Skutki uderzenia pioruny i sposoby ochrony odgromowej

Skutki uderzenia pioruna Le Risque Foudre Porażenie poprzez napięcie krokowe Porażenie poprzez kontakt Istnieją cztery zasadnicze rodzaje porażenia prądem piorunowym istot żyjących Porażenie przez rykoszet Porażenie bezpośrednie

Skutki porażenia prądem piorunowym Skutki porażenia - człowiek Zakłócenie rytmu pracy serca (główna przyczyna zgonów), Zaburzenia świadomości i pamięci, Uszkodzenia organów wewnętrznych - w niektórych przypadkach bardzo poważne (krwotok), Paraliż członków trwający od kilku minut do kilku godzin, Bóle mięśni spowodowane przepływem prądu, Poparzenia zwykle ograniczone do miejsc, w których nastąpiło porażenie, Poparzenia podskórne ustępujące po 48 godzinach, Uszkodzenia ubioru podarcia, przedziurawienia, przedmioty metalowe noszone przy ciele (zegarki, biżuteria) czasami całkowicie stopione, Uszkodzenie bębenków usznych, Zaburzenia wzroku spowodowane jasnością luku prądu piorunowego... Le Risque Foudre

Bezpośrednie zniszczenia spowodowane uderzeniem pioruna Skutki uderzenia w obiekty i wyposażenie Obiekty niemetaliczne nie odprowadzają prądu piorunowego. Przewodnikiem stają się wówczas wilgotne cieki w szczelinach np. kamiennych bloków budowli. W wyniku gwałtownego wzrostu temperatury spowodowanego krótkotrwałym przepływem prądu o wysokim natężeniu, może w takiej sytuacji dojść do rozsadzenia konstrukcji budynku (np. wieży kościelnej). To samo zjawisko jest przyczyną rozrywania drzew w momencie trafienia piorunem. W tym przypadku soki roślinne zostają zamienione w parę, powodując rozszczepienie pnia i rozrzucenie w okolicy trafionego drzewa fragmentów kory. Piorun może przedostać się do obiektów budowlanych poprzez instalacje hydrauliczne lub elektryczne i spowodować poważne szkody – rozerwanie instalacji, pożar. Skutkiem uderzenia pioruna jest również uszkodzenie, stopienie części metalowych w miejscu wejścia i wyjścia pioruna. Le Risque Foudre

Bezpośrednie zniszczenia spowodowane uderzeniem pioruna Skutki uderzenia w obiekty i wyposażenie Uderzenie pioruna może doprowadzić do pożaru i całkowitego zniszczenia obiektu. Ponadto należy podkreślić, że wyładowanie generuje potężne siły elektrodynamiczne, więc mające również charakter mechaniczny. W konsekwencji może dojść do zerwania przewodów lub miażdżenia elementów konstrukcyjnych. Siła wywierana na elementy metalowe może osiągać 2,5 tony na jeden metr bieżący konstrukcji. Zjawisko to musimy szczególnie uwzględniać przy projektowaniu zwodów i ich mocowań. Le Risque Foudre Wybuch w rafinerii spowodowany uderzeniem pioruna. Pożar wywołany piorunem Uszkodzenie elektrowni wiatrowej przez piorun

Bezpośrednie zniszczenia spowodowane uderzeniem pioruna Wyposażenie elektryczne i elektroniczne Współczesne urządzenia elektryczne i elektroniczne są bardzo czułe na prądy przepięciowe. Podatność ta jest skutkiem daleko posuniętej miniaturyzacji elementów składowych urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Szkody spowodowane przepięciami są nieodwracalne. Przepięcia są najczęściej spowodowane bliskim uderzeniem pioruna – skutki są zwykle poważne i pociągają za sobą znaczne straty materialne. Mimo krótkotrwałości tego zjawiska przepływ energii jest ogromny. Zwykle w czasie od kilku nanosekund do kilku milisekund przepływająca energia osiąga napięcie kilku tysięcy voltów i natężenie minimum kilkuset amperów. Le Risque Foudre

Kompletna ochrona przed skutkami uderzenia pioruna. Zabezpieczenia Zabezpieczenie przed bezpośrednimi i pośrednimi skutkami wyładowania atmosferycznego Obecnie przy projektowaniu skutecznej instalacji odgromowej bierze się pod uwagę zarówno zabezpieczenie przed bezpośrednimi, jak i pośrednimi skutkami uderzenia pioruna. Normy CEI 62-305 i CEI 61-643-12 zalecają stosowanie ochrony przepięciowej w przypadku stosowania systemów odgromowych pasywnych, czy aktywnych. Le Risque Foudre Kompletna ochrona przed skutkami uderzenia pioruna. + Przeciw skutkom bezpośrednim Przeciw skutkom pośrednim

