Vysokonapěťové vodiče pro vnější ochranu před bleskem v praxi

Přeskok nekontrolovatelného jiskření, které vznikají v důsledku vysokých napětí až do hodnoty 900 kV, vlny 1,2/50 µs a bleskových proudů až do hodnoty 200 kA, vlny 10/350 µs. Instalace s použitím našich vodičů HVI vytváří izolovaný systém ochrany před bleskem v souladu s požadavky normy ČSN EN 62305-3, ed. 2, 2012-01: Ochrana před bleskem – část 3: Hmotné škody na stavbách a ohrožení života.

Řada vodičů HVI od společnosti DEHN SE zahrnuje systémy HVI, HVI light plus a HVI power. Konkrétní systém vodičů HVI obsahuje různé komponenty podléhající vysokým technickým požadavkům. Z tohoto důvodu jsou námi vyvinuté komponenty přesně koordinované a testované podle normy IEC TS 62561-8 ed. 1: Součásti systémů ochrany před bleskem (LPSC) – Část 8: Požadavky na součásti pro izolovaný LPS.

Technické parametry vodičů HVI

Vodič HVI light plus
Vodič HVI light plus je použitelný jako jeden izolovaný/skrytý svod až do hodnoty bleskového proudu 150 kA, vlny 10/350 (obr. 1) [1]. Pro správnou funkci vodiče je nezbytné dodržet montážní návod č. 2119 /04.24 [2].
Základní podmínky pro splnění izolačních vlastností vodiče:

• v nejvyšším bodě připojení vodiče HVI light plus nebude překročena dostatečná vzdálenost „s“ pro vzduch 0,6 m, v konečném důsledku to znamená, že nebude překročena jeho maximální délka k zemniči,
• dále bude dodržena oblast koncovky cca 1,2 m od připojení vodiče, ve které ve válci o poloměru 0,6 m se nebudou nacházet žádné kovové předměty,
• izolovaný vodič musí být vždy umístěn do ochranného prostoru jímače.

Hodnoty maximálních délek vodičů (obr. 2) platí pouze pro jednoduché provedení svodů. Ve složitějších případech (například pro více svodů, které jsou ještě vzájemně propojeny) je nutno použít např. software DEHNsupport Distance Tool.

Vodič HVI long
Vodič HVI long je použitelný jako jeden izolovaný/skrytý svod až do hodnoty bleskového proudu 150 kA, vlny 10/350. Pro správnou funkci vodiče je nezbytné dodržet montážní návod č. 1841/04.24 [3].
Základní podmínky pro splnění izolačních vlastností vodiče:

• v nejvyšším bodě připojení vodiče HVI long nebude překročena dostatečná vzdálenost „s“ pro vzduch 0,75 m, v konečném důsledku to znamená, že nebude překročena jeho maximální délka k zemniči,
• dále bude dodržena oblast koncovky cca 1,5 m od připojení vodiče, ve které ve válci o poloměru 0,75 m se nebudou nacházet žádné kovové předměty,
• izolovaný vodič musí být vždy umístěn do ochranného prostoru jímače.

Hodnoty maximálních délek vodičů (obr. 3) platí pouze pro jednoduché provedení svodů. Ve složitějších případech (například pro více svodů, které jsou ještě vzájemně propojeny) je nutno použít např. software DEHNsupport Distance Tool.

Vodič HVI power
Vodič HVI power je použitelný jako jeden izolovaný/skrytý svod až do hodnoty bleskového proudu 200 kA, vlny 10/350. Pro správnou funkci vodiče je nezbytné dodržet montážní návod č. 1829/04.24 [4].
Základní podmínky pro splnění izolačních vlastností vodiče:

• v nejvyšším bodě připojení vodiče HVI power nebude překročena dostatečná vzdálenost „s“ pro vzduch 0,9 m, v konečném důsledku to znamená, že nebude překročena jeho maximální délka k zemniči,
• dále bude dodržena oblast koncovky cca 1,8 m od připojení vodiče, ve které ve válci o poloměru 0,9 m se nebudou nacházet žádné kovové předměty,
• izolovaný vodič musí být vždy umístěn do ochranného prostoru jímače.

