- LPZ 1 … v tem območju niso več možni direktni udari strele. Elektromagnetno

valovanje od zunaj pa je dušeno v manjši meri. Na mejah tega območja ščitimo vse

vhode s prenapetostnimi zaščitnimi napravami (SPD). Karakteristična oblika toka

strele je 8/20 µs.

- LPZ 2 … v tem območju niso več možni direktni udari strele. Elektromagnetno

valovanje od zunaj je že močneje dušeno. V tem območju velikost toka omejimo s

Page 42: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 28

postavitvijo SPD na meje zaščitnega območja. Karakteristična oblika toka strele je

8/20 µs.

- LPZ 3, LPZ 4 … v tem območju niso več možni direktni udari strele.

Elektromagnetno valovanje od zunaj pa je dušeno v največji možni obliki. Ta

prostor je vedno notranjost oddajnika ali podobne naprave (računalnik, merilnik,

…).

Zaščitna območja na mejah zaščitnih območij se zaščitijo z naslednjimi ukrepi:

- vse kovinske inštalacije, ki vstopajo na mejo enega od zaščitnih območij, je

potrebno med seboj povezati z vodi za izenačenje potenciala. Ti vodijo na skupno

zbiralko za izenačenje potenciala;

- Električne vode, ki vstopajo v zaščitno območje, kot tudi druge dele, ščitimo s

prenapetostnimi napravami (SPD);

- Meje zaščitnih območij so ustrezno oklopljene (z jekleno armaturo v betonu);

- Energetski in informacijski kabli morajo biti ustrezno oklopljeni.

Osnutek zaščite je prikazan na slikah 3.3 (pretvorniški objekt) in 3.4 (oddajni center),

ki prikazujeta osnovo zaščite skupnega objekta z antenskim stolpom ob stavbi, kar je s

stališča zaščite bolj zapleten primer od tistega, ko je antenski stolp nad stavbo z napravami,

ki jih ščitimo.

3.2.3 Ukrepi za zmanjšanje vplivov elektromagnetnega impulza strele

Poglavitni ukrepi za zmanjšanje vplivov elektromagnetnega impulza strele so [8]:

- galvansko povezovanje vseh prevodnih delov na mejah med zaščitnimi področji

LPZ;

- priklop prenapetostnih zaščitnih naprav na energetske in informacijske vode, ki

vstopajo na mejo med različnimi zaščitnimi območji;

- oklopljanje kablov, ki vstopajo na mejo med različnimi zaščitnimi območji.

Tako zmanjšamo vpliv nevarno velikih magnetnih polj, ki nastanejo ob direktnem

udaru strele v strelovod ali v oskrbovalne vode. S prenapetostnimi zaščitnimi napravami

Page 43: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 29 zavarujemo naprave v objektu pred direktnimi udari strele v energetske in informacijske

vode. Z oklopljanjem kablov zmanjšamo vpliv induciranih polj ob udarih strele v bližino

energetskih oskrbovalnih vodov (slika 3.2). Na koncu pa s primernim galvanskim

povezovanjem ostalih vodov še pred direktnimi kot tudi pred indirektnimi udari strele

vanje [3, 4].

3m

Zbiralka za izenačitev potenciala

NN kabel230/400 V

FTPkabel

Telefonski kabel

3m

Vodovod

Plinovod

Kan

aliz

acij

a

Ozemljilo v temeljuPrivarjena jeklena

povezovalna zvezaKatodna zaščita cevi za kurilno olje

Izolacijski vložek (za koordinacijo izolacije)

IskriščePrenapetostni odvodnik

Slika 3.2: Notranja zaščita pred delovanjem strele, kjer oskrbovalni vodi vstopajo na

enem območju [3]

Objekt na izpostavljenem hribu je sestavljen iz zidane stavbe in železnega ali

železobetonskega antenskega stolpa ob stavbi. V objektu so izolirano od tal montirane

tehnološke naprave (radio, televizija, radar, mikrovalovna zveza – MVZ, funkcionalna

zveza, …), ki morajo biti povezane z zunanjim svetom in med seboj.

Z zunanjim svetom so povezane z energetskimi in informacijskimi kabli. Tehnološke

naprave N1 do Nn so grajene v zaščitnem območju LPZ 3 in LPZ 4, zato so zelo občutljive

za vdor prenapetosti, ki jih na dovodnih in odvodnih vodih in kablih povzročajo

elektromagnetni vplivi direktnih in indirektnih udarov strele ter tuja električna in magnetna

polja izven objekta ali v njem.

Page 44: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 30

Kabli oz. vodi, ki so povezani z napravami N1 do Nn, pri povezovanju prehajajo do

aparatur prek vseh zaščitnih območij. Od zunanjega LPZ 0A do naprave, ki je grajena v

zaščitnem območju LPZ 4.

Ker so tehnološke naprave (N1 do Nn) izdelane tako, da je tehnološki kabel (antenski

kabel TK1 do TKn) s svojim opletom (koaksialni kabel) vezan galvansko na ohišje naprave

in na drugi strani galvansko na antenski stolp, je nujno potrebno vpeljati element,

imenovan SREDIŠČNA REFERENČNA TOČKA (+RT) ali tudi povezovalna zbiralka

(PZ), glavna ozemljitvena zbiralka (GOZ), skupna ozemljitvena točka (SOT), zbiralka za

izenačevanje potenciala (EB, PAS), …

Zakaj središčna referenčna točka (+RT)? V osnovi je to kovinska zbiralnica, kjer se

prek prenapetostnih odvodnikov priključijo vsi tehnološki kabli (TK1 do TKn). Istočasno se

z močnim presekom ozemljijo vse naprave (N1 do Nn), ki so od tal izolirane, zato se

izberejo za ozemljitev naprav izolirani enožilni kabli (TE.N1 do TE.Nn), ki predstavljajo

tako imenovano brezšumno ozemljitev naprav (TE). V referenčni točki (+RT) se ozemlji

tudi en pol ali zvezdišče sekundarne strani ločilnega transformatorja (pretvorniški objekt).

Referenčna točka torej predstavlja v sistemu ozemljitveno točko brez električnih tokov

strele.

V primeru udara strele v antenski stolp skozi +RT ne teče tok strele in v tem trenutku

predstavlja referenčna točka mesto enakih potencialov v celotnem sistemu tehnoloških

naprav (N1 do Nn).

Prenapetostni odvodniki, montirani na energetskih in informacijskih kablih in vodih, pa

so ozemljeni na ozemljilo, ki je vezano na prehod med zaščitnima območjema.

Tehnološki vodniki, ki medsebojno povezujejo naprave (N1 do Nn), morajo biti

položeni ob ozemljitvenih (TE.N) in antenskih kablih (TK) tako, da ne ustvarijo zank z

veliko površino, kar bi pripeljalo do močnega sekundarnega vpliva strele ali vpliva drugih

elektromagnetnih valovanj v prostoru. Kadar se kablov, ki povezujejo med seboj

tehnološke naprave, ne da položiti tako, kot je že opisano, je potrebno pri zankah večjih

površin izvesti na teh kablih dodatne zaščitne ukrepe (prenapetostni odvodniki,

optokoplerji, …).

Referenčna točka mora biti z antenskim stolpom kvalitetno povezana z močnim

vodnikom (S = 240 mm2) ali s kovinskim kanalom (KK 160 – Zores kanal) v točki E v

zaščitnem območju LPZ 0B.

Page 45: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 31

Točka E se določi pri večjih stolpih, glede na težišče vseh naprav v objektu z več

nadstropji. Ponavadi je to v višini stolpa med oddajno dvorano in prostorom mikrovalovnih

zvez.

Energetski (EK) in informacijski (IK) kabli, ki oskrbujejo objekt z energijo in

informacijami, morajo biti obvezno položeni v zemljo. Zaradi zaščite pred strelo in njenimi

sekundarnimi vplivi kable obvezno položimo v kovinske kabelske kanale (Zores – kanal),

ki morajo biti povezani z ozemljilom objekta.

Energetski kabel in razdelilni sistem (priključna omarica) morata biti do ločilnega

transformatorja grajena v razredu RII. Prek ločilnega transformatorja se javno električno

omrežje galvansko loči od objekta (RTV pretvornik).

Informacijski kabel moramo ravno tako položiti v njegov kovinski kabelski kanal, ki je

vezan na ozemljilo objekta. Pri prehodu iz enega zaščitnega območja v drugo ali tretje se

morajo koordinirano namestiti zaščitne ovire oz. prenapetostni odvodniki.

