Jak se rozdělí bleskový proud při přímém úderu blesku do jímače?

[František Leopold]

Při čtení kníŠky mne zaujala situace,
kdy nová  ČSN 62305 řeší použítí oddáleného jímače pro ochranu anténního stožáru,
kdy se tento na bleskosvodnou soustavu již nepřipojuje,
ale připojuje se na vodič PE z HOP.

Napadla mne myšlenka tato:
Jak se rozdělí bleskový proud při přímém úderu blesku do jímače?
uvažujme, že vodič PE bude mít dle normy 2 Ohmy,
se stožárem dejme tomu ohmy 4. svod bleskosvodu bude mít ohmů 8, bude tedy vyhovující.

Nezavleče se tedy podle logiky věci většina bleskového proudu do soustavy HOP a tedy tím i do celého domu, místo toho, aby byla svedena bleskosvodem?

[Hynek Bureš]

Udělejte si půl dne čas a zajeďte na školení hromosvodářů v Chomutově. Všechno vám tam bude pečlivě vysvětleno, včetně toho, že se neříká bleeee (zle) skosvod, ale hromosvod a proč.

Podle logiky věci bude mít svod hromosvodu cca. stejný odpor jako svod přes HOP, protože budou v zemi spojeny. Jelikož bude dodržena minimální ochranná vzdálenost všech částí anténního systému od hromosvodu, k přeskoku na anténu vůbec nedojde a všechen proud bude odveden hromosvodem. Uzemnění anténního stožáru vnitřkem na HOP je pouze záložní a odvede nanejvýš indukovaný proud. Případně proud z přepěťovek na anténním svodu, pokud tam budou instalované.

[Lubomír Jindra]

Pokud budu hodně nepřesný nebo úplně mimo mísu, prosím někoho o uvedení na pravou míru a zasloužený pískot  :)

Oddálený hromosvod nejdříve svede výboj do země, čímž razatně eliminuje jeho energii. Samozřejmě dojde k nějakému "zvednutí" potenciálů všech místních uzemnění a tedy i HOP v budově, ale obecně myslím že to už bude jen zlomek té původní energie. Pokud bude vše správně pospojováno nemělo by nikde vzniknout nebezpečné dotykové napětí. Jediná nepříjemnost může nastat pro spotřebiče, protože může vzniknout přepětí mezi PEN (PE+N) a fázemy. To by měly "prozkratovat" přepěťovky... a tím kosek toho kopance pošlou k sousedům  :D ale to už je mimo téma.

Ještě se přiznám že na to ohmické počítání v případě úderu blesku jsem trošku alergický ::) bo si tak jako myslím, že ten blesk jo, má dóst strmej nárůst proudu a tím pádem teda do toho všeho odporu hódně promlouvá indukční odpor... jo a eště jsem teda jako chtěl říct, že ten blesk má taky dóst strmej pokles proudu (něco jako tohleto zhroucení elektromagnetickýho pole), což bych šacoval jako živnou půdu pro všelikerou indukci na všechno možný železný kolem (a tím nemyslím Vladimíra Železného že) takže tím chci prostě poukázat na todletonc, že představa že jako tá energie proudí čistě jen tím drátem ze střechy mi neštymuje, protože blesk v hromosvodu není jako proud v drátu dyž se rozžne žárovka, ale tadle energie je i kolem ve vzduchu, což se mi zdá že se tak jako dost opomíjí no  :)

[Fuk Tomáš]

To Jindra:

kouzelné formulace, ale podstatu jste vystihl  :D

[SMILEK]

Pokud budu hodně nepřesný nebo úplně mimo mísu, prosím někoho o uvedení na pravou míru a zasloužený pískot  :)

Karma +1. Je to zcela správný výklad.

To by měly "prozkratovat" přepěťovky... a tím kosek toho kopance pošlou k sousedům  :D ale to už je mimo téma.

