Řízení rizika jako východisko pro komplexní ochranu před bleskem
| Řízení rizika jako východisko pro komplexní ochranu před bleskem RNDr. Jozef Dudáš, CSc., EMC Engineering, s. r. o. S nástupem platnosti nového souboru norem ČSN EN 62305 o ochraně před bleskem vyvstala nutnost podrobněji se zabývat nejen chráněným objektem, materiálem, z něhož je postaven, jeho vnější i vnitřní strukturou a vybavením, ale i účelem, k němuž byl vystavěn, a způsobem jeho využití. Nemalou roli hraje též prostředí, do kterého je chráněný objekt zasazen. Všechny tyto faktory ovlivňují riziko, kterému jsou stavba, zařízení, lidé a zvířata ve stavbě a jejím blízkém okolí vystaveni. Úkolem projektanta a stavebních a montážních firem je vyprojektovat a postavit stavbu tak, aby byla všechna rizika snížena na přijatelnou mez. Riziko (R) stanovuje hodnota pravděpodobných průměrných ročních ztrát na lidských životech, veřejných službách (dodávky elektrické energie, plynu, komunikační přenosy – telefon, televizní a rádiový signál), kulturním dědictví a hodnota ekonomických ztrát (přímé poškození stavby a zařízení, výpadky výroby a dodávek zboží a služeb, ztráta pozice na trhu). U inženýrských sítí se oceňování rizik redukuje na rizika ztrát veřejných služeb a ztrát ekonomických hodnot. Základní vztah pro výpočet rizik určuje rovnice Rx = Nx Px Lx [1] kde Nx je počet nebezpečných událostí za rok, Px pravděpodobnost vzniku určitého typu škody, Lx ztráty vzniklé daným typem škody. Počtem nebezpečných událostí je myšlen počet úderů blesku do stavby a vedení, která do ní vstupují, a do jejich bezprostředního okolí, kde je úder blesku (protékající proudy a elektromagnetické pole) ještě může ovlivnit. Počet nebezpečných událostí je dán vztahem Nx = Ng Ax Cx 10–6 kde Nx postupně udává přímé a nepřímé údery do stavby, do vedení, do blízkosti stavby a v blízkosti vedení. Průměrný počet blesků za rok na kilometr čtverečný v daném místě je možné odvodit např. z izokeraunické mapy, která udává počet bouřkových dnů Td v roce, pomocí vztahu Ng = 0,1 Td Na sběrnou plochu Ax má vliv půdorys stavby a její výška. Obdobné je to u sběrné plochy vedení. Koeficienty Cx oceňují vliv prostředí (městská × venkovská zástavba, vysoká × nízká zástavba), popř. u vedení vliv útlumu transformátoru vn/nn. Dalším parametrem základní rovnice ocenění rizik [1] je pravděpodobnost Px určitého typu škod způsobených určitým typem nebezpečné události. Přímé ohrožení osob ve stavbě se neuvažuje. V blízkosti stavby je jejich bezpečnost dána izolací exponovaných částí vnější ochrany (LPS), účinným ekvipotenciálním propojením v půdě, popř. zábranami a nápisy v okolí svodů. Pravděpodobnost hmotné škody PB na stavbě od přímého úderu blesku snižuje instalace LPS. Zatímco u neochráněné stavby je hodnota PB = 1, u kovové nebo železobetonové stavby s kovovou střechou, kde LPS využívá náhodné kovové součásti, je hodnota PB = 0,001, tj. tisíckrát menší. Pravděpodobnost PC, že úder blesku do stavby způsobí poruchu vnitřních elektrických a elektronických systémů, je dána typem a způsobem vedení kabeláže (stíněné kabely, žlaby, vyloučení velkých smyček). Tuto pravděpodobnost podstatně ovlivňuje i použití adekvátní koordinované vnitřní ochrany (SPD) podle předepsané hladiny ochrany před bleskem (LPL). Zda úder blesku do vedení způsobí úraz, určuje stínění vedení, jeho impulzní výdržné napětí a svodiče instalované na daném vedení. Ze stejných příčin vychází i možnost poruchy vnitřních systémů a ekonomických škod. Blízký úder blesku vedle vedení se projeví poruchou vnitřních systémů zejména u nestíněných vedení s nízkým impulzním výdržným napětím. Pravděpodobnost vzniku tohoto typu škod PZ se pohybuje v rozmezí od 1 pro nestíněné vedení s výdržným napětím 1,5 kV po hodnotu 0,002 pro stíněné vedení (s odporem stínění RS ≤ 1 Ω·km–1) s výdržným napětím 6 kV. Rozsah ztrát ve stavbě závisí na typu stavby. Ztráty plynoucí z fyzických škod jsou ve veřejných budovách jako nemocnice nebo hotely