Różne rodzaje instalacji odgromowych Ostrze pasywne Systemy aktywne Systèmes de Protection Directe Siatki rozpięte Instalacje siatkowe

Istniejąca normalizacja Normy IEC: Ostatnio przeszły nowelizację, najnowsza wersja IEC 62-305 została opublikowana w 2006 a w 2009 roku została opublikowana norma PN-EN 62-305 i jest już dostępna w języku polskim. Część 1 : zasady ogólne Część 2 : Analiza zagrożenia Część 3 : Zagrożenia dla osób i budynków Część 4 : Instalacje elektryczne i elektroniczne wewnątrz obiektu Normy krajowe: Zwykle oparte na normach IEC opisujących instalacje odgromowe pasywne. Istniejące normy krajowe dotyczące systemów odgromowych aktywnych zwykle oparte są na normie francuskiej NFC 17-102 (lipiec 1995). Normalisation Foudre Inst. Aktywne stosowane Inst. Aktywne i pasywne Inst. Aktywne rzadko stosowane JUS N.B4.810 Serbie STN 3 1391 Slovaquie I 20 Roumanie NP4426 Portugal MKS N.B4.810 Macédoine NFC 17-102 France UNE 21186 Espagne IRAM 2426 Argentine Norme Pays

Normalisation Foudre Ocena zagrożenia Bez względu na to, jaką normę wybieramy przy realizacji instalacji odgromowej należy dokonać analizy zagrożenia wyładowaniami atmosferycznymi. Analiza ta pozwala zdefiniować poziom ochrony odpowiedni dla danego obiektu. Bierzemy pod uwagę następujące czynniki: A- Położenie geograficzne - Natężenie wyładowań Topologia ; B- charakterystyka budynku wymiary użyte materiały (metal, beton…) przeznaczenie obiektu zawartość obiektu C- konsekwencje uderzenia konsekwencje dla środowiska czy wymagana jest ciągłość pracy Ostatnio opublikowane normy CEI 62305-2 i NFC 17-108 zalecają również wzięcie pod uwagę istniejących przyłączy (woda, gaz, prąd) przy określaniu poziomu ochrony. Normalisation Foudre

Model elektrogeometryczny Wszystkie istniejące normy odwołują się do modelu elektrogeometrycznego i metody polegającej na toczeniu sfery fikcyjnej przy określaniu zasięgu strefy ochrony instalacji odgromowej: Model elektrogeometryczny określa: związki pomiędzy wartością prądu wyładowania pilotującego i wartością pola elektromagnetyczynego związki pomiędzy wartościa prądu wyładowania pilotującego i pierwszym wyładowaniem zasadniczym (wartości maksymalne w kA ) wartość pola elektromagnetycznego występujacego przy powierzchni ziemi i pozwalającego na powstanie ulotów : 300 kV/m. Dystans D(m) dla ostrza jest określany przy pomocy tych parametrów. D odpowiada długości ulotu rozwiniętego w kierunku wyładowania pilotującego D=10I2/3 Dzięki zastosowaniu tego modelu normy przypisują teoretyczne wartości D dla poszczególnych poziomów ochrony: D = 20m dla poziomu I D = 30m dla poziomu II D = 45m dla poziomu III D = 60m dla poziomu IV Ponadto przy określeniu poziomu ochrony stosuje się metodę sfery fikcyjnej. Uwag: Istnieją inne teorie pozwalające na obliczenie strefy ochrony, np.: metoda (CVM) – strefy zbiorczej opracowana przez Alessandro de Franco. Mimo to normy preferują użycie modelu elektrogeometrycznego i toczenia sfery fikcyjnej. Normalisation Foudre

Obliczanie strefy ochrony przy zastosowaniu ostrza aktywnego Zgodnie z teorią sfery fikcyjnej stosuje się następujący wzór: Rp =  h(2D – h) + L(2D + L) Rp : promień ochrony D : dystans wyprzedzenia D=10I2/3 H : wysokość głowicy nad chronionym obiektem L : wyprzedzenie ulotu ostrza aktywnego wobec ostrza pasywnego w/g. wzoru = T(µs) × V(µs/m) Promień ochrony zależy zatem od trzech parametrów: Poziomu ochrony Wysokości masztu Modelu głowicy odgromowej Każdy model ma swoje określone T(µs). Niveau I h (m) 2 3 4 5 6 7 8 10 15 20 S 6.60 31 47 63 79 80 S 4.50 27 41 55 68 69 70 S 3.40 23 35 46 58 59 60 TS 3.40 TS 2.25 17 25 34 42 43 44 45 Niveau II 39 78 97 98 99 101 102 105 52 86 87 88 90 92 95 30 75 76 77 81 85 57 61 65 Niveau III 64 107 108 109 113 119 120 38 96 110 33 50 67 84 100 26 66 Normalisation Foudre