Není. Sousedi ušetřili na HOP a přepěťovkách? Ajajajaj  (zle) !

... bo si tak jako myslím, že ten blesk jo, má dóst strmej nárůst proudu a tím pádem teda do toho všeho odporu hódně promlouvá indukční odpor... ... ... ... ale tadle energie je i kolem ve vzduchu, což se mi zdá že se tak jako dost opomíjí no  :)

Jménem spolku přepěťobijců vám uděluji Pulitzerovu cenu pro rok 2008. Gratuluji!  (jednicka).

to František Leopold: Cílem je, aby se to zavleklo a aby byl všude stejný (zvýšený) potenciál (i když to nebude potenciál vzdálené země), čímž se omezí možnost přeskoků. S tím souvisí i propojení všech vstupujících a vystupujících vedení a přívodů čehokoliv do objektu. Osobám ani technice v objektu to neublíží (na kratičký okamžik si vyzkouší polohu vlaštovky sedící na vedení vn).

[Rozmahel Vladimír]

Jen bych položil otázku:
Dle ČSN EN 62305 je jmenovité impulsní výdržné napětí zařízení rozčleněno do 4 stupňů

LPZ 0    venek   6kV
LPZ 1    přívod   4kV
LPZ 2    např. rozvody v bytě   2,5kV
LPZ 3    koncový spotřebič        1,5 kV

Pokud bude osazena třístupňová přepěťová ochrana a výboj se bude šířit po vedení nn dá se předpokládat, že by to mohly tyto přepěťovky zvládnout, nebo významně omezit.
Pokud ale dojde k úderu do hromosvodu a plný bleskový náboj je sveden hromosvodem a zaveden na HOP, tak všechny tyto přepěťovky dostanou ve stejný okamžik napětí v " závěrném směru ". Už jsem tady ten termín použil, ale byl myslím vykládán ve smyslu polovodiče. Mám tímto termínem na mysli to, že všechny stupně přepěťových ochran jsou spojeny na stejný zemnič a pokud na něm velmi výrazně vzroste napětí při úderu blesku, tak jako první nevratně zemřou ty nejslabší, tím mám na mysli D, protože jsou zákonitě nejjemnější a vybijí se proti síti, jakožto vzdálenému zemniči. Není to trochu proti smyslu?

[Fuk Tomáš]

Pokud ale dojde k úderu do hromosvodu a plný bleskový náboj je sveden hromosvodem a zaveden na HOP, tak všechny tyto přepěťovky dostanou ve stejný okamžik napětí v " závěrném směru ". Už jsem tady ten termín použil, ale byl myslím vykládán ve smyslu polovodiče. Mám tímto termínem na mysli to, že všechny stupně přepěťových ochran jsou spojeny na stejný zemnič a pokud na něm velmi výrazně vzroste napětí při úderu blesku, tak jako první nevratně zemřou ty nejslabší, tím mám na mysli D, protože jsou zákonitě nejjemnější a vybijí se proti síti, jakožto vzdálenému zemniči. Není to trochu proti smyslu?

To napětí, které namáhá přepěťovky, se neobjeví všude najednou. Nejdříve se objeví na HOP a odtud se jako napěťová vlna šíří po PE, po vodičích pospojování, a po dalších trubkách a konstrukcích dále do objektu.
Nejdříve se ta vlna potká se svodičem typ 1 protože je nejblíže (poblíž vstupu en. přípojky do objektu, podobně jako HOP) i když opačným směrem. Tento svodič "přitáhne" fázové vodiče případně i nulový vodič na potenciál HOP. Je v pořádku, že se to koná na straně "ven" - vlna se šíří na obě strany, dovnitř i ven, a na stranu "ven" vedou obvykle i tlustší dráty. Každopádně pořádnou porci té energie svede.

Vlna se šíří dále do objektu, cestou narazí na svodič typu 2, ten to zase "připozkratuje" atd. svodič typu 3.
Odstupňování účinku ochran a jejich namáhání je tedy zajištěno.

