A villámcsapás gyakran nem ér véget egyszeri főkisüléssel, hanem megismétlődik.
A villámra jellemző a nagy áramerősség, amely eléri a 10-50 kA közötti értéket, de ennél sokkal nagyobb áramok is kialakulhatnak. A főkisülés után, néhány másodperccel, további néhány száz A-es kisülések is keletkeznek.
Villámcsapáskor épületen belül, az 1 MV-ot is elérheti a túlfeszültség.
A túlfeszültségen túlmenően, a villámcsapáskor keletkezett áramnak jelentős hőhatása is van. A főkisülés elérheti a több ezer kelvin nagyságú, hőmérsékletet is.
A villámcsapáskor létrejött áramnak hő-, erő-, kémiai és hanghatásai is vannak. A hőhatására a fémrészek megolvadnak, az erőhatásra a párhuzamos áramvezetők elgörbülnek, pl. antenna vagy csatlakozó tetőtartó rendszerekben.
|
A villámáram káros hatásai:
HÅ‘hatás: a felfogó, levezetÅ‘ben fellépÅ‘ ohmos melegedés okozza. HÅ‘hatást okoz még a becsapódási ponton kialakuló talpponti melegedés. A vezetÅ‘knek olyan keresztmetszetűnek kell lenniük, hogy azok felmelegedése ne okozzon a környezetük számára tűzveszélyt. A talpponti melegedésbÅ‘l származó sérülések a villámvédelmi rendszer mindazon elemein megfigyelhetÅ‘k, amelyeken Ãvkisülés alakulhat ki (pl. felfogó rendszerek, szikraköz stb.), a talppontban megolvadás és anyagfogyás léphet fel. A talppont közelében több hÅ‘energia keletkezik, mint amennyit a fém el tud vezetni, ez egyrészt sugárzás révén távozik, másrészt megolvasztja és elpárologtatja a fémet.
Mechanikai hatások , dinamikus erÅ‘hatás : két árammal átjárt vezetÅ‘ között mágneses erÅ‘hatás jön létre, vagy egyetlen vezetÅ‘ esetén akkor, ha abban iránytörés van, vagy hurkot alkot: a gyengén rögzÃtett levezetÅ‘k kiszakadnak, az esÅ‘csatorna csövek összeroppannak. Az élÅ‘ fába csapó villámáram felgÅ‘zöli a fa nedvességét, a táguló gÅ‘z lerobbantja a kérget és az ágakat.
Akusztikus nyomáshullám által okozott károsodás: a kisülési csatornában folyó villámáram nyomáshullámot hoz létre.(ablaküveg betörik). A gyakorlatban a hó és mechanikahatások együtt jelentkeznek.
Élettani hatása az emberre: áramütés és égési sérülések (a bÅ‘r felszÃnén kirajzolódó áramjegyek ún. Lichtenberg- rajzolat) keletkeznek, a ritka túlélÅ‘knél idegrendszeri károsodás is fellép.
Másodlagos hatás : a becsapó villám áramát nagy indukciójú változó mágneses tér veszi körül, ezért a környezÅ‘ fémvezetÅ‘kben az feszültséget indukál. Zárt vezetÅ‘hurokban áram indul meg, de nyitott hurokban több KV túlfeszültség keletkezik – pl. a becsapás helyétÅ‘l 100m távolságra 1 m vezetÅ‘ben 2000V -, ami Ãvkisüléssel záródhat. A túlfeszültség tönkreteszi az elektronikai készülékeket illetve az erÅ‘sáramú szigeteléseket is átütheti, utóbbinál Ãgy zárlat keletkezhet. A károk elkerülése miatt szükséges a külsÅ‘ - és belsÅ‘ villám védelem .
|
A villám dinamikai hatásai
A villámcsatornában vagy valamilyen vezetőben folyó villámáram maga körül mágneses erőhatást hoz létre, amely erőhatás hat minden olyan egyéb vezetőre amelyben ugyancsak folyik áram. Amennyiben csak egyedül vezeti az áramot (villámáram) és mellette nincs másik vezető, akkor nem keletkezik erőhatás. A villámáramot vezető (pl. levezető) iránytörésekor már keletkezhet párhuzamos vezető rész, és akkor a két párhuzamos szakasz között már létrejön kölcsönös erőhatás. A párhuzamos vezetőkben folyó egyirányú (azonos irányú) áramok olyan mágneses erőteret hoznak létre amelyek egymást vonzzák.
A különbözÅ‘ irányúak azonban taszÃtják egymást. Ilyen taszÃtó hatás léphet fel pl. úgynevezett áramhurok esetében.
