Osvětlování venkovních elektrických stanic

 

V minulém roce byla přijata norma řešící problematiku osvětlování venkovních pracovišť [1]. Do této oblasti také patří venkovní rozvodny, kde z pohledu osvětlování došlo ke značným změnám. Zvyšují se požadavky na spolehlivost provozu, což souvisí např. s nutností vizuálně kontrolovat některá zařízení (poloha odpojovačů, stav transformátorů atd.). Rovněž se zvyšují požadavky na bezpečnost. Proto se v rozvodnách instalují kamerové systémy – zejména se to týká dálkově ovládaných rozvoden, což je důvod pro zavedení kamerového osvětlení v nočních hodinách.

 

Nová norma [1] nahrazuje především článek 3.5 normy ČSN 36 0451 (nyní již neplatné). Výrazně se zde zvyšují požadavky na osvětlení. Kvantitativní požadavky na osvětlení v nové normě v některých případech převyšují více než dvojnásobně požadavky normy staré.

 

Cílem tohoto příspěvku je ukázat použití vybraných kritérií nové normy v osvětlování elektrických stanic.

 

Požadavky na celkové osvětlení rozvoden a transformátorů jsou uvedeny v tab. 1 (výtah z tabulky 5.11 normy [1]).

 

Podle tabulky 5.11 normy [1] lze standardně vykonávanou činnost v rozvodnách a na transformátorech specifikovat jako „celková kontrola“. V rámci nestandardních situací, kdy bude nutné opravit elektrická zařízení v rámci elektrické stanice (v rozvodně nebo na transformátoru) pod umělým osvětlením, lze doporučit zatřídění podle tabulky „opravy elektrických zařízení“. Toto zatřídění umožňuje využít místní osvětlení, které lze chápat jako osvětlení mobilní, tedy přenosné.

 

Další prostory, o kterých je nutné v rámci elektrických stanic uvažovat, jsou komunikace uvnitř stanice. Zatřídění komunikací obsahuje tab. 2 (tabulka 5.1 normy [1]). Protože maximální rychlost uvnitř elektrických stanic je možné omezit na pouze 10 km/h, lze komunikace zatřídit tak, jak je v této tabulce uvedeno.

 

Rozvodny lze jednoznačně zařadit mezi prostory s vysokým stupněm rizika, a to nejen z pohledu ochrany zdraví osob, ale také z pohledu zabezpečení rozvoden proti vniku cizích osob. V příloze A normy ČSN EN 12464-2, která je pouze informativní a týká se bezpečnosti a ochrany, jsou zmíněny konkrétně rozvodny (viz tab. 3). Umělé osvětlení tedy napomáhá zajistit ochranu zdraví a zabezpečit uvedené prostory proti neoprávněnému vniku cizích osob.

 

V nové normě [1] je věnována pozornost také nepříznivým vlivům venkovního osvětlení na noční prostředí. Pravidla pro omezení rušivého světla jsou uvedena v tab. 4 (v [1] označené jako tabulka 2).

 

Elektrické stanice se obvykle nacházejí v oblastech s velmi malým jasem, tedy E2. Ostatně, stanice jsou průmyslovým objektem, což tuto zónu charakterizuje. V některých případech, které nejsou až tak vzácné, může stanice být v bezprostřední blízkosti chráněného území nebo národního parku. Přestože ani v tomto případě není nutné respektovat pravidla pro zónu E1, autoři se domnívají, že je vhodné tyto požadavky maximálně respektovat. Stejně jako kdyby stanice stála přímo v chráněné oblasti. Jestliže se v takové oblasti skutečně nalézá, je dodržení doporučení normy morální povinností.

Na základě požadavků na rozměry současných rozvoden (až 300 × 150 m) je nutné využít světelné zdroje s velkým světelným tokem, resp. vysokým měrným výkonem. Dalším požadavkem na tyto světelné zdroje je dlouhá doba jejich technického života. Tam, kde není požadováno barevné snímání kamerovým systémem, vyhovují uvedeným požadavkům vysokotlaké sodíkové výbojky různých příkonů, volených v závislosti na vzájemné poloze svítidla a osvětlovaného objektu a také na velikosti osvětlovaného prostoru. Tam, kde je barevné snímání zapotřebí, je místo pro vysokotlaké halogenidové výbojky různých příkonů. Měrný příkon vysokotlakých sodíkových výbojek je až 150 lm/W, zatímco u halogenidových výbojek je nižší, přibližně 115 lm/W. Vysokotlaké sodíkové výbojky mají i delší život (až několikanásobně delší ve srovnání s halogenidovou výbojkou). Při volbě světelného zdroje je také třeba vzít v úvahu pokles světelného toku v závislosti na době, po kterou byl světelný zdroj provozován. Tento parametr je u halogenidových výbojek výrazně horší.