Průřezy vodičů řady HVI

Průřez vodiče HVI light plus 16 mm²
Podle tabulky D.3 normy ČSN EN 62305-1ed. 2, je pro průřez vodiče 16 mm² při průchodu bleskového proudu 150 kA, tzn. specifická energie W/R = 5,6 MJ/Ω, hodnota dovoleného oteplení 143 K.
Porovnáním této hodnoty dovoleného oteplení z normy ČSN EN 62305-1 ed. 2,pro průřez 16 mm² a hodnoty oteplení z atestu výrobce DEHN SE (obr. 5) pro vodič HVI light plus pro 150 kA je zřejmé, že tyto hodnoty jsou shodné, tedy 143 K.

Průřez vodiče HVI long 19 mm²
Výpočet oteplení vodičů LPS se vypočte podle vzorce:

kde pro měď o průřezu 19 mm² jsou přiřazeny tyto hodnoty:

• ϴ° – ϴ0 je oteplení vodičů (K);
• α = 3,92x10–3 1/K je teplotní součinitel odporu;
• W/R =5,6x106 J/Ω je specifická energie impulzu proudu;
• ρ₀ =17,8x10–9 Ωm je měrný ohmický odpor vodiče při teplotě okolí;
• Q =19x10– 6 m² je plocha průřezu vodiče;
• γ = 8 920 kg/m³ je hustota materiálu;
• C_W = 385 J/kgK je tepelná kapacita;
• C_s =209x103 J/kg je skupenské teplo tání;
• ϴ_S = 1 080 °C je teplota tavení.

Porovnáním této hodnoty dovoleného oteplení podle výše uvedeného výpočtu pro průřez 19 mm² a hodnoty oteplení z atestu výrobce DEHN SE (obr. 5) pro vodič HVI long pro 150 kA je zřejmé, že tyto hodnoty jsou shodné, tedy 95 K.
Z obrázků 5 je zcela zřejmé, že pro daný typ vysokonapěťového vodiče nedojde k překročení jeho dovoleného oteplení pro bleskový proud 150 kA, vlny 350 µs.

Připravovaný návrh nové normy IEC FDIS 62305-3 ed. 3
V současné době probíhá v mezinárodní elektrotechnické komisi IEC/TC 81 Ochrana před bleskem připomínkování edice 3, která již v sobě zahrnuje technickou specifikaci IEC TS 62561-8.
Jedná se o úpravy, které budou zakomponovány do připravované třetí edice technické normy IEC 62305-3, potažmo normy ČSN EN 62305-3:

• čl. 5.5.4 Izolované součásti, jako jsou izolační podpěry a izolované vodiče, musí splňovat požadavky normy IEC TS 62561-8.
• Doplnění tabulky 7 Materiál, tvary a minimální průřezy vodičů jímací soustavy, jímacích tyčí, uzemňovacích přívodů a svodů, tabulka je doplněna o text: Pokud izolační vodič splňuje požadavky normy IEC TS 62561-8, lze průřez zmenšit na zkoušenou hodnotu, tedy na hodnotu např. 16 mm² nebo 19 mm².

Životnost vodiče HVI [6]

V roce 2003 uvedla firma DEHN SE na trh vysokonapěťové vodiče řady HVI (High Voltage Isolated), např. HVI light plus, HVI long a HVI power. Tyto vodiče izolují oproti klasickým drátům nejen bleskové proudy o hodnotě až do 200 kA, ale také vysoká napětí až do 900 kV pro daný typ vodiče.
Během více než 20 let byly představeny a úspěšně instalovány výše uvedené vodiče ve více než 40 státech celého světa, v naprosto odlišných povětrnostních podmínkách, a to i v prostředí s nebezpečím požáru či výbuchu. Po celou dobu provozu nebyly hlášeny žádné mimořádné škodní události způsobené chybnou funkcí tohoto vodiče. Na základě těchto skutečností lze předpokládat, že životnost vodičů HVI je delší jak 20 let.
Pokud se tyto vodiče namontují v souladu s příslušným montážním návodem pro daný typ vodiče a montáž provede zaškolená firma na tyto vodiče, pak by nic nemělo bránit bezpečné funkci po celou dobu životnosti vodiče.