Elektronske naprave so zelo občutljive že na majhne prenapetosti, ki lahko poškodujejo

sestavne elemente. Zato je potrebno zaščito graditi v stopnjah, od grobe do fine zaščite na

elektronski napravi sami. Grobo zaščito bomo vgradili v zaščitno oviro med LPZ 0A in

LPZ 1 (prenapetostni razred IV). S postavljanjem prenapetostnih odvodnikov v verigo

proti zaščitnemu nivoju LPZ 3 moramo z odvodniki doseči, da zdržna udarna napetost

(udarni napetostni val 1,2/50 µs) ne preseže napetosti od 1 do 3 kV.

Page 46: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 32

N1

LPZ 3

Nn

LPZ 3

LPZ 4

LPZ 1

LPZ 2

LPZ 4

SPD 0/1

-T

STIKALNIBLOK

OZEMLJITEV "N"

E-N=ID =SB

RII

ENERGETSKI VODINFORMACIJSKI VOD

TN-S

+EV1

+EVn

+RT+MV

+TE.N1

+TE.Nn

LPZ 0B

ANTENA

R=20 mLPS-KROGLA

E

+TKn

+TK1

FARADEJEVALUKNJA

ZDRUŽENO OZEMLJILO

+KM1

AN

TE

NS

KI S

TO

LP

LINK

TV ODD.

SPD 1/2

SPD 0/1

SPD 1/2

SPD 1/2

SPD 0/1SPD 3/4

SPD 2/3SPD 3/4

SPD 2/3

+KM5

+KM5

LPZ 0A

Slika 3.3: Prenapetostne zaščite na mejah zaščitnih območij za RTV pretvornik

Page 47: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 33

OZEMLJILO

A

AS

AN

TE

NS

KI S

TO

LPu.

i

KMKOVINSKEMASE

SISPLOŠNAINFORMATIKA

+E0

SPD 0/1

IV

EV

INFORMACIJSKAVERIGA

EL. ENERGETSKAVERIGA

u.i

u.i

PR

EIS

KU

SN

IS

PO

JPS

+P

S -

LPS

OD

VO

DN

I S

IST

EM

+LS -LPS LOVILNI SISTEM

LPS

ZU

NA

NJI

SIS

TE

MZ

AŠČ

ITE

LPS

NO

TR

AN

JI S

IST

EM

ZA

ŠČ

ITE

HSHLADILNISISTEM

SSESPL. STROJNAENERGETIKA

SEESPL. ELEKTROENERGETIKA

LPZ 1

LPZ 2

LPZ 3

LPZ 4

LEMP

DIREKTNIUDAR STRELE

LEMP

ESD

SEMP

NEMP

R=20m.LPS-KROGLA

LPZ 0 A

MOTILNO SEVANJE

SPD - ZAŠČITNI ELEMENT

+KM5

+TK

+KM5

+KM1

+KM7 +RT+TK

+EZ1

+EZ2+EZ3

+Tx

+TO,+OB,+HO,+VO -LPS

AN

TE

NA

LPZ 0 B

+TE

+E0

S

SPD 1/2

SPD 2/3

SPD 3/4

SPD 0/1

SPD 1/2

SPD 2/3

SPD 0/1

Slika 3.4: Prenapetostne zaščite na mejah zaščitnih območij za RTV oddajni center

Page 48: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 34

Pri izvedbi prenapetostne zaščite je potrebno upoštevati koordinacijo zdržne napetosti

izolacije in prenapetostnih razredov, kar poudarja SIST EN 62305. Glede na izkušnje in

priporočilo Elektroinštituta M. Vidmarja (Ref. št.: VENO.591) smo vrednost zdržne

napetosti izolacije 6000 V dvignili na 10000 V.

Pri projektiranju oz. izvajanju moramo paziti na natančnost zaščitnih ovir, ki ne smejo

dopuščati odprtin – Faradeyevih lukenj, ki lahko porušijo še tako lepo načrtovano zaščito.

Največkrat se te »črne« luknje pojavijo kasneje, ko se dogradijo nove naprave v objekt in

se pri tem pozabi na tehnološko disciplino, določeno v projektu.

Pri elektroenergetskem povezovanju omrežja s tehnološkimi napravami se uporabljajo

iz smeri območja LPZ 0A proti območju LPZ 4 prenapetostni odvodniki Dehn + Söhne

(DEHNventil, DEHNguard) oz. Iskra Zaščite (Protec B, Protec C) in odvodniki,

prilagojeni fini zaščiti tehnoloških naprav, ki so v napravi že vgrajeni ali pa jih dodatno

vgradimo.

Osnovni princip zaščite v elektroenergetski verigi (EV) in informacijski verigi (IV) je

razviden iz slik 3.5 in 3.6, LPS zaščita za splošne porabnike pa je razvidna iz slike 3.7.

Slika 3.8 prikazuje električni priključek in zaščito tehnološkega 19” stojala, ki služi za

montažo mikrovalovnih ali funkcionalnih zvez in merilnih instrumentov. Iz slike 3.9 pa je

razviden električni priključek in zaščita nadzorno-upravljalnega sistema, ki se nahaja v

kontrolni risbi.

Prehod antenskih kablov iz prostora za tehnološke naprave na antenski stolp (povezava

E - +RT) je najboljše izvesti v zemlji (prostor med objektom in antenskim stolpom). V ta

namen se v pokrit betonski jašek položi ozemljitvena omarica, ki s svojo zbiralnico (1)

predstavlja središčno referenčno točko ozemljitve +RT. Kovinska ozemljitvena omarica

(slika 3.10) je v betonskem jašku galvansko povezana z antenskim stolpom in prostorom v

stavbi s pomočjo kovinskega kabelskega kanala (Zores-kanal). Prek ozemljitvene omarice

se položijo tudi vsi dovodni kabli (IK in EK), katerih kovinski plašči se ozemljijo na +RT.

Ozemljitveno omarico v zemlji je bilo težko vzdrževati, (kače, škorpijoni, polhi, …)

zato je prišlo do rešitve, ki je malo slabša. Gre za povezavo +RT v prostoru z antenskim

stolpom v točki E s pomočjo kabelskega kanala (KK 160), imenovanega tudi Zores kanal.

Izvedba je prikazana na sliki 3.10.

Page 49: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 35

L

-F

N

B

L1,L

2,L3

N

B-F

L+

L-

B

-F

PP A

KU

.B

AT

ER

IJA

-F

-G

B+

C

G 3A

DE

AG

RE

GA

T

AV

TO

MA

TIK

A

=AG

.A+P

LPZ

1

B+

C

-F

-Q0

-FL1 L2 L3

20kVM

ER

ITV

E

kWh

kVA

rhkW

-T

-F

L1 L2 L3 N0,4k

V

B

=TP

.E+0

TR

AN

SF

OR

MA

TO

RS

KA

PO

ST

AJA

EV

2U

PS

ALI

RA

ZS

ME

RN

IKU

SM

ER

NIK

EV

2

-FC

N L1A

C23

0V,5

0Hz

EV

3

+K

M6

+K

M6

+K

M6

L+ L-

DC

48V

-FC

EV

3

=T.T+B

=T.B48+C

=TMR.EA+A

N L1,L

2,L3

L1,L

2,L3NPE

B+

C-F

E-E

L.M

RE

ŽA

AC

3x40

0/23

0V, 5

0Hz

PE

A-A

GR

EG

AT

AC

3x40

0/23

0V, 5

0Hz

B+

C-F

B1

C1

A1.

2A

1.1

A0.

2A

0.1

+N

E.3

+N

E.2

+N

E.1

TE

ŽIŠČ

NA

OZ

EM

LJIT

VE

NA

TOČ

KA

+K

M1

+T

E+

RT

.1

TN

-S

LPZ

1(L

PZ

2)

+K

M6

Fe/

Zn

25x4

mm

EV

1EL.