Az áramhurok által létrehozott taszÃtó erÅ‘ket kiküszöbölhetjük, ha az áramhurok két vége közötti távolság (s) a vezetÅ‘ mentén mért út (L) legfeljebb tizedrésze.
Kémiai hatása elsősorban a földbe helyezett vezetékeken jöhet létre.
A hanghatás légköri nyomás formájában jelentkezik és ablaktöréshez esetleg riasztó rendszerek, beindÃtásához vezet.
A villámcsapás lehet:
- közvetlen;
- közvetett.
Közvetlen a villámcsapás, amikor a felhő és a föld, illetve a földet képviselő villamos hálózat vezetékrendszere között iön létre.
Közvetett, amikor a vezetékrendszer feltöltődik az egyik felhőtől, majd egy másik felhő felé kisül.
|
|
 |
A légkörből eredő túlfeszültség elleni védelem (MSZ 274)
A villámcsapás útján keletkező túlfeszültség elleni védelem
a) Az elektrosztatikus feltöltődés elleni védelem
A védelmet alapvetÅ‘en, a hálózat egy pontjának a földdel való egyesÃtése jelenti. Ezt a kisfeszültségű hálózatot tápláló transzformátor csillagpontjának a földelésével oldják meg.
Nem földelt csillagpontú hálózat esetén a három fázisvezető és a föld közé fojtótekercseket iktatnak.
Az elektrosztatikus töltés egyenfeszültségű, ezért a fojtótekercsek az egyenfeszültségből eredő áramot átengedik a föld felé.
A hálózat váltakozófeszültségével szemben nagy az impedanciája a tekercseknek, ezért a rajtuk áthaladó áram és a veszteség nagyon kis értékű.
|
b) Villámcsapásból eredő túlfeszültség elleni védelem
A villámcsapás által a vezetéken létrejött túlfeszültséget, túlfeszültség levezetőkön keresztül vezethetjük le.
A túlfeszültség levezetÅ‘ működése hasonló, pl. a villany vÃzmelegÃtÅ‘nél is alkalmazott túlnyomás levezetÅ‘höz. A vÃz túlnyomása, egy rugóerÅ‘ ellenében szelepet nyit, majd a túlnyomás megszűnte után a szelepet a rugó visszazárja.
A túlfeszültség levezető, a megengedettnél nagyobb feszültséget átengedi a föld felé. A túlfeszültség megszűnése után a levezető, szigetelő szerepet tölt be.
A túlfeszültség levezetőkkel szemben támasztott követelmények:
- biztonságosan, vezesse le a túlfeszültséget mielőtt a berendezés, meghibásodna,
- a közvetlen villámcsapást is vezesse le,
- a túlfeszültséghullám megszűnése után, gyorsan zárja el az üzemi feszültség útját a föld felé,
- kis karbantartási igényű legyen, az időjárási igénybevételeknek álljon ellen.
|
Épületek villámvédelmi csoportosÃtása |
Az épületeket a villámcsapás elleni védelem szempontjából, a következÅ‘k szerint, (az MSZ 2364 szerint) csoportosÃtják.
Rendeltetés szerint (R1-R5):
R1 csoport közönséges épület, ill. épÃtmény, lakóház, irodaház, felvonulási épület, stb.
R2 csoport kiemelt épület, ill. épÃtmény: jelentÅ‘s kulturális értéket képviselÅ‘, tömegek (500 fÅ‘nél nagyobb) befogadására szolgáló
R3 csoport tűzveszélyes épület: ill. épÃtmény (C tűzveszélyességi osztály)*
R4 csoport tűz- és robbanásveszélyes épület: (B tűzveszélyességi osztály)*
R5 csoport fokozottan tűz- és robbanásveszélyes épület: (A tűzveszélyességi osztály)*
- :* Jelenleg az Országos Tűzvédelmi Szabályzat (OTSZ) szerinti besorolással egyezik meg.
Magasság és környezet szerinti csoportok (M1-M4):
Az épületek magasság szerinti csoportosÃtása az épület vagy épÃtmény saját magasságán kÃvül figyelembe veszi a környezetben lévÅ‘ épületek és egyéb tárgyak magasságát és a környezetnek a villámcsapási veszélyt növelÅ‘ vagy csökkentÅ‘ hatásait is.
A villámvédelmi besorolás szempontjából az épület magassága (jele: M) az épület, ill. épÃtmény legmagasabb pontjának az alaprajzi körvonal mentén lévÅ‘ legmélyebb terepszinttÅ‘l mért magassága.
