Norint gerai apsisaugoti nuo žaibo, elektrostatinės iškrovos ir komutacinių viršįtampių, tikslinga, tai daryti kompleksiškai. Norėdami padėti efektyviai apsaugoti vertingą turtą, elektronikos prietaisus ir įrangą, gyvenamuosius namus ir įmones, žaibosaugos specialistai parengė kompleksinį apsaugos nuo žaibo modelį. Įrengus tik žaibosauga ir neįrengus apsaugos viršįtampių, įžeminimo sistemos, lieka didelė tikimybė patirti didelius nuostolius nuo žaibo sukeltų viršįtampių.
Žaibolaidis efektyviai apsaugo pastatus nuo gaisro ir žmones nuo žaibo iškrovos, bet neapsaugo įrangos ir prietaisų nuo žaibo sukeltų reiškinių. Norint maksimaliai efektyviai apsaugoti gyventojų ir įmonių turtą, norint, kad žaibo reiškiniai atneštų kuo mažiau materialinių ir gamybinių ekonominių ( prastovos dėl viršįtampių, sugedusi įranga, prarasti IT duomenys ir t.t.) nuostolių, žaibosauga įrengiama atsižvelgiant į visas galimas rizikas.
Kompleksinis apsaugos nuo žaibo modelis apibrėžia kompleksinę žmonių ir pastatų apsaugą nuo žaibo poveikio, užtikrinančią aukščiausius apsaugos reikalavimus, įžeminimo, apsaugos nuo viršįtampių ir apsaugos nuo žaibo įrengimo eigą, pradedant projektavimu, įrengimų ir pridavimu.
1 pav. Trijų pakopų kompleksinis apsaugos nuo žaibo sistemos modelis
Kompleksinis apsaugos nuo žaibo sistemos trijų pakopų modelis padeda gyvenamųjų namų ir įmonių savininkams sistemiškai apsaugoti savo turtą, techniškai parenkant geriausius apsaugos sprendimus.
Trijų pakopų modelis apibrėžia apsaugos nuo žaibo įrengimo eiliškumą, tikslingą žaibosaugos sistemos projektavimą, parinkimą ir įrengimą, panaudojant patikrintus sertifikuotus produktus, medžiagas ir paslaugas. Šiuos darbus turi atlikti atestuoti specialistai.
Siekiant apsisaugoti nuo šių gamtos reiškinių įrengiamos įvairios – žaibosaugos sistemos, priklausomai nuo apsaugos kategorijos, pastatų aukščių ir konfigūracijos, naudojamos įrangos. Netinkamai įrengta apsauga nuo žaibo (pvz., neįrengtas potencialų išlyginimas, neužtikrinta sujungimų kontaktų pereinamoji varža, bloga įžeminimo įrenginio varža, neteisingi skaičiavimai) vietoje apsaugos gali sukelti statinių gaisrus, sugadinti įrengimus ir prietaisus.
Kadangi tai yra pakankamai sudėtingi inžineriniai įrenginiai, būtini atskiri projektai ir rizikos įvertinimas. Būtina parinkti tinkamiausią pastatui žaibosaugos sistemą, apskaičiuoti perdengimo zonas (t.y. plotą, kurį žaibolaidis turi apsaugoti) pagal pastato kategoriją, tinkamai parinkti medžiagas įžeminimo, žaibolaidžio ir apsaugos nuo viršįtampių įrengimui.
1. Įžeminimas ir potencialų išlyginimas
Norint gerai apsisaugoti nuo žaibo, elektrostatinės iškrovos ir komutacinių viršįtampių, elektros įrangoje reikalinga patikima įžeminimo sistema. Šiuo metu Lietuvoje populiariausi giluminiai įžemintuvai. Panaudojami plieniniai variuoti strypai kurie sujungiami konusinėmis arba srieginėmis žalvarinėmis movomis. Jie kalami į žemę elektriniais vibro-plaktukais. Tokiu būdu pasiekiama maža varža, šie įžemikliai užima mažai vietos, atsparūs korozijai, ilgaamžiai. Šiuo metu tai vienas iš daugiausiai naudojamų įžeminimo įrengimo būdų.
Pagal EĮĮT elektros įrenginių įrengimo taisyklių VIII skyriuje nurodytus reikalavimus įžemintuvų įrengimui ir STR 2.01.06:2009. ,,STATINIŲ APSAUGA NUO ŽAIBO. IŠORINĖ STATINIŲ APSAUGA NUO ŽAIBO“ reglamento reikalavimus, visais atvejais, išskyrus naudojamą atskirai stovintį žaibolaidį, žaibolaidžio įžeminimas sutapatinamas su statinio elektros įrangos, ryšio priemonių arba metalinių statinio konstrukcijų įžemikliais.