DO

VO

D20

kV

+K

M6

EV

3

+E

V2

+E

V2

LPZ

1

=U.B

48+W

=P.T

+Z1

+K

M6

LPZ

1(L

PZ

2)

+K

M4

+E

0

ET

NO

OZ

EM

LJIL

O

+EZ 1 (+EZ 2)EKRANSKA ZAŠČITA

ARMATURNA MREŽA -AM10-

Fe/Zn 25x4mm

LPZ

0B

+P

S

+T

O,+

OB

,+H

O,+

VO

-LP

S

ZD

RU

ŽE

NO

OZ

EM

LJIL

O

+OS -LPS -ODVODNI SISTEM

+K

M6

+R

T

Slika 3.5: Zaščita v elektroenergetski verigi (EV) -prvi del-

Page 50: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 36

L+

-F

L-

DEV

5

LPZ

3

=T.A+A1

+EZ 1 (+EZ 2) EKRANSKA ZAŠČITA

LPZ

0B

+OS -LPS -ODVODNI SISTEM

+R

T2

L+

-F

L-

D

L+

-F

L-

D

EV

5E

V5

LPZ

3LP

Z 3

L1

-F

N

D

EV

5

LPZ

4

PE

LPZ

4LP

Z 4

LPZ

4

LPZ

3

L1

-F

N

D

EV

5

LPZ

4

PE

LPZ

3

L1,N

L1,N

L+L-

C

-F

12

n

DC

48V

=T.B48+C1

=T.B

48+C

EV

3=T

MR

.EA

+AE

V3A1.

1C

C -F

12

n

AC

3x40

0/23

0VL1,L

2,L3NPE

A1

LPZ

0B

A2

+T

K

+T

E+

TE

+T

E2

PREKLOPNO POLJE

MIKROVALOVNE ZVEZE

Tx3

Rx3

Tx2

Rx2

Tx1

Rx1

EV

4

+EZ1 (+EZ2)

+OS -LPS

+K

M4

+T

K

EV

4H

S

Tx3

Tx2

Tx1

+K

M2

-M1

IZO

LAC

IJA

>50

IZO

LAC

IJA

>50

ZDRUŽILNIK

TV ODDAJNIK

RA ODDAJNIK

+T

K+

TE

-M1

+T

K

IZOLACIJA

+T

E+

TE

(LP

Z 1

)LP

Z 2

+K

M2

KA

BE

LSK

A P

OLI

CA

ZA

+T

K IN

+T

E+

KM

2

KO

VIN

SK

IN

OS

ILE

C Z

A+

TK

(V

ALO

VO

DI,

...)

+T

E

+R

T1

+T

E1

+E

0

+T

E

+K

M4

+E

O

-Fe/Zn 25x4mm

+TO

+K

M1

LPZ

0B

+TO

+K

M5

<10

m

+K

M5

AS ANTENSKI STOLP

+T

K

+T

EM

+T

EM

IZO

LAC

IJA

>50

IZO

LAC

IJA

>50

Slika 3.6: Zaščita v elektroenergetski verigi (EV) in informacijski verigi (IV) v

oddajniškem delu -drugi del-

Page 51: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 37

ST

IKA

LNI

BLO

K

LPZ

4

M 1

M 1

ST

IKA

LNI

BLO

K

+T

K

+RT LP

Z 3

Tx

ODDAJNIK

KOVINSKA OMARA

+K

M2

+E

O

LPZ

2

+E

Z3

+K

M2

+K

M2

+K

M2

+E

O+

KM

6

OKNO

+E

Z2

+E

O

+KM4

L1,N

,PE

L1,N

,PE

OS-LPS +E

Z1

+K

M4

LS-L

PS

+E

Z2

+E

O

+K

M6

+K

M2

+K

M4

+K

M2

KA

BLI

KA

BLI

PS

KOMPRESOR KONDENZATORKLIME

LPZ

1

LS-L

PS

+E

Z1

LS-L

PS

KLI

MA

+K

M2+E

O+

KM

6

L1,N

,PE

+K

M2+

KM

6

+E

O

+K

M8

+K

M8

+K

M6

+K

M4

+K

M2

+K

M4

+K

M4

+K

M2

+KM2

+T

E

:TE

LPZ

0B

+K

M2

+KM2

+K

M2

L1 N PE

L1,N

,PE

+K

M2

+K

M2

+K

M4

+K

M3

VR

AT

A

+K

M4

+K

M2

EL.GRELEC

+K

M6

+K

M2

L1 N PE

+E

Z1

OS-LPS

PS OZ

EM

LJIL

O

+T

O, +

OB

, +H

O, -

LP

S

<10m

+K

M5

AS ANTENSKI STOLP

+K

M5

A-A

NT

EN

A+

KM

1T

IŠČ

NA

OZ

EM

LJIT

VE

NA

TOČ

KA

+T

E

+T

K

+T

K...

TE

H. K

AB

EL

+T

E...

BR

EZ

ŠU

MN

I

OZ

EM

LJIT

VE

NI

V

OD

+V

O

+K

M2

+E

O

+K

M7

+E

Z2

+EZ

1

+K

M2

S

S

Slika 3.7: LPS zaščita v objektu – splošni porabniki

Page 52: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 38

+TK2

+TK3

+TK1

+Tx3

+Rx2

+M1

-M

-M

-M

1 2 3 n

+X4

L1

N

-F

D

P/F 4mm+RT.4

PE

2

-Xn

=T.T+B1 (-F3,L1.N.PE)+RT

+RT.4

IZOLACIJA

TEHNOLOŠKOSTOJALO

Slika 3.8: Električni priključek in zaščita tehnološkega 19” stojala, ki služi za montažo

mikrovalovnih ali funkcionalnih zvez in merilnih instrumentov

L1N

PE

L

TxRx

L1,N,PEN

-T

-FD

N

L1

NADZOR INUPRAVLJANJE

NADZOR INUPRAVLJANJE

TELEFONPOŽAR. JAVLJ.

PC

-M

- - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -

+RT

TxRx Tx Tx

FZ MVZ RADIO TELEV.

DO

MO

FO

NP

. JA

VLJ

AN

JE

TE

LEF

ON

=T.T+B1

+TK

+EO

+EO

+TE

TEHNOLOŠKA KABELSKA POCINKANA POLICA.

KP

DOMOFON...

ZVEZ ODDAJNIKOV

IZOLACIJA>50k Ω

:TE

Slika 3.9: Električni priključek in zaščita nadzorno-upravljalnega sistema (kontrolna soba)

Page 53: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 39

Ločilni transformator (-T) predstavlja izolacijski most med električnim omrežjem in

električno inštalacijo v objektu. Zgrajen je tako, da sta primarno in sekundarno navitje vsak

na svojem delu transformatorja, med njima pa se nahaja elektrostatični zaslon, izdelan iz

bakrene pločevine (ne navitja), ki je ozemljen v +RT. Transformator je zgrajen tako, da je

zdržna napetost izolacije 10000 V med obema navitjema ter primarnim navitjem in

transformatorskim jedrom. V primeru, ko je bila preizkusna napetost 2500 V, so strele

velikokrat poškodovale transformator. Zadnja leta, ko uporabljamo transformatorje z

močnejšo izolacijo, pa se je zgodilo le malo napak. Vzrok poškodbe zaradi strele so bile

napake pri izvedbi transformatorja.

Zaščitne ovire v stenah med zaščitnimi območji so izvedene s pomočjo železnih

armaturnih mrež, ki so med seboj varjene in ozemljene oz. povezane s temeljnim

ozemljilom (TO). Železna armaturna mreža, ki je medsebojno varjena, je položena v beton

v stenah in v stropu objekta tako, da predstavlja idealno ekransko zaščito notranjosti

prostorov s tehnološkimi napravami. Ekranski zaslon je galvansko vezan z LPS-om v

temeljnem ozemljilu (TO).

Vse kovinske mase (kabelske police, okvirji vrat, kovinske letve, …) so v vsakem

zaščitnem območju vezane na zaščitno oviro v steni (železna armaturna mreža), ki

povezuje z vertikalnimi pocinkanimi valjanci varjeno armaturno mrežo.

V celotni energetsko-tehnološki verigi je najbolj občutljiv in izpostavljen del

elektroenergetski priključek in zaščita pred električnim udarom, ki mora zaradi varnosti

ljudi in naprav ustrezati veljavnim predpisom. V nadaljevanju diplomskega dela bo

obdelan ta občutljivi del verige.

