128
Ochrona przeciwprzepięciowa w obiektach przemysłowych
Instalacje elektryczne w obiektach przemysłowych narażone są
na wystąpienie przepięć o wartości większej niż wytrzymałość
elektryczna izolacji użytkowanych urządzeń. Konieczne w związku
z tym jest stosowanie ochrony przeciwprzepięciowej. Wymagania
i zalecenia w tym zakresie są określone w rozporządzeniu Mini-
stra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warun-
ków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich
usytuowanie (DzU z 2002 r., nr 75, poz. 690 z późn. zm.) [1],
i dotyczą: instalacji elektrycznych (w tym urządzeń ich ochrony
przeciwprzepięciowej) oraz chroniących od wyładowań atmosfe-
rycznych. Instalacja elektryczna w budynku (obiekcie przemysło-
wym) powinna być zaprojektowana i wykonana w sposób zapew-
niający ochronę przeciwprzepięciową (§ 180 pkt. 2 [1]). Przy
czym dla nowych i modernizowanych rozwiązań należy obowiąz-
kowo stosować urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (§183
ust. 1 [1]). Dodatkowo budynek (obiekt przemysłowy) trzeba
wyposażyć w instalację zabezpieczającą od wyładowań atmosfe-
rycznych (§ 53 ust. 2 [1]). Obowiązek ten odnosi się do budyn-
ków wyszczególnionych w normie dotyczącej ochrony odgromo-
wej obiektów budowlanych.
Najważniejszą normą w zakresie ochrony instalacji elektrycznych
przed przepięciami jest PN-HD 60364-4-443:2016 „Instalacje
elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia
bezpieczeństwa. Ochrona przed zaburzeniami napięciowymi
i zaburzeniami elektromagnetycznymi. Ochrona przed przepię-
ciami atmosferycznymi lub łączeniowymi” [10]. Natomiast
w przypadku urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej PN-HD
60364-5-534:2009 „Instalacje elektryczne w obiektach budowla-
nych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Urządzenia
do ochrony przed przepięciami” [11]. Zabezpieczeniom przed
skutkami wyładowań piorunowych w obiekty lub w ich pobliżu
poświęcona jest wieloarkuszowa norma PN-EN 62305 „Ochrona
odgromowa” [3]. Poszczególne jej części dotyczą następujących
zagadnień związanych z ochroną odgromową: „Część 1: Zasady
ogólne” [4], „Część 2: Zarządzanie ryzykiem” [5], „Część 3:
Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia” [6] i „Część 4:
Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach” [7].
x x x
Przepięcia
Przepięcia ze względu na ich pochodzenie dzieli się na dwie grupy:
• wewnętrzne – określane mianem komutacyjnych, są efektem czyn-
ności łączeniowych wewnątrz instalacji elektrycznej, takich jak: włą-
czanie prądów zwarciowych czy załączanie i wyłączanie urządzeń
o znacznych indukcyjnościach lub pojemnościach. W obiektach
przemysłowych przepięcia te związane są często z pracą niektórych
urządzeń wykorzystywanych w procesie technologicznym. Szczegól-
nie negatywne skutki w systemie zasilania wywołują takie odbior-
niki jak: spawarki, zgrzewarki, piece indukcyjne, szybko nawrotne
napędy elektryczne, silniki indukcyjne, dźwigi, windy, pompy
itp. [14]. Urządzenia narażone są na działanie przepięć komutacyj-
nych w sytuacji, gdy zasila się je z tego samego systemu, do którego
dołączone są odbiorniki generujące te przepięcia.
• zewnętrzne – powstają w efekcie wyładowania atmosferycz-
nego. Mogą wynikać z bezpośredniego trafienia pioruna w napo-
wietrzną linię zasilającą niskiego napięcia, w instalację odgro-
mową bądź w instalacje przewodzące, zlokalizowane na zewnątrz
budynku (obiektu przemysłowego) – monitoring, oświetlenie, kli-
matyzacja itp. Ponadto mogą być skutkiem wyładowania atmo-
sferycznego w obiekty znajdujące się w sąsiedztwie chronionego
budynku, a także w odległe linie zasilające niskiego napięcia.
Wówczas powstają przepięcia indukowane, które mogą pojawić
się nawet do 2 km od miejsca uderzenia pioruna [12].
Przepływ prądu piorunowego przez elementy instalacji elektrycz-
nej stanowi największe zagrożenie przepięciowe. Aby je właści-
wie ocenić, należy przyjąć odpowiedni jego rozpływ w sytuacji
bezpośredniego wyładowania w budynek (w tym przemysłowy).
Jest on określony w załączniku do normy PN-EN 62305-1 [3], co
pozwala na obliczenie jego prądu płynącego przez uziom oraz
przewodzące instalacje i części zewnętrzne. Najczęściej przyjmuje
się, że w przypadku bezpośredniego wyładowania atmosferycz-
nego w budynek (w tym przemysłowy) 50% prądu piorunowego
popłynie wprost do uziomu, a pozostałe 50% w przewodzące
instalacje obiektu (elektryczną, teleinformatyczną, centralnego
ogrzewania, wodną i gazową) [14]. Przy czym uwzględnia się
jedynie istniejące instalacje w budynku i zakłada równomierne
wnikanie prądu udarowego do zainstalowanych mediów. Coraz
częściej stosuje się jednak w przyłączonych mediach elementy
z tworzyw sztucznych, wówczas te instalacje lub ich fragmenty
nie uczestniczą w rozpływie prądów udarowych, zwiększając prze-
pływy występujące w innych instalacjach, w tym szczególnie
w elektrycznych. Podnosi to znacznie ryzyko pojawienia się w nich
dużych wartości prądów udarowych.
Wartość prądu piorunowego może osiągnąć w skrajnym przy-
padku nawet 200 kA, stąd biorąc pod uwagę wspomniane uwa-
runkowania instalacje elektryczne w budynku (w tym prze-
mysłowym) zagrożone są przepływem prądów piorunowych
o wartościach nawet do kilkudziesięciu kA.
Ochrona przeciwprzepięciowa
w obiektach przemysłowych
dr hab. inż. Waldemar Dołęga
Katedra Energoelektryki, Wydział Elektryczny,
Politechnika Wrocławska
Tab.1. Zagrożenia związane z poziomem ochrony odgromowej według PN-EN 62305-1 [4],
PN-EN 62305-3 [6]
Maksymalny prąd pioruna
Minimalny prąd pioruna
Poziom
LPL/LPS
Wartość
szczytowa
[kA]
Kształt
[μs/μs]
Prawdopodo-
bieństwo, że parametry
prądu są mniejsze niż
maks. podane wartości
[%]
Wartość
szczytowa
[kA]
Prawdopodo-
bieństwo, że parametry
prądu są większe niż
min. podane wartości
[%]
I
200 10/350
99
3
99
II
150 10/350
98
5
97
III
100 10/350
97
10
91
IV
100 10/350
97
60
84
