HRN EN 62305-1 hr

HRN EN 62305-1

HRVATSKA NORMA

Prvo izdanje 2008-XX

Zaštita od munje 1. dio: Opća načela

SADRŽAJ 1.  DJELOKRUG PROMATRANJA................................................................................ 7  2.  UPUĆIVANJE NA NORME ....................................................................................... 7  3.  NAZIVLJE I DEFINICIJE ........................................................................................... 7  3.1  MUNJA............................................................................................................................................................... 7 

4.  PARAMETRI STRUJE MUNJE ............................................................................... 13  5.  ŠTETE ZBOG DJELOVANJA MUNJE ................................................................... 13  5.1  ŠTETE NA GRAĐEVINAMA ................................................................................................................................ 13  5.2  ŠTETE NA OPSKRBNIM VODOVIMA .................................................................................................................. 16  5.3  VRSTE GUBITAKA ............................................................................................................................................ 18 

6.  NUŽNOST I GOSPODARSKA OPRAVDANOST ZAŠTITE OD MUNJE ................ 20  6.1  NUŽNOST ZAŠTITE OD MUNJE ......................................................................................................................... 20  6.2  GOSPODARSKA OPRAVDANOST ZAŠTITE OD MUNJE ...................................................................................... 21 

7.  ZAŠTITNE MJERE .................................................................................................. 22  7.1  7.2  7.3  7.4 

ZAŠTITNE MJERE ZA SMANJENJE POVREDA ŽIVIH BIĆA ZBOG DODIRNOG NAPONA I NAPONA KORAKA.......... 22  ZAŠTITNE MJERE ZA SMANJENJE MATERIJALNIH ŠTETA ................................................................................. 22  ZAŠTITNE MJERE ZA SMANJENJE KVAROVA NA ELEKTRIČNIM I ELEKTRO-NIČKIM SUSTAVIMA ....................... 23  IZBOR ZAŠTITNIH MJERA ................................................................................................................................. 23 

8.  OSNOVNI KRITERIJI ZA ZAŠTITU GRAĐEVINA I OPSKRBNIH VODOVA ......... 23  8.1  8.2  8.3  8.4 

RAZINE ZAŠTITE OD MUNJE (LPL) .................................................................................................................. 24  ZONE ZAŠTITE OD MUNJE (LPZ)..................................................................................................................... 28  ZAŠTITA GRAĐEVINA ....................................................................................................................................... 29  ZAŠTITA OPSKRBNIH VODOVA......................................................................................................................... 30 

Dodatak A (obavijesni) Parametri struje munje ............................................................33 Dodatak B (obavijesni) Ovisnost struje munje o vremenu za potrebe analiza..............42 Dodatak C (obavijesni) Simulacija struje munje za potrebe ispitivanja ................. 46 Dodatak D (obavijesni) Ispitni parametri kojima se simuliraju učinci munje na sastavnicama sustava za zaštitu od munje .......................................................... 50 Dodatak E (obavijesni) Udarni valovi struje munje u raznim točkama instalacije ............................................................................................................

66

Izvori ..................................................................................................................

71

Slika 1 - Vrste gubitaka koje proizlaze iz raznih vrsta šteta ............................... 21 Slika 2. – Zaštitne zone (LPZ) određene za neki LPS (HRN EN 62305-3) .................. 27 Slika 3 – Zone zaštite definirane zaštitnim mjerama protiv LEMP (HRN EN 62305-4). 28 Slika A.1 – Definicije parametara kratkog udara (tipično T2 < 2 ms ) .................. 32 Slika A.2 – Definicije parametara dugog udara (tipično 2 ms < Tdugi < 1 s ) ..... .... 33 Slika A.3 – Moguće sastavnice silaznih munja (tipično za ravan teren i niske građevine) ............................................................................................................................... 33 2

Slika A.4 – Moguće sastavnice uzlazne munje (tipično za izložene i/ili više građevine) ............................................................................................................................... 38 Slika A.5 – Kumulativna učestalost raspodjele parametara struje munje (krivulje kroz vrijednosti 95% i 5%).............................................................................................. 39 Slika B.1 – Valni oblik struje čela prvoga kratkog udara......................................... 42 Slika B.2 – Valni oblik hrpta struje prvog udara...................................................... 42 Slika B.3 – Valni oblik čela vala struje slijedećih kratkih udara.............................. 43 Slika B.4 – Valni oblik hrpta struje za slijedeće kratke udare................................. 43 Slika B.5 – Amplitudna gustoća struje munje za LPL I........................................... 44 Slika C.1 – Primjer ispitnog generatora za simulaciju specifične energije prvoga kratkog udara i naboja dugog udara.................................................................................... 45 Slika C.2 - Definicija strmine struje prema tablici C.3........................................... 47 Slika C.3 – Primjer ispitnog generatora za simulaciju strmine čela prvoga kratkog udara za ispitivanje velikih predmeta ..................................................................... 48 Slika C.4 - Primjer ispitnog generatora za simulaciju strmine čela slijedećih kratkih udara za ispitivanje velikih predmeta .................................................................... 48 Slika D.1 - Opći položaj dvaju vodiča za proračun elektrodinamičke sile.............. 56 Slika D.2 - Tipičan položaj vodiča na nekom LPS................................................. 56 Slika D.3 - Dijagram naprezanja za konfiguraciju na slici D.2.............................. 57 Slika D.4 - Sila po jedinici duljine duž vodoravnog vodiča sa slike D.2................. 57 Tablica 1 – Učinci udara munja na razne vrste građevina ................................... 15 Tablica 2 – Učinci munja na razne vrste opskrbnih vodova ................................. 17 Tablica 3 – Štete i gubici na građevini ovisno o raznim točkama udara munje ...... 20 Tablica 4 – Štete i gubici na opskrbnim vodovima i opskrbi ovisno o raznim točkama udara munje .......................................................................................................... 20 Tablica 5 – Najveće vrijednosti parametara struje munje ovisno o LPL............... 26 Tablica 6 – Najmanje vrijednosti parametara struje munje i odgovarajućeg polumjera kotrljajuće kugle za određene razine zaštite od munje (LPL) .............................. 29 Tablica 7 – Vjerojatnosti za granice parametara struje munje.............................. 29 Tablica A.1 – Vrijednosti parametara struje munje prema podacima CIGRÉ ...... 36 Tablica A.2 – Parametri logaritamsko-normalne razdiobe struje munje (srednja vrijednost μ i standardna devijacija σlog izračunani iz 95 % i 5 % vrijednosti prema CIGRÉ (Electra No 41 ili No 69)) (Electra No 41 ili No 69 *) [3], [4] ........................ 37 Tablica B.1 - Parametri za jednadžbu B.1............................................................. 41 Tablica C.1 – Ispitni parametri za prvi kratki udar................................................. 46 Tablica C.2 – Ispitni parametri za duge udare ..................................................... 46 Tablica C.3 – Ispitni parametri za kratke udare..................................................... 47 Tablica D.1 - Zbirna tablica kritičnih parametara koje treba uzeti u obzir pri proračunu ispitnih vrijednosti za razne sastavnice LPS i razne razine zaštite (LPL) ............ 50 Tablica D.2 - Fizičke značajke tipičnih materijala koji se koriste za LPS sastavnice. ................................................................................................................................ 53 Tablica D.3 - Porast temperature vodiča raznih presjeka i materijala ovisno o W/R ................................................................................................................................ 53 Tablica E.1 – Impedancija uzemljenja Z i Z1 ovisno o otpornosti tla ................... 66 Tablica E.2 – Očekivani udarni strujni valovi zbog udara munja .......................... 67

