Η γείωση αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα των συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας, γι’ αυτό και η σωστή επιλογή και ο σχεδιασμός της απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή για να επιτευχθούν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα.
Άρθρο του Νικόλαου Σ. Κορακιανίτη*
Η αντικεραυνική προστασία είναι πλέον ιδιαίτερα διαδεδομένη, αφού τα κεραυνικά πλήγματα εντός κατοικημένων περιοχών πρέπει να αντιμετωπίζονται αποτελεσματικά. Αναπόσπαστο τμήμα των συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας είναι η γείωση αντικεραυνικής προστασίας, η οποία φροντίζει για την επίτευξη της αποστολής τους, διοχετεύοντας τα κρουστικά κεραυνικά ρεύματα στη γη.
Τι ονομάζεται «Σύστημα Αντικεραυνικής Προστασίας»
«Σύστημα Αντικεραυνικής Προστασίας» (ΣΑΠ) ονομάζεται το ολοκληρωμένο σύστημα με εξωτερικές και εσωτερικές εγκαταστάσεις που χρησιμοποιείται για την προστασία κατασκευών από κεραυνικά πλήγματα.
Είδη συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας
Τα Συστήματα Αντικεραυνικής Προστασίας διακρίνονται:
- Ως προς την τοποθέτησή τους σε σχέση με την υπό προστασία κατασκευή, σε:
- Εξωτερικά συστήματα, τα οποία έχουν ως σκοπό την προστασία των δομικών τμημάτων μίας κατασκευής, καθώς και των ανθρώπων και ζώων που βρίσκονται μέσα στην κατασκευή αυτή, από άμεσα κεραυνικά πλήγματα. Ένα τέτοιο σύστημα αποτελεί το αλεξικέραυνο, το οποίο αποτελείται από το συλλεκτήριο σύστημα, το σύστημα αγωγών καθόδου και το σύστημα της γείωσης.
- Εσωτερικά συστήματα, τα οποία έχουν ως σκοπό την προστασία των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών στοιχείων μίας κατασκευής, καθώς και των ανθρώπων και ζώων που βρίσκονται μέσα στην κατασκευή αυτή, από υπερτάσεις που θα εισέλθουν είτε από άμεσα είτε από έμμεσα κεραυνικά πλήγματα. Ένα τέτοιο σύστημα αποτελούν οι απαγωγοί υπερτάσεων.
- Ως προς την απομόνωση του κεραυνικού ρεύματος σε σχέση με την υπό προστασία κατασκευή, σε:
- Απομονωμένα συστήματα: Το συλλεκτήριο σύστημα και το σύστημα αγωγών καθόδου τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο, ώστε η διαδρομή διέλευσης του κεραυνικού ρεύματος να είναι απομονωμένη από την υπό προστασία κατασκευή.
- Μη απομονωμένα συστήματα: Το συλλεκτήριο σύστημα και το σύστημα αγωγών καθόδου τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο ώστε η διαδρομή της διέλευσης κεραυνικού ρεύματος να μην είναι απομονωμένη από την υπό προστασία κατασκευή.
Συνέπειες κεραυνικών πληγμάτων
Η δράση του κεραυνού μπορεί να είναι:
- Άμεση: Απευθείας πλήξη του ηλεκτρικού τόξου εκκένωσης στη συσκευή.
- Έμμεση: Δημιουργία υπερτάσεων σε κοντινά κυκλώματα.
Μέσω του εδάφους και ενεργειακών ή τηλεπικοινωνιακών δικτύων που βρίσκονται εντός της περιοχής του κεραυνικού πλήγματος, είναι δυνατό να μεταφερθούν υπερτάσεις σε αποστάσεις πάνω από δύο χιλιόμετρα.
Οι συνέπειες των κεραυνικών πληγμάτων ποικίλλουν, και μπορεί να είναι:
-Τραυματισμοί ή θάνατοι ανθρώπων και ζώων.
-Πρόκληση πυρκαγιάς.
-Ζημιές σε κτίρια.
-Βλάβες σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις.
-Βλάβες σε τηλεπικοινωνιακά συστήματα.
-Βλάβες σε ηλεκτρονικά συστήματα.