Kontrola funkčních vlastností vodiče HVI

Firma DEHN SE vyvinula pro účely servisního měření vodičů HVI přístroj MIT 1525 za účelem diagnostiky těchto chyb:

• Vodič přetržen (detekovaný pouze 15 kV),
• Vodič HVI prošroubovaný naskrz – spojení vnitřního vodiče s uzemněnou kovovou fasádou (detekovaný 1 kV i 15 kV),
• Vodič HVI prošroubovaný naskrz – spojení vnitřního vodiče s polovodivým pláštěm (detekovaný 1 kV i 15 kV),
• Vodič HVI elektricky proražen při přetížení (detekovaný pouze 15 kV),
• Vodič HVI provrtán v délce (detekovaný pouze 15 kV).

Důležité upozornění:
Před měřením obvodu vodiče HVI s napětím 1 kV i 15 kV by mělo být známo, kdo zaplatí případné škody, které mohou vzniknout na instalaci budovy/stavby v důsledku porušení funkčních vlastností vodičů HVI při nesprávné montáži vodiče.

Teplotní rozsah použití vodiče HVI [7]

Na základě provedené speciální zkoušky byl vodič HVI s šedým vnějším pláštěm (obj. č.: 819136, 819110 a 819132) schválen také pro navýšení trvalého teplotního rozsahu (pevná instalace). Zkoušky v souladu s normou ČSN EN 60811-505, oddíl 4.3, přinesly pozitivní výsledek v následující oblasti:

Nátěr povrchu vodiče HVI

V montážním návodu č. 1841_18S_0424_ 3022119_HVI Leitung_WEB [3] jsou definovány podmínky použití nátěru: „Z důvodu speciální konstrukce vnějšího pláště není u černého vodiče HVI zásadně přípustný nátěr. U šedého vodiče HVI není přípustný nátěr v oblasti koncovky, v další části vedení se však může barevně přizpůsobit. Barvy a laky musí být snášenlivé s PE. Barvy a laky mohou být rozpustné ve vodě, ale také s obsahem rozpouštědla.“
V montážním návodu č. 2119_18S_0424_ 3017714_HVI light plus_WEB [2] jsou definovány podmínky použití nátěru: „Vodič HVI light plus nesmí být natřen barvou v oblasti koncovky, v další části vodiče je však možné ho barevně přizpůsobit. Laky a barvy musí být vhodné pro použití s PE. Barvy a laky mohou být na bázi vody nebo rozpouštědel.“
Tyto zásady platí také pro izolační trubku DEHNiso Combi v oblasti koncovky, která je z materiálu sklolaminátu. Oblast koncovky slouží pro odizolování bleskových proudů do 200 kA a vysokých napětí do 900 kV, proto v této oblasti není možno nanášet žádný nátěr.
Hliníkové jímače je možno eloxovat jakoukoli barvou.

Požárně bezpečnostní hledisko [8 a 9]

Stále diskutovanou problematikou oblasti ochrany před bleskem je požadavek odst. 2 § 9 vyhlášky č. 268/2011 Sb., která uvádí, že „zařízení tvořící systém ochrany stavby a jejího uživatele před bleskem nebo jinými atmosférickými elektrickými výboji musí být navrženo z výrobků třídy reakce na oheň nejméně A2“.
Ve vztahu k výše uvedenému je potřeba si uvědomit skutečnost, že v případě vodičů HVI se nejedná o vyhrazený stavební výrobek ani o stavební konstrukci určenou k zabudování do stavby, jejichž uvedení na trh podléhá nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 305/2011, a u nichž by tedy bylo nutné požadovat ověření stálosti vlastností z hlediska reakce na oheň.

Z toho jednoznačně vyplývá, že na vodiče HVI light plus, HVI long a HVI power se nemohou vztahovat výše uvedené požadavky obsažené jednak v ustanovení § 6, ale zejména v ustanovení § 9 odst. 2 vyhlášky č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, ve znění vyhlášky č. 268/2011 Sb., a tudíž ani ověření třídy reakce na oheň.
Tento požadavek byl implementován bez přihlédnutí k souvisejícím předpisům. Pro kabelové vedení by se jednalo o technicky nesplnitelnou podmínku, protože evropské technické specifikace třídu reakce kabelů na oheň A2 vůbec nezavádějí. Evidentně tedy jde o nadtarifní překážku volnému pohybu zboží v rámci Evropského hospodářského prostoru (EU+ESVO).