vyšší, nižší ztráty jsou u škol, obchodních, průmyslových a kulturních staveb, nejnižší ztráty jsou u obytných budov. Ztráty v určitém typu objektu mohou být sníženy použitím ochranných opatření, která mají vliv na velikost tzv. redukčních faktorů. Vodivost podlahy a půdy může ovlivnit např. možnost ztráty lidského života; hasicí přístroje, požární signalizace EPS a prostředky označené určitým stupněm nebezpečí výbuchu mohou mít vliv na možnost vzniku hmotných škod a požáru. Při vysoké úrovni paniky osob u staveb pro kulturu a sport pro více než 1 000 lidí vzrostou škody oproti běžné stavbě až desetkrát. Představuje-li stavba riziko pro okolí, vzrostou možné průměrné ztráty až dvacetkrát, co se týče ekologického ohrožení až padesátkrát. Typické střední hodnoty ztrát z výpadku služeb se pohybují mezi 0,001 a 0,01. Střední ekonomické ztráty vyplývající z fyzických škod jsou typicky 0,1 až 0,5, ekonomické ztráty po výpadku systémů od 0,1 do 10–4. Typické hodnoty mohou být sníženy nebo zvýšeny působením již popsaných faktorů a ochranných opatření. Po vyhodnocení jednotlivých typů rizik je třeba je porovnat s přijatelnými hodnotami. V případě, že nevyhoví, je nutné přijetím dalších ochranných opatření vhodného typu snížit příslušené riziko pod maximální přijatelnou úroveň. Vnitřní zonální ochrana – systém pospojování a přepěťových ochran – je velmi důležitá jak při ochraně zdraví a života, tak při zachování dostupnosti veřejných služeb i při snižování rizika hmotných škod po výpadku vnitřních systémů. Proto jsou správně vypracovaný návrh a dimenzování koordinovaného systému přepěťových ochran (SPD ) velmi důležité. V oceňování rizik hraje důležitou roli hodně vnitřních a vnějších faktorů stavby s různými typy korekčních vlivů. Ať je to výpočet efektivní sběrné plochy a počtu nebezpečných událostí, pravděpodobnosti ztrát nebo jejich velikosti, vždy jde o množství vzájemně souvisejících faktorů. Jejich zpracováním programem LPS designer se ušetří čas a zajistí se přesný výpočet. Program určuje rizika ze zadané polohy stavby, jejích rozměrů, sítí a dalších charakteristik. Součástí programu je i možnost ocenění vlivu systému SPD na jednotlivé typy rizik. Optimalizace výběru svodičů pro koordinovaný systém spočívá ve správném určení úrovně ochrany před bleskem – LPL. Je nutné určit rozdělení proudu při přímém úderu blesku v samostatně stojící budově, nebo komplexu budov. Z těchto dvou parametrů podle typu napájecí soustavy vyjde požadavek na zkoušku impulzním proudem Iimp pro jednotlivé svodiče typu 1 instalované na vstupu vedení do objektu na rozhraní zón LPZ 0 a 1. Příklad: Samostatně stojící budova s požadavkem LPL 4, vnější LPS třídy 4, přívodní vedení nn typu TN-S. Rozdělení bleskových proudů mezi LPS a přívod nn je 50 : 50. Předpokládá se rovnoměrné rozdělení proudu mezi vodiče sítě TN-S, tj. mezi 3L+N celkem čtyři vodiče. Při předpokládaném bleskovém proudu 100 kA, podílu sítě nn 50 kA a podílu jednotlivých vodičů 50 : 4 = 12,5 kA (vše 10/350) vychází požadavek na svodič typu 1 – zkouška impulzním proudem 12,5 kA (10/350). Bude-li objekt přesunut do skupiny požadavků LPL 1, vzroste požadavek na svodiče bleskových proudů na dvojnásobek. Při zapojení svodiče 3+1 vyjde požadavek pro svodiče mezi L a N na 12,5 kA a pro svodiče mezi N a PE 4 × 12,5 = 50 kA (10/350). Široký výběr svodičů Iskra třídy B+C s impulzním svedeným proudem od 8 do 70 kA (10/350) umožní optimalizaci ochrany podle požadavků norem. Další modul programu LPS designer vyhodnocuje části stavby ohrožené přímým úderem blesku s využitím metody valící se bleskové koule. Je zde i možnost výpočtu chráněného prostoru pod tyčovým jímačem prostřednictvím metody ochranného úhlu. Program LPS designer je tak účinným nástrojem pro použití nových norem řady ČSN EN 62305, pojednávajících o ochraně před bleskem. Další informace lze získat na adrese: Obr. 1. Výpočet efektivní sběrné plochy Celý příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde | |