Külső villámvédelem

1. Külső villámvédelem Villámvédelmi és földelési anyagok a J. Pröpster cégtől

2. Mi is a villám? • elektromos kisülés Benjamin Franklin (1752) • 30 000 fok Celsius • a fénysebesség 1/3 része • 100 000 amper

3. A villámok keletkezése • Zivatarfelhők (10 km-es magasságig) • Töltésszétválás(felfelé szálló gyors légáram, a vízcseppek és jégszemcsék aprózódása)

4. A villámcsapás kialakulása • Villámcsapás- felhő és felhő között 80 %- felhő és egy földi tárgy között • lefelé csapó villám- előkisülés (elágazásokkal, szökellésekkel-50m/s)- ellenkisülés a földből- villámcsatorna- főkisülés (részvillámok)

5. Fogalom-meghatározások • Villámáram-impulzus • Villámáram-csúcsérték • Áram-meredekség (di/dt) • Töltés-impulzus ( i.dt)a villámcsatornán kiegyenlítődő töltés • Áramnégyzet-impulzus( i2.dt)1  ellenálláson keletkező fajlagos energia (J/ ) Későbbirészvillámok Villámáram impulzus i Utánfolyó áram t

6. Villámcsapás okozta károk

7. Villámcsapások okozta károk Németországban • 1,3 millió villámcsapás • 245 000 villámkár • 147 millió Euro kár

8. Villámcsapás káros hatásai • romboló hatásrobbanás (nagy nyomás, nedvesség elpárolgása) • dinamikus hatás - erőhatások • gyújtó hatás - tüzet okozó hőhatás (közvetlen, hősugárzás) • olvasztó hatás - becsapási pont-töltésimpulzusvillámáramot vezető testben-Joule hő-áramnégyzet-imp. • közvetett villámcsapás -feszültségesés, potenciálemelkedés • indukált feszültség

9. Villámáram csúcsértékének gyakorisága • 50 % az esélye, hogy a villámáram csúcsértékének árama legalább 35 kA

10. Töltésimpulzus Töltésimpulzus gyakorisága Fémlemezek átégését okozó töltés Különböző huzalok megolvadásának valószínűsége a becsapási ponton

11. Joule hő Áramnégyzet impulzus gyakorisága Különböző anyagú huzalok megolvadásának valószínűsége

12. Faraday kalicka Az ideális villámvédelem • Michael FaradayFizikus és kémikus 1791-1867 • Leárnyékolt tér Leárnyékolt tér Réz gömb

13. Villámvédelmi berendezések Felfogó Levezető Földelés

14. Felfogó- felfogórúd  2 m- felfogócsúcs 0,3…2 m- felfogóvezető - természetes felfogó Levezető- természetes levezető Villámhárító földelés Mérési hely - vizsgáló összekötő-csatlakozó Villámhárító berendezés részei

15. Villámhárító berendezés fokozatainak meghatározása • Családi ház villámvédelmi besorolása: R1, M2, T1, K1, S1, H3 • Szükséges villámvédelem fokozata:V0o-L0o-F0/x, B0 • Alkalmazott villámvédelem fokozata:V2b-L2b-F2/x, B2 V2b-L3a-F1/x-k, B3

16. Méretfokozatok és épülethez viszonyított helyzet • Villámhárító berendezés méretfokozatai: • Épülethez viszonyított helyzet fokozatai:o - felfogó nincs, vagy csak term. felfogó vana - a felfogó/levezető közvetlenül a felületen van,  0,15 mb - eltartás  0,15 mc - eltartás  0,5 md - épülettől független (megfelelő távolságban létesülő) felfogó/levezető

17. Felfogó I. • V0 sem természetes, sem mesterséges felfogórendszer nincs • V1 természetes felfogó

18. Felfogó II. • V2 egyszerűsített felfogórendszer

19. Felfogó IIa. • V2 egyszerűsített felfogórendszer

20. Felfogó III. • V3-V4 Normál-Biztonsági felfogórendszerV3: R=100 m, d=20 m, =45; V4: R=80 m, d=15 m, =30; • V5-V6 Növelt biztonságú-Különleges biztonságú felfogórendszer (R függ az épület magasságától)

21. Radius r Radius r Radius r Legördülő gömb-módszere

22. Felfogó rögzítése I. • Felfogóvezető épülethez viszonyított helyzetének előírását biztosító rögzítőelemek a b cbetontömb betongúla betongúla

23. Felfogó rögzítése II. • Laposfém vezetőtartók: • Cserép- / lemeztetőkre • Tetővezeték-tartók: • a - épülethez viszonyított helyzet esetén

24. Példák I.

25. Példák II.

26. Példák III.

27. Példák IV.

28. Levezető I. • L0 - Sem természetes, sem mesterséges levezető nincs • L1 - Csak természetes levezető van (fém burkolat, fém épületszerkezet, pillér, tartó, vasbeton szerkezet) • L2 - Egyetlen levezető van; felfogó bármely pontja és a földelési pont közötti vízszintes távolság a levezető mentén nem nagyobb mint 20 m. • L3 - Legalább két levezető van olyan elrendezésben, hogy a felfogó bármely pontjáról a legközelebbi földelési pontig a vízszintes távolság a levezető mentén nem nagyobb 15 m-nél. (több földelési pont esetén eredőt kell számítani)

29. Levezető II. • L4 - ua. mint L3 de a leghosszabb vízszintes áramút (eredő) nem hosszabb 10 m-nél • L5 - L4 feltételeinek megfelelő levezető-elrendezés, de minden levezető felül a felfogóhoz való csatlakozásától max. 2 m-re vízszintesen össze van kötve egymással

