Význam ochrany objektov pred účinkami atmosférickej elektriny
Ochrana objektov pred účinkami atmosférickej elektriny je kľúčová pre minimalizáciu rizík spojených s bleskami a elektromagnetickými impulzmi (EMP). Blesky, ktoré vznikajú pri búrkových procesoch v atmosfére, môžu mať napätie v rozsahu od 100 miliónov voltov až po 1 miliardu voltov (1 GV – gigavolt), čo predstavuje vážnu hrozbu pre stavby, elektrické systémy aj elektronické zariadenia. Pre zabezpečenie ochrany existujú normy, ako STN EN 62305, ktoré špecifikujú postupy a technológie pre vonkajšiu aj vnútornú ochranu. Táto ochrana zahŕňa nielen zachytávače a zvodové systémy, ale aj systémy na vyrovnanie potenciálov a ochranu pred prepätím. Správne navrhnuté ochranné opatrenia sú základom prevencie škôd a zabezpečenia spoľahlivého fungovania zariadení aj v prípade výskytu blesku.
Typy úderu blesku
Atmosférický výboj vzniká medzi objektmi s opačnými nábojmi, pričom blesk hľadá cestu s najmenším odporom. Z fyzikálneho hľadiska možno blesky rozdeliť na:
- Výboj mrak – zem,
- Výboj zem – mrak,
- Výboj mrak – mrak.
Z pohľadu ochrany objektov sa v praxi rozlišujú:
- Priamy úder blesku do objektu,
- Úder blesku v blízkosti objektu,
- Priamy úder blesku do vedení,
- Úder blesku v blízkosti vedení.
Účinky a ochrana pri jednotlivých typov úderov
- Priamy úder blesku do objektu bez bleskozvodu: Výboj prechádza nekontrolovane rôznymi časťami objektu. Spôsobuje lokálne oteplenie, dynamické namáhanie, prepätie a priamo ohrozuje životy. Spravidla spôsobí požiar a mechanické poškodenie objektu.
- Priamy úder blesku do objektu s vonkajšou ochranou pred účinkami blesku: Vonkajšie ochranné systémy (bleskozvody) minimalizujú škody tým, že výboj vedú do zeme. Prax nám však hovorí niečo iné. Aj v bleskozvodom dobre chránenom objekte sa predpokladá, že až 50% rušivých prúdov sa dostane do chráneného objektu po NN vedeniach, slaboprúdových rozvodoch a inými elektrickými väzbami. Na zabránenie ohrozeniu života ľudí je nutné vyrovnanie potenciálov na všetkých vodivých konštrukciách a použitie prepäťových ochrán (SPD).
- Priamy úder do vzdušných elektrických vedení: Úder vedie k preťaženiu siete, ohrozeniu zariadení a šíreniu prepätia. Ochrana sa zabezpečuje kvalitným a dôkladným systémom vyrovnania potenciálov doplneným sústavou zvodičov bleskových prúdov a prepätia.
- Úder do blízkosti vedení: Silné galvanické, indukčné a kapacitné väzby vznikajú práve v takomto prípade. Zdrojom galvanických väzieb, pri ktorých vznikajú nežiadúce rozdiely potenciálov je uzemňovacia sústava, na ktorú sú pripojené káblové a iné vedenia. Tento typ úderu blesku ohrozuje najmä rozvodne a trafostanice.
- Vzdialené údery blesku: Pri vzdialenom údere blesku vzniká prepäťová vlna, ktorá sa šíri po vzdušnom vedení približne rýchlosťou svetla a po káblovom vedení polovičnou rýchlosťou a môže ovplyvniť elektrické a elektronické zariadenia. Prepäťovú vlnu čiastočne tlmia transformátory. Dosah účinkov je pre súčasnú techniku nebezpečný až do vzdialenosti cca. 2 km.
- Výboj medzi mrakmi: Tento typ výboja vytvára indukované napätia (rádovo kV – kilovolt), ktoré majú podobné účinky ako vzdialené údery blesku.
Riziká a škody spôsobené bleskom
Pri návrhu systému ochrany proti blesku (LPS – Lightning Protection System) je nevyhnutné zohľadniť riziká, ktoré súvisia s charakteristikami a účelom konkrétneho objektu:
- Poškodenia objektov: Pri zásahu bleskom, môže dôjsť k poškodeniu samotnej stavby, ohrozeniu ľudí v nej, ako aj jej vnútorného vybavenia a systémov. Okrem toho môžu byť poškodené aj okolité objekty, čo môže viesť k zraneniam ľudí alebo poškodeniu životného prostredia.
- Poškodenia inžinierskych sietí: Blesk, ktorý zasiahne inžiniersku sieť, môže spôsobiť jej poškodenie (napríklad vedenie alebo potrubie), ktoré slúži na poskytovanie rôznych služieb (zabezpečenie komunikácie), a môže mať za následok aj poškodenie pripojených elektrických a elektronických zariadení.
Inštalácia bleskozvodu je potrebná na objektoch, kde by zásah bleskom mohol spôsobiť:
- Ohrozenie života a zdravia ľudí (napr. obytné budovy, administratívne objekty, nemocnice, hotely, kostoly, obchodné centrá, divadlá),
- Dôležitosť objektu, ktorého poškodenie by malo vážne následky (napr. elektrárne, plynárne, vodárne, telekomunikačné zariadenia),
- Hodnota objektu a jeho obsahu (napr. výrobné závody, sklady, mlyny, historické budovy alebo múzeá),
- Objekty so zvýšeným rizikom zásahu bleskom kvôli ich výške alebo umiestneniu (napr. továrenské komíny, žeriavy, rozhľadne, veže),
- Objekty s rizikom výbuchu (napr. sklady výbušných a horľavých látok, kvapalín a plynov).
Celkové riziko sa hodnotí na základe normy STN EN 62305, ktorá definuje úrovne ochrany a toleranciu rizika.
Záver
Účinná ochrana pred bleskami a ich sprievodnými javmi je nevyhnutná na minimalizáciu škôd na majetku, zariadeniach a na ochranu života. Moderné systémy ochrany, podporené normami, umožňujú efektívne predchádzať rizikám spojeným s atmosférickou elektrinou. Správna kombinácia technológií a opatrení zabezpečuje spoľahlivosť a bezpečnosť objektov aj v náročných podmienkach.
MATÚŠ TRENČAN
Ďakujeme, že čítaš náš 
V prípade, že si našiel v článku chybu, napíš nám na: matus.trencan@trencanfamily.sk
Zdroje: MERAVÝ, J. 2018. Elektrotechnická spôsobilosť pre elektrikárov. Trenčín : Vyd.
Ing. Ján MERAVÝ – LIGHTNING, 2018. 396 s. ISBN 978-80-89576-05-0.
Pridaj komentár