19.03.2013 1

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Kā rodas zibens izlādes

90% no visām zibens izlādēm starp

mākoņiem un zemi ir turpmāk aprakstītais

negatīvās mākoņu/zemes zibens izlādes

veids.

Vēl ir arī šādi zibens izlādes veidi:

- negatīvā zemes/mākoņu zibensizlāde

- pozitīvā mākoņu/zemes zibensizlāde

- pozitīvā zemes/mākoņu zibensizlāde

Tomēr pārsvarā zibensizlādes notiek

mākoņa iekšienē vai starp atsevišķiem

mākoņiem.

19.03.2013 2

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Kā rodas zibens izlādes

Tipiskais elektrostatiskais sadalījums:

Pozitīvie lādiņi augšējā daļā, negatīvie lādiņi apakšējā daļā

No otras puses, zemes tuvumā lādiņi ir pozitīvi (zemes virsmas elektriskais lauks).

Lai izraisītu zibens izlādi, nepieciešamais elektriskā lauka spriegums ir atkarīgs no

gaisa izolējošās kapacitātes, kas svārstās no 0.5 līdz 10 kV/cm.

19.03.2013 3

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Kā rodas zibens izlādes

19.03.2013 4

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Kā rodas zibens izlādes

Visu zibens izlāžu enerģētisko efektu jonizācijas kanālā modelē

10/350 µs pulsācija.

-40

0

0 200 400 600 800 1000

ms

kA

100 300 500 700 900

Periods starp izlādēm, līdz dažām

milisekundēm

Galvenā izlāde

Sekundārā izlāde i

Reāli izmērītais zibens impulss

Mākslīgi radīta zibens

impulss 10/350µs

19.03.2013 5

Tiešs zibens spēriens ēkā bez ārējās

pretzibens aizsardzības ierīces

19.03.2013 6

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Tiešā zibens spēriena sekas

Tiešais zibens spēriens ēkā bez ārējā

pretzibens aizsardzības aprīkojuma.

Sekas : ugunsbīstamība,

kuru izraisa īpašas enerģijas lādiņi.

Ja elektrisko strāvu izraisa zibens spēriens ēkā,

enerģija tiek konvertēta, sakarsējot to ēkas daļu,

caur kuru strāva tiek novadīta uz zemi.

Bez tam, zibens spēriena rezultātā, materiāls

var izkust vai tikt noārdīts.

0

2dtiR

W

0

idtQ

19.03.2013 7

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Tiešā zibens spēriena sekas

Zibens spēriena dinamiskais efekts.

RD10 (10mm) vads pirms un pēc zibens izlādes.

19.03.2013 8

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Tiešā zibens spēriena sekas (Piemērs)

Tiešais zibens spēriens koka ēkā

Zviedrijā; zibens strāva 175 kA

zemes kabelis

Tiešais zibens spēriens

19.03.2013 9

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Tiešā zibens spēriena sekas (Piemērs)

Tiešais zibens spēriens

Tiešais zibens spēriens vēja

ģeneratorā Vācijā; zibens strāvas

stiprums 45 kA

19.03.2013 10

Tiešs zibens spēriens

zemsprieguma elektrolīnijā

19.03.2013 11

Tiešs zibens spēriens pretzibens aizsardzības ierīcē

19.03.2013 12

Co

pyri

gh

t O

BO

Bett

erm

an

n 2

010

Tiešs zibens spēriens pretzibens aizsardzibas ierīcē

Tiešs zibens spēriens ēkā ar

ārējo pretzibens aizsardzības

sistēmu

Ja zibens spēriena gadījumā zibens strāva

tiek novadīta uz zemi, tad pie ierīces

zemējuma paaugstinās spriegums, kas caur

potenciālu izlīdzinātāju tiek uzņemts ēkā.

Pietