Kombinace uzemnění pro ochranu před bleskem s uzemněním pro elektrické instalace.

Potřeba elektrického propojení zemnící smyčky ochrany před bleskem instalované přímo na budově se zemnící smyčkou pro elektroinstalace je předepsána v aktuálních regulačních dokumentech (PUE). Citujeme doslovně: „Uzemňovací zařízení pro ochranné uzemnění elektrických instalací budov a staveb a ochranu před bleskem kategorie 2 a 3 těchto budov a staveb by měla být zpravidla společná.“ Nejběžnější jsou 2. a 3. kategorie, do 1. kategorie patří výbušné předměty, na které jsou kladeny zvýšené požadavky na ochranu před bleskem. Přítomnost fráze „zpravidla“ však implikuje možnost výjimek.

Moderní kancelářské a nyní obytné budovy obsahují mnoho systémů podpory života. Je obtížné si představit absenci ventilačních systémů, hasicích systémů, video dohledu, kontroly přístupu atd. Návrháři takových systémů se přirozeně obávají, že „jemná“ elektronika selže v důsledku blesku. Zároveň mezi odborníky vyvstávají určité pochybnosti o proveditelnosti spojení obrysů dvou typů uzemnění a vyvstává touha „v mezích zákona“ navrhnout elektricky nepropojené uzemnění. Je tento přístup možný a skutečně zlepší bezpečnost elektronických zařízení?

Proč je nutné kombinovat zemní smyčky?

Při úderu blesku do hromosvodu dojde ke krátkému elektrickému impulsu o napětí až stovek kilovoltů. Při takto vysokém napětí může dojít k průrazu mezery mezi hromosvodem a kovovými konstrukcemi domu včetně elektrických kabelů. Důsledkem toho bude vznik nekontrolovatelných proudů, které mohou vést k požáru, selhání elektroniky a dokonce i zničení prvků infrastruktury (např. plastového vodovodního potrubí). Zkušení elektrikáři říkají: “Dej blesku cestu, jinak si ho najde sám.” Proto je povinné elektrické uzemnění.

Ze stejného důvodu PUE doporučuje elektricky kombinovat nejen uzemnění umístěná ve stejné budově, ale také uzemnění geograficky blízkých objektů. Tento koncept se týká objektů, jejichž uzemnění je tak blízko, že mezi nimi není žádná zóna nulového potenciálu. Spojení několika uzemnění do jednoho se provádí v souladu s normami PUE-7, bod 1.7.55, spojením zemnících vodičů s elektrickými vodiči v počtu nejméně dvou kusů. Kromě toho mohou být vodiče buď přirozené (například kovové prvky konstrukce budovy) nebo umělé (dráty, pevné přípojnice atd.).

Jedno společné nebo samostatné uzemňovací zařízení?

Zemnící vodiče pro elektroinstalace a ochranu před bleskem mají různé požadavky a tato okolnost může způsobit určité problémy. Zemnící elektroda pro ochranu před bleskem musí v krátké době vybít do země velký elektrický náboj. Současně je podle „Pokynů k ochraně před bleskem RD 34.21.122-87“ konstrukce zemnící elektrody standardizována. Pro hromosvod jsou podle tohoto návodu nutné minimálně dva svislé nebo radiálně vodorovné zemnící vodiče, s výjimkou hromosvodu kategorie 1, kdy jsou potřeba tři takové kolíky. Proto jsou nejběžnější možností uzemnění hromosvodu dva nebo tři kolíky, každý o délce asi 3 m, spojené kovovým pásem zapuštěným alespoň 50 cm do země. Při použití dílů vyráběných společností ZANDZ je taková zemnící elektroda odolná a snadno se instaluje.

Uzemnění pro elektroinstalaci je úplně jiná věc. V normálním případě by neměla překročit 30 Ohmů a pro řadu aplikací popsaných v pokynech oddělení, například pro mobilní komunikační zařízení – 4 Ohmy nebo ještě méně. Takovými uzemňovacími elektrodami jsou kolíky dlouhé více než 10 m nebo i kovové desky umístěné ve velkých hloubkách (až 40 m), kde půda ani v zimě nezamrzá. Vytvořit takový hromosvod se dvěma nebo více prvky zakopanými v desítkách metrů je příliš nákladné.

