Jak proti bleskům a přepětím v Evropské unii?

Jak proti bleskům a přepětím v Evropské unii?

Otázky a odpovědi související s blížícím se vstupem do EU

Ing. Zdeněk Rous, CSc.

Česká republika vstupuje do Evropské unie. Z tohoto kroku vyplývá nejdůležitější sdělení pro elektrotechnickou veřejnost: od 1. května 2004 budou platit evropské normy i na našem území.

Přechod jistě nebude bezproblémový. V následujícím článku je nastíněno, jak se tento problém projeví v jedné z oblastí elektrotechniky – ochraně před přepětím a podobným škodlivým vlivům. Ta v poslední době prochází bouřlivým vývojem.

Obecná charakteristika problematiky

Neobyčejně rychlý rozvoj elektroniky v několika posledních letech vyvolal velký nárůst potřeby ochrany proti škodlivým vnějším vlivům. Mezi nimi dominuje nepříznivé působení elektromagnetických polí. Ta jsou vyvolána působením přírodních jevů (blesk) nebo uměle (statická elektřina, spínání, nukleární výbuch). Uvedená problematika je součástí oboru elektromagnetická kompatibilita.

Nejzávažnějším vlivem v současné době jsou bleskové výboje. Je tomu tak proto, že se během relativně krátkého časového úseku uvolňuje obrovské množství energie.

Uvedený okruh problémů byl zpracováván v technickém výboru (komitétu) TC 81 od roku 1980. Během více než dvaceti let se řešení problematiky dostalo ke „zlomovému„ bodu. V TC 81, ale i v dalších (často smíšených) komisích bylo vypracováno mnoho norem. Tak nastala situace, kdy se „překrývají“ různá řešení. Výsledkem několika posledních jednání Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC) bylo rozhodnutí přepracovat (především formálně) celý systém norem. Český normalizační institut (ČSNI) proto čeká na dovedení mezinárodních norem do stadia přijatých norem. Pak bude pokračovat ve vydávání jejich českého znění. Přesto, evropské normy v ČR budou platné, a bude nutné využívat i cizojazyčná vydání, nejlépe v anglickém, popř. francouzském originálu.

Měnící se koncepce ochrany před bleskem

Autor tohoto příspěvku se může považovat za skutečného „pamětníka starých dob„ ohledně ochrany před bleskem. Již při vypracovávání své diplomové práce na toto téma navštívil Ing. Františka Popolanského, CSc., bezesporu naši největší autoritu v uvedeném oboru, a dále v oboru pracoval téměř celý svůj aktivní život. Vývoj v oblasti ochrany před bleskem sám rozděluje z hlediska předpisů do těchto období:

1. 1. Údobí do roku 1950: Předpisy (normy) stanovovala skupina odborníků, kteří byli důkladně seznámeni s problematikou a v diskusi se snažili najít technicky i ekonomicky dobře zdůvodněné řešení. Lze říci, že svého vrcholu tento směr dosáhl v souboru ESČ 1950.

2. 2. V socialistickém hospodářství uvedený způsob mohl vyhovět jen za předpokladu striktních nařízení formulovaných větnými vazbami „musí se„ nebo „je zakázáno„. Sloveso „má se„ bylo ve znění norem připuštěno jen ve výjimečných případech. Jinak to ani nebylo možné, protože by se okamžitě vytvořily dvě protichůdné zájmové skupiny:
   a) skupina snažící se o co nejmenší investice do ochrany (ovšem na úkor její kvality),
   b) skupina, v jejímž zájmu by bylo co nejvíce ochran prodávat, montovat, a také skupina provozovatelů elektrických zařízení usilujících o co nejméně problematický provoz zařízení i ochran.

Typickou normou z tohoto období byla ČSN 34 1390 nebo ČSN 33 4010. Obě vymezovaly jen úzký prostor pro „manévrování“. Jen tak bylo možné u zvlášť důležité stavby prosadit „zesílenou„ ochranu.

V krátkém počátečním období restaurace kapitalismu na začátku 90. let dvacátého století bylo možné zaznamenat jakýsi pokus o rozšíření „manévrovacího„ prostoru: rozdělení do skupin „závazných„ a „nezávazných„ norem. Jak říkali odborníci z oblasti normalizace: nezávaznost neznamená nevázanost. A stále doporučovali při hledání odlišného řešení opřít se o řešení uvedené v nezávazné normě.

