6.3.6.8.1
ČSN EN 62305-1 Ochrana před bleskem – Část 1:obecné
principy
Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv
NahoruBleskové proudy a jejich parametry
Blesky vznikají převážně při bouřkách. Podle vzniku se
rozlišují:
-
bouřky z tepla, kdy se země v určitém místě zahřívá
intenzivním slunečním zářením a ohřáté vrstvy vzduchu nad povrchem země jako
lehčí stoupají vzhůru;
-
bouřky frontální, při nichž následkem postupu studené
fronty vytlačuje studený vzduch teplý vzduch směrem nahoru;
-
bouřky orografické, při nichž jsou spodní vrstvy
teplého vzduchu následkem terénního vyvýšení vytlačovány větrem vzhůru.
Při úderu blesku v dané oblasti dochází k vyrovnání potenciálů
mezi mrakem a zemí. Rozdíl potenciálů mezi mrakem a zemí může činit až desítky
MV. V přírodě vznikají negativní (90% výskyt) a pozitivní (10% výskyt) výboje
(rozhodující je polarita mraku). Z mraku sestupuje tzv. vůdčí výboj (leader)
blesku a ze země (objektu) vstřícný výboj (streamer). Dojde-li ke spojení
těchto dvou výbojů, vytvoří se hlavní kanál potřebný pro průchod bleskového
proudu. Dlouhodobými měřeními bylo zjištěno, že cca 50 % úderů blesku se skládá
jen z jednoho (prvního) výboje a cca 50 % úderů blesku je složeno z prvního a
následujících výbojů (viz následující obrázek). V přírodě se nejčastěji
vyskytují negativní sestupné výboje. V rovinatých oblastech nebo u nízkých
budov je možno očekávat sestupné výboje. U vysokých objektů (telekomunikačních
vysílačů, stanic mobilních operátorů, věží kostelů) převládají vzestupné výboje
s širokým rozvětvením.
Simulované průběhy bleskových proudů [3]
Z hlediska hromosvodní ochrany před bleskem mají nejdůležitější
význam bleskové výboje, které mohou vzniknout mezi mrakem a zemí. Na druhé
straně mezimrakové výboje jsou důležité pro stanovení ochranných opatření z
hlediska vnitřní ochrany před bleskem. Těmito výboji se vytvářejí indukovaná
přepětí v silových nebo sdělovacích vedeních či přímo v obvodech zařízení.
Bleskům předchází silná intenzita elektrického pole mezi bouřkovým mrakem a
zemí, takže za tmy nebo šera je někdy možné pozorovat tzv. Eliášův oheň.
NahoruVýboje bleskového proudu (předchozí obrázek)
První výboj blesku je charakteristický vlnou bleskového proudu
10/350 µs o vrcholové hodnotě, která může dosáhnout až hodnoty 200 kA. Tento
parametr bleskového proudu je důležitý pro energetické dimenzování jímací
soustavy – návrh průřezu podle daného materiálu. Jedním bodem úderu musí projít
náboj bleskového proudu, který je dán plochou vlny 10/350 ms (náboj bleskového
proudu Q = ∫ i · dt).
Tento výboj je důležitý také pro dimenzování ekvipotenciálního
pospojování proti blesku – instalace svodičů přepětí SPD typu 1.
Oblast dlouhého výboje je důležitá především z hlediska oteplení
svodů a spojů, které mohou být namáhány až 400 A po dobu 0,5 s. Nebudou-li
dodrženy hodnoty pro přechodné odpory spojů podle ČSN EN
62305-3 , článek 4.3, může dojít v důsledku tohoto tepelného působení k
nebezpečnému jiskření, případně i k explozím.
Následné výboje o tvaru vlny 0,25/100 µs jsou nebezpečné z
důvodu obrovské strmosti čela impulzu. Zde není rozhodující vrcholová hodnota
proudu, ale strmost čela impulzu. Ta způsobí indukovaná napětí v přívodních
vedeních ke koncovým zařízením. Proto je důležité osazovat v elektrických
instalacích svodiče přepětí SPD typu 2 a typu 3.
Tato měření v přírodních podmínkách na celém světě započala již
počátkem 20. století. Na Monte San Salvatore ve Švýcarsku byl proveden dosud
nejkompletnější výzkum blesku současným optickým a elektrickým měřením. V České
republice jedním z míst, kde byla prováděna tato měření, byla Štramberská Trůba
na Novojičínsku. Měření prováděl EGÚ Brno metodou remanentního magnetismu
pomocí magnetických tyčinek. V současné době se již měří údery blesku
elektronicky pomocí meteorologického radiolokátoru v Praze a v Mohelnici.
Měření se provádí od roku 2002. Meziročně se mohou údaje lišit až o 50 %. Má-li
mít měření vypovídající schopnost, pak by mělo trvat minimálně 10 let. Proto v
současné době je možno použít novější izokeraunickou mapu ČR, kterou je možno
objednat u ČHMÚ (Českého hydrometeorologického ústavu) Praha.
Původní izokeraunická mapa ČR a SR bouřkových dní (z roku
1970)
Poznámka: Mapa průměrného ročního počtu dní
(izokeraunická) s bouřkou, zpracovaná
… 