Pokud parametry půdy a požadavky na odolnost umožňují jediné uzemnění v objektu pro hromosvody a uzemnění elektroinstalace, nic tomu nebrání. V ostatních případech se pro hromosvod a elektroinstalaci vyrábějí různé zemnící smyčky, které však musí být elektricky zapojeny, nejlépe v zemi. Výjimkou je použití některých speciálních zařízení, která jsou obzvláště citlivá na rušení. Například zařízení pro záznam zvuku. Takové zařízení vyžaduje samostatné, tzv. technologické uzemňovací zařízení, které je přímo uvedeno v návodu. V tomto případě je vyrobeno samostatné uzemňovací zařízení, které je připojeno k systému vyrovnání potenciálu budovy přes hlavní zemnící sběrnici. A pokud takové připojení není stanoveno v návodu k obsluze zařízení, jsou přijata zvláštní opatření, aby se zabránilo tomu, aby se lidé současně dotýkali uvedeného zařízení a kovových částí budovy.

Elektrické uzemnění

Obvod s několika elektricky propojenými zeměmi zajišťuje splnění různých, někdy protichůdných požadavků na uzemňovací zařízení. Podle PUE musí být uzemnění, stejně jako mnoho jiných kovových prvků budovy, stejně jako zařízení v ní instalované, spojeno systémem vyrovnání potenciálu. Vyrovnání potenciálu se týká elektrického spojení vodivých částí k dosažení stejného potenciálu. Existují hlavní a doplňkové systémy vyrovnání potenciálu. Zemnící spoje jsou připojeny k hlavnímu systému vyrovnání potenciálu, to znamená, že jsou vzájemně propojeny přes hlavní zemnící sběrnici. Vodiče připojující uzemnění k této sběrnici musí být zapojeny podle radiálního principu, to znamená, že jedna větev z uvedené sběrnice vede pouze k jedné zemi.

Pro zajištění bezpečného provozu celého systému je velmi důležité použít co nejspolehlivější spojení mezi uzemněním a hlavní zemnící sběrnicí, které nezničí blesk. Chcete-li to provést, musíte dodržovat normy PUE a GOST R 50571.5.54-2013 „Nízkonapěťové elektrické instalace. Část 5-54. Uzemňovací zařízení, ochranné vodiče a vodiče ochranného vyrovnání potenciálu“ s ohledem na průřez vodičů systému vyrovnání potenciálu a jejich vzájemné propojení.

Ani velmi kvalitní systém vyrovnání potenciálu však nemůže zaručit absenci napěťových rázů v síti při úderu blesku do budovy. Spolu s dobře navrženými zemnícími smyčkami vás tedy od problémů ušetří zařízení na ochranu proti přepětí (SPD). Taková ochrana je vícestupňová a selektivní povahy. To znamená, že na zařízení musí být instalována sada přepěťových ochran, jejichž výběr prvků není snadný úkol ani pro zkušeného odborníka. Naštěstí jsou k dispozici hotové sady SPD pro typické aplikace.

Závěry

Doporučení PUE o elektrickém připojení všech zemnících smyček v budově je oprávněné a při správné implementaci nejenže neohrožuje složitá elektronická zařízení, ale naopak je chrání. V případě, že je zařízení citlivé na rušení bleskem a vyžaduje vlastní samostatnou zemnící elektrodu, lze nainstalovat samostatné procesní uzemnění v souladu s manuálem dodaným se zařízením. Systém vyrovnání potenciálu, který kombinuje různé zemnící smyčky, musí zajistit spolehlivé elektrické připojení a do značné míry určuje celkovou úroveň elektrické bezpečnosti v zařízení, proto je třeba mu věnovat zvláštní pozornost.