30. Levezető rögzítése I. • A levezetőt a villám elektrodinamikus erőhatása ellen rögzíteni kell • Imax= 10 kA - Fmax= 153 N/m • Imax= 100 kA - Fmax= 1533 N/m • Ereszek és párkányok megkerülése l  10 s i i l s s l

31. Levezető rögzítése II. • Épülethez viszonyított helyzet: b ( 0,15m) és c (0,5 m) • feszített levezető • fali tartók

32. Levezető Levezető

33. Földelés I. • F0 sem természetes, sem mesterséges földelő nincs • F1 csak természetes földelő van (épület betonalapföldelése, épület talajjal közvetlenül érinkező fémrésze) • F2 egyetlen földelő (csak akkor, ha a levezető L2a, L2b fokozatú) • F3 legalább két földelő van, amelyek lehetnek különállóak vagy egymással csoportosan összekötöttek • F4 Valamennyi földelő a talajban vagy a talajszint közelében egymással össze van kapcsolvagyűrűs földelő/keretföldelő, hálóföldelő körülfogja ill. behálózza a épület egész alapterületét

34. Földelés II. F3/x • A földelési ellenállás • /x - a földelési ellenállás értékére nincs követelmény, de a földelő felépítésének meg kell felelnie az alábbi ábráknak • /r - A földelési ellenállás értéke max. 2 ohm- Egyetlen földelő (L2 fokozat) vagy földelő-rendszerhez tartozó vizsgáló-összekötővel leválasztható egyedi földelő esetén r  6 /A ohm- Összefüggő (csak a villámhárító megbontásával szétválasztható) földelő-rendszer esetén r  3 /A ohm F2/x

35. Földelés létesítése I. • Anyaga: acélrúd, acélszalag, idomacél, acéllemez, korrózióvédett pl. tűzihorganyzott anyagok • Vízszintes szalagföldelő (köracél átm: 8 mm, szalag 60 mm2) • Gyűrűs vagy keretföldelő

36. Földelés létesítése II. • Rúd (tömör köracél átm: 20…30 mm, 1”-2” gázcső) • Lemezföldelő (függőlegesen, az alapra merőlegesen)

37. Földelés • Betonalap földelő • Mélyföldelés Beütési mélység 9 m

38. Mérési hely • A mérési hely A levezető és a földelővezető között lehet: - bontható vizsgálóösszekötő vagy - a levezetőn ill. a földelővezető földfelszín felett kialakított nem bontható vizsgálócsatlakozó • Kialakítása: - a járható szinttől max. 1,5 … 2 m- falon kívül vezetett levezetőt, ill. a földelővezetőt a mérési helytől max. 0,5 m távolságon belül tartóval rögzíteni kell- általában minden levezetőn létesíteni kell, de legalább annyit, hogy az épület alapterületén max. 40m-re legyenek egymástól

39. Belső villámvédelem-veszélyes megközelítés • A veszélyes megközelítési helyeknél a nagyobb kiterjedésű fémtárgyakat fémesen össze kell kötni a villámhárítóval • ha ez nem lehetséges 6 kV-os nagyfeszültségű kábelek szigetelésével egyenértékű szigetelést kell készíteni (általában a villámhárítón) • Az összekötés, olyan helyen is elvégezhető ahol ez könnyen kivitelezhető, ha az áramút csökkenésével a veszélyes megközelítés feltétele megszűnik (s  l/20) • A tetőtérbe, vagy a legfelső szintre felnyúló fémtárgyakat (pl. fűtési tágulási tartály, szellőzőcső, felvonósín, fém szemétledobó) alul és felül is össze kell kötni a villámhárítóval.

40. Erősáramú villamos berendezések I. • A légvezetékes csatlakozás tetőtartóját, ha az épületen előírt fokozatú villámhárító berendezés van, közvetlenül vagy szikraközön keresztül össze kell kötni a villámhárítóval. • Ha a tetőtartó a tetőgerincnél 5 m-rel magasabbra emelkedik, de az épületen nincs villámhárító, akkor villámhárító földelőt és levezetőt kell készíteni és a tetőtartót közvetlenül vagy szikraközön keresztül földelni kell.

41. Erősáramú villamos berendezések II. • Az erősáramú vezetéknek az épületbe való csatlakozási helyén a villámhárító berendezés vezetőjét össze kell kötni a hálózat földelő vagy nullázó vezetőjével (PEN). Ha a közvetlen összekötés nem lehetséges, túlfeszültséglevezetőt vagy szikraközt kell beiktatni. • Megvalósítás: EPH csomópont és egyenpotenciálra hozó hálózat kialakításával: TN-C-S rendszer EPH sín

42. Elektronikus és híradástechnikai berendezések • A távközlő vezető tetőtartóját, valamint a rádió vagy televízióantennát, ha az épületen előírt fokozatú villámhárító berendezés van, közvetlenül vagy szikraközön keresztül össze kell kötni a villámhárítóval. • Ha a tetőtartó a tetőgerincnél 5 m-rel magasabbra emelkedik, de az épületen nincs villámhárító, akkor villámhárító földelőt és levezetőt kell készíteni és a tetőtartót közvetlenül vagy szikraközön keresztül földelni kell. • Ha a tetőtartót vagy antennát érintésvédelmi vagy üzemeltetési okok miatt nem lehet közvetlenül földelni, akkor a tetőtartó vagy antenna és a villámhárító közé két, legfeljebb 3 cm elektródtávolságú szikraközt kell - egymástól legalább 2 m távolságban - sorosan beiktatni.