 

Co se týče volby světelných zdrojů k osvětlování rozvoden a transformátorů, lze z uvedených informací dojít k následujícímu závěru: Pro celkové osvětlení rozvoden (celkovou kontrolu) jsou nejvýhodnější vysokotlaké sodíkové výbojky. K tomuto rozhodnutí vede zejména jejich vysoký měrný výkon, nízká spotřeba, velmi dlouhá doba technického života a variabilita výkonové řady. Výkonová variabilita je výhodná i z hlediska případného přepínání osvětlovací soustavy pouze do režimu kamerového snímání. Jako nevýhodu těchto světelných zdrojů lze chápat nízký index podání barev, který tyto světelné zdroje znevýhodňuje při požadavku na snímání barevného obrazu (kamerové systémy mohou pracovat pouze v černobílém módu).

 

Pro použití halogenidových výbojek k celkovému osvětlení rozvoden a zejména osvětlení transformátorů hovoří jejich vyšší index podání barev a ještě širší výkonová řada.

Pro minimalizaci počtu svítidel je vhodné volit svítidla se světelnými zdroji co nejvyššího výkonu. Přitom je však třeba přihlédnout i k tomu, že v různou dobu jsou i různé požadavky na osvětlení. Jiné jsou v době přítomnosti obsluhy, jiné při provozu kamerového systému v barevném režimu a rovněž jiné v případě monochromatického snímání. Této variability je možné dosáhnout regulací světelného toku jednotlivých svítidel nebo jejich přepínáním. Regulovat tok ale není vždy ekonomické, takže systém spínání dílčích sekcí může být vhodnější. Sekce je však nutné navrhnout tak, aby v kritických místech byla zajištěna požadovaná kamerová osvětlenost. Pak je možné přepínáním dosáhnout poměrně rovnoměrného stárnutí použitých světelných zdrojů.

 

Při výběru svítidla je též třeba dbát na omezení nepříznivých ekologických dopadů (oslnění, světelný tok jdoucí do horního poloprostoru). Většinu případů celkového osvětlení venkovních rozvoden lze přijatelně řešit použitím asymetrických světlometů uzavřených plochým sklem. Požadavkům mnoha osvětlovacích úkolů (malé závěsné výšky) však mohou vyhovět i světlomety se symetrickou fotometrickou plochou, někdy dokonce i běžná technická svítidla k osvětlování komunikací. Každý návrh osvětlovací soustavy musí být podložen kvalifikovaným rozborem jejich působení na životní prostředí.

 

Kamery zprostředkovávají celkový přehled o dění v elektrické stanici ve dne i v noci. V denní době je jejich umístění závislé v podstatě jen na poloze slunce, jehož svit by mohl znemožnit snímání. V noci je situace složitější. Noční kamerové osvětlení musí rovněž splňovat požadavky na nestandardní situace, při kterých je třeba přiblížit obraz konkrétního místa. Kamera snímá jasy osvětlovaných předmětů, přičemž nejvyšších jasů je dosahováno tehdy, když světelný tok dopadá na osvětlovaný objekt ze směru pohledu kamery. Ideální umístění kamery je tedy v blízkosti svítidel zajišťujících kamerovou osvětlenost. Standardně používané bezpečnostní kamery dosahují citlivosti pro barevné snímání E = 0,4 lx a pro černobílé snímání E = 0,05 lx.