Page 54: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 40

1

23456789

1

23456789

8

2 2

1

4

63

OZEMLJITVENAVEZ

5

555

KP 300

5

TEHNOLOŠKI KABLI

ENERGETSKI KABEL

KP 300

5

5

2 2

6

4

POKROV OZEMLJITVENE OMARICE

OHIŠJE OZEMLJITVENEOMARICE

OZEMLJITVENA OMARICA JE IZDELANA IZ DVAKRAT DEKAPIRANE PLOČEVINE,DEBELINE d = 3 mm, TER VROČE CINKANA

1

Slika 3.10: Ozemljitvena omarica v zemlji

Page 55: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 41

300 - 400 mm

2 - 5 %

M8 x 30

+SK1

PS

PREDALČNIANTENSKISTOLP

KK 160

KABELSKAPOLICAKP 200

+RT

1

25 7

4

3

6

2 - 5 %

+SK2

CS

CEVNIANTENSKISTOLP

KK 1604 x M8 x 25

2 x M12 x 25

1 2 KK 160

4 53

ANTENSKIKABEL

7

OZEMLJITVE ZVODNIKI

Slika 3.11: Izvedba referenčne točke v objektu

Page 56: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 42

Ozemljitvena omarica v zemlji (slika 2.10):

1) 1 … ozemljitvena zbiralnica – referenčna točka

2) 2 … vhodi in izhodi za tehnološke kable

3) 3 … vodilo za zapiranje pokrova

4) 4 … ozemljitveno mesto na ohišju in pokrovu

5) 5 … vhod in izhoda za energetski kabel (pozicijska razsvetljava)

6) 6 … spoj s kabelsko polico

Referenčna točka v objektu (slika 2.11):

- 1 … ozemljitvena zbiralnica – referenčna točka

- 2 … notranji okvir

- 3 … zunanji okvir

- 4 … pokrov zunanjega okvirja iz juvidurja se po montaži zatesni s silikonskim

kitom

- 5 … kovinska objemka konektorja tehnološkega kabla (12 kosov)

- 6 … ozemljitvena vez +KM 2 (2 x H07V-K 16)

- 7 … ozemljitvena vez +KM 1 (2 x H07V-K 50)

- KK 160 … kabelski kanal Siteep – Ljubljana (l = ~ 3 m) je na zunanji okvir samo

naslonjen, fiksiran je samo na antenski stolp s spojnim kosom SK1 in SK2.

3.2.4 Klasifikacija prenapetostnih zaščit po SIST EN 62350

Fazni vodniki in telekomunikacijski kabli morajo biti na prehodih med zaščitnimi

območji ozemljeni prek prenapetostnih zaščitnih naprav. Te so vezane v kaskado, kar

pomeni, da so vse prenapetostne zaščitne naprave vezane vzporedno med seboj. Zato je

zelo pomembna koordinacija izbire prenapetostne zaščite. Vsi pomembni podatki za

koordinacijo prenapetostne zaščite naprav v objektu so prikazani na sliki 3.12 [3, 4].

Page 57: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 43

Oblika toka

Velikost udarneprenapetosti

Wh

Kategotrijaprenapetosti

LT

230/400 V

4

Odvodniškaskupina

6 kV

IV

4 kV

III

2,5 kV

II

1,5 kV

I

B C D

II III

VDE

IEC I

Način zaščite

I∆

Zmogljivostodvajanja

10/350 µs

0,5 do 50 kA

8/20 µs 8/20 µs

5 kA 5 kA

LPZ 2LPZ 1ALPZ 0

SPD 0/1

LPZ 4

SPD 1/2 SPD 2/3 SPD 3/4

električnirazdelilec vtičnica

priključnaomarica

Fina zaščitaVmesna zaščita

porabnikpriključnavrvica

Groba zaščita

dovod

PEvodnik

pomožnazbiralka

glavnazbiralka

LPZ 3

vtikač

Slika 3.12: Razmestitev in zahtevane lastnosti prenapetostnih naprav

Vsaka stopnja mora biti sposobna prek ozemljila odnesti v zemljo določeno količino

energije. SPD na prehodu iz LPZ 0A v LPZ 1 mora biti preizkušen s tokom oblike 10/350

µs, saj je izpostavljen delnim tokom strele, medtem ko so naslednje stopnje SPD

preskušene s tokom oblike 8/20 µs. Seveda morajo biti prve stopnje sposobne odvesti več

energije kot naslednje. Tako standard [11] določa tri razrede prenapetostne zaščite. K

nizkonapetostni prenapetostni zaščiti spada tudi skupina, ki tu ni narisana in po VDE nosi

oznako A. Sem spadajo prenapetostni odvodniki, ki so montirani med vodi in zemljo na

prostozračnih vodih med transformatorsko postajo in hišno priključno omarico.

3.2.5 Elementi prenapetostne zaščite

V sodobni prenapetostni zaščiti najdemo sledeče elemente:

- iskrišče (vstopna zaščita),

- plinski odvodnik (vstopna ali vmesna zaščita),

Page 58: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 44

- cinkoksidni ZnO prenapetostni odvodnik (vstopna ali vmesna zaščita),

- hitra (suppresor) dioda (končna stopnja prenapetostne zaščite).

Iskrišča v današnjem času vse bolj izpodrivajo plinski odvodniki. Zgoraj našteti

elementi so prenapetostni zaščitni elementi s stikalno karakteristiko. Osnovni princip

zaščite s tovrstnimi elementi je, da pri pojavu tokovnega udarnega vala ali prenapetosti

reagirajo tako, da to napetost kratko sklenejo. To delovanje lahko primerjamo z

delovanjem stikala. Za njihovo delovanje sta primerni dve obratovalni stanji:

visokoohmsko stanje nekaj 1000 MΩ (normalno obratovalno stanje) in nizkoohmsko stanje

(stanje odvajanja toka). Osnovne karakteristike teh najbolj pogosto uporabljenih

prenapetostnih odvodnikov prikazuje preglednica 3.3 [3, 4].

Preglednica 3.3: Glavne lastnosti zaščitnih elementov

Simbol

Zaščitni element SPD Plinski odvodnik Cinkoksidni

varistor Hitra dioda

Odzivni čas ≤ 100 ns ≤ 25 ns ≤ 10 ns

Preostala napetost Ur pri

tokovih nad 10 kA (8/20 µµµµs) majhna velika srednja

Preostala napetost Ur pri

napetostnem valu 1,2/50 µµµµs velika majhna majhna

Sledilni tokovi If pogojno ne

(samouganost)?) ne ne

Prepustni tokovi veliki majhni majhni

Tokovna odvodna sposobnost

Iimp (10/350 µµµµs) do 100 kA do 35 kA majhni

Glavna prednost visok Iimp ni sledilnega

toka If hitri odzivni

čas

V preglednici 3.3 je navedenih nekaj pojmov, ki se uporabljajo pri načrtovanju in

obravnavi prenapetostnih zaščitnih naprav. Definicije so:

- Odzivni čas je čas od trenutka, ko na prenapetostno zaščitno napravo pride udarni val

(napetostni ali tokovni), do trenutka, ko ta prične delovati.

Page 59: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 45

- Preostala napetost Ures je največja vrednost napetosti na sponkah odvodnika pri

obremenitvi prenapetostnega odvodnika z udarnim tokom oblike 8/20 µs ali 1,2/50 µs. To

je napetost na ščiteni napravi.

- Sledilni tok prenapetostne zaščitne naprave If je tok frekvence 50 Hz, ki steče iz

omrežja skozi odvodnik potem, ko je odvodnik že odvedel tok strele in prišel v trajen

kratek stik. S stališča ustrezne prenapetostne zaščite naj bi bil vsak odvodnik sposoben

obvladovati oziroma gasiti pričakovane omrežne tokove.

- Tokovna odvodna sposobnost je zmožnost odvajanja toka strele oblike 10/350 µs.

Page 60: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 46

4 IZBIRA ZAŠČITE PRED ELEKTRIČNIM UDAROM

Pretvorniški objekti (PTV) se napajajo izključno iz nizkonapetostnega omrežja v obliki

trofaznega ali enofaznega priključka. Kot porabniki električne energije so ob tehnoloških

napravah še ostali energetski porabniki (luči, ventilatorji, klimatske naprave, vtičnice,

električni radiatorji, …).

4.1 Vrste razdelilnih sistemov

Ob upoštevanju zahtev po zanesljivem in varnem obratovanju je potrebno izbrati

zaščito, ki je v skladu s tehničnimi predpisi in standardi. V poštev pridejo naslednji

razdelilni sistemi [13]:

- TN razdelilni sistem

- TT razdelilni sistem

- IT razdelilni sistem

Zahteva po varnem obratovanju in tipizaciji nizkonapetostnih instalacij narekuje

uporabo enotnega zaščitnega ukrepa pred električnim udarom. Uporabljen ukrep naj bi bil

zanesljiv in naj bi potreboval najmanj posegov pri vzdrževanju in kontroli.