3

MEĐUNARODNO ELEKTROTEHNIČKO POVJERENSTVO ZAŠTITA OD MUNJE 1. dio: Opća načela PREDGOVOR 1) Međunarodno elektrotehničko povjerenstvo (IEC) je međunarodna organizacija za normizaciju koja obuhvaća sve nacionalne elektrotehničke odbore (IEC nacionalni odbori). Cilj je IEC promicati međunarodnu suradnju o svim pitanjima koja se tiču normizacije na polju elektrotehnike i elektronike. Uz spomenute kao i druge aktivnosti, IEC objavljuje međunarodne norme, tehničke specifikacije, tehničke izvještaje, javne specifikacije (PAS) i Upute (nadalje navođene kao „IEC izdanja“). Priprema tih izdanja povjerena je tehničkim odborima; svaki IEC nacionalni odbor koji je zainteresiran za određeno pitanje može sudjelovati u pripremnim radovima. U tim pripremama također sudjeluju i međunarodne, vladine i nevladine organizacije povezane s IEC. IEC usko surađuje s međunarodnim organizacijama za normizaciju (ISO) u skladu s uvjetima određenim u ugovoru između te dvije organizacije. 2) Formalne odluke ili ugovori IEC-a o tehničkim pitanjima izražavaju, koliko je više moguće, međunarodni konsenzus mišljenja o određenim pitanjima dok u svakom tehničkom odboru sjede predstavnici svih zainteresiranih IEC nacionalnih odbora. 3) Objavljene publikacije imaju oblik preporuke za međunarodnu uporabu i objavljene su u obliku norma, tehničkih specifikacija, tehničkih izvještaja ili uputa i nacionalni ih odbori prihvaćaju u tom smislu. 4) Radi promicanja međunarodne usklađenosti, IEC nacionalni odbori će poduzeti sve da IEC publikacije budu jasno prikazane, koliko je više moguće u svojim nacionalnim i regionalnim izdanjima. Ako postoje neke razlike između IEC publikacije i odgovarajućeg nacionalnog ili regionalnog izdanja, one moraju u ovim posljednjim biti jasno naznačene. 5) IEC ne koristi nikakve postupke označavanja da bi pokazao svoje odobrenje i ne može se smatrati odgovornim ako je za neku opremu dana izjava o sukladnosti s IEC publikacijom. 6) Svi se korisnici moraju pobrinuti da imaju najnovije izdanje ove publikacije. 7) IEC ili njegovi direktori, zaposlenici ili predstavnici kao i pojedini eksperti i članovi tehničkih odbora i nacionalnih odbora IEC-a ne mogu preuzeti nikakvu odgovornost za bilo koju povredu osobe, štetu na imovini ili ostale štete bilo koje prirode, bilo izravne ili neizravne, kao ni za troškove (uključujući zakonske obveze) koji bi proizašli na temelju publikacije, njene primjene ili pozivom na ovu ili koju drugu publikaciju IEC-a. 8) Treba obratiti pozornost na popis normi citiranih u ovoj publikaciji. Želi li se ispravno koristiti ovu publikaciju, popisane publikacije ne može se zamijeniti drugim izvorima. 9) Treba obratiti pozornost da neki dijelovi ove publikacije IEC-a mogu biti podložni patentnim pravima. Ne može se IEC smatrati odgovornim ako se ustanovi bilo koje ili 4

sva takva patentna prava. Međunarodnu normu IEC 62305-1 pripremio je Tehnički odbor 81 IEC-a: Zaštita od munje. Niz norma IEC 62305 (od 1. do 5. dijela) načinjen je u skladu s Novim planom objavljivanja koji su odobrili nacionalni odbori (81/171/RQ (2001-06-29)) i koji na jednostavniji način i u racionalnijem obliku nadomješta i osvježava izdanja serije IEC 61024, IEC 61312 i IEC 61663. Tekst ovog prvog izdanja IEC 62305-1 sastavljen je na temelju norme koju i nadomješta: - IEC 61024-1-1, prvo izdanje (1993). Tekst ove norme osniva se na sljedećim dokumentima: FDIS 81/262/FDIS

Izvještaj o glasovanju 81/267/RVD

Punu obavijest o glasovanju za odobrenje ove norme može se naći u izvještaju o glasovanju navedenom u gornjoj tablici. Ova je publikacija načinjena koliko je više bilo moguće u skladu s direktivama ISO/IEC, 2. dio. IEC 62305 se sastoji od sljedećih dijelova pod općim naslovom Zaštita od munje: 1. dio: 2. dio: 3. dio: 4. dio: 5. dio:

Opća načela Upravljanje rizikom Materijalne štete na građevinama i opasnost za život Električni i elektronički sustavi unutar građevina Opskrbni vodovi1

Međunarodno je povjerenstvo odlučilo da će sadržaj ove publikacije ostati nepromijenjen do dana osvježavanja koji je naveden na IEC-ovoj internetskoj stranici "http://webstore.iec.ch" među podacima koji se odnose na pojedine naklade. Do tog nadnevka publikacija će biti: • potvrđena; • povučena; • zamijenjena revidiranom publikacijom ili • izmijenjena

5

UVOD Ne postoje uređaji niti metode koje mogu izmijeniti tijek prirodnih vremenskih pojava u toj mjeri da bi mogle spriječiti izbijanje munja. Udari munja u građevine ili pokraj njih (ili u opskrbne vodove koji opskrbljuju te građevine) opasni su za ljude i za same građevine, njihov sadržaj i instalacije kao i za opskrbne vodove. To je razlog zašto su bitne zaštitne mjere od munje. Nužnost postavljanja zaštite, gospodarskih koristi od postavljenih zaštitnih mjera kao i izbora odgovarajućih zaštitnih mjera određuje se u okviru upravljanja rizikom. Metode upravljanja rizikom opisane su u HRN EN 62305-2. Kriteriji za projektiranje, postavljanje i održavanje zaštitnih mjera opisani su u tri zasebne skupine: - prva skupina se odnosi na zaštitne mjere za smanjenje materijalnih šteta i opasnosti za život u građevinama dana je u HRN EN 62305-3, - druga skupina se odnosi na zaštitne mjere za smanjenje kvarova električnih i elektroničkih sustava u građevinama dana je u HRN EN 62305-4, - treća skupina se odnosi na zaštitne mjere za smanjenje materijalnih šteta i kvarova opskrbnih vodova koji ulaze u građevine (uglavnom elektroenergetski i telekomunikacijski vodovi) dana je u HRN EN 62305-5.

6

ZAŠTITA OD MUNJE 1. dio: Opća načela

1. Djelokrug promatranja U ovom dijelu norme HRN EN 62305 dana su osnovna načela koja treba koristiti za zaštitu od munje: − za građevine sa svim njihovim instalacijama i sadržajem te osobljem, − za opskrbne vodove koji ulaze u građevine. Prema ovoj normi ne razmatraju se slijedeći objekti: − željeznički sustavi, − vozila, brodovi, zrakoplovi, morske platforme, − podzemni visokotlačni cjevovodi. − cjevovodi, elektroenergetski i telekomunikacijski vodovi koji nisu spojeni na razmatranu građevinu NAPOMENA – Za te sustave vrijede posebni propisi koje objavljuju razna posebna tijela.

2. Upućivanje na norme Norme navedene u sljedećem popisu prijeko su potrebne za uporabu ovog dokumenta. Za norme s datumom vrijedi samo citirana norma. Ako norma nije datirana koristi se samo navedena norma (uključujući sve dodatke). HRN EN 62305-2: Zaštita od munje - 2. dio: Upravljanje rizikom HRN EN 62305-3: Zaštita od munje - 3. dio: Materijalne štete na građevinama i opasnost za život HRN EN 62305-4: Zaštita od munje - 4. dio: Električni i elektronički sustavi unutar građevina HRN EN 62305-5: Zaštita od munje – 5. dio: Opskrbni vodovi1

3. Nazivlje i definicije Za potrebe ove norme rabit će se sljedeće definicije:

3.1 Izbijanje munje prema zemlji Električno izbijanje atmosferskog porijekla između oblaka i zemlje koje se sastoji od jednog ili više udara.

3.2 Silazna munja Munja pokrenuta uspostavom silaznog vodljivog kanala od oblaka do zemlje. 1

objavit će se naknadno

7

NAPOMENA Silazni se udar sastoji od prvog kratkog udara iza kojeg slijedi više kratkih udara. Nakon jednog ili više kratkih udara može slijediti dugi udar.

3.3 Uzlazna munja Munja pokrenuta uspostavom uzlaznog vodljivog kanala od nekog objekta na zemlji do oblaka. NAPOMENA Uzlazna se munja sastoji od prvog dugog udara iza kojeg nema udara ili slijedi više kratkih udara. Nakon jednog ili više kratkih udara može slijediti dugi udar.

3.4 Pojedinačni udar Pojedinačno električno izbijanje u ukupnom izbijanju munje u zemlju.

3.5 Kratki udar Pojedinačni udar koji odgovara udarnoj struji. NAPOMENA Tipično poluvrijeme hrpta T2 te struje je manje od 2 ms (pogledajte sliku A.1).

3.6 Dugi udar Pojedinačni udar koji odgovara trajnoj struji. NAPOMENA Trajanje Tdugi (vrijeme od 10 % vrijednosti na čelu vala do 10 % vrijednosti na hrptu) te trajne struje tipično je iznad 2 ms i manje od 1 s (pogledajte sliku A.2).

3.7 Višestruki udari Izbijanje munje koje se sastoji od prosječno 3 do 4 udara, s intervalima čije je tipično trajanje približno 50 ms. NAPOMENA Ustanovljena su izbijanja koja sadrže do nekoliko desetaka udara s intervalima u trajanju od 10 ms do 250 ms.

3.8 Točka udara Točka gdje munja udari u zemlju ili u povišeni objekt (npr. građevinu, sustav zaštite od munje, opskrbni vod, drvo, i sl.). NAPOMENA – Munja može imati više točaka udara.

3.9 Struja munje i Struja koja teče kroz točku udara.

3.10 Vršna jakost struje I Najveća vrijednost struje munje.

3.11 Prosječna strmina čela struje kratkog udara Prosječna brzina promjene struje u vremenskom intervalu t2 − t1. NAPOMENA Izražava se razlikom i(t2) − i(t1) jakosti struje na početku i na kraju tog intervala, podijeljenom s t2 − t1 (pogledajte sliku A.1).

8

3.12 Trajanje čela struje kratkog udara T1 Efektivni parametar određen 1,25 puta duljim vremenom između trenutaka postizanja 10 % i 90 % vršne vrijednosti struje (pogledajte sliku A.1).

