LPS podle nového souboru norem ČSN EN 62305 (část 3)

LPS podle nového souboru norem ČSN EN 62305 (část 3)
Příklad kontroly dostatečné vzdálenosti pro objekt, na kterém jsou instalovány stanice mobilních operátorů

Ing. Jiří Kutáč,
DEHN + SÖHNE GmbH + CO. KG., organizační složka Praha

Stanice mobilních operátorů jsou většinou instalovány na cizích budovách. Mezi provozovatelem sítě a majitelem objektu zpravidla existuje dohoda, že při úderu blesku do nosné konstrukce není zavedena ani část bleskového proudu do budovy. Část bleskového proudu by ve vnitřním prostoru objektu ohrozila obzvlášť elektrická a elektronická zařízení. Jímač musí být odizolován izolační podpůrnou trubkou. Výška jímače je navržena tak, aby anténní nosné konstrukce a stanice mobilních operátorů ležely v ochranném prostoru jímače. Na objektech s větším počtem stanic je nutné instalovat více izolovaných (oddálených) hromosvodů.

Střešní nadstavby

Nejvíce jsou ohroženy kovové a elektrické nadstavby přesahující úroveň střechy. Část bleskového proudu tekoucí vodivým spojením s potrubím a elektrickými vedeními, která jsou zavedena dovnitř objektu, představují zdroj ohrožení. Tomu je možné zabránit dodržením dostatečné vzdálenosti pro celý objekt připojením jímací soustavy na izolační vodiče.

Příklad školicí a obytné budovy

Objekt byl postaven od suterénu po šesté podlaží klasickým způsobem. Později bylo dostaveno sedmé podlaží a střešní nadstavba. Vnější fasáda sedmého podlaží byla zhotovena z kovových dílů. Ve třetím podlaží je tiskové středisko a v suterénu kanceláře soukromých společností. Všechna ostatní poschodí, včetně sedmého, jsou využita k bydlení. Střešní plocha šestého a sedmého podlaží bude ohraničena kovovou atikou, jejíž části spolu nebudou vodivě spojeny. Výšková úroveň sedmého podlaží (bez atiky) je 25,80 m. Na střešní nadstavbě sedmého podlaží bylo dodatečně instalováno pět anténních systémů stanic mobilních operátorů a rádiového přenosu. Stanice byly umístěny nejen v rozích, ale také uprostřed střechy budovy (obr. 1).

Trasy uložení koaxiálních kabelů čtyř antén vedou v prostoru atiky až do rohu na jižní straně. Od tohoto bodu budou kabely uloženy v kovovém kabelovém kanálu, který bude spojen s atikou šestého a sedmého podlaží a bude zaveden až do místnosti stanice mobilního operátora.

Trasa kabeláže antény, která je instalována uprostřed střechy a je z kovového kanálu, vede na severovýchodní stranu budovy až do místnosti druhého operátora v šestém podlaží. Kanál bude přitom spojen s průběžnou atikou.

Na budově byl instalován hromosvod pro ochranu budovy a osob podle nového souboru norem EN 62305/ČSN EN 62305. Systémy nejsou uzemněny oddělením od hromosvodu u zemnicí soustavy na úrovni terénu, nýbrž přímo u jímací soustavy (pospojování).

Dřívější koncepce

Anténní stožáry na střeše budovy byly přímo vodivě spojeny s jímací soustavou a stínění koaxiálních kabelů bylo připojeno k místnímu pospojování (vyrovnání potenciálů). Na toto místní pospojování byla připojena vnější jímací soustava a ochranný vodič sítě nn. Při úderu blesku do stožáru nebo antény projde část bleskového proudu přes stínění kabelu do budovy a část bleskového proudu může ohrozit nejen osoby, ale také elektrická a elektronická zařízení v budově.

Nová koncepce

Od nové koncepce bylo požadováno, aby ani část bleskového proudu nebyla bezprostředně zavlečena přes antény (nosné konstrukce, stínění kabelů, úložné systémy) do budovy. Současně musela být dodržena dostatečná vzdálenost s mezi nosnými konstrukcemi antén a jímací soustavou na střeše sedmého poschodí. To nebylo možné realizovat s využitím klasického způsobu návrhu hromosvodu. Pro hromosvod s izolovanou (oddálenou) jímací soustavou byl zapotřebí vodič HVI. K tomu bylo nutné instalovat tyto části (obr. 2):

• jímač na izolované podpěrné trubce, která byla pevně přichycena ke stožáru (obr. 3),

• svod od jímače proveden vodičem HVI s připojením na oddálenou jímací soustavou (obr. 4),

• uzemnění (pospojování) je nutné zajistit v oblasti připojení vodiče k jímači a k obvodovému jímacímu vedení (1,4 až 1,6 m) (obr. 3 a obr. 4),

• oddálené obvodové jímací vedení od atiky; výška podpěr je závislá na potřebné dostatečné vzdálenosti s,

• svody od oddáleného obvodového vedení přes atiku a kovovou fasádu k holým svodům v šestém podlaží při dodržení dostatečné vzdálenosti s (obr. 5),

• dodatečné vedení spojující všechny svody v úrovni asi 15 m (zmenšuje potřebnou dostatečnou vzdálenost s (obr. 5)).