- 20 m-nél alacsonyabb(családi ház), 20-30 m közötti Pl. Házgyári lakótömb) és 30 m-nél magasabb épületek (nagy irodaházak);
- magas környezetben lévÅ‘ alacsony épület, amelyet 20 m-es körzetben legalább 10 m-el magasabb épületek vesznek körül. Ebben az esetben villám elleni védelem kialakÃtása nem szükséges;
- fokozott becsapódási veszélyű az az épület, amelyik a környezetéből kiemelkedik és legalább 10 m magasságú.
TetÅ‘szerkezet és borÃtás anyaga szerint (T)
A csoport meghatározásánál többféle szempontot (tényezÅ‘t) kell figyelembe venni, mivel a tetÅ‘zetek sokféle változatban készülhetnek. Lehet olyan tetÅ‘, amelynél a tetÅ‘ éghetÅ‘ anyagból van, de a héjazat nem éghetÅ‘ (Pl. fagerenda tetÅ‘szék, cserép borÃtással).
A tetőszerkezet éghető vagy nem éghető anyagból van, a héjazat éghető vagy nem éghető anyagból, van. (T1-T5).
KörÃtÅ‘ falak anyaga szerinti csoportosÃtás (K1-K3):
Az épület körÃtÅ‘ falait aszerint csoportosÃtjuk, hogy - miután a levezetÅ‘(k) általában ezek közelében helyezkednek el - hogyan bÃrják el a villámáram okozta hÅ‘hatásokat, illetve a fal esetleges fémszerkezete(i) önmagában alkalmas-e a villámáram levezetésére.
- KI - nem éghető fal (tégla, beton salakbeton stb. ha összefüggő fémrészt nem tartalmaz).
- K2 - fémszerkezetű fal, amely összefüggÅ‘ fémszerkezetű (fémvázú) vagy legalább 0,5 mm vastag fémlemez borÃtású fal, valamint összefüggÅ‘ acélbetétekkel készült acélbeton fal.
- K3 - éghetÅ‘ fal, amely (könnyen, közepesen vagy nehezen) éghetÅ‘ anyagokból készült vagy ilyennel van borÃtva, ha összefüggÅ‘ fémszerkezetet nem tartalmaz.
KörnyezÅ‘ levegÅ‘ szennyezettsége szerinti csoportosÃtás (S1-S4):
Az épületet környezÅ‘ levegÅ‘ tiszta vagy szennyezett volta rendkÃvüli mértékben befolyásolja a villámhárÃtó berendezés fém részeinek az élettartamát.
- S1 tiszta levegőjű környezet, ahol gyakorlatilag szennyezetlen levegő a fémek korrózióját, nem okozza;
- S2 mérsékelten szennyezett légkör, ahol gyakorlatilag csak a fűtési égéstermékek szennyezik a légkört;
- S3 erÅ‘sen szennyezett környezet, ahol a légkör a fémek korrózióját gyorsÃtja (pl. vegyi üzemek);
- S4 erÅ‘sen agresszÃv környezet, ahol a légkört olyan vegyi anyagok, gázok, gÅ‘zök szennyezik (kénsav, nitrogénvegyületek, klór, sósav), amelyek a fémek erÅ‘s korrózióját okozzák.
A belsÅ‘ villámvédelem kialakÃtása szempontjából a másodlagos villámcsapások és túlfeszültségek következményei szerint az épületeket és épÃtményeket úgynevezett „H" csoportokba sorolják:
- H1 - másodlagos hatásokkal szemben érzéketlen épület,
- H2 - belső kisülés által helyileg veszélyeztetett épület,
- H3 - túlfeszültség miatt mérsékelten veszélyeztetett épület,
- H4 - belső kisülés, vagy túlfeszültség miatt jelentősen veszélyeztetett épület,
- H5 - túlfeszültség miatt fokozottan veszélyeztetett épület.
|
Villámvédelmi berendezések ellenőrzése |
A villámvédelmi berendezések megfelelÅ‘sségét, a kivitelezés után, ellenÅ‘rizni kell. A szabványok elÅ‘Ãrják az idÅ‘közönkénti vizsgálatokat, melyeket csak az arra vizsgával jogosÃtott személy, személyek végezhetik el.
A vizsgálat a villámhárÃtó összes látható részének (felfogó, levezetÅ‘, összekötÅ‘), szabad szemmel látható részeire kiterjed. Különösen ügyelni kell a korrózió megjelenési formáira. Az eredeti kivitelhez képest sokszor változtatásokat végeznek az épÃtményeken, amelyek megváltoztathatják a villámvédelelem kialakÃtását is. EllenÅ‘rizni kell a változtatás szakszerűségét is.