3.13 Zamišljena izvorna jakost struje kratkog udara O1 Točka presjeka vremenske osi i pravca povučenog kroz referentne točke od 10 % i 90 % čela struje udara (pogledajte sliku A.1); ona prethodi za 0,1⋅T1 trenutku u kojem struja postiže 10 % svoje vršne vrijednosti.

3.14 Poluvrijeme struje kratkog udara T2 Parametar definiran kao interval između zamišljene izvorne jakosti struje O1 i trenutka u kojem struja opadne na polovicu vršne vrijednosti (pogledajte sliku A.1).

3.15 Trajanje izbijanja munje T Vrijeme tijekom kojeg struja munje teče kroz točku udara.

3.16 Trajanje struje dugog udara Tdugi Vrijeme tijekom kojeg jakost struje dugog udara iznosi između 10 % vršne vrijednosti pri porastu trajne struje i 10 % vršne vrijednosti tijekom opadanja trajne struje (pogledajte sliku A.2).

3.17 Naboj munje Qmunje Vremenski integral struje munje tijekom čitavog trajanja izbijanja munje.

3.18 Naboj kratkog udara Qkratki Vremenski integral struje kratkog udara.

3.19 Naboj dugog udara Qdugi Vremenski integral struje dugog udara.

3.20 Specifična energija W/R Vremenski integral kvadrata struje tijekom cijelog trajanja izbijanja munje. NAPOMENA W/R predstavlja energiju koju struja izbijanja munje potroši na jediničnom otporu.

3.21 Specifična energija struje kratkog udara Vremenski integral kvadrata struje tijekom kratkog udara munje. 9

NAPOMENA – Specifična energija struje dugog udara je zanemariva.

3.22 Objekt koji treba zaštititi Građevina ili opskrbni vod koji treba zaštititi od učinaka munje.

3.23 Građevina koju treba zaštititi Građevina za koju se zahtijeva zaštita od djelovanja munje u skladu s ovom normom. NAPOMENA - Građevina koju treba zaštititi može biti i dijelom veće građevine.

3.24 Opskrbni vod koji treba zaštititi Opskrbni vod spojen s građevinom za koju se zahtijeva zaštita od djelovanja munje u skladu s ovom normom.

3.25 Udar munje u objekt Udar munje u objekt koji treba zaštititi.

3.26 Udar munje pokraj objekta Udar munje pokraj objekta koji treba zaštititi, a koji (udar) može prouzročiti opasne prenapone.

3.27 Električni sustav Sustav koji sadrži sastavnice za opskrbu na niskom naponu.

3.28 Elektronički sustav Sustav koji sadrži osjetljive elektroničke sastavnice kao što je komunikacijska oprema, računala, sustavi za nadzor i instrumentaciju, radio sustavi, instalacije učinske elektronike.

3.29 Unutarnji sustavi Električni i elektronički sustavi unutar građevine.

3.30 Materijalne štete Štete na građevini (ili njezinu sadržaju) ili opskrbnom vodu zbog mehaničkih, toplinskih, kemijskih i eksplozijskih učinaka munje.

3.31 Povrede živih bića Povrede, uključujući gubitak života ljudi ili životinja zbog pojave dodirnog napona ili napona koraka koje je prouzročila munja. 10

3.32 Kvar električnog ili elektroničkog sustava Stalan kvar električnog ili elektroničkog sustava zbog elektromagnetnog učinka munje (LEMP).

3.33 Elektromagnetski udarni val (impuls) munje LEMP Elektromagnetska djelovanja struje munje. NAPOMENA – To uključuje i udarne napone dovedene vodljivom vezom kao i djelovanja zračenjem udarnog vala elektromagnetskog polja.

3.34 Udarni val Prolazna pojava vala u obliku prenapona i/ili udarne struje kao posljedica LEMP NAPOMENA – Udarni val zbog pojave LEMP može nastati zbog (djelomičnih) struja munje, indukcije u instalacijskoj petlji i kao preostalih udarnih valova iza SPD.

3.35 Zona zaštite od munje LPZ Zona u kojoj vlada određeno elektromagnetsko okruženje. NAPOMENA – Granice LPZ ne moraju nužno biti fizičke granice (npr. zidovi, strop ili strop).

3.36 Rizik R Iznos vjerojatnih godišnjih gubitaka (ljudi i dobara) zbog izbijanja munja u odnosu na ukupnu vrijednost (ljudi i dobara) objekta koji treba zaštititi.

3.37 Prihvatljivi rizik RT Najveća vrijednost rizika koja se može prihvatiti za objekt koji treba zaštititi.

3.38 Razina zaštite od munje LPL Broj pridan sklopu vrijednosti parametara struje munje koje se odnose na vjerojatnost da odgovarajuće najveće i najmanje projektirane vrijednosti ne će biti prekoračene pri normalnoj pojavi izbijanja munje. NAPOMENA - Razina zaštite od munje upotrebljava se za projektiranje zaštitnih mjera u skladu s odgovarajućim vrijednostima parametara struje munje.

3.39 Zaštitne mjere Mjere koje treba poduzeti na objektu koji treba zaštititi da bi se smanjio rizik.

11

3.40 Sustav zaštite od munje LPS Cijeli sustav koji se koristi za smanjenje materijalnih šteta zbog udara munja u građevinu. NAPOMENA LPS se sastoji od vanjskog i unutarnjeg sustava zaštite od munje.

3.41 Vanjski sustav zaštite od munje Dio LPS koji se sastoji od sustava hvataljka, sustava odvoda i sustava uzemljivača.

3.42 Unutarnji sustav zaštite od munje Dio LPS koji se sastoji od sustava za izjednačivanje potencijala i/ili električne izolacije vanjskog LPS.

3.43 Sustav hvataljka Dio vanjskog LPS koji se sastoji od metalnih dijelova kao što su štapovi, mreža vodiča ili ulančene žice koji je namijenjen prihvaćanju udara munja.

3.44 Sustav odvoda Dio vanjskog LPS koji je namijenjen odvodu struje munje od sustava hvataljka prema sustavu uzemljivača.

3.45 Sustav uzemljivača Dio vanjskog LPS koji je namijenjen odvodu i raspršivanju struje munje u zemlji.

3.46 Vanjski vodljivi dijelovi Istaknuti metalni dijelovi koji ulaze ili izlaze iz građevine koju treba zaštititi, kao što su cijevi, metalni dijelovi kabela, metalni kanali i sl., koji mogu prenijeti dio struje munje.

3.47 Izjednačivanje potencijala munje Spajanje na LPS pojedinih metalnih dijelova izravnim galvanskim spajanjem ili putem zaštitnog odvodnika udarnog vala, da bi se smanjilo razlike potencijala zbog struje munje.

3.48 Zaslon Metalni vodič koji se upotrebljava za smanjenje materijalnih šteta pri udaru munja u opskrbni vod.

3.49 Sustav zaštitnih mjera od LEMP-a LPMS 12

Cijeli sustav zaštitnih mjera unutarnjih sustava protiv LEMP.

3.50 Elektromagnetski zaslon Zatvoreni metalni mrežasti ili neprekinuti zaslon koji obuhvaća objekt koji treba zaštititi ili njegov dio da bi se smanjili kvarovi električnih i elektroničkih sustava.

3.51 Uređaj za zaštitu od udarnog vala SPD Uređaj čija je namjena ograničiti prolazni prenapon ili preusmjeriti udarni strujni val. Sadrži najmanje jednu nelinearnu sastavnicu.

3.52 Usklađena SPD zaštita Niz primjereno izabranih SPD, usklađenih i ugrađenih tako da se smanje kvarovi električnih i elektroničkih sustava.

3.53 Nazivna čvrstoća izolacije na udarni napon UW Podnosivi udarni napon koji deklarira proizvođač opreme ili njenog dijela, koji označuje otpornost njene izolacije na prenapone.

3.54 Običan otpor uzemljenja Omjer vršne vrijednosti napona i struje uzemljivača koje općenito ne nastupaju istodobno.

4. Parametri struje munje Parametri struje munje koji se upotrebljavaju u nizu norma HRN EN 62305 prikazani su u Dodatku A. Za potrebe analiza u Dodatku B je dana ovisnost struje munje o vremenu. Obavijesti o simulaciji struje munje za potrebe ispitivanja dane su u Dodatku C. Osnovni parametri koji se mogu koristiti u laboratoriju za simulaciju učinaka munje na sastavnice LPS prikazani su u Dodatku D. Obavijesti o udarnim valovima pri udarima munje u razne dijelove instalacije dane su u Dodatku E

5. Štete zbog djelovanja munje 5.1 Štete na građevinama Udar munje u građevinu može prouzročiti štetu na građevini, ljudima u njoj i njenom sadržaju, uključujući kvarove unutarnjih sustava. Štete i kvarovi se mogu proširiti na okolinu građevine i mogu čak utjecati na lokalni okoliš. Razmjeri tog širenja ovise o značajkama građevine kao i o značajkama izbijanja munje. 13

5.1.1 Učinci udara munje u građevinu

Za učinke udara munja važne su slijedeće glavne značajke građevina: − konstrukcija (npr. drvo, opeka, beton, armirani beton, čelične konstrukcije); − funkcija (stambena zgrada, ured, poljoprivredno gospodarstvo, kazalište, hotel, škola, bolnica, muzej, crkva, zatvor, robna kuća, banka, tvornica, industrijsko postrojenje, športsko igralište); − ljudi u zgradi i sadržaj (osoblje i životinje, zapaljivi ili nezapaljivi materijali, eksplozivni ili neeksplozivni materijal, električni ili elektronički sustavi s niskom ili visokom izolacijskom čvrstoćom na udarni napon); − opskrbni vodovi (elektroenergetski vodovi, telekomunikacijski vodovi, cjevovodi); − postojeće ili predviđene zaštitne mjere (npr. zaštitne mjere za smanjenje materijalnih šteta i opasnosti za život, zaštitne mjere za smanjenje kvarova unutarnjih sustava); − razmjeri širenja opasnosti (građevine s otežanom evakuacijom ili građevine u kojima može nastati panika, građevine opasne za okolinu, građevine opasne za okoliš). U tablici 1 prikazani su učinci udara munja na razne vrste građevina.