-Βλάβες σε εγκαταστάσεις ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Γειώσεις
Η σωστή επιλογή του συστήματος πλήρους αντικεραυνικής προστασίας απαιτεί να ληφθούν υπόψη πολλές παράμετροι, που σχετίζονται με τους τύπους αντικεραυνικών, τις συνεργαζόμενες συσκευές απόζευξης και την εκτίμηση του κινδύνου. Πριν το σχεδιασμό του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας πρέπει να εκτιμηθεί η στάθμη προστασίας στην οποία εντάσσεται η κατασκευή που μας ενδιαφέρει. Το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας εξασφαλίζει μια ασφαλή δίοδο των ρευμάτων των κεραυνών προς τη γη μέσω της γείωσης. Για την κατασκευή του συστήματος αυτού πρέπει να εκπονηθεί μελέτη.
Κατά τη μελέτη με αυτοψία θα πρέπει να διαπιστωθούν μεταξύ άλλων οι δυνατότητες ανάπτυξης των συλλεκτήριων βρόχων του συστήματος στη στέγη ή στο δώμα του κτιρίου, καθώς και οι δυνατότητες κατασκευής των απαιτούμενων γειώσεων του συστήματος (δηλαδή τι σύστημα γειώσεων μπορεί να κατασκευαστεί με βάση τα κατασκευαστικά δεδομένα του κτιρίου και του περιβάλλοντος χώρου).
Κατά τη διάρκεια της φάσης κατασκευής, είναι αναγκαίο να υλοποιηθούν τα σχέδια και οι προδιαγραφές που περιλαμβάνονται στη μελέτη. Αφού ολοκληρωθούν οι εργασίες, απαιτείται συνεχής παρακολούθηση μέσω μετρήσεων στους αγωγούς των συλλεκτήριων βρόχων, στους καθοδικούς αγωγούς, και προπάντων στην αντίσταση γείωσης. Σε περίπτωση που οι μετρήσεις της αντίστασης γείωσης δεν είναι ικανοποιητικές, απαιτείται η εγκατάσταση επιπρόσθετων συστημάτων γείωσης, προκειμένου να διασφαλιστεί η απαιτούμενη αντίσταση για τη σωστή και ασφαλή λειτουργία του συστήματος.
Το σύστημα γείωσης έχει ως στόχο τα εξής:
1) Προστασία του ανθρώπου από τις βηματικές τάσεις και τις τάσεις επαφής που αναπτύσσονται.
2) Προστασία της κατασκευής και του εξοπλισμού από κεραυνικά ρεύματα ή ρεύματα σφαλμάτων.
3) Μείωση του ηλεκτρικού θορύβου, εξασφάλιση ελάχιστης διαφοράς δυναμικού μεταξύ των διασυνδεδεμένων συσκευών και περιορισμό των ηλεκτρικών και μαγνητικών ζεύξεων.
Μία διάταξη γείωσης μπορεί –εφόσον ικανοποιεί τις απαιτήσεις των προτύπων ΕΛΟΤ HD 384, ΕΛΟΤ HD 60364-5-54 και ΕΛΟΤ EN 62305-3– να χρησιμοποιηθεί ταυτόχρονα ως:
- Γείωση προστασίας (ΡΕ)
- Γείωση λειτουργίας της ηλεκτρικής εγκατάστασης (Ν)
- Γείωση αντικεραυνικής προστασίας
- Γείωση συστημάτων επεξεργασίας πληροφοριών.
Η γείωση του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας είναι η σύνδεση των αντικεραυνικών εγκαταστάσεων προστασίας με τη γη, ούτως ώστε να διοχετεύονται τα κρουστικά κεραυνικά ρεύματα σε αυτή. ∆εν συνιστάται να είναι ανοιχτή αλλά συνεχής γείωση, κι έχει απώτερο σκοπό την προστασία των ανθρώπων και εγκαταστάσεων στο συγκεκριμένο χώρο.
Σύμφωνα με το πρότυπο του ΕΛΟΤ HD 60364-5-54, 542.2.1, εάν σε ένα κτίριο προβλέπεται αντικεραυνική προστασία, τότε το ηλεκτρόδιο γείωσης σχεδιάζεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις του προτύπου ΕΛΟΤ ΕΝ 62305-3 και κατασκευάζεται με εξαρτήματα που έχουν εργαστηριακά δοκιμαστεί με τα προβλεπόμενα από τα ευρωπαϊκά πρότυπα ΕΛΟΤ ΕΝ 50164, ενώ μπορεί ταυτόχρονα να χρησιμοποιηθεί και ως γείωση της ηλεκτρικής εγκατάστασης, τηλεπικοινωνιακών συστημάτων και συστημάτων επεξεργασίας πληροφοριών, σύμφωνα πάντα με την 542.2. (2η παράγραφο) του ΕΛΟΤ HD 60364-5-54.