Určitý rozdíl oproti tomu, kdy to přepětí přichází po kabelu zvenčí, tam sice je, ale pokud jsou instalovány všechny 3 stupně, tak bych ten rozdíl považoval za zanedbatelný.
O něco rizikovější by byla varianta, kdy by byl hned na vstupu kabelu do objektu instalován kombinovaný svodič 1+2 (a žádný typ 2 už by pak dále nebyl) - ale to se pokud vím dělá právě v případech, kdy se instaluje ten (kombinovaný) svodič hlouběji v objektu.

[Lubomír Jindra]

Mám tímto termínem na mysli to, že všechny stupně přepěťových ochran jsou spojeny na stejný zemnič a pokud na něm velmi výrazně vzroste napětí při úderu blesku, tak jako první nevratně zemřou ty nejslabší, tím mám na mysli D, protože jsou zákonitě nejjemnější a vybijí se proti síti, jakožto vzdálenému zemniči. Není to trochu proti smyslu?

Mě se to jeví jako zajímavá úvaha, protože tu je rozdíl: Když přijde přepětí po fázích jsou stupně přep. ochran zapojeny sériově, ale když přijde do HOP tak vední z HOP je paprskovité, což určitým způsobem narušuje systém stupňů p.o. Ale, pokud bude HOP správně umístěná co nejblíže u HR se stupněm "B" odhaduji že by to neměl být problém a jednostlivé stupně by měli reagovat správně. Teď plně chápu důležitost takového umístění.

Problém by mohl nastat u větších budov, kde přepětí přijde po nějaké konstrukci z druhé strany než je zrovna umístěný HR s "B" a HOP, protože než dorazí až k "B" projde celou budovou a možná by mohl napáchat škody? Napadá mě, že v případě ochrany větších budov, by měl být stupeň "B" a nějaká obdoba HOP na více místech pro lepší "pokrytí", ale to jsem v projektu v životě neviděl. Možná to je třeba až u opravdu velkých budov? Nebo není nutné zacházet do takových detailů?

[SMILEK]

Mě se to jeví jako zajímavá úvaha, protože tu je rozdíl: Když přijde přepětí po fázích jsou stupně přep. ochran zapojeny sériově, ale když přijde do HOP tak vední z HOP je paprskovité, což určitým způsobem narušuje systém stupňů p.o. Ale, pokud bude HOP správně umístěná co nejblíže u HR se stupněm "B" odhaduji že by to neměl být problém a jednostlivé stupně by měli reagovat správně. Teď plně chápu důležitost takového umístění.

To je správný odhad  :). HOP je paprskovitá, ale nejkratší paprsek půjde ve Vašem případě ke svodiči B (HOP je u HR) a než vlna dorazí delšími paprsky např. k podružným rozvaděčům, stupeň B se zapálí (tam jde hlavně o to, aby se jiskřiště "B" stihlo zapálit a následně tak prudce snížilo energii vlny). Jistě, na kratičký okamžik jsou i "C" stupně vystaveny plné energii vlny, ale to je nepoškodí. Teprve pokud by "B" z jakéhokoliv důvodu nezapálilo (třeba by nějaké "C" zareagovalo dříve a pokusilo se absorbovat energii), byly by "C" stupně vystaveny plnému průběhu vlny a to by je přetížilo a zničilo.

Problém by mohl nastat u větších budov, kde přepětí přijde po nějaké konstrukci z druhé strany než je zrovna umístěný HR s "B" a HOP, protože než dorazí až k "B" projde celou budovou a možná by mohl napáchat škody? Napadá mě, že v případě ochrany větších budov, by měl být stupeň "B" a nějaká obdoba HOP na více místech pro lepší "pokrytí", ale to jsem v projektu v životě neviděl. Možná to je třeba až u opravdu velkých budov? Nebo není nutné zacházet do takových detailů?