14

Tablica 1 – Učinci udara munja na raznim vrstama građevina Vrsta građevine prema namjeni Učinci udara munje i/ili sadržaju Stambene kuće Proboj električne instalacije, požar i materijalne štete. Štete su obično ograničene na predmete istaknute u smjeru točke udara ili prema stazi struje munje Kvar električne ili elektroničke opreme i ugrađenih sustava (npr. TV prijamnika, računala, modema, telefona, itd.) Zgrade poljoprivrednih Prvenstveno rizik od požara i opasnih dodirnih napona i gospodarstava napona koraka kao i materijalne štete Drugo, rizik od gubitka napajanja električnom energijom, opasnost za život domaćih životinja zbog kvara elektroničkog nadzora ventilacije i sustava za dopremu hrane i sl. Kazališta i kina, hoteli, škole, robne kuće, športska igrališta

Štete na električnim instalacijama (npr. električnoj rasvjeti) koje mogu vjerojatno izazvati paniku Kvarovi požarnih alarma koji mogu imati za posljedicu kasno poduzimanje protupožarnih mjera

Banke, osiguravajuća Sve kao gore, uz dodatak problema koji proizlaze iz gubitka društva, trgovačka komunikacija, kvarova računala i gubitka podataka društva, itd. Bolnice, starački domovi, zatvori

Sve kao prije, uz dodatak problema s ljudima na intenzivnoj njezi i poteškoćama pri spašavanju nepokretnih ljudi

Industrija

Dodatni učinci koji ovise o sadržaju tvornice, počevši od zanemarivih do neprihvatljivih šteta i gubitaka proizvodnje

Muzeji i arheološka nalazišta, crkve

Gubitak nenadomjestive kulturne baštine

Telekomunikacije, elektrane Tvornica eksploziva, tvornica streljiva Kemijske tvornice, rafinerije, nuklearne elektrane, biokemijski laboratoriji i postrojenja

Neprihvatljiv gubitak javne opskrbe Posljedice požara i eksplozije za tvornicu i njenu okolinu Požar i prestanak rada tvornice sa štetnim posljedicama za lokalnu i globalnu okolinu

5.1.2 Izvori i vrste šteta na građevini

Izvor šteta je struja munje. Ovisno o točki udara munje u odnosu na razmatranu građevinu, u obzir se moraju uzeti sljedeće situacije: − S1 : udari munje u građevinu, − S2 : udari munje pokraj građevine, − S3 : udari munje u opskrbne vodove spojenih na građevinu, − S4 : udari munje pokraj opskrbnih vodova spojenih na građevinu. 15

Udari munje u građevinu mogu prouzročiti: − neposredne mehaničke štete, požar i/ili eksplozije zbog pojave vrućeg plazmatskog električnog luka pri ohmskom zagrijavanju zbog prolaza struje (pregrijavanje vodiča) ili zbog naboja čija je posljedica elektrolučna erozija (topljenje metala) − požar i/ili eksploziju pokrenutu iskrenjem zbog prenapona koji nastaju zbog galvanske i induktvne veze kao i prolaza dijela struje munje, − povrede ljudi zbog dodirnog napona i napona koraka zbog galvanske i induktivne veze, − kvarove ili krivo djelovanje unutarnjih sustava zbog pojave LEMP. Udari munje pokraj građevine mogu prouzročiti: − kvarove ili krivo djelovanje unutarnjih sustava zbog pojave LEMP. Udari munje u opskrbni vod spojen na građevinu mogu prouzročiti: − požar i/ili eksploziju pokrenutu iskrenjem zbog prenapona i struje munje prenesene putem opskrbnog voda, − povrede ljudi zbog dodirnih napona unutar građevine kao posljedice struje munje prenesene putem opskrbnog voda; − kvarove ili krivo djelovanje unutarnjih sustava zbog pojave prenapona na opskrbnim vodovima koji ih prenose u građevinu. Udari munje pokraj opskrbnog voda spojenog na građevinu mogu prouzročiti: − kvarove ili krivo djelovanje unutarnjih sustava zbog pojave prenapona na opskrbnim vodovima koji ih prenose u građevinu. NAPOMENA 1 - Niz norma HRN EN 62305 ne obrađuje nepravilan rad unutarnjih sustava. Treba se obratiti na normu IEC 61000-4-5. NAPOMENA 2 – Smatra se da požar može pokrenuti samo iskrenje zbog struje munje (ukupne ili djelomične). NAPOMENA 3 – Udari munja, izravni ili pokraj opskrbnih cjevovoda, ne uzrokuju štete na građevini uz uvjet da nisu spojeni na sabirnicu za izjednačivanje potencijala u građevini (pogledajte HRN EN 623053).

Sveukupno udar munje može prouzročiti tri osnovne vrste štete: − D1 : Povrede živih bića zbog pojave dodirnih napona i napona koraka − D2 : Materijalne štete (požar, eksplozija, mehaničko razaranje, kemijsko ispuštanje) zbog učinaka struje munje, uključujući iskrenje − D3 : Kvarove unutarnjih sustava zbog pojave LEMP.

5.2 Štete na opskrbnim vodovima Udar munje u opskrbni vod može prouzročiti štetu na samom fizičkom objektu – vodu ili cjevovodu – koji se koristi za svrhe opskrbe, kao i na električnoj ili elektroničkoj opremi spojenoj na vod. NAPOMENA Opskrbni vodovi koje treba uzeti su: − što se tiče telekomunikacijskih vodova (TLC) - vodovi između telekomunikacijske centrale i građevine korisnika ili između dviju telekomunikacijskih centrala ili dviju građevina korisnika, − nadalje za telekomunikacijske vodove (TLC) – vodovi između telekomunikacijskih centrala ili građevina korisnika i distribucijskog čvora ili dvaju distribucijskih čvorova,

16

− −

što se tiče elektroenergetskih vodova - vodovi između visokonaponskih (VN) transformatorskih stanica i građevina korisnika, što se tiče cjevovoda - cjevovodi između distribucijske stanice i građevine korisnika.

Razmjeri štete ovise o značajkama voda, vrsti i veličini električnih i elektroničkih sustava kao i o značajkama udara munje. 5.2.1 Učinci udara munje u opskrbni vod

Za učinke udara munje u opskrbne vodove najvažnije su sljedeće značajke voda: − konstrukcija (vodovi: nadzemni, podzemni, sa zaslonom, bez zaslona, s optičkim vlaknima; cjevovodi: nadzemni, ukopani, metalni, plastični), − namjena (telekomunikacijski vod, elektroenergetski vod, cjevovod), − kakvu građevinu opskrbljuje (konstrukcija, sadržaj, dimenzije, smještaj), − postojeće ili predviđene zaštitne mjere (npr. oklop od žice, SPD, pričuvna trasa, spremnici fluida, agregati za proizvodnju električne energije, sustavi za neprekidno napajanje). U tablici 2 navedeni su učinci munje na razne vrste opskrbnih vodova Tablica 2 – Učinci munja na razne vrste opskrbnih vodova Vrsta opskrbnog voda

Učinak udara munje

Telekomunikacijski vod

Mehaničke štete na vodu, topljenje zaslona i vodiča, proboj izolacije kabela i opreme što uzrokuje bitan kvar s trenutačnim prekidom napajanja i gubitak opskrbe. Manje bitni kvarovi na kabelima od optičkih vlakana uz štete na kabelima, ali bez prekida opskrbe.

Elektroenergetski vodovi

Štete na izolatorima niskonaponskih nadzemnih vodova, proboj izolacije kabelskog voda, proboj izolacije opreme voda te transformatora uz posljedični prekid napajanja.

Vodovodne opskrbne cijevi

Štete na električnim i elektroničkim nadzornim uređajima što može vjerojatno prouzročiti prekid opskrbe. Preskok na nemetalnim brtvama prirubnica, što vjerojatno može izazvati požar i/ili eksploziju. Štete na električnim i elektroničkim nadzornim uređajima koje mogu vjerojatno prouzročiti prekid opskrbe.