Vzhledem k výrazně menším rozměrům transformátorů oproti rozvodnám se na koncepci jejich osvětlení pohlíží poněkud odlišně. Normativní požadavky na osvětlení vycházejí ze stejných podkladů jako požadavky na celkové osvětlení rozvoden. Vzhledem k tomu, že je velká pravděpodobnost výskytu barevných značek a zobrazovacích jednotek na plášti transformátorů, doporučuje se použít halogenidové výbojky. Malé vzdálenosti a deklarované osvětlenosti vyžadují nižší výkony použitých světelných zdrojů. Protože je nutné osvětlit všechny viditelné plochy transformátoru, zvláště jeho horní část včetně průchodek, musí být hodnot požadovaných normou a kamerové osvětlenosti dosaženo na všech již zmíněných plochách transformátorů.

 

Koncepce osvětlení příjezdových a obslužných komunikací vychází ze standardů používaných pro klasické osvětlování komunikací a z požadavků na osvětlení podle tab. 2. Svítidla musí být umístěna tak, aby byly zajištěny i dobré podmínky pro fungování kamerového systému, tj. musí zajistit dostatečnou osvětlenost a současně zamezit výskyt vysokých jasů v operačním poli kamery.

Následující příklad je dostatečným dokladem toho, že je zapotřebí vypracovat metodiku osvětlování elektrických stanic. Současné osvětlení přenosového transformátoru (viz foto na obr. 1), výstup z kamerového systému (viz obr. 2) a jasová mapa (viz obr. 3) zjevně nevyhovují současným normativním a kamerovým požadavkům. To lze dokumentovat na záznamu bezpečnostní kamery, jejíž výstup je z důvodu nedostatečného osvětlení (jasu) pouze černobílý.

 

Třetí snímek (obr. 3), jenž je získán jasovým analyzátorem, vykazuje nízké hladiny jasů (asi 0,1 až 0,5 cd/m²; viz zelená až červená barva na stupnici obrázku). Mezi osvětleností a jasem platí známý vztah: ρE = πL

 

Při předpokládaném průměrném činiteli odrazu světla povrchu transformátoru ρ = 0,1 a maximálním jasu L = 0,5 cd/m² se dosáhne maximální osvětlenosti transformátoru 15 lx. Avšak při předpokladu jeho průměrného jasu L = 0,1 cd/m² je průměrná osvětlenost pouze 3 lx, což je také nevyhovující parametr.

 

Porovnají-li se nasnímané hodnoty, je možné učinit několik dílčích závěrů:

Osvětlování rozvoden není pro jejich velké rozměry a prostorovou členitost vůbec jednoduché. Kvalitně osvětlit je třeba, a to z různých směrů pohledů, především pohybující se části, jako jsou např. odpojovače – pro ověření jejich polohy. Dále to jsou místa výskytu možných poruch (vypínače, přístrojové transformátory). Samostatnou kapitolou je nasvětlení vertikálních, ale také horizontálních částí transformátorů, a to především těch míst, ze kterých se kontroluje stav při případné závadě nebo poruše. Opomenout nelze ani vliv osvětlení na bezpečnost nejen z pohledu ochrany zdraví osob, ale také z pohledu zabezpečení rozvoden proti cizím osobám.

 

Nová norma může být vodítkem při vypracovávání návrhu osvětlení, avšak nemůže zcela vystihnout popsaná specifika. To vyžaduje vytvořit metodické pokyny, ze kterých se projektant dozví, jak má osvětlení dané sestavy rozvodny navrhnout. Nutnost vytvořit takovéto pokyny zesiluje skutečnost, že se do rozvoden z důvodu bezpečnosti zavádí kamerové osvětlení. Jeho správné navržení ve směru pohledu kamery vyžaduje soulad mezi umístěním a nasměrováním kamer i svítidel. Novým požadavkem, který nová norma uvedla do života, je omezení výskytu rušivého světla.

[1] ČSN EN 12464-2 Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – Část 2: Venkovní pracovní prostory.

[2] SOKANSKÝ, K. a kol.: Posouzení osvětlení ve stanicích PS s ohledem na správnou funkci kamerového systému TSFO. Smlouva o dílo č. 1700000703 (451 713), VŠB-TU, Ostrava, 2007.

[3] SOKANSKÝ, K. a kol.: Měření osvětlení ve stanicích TR Lískovec a TR Horní Životice. Koncepční návrh osvětlení v těchto stanicích. Smlouva o dílo č. 1700001000 (451 805), VŠB-TU, Ostrava, 2008.

 

Recenze: Ing. Tomáš Maixner