Η θεμελιακή γείωση
Η θεμελιακή γείωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως γείωση συστήματος αντικεραυνικής προστασίας, λαμβάνοντας υπόψη τις πρόσθετες ειδικές απαιτήσεις σχεδιασμού και κατασκευής της και υιοθετώντας τις αυστηρότερες που ορίζονται από όλες τις εφαρμογές που καλείται να καλύψει. Η θεμελιακή γείωση κατατάσσεται στη διάταξη γείωσης τύπου «Β» και πρέπει να ικανοποιεί τις οριζόμενες ως προς αυτό απαιτήσεις βάσει των παρακάτω προτύπων:
- ΕΛΟΤ ΕΝ 62305-3:2006 – Προστασία κατασκευών από κεραυνούς.
- IEC 62305-3:2006 – Protection against lightning Part 3: Physical damage to structures and life hazard.
Σύμφωνα πάντα με τα ίδια πρότυπα, αποτελεί την προτιμητέα μορφή γείωσης για ΣΑΠ, επειδή:
- Στο μήκος του ηλεκτροδίου προστίθεται ο οπλισμός με τις αντίστοιχες διακλαδώσεις, με αποτέλεσμα η συνολική τιμή της σύνθετης αντίστασης να παραμένει χαμηλή. Ως αποτέλεσμα, η υπέρταση που αναπτύσσεται ανάμεσα στο ηλεκτρόδιο και το έδαφος, σε σχέση με τη μηδενική τιμή της γης, είναι σημαντικά μικρότερη σε σύγκριση με άλλους τύπους γείωσης.
- Εξαιτίας της διασύνδεσης του οπλισμού του κτιρίου επιτυγχάνονται εκτεταμένες ισοδυναμικές επιφάνειες, που δεν επιτρέπουν την ανάπτυξη επικίνδυνων τάσεων επαφής.
- Σε συνδυασμό με τον εγκιβωτισμό του συστήματος των καθόδων στα υποστυλώματα, μειώνεται σημαντικά το κόστος συντήρησης της αντικεραυνικής προστασίας. Ταυτόχρονα, λύνονται αρχιτεκτονικά ζητήματα που ενδέχεται να προκύψουν όταν οι αγωγοί καθόδου τοποθετούνται εκτός του κτιρίου.
Όδευση ηλεκτροδίου γείωσης
Για το σχεδιασμό της όδευσης του ηλεκτροδίου γείωσης προβλέπονται επιπλέον αναμονές στις θέσεις των υποστυλωμάτων όπου θα εγκατασταθούν οι κάθοδοι που θα συνδέσουν τη γείωση με το συλλεκτήριο σύστημα, τον αγωγό όπου θα πραγματοποιηθεί η κεντρική ισοδυναμική σύνδεση (ΚΙΣ) του ΣΑΠ, με τον ακροδέκτη ή το ζυγό γείωσης, εφόσον χρησιμοποιηθεί και ως γείωση προστασίας της ηλεκτρικής εγκατάσταση.
Βάσει των προαναφερθέντων προτύπων, οι κεντρικές ισοδυναμικές συνδέσεις εντάσσονται στο εσωτερικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας, και θα πρέπει να υλοποιούνται με άμεση σύνδεση ή μέσω σπινθηριστή σε ακροδέκτη ή ζυγό γείωσης.
Βιβλιογραφία – Πηγές
[1]. https://new.abb.com/low-voltage/el/news/lighting-protection [2]. https://phasmaelectric.com/αντικεραυνική-προστασία/ [3]. https://www.se.com/gr/el/product-subcategory/1615-acti-9-αντικεραυνικά/ [4]. https://www.vioflex.com.gr/αλεξικεραυνα [5]. Εγχειρίδιο «Ολοκληρωμένες λύσεις γείωσης και αντικεραυνικής προστασίας Φ/Β συστημάτων» ΕΛΕΜΚΟ ΑΒΕΕ, 2010.*Ο κ. Νικόλαος Σ. Κορακιανίτης είναι ηλεκτρολόγος μηχανικός και τεχνολογίας υπολογιστών, MSc Electrical and Computer Engineering, MSc in Microelectronics, ακαδημαϊκός υπότροφος του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής, στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων & Ηλεκτρονικών Μηχανικών, καθώς και μέλος του Ερευνητικού Εργαστηρίου Ευφυών Τεχνολογιών, Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας και Ποιότητας.