Plinovodne opskrbne cijevi Cjevovodi za dovod goriva

5.2.2 Izvori i vrste šteta na opskrbnim vodovima

Izvor štete je struja munje. Pri razmatranju šteta na opskrbnim vodovima treba uzeti u obzir sljedeće situacije ovisno o točki udara munje: − S1: udari u građevinu koju vod napaja, − S3: udari u opskrbni vod koji je spojen s građevinom, − S4: udari pokraj opskrbnog voda spojenog s građevinom. 17

Udari u građevinu koju vod opskrbljuje mogu prouzročiti: − rastapanje metalnih žica kabelskog zaslona zbog djelomične struje munje koja teče kroz vod (što dovodi do otpornog zagrijavanja), − proboj izolacije voda i priključene opreme (zbog galvanske veze), − proboj nemetalnih brtvi na prirubnicama cijevi kao i brtvi u izolacijskim spojnicama. NAPOMENA 1 – Udari munja ne utječu na kabel s optičkim nitima bez metalnih vodiča koji je spojen na građevinu.

Udari munja u opskrbni vod spojen na građevinu mogu prouzročiti: − neposrednu mehaničku štetu metalnih vodiča ili cijevi opskrbnog voda zbog elektrodinamičkog udara ili zagrijavanja zbog protjecanja struje munje (prekid i/ili rastapanje metalnih žica, zaslona ili cijevi), i zbog topline razvijene u samom plazmatičnom električnom luku (proboj plastičnog zaštitnog oklopa), − neposredne električne štete na vodovima (proboj izolacije) i na priključenoj opremi; − proboj tankih nadzemnih metalnih cjevovoda i nemetalnih brtvi na prirubnicama, što kao posljedicu može imati proširenje požara i eksplozije ovisno o vrsti fluida koji vodom teče, Udari munja pokraj opskrbnog voda spojenog na građevinu mogu prouzročiti: − proboj izolacije voda i priključene opreme zbog induktivne veze (inducirani prenaponi). NAPOMENA 2 – Udari munja u zemlju ne utječu na kabel s optičkim nitima bez metalnih vodiča.

Sveusvemu, udar munje može prouzročiti dvije osnovne vrste štete: − D2: materijalne štete (požar, eksplozija, mehanička razaranja, kemijska ispuštanja) zbog toplinskih učinaka struje munje − D3: kvarove električnih i elektroničkih sustava zbog prenapona.

5.3 Vrste gubitaka Svaka vrsta štete, sama ili u kombinaciji s drugim vrstama, može proizvesti razne gubitke na objektu koji treba zaštititi. Vrsta gubitaka koja se može pojaviti ovisi o značajkama samog objekta. Za namjenu ove norme u obzir se uzimaju sljedeće vrste gubitaka: − L1 : gubitak ljudskih života − L2 : gubitak javne opskrbe − L3 : gubitak kulturne baštine − L4 : gubitak gospodarskih vrijednosti (građevina i njen sadržaj, opskrba i gubitak aktivnosti). Vrsta gubitaka L1, L2 i L3 može se razmatrati kao gubitak društvenih vrijednosti, dok se vrsta gubitaka L4 može uzeti kao čisti gospodarski gubitak. Gubici koji se mogu pojaviti na građevini jesu: 18

− − − −

L1: gubitak ljudskih života, L2: gubitak javne opskrbe, L3: gubitak kulturne baštine, L4: gubitak gospodarskih vrijednosti (građevina i njezin sadržaj)

Gubici koji se mogu pojaviti na opskrbnom vodu jesu: − L2: gubitak javne opskrbe, − L4: gubitak gospodarskih vrijednosti (opskrbni vod i gubitak aktivnosti) NAPOMENA – U ovoj se normi ne razmatra gubitak ljudskih života na opskrbnom vodu

Odnosi između izvora štete, vrste štete i gubitaka prikazani su za građevine u tablici 3, a u tablici 4 za opskrbne vodove (opskrbu). Tablica 3 – Štete i gubici na građevini ovisno o raznim točkama udara munje Izvor štete

Vrsta štete

Vrsta gubitaka

u građevinu

S1

D1 D2 D3

L1, L4** L1, L2, L3, L4 L1, L2, L4

pokraj građevine

S2

D3

L1*, L2 , L4

D1

L1, L4**

D2

L1, L2, L3, L4

D3

L1*,L2 , L4

D3

L1*,L2, L4

Točka udara

u opskrbni vod koji ulazi u građevinu

pokraj voda

opskrbnog

S3

S4

*Samo za građevine s rizikom eksplozije i bolnice ili druge građevine gdje kvarovi unutarnjih sustava mogu neposredno ugroziti ljudske živote ** Samo u građevinama gdje mogu biti ugrožene životinje

19

Tablica 4 – Štete i gubici na opskrbnim vodovima i opskrbi ovisno o raznim točkama udara munje Točka udara Izvor štete Vrsta štete Vrsta gubitaka D2 u opskrbni vod S3 D3 pokraj opskrbnog voda S4 D3 L2, L4 D2 u građevinu koju vod napaja S1 D3

Vrste gubitaka kao posljedica raznih vrsta štete i odgovarajući rizici prikazani su na slici 1.

1)

– odnosi se samo na građevine – odnosi se na bolnice ili druge građevine gdje kvarovi unutarnjih sustava mogu neposredno prouzročiti opasnost za ljudske živote 3) – samo za građevine gdje su ugrožene životinje 2)

Slika 1 - Vrste gubitaka koje proizlaze iz raznih vrsta šteta

6. Nužnost i gospodarska opravdanost zaštite od munje 6.1 Nužnost zaštite od munje Treba razmotriti nužnost zaštite objekta koji treba zaštititi od munje da bi se smanjili gubici općih vrijednosti L1, L2 i L3 . Da bi se odredilo je li zaštita od munje nužna ili ne, treba procijeniti rizik prema postupcima opisanim u normi HRN EN 62305-2. U obzir treba uzeti sljedeće rizike u skladu s vrstama gubitaka prikazanim u odjeljku 5.3: − R1 : rizik gubitka ljudskih života, − R2 : rizik gubitka javne opskrbe, − R3 : rizik gubitka kulturne baštine. 20

Zaštita je od munje nužna ako je rizik R (R1 do R3) veći od prihvatljivog rizika RT R > RT U tom slučaju poduzet će se zaštitne mjere da bi se rizik R (R1 do R3) smanjio na prihvatljivu razinu RT R ≤ RT Ako se može pojaviti više od jedne vrste gubitaka na objektu koji treba zaštititi, uvjet R ≤ RT mora biti zadovoljen za svaku vrstu gubitaka (L1, L2 i L3). Iznosi prihvatljivog rizika RT za udare munja koji dovode do gubitka stvari od društvene vrijednosti treba biti u području odgovornosti nadležnoga nacionalnog tijela. NAPOMENA 1 – Nadležno tijelo može zahtijevati postavljanje zaštite od munje na određenim objektima bez procjene rizika. U tim slučajevima nadležno tijelo odlučuje koju će se razinu zaštite upotrijebiti. U nekim slučajevima može se procjena rizika obaviti tako da se nađe opravdanje za odstupanje od tih zahtjeva. NAPOMENA 2 – Podrobnije obavijesti o procjeni rizika i o postupku odabira zaštite opisani su u normi HRN EN 62305-2.

6.2 Gospodarska opravdanost zaštite od munje Osim nužnosti zaštite od munje objekta koji treba zaštititi, korisno je izračunati gospodarsku opravdanost predviđenih zaštitnih mjera da bi se smanjili gubici L4. U tom slučaju treba izračunati rizik R4 gubitaka gospodarskih vrijednosti. Uz pomoć procjene rizika R4 može se izračunati troškove gospodarskih gubitaka sa i bez zaštitnih mjera. Zaštita od munje je troškovno opravdana ako je zbroj troškova CRL preostalih gubitaka sa zaštitnim mjerama i troškova CPM zaštitnh mjera manji od troškova CL ukupnih gubitaka bez zaštitnih mjera: CRL + CPM < CL NAPOMENA – Podrobnije obavijesti o procjeni gospodarske opravdanosti zaštite od munje dane su u normi HRN EN 62305-2.

21

7. Zaštitne mjere Da bi se smanjio rizik određene vrste štete, treba poduzeti odgovarajuće zaštitne mjere.

7.1 Zaštitne mjere za smanjenje povreda živih bića zbog dodirnog napona i napona koraka Moguće su sljedeće zaštitne mjere: − odgovarajuća izolacija izloženih vodljivih dijelova, − izjednačivanje potencijala uz pomoć mrežastog sustava uzemljenja, − postavljanje fizičkih prepreka i oznaka upozorenja. NAPOMENA 1 – Izjednačivanje potencijala nije učinkovito protiv dodirnih napona. NAPOMENA 2 – Opasnost za život može se smanjiti povećanjem površinske otpornosti tla unutar i izvan građevine.