Je nutno dodržet logiku pospojení. Plášť budovy by měl být spojen s HOP (a jejím prostřednictvím s přepěťovou ochranou "B") a odtud by měl jít el.rozvod dovnitř k přístrojům a zařízením nejlépe bez dalšího spojování s tímto pláštěm (je to často zobrazováno jako jednotlivé "vnitřní zóny"). Jistě, někdy se tomu nedá zabránit (např.velké stroje s propojením na plášť budovy v technologických halách), pak je dobré provést přídavná opatření. Ale je vhodné mít obecně navrženu instalaci tak, aby jedinou možnou cestou přepětí "dovnitř" budovy byla cesta "elektrickými vrátnicemi"  :) s přepěťovými ochranami. To platí samozřejmě nejen pro silový přívod. Tedy přepětí nesmí jít skrz budovu (a vnitřní rozvody), ale "po obvodu". Velké budovy (zejména technologické s velkým podílem pospojovaných ocelových konstrukcí v plášti) mívají navíc výhodu rozdělení energie vlny do mnoha cest po jednotlivých vodivých nosnících a vodivých pláštích po obvodu stavby, což významně snižuje dílčí energie a přeskokové vzdálenosti např. pro uvnitř umístěné elektroinstalace.

[SMILEK]

O něco rizikovější by byla varianta, kdy by byl hned na vstupu kabelu do objektu instalován kombinovaný svodič 1+2 (a žádný typ 2 už by pak dále nebyl) - ale to se pokud vím dělá právě v případech, kdy se instaluje ten (kombinovaný) svodič hlouběji v objektu.

Jen drobné doplnění: svodič 1+2 (např.Dehnventil) neobsahuje varistory, ale dvě koordinovaná jiskřiště. Takže pokud je vstupní vlna příliš velká pro menší z nich, dojde k zapálení obou. Ven to jde jako z céčka, směr vlny nerozhoduje. Takže pokud jde HOPka nejkratší cestou ke svodiči, ani zde bych se nebál  ;).

[Rozmahel Vladimír]

Vaše argumenty chápu, ale myslím, že je nutno si uvědomit, že to napětí je skokem z nula na " hodně ". Toto napětí je skokem všude a za ním se " plazí " proud. Každý stupeň svodiče má svůj napěťový bod, při kterém spouští.  Než bude tedy dosaženo napětí, při kterém spustí typ B, tak D je již dávno zničeno. Je to jen má úvaha, ale myslím, že to není možno vyloučit a s větším a větším úderem blesku je toto riziko větší a větší. Myslím, že jediná ochrana tam, kde to jde, je nespojovat zemniče el. a hr.

[Fuk Tomáš]

Vaše argumenty chápu, ale myslím, že je nutno si uvědomit, že to napětí je skokem z nula na " hodně ". Toto napětí je skokem všude a za ním se " plazí " proud. Každý stupeň svodiče má svůj napěťový bod, při kterém spouští.  Než bude tedy dosaženo napětí, při kterém spustí typ B, tak D je již dávno zničeno. Je to jen má úvaha, ale myslím, že to není možno vyloučit a s větším a větším úderem blesku je toto riziko větší a větší. Myslím, že jediná ochrana tam, kde to jde, je nespojovat zemniče el. a hr.

Nezlobte se, ale nemohu souhlasit. To napětí se neobjeví skokem najednou všude, ale naopak se šíří postupně jako vlna. Pro strmou náběžnou hranu té vlny se již výrazně projevuje indukčnost vodičů, která dělá zpomalovací a tlumicí bariéru.

[Fuk Tomáš]

Ještě jsem se pokusil pro ilustraci namalovat velmi zjednodušené náhradní schéma obvodu, kterým se šíří blesková vlna po svedení bleskového výboje do místního zemniče.

(pro jednoduchost jsem tam namaloval všechny přepěťovky jako varistory, i když tam leckde - A, B budou jiskřiště)
Můžeme diskutovat o tom, že těch indukčností a kapacit je tam mnohem víc, kapacita vedení že je rozložená po délce vedení atd., ale pro ilustraci způsobu šíření té napěťové vlny to snad postačí.