Za vhodnou alternativu k tomuto postoji byly doporučovány mezinárodní normy EN nebo IEC, ovšem jestliže byly přísnější než nezávazné ČSN. Mezinárodní normy dosud jsou jakousi směsicí závazných pokynů i doporučení, takže nechávají velký prostor k již zmíněnému „manévrování“. Byly vytvořeny v technických výborech (TC), tedy odborníky z celého světa. Jejich jistá konzervativnost je zárukou toho, že se v nich neobjeví „ztřeštěná“ řešení sloužící obchodním účelům úzké zájmové skupiny výrobců (např. tolik diskutované tzv. zázračné hromosvody).

Současný stav se vyznačuje tím, že je vytvářena nová koncepce řešení ochrany před bleskem. Ústřední bod zde představuje tzv. řízené riziko. Tento postup je skutečným zlomem v uvedené oblasti elektrotechniky. Prosazení nové koncepce pravděpodobně bude nejvýraznější změnou za posledních sto let. Stručná charakteristika principu nového postupu zní: riziko odhadnout – stanovit přijatelnou mez – nepřijatelnou hodnotu snížit ochranami.

K této základní zásadě přistupují další požadavky:

• na stavební části chráněného objektu,
• na elektrickou instalaci vně i uvnitř,
• na výrobce koncových zařízení,
• na výrobce ochran.

V České republice (i na Slovensku) doposud přežívá myšlení z doby socialismu. Celý návrh ochrany spočívá na těchto „oporách„:

• vyberu si co nejlevnější ochrany bez ohledu na jejich kvalitu,
• věřím všem údajům výrobce ochran,
• vytvořím z nich nejnutnější (podle mého názoru) systém,
• považuji a vydávám své řešení za postačující.

S tímto uvažováním by měli všichni zainteresovaní, tj. investoři, uživatelé, projektanti, montážní organizace, revizní technici, údržba aj., skončit a přejít na mezinárodně uznávané normy (EN, IEC), tak jak to vyžadují podmínky našeho vstupu do EU.

Klíčové slovo: risk management

Toto heslo je jistě dobře známo všem ekonomům. Málokdo z techniků si uvědomuje, že je použitelné i v oblasti ochrany před bleskem. V odborných článcích s tímto zaměřením byla zatím zmíněná metoda doporučována pro důležité projekty [1]. Nyní se situace mění. V celém oboru ochrany před bleskem se řízené riziko stává základním pojmem. Pro informaci lze blíže uvést jeho význam takto: jde o kontrolu, resp. regulaci rizika na přijatelnou mez, většinou jeho snížením pod tuto mez. Všechny možnosti řešení vyjadřuje jednoduché schéma na obr. 1.

Je-li třeba popsanou metodu aplikovat na ochranu před bleskem a přepětím, je nutné nejdříve zvládnout úlohu analyzovat rizika. To však není velký problém. Důležitější je schopnost rizika kvantifikovat. V tomto ohledu bylo v posledních dvaceti letech nashromážděno dosti údajů, takže již lze přípustné (akceptovatelné) riziko stanovit.

Standardy IEC pro ochranu před bleskem

Současně platné nejdůležitější standardy jsou shrnuty v tab. 1.

Tab. 1. Platné standardy IEC pro ochranu před bleskem

Nová struktura standardů je uvedena v tab. 2.

Tab. 2. Standardy IEC. Ochrana před bleskem. Nová strukturalizace

Práce na nových normách jsou v plném proudu. Z tab. 3 je zřejmé, že jejich ukončení je plánováno na rok 2006. Co k tomu dodat? Je třeba zaměřit se již nyní na překlady zpracovávaných norem do češtiny.

Tab. 3. IEC 62305 Ochrana před bleskem (pracovní program, Palma, 30. 9. 2003)

Uveďme zde alespoň stručnou charakteristiku jednotlivých norem.

Standardy IEC 62305, část 1 až 5, jsou vhodné pro návrh, instalaci, revizi a údržbu systémů protibleskové ochrany objektů (budov, staveb, konstrukcí bez ohledu na jejich výšku), instalací a zařízení uvnitř, osob, jakož i inženýrských sítí vstupujících do těchto objektů.

IEC 62305-1 informuje o nebezpečí blesku, o parametrech blesku, odvozených parametrech pro simulaci účinků blesku a o parametrech zkoušek pro simulaci účinků blesku na součásti přepěťové ochrany. Dále uvádí souhrn řad standardů pro ochranu před bleskem. Zde jsou vysvětleny postupy a zásady ochrany, jež jsou základem dalších částí.