7.2 Zaštitne mjere za smanjenje materijalnih šteta Moguće su sljedeće zaštitne mjere: a)

za građevine

- sustav zaštite od munje (LPS) NAPOMENA 1 – Ako je LPS postavljen, izjednačivanje potencijala je vrlo važna mjera za smanjenje opasnosti od požara i eksplozije kao i opasnosti za život. Za podrobnije obavijesti pogledajte normu HRN EN 62305-3. NAPOMENA 2 – Materijalne štete mogu se smanjiti mjerama za ograničenje širenja i napredovanja požara kao što su požarno otporni odjeljci, aparati za gašenje, hidranti, požarni alarmi i instalacije za gašenje požara. NAPOMENA 3 – Zaštita osoblja omogućuje se zaštićenim putovima za evakuaciju.

b)

za opskrbne vodove

- zaslon (oklop) voda NAPOMENA 4 - Učinkovitu zaštitu kabelima u zemlji omogućuje se polaganjem u metalne kanale.

22

7.3 Zaštitne mjere za smanjenje kvarova na električnim i elektroničkim sustavima Moguće su sljedeće zaštitne mjere: a) za građevine - zaštitne mjere protiv LEMP (LPMS) koje se sastoje od sljedećih mjera koje se upotrebljavaju same ili u kombinaciji sa: − uzemljivanjem i izjednačivanjem potencijala − elektromagnetskim zaslanjanjem (ili oklapanjem) − izborom trase voda − usklađenom SPD zaštitom. b)

za opskrbne vodove − postavljanje odvodnika (SPD) duž opskrbnog voda i na njegovim krajevima, − elektromagnetsko zaslanjanje (oklapanje) kabela.

NAPOMENA 1 – Za kabele u zemlji vrlo učinkovitu zaštitu pruža neprekidni metalni zaslon odgovarajuće debljine. NAPOMENA 2 – Učinkovitu zaštitu za smanjenje gubitaka zbog prestanka djelovanja opskrbnog voda može se osigurati pričuvnim trasama, pričuvnom opremom, autonomnim generatorima, sustavima za neprekidno napajanje, spremnicima za fluid, sustavima za automatsko otkrivanje kvara. NAPOMENA 3 – Učinkovita zaštitna mjera od prenapona je povećana izolacijska čvrstoća kabela i opreme.

7.4 Izbor zaštitnih mjera Izbor najpogodnijih zaštitnih mjera obavljaju projektant i vlasnik ovisno o vrsti i veličini svake vrste štete kao i ovisno o tehničkim i gospodarskim aspektima raznih zaštitnih mjera. Kriteriji za procjenu rizika i odabir najpogodnijih zaštitnih mjera dani su u normi HRN EN 62305-2. Zaštitne mjere su učinkovite uz uvjet da su u skladu sa zahtjevima odgovarajućih norma i da mogu izdržati očekivana naprezanja na mjestu postavljanja.

8. Osnovni kriteriji za zaštitu građevina i opskrbnih vodova Idealna zaštita za građevine i opskrbne vodove bila bi zatvaranje objekta koji treba štititi u savršeno vodljivi neprekidni i uzemljeni zaslon odgovarajuće debljine kao i odgovarajuće spajanje opskrbnih vodova s tim zaslonom na mjestima ulaza u građevinu. Tako se može spriječiti prodor struje munje i pripadajućeg elektromagnetskog polja u objekt koji treba zaštititi i spriječiti opasne toplinske i elektrodinamičke učinke struje, te opasno iskrenje i opasne prenapone u električnim i elektroničkim sustavima. U praksi često nije moguće niti isplativo postavljati zaslon na cijeloj duljini da bi se takva optimalna zaštita ostvarila. 23

Ukoliko je oklop prekinut i/ili nema odgovarajuću debljinu, struje munje mogu prodrijeti kroz oklop što ima za posljedicu: − materijalne štete i opasnost za život, − kvarove unutarnjih sustava, − prekid opskrbe i kvar priključenih sustava. Za određeni komplet parametara struje munje protiv kojih se zahtijeva postavljanje zaštite, projektirat će se odgovarajuće zaštitne mjere zbog smanjenja spomenutih šteta kao i odgovarajućih posljedičnih gubitaka (razina raštite od munje)

8.1 Razine zaštite od munje (LPL) Za potrebe ove norme uvode se četiri razine zaštite od munje (I do IV). Za svaku razinu zaštite određeni su najveći i najmanji parametri struje munje. NAPOMENA 1 - Zaštita od munje čiji parametri struje munje nadilaze najveće i najmanje parametre koji se odnose na razinu I (LPL I) ne razmatraju se u ovoj normi. NAPOMENA 2 - Vjerojatnost pojave struje munje čiji najveći i najmanji parametri izlaze iz opsega parametara za razinu I je manja od 2 %.

Vjerojatnost da najveće vrijednosti parametara struje munje koje se odnose na LPL I ne će biti prekoračene iznosi 99 %. Prema pretpostavljenom omjeru polariteta (pogledajte A.2), vjerojatnosti pozitivnih udara munje su ispod vrijednosti od 10 %, dok su vjerojatnosti negativnih udara ispod vrijednosti od 1 % (pogledajte A.3). Najveće vrijednosti struje munje koje se odnose na razinu LPL I smanjuju se na 75 % za razinu II, a za razinu III i IV na 50 % (linearno za I, Q i di/dt, a kvadratično za W/R). Vremenski parametri ostaju nepromijenjeni. Najveće vrijednosti parametara struje munje za razne razine zaštite dane su u tablici 5 i upotrebljavaju se za projektiranje sastavnica zaštite od munje (npr. presjeka vodiča, debljine metalnih zaslona (oklopa), struje odvodnika (SPD), sigurnosnih razmaka protiv opasnih iskrenja) i za određivanje ispitnih parametara za simulaciju učinaka munje na tim sastavnicama (pogledajte Dodatak D). Najmanje vrijednosti amplitude struje munje za razne razine zaštite (LPL) upotrebljavaju se za određivanje polumjera kotrljajuće kugle (pogledajte A.4) da bi se odredila zona zaštite od munje LPZ 0B koju ne može pogoditi izravan udar munje (pogledajte 8.2 i slike 2. i 3.). Najmanje vrijednosti parametara struje munje kao i odgovarajući polumjeri kotrljajuće kugle prikazani su u tablici 6. Upotrebljavaju se za određivanje mjesta hvataljka i određivanje zaštitne zone LPZ 0B (pogledajte 8.2).

24

Tablica 5 – Najveće vrijednosti parametara struje munje ovisno o LPL Prvi kratki udar Razina zaštite (LPL) Parametri struje Vršna jakost struje

Oznaka Jedinica

I

II

IV

I

kA

200

150

100

Naboj kratkog udara

Qkratki

C

100

75

50

Specif. energija

W/R

kJ/Ω

Vrem. parametri

T1 / T2

µs / µs

10.000 5.625

Parametri struje Vršna jakost struje

2.500

10 / 350 Razina zaštite (LPL)

Slijedeći kratki udar Oznaka Jedinica

I

II

III

IV

I

kA

50

37,5

25

Prosječ. strmina

di/dt

kA/µs

200

150

100

Vrem. parametri

T1 / T2

µs / µs

0,25 / 100 Razina zaštite (LPL)

Dugi udar Parametri struje

Oznaka Jedinica

Naboj dugog udara

Qdugi

C

Vrem. parametri

Tdugi

s

I

II

200

150

Parametri struje Naboj udara munje

IV 100

Razina zaštite (LPL)

Oznaka Jedinica Qmunje

III

0,5

Udar munje (svi udari zajedno)

25

III

C

I

II

300

225

III

IV 150

1 2 3 4 5

građevina sustav hvataljki sustav odvoda sustav uzemljivača opskrbni vodovi

S1 S2 S3 S4 r s

udar munje u građevinu udar pokraj građevine udar u opskrbni vod koji ulazi u građevinu udar pokraj opskrbnog voda koji ulazi u građevinu polumjer kotrljajuće kugle sigurnosni razmak za opasno iskrenje

∇ − razina tla O točka izjednačivanja potencijala uz pomoć SPD Izravan udar, puna struja munje zona izravnih udara, računa se s punom strujom munje zona bez izravnih udara, računa se s djelomičnom ili induciranom strujom munje LPZ 1 zona bez izravnih udara, računa se s djelomičnom ili induciranom strujom munje U zaštićenom obujmu unutar LPZ 1 mora se uvažiti sigurnosne razmake s.