Problematika zaščite pred posrednim dotikom v električnih instalacijah objektov

Oddajnikov in zvez RTVSLO je bila prvič obdelana v ref. št. M-447, ki ga je leta 1976 v

skladu s takrat veljavnimi predpisi izdelal Elektroinštitut M. Vidmarja v Ljubljani. V letih

1988 in 1989 so izšli novi pravilniki o tehničnih normativih za nizkonapetostne električne

instalacije in pripadajoči standardi. Zato je bila potrebna revizija že omenjenega ref. št. M-

447.

Revizija referata je obdelana v ref. št. VENO-591 pod naslovom Problematika zaščite

pred posrednim dotikom v električnih instalacijah RTV pretvornikov, ki ga je izdelal

Elektroinštitut M. Vidmar v Ljubljani, novembra 1989.

V nadaljevanju diplomskega dela je prikazana vsa problematika in rešitve v zvezi z

zaščito pred električnim udarom.

Page 61: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 47

V skladu z veljavnimi standardi se za izpolnitev principov zaščite pred posrednim

dotikom v nizkonapetostnih električnih inštalacijah lahko uporabljajo zaščitni ukrepi,

zahtevani v odvisnosti od razdelilnega sistema. Možna je tudi izvedba zaščite z uporabo

naprav razreda II ali z uporabo ustrezne izolacije.

4.2 Zahteve, ki jih glede zaščitnih ukrepov postavljajo posamezni razdelilni sistemi

4.2.1 TN razdelilni sistem

Pogoj zaščite v TN sistemu je, da je izpolnjena zahteva

ZS · Ia ≤ U0 (4.1)

kjer je

- ZS – impedanca okvarne zanke, ki obsega vir, vodnik pod napetostjo do mesta

okvare in zaščitni vodnik med mestom okvare in virom,

- Ia – tok, ki zagotavlja delovanje zaščitne naprave za odklop napajanja v času

t ≤ 5 s,

- U0 – nazivna napetost proti zemlji

Izklopni čas t ≤ 5 s je utemeljen s točko 5.3.6. standarda JUS N.B2.741, (SIST IEC

60364.4.41), kjer gre pri napajanju pretvornika za čisti napajalni vod.

Kot zaščitna naprava se lahko uporabi:

- naprava za nadtokovno zaščito,

- naprava za diferenčno tokovno zaščito.

Slednja pride v poštev le v primeru TN-S razdelilnega sistema.

4.2.2 TT razdelilni sistem

Pogoj zaščite v TT sistemu je, da je izpolnjena zahteva

RA · Ia ≤ 50 V (4.2)

kjer je

- RA – vsota upornosti ozemljil izpostavljenih prevodnih delov in zaščitnega vodnika

izpostavljenih prevodnih delov,

Page 62: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 48 - Ia – tok, ki zagotavlja delovanje zaščitne naprave. Če se uporablja diferenčna

tokovna zaščita, je tok Ia enak vrednosti nazivnega diferenčnega delovalnega toka

(In).

Kot zaščitna naprava se lahko uporabi:

- naprava za diferenčno tokovno zaščito

- naprava za nadtokovno zaščito

4.2.3 IT razdelilni sistem

Osnovna zahteva IT razdelilnega sistema je, da je instalacija izolirana od zemlje ali

zvezana z zemljo prek dovolj velike impedance. Izpostavljeni prevodni deli se morajo

ozemljiti posamezno ali skupinsko ali skupno.

Izpolnjen mora biti naslednji pogoj:

RA · Id ≤ 50 V (4.3)

kjer je

- RA – vsota upornosti ozemljil izpostavljenih prevodnih delov in zaščitnega vodnika

izpostavljenih prevodnih delov,

- Id – okvarni tok v primeru prve okvare z zanemarljivo impedanco med faznimi

vodniki in izpostavljenim prevodnim delom. Id upošteva uhajave toke in skupno

ozemljitveno impedanco električne instalacije.

Pri ocenjevanju uporabnosti naštetih razdelilnih sistemov za RTV pretvornike je treba

izhajati iz naslednjih zahtev:

- RTV pretvorniki niso posluževani in v neugodnih vremenskih pogojih pogosto

težko dostopni, zato bi naj razdelilni sistem zahteval čim manj vzdrževanja,

- za vse pretvornike je potrebna enaka (tipska) rešitev problema zaščite pred

posrednim dotikom.

4.3 Analiza prikazanih razdelilnih sistemov

Če z vidika navedenih zahtev analiziramo prikazane razdelilne sisteme, pridemo do

naslednjih ugotovitev [13]:

- TN razdelilni sistem

Page 63: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 49

- TT razdelilni sistem

- IT razdelilni sistem

4.3.1 TN razdelilni sistem

Distribucijska podjetja na številnih območjih ne dopuščajo uporabe TN razdelilnega

sistema v inštalacijah, ki so neposredno napajane iz njihovega nizkonapetostnega omrežja.

Zato TN sistem kot tipska rešitev ne prihaja v poštev.

Opomba: Če je električna inštalacija galvansko ločena od nizkonapetostnega distribucijskega omrežja s

pomočjo izoliranega transformatorja, zanjo omejitev ne velja.

4.3.2 TT razdelilni sistem

TT razdelilni sistem je za RTV pretvornike neuporaben. Razloga sta naslednja:

- vgradnja naprav za diferenčno tokovno zaščito bi zahtevala njihovo redno kontrolo,

razen tega so naprave občutljive na atmosferske praznitve in v določenih primerih tudi

na elektromagnetno polje oddajnika,

- vgradnja naprav za nadtokovno zaščito bi zaradi relativno velike priključne moči

pretvornika zahtevala tako nizko ozemljitveno upornost ozemljitvenega sistema

pretvornika, da je na slabo prevodnih tleh ne bi bilo možno realizirati.

4.3.3 IT razdelilni sistem

IT razdelilni sistem ni uporaben, kjer je v distribucijskih nizkonapetostnih omrežjih

zvezdišče transformatorja vedno neposredno ozemljeno. Uporaben bi bil le ob pogoju, da

je prizadeta inštalacija galvansko ločena od distribucijskega omrežja. Zahteva pa

signalizacijo prvega defekta, kar je pri RTV pretvornikih brezpredmetno.

4.4 Zaščita pred posrednim dotikom kot kombinacija več ukrepov

Zaščita pred posrednim dotikom na napravah RTV pretvornikov ni izvedljiva samo na

osnovi enega od možnih razdelilnih sistemov. Vprašanje zaščite pred posrednim dotikom

je mogoče ob postavljenih zahtevah rešiti le s kombinacijo več ukrepov. Doseže se jo

lahko z razdelitvijo električne inštalacije pretvornika na dva galvansko ločena dela, kar je

Page 64: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 50 izvedljivo z gradnjo transformatorja s prestavnim razmerjem 1 : 1 in ločenimi primarnimi

in sekundarnimi navitji. (Takšen ukrep je bil priporočen v referatu M-448 in se tudi že

izvaja).

4.5 Izvedba napajanja RTV pretvornika

V skladu z zgoraj navedenimi naj bi bila torej izvedba napajanja RTV pretvornika

naslednja [13]:

1. Primarni del, ki obsega hišni priključek, dovod do transformatorja in njegovo

primarno navitje se izvede z napravami razreda II oziroma se ustrezno (dodatno)

izolira.

2. Zaščita primarnega dela instalacije pred atmosferskimi praznitvami se izvede s

prenapetostnimi odvodniki, montiranimi na vse fazne vodnike in nični vodnik ter

ozemljenimi na ozemljitveni sistem pretvornika.

3. Izvede se koordinacija izolacije z ustreznim stopnjevanjem v smeri od odvodnikov

proti transformatorju. Slednji je izveden za preizkusno napetost 10 kV.

4. Zvezdišče (en pol) sekundarne strani transformatorja se ozemlji neposredno na

ozemljitveni sistem pretvornika v referenčno točko +RT.

5. Kot razdelilni sistem se na sekundarni strani uporabi TN-S sistem.

6. Ozemljitveni sistem pretvornika se izvede kot kombinacija enega ali več obročastih

ozemljil, položenih okoli objektov pretvornika, ter štirih do šestih krakov ustrezne

dolžine.