Shrnutí

V daném případě se jedná o kontrolu oteplení vodiče podle ČSN EN 62305-1 ed. 2.
V konečném důsledku přináší řešení pomocí izolovaného hromosvodu tyto výhody:

• Vysokonapěťové vodiče představují naopak vyšší technický standard než soubor českých technických norem ČSN EN 62305-1 až 4 ed. 2, protože navíc oproti tomuto souboru řeší také vysoká napětí až do hodnot 900 kV.
• Jednoduché řešení pro železobetonové budovy se skleněnými fasádami, plechovými střechami, či pro dřevostavby. Dále pak pro stavby s hořlavými střechami nebo hořlavými stěnami.
• Snadná rekonstrukce hromosvodu pro stávající technologické objekty.
• Je zajištěna disponibilita komunikací a technologických funkcí s ohledem na následné výpadky výroby v průběhu bouřkové činnosti.
• Izolace bleskových proudů do hodnoty 200 kA vůči vnitřním metalickým systémům.
• Nejbezpečnější řešení vnější ochrany před bleskem pro prostředí s nebezpečím výbuchu a požáru na základě normy ČSN EN 62305-3 ed. 2, čl. 5.1.2.

DEHN s.r.o.
Pod Višňovkou 1661/33, 140 00 Praha
Tel: +420 222 998 880
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.dehn.cz

Referenční stavby, publikace a certifikáty vodičů HVI

Na webových stránkách firmy DEHN s.r.o. dochází k pravidelné aktualizaci nejen referenčních staveb, ale také publikací a brožur:
• www.dehn.cz/cs/obytne-a-verejne-budovy 
• www.dehn.cz/cs/rodinne-domy-a-drevostavby 
• www.dehn.cz/cs/objekty-s-plechovou-strechou 
• www.dehn.cz/cs/nemocnice-a-zdravotni-zarizeni 
• www.dehn.cz/cs/objekty-s-fotovoltaickymi-aplikacemi 
• www.dehn.cz/cs/historicke-a-pamatkove-chranene-objekty 
• www.dehn.cz/cs/referencni-architektura 
• www.dehn.cz/cs/zeleznicni-systemy 
• www.dehn.cz/cs/prostredi-s-nebezpecim-vybuchu 
• www.dehn.cz/cs/referencni-architektura 
• www.dehn.cz/cs/ceske-dokumenty-k-vyrobkum#Referencni-videa 
• www.dehn.cz/cs/brozury 
• www.dehn.cz/cs/ceske-dokumenty-k-vyrobkum#Vzorove-projekty 
• www.dehn.cz/cs/ceske-dokumenty-k-vyrobkum#Certifikaty-a-zkusebni-zpravy 

Literatura:
[1] Heidlerova funkce proudové vlny 150 kA, 10/350 µs, Software Matlab
[2] Montážní návod č. 2119 / Update 04.24 Mat-No. 3017714, Copyright 2024 ^© DEHN SE / protected by ISO 16016
[3] Montážní návod č. 1841 / Update 04.24 Mat-No. 3022119, Copyright 2024 ^© DEHN SE / protected by ISO 16016
[4] Montážní návod č. 1829 / Update 04.24 Mat-No. 3021445, Copyright 2024 ^© DEHN SE / protected by ISO 16016
[5] Brocke, R., Spitz, F., Stanovisko k průřezům HVI long, HVI light plus, Copyright 2024 © DEHN SE, 3. 7. 2024
[6] Kutáč, J., Hájek, J., Vyjádření k životnosti vodičů řady HVI, Copyright 2024 ^© DEHN s.r.o., 16. 7. 2024
[7] Spitz, F., Schumann, J., Stanovisko k navýšení teplotního rozsahu HVI gray (šedý), Copyright 2024 ^© DEHN SE / protected by ISO 16016, 12. 8. 2024
[8] Hošek, Z., Odborné vyjádření k HVI, čj. 003-3/ZH-2019, ze dne 18. 10. 2019
[9] Černochová, E., Požadavky na systém ochrany před bleskem, 10. 9. 2024