Cechy skutecznego ostrza aktywnego Kontrola czasu uwolnienia ulotu E (pole elektromagnetyczne - V/m) Synchronizacja: Prąd piorunowy może zostać skutecznie odprowadzony do uziemienie jedynie pod warunkiem połączenia wyładowania pilotującego z ulotem uwalnianym przez ostrze aktywne. Aby spełnić ten warunek niezbędne jest precyzyjne zwolnienie ulotu przez ostrze aktywne. Moment ten jest ściśle zsynchronizowany z pojawieniem się wyładowania pilotującego. Napięcie: Aby uwolnić ulot musimy doprowadzić jonizację ostrza aktywnego do punktu krytycznego. Ten fenomen osiągamy poprzez dodatkową jonizację ostrza uzyskując tym samym wcześniejsze zwolnienie ulotu. Skuteczne zjonizowanie ostrza wymaga użycia napięcia o ściśle określonych parametrach. Natężenie : Ulot zostanie zwolniony tylko gdy natężenie prądu jonizującego ostrze osiągnie określone wartości graniczne. Układ elektroniczny musi kontrolować również ten parametr. Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage T t0 T0: w chwili pojawienia się wyładowania pilotującego rejestrujemy nagły wzrost wartości pola elektromagnetycznego.

Głowice odgromowe PREVECTRON® Jonizacja doskonale kontrolowana Timing: Obwód elektroniczny wychwytuje wzrost napięcia pola elektromagnetycznego towarzyszącego pojawieniu się wyładowania pilotującego. Tylko w takim przypadku zostaje uruchomiony proces jonizowania ostrza, co pozwala na zwolnienie ulotu. Ulot po połączeniu z wyładowaniem pilotującym stworzy zjonizowany kanał przepływu prądu piorunowego, odprowadzanego następnie do sytemu uziemienia. Napięcie: Aby uwolnić ulot należy zjonizować ostrze prądem o wysokim napięciu. Towarzyszy temu zjawisku iskrzenie w bezpośredniej bliskości ostrza odgromowego. Parametry prądu jonizującego muszą być ściśle określone i powtarzalne. Natężenie: Ulot zostanie zwolniony tylko pod warunkiem osiągnięcia odpowiedniego natężenia prądu jonizującego. Parametr ten musi być pod ścisła kontrolą. Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage Napięcie >3,5kV AMPLI Układ zwalniający Kondensatory czujnik DE

Głowice odgromowe PREVECTRON® Całkowita ciągłość przewodu odgromowego Głowica odgromowa Prevectron jest wyposażona w chromowane miedziane ostrze zapewniające ciągłość całego systemu odgromowego. W chwili uderzenia prąd piorunowy jest bezpiecznie odprowadzany poprzez zwód do uziemienia dzięki całkowitej ciągłości elektrycznej instalacji. Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage Centralne ostrze o całkowitej ciągłości elektrycznej

Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage Głowice odgromowe PREVECTRON® Parametry działania zachowane w każdych warunkach atmosferycznych Zasilanie całkowicie autonomiczne : Naturalne pole elektryczne jest doskonałym żródłem zasilania głowicy odgromowej. Zbliżająca się burza powoduje wzrost wartości pola elektrycznego ( do x 100 pole w warunkach normalnych). Pole elektryczne może osiągać wartości 10 kV/m. To pewne i niezależne żródło energii jest używane do zasilania głowicy Prevectron. Pozyskiwanie energii z pola elektrycznego : Wartość pola elektrycznego wzrasta wokół ostrych krawędzi: to zjawisko nazywamy efektem korony. Ładunki zgromadzone wokół ostrych krawędzi dolnych elektrod głowicy odgromowej zasilają wewnętrzne kondensatory. Urządzenie jest gotowe do działania. Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage

Głowice odgromowe i akcesoria Sygnalizacja świetlna OFERTA Głowice odgromowe i akcesoria Leader Mondial Sygnalizacja świetlna Systemy przepięciowe