LPZ 0A LPZ 0B

Slika 2. – Zaštitne zone (LPZ) određene za neki LPS (HRN EN 62305-3)

26

1 građevina (zaslon za LPZ 1) 2 sustav hvataljki 3 sustav odvoda 4 sustav uzemljivača 5 postorija (zaslon za LPZ 2) 6 pojni vodovi za građevinu ∇

O

S1 S2 S3 S4

udar munje u građevinu udar munje pokraj građevine udar munje u opskrbni vod koji ulazi u građevinu udar munje pokraj pojnog voda koji ulazi u građevinu r polumjer kotrljajuće kugle ds sigurnosni razmaci za prevelika magnetska polja

razina tla mjesto izjednačivanja potencijala uz pomoć SPD

LPZ 0A LPZ 0B LPZ 1 LPZ 2

zona izravnih udara, računa se s punom strujom munje i punim elektromagnetskim poljem zona bez izravnih udara, računa se s djelomičnom ili induciranom strujom munje i punim elektromagnetskim poljem zona bez izravnih udara, računa se s djelomičnom ili induciranom strujom munje i prigušenim elektromagnetskim poljem zona bez izravnih udara, računa se s induciranom strujom munje i još više prigušenim elektromagnetskim poljem

U zaštićenim prostorima unutar LPZ 1 i LPZ 2 mora se uvažavati sigurnosne razmake ds. Slika 3 – Zaštitne zone određene zaštitnim mjerama protiv LEMP (HRN EN 623054) 27

Tablica 6 – Najmanje vrijednosti parametara struje munje i odgovarajućeg polumjera kotrljajuće kugle za određene razine zaštite od munje (LPL) Kriterij zaštite

LPL Oznaka

Jedinica

I

II

III

IV

Najmanja vršna jakost struje

I

kA

3

5

10

16

Polumjer kotrljajuće kugle

r

m

20

30

45

60

Iz statističkih razdioba, prikazanih na slici A.5, mogu se odrediti odgovarajuće težine vjerojatnosti da parametri struje munje ne će biti manji od najvećih vrijednosti niti veći od najmanjih vrijednosti definiranih za svaku razinu zaštite (pogledajte tablicu 7). Tablica 7 – Vjerojatnosti graničnih parametara struje munje Vjerojatnost da su parametri struje munje manji od maksimuma određenih u tablici 5 veći od minimuma određenih u tablici 6

LPL I

II

III

IV

0,99

0,98

0,97

0,97

0,99

0,97

0,91

0,84

Zaštitne mjere navedene u HRN EN 62305-3, HRN EN 62305-4 i HRN EN 62305-5 učinkovite su za munje čiji su parametri struje unutar opsega razine zaštite (LPL) koja je odabrana projektom. Stoga se učinkovitost zaštitnih mjera uzima da je jednaka vjerojatnosti da su parametri struje munje unutar tog opsega.

8.2 Zone zaštite od munje (LPZ) Zone zaštite od munje (LPZ) određene su mjerama zaštite kao što je LPS, oklopljenim vodovima, elektromagnetskim zaslonima i SPD-ima. Niže razine zaštite od munje u odnosu na više razine LPZ karakterizira znakovito smanjenje elektromagnetskog impulsa munje (LEMP). S obzirom na opasnost od munje određene su sljedeće zone zaštite (pogledajte slike 2 i 3): LPZ 0A zona izložena izravnim udarima munja i punom elektromagnetskom polju munje. Unutarnji sustavi mogu doći pod udar pune ili djelomične struje munje. LPZ 0B zona zaštićena od izravnih udara munje, ali ostaje opasnost utjecaja punog elektromagnetskog polja munje. Na unutarnje sustave mogu djelovati djelomične udarne struje munje. LPZ 1 zona u kojoj je ograničen utjecaj udarnih struja munje zbog postavljenih SPD uređaja na granici zone. Elektromagnetsko polje može se smanjiti postavljanjem prostornog zaslona. LPZ 2, ..., n zona u kojoj su udarne struje još više ograničene zbog raspodjele struje munje kao i utjecaja dodatnih SPD-ova na granicama zona. Za daljnje smanjenje elektromagnetskog polja munje može se upotrijebiti prostorni zaslon. 28

NAPOMENA 1 – Općenito vrijedi da što veći broj pojedina zona nosi, to su parametri elektromagnetskog okruženja niži.

Vrijedi općenito pravilo zaštite da štićeni objekt mora biti u onoj zoni zaštite (LPZ) čije su elektromagnetske značajke jednake mogućnostima objekta da podnese naprezanja koja bi mogla prouzročiti štete (materijalne štete, kvarove električnih i elektroničkih sustava zbog prenapona). NAPOMENA 2 – Obavijest o razini otpornosti može se za većinu električnih i elektroničkih sustava i uređaja dobiti od proizvođača.

8.3 Zaštita građevina 8.3.1 Zaštita zbog smanjenja materijalnih šteta i opasnosti za život

Građevina koju valja zaštititi mora biti unutar zone LPZ 0B ili više zone, što se postiže postavljanjem sustava za zaštitu od munje (LPS). Sustav zaštite od munje sastoji se od vanjskog i unutarnjeg sustava zaštite (pogledajte sliku 2). Funkcije vanjskog sustava zaštite su: − da prihvati udar munje u građevinu (uz pomoć sustava hvataljka), − da sigurno odvede struju munje prema zemlji (uz pomoć sustava odvoda), − da rasprši struju munje u zemlji (uz pomoć sustava uzemljivača). Uloga unutarnjeg sustava zaštite je spriječiti opasna iskrenja unutar građevine izjednačivanjem potencijala ili sigurnosnim razmacima s (i zbog električnog odvajanja) između sastavnica sustava zaštite (LPS) i drugih vodljivih dijelova unutar građevine. Određene su četiri vrste sustava zaštite (i to LPS I, LPS II, LPS III i LPS IV) kao cjeloviti sklopovi koji imaju svoja pravila konstrukcije na osnovi odgovarajućih razina zaštite (LPL). Svaka vrsta zaštite ima svoja pravila projektiranja ovisno o razini zaštite (npr. polumjer kotrljajuće kugle, širine oka mreže itd.) i pravila projektiranja neovisno o razini zaštite (npr. presjek vodiča, vrsta gradiva itd.). Na mjestima gdje površinski otpor tla izvan zgrade ili otpor poda unutar zgrade nisu dovoljno visoki, mora se smanjiti opasnost za život zbog pojave dodirnog napona i napona koraka: − izvan zgrade - izoliranjem istaknutih vodljivih dijelova, izjednačivanjem potencijala uz pomoć mrežastog sustava uzemljivača, oznakama upozorenja kao i fizičkim preprekama, − unutar građevine izjednačivanjem potencijala opskrbnih vodova na mjestu ulaza u građevinu. Sustav zaštite od munje (LPS) mora udovoljavati zahtjevima norme HRN EN 62305-3. 8.3.2 Zaštita u svrhu smanjenja kvarova unutarnjih sustava

Zaštita od elektromagnetskih impulsa munje za smanjenje rizika kvarova unutarnjih sustava mora ograničiti: 29

− prenapone dovedene galvanskom ili induktivnom vezom pri udarima munja u građevinu, − prenapone dovedene induktivnom vezom pri udarima munja pokraj građevine, − prenapone dovedene vodovima spojenim na građevinu pri udarima munja u te vodove ili pokraj njih, − elektromagnetska polja koja su u izravnoj induktivnoj vezi s unutarnjim sustavima. NAPOMENA – Kvarovi uređaja zbog elektromagnetskih polja koja izravno ozračuju opremu su zanemarivi, uz uvjet da uređaji podnose ispitivanja na emisije radio frekvencije (RF) i otpornosti prema zahtjevima odgovarajućih EMC norma za proizvode (pogledajte HRN EN 62305-2 i HRN EN 62305-4).

Sustav koji treba zaštititi mora biti unutar zone LPZ 1 ili više zone. To se postiže uz pomoć elektromagnetskog zaslona koji prigušuje inducirano magnetsko polje i/ili odgovarajućim vođenjem vodiča tako da se smanje indukcijske petlje. Na granicama zaštitnih zona predvidjeti izjednačivanje potencijala svih metalnih dijelova i sustava koji prelaze granice zona, što se može učiniti uz pomoć vodiča za izjednačivanje ili, ako je potrebno, uz pomoć uređaja za zaštitu od udarnih valova napona i struje (SPD). Zaštitne mjere zona zaštite LPZ moraju biti u skladu s normom HRN EN 62305-4. Učinkovitu zaštitu od prenapona koji dovode do kvarova unutarnjih sustava, može se ostvariti i uz pomoć usklađene SPD zaštite, koja ograničuje prenapone na vrijednosti ispod nazivne otpornosti sustava koji se štiti. SPD uređaje treba odabrati i postaviti u skladu sa zahtjevima norme HRN EN 62305-4.

8.4 Zaštita opskrbnih vodova Opskrbni vod koji treba zaštititi mora biti: − unutar zaštitne zone LPZ 0B ili više zone da bi se smanjile materijalne štete. To se postiže odabirom podzemnog voda umjesto nadzemnog ili upotrebom odgovarajuće postavljenog zaslona, čija učinkovitost ovisi o značajkama voda, a kod cjevovoda povećanjem debljine cijevi na odgovarajuću vrijednost kao i osiguranjem metalne neprekidnosti cijevi − unutar zaštitne zone LPZ 1 ili više zone, zbog zaštite od prenapona koji dovode do kvarova opskrbnog voda. To se postiže smanjenjem razine induciranih prenapona munje uz pomoć odgovarajućih elektromagnetskih zaslona kabela, odvođenjem udarnih struja i ograničenjem prenapona uz pomoć odgovarajućih SPD-ova.