7. Na ozemljitveni sistem se neposredno ali prek zbirnega ozemljitvenega voda

priključijo vse kovinske konstrukcije in kovinska ohišja naprav tako, da je dosledno

zagotovljeno izenačevanje potencialov. Vse povezave se izvedejo žarkasto.

Na osnovi naštetih točk (od 1 do 7) se je izoblikoval naslednji opis zaščite:

ZAŠČITA PRED ELEKTRIČNIM UDAROM

PRIKLJUČEK NA NN OMREŽJE IZVEDEN V RAZREDU II,

RAZDELILNI SISTEM ZA LOČILNIM TRANSFORMATORJEM PA

JE IZVEDEN V SISTEMU TN-S.

Page 65: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 51

ali krajše:

RII + TN-S

Zgornji opis zaščite se v obliki samolepilne nalepke (KM-RTV-03) obvezno nalepi na

stikalni blok in priključno omarico objekta. V enaki obliki se zaščita vpiše tudi v

elektroenergetsko soglasje.

Oblika samolepilne nalepke (KM-RTV-03) je razvidna iz slike 4.1:

Slika 4.1: Oblika samolepilne nalepke KM-RTV-03

Page 66: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 52

5 IZVEDBA ELEKTROENERGETSKEGA PRIKLJUČKA

Že v prejšnjih poglavjih je bila poudarjena trdnost energetsko – tehnološke verige, zato

je potrebno posvetiti posebno pozornost elektroenergetskemu priključku. Če se delu verige

naredi manjša napaka, je to lahko vzrok večjih izpadov objekta in naprav, ki služijo

tehnološkemu procesu (posredovanje programov RTV, meritve vremena, funkcionalne

zveze, …) [14].

V največji meri se zgoraj omenjena zaščita uporablja pri RTV pretvornikih. To so

manjši objekti velikosti od 2 m2 do 16 m2. Razen tehnoloških naprav imajo ti objekti še

ustrezno razsvetljavo v objektu in na antenskem stolpu (rdeča – pozicijska razsvetljava),

ventilacijo ali klimatsko napravo ter ogrevanje. Celotna inštalacija se izvede v nadometni

izvedbi.

Vsebina pretvorniške hišice je razvidna iz slike 5.1. Objekt ima svoje (ločeno od

električnega omrežja) ozemljilo žarkaste izvedbe, izdelano iz pocinkanega valjanca Fe/Zn

25 x 4 mm2. Hišica stoji neposredno ob antenskem stolpu ali pod njim. Antenski stolp je

povezan s kovinskim kanalom KK 160 (Zores – kanal) s hišico oz. središčno referenčno

točko ozemljitve (+RT).

Za razvod kablov se pod stropom hišice montira kovinska kabelska polica KP 200, ki

je v eni točki priključena na referenčno točko +RT. Na kabelsko polico se v žarkih

priključijo vse kovinske mase, ki pa ne smejo biti dodatno vezane na ozemljitve kje drugje,

da ne pride do tokov strele v ozemljilo prek +RT.

V prejšnjem poglavju opisani zaščitni ukrep je izveden z ločilnim transformatorjem, ki

je na sekundarni strani v enem polu ali z zvezdiščem ozemljen v +RT. Primarna stran pa je

izvedena v razredu RII.

Page 67: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 53

EL.

RA

DIA

TO

R

VR

AT

A

VE

NT

.

M 1

TN

-S RII

-TP

RE

SK

US

NI

SP

OJ

PS

KO

VIN

SK

A K

AB

ELS

KA

PO

LIC

A K

P 2

00 +

EO

L1N

+R

TK

K 1

60

+K

M1

KO

VIN

SK

IA

NT

EN

SK

IS

TO

LPA

S

LOV

ILN

I SIS

TE

M

LS-L

PS

Fe/

Zn

20x3

mm

VA

RJE

NA

ŽE

LEZ

NA

AR

MA

TU

RN

A M

RE

ŽA

+E

Z

OD

VO

DN

IS

IST

EM

OS

-LP

S

Fe/

Zn

25x4

mm

EN

ER

GE

TS

KI K

AB

EL

KO

VIN

SK

A C

EV

- K

OV

INS

KI K

AB

ELS

KI K

AN

AL

KK

45

+K

M5

+K

M1

+T

E

+T

E

+K

M2

+K

M2+K

M4

+T

KT

EH

. KA

BE

L

502

252

252

252

162

252

162

162

TV

1 T

Vn

N1

Nn

LPZ

.0A

LPZ

.0B

ZD

RU

ŽE

NO

OZ

EM

LJIL

O

Slika 5.1: Vsebina pretvorniške hišice

Page 68: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 54

Da bi zadostili zahtevam zaščite v razredu RII, se mora vsa inštalacija od

transformatorja proti električnemu omrežju izvesti z napravami oz. kablom, ki ustreza

razredu RII.

Elektroenergetski priključek se izvede v obliki plastične priključne merilne omarice

=P.E in zemeljskega kabla, položenega v kovinsko cev ali kovinski kabelski kanal KK 45.

Iz praktičnih in lastniških razlogov je najbolje, da je priključno mesto v priključni

merilni omarici, ki je umeščena na fasadi objekta ali izven objekta kot prostostoječa

priključna merilna omarica. Obvezno moramo uporabiti plastično omarico =P.E+01

(enofazni priključek) ali =P.E+03 (trifazni priključek), ki je določena zaradi izvedbe v RII

(tipizacija omrežnih priključkov, sprejeta 17. 05. 2005 na 5. seji GIZ (gospodarsko

interesno združenje – distribucije električne energije) skupščine, sklep št. 23).

5.1 Vsebina priključne merilne omarice

V priključno merilno omarico =P.E se montirajo:

- P0 … števec porabe električne energije (enofazni ali trofazni),

- F0.1 … glavna varovalka (ena ali tri varovalke),

- F0.2 … prenapetostni odvodnik strele PROTEC B 150/320-15 kA,

- izolirana sponka ničelnega vodnika,

- prenapetostni odvodnik strele se ozemlji na temeljno ozemljilo (+TO) ali na prvi

obroč okoli hišice (+OB1).

Priključna omarica mora biti na notranji strani vratc opremljena z električno shemo in

nalepko, slika 5.2 (KM-RTV-08), na kateri je napisano opozorilo:

Priključek na NN omrežje

je izveden v razredu R II.

Pri zamenjavi glavne varovalke

je potrebno vedno pregledati

odvodnik strele.

Page 69: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 55

Slika 5.2: Oblika samolepilne nalepke KM-RTV-08

5.2 Izvedba priključne merilne omarice

Izvedba priključne merilne omarice je razvidna iz slik 5.3., 5.4., 5.5. in 5.6. Ob

dogovoru o izvedbi priključka se v zapisnik napiše oznaka omarice, in sicer =P.E+01 ali

=P.E+03. Hkrati pa se napiše tudi vrednost glavnih varovalk –F0.1.

kWh

-P0

=P.E+01

L1

-F0.2

N

-F0.1

ELEKTRIČNA OMARICA PMO-3/K/ SESTAVLJENA JE IZ DVEH OMARIC PO-1/K(PREBILPLAST)

Slika 5.3: Vezalni načrt enofaznega elektroenergetskega priključka

Page 70: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 56

OMREŽJE

-F0.1 -F0.2

-P0

230V,50Hz

kWh

L1 N

STIKALNI BLOK

=P.E+01

RAZRED II

L1 N

H07V-K 25

W-P

.E+0

1

Slika 5.4: Večpolna shema enofaznega elektroenergetskega priključka

kWh

-P0

=P.E+03

L3L2L1

-F0.2-F0.1

N

ELEKTRIČNA OMARICA PMO-3/K/ SESTAVLJENA JE IZ DVEH OMARIC PO-1/K(PREBILPLAST)

Slika 5.5: Vezalni načrt trofaznega elektroenergetskega priključka

Page 71: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 57

OMREŽJE

L1 N

-F0.1

-P0

3x400/230V,50Hz

kWh

STIKALNI BLOK

=P.E+03

RAZRED II

H07V-K 25

W-P

.E+

03

L2 L3

-F0.2

L1 NL2 L3

Slika 5.6: Večpolna shema trofaznega elektroenergetskega priključka

5.3 Vrste (oblike) povezav priključne merilne omarice z električnim omrežjem

Zelo pomembna je tudi oblika povezave priključne merilne omarice z električnim

omrežjem. Teh oblik je več vrst, odvisno od izvedbe električnega omrežja, na katerega se

priključimo [14].