Įžemintuvo varža turi būti ne didesnė kaip 10 omų. Dėl žaibo išlydžio geresnio srovės sklidimo įžemintuvą turi sudaryti ne mažiau kaip du įžemikliai ir visų įžeminimo laidininkų įžemintuvai turi būti sujungti tarpusavyje.
Įžeminimo įrenginiai turi atitikti valstybinių standartų, elektros įrenginių įrengimo taisyklių, statybinių normų ir taisyklių ir kitų normatyvinių-techninių dokumentų reikalavimus.
Potencialų suvienodinimas – potencialų skirtumo tarp pasyviosios dalies, pašalinių laidžiųjų dalių, įžeminimo ir apsauginių laidininkų (PE), taip pat apsauginių nulinių laidininkų (PEN), prie kurių įmanoma vienu metu prisiliesti, sumažinimas, šias dalis elektriškai sujungiant tarpusavyje.
Labai svarbu pastatuose apjungti visus įžeminimus į bendrą potencialų išlyginimo šyna
3 pav. Pastato potencialų išlyginimo sistema.
Taip pat prijungiami ir vamzdynai (išskyrus dujų, apjungiama per įzoliuojantį iškroviklį ) ventiliacijos sistemos ir t.t. Pastatuose kur yra rentgeno aparatūra ar sudėtinga elektroninė įranga ,(arba, tai nurodo įrangos gamintojas) turinti savo ižemiklį, su bendruįžeminimo kontūru apjungiama per specialų (potencialų išlyginimo) iškroviklį. Įžeminimo varžai pamatuoti prie įžemiklio įrengiamos kontrolines dėžutės, matavimo periodiškumas apibrėžtas elektros įrenginių įrengimo taisyklėse.
2. Žaibosauga
Žaibas gali sukelti gaisrus, žmonių žūtis, sugadinti elektros, elektronikos įrangą, o antriniai žaibo poveikiai daro didelę įtaką elektros tinklų, pramonės įmonių, ryšių infrastruktūros, medicinos, IT, gyventojų turtui ir kitų ūkio subjektų veiklai. Dėl žaibo sukeltų pasekmių patiriami ir dideli ekonominiai nuostoliai.
Siekiant apsisaugoti nuo šių gamtos reiškinių įrengiamos kelių tipų – žaibosaugos sistemos.
Netinkamai įrengta apsauga nuo žaibo (pvz., neįrengtas potencialų išlyginimas, neužtikrinta sujungimų kontaktų pereinamoji varža, bloga įžeminimo įrenginio varža, neteisingi skaičiavimai) vietoje apsaugos gali sukelti statinių gaisrus, sugadinti įrengimus ir prietaisus. Kadangi tai yra pakankamai sudėtingi inžineriniai įrenginiai, būtini atskiri projektai ir rizikos įvertinimas.
Pasyvioji apsauga nuo žaibo – įšorinei apsaugai nuo žaibo smūgių statomi atskirai stovintys arba pastatyti ant saugomo objekto strypų, tinklo arba trosų žaibolaižiai. Dažniausiai jie vadinami Faradėjaus, Franklino ir trosiniais žaibolaidžiais. Įrengiami žaibo priėmikliai, priimantys žaibo smūgį ir nutekinantys žaibo energiją į žeme. Šios sistemos principas yra tas, kad visi įrenginiai, išlindę aukščiau stogo, yra pajungti prie bendros žaibosaugos sistemos arba yra apsaugoti atskirais žaibolaidžiais. Trosiniais žaibolaidžiai dažniausiai apsaugomos naftos talpyklos, sprogių medžiagų talpos, sprogių medžiagų sandėliai.
Aktyvioji žaibosauga – statinio apsaugai nuo tiesioginio žaibo poveikio skirtas įrenginys su įmontuota elektronine įranga, sukuriančia vainikinį išlydį. Veikimo principas. Aktyviajame žaibolaidyje sumontuota elektroninė įranga, kuri perkūnijos metu per sekundės dalis prieš žaibo išlydį ima skleisti aukšto dažnio impulsus. Dėl to žaibolaidis sukuria vainikinį išlydį, kuris sukuria jonizuotą kanalą (atvirkštinį išlydį) žaibui nukreipti į žaibolaidį. Šis jonizuotas kanalas sąlyginai padidina žaibolaidžio aukštį ir daug kartų praplečia jo apsaugos zoną. Aktyviojo žaibolaidžio apsaugos zona siekia iki 100 metrų, priklausomai nuo žaibosaugos kategorijos, sumontavimo aukščio (ne mažiau 2-6 m. virš aukščiausios statinio dalies) ir aktyvinio žaibolaidžio gamintojo nurodytų parametrų.