Podrobné vysvětlení je ukázáno na obr. 5. Důležité je také poznamenat, že plánovanou koncepci provedení bylo nutné detailně projednat s montážní firmou, aby byly předem vyloučeny montážní chyby. Při projektování hromosvodu je zapotřebí brát zřetel na to, aby střešní terasa v šestém poschodí a níže položené části budovy byly v ochranném prostoru jímací soustavy.

Výpočet dostatečné vzdálenosti

Při výpočtu dostatečné vzdálenosti je nutné brát v potaz nejen výšku budovy, ale také výšku jednotlivých antén s izolovanou (oddálenou) jímací soustavou. Čtyři antény, které jsou umístěny v rozích budovy, převyšují úroveň střechy o 3,6 m a antény, které jsou umístěny uprostřed střechy, ji převyšují o 6,6 m. Výškové úrovně budovy nebo komponent uvedené v dalším textu je třeba zohlednit pro celkový výpočet dostatečné vzdálenosti:

• čtyři antény (v rozích) až ke spodní výškové úrovni jímače 29,4 m,

• jedna anténa (uprostřed) až ke spodní výškové úrovni jímače 32,4 m,

• tři další volně stojící oddálené jímače na západní straně, dva oddálené jímače na balkoně šestého podlaží na jižní straně tak, aby celá budova byla v ochranném prostoru již zmíněných jímacích soustav.

Speciální vodič DEHNconductor, typ HVI, byl použit jako izolovaný svod s ekvivalentní dostatečnou vzdáleností s = 0,75 m (pro vzduch)/1,5 m (pro pevný materiál).

s = k_i (k_c/k_m)l          (m)         [1]

kde: k_i je koeficient závislý na třídě LPS, k_c koeficient závislý na bleskovém proudu, který může protékat svody, k_m koeficient závislý na materiálu elektrické izolace, l délka v metrech podél jímací soustavy nebo délka svodu od bodu, u kterého by měla být zjištěna dostatečná vzdálenost, až k nejbližšímu vyrovnání potenciálů.

Pozn.:
Hodnoty koeficientů:
k_i = 0,08 pro LPS I,
k_i = 0,06 pro LPS II,
k_i = 0,04 pro LPS III, IV,
k_m = 1 pro vzduch,
k_m = 0,5 pro tuhý materiál,
k_m = 0,7 pro DEHNiso Combi,
k_c = 1 pro samostatný jímač,

pro mřížovou soustavu, n – počet svodů, c – vzdálenost mezi svody, h – vzdálenost mezi obvodovým jímacím vodičem a zemničem nebo obvodovými vodiči.

Pro výpočet potřebné dostatečné vzdálenosti jsou důležité tyto výškové úrovně (obr. 5):

1. úsek od 32,4 m (anténa uprostřed) a výšky 29,4 m (antény v rozích) až po 27,3 m (obvodové jímací vedení na střeše – délka podpěr DEHNiso Combi 1,5 m),

• pro čtyři antény v rozích (každá anténa má jeden svod provedený jedním vodičem HVI) platí:

  

• pro jednu anténu uprostřed (dva svody provedeny dvěma vodiči HVI) platí:

  

2. úsek od +27,3 m (obvodové jímací vedení na střeše) až po +15 m (dodatečné obvodové vedení)

3. úsek od +15 m (dodatečné obvodové vedení) až po +0 m (úroveň terénu)

Výsledná dostatečná vzdálenost s:
s = s_1.2 + s₂ + s₃ = 0,153 + 0,28 + 0,18 = 0,613 m

Pro správnou funkci vodiče HVI je splněna podmínka: s ≤ 0,75 m.

Pro návrh délky podpěr oddáleného hromosvodu DEHNiso Combi platí:

s_DEHNiso = (s₂ + s₃)/0,7 = (0,28 + 0,18)/0,7 = 0,66 m

Z toho vyplývá minimální délka podpěr DEHNiso Combi 0,5 m. Jsou však instalovány podpěry o délce 1,5 m.

Systém svodů se skládá ze šesti svodů od úrovně 27,3 m (obvodové jímací vedení na střeše) až po 15 m (dodatečné obvodové vedení) a deseti svodů od úrovně 15 m (dodatečné obvodové vedení) až po 0 m (úroveň terénu). Z toho vyplývá rozdílné rozdělení bleskového proudu v jednotlivých úsecích, které je nutné brát při výpočtu na vědomí. K potřebnému pospojování a uzemnění anténních systémů na střeše (kabelové kanály, kovové fasády, atiky na obou střechách) byly použity dva uzemňovací vodiče o průřezu 25 mm², které jsou spojeny s místním pospojováním místnosti stanic mobilních operátorů. Průchodu části bleskového proudu dovnitř budovy bude zabráněno instalací oddálené jímací soustavy na střeše objektu a systémem izolovaných svodů na anténách a střešní kovové nadstavbě.

(pokračování)

Literatura:
[1] ČSN EN 62305-3: Ochrana před bleskem – část 3: Hmotné škody na stavbách a nebezpečí života. 3, 2006-11.