A földelÅ‘berendezés földelési ellenállás értékét méréssel állapÃtjuk meg. A földelési ellenállás méréséhez a levezetéseket le kell választani a földelÅ‘berendezésrÅ‘l. Minden vizsgálati értéket, észrevételt jegyzÅ‘könyvezni kell.
A földelési ellenállás mérését az MSZ 4851-2:1990 szabvány elÅ‘Ãrásai alapján kell elvégezni. A földelési ellenállás két részbÅ‘l áll:
a) a földelővezető ellenállása és a
b) szétterjedési ellenállásból.
A földelési ellenállás a földelőhöz való csatlakozás és a távoli (a táplálást adó transzformátor leföldelt csillagpontja), lényegében a nulla potenciálnak tekinthető pont, közötti ellenállás. A szétterjedési ellenállás lényegében nem mérhető, de a fémalkatrészei kis ellenállása miatt tulajdonképpen megegyezik a mért földelési ellenállással.
A földelési ellenállást gyengeáramú és erősáramú módszerrel is mérhetjük.
Mindkét esetben V-A mérÅ‘s módszert alkalmazunk, ahol az árammérÅ‘ műszer a földelÅ‘n átfolyó áramot (Im), a feszültségmérÅ‘ műszer a távoli nulla ponthoz viszonyÃtot feszültségkülönbséget (Um) méri.
Az erősáramú V-A mérős módszert ajánlja elsősorban a szabvány a villámvédelmi földelések mérésére.
A földelési ellenállás értékét, a mérési eredmények a képen szereplÅ‘ egyenlet segÃtségével számÃtjuk.
|
A mérendÅ‘ földelÅ‘höz (Rx) viszonyÃtva, kb. 20-20 m távolságra el kell helyezni még két földelÅ‘szondát. Az áramszonda (segédszonda) egy másik földelÅ‘szonda is lehet.
A mérést tápláló energiaforrás, helyi energiaforrás (gyengeáramú) is lehet. A feszültségszondának olyan helyet válasszunk, amely elég távol van mind a mérendő (Rx), mind az áramszondától.
Gyengeáramú földelési ellenállást mérhetünk ún. célműszerrel is, amikor a műszeren megfelelÅ‘en kialakÃtott műszercsatlakozókhoz kötjük a szondáktól odavezetett mérÅ‘vezetékeket. A műszergyártók különféle célműszereket gyártanak a földelési ellenállás mérésére.
|
Villámvédelem szerelésének munkavédelmi elÅ‘Ãrásai |
VillámhárÃtók szerelése közben a tetÅ‘n is kell dolgozni. A tetÅ‘n való munkavégzés során csak olyan dolgozót szabad foglalkoztatni, aki nem szédül, normális a vérnyomása. Egyszóval akinek az erre jogosÃtó orvosi vizsgálata van, magasban végzendÅ‘ munkára jogosult.
Ezt a követelményt elsősorban a munkáltatónak kell ellenőrizni. De a vele együttdolgozó munkatársnak is tudnia kell, hogy a beosztott szerelő alkalmase a magasban végzendő munkára.
A 25 fokos, vagy ennél meredekebb tetőn csak biztonsági övvel és kötéllel szabad dolgozni. A kötél csak olyan hosszú lehet, hogy a dolgozó szabadon mozoghasson, de a leeséstől megvédje. A munka vezetőjének kötelessége ellenőrizni a biztonsági eszközök használatát. A munka megkezdése előtt ellenőrizni kell a biztonsági öv és a kötél állapotát!
Csúszós vagy 30 foknál meredekebb tetÅ‘n a biztonsági övön és kötélen kÃvül, tetÅ‘létrát is használni kell. A létra állapotát és méreteinek megfelelÅ‘sségét még használat elÅ‘tt kell ellenÅ‘rizni.
A szerelési anyagokat, szerszámokat leesés ellen védeni kell, olyan tárolókat kell alkalmazni, amelyek a szerszámok, anyagok leesését megakadályozzák.
A járdának azt a részét, amely fölött a tetÅ‘n dolgoznak, és amelyre a szerelési anyagok és szerszámok leeshetnek, körül kell kerÃteni. A korláttal, kötéllel vagy jelzÅ‘szalaggal elzárt járdarészen „Vigyázz, a tetÅ‘n dolgoznak" feliratú, figyelmeztetÅ‘ táblákat kell elhelyezni.
A munka befejezése után a tetÅ‘szerkezetet helyre kell állÃtani és az esetleges hulladéktól meg kell tisztÃtani. |
|