Būtina parinkti tinkamiausią pastatui žaibosaugos sistemą, apskaičiuoti perdengimo zonas (t.y. plotą, kurį žaibolaidis turi apsaugoti) pagal pastato kategoriją, tinkamai parinkti medžiagas žaibolaidžio įrengimui. Aktyvinio, Faradėjaus, Franklino ir trosinio žaibolaidžių įžemintuvų varžos turi atitikti Elektros įrenginių įrengimo bendrųjų taisyklių reikalavimus ir STR 2.01.06:2009 „Statinių apsauga nuo žaibo“, „Išorinė statinių apsauga nuo žaibo“ standartų reikalavimus.
Žaibosaugos sistemą pastatui parenka projektuotojas atsižvelgiant į daugelį parametrų Saugant pastatus nuo tiesioginių žaibo išlydžių, stengiamasi nukreipti žaibo energiją į žemę , tiesiausiu keliu, kiek įmanoma mažiau ją sulaikant. Projektuojant ir įrenginėjant žaibosaugos sistemas būtina vadovautis STR 2.01.06:2009 „Statinių apsauga nuo žaibo“, reglamentu „Išorinė statinių apsauga nuo žaibo“, bei šio reglamento nuorodomis į kitus dokumentus.
Žaibosaugos įrengimas pagal Lietuvoje galiojančias normas skirstomas į keturias kategorijas. Pirmos ir antros kategorijos žaibosauga įrengiama pastatuose arba lauko aikštelėse kur yra sprogių medžiagų, skysčių, garų ir t.t.
Pirmos kategorijos žaibosaugai dažniausiai naudojami atskirai stovintys stropiniai žaibolaidžiai, tokio tipo žaibolaidžiai pramoniniuose objektuose, siekia iki 150 m. aukščio, dažnai naudojami trosiniai žaibolaidžiai, kai pastatas ar teritorija perdengiama ištemptu trosu.
Antros kategorijos žaibosauga įrengiama skaičiavimo centruose, gamyklose kur daug elektroninės ir kitos technologinės įrangos , pastatuose kur dirba didelis žmonių skaičius. Kitiems pastatams ir statiniams taikoma trečios, ketvirtos kategorijos žaibosauga.
Žaibosaugos kategorijos parenkamos pagal ,,Priešgaisrinės saugos taisykles, , statybos techninį reglamentą ,,Aktyvioji apsauga nuo žaibo STR 2.01.06:2009.
Parenkant pastatui žaibosaugos sistemą reikia atsižvelgti į pastato paskirtį, konstrukciją ,vietą, stogo dangą. Žaibosaugos sistemą galima parinkti klasikinę( B.Franklino, Faradėjaus ) ir aktyvinę.
Šiuo metu tradicinei žaibosaugai įrengti Lietuvoje daugiausia naudojamas vielos tinklas arba strypai. Visos naudojamos detalės ir medžiagos turi būti atsparios korozijai.
Daugiausia naudojamos karštai cinkuotos plieninės arba varinės medžiagos. Jos yra ilgaamžės ,atsparios atmosferos pokyčiams.
Pastatus esančius ant aukštumų, kaimo vietovėse efektyviausiai apsaugo atskirai stovintys stropiniai žaibolaidžiai, dideliems plotams apsaugoti naudojami aktyviniai žaibolaidžiai. Ekonomiškai naudinga taip apsaugoti kelis pastatus.
Žaibosaugos sistema tikrinama apžiūrint kiekvienais metais, prieš žaibų sezono pradžią. Pagal STR 2.01.06:2009 : Apsaugos nuo žaibo sistemos apžiūra visada atliekama po uraganinio vėjo, potvynio, žemės drebėjimo, gaisro ir intensyvios audros, žaibo išlydžio, remonto darbų arba kai pakeičiamos kai kurios žaibolaidžio dalys.
Žaibosaugos sistemos tikrinimo periodiškumas:
I ir II apsaugos klasės pastatams apžiūra atliekama kas 1 metai, tikrinimas kas 2 metus.
III ir IV apsaugos klasės pastatams apžiūra atliekama kas 2 metai, tikrinimas kas 4 metus.