Pri vsakem priključku, ki bo obdelan v nadaljevanju, je potrebno zadnjih 50-70 m

zemeljskega kabla položiti v kovinsko cev ali kabelski kanal KK 45 (Siteep-Ljubljana).

Kovinska pocinkana cev se položi do priključne merilne omarice =P.E in se kvalitetno

poveže na ozemljilo pretvorniškega objekta, to je običajno ozemljitveni obroč +OB1. Če

kovinska cev v svoji legi križa katerikoli element ozemljila objekta, je potrebno ta element

galvansko povezati s kovinsko cevjo.

Na mestu, kjer kabel preide v kovinsko cev, se mora le-to ozemljiti oz. je potrebno

kovinski cevi dograditi (na začetku) dva kraka pocinkanega valjanca Fe/Zn 25 x 4 mm2

dolžine 20 m, ki morata biti od kabla položena pod kotom 30°. Ta dva kraka sta potrebna

zaradi preprečevanja električnega preboja iz pocinkane cevi v kabel ob udaru strele.

Page 72: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 58

Na slikah 5.7 in 5.8 je prikazana izvedba priključka priključne merilne omarice =P.E na

električno omrežje. Priključki so lahko enofazni ali trofazni, kar je pri oznaki razvidno iz

številke na tretjem mestu (01 ali 03). Glede na razmere električnega omrežja je obdelanih

pet oblik izvedbe priključka.

5.3.1 Izvedba priključka 1

V primeru, da je do objekta na hribu potrebno pripeljati zračni vod, se izvede dovod

električne energije na način z oznako 1E1 (1E3). V tem primeru zračni vod pripeljemo do

objekta v razdalji 50 - 70 m. Zemeljski kabel se položi od predzadnjega droga (n-1) do

=P.E+01 (=P.E+03). Dimenzijo kabla (presek in število žil) določi ustrezno elektro

podjetje. Zemeljski kabel se po vsej dolžini položi v kovinsko cev ali kabelski kanal (KK

45 – Siteep). Na mestu, kjer se kabel priključi na zračni vod, se morata vgraditi dva ali

štirje prenapetostni odvodniki PROTEC A – Iskra Zaščite. V TEJ TOČKI NIČELNI

VODNIK NE SME BITI DIREKTNO OZEMLJEN. Na zadnjem drogu se montirata tudi

dva ali štirje prenapetostni odvodniki istega tipa. Na drogu (n-2) pred priklopom kabla se

montira ali samo eden ali trije prenapetostni odvodniki istega tipa in se ozemljijo na

ozemljitev, ki je ločena od ozemljitve RTV pretvornika. V tej točki se glede na določila

elektro podjetja lahko ozemlji ničelni vodnik.

5.3.2 Izvedba priključka 2

Večkrat naletimo na primer, ki je opisan pod oznako 2E1 (2E3). V primeru, da je v

bližini 50-70 m že zgrajen zračni vod električnega omrežja, se zemeljski kabel položen v

kovinsko cev priključi na razdalji 50-70 m na zračni vod. Na tem mestu se montirata dva

oziroma štirje prenapetostni odvodniki PROTEC A – Iskra Zaščite, ki se ozemljijo na

podaljšano ozemljitev RTV pretvornika. Zaradi kvalitetnejše zaščite pa se opremita s

prenapetostnimi odvodniki tudi drogova m-1 in m+1. Ozemljitve teh dveh drogov ne smejo

biti povezane z ozemljitvijo RTV pretvornika. Minimalna razdalja med ozemljili RTV

pretvornika in ozemljitvijo v električnem omrežju ne sme biti manjša od 30 m.

Page 73: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 59 5.3.3 Izvedba priključka 3

So pa tudi primeri, ko se RTV pretvornik nahaja v bližini naselja, ki ima izvedeno

električno omrežje v zemlji. Takrat se priključimo na najbližje priključno mesto samo z

zemeljskim kablom. Po izvedbi z oznako 3E1 (3E3) pa se kabelski priključek izvede samo

na maksimalni razdalji 250 m. V tem primeru se na priključnem mestu v električnem

omrežju vgradi ustrezna varovalka in prenapetostni odvodnik PROTEC B 150/320-15 kA

– Iskra Zaščite. OZEMLJITEV NA PRIKLJUČNEM MESTU NE SME BITI

POVEZANA Z OZEMLJITVIJO RTV PRETVORNIKA. Dovodni kabel se mora pred

objektom položiti v kovinsko cev v dolžini 50-70 m (že opisana izvedba).

5.3.4 Izvedba priključka 4

Včasih je zaradi varovanja okolja potrebno položiti zemeljski kabel po celotni dolžini

trase. To pa je lahko tudi kilometer ali več. V tem primeru se odločimo za izvedbo z

oznako 4E1 (4E3). Ta oblika pa zahteva iz smeri RTV pretvornika na kabelski trasi

postavitev večjega števila prostostoječih električnih omaric z zaščitno opremo proti

prenapetostim, ki jih povzročajo udari strele v RTV pretvornik ali električno omrežje.

Število zaščitnih omaric se določi na lokacijskem ogledu, preden se izdela ustrezen projekt.

Do prve omarice =ZO.E1 iz smeri =P.E je kabel položen v kovinsko cev, ki je vezana na

ozemljilo objekta. Na mestu omarice =ZO.E1 se kot v drugih primerih na konec cevi

priključita dva kraka iz pocinkanega valjanca Fe/Zn 25 x 4 mm2 v dolžini 20 m. Vse

zaščitne omarice, ki so postavljene naprej od omarice =ZO.E1, se med seboj povežejo s

pocinkanim valjancem, ki je položen 100 mm nad kablom. Pri vsaki naslednji omarici od

omarice =ZO.E1 se položi dodatni pocinkani valjanec v dolžini 20 m in pod kotom 30°.

Vsaka zaščitna omarica je opremljena z dvema ali štirimi varovalkami, katerih vrednost

je enaka vrednosti glavne varovalke, in z odvodnikom strele PROTEC B – Iskra Zaščite.

Omenjene varovalke (razvidno iz slike) so definirane kot predvarovalke k odvodniku strele

in ne kot varovalke, ki bi se vgradile v tokovodnike kabla, kar se kljub nazornosti slike

večkrat zgodi. V vsaki zaščitni omarici mora biti nalepljena shema in opozorilo, ki je bilo

navedeno že na začetku poglavja.

Page 74: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 60

Ob vsakem posredovanju zaradi udara strele v priključni omarici =P.E je potrebno

pregledati vse zaščitne omarice na trasi električnega dovoda.

5.3.5 Izvedba priključka 5

So pa tudi situacije, ko so vse štiri variante neprimerne. Ali je prevelika razdalja in

višinska razlika ali pa je kablovod predolg, da bi po normalni poti pripeljali električno

energijo v objekt. V tem primeru se odločimo za izvedbo z oznako 5E1 (5E3). Ta oblika se

je izkazala kot najboljši in najdražji zaščitni ukrep pred prenapetostnimi pojavi strele na

področjih, kjer so razmere za izvedbo ozemljitve zelo slabe. Običajno je mesto priključka

na električno omrežje zelo oddaljeno in globoko v dolini (PTV Mežaklja). V tem primeru

se na mestu priključka na električno omrežje postavi merilno mesto z glavno varovalko in

prenapetostno zaščito ter prvi ločilni transformator (enofazni ali trofazni), ki transformira

omrežno napetost 230 V ali 3 x 400/230 V na napetost 950 V ali 3 x 950 V. Na objektu je

montiran namesto transformatorja s prestavnim razmerjem 1 : 1 transformator -T2 enakih

karakteristik kot spodnji transformator -T1. Transformatorja sta povezana med seboj z

zračnim vodom ali kablovodom, ki je primerno varovan in zaščiten proti prenapetostim s

kaskado odvodnikov.

Ob lokacijskem ogledu se uporabi na osnovi določitve načina priključka na električno

omrežje ena od opisanih izvedb. V kolikor se upoštevajo vsi elementi, opisani v primeru

izvedbe, je zanesljivost delovanja zaščite dovolj velika, da ne dopušča večje škode v času

obratovanja RTV pretvornika.