[Fuk Tomáš]

Myslím, že jediná ochrana tam, kde to jde, je nespojovat zemniče el. a hr.

Samozřejmě, dostatečná izolace oddálením je ideální. Klíčové je ale to dostatečná, tj. kde to jde.
Je třeba si uvědomit, že nejde jen o oddálení dole, u země. Ve vzorečku pro výpočet minimální izolační vzdálenosti s u oddáleného hromosvodu se vyskytuje něco jako
[vzdálenost "po drátě" k místu vyrovnání potenciálů] / [počet svodů]
To je totiž mírou impedance, na které se vytvoří průchodem proudu nějaké napětí.
Jakoupak tam dosadíme hodnotu, když místo vyrovnání potenciálů není definováno?

Zjednodušeně by se dalo říci, že o potřebnou izolační vzdálenost mezi zemniči hromosvodu a HOP je třeba také zvýšit izolační vzdálenosti na střeše i cestou dolů. Bleskovému proudu tekoucímu ze zemniče hromosvodu do zemniče HOP totiž stojí v cestě hrouda hlíny - proud si cestu najde, ale vznikne mezi těmi zemniči dost vysoké napětí.

[Rozmahel Vladimír]

Nevím, ale mám tady na stole např. Saltek typ CZ 275A. Je to svodič typ 3 a v návodu má napsáno, že je možné ho zničit zapojením na sdružené napětí, tedy 400V. Myslíte, že v námi uvažovaném případě, by při úderu blesku, bylo to napětí zavlečené z HOP nižší? Uvádíte indukčnosti, to je bezesporu pravda, ale stále se mi vybavuje poučka " u cívky jako u dívky, napřed napětí a potom proud " .  :D

[Fuk Tomáš]

Uvádíte indukčnosti, to je bezesporu pravda, ale stále se mi vybavuje poučka " u cívky jako u dívky, napřed napětí a potom proud " .  :D

No právě - nejdřív musí být mezi konci cívky napětí (tj. před cívkou už blesková vlna, za ní ještě nic) a až pak začne polehoučku narůstat proud. Je to pro tu bleskovou vlnu něco jako airbag  :D

Nevím, ale mám tady na stole např. Saltek typ CZ 275A. Je to svodič typ 3 a v návodu má napsáno, že je možné ho zničit zapojením na sdružené napětí, tedy 400V. Myslíte, že v námi uvažovaném případě, by při úderu blesku, bylo to napětí zavlečené z HOP nižší?

No však on taky těch 400V~ (tj. špičkových 566V) vydrží mnohem mnohem déle, než je doba trvání bleskové vlny 1,5 kA 8/20 mikrosekund. A jeho úlohou je, aby když se do něj pustí ta vlna 1,5 kA, tak aby ani při tak agresivním ataku nedovolil napětí (mezi svými vývody) vzrůst nad 0,9/1,5 kV. Zbytek napětí se srazí na impedanci vedení.

[Jaroslav Hasala]

... mám tady na stole např. Saltek typ CZ 275A. Je to svodič typ 3 a v návodu má napsáno, že je možné ho zničit zapojením na sdružené napětí, tedy 400V.

Ono jde také o dobu působení. U nějakého běžného přepěťového jevu je to řádově max. v milisekundách, při zapojení na 400V není čas omezen ...

Ještě v dřívějších dobách, jako učni, jsme přemýšleli nad tím, jak je možné, že např. kulatina FeZn pr. 8 po zásahu blesku (cca 80 - 120 kA) prostě nevypaří, když při "pouhých" 400A se doslova rozžhaví (např. při svařování). Dospěli jsme k tomu, že "kouzlo" je právě v době působení ...

[Rozmahel Vladimír]

Trochu jsem přemaloval to schema.