Naudojant apsaugos nuo žaibo įrenginius sprogioje ar chemiškai aktyvioje aplinkoje, apžiūrą reikia atlikti kas 6 mėn., o patikrinimą kas 1 metai.
Žaibosaugos sistemos pridavimas:
. Statinių apsaugos nuo žaibo sistema, įrengta naujo statinio statybos metu, pripažįstama tinkama naudoti pagal STR 1.11.01:2002 „Statinių pripažinimo tinkamais naudoti tvarka“ nustatyta tvarka.
1. projektas;
2. techninis žaibolaidžio pasas, paslėptų darbų aktai;
3. žaibolaidžių apsaugos zonų schemos;
4. žaibolaidžių konstrukcijos darbo brėžiniai (statybinė dalis);
5. žaibolaidžio jungčių pereinamųjų ir įžeminimo varžų matavimo protokolai.
Statinių apsaugos nuo žaibo sistema pagal (Pagal STR 2.01.06:2009), įrengta atliekant statinio remontą (kai įrengiamos, pertvarkomos ar išmontuojamos esamos statinių apsaugos nuo žaibo sistemos), priimama ir perduodama naudoti užsakovui pagal (Pagal STR 2.01.06:2009, 50 punkte ) pateiktą techninę dokumentaciją.
Statinių, kuriuose įrengti žaibolaidžiai, turi būti parengta techninė dokumentacija. Dokumentaciją sudaro:
50.1. techninis žaibolaidžio pasas, paslėptų darbų aktai;
50.2. žaibolaidžių apsaugos zonų schemos;
50.3. žaibolaidžių konstrukcijos darbo brėžiniai (statybinė dalis);
50.4. žaibolaidžio jungčių pereinamųjų ir įžeminimo varžų matavimo protokolai.
3. Apsauga nuo viršįtampių
Labai svarbi žaibosaugos dalis yra apsauga nuo viršįtampių. Tai yra žaibosaugos dalis sauganti nuo elektros tinklo perjungimo procesų ir žaibo sukeltų viršįtampių, statinių krūvių, elektros ir silpnų srovių tinklus, elektrotechnikos ir elektronikos prietaisus. Įvykus žaibo išlydžiui 1.5 km. spinduliu, gali būti sugadinti elektros ir elektroniniai prietaisai ir įrengimai, neturintys apsaugos nuo viršįtampių. Kai žaibo išlydis pataiko šalia linijos esančius objektus ar į žemę , linijos laiduose gali susiformuoti indukuoti viršįtampiai. Ši amplitudė priklauso nuo žaibo išlydžio atstumo iki elektros linijų ar kitos įrangos.
Apsauga nuo viršįtampių labai aktuali energetikos, telekomunikacijų, didelėms firmoms, ir gyvenamiesiems namams, kuriuose daug brangios aparatūros ir įvairios įrangos. Nuostoliai kuriuos firmos patiria dėl elektroninės ir programinės įrangos gedimų yra dideli ir sunkiai apskaičiuojami. Dažniausiai viršitampių šaltiniu būna atmosferinės iškrovos ir komutaciniai viršįtampiai elektros įrangoje, ko pasėkoje atsiradę elektromagnetiniai impulsai per elektros energijos tiekimo sistemą, per įvairias ryšių sistemas, taip pat televizijos ir radijo priėmimo antenas patenka į pastato vidaus elektroninę ir ryšių įranga ir ją sugadina. Viršįtampių lygis priklauso nuo juos sukeliančių priežasčių . Pavojingiausi viršįtampiai susiformuoja žaibo išlydžio metu, komutuojant el. linijas, vykstant pakartotiniams elektros tinklo perjungimams.
Norint apsaugoti pastato elektros ir telekomunikacijų įrangą nuo viršįtampių prasiskverbimų į pastatą, visuose įvaduose parenkami atitinkamo tipo iškrovikliai. Pastatuose elektros maitinimo grandinėse montuojamos trys ( B;C;D ) pakopos iškroviklių.Visi iškrovikliai, atsiradus viršįtampiams per potencialų išlyginimo šyną, viršįtampius nukreipia į įžeminimo sistemą. Pirmos pakopos iškrovikliai montuojami įvaduose, antros pakopos paskirstymo skydeliuose, trečios prie saugomos įrangos, prietaisų.
Panašiu principu nuo viršįtampių apsaugomos telekomunikacinės, kompiuterinės sistemos ir panašios sistemos, kurioms viršįtampiai sukelia trikdžius ar sugadina.
Kokia apsaugos sistemą parinkti pastatui, įvertinęs viršįtampių sukeliamą riziką, sprendžia projektuotojas.