Velikost škode se je z uporabo zgoraj opisanih izvedb električnih instalacij in

električnega dovoda energije v objekt občutno zmanjšala. Poškodbe na objektu, kjer niso

upoštevani vsi elementi, se ob udaru strele povzpnejo na vrednost nekaj 10.000 EUR,

včasih pa se približajo tudi 50.000 EUR. Poškodbe na objektih, ki so zaščiteni v skladu z

opisom, pa so redke in v primeru, ko se zgodi izpad, stroški ne presegajo vrednost 1000

EUR. (material, prevozi, …).

Ne pozabimo, da je energetsko-tehnološka veriga toliko močna, kolikor je šibak en sam

njen najšibkejši člen.

Page 75: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 61

>30 m

30 m

Fe/Zn 25x4 mm Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m

"KV"=P.E+01

"ZV"n-2 n-1 n

PROTEC AQ

>30 m

30 m

Fe/Zn 25x4 mm

"KV"

"ZV"m-1 m m+1

PROTEC AQ

1E1

2E1

30 mFe/Zn 25x4 mm

"KV"

3E1Skupna dolžina manjša od 250 m-F10.2

-F10.1

Fe/Zn 25x4 mm

Dovodni kabel v kovinskicevi KK45

"KV"

4E1-F3.1

-F3.2

=ZO.E3

-F2.1

-F2.2

=ZO.E2

-F1.1

-F1.2

=ZO.E1

30 mFe/Zn 25x4 mm

30 mFe/Zn 25x4 mm30 m

Fe/Zn 25x4 mm150 - 250 m 50 - 70 m300 - 350 m

5E1

-F1.2

-F1.1

-F1.4

-F1.3 -F2.2

-F2.1

-T2-T1Energetski kabel

Zračni vod ali zemeljski vod

Omrežje PTV objekt

KK45

Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m

KK45

Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m

KK45

PROTEC B

=P.E+01

=P.E+01

=P.E+01

-Fn-2 -Fn-1 -Fn

-Fm-1 -Fm -Fm+1

-F2.3

Slika 5.7: Različne izvedbe enofaznega priključka priključne merilne omarice =P.E+01 na

električno omrežje

Page 76: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 62

>30 m

30 m

Fe/Zn 25x4 mm Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m

"KV"=P.E+03

"ZV"n-2 n-1 n

PROTEC AQ

>30 m

30 m

Fe/Zn 25x4 mm

"KV"

"ZV"m-1 m m+1

PROTEC AQ

1E3

2E3

30 mFe/Zn 25x4 mm

"KV"

3E3Skupna dolžina manjša od 250 m-F10.2

-F10.1

Fe/Zn 25x4 mm

Dovodni kabel v kovinskicevi KK45

"KV"

4E3-F3.1

-F3.2

=ZO.E3

-F2.1

-F2.2

=ZO.E2

-F1.1

-F1.2

=ZO.E1

30 mFe/Zn 25x4 mm

30 mFe/Zn 25x4 mm30 m

Fe/Zn 25x4 mm150 - 250 m 50 - 70 m300 - 350 m

5E3

-F1.2

-F1.1

-F1.4

-F1.3 -F2.2

-F2.1

-T2-T1Energetski kabel

Zračni vod ali zemeljski vod

Omrežje PTV objekt

KK45

Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m

KK45

Dovodni kabel v kovinski cevi50 - 70 m

KK45

=P.E+03

=P.E+03

=P.E+03

PROTEC B

-Fn-2 -Fn-1 -Fn

-Fm-1 -Fm -Fm+1

-F2.3

Slika 5.8: Različne izvedbe trofaznega priključka priključne merilne omarice =P.E+03 na

električno omrežje

Page 77: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 63

6 SKLEP

Ker se kot zaposlen na RTV Slovenija – Oddajniki in zveze vsakodnevno srečujem z

problematiko zaščite RTV objektov (zaradi velikega števila udarov strel in slabe

prevodnosti tal), je bil namen mojega diplomskega dela obdelati problem zaščite pred

udarom strele in njenimi sekundarnimi vplivi na izpostavljenih in dislociranih objektih, ki

služijo za prenos slike, zvoka in ostalih informacijskih signalov.

Izmed vrst prenapetosti, ki se lahko pojavijo na izpostavljenem objektu, je vsekakor

najnevarnejša atmosferska prenapetost, ki je posledica udara strele.

Obravnaval sem tako zunanji kot notranji sistem zaščite pred delovanjem strele v

skladu z novim standardom SIST EN 62305. Glede na to, da so v objektu montirane

občutljive elektronske naprave (oddajniki, mikrovalovne zveze,…), izberemo pri

načrtovanju zunanje in notranje zaščite pred delovanjem strele zaščitni nivo (Protection

Level) PL-I. Z njim so definirani vsi elementi LPS, in sicer: učinkovitost zaščite 0,99,

polmer LPS-krogle R=20 m in velikost mreže 5 m.

Posebno pozornost moramo posvetiti ukrepom za zmanjšanje elektromagnetnega

impulza strele. Ti ukrepi so:

- galvansko povezovanje vseh prevodnih delov na mejah med zaščitnimi

področji LPZ,

- priklop prenapetostnih zaščitnih naprav na energetske in informacijske vode, ki

vstopajo na mejo med različnimi zaščitnimi območji,

- oklopljanje kablov, ki vstopajo na mejo med različnimi zaščitnimi območji.

Zahteva po varnem obratovanju pretvorniškega objekta in tipizacija nizkonapetostnih

instalacij narekuje uporabo enotnega zaščitnega ukrepa pred električnim udarom. Tako se

je izoblikoval naslednji opis zaščite pred električnim udarom: Priključek na

nizkonapetostno omrežje je izveden v razredu II, razdelilni sistem za ločilnim

transformatorjem pa je izveden v sistemu TN-S.

V zadnjem poglavju pa so obdelane različne izvedbe povezav priključnih merilnih

omaric z električnim omrežjem. Katero izvedbo bomo uporabili, je odvisno od vsakega

primera posebej.

Page 78: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 64

7 SEZNAM UPORABLJENE LITERATURE

[1] EBU Tehnical Centre Brussels, The protection of broadcasting installations against

damage by lighting, No. 3117, 1986.

[2] SIST IEC 60038, Standardne napetosti IEC, SIST, Ljubljana, september 2002.

[3] J. Voršič, J. Pihler, Tehnika visokih napetosti in velikih tokov, FERI, Maribor, 2005

[4] J. Ribič, Prenapetostna zaščita zgradb, Magistrsko delo, Univerza v Mariboru,

Fakulteta za Elektrotehniko, Računalništvo in Informatiko, Maribor, november, 2006.

[5] V. Djurica, J. Kosmač, SCALAR, kje je udarila strela?, Življenje in tehnika, februar,

2005.

[6] J. Ribič, J. Podlipnik, Prenapetostna zaščita naprav v luči novega standarda,

http://www.hermi.si/pdf/Prenapetostnazascitavlucinovegastandarda.pdf

[7] Elektroinštitut Milan Vidmar, http://observer.eimv.si/

[8] Slovensko društvo za geoelektriko, statično elektriko in strelovode, Prikaz vsebine

pravilnika in tehnične smernice zaščite pred delovanjem strele, Zbornik referatov, april,

2008.

[9] SIST EN 62305-1, Protection against lighting – Part 1: General principles, Ed. 1,

SIST, June 2002.

Page 79: ZAŠ ČITA RTV OBJEKTOV PRED DELOVANJEM STRELE · II UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RA ČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO 2000 Maribor, Smetanova ul. 17 Diplomsko delo

Robert Koprivc, Diplomsko delo 65 [10] SIST EN 62305-3, Protection against lighting – Part 3: Physical damage to

structures and life hazard, Ed. 1, SIST, June 2004.

[11] SIST EN 62305-4, Protection against lighting – Part 4: Electrical and electronic

systems within structures, Ed. 1, SIST, January 2006.

[12] DEHN + SÖHNE, Lighting Protection Guide, Neumarkt, Germany, Revised: May

2004, http://www.blitzplanner.de/.

[13] F. Curk, Problematika zaščite pred posrednim dotikom v električnih inštalacijah

RTV pretvornikov, Ref. št.: VENO - 591, Elektroinštitut Milan Vidmar, Ljubljana,

november 1989.

[14] S. Mauer, Navodila za izdajo elektroenergetskega soglasja in izvedbo

elektroenergetskega priključka za RA in TV pretvornike, Ref. št.: E – 199/90, RTV

Slovenija, Oddajniki in zveze, 30.7.1991.