IEC 62305-2 popisuje analýzu rizika používanou ke stanovení nezbytnosti ochrany před bleskem. Poté lze najít ochranná opatření optimální po technické i ekonomické stránce. Ta jsou podrobně popsána v následujících standardech.

Kritéria návrhu, instalace a údržby ochranných opatření jsou uvažována ve třech oddělených skupinách:

• první skupina se týká ochranných opatření ke snížení fyzických škod a nebezpečí ohrožení života přímými údery blesku do objektů; je uvedena v IEC 62305-3,

• druhá skupina se týká ochranných opatření k omezení selhání elektrických a elektronických systémů uvnitř budovy; je probírána v IEC 62305-4,

• třetí skupina je zaměřena na ochrany směřující ke zmenšení nebezpečí a snížení provozních ztrát na systémech vstupujících do objektů, obzvláště elektrických a sdělovacích vedení; je obsažena v IEC 62305-5.

Standardy se opírají o termíny, které jsou dobře známy z materiálů používaných pro školení projektantů [1], jakými jsou třídy ochrany, zóny ochrany před bleskem, dostatečné vzdálenosti aj. Přibyly ovšem další, které charakterizují analýzu rizika.

Normy EN

Logická otázka: Evropská unie snad bude mít své normy?

Ano, na uvedený systém norem IEC bude navazovat systém norem EN, které bude zavádět grémium CENELEC. Zde je třeba říci, že na zpracovávání norem IEC se podílejí především odborníci z vyspělých evropských zemí sdružených v EU. Lze tedy předpokládat, podle pana Thomase Smatlocha z firmy DEHN, že normy IEC budou převzaty celé nebo jen s malými odchylkami do systému norem EN pod stejnými čísly.

Závěr, který z této skutečnosti vyplývá, je: Do té doby budou v Evropské unii – s ohledem na klauzuli, že ochrana má být zřizována na aktuálně nejlepší možné úrovni – respektovány normy IEC.

Další normy

Mimo systém základních pěti norem řady 62305 existují nebo jsou zpracovávány další normy, jež je třeba využívat. Některé z nich už jsou v českých překladech zařazeny do systému ČSN s označením ČSN EN nebo ČSN IEC.

Překlady norem do češtiny

Nezapomínejme na to, že normy IEC a EN budou platit bez ohledu na to, zda byly nebo nebyly přeloženy do češtiny. Dosavadní zkušenosti autora tohoto příspěvku: Spěch při vydávání překladů norem způsobuje, že zejména odborníci v oboru ochrany před bleskem a přepětím se v překladech nedokážou orientovat. Je to pravděpodobně způsobeno tím, že překladatelé – odborníci v různých oborech elektrotechniky – neznají názvosloví ani problematiku týkající se ochran před bleskem a přepětím natolik, aby poskytli ten nejzasvěcenější překlad do češtiny. To vede k chaosu, dokonce k vážným nedorozuměním.

Autor tohoto příspěvku se nabídl ČSNI i EGÚ Brno ke spolupráci v tomto ohledu a spolu s Ing. Františkem Popolanským, CSc., bude usilovat o co nejkvalitnější překlady v souladu s českou odbornou terminologií.

ČSN 34 1390

ČSN 34 1390 obsahuje (podobně jako norma VDE 0185) velmi cenné pokyny pro praxi zřizování ochran před bleskem a přepětím. Mohla by tedy být vhodným doplňkem uvedené řady norem IEC. Bylo by tudíž třeba upravit ji tak, aby v žádném případě nebyla v rozporu s novými normami IEC, a tuto úpravu vydat v podobě určitého předpisu, obdobně jako je tomu v Německu. Zatím je na projektantech, instalačních organizacích a revizních technicích, zda budou schopni posoudit, jsou-li jednotlivé články této české normy v souladu s novými normami.

Závěr

Tento příspěvek je pouze obecným úvodem do problematiky ochrany před bleskem a přepětím, kterou bude nutné řešit po našem vstupu do Evropské unie. Autor má v úmyslu na stránkách časopisu ELEKTRO (ale i jiných periodik a ve firemních materiálech) postupně probírat všechny dílčí otázky spojené s tímto krokem. Bude se danému tématu věnovat tak, aby se všichni odborní pracovníci z České republiky i Slovenska mohli prezentovat jako kvalitní profesionálové i v ostatních zemích EU.