30

DODATAK A (obavijesni)

Parametri struje munje A.1 Udari munja u zemlju Postoje dvije osnovne vrste izbijanja munja: − silazna munja koja se pokreće s uspostavom silaznog voditelja od oblaka do zemlje i − uzlazna munja koja se pokreće uspostavom uzlaznog voditelja od nekog uzemljenog objekta prema oblaku. Najveći broj silaznih udara čine udari na ravnom terenu i pri manjim građevinama, dok su uzlazni udari dominantniji pri izloženim i/ili višim građevinama. Vjerojatnost udara raste s efektivnom visinom građevine (pogledajte HRN EN 62305-2, Dodatak A), a fizikalni se uvjeti mijenjaju. Struja munje sastoji se od jednog ili više raznih udara među kojima su: − kratki udari u trajanju manjem od 2 ms (slika A.1) − dugi udari s trajanjem duljim od 2 ms (slika A.2).

O1 = zamišljeni početak, I = vršna jakost struje, T1 = trajanje čela, T2 = poluvrijeme hrpta udarnog vala Slika A.1 – Definicije parametara kratkog udara (tipično T2 < 2 ms )

31

Tdugi = vrijeme trajanja, Qdugi = naboj dugog udara Slika A.2 – Definicije parametara dugog udara (tipično 2 ms < Tdugi < 1 s ) Nadalje se udari razlikuju po polaritetu (pozitivnom ili negativnom) kao i po redosljedu unutar cjelokupnog izbijanja munje (prvi, slijedeći, superponirani). Moguće sastavnice za silazne munje prikazane su na slici A.3, a za uzlazne na slici A.4.

Slika A.3 – Moguće sastavnice silaznih munja (tipično za ravan teren i niske građevine)

32

Slika A.4 – Moguće sastavnice uzlazne munje (tipično za izložene i/ili više građevine) Dodatne sastavnice uzlaznih munja su prvi dugi udar sa ili bez desetak superponiranih kratkih udara. Međutim, parametri svih kratkih udara uzlaznih munja su manji od onih za silazne munje. Još nije dokazano da je naboj dugog udara uzlazne munje veći. Stoga se smatra da su parametri struja uzlazne munje sigurno obuhvaćeni maksimalnim vrijednostima koje imaju silazne munje. U tijeku su podrobnije analize parametara struje munje i njezine jakosti ovisno o tome je li munja uzlazna ili silazna.

33

A.2 Parametri struje munje Parametri struje munje u ovoj normi temelje se na podacima Međunarodne konferencije za velike elektroenergetske mreže (CIGRÉ) prikazanim u tablici A.1. Može se uzeti da se parametri statistički vladaju po logaritamsko-normalnoj razdiobi. Odgovarajuće srednje vrijednosti μ i standardne devijacije σlog prikazane su u tablici A.2, a funkcija razdiobe na slici A.5. Na temelju vjerojatnosti pojave može se odrediti bilo koja vrijednost svakog parametra. Pretpostavlja se da prema polaritetu ima 10 % pozitivnih i 90 % negativnih udara. Omjer polariteta ovisi o području. Ako nema lokalnih podataka, treba uzeti ovdje predloženi omjer.

34

Tablica A.1 – Vrijednosti parametara struje munje prema podacima CIGRÉ (Electra No 41 ili No 69 *) [3], [4] Parametar

Stalne vrijednosti LPL I

I, kA

50 200 Qmunje , C

300 Qkratki, C

100 W/R , kJ/Ω

10 000 di/dtmax, kA/µs

20 di/dt30/90% kA/µs Qdugi , C Tdugi , s Trajanje čela vala, µs

200 200 0,5

Vrijednosti 95 %

50 %

Krivulja sa slike A.5

Vrsta udara 5%

4(98%) 4,9 4,6 1,3 20 1,1 0,22 2 6 0,55 25

20(80%) 11,8 35 7,5 80 4,5 0,95 16 55 6 650

90 28,6 250 40 350 20 4 150 550 52 15.00

*prvi negativni kratki

9,1

24,3

65

* prvi negativni kratki

9,9 0,2

39,9 2,4

161,5 * slijedeći negativni kratki 32 prvi pozitivni kratki

13 14

4,1

20,1

98,5 * slijedeći negativni kratki

15

*slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki (pojedini) negativna munja pozitivna munja prvi negativni kratki slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki (pojedini) prvi negativni kratki slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki

12

dugi dugi

1,8 0,22 3,5 30 6,5 25

5,5 1,1 22 75 32 230

18 4,5 200 200 140 2 000

Vremenski interval, ms

7

33

150

Ukupno trajanje munje, ms

0,15

13

1100 negativna munja (svi udari)

31

180

900

negativna munja pojdinačnih udara)

14

85

500

pozitivna munja

Trajanje udara, µs

1A+1B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

prvi negativni kratki slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki (pojedini) prvi negativni kratki slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki (pojedini) višestruki negativni udari

(bez

NAPOMENA – Jakosti struje I = 4 kA i I = 20 kA odgovaraju vjerojatnostima 98 % odnosno 80 %

35

Tablica A.2 – Parametri logaritamsko-normalne razdiobe struje munje (srednja vrijednost μ i standardna devijacija σlog izračunati iz 95 % i 5 % -tnih vrijednosti prema CIGRÉ (Electra No 41 ili No 69)) Parametar

I , kA

Qmunje, C

Qkratki, C

W/R , kJ/Ω

di/dtmax, kA/μs di/dt30/90%, kA/μs

Srednja vrijednost

Standardna devijacija

(61,1) 33,3 11,8 33,9 7,21 83,7 4,69 0,938 17,3 57,4 5,35 612

0,576 0,263 0,233 0,527 0,452 0,378 0,383 0,383 0,570 0,596 0,600 0,844

*prvi negativni kratki (80%)

prvi pozitivni kratki

1A 1B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

24,3

0,260

*prvi negativni kratki

12

40,0 2,53

0,369 0,670

*slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki

13 14

20,1

0,420

*slijedeći negativni kratki

15

μ

Vrsta udara

σlog

*prvi negativni kratki (80%) *slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki (pojedini) negativna munja pozitivna munja prvi negativni kratki slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki (pojedini) prvi negativni kratki slijedeći negativni kratki

Qlong , C

dugi

Tlong , s

dugi

Trajanje čela, μs

Trajanje udara, μs Vremenski interval, ms Ukupno trajanje munje, ms

36

5,69 0,995 26,5 77,5 30,2 224

0,304 0,398 0,534 0,250 0,405 0,578

prvi negativni kratki

32,4

0,405

višestruki negativni udari

12,8

1,175

negativne munje (svi udari)

167

0,445

negativne munje (bez pojedinačnih)

83,7

0,472

pozitivna munja

slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki (pojedini) prvi negativni kratki slijedeći negativni kratki prvi pozitivni kratki (pojedini)

Krivulja sa slike A.5

NAPOMENA - Parametri obrojčanih krivulja dani su na tablicama A.1 i A.2

Slika A.5 – Kumulativna učestalost raspodjele parametara struje munje (krivulje kroz točke 95% i 5%) 37

Sve vrijednosti dane za LPL u ovoj normi odnose se na silazne i uzlazne munje. NAPOMENA – Vrijednosti parametara munje obično se dobivaju mjerenjem na visokim objektima. Statistička raspodjela procijenjenih vršnih jakosti struje munje u kojoj nisu uzeti u obzir utjecaji visokih objekata može se pribaviti i iz podataka sustava za lociranje atmosferskih izbijanja.

A.3 Određivanje najvećih parametara struje munje za LPL I Mehanički učinci udara munja određuju se na temelju vršnih vrijednosti struje (I) i specifične energije (W/R). Toplinski učinci računaju se na temelju specifične energije (W/R) kad se radi o galvanskoj vezi, te na temelju naboja (Q) kad se radi o pojavi lûka prema instalaciji. Prenaponi i opasna iskrenja prouzročeni induktivnom vezom u funkciji su prosječne strmine (di/dt) čela struje munje. Svaki pojedini parametar (I, Q, W/R, di/dt) nastoji se nametnuti pri svakom mehanizmu kvara, što se mora uzeti u obzir u postupku ispitivanja. A.3.1 Prvi kratki udar i dugi udar Vrijednosti I, Q, W/R koje se odnose na mehaničke i toplinske učinke izračunate su na temelju pozitivnih munja (jer su njihove 10 % vrijednosti mnogo veće od odgovarajućih 1 % vrijednosti negativnih munja). Iz slike A.5 (krivulje 3, 5, 8, 11 i 14) mogu se uz vjerojatnost ispod 10 % očitati sljedeće vrijednosti: = = = = =

I Qmunje Qkratki W/R di/dt

200 kA 300 C 100 C 10 000 kJ/Ω 20 kA/μs

Za prvi kratki udar prema slici A.1 na temelju navedenih vrijednosti dobiva se približna vrijednost trajanja čela vala: T1 = I / (di/dt) = 10 μs

(T1 nadalje ima minorno značenje)

Za udar koji eksponencijalno opada, vrijede sljedeći izrazi za približne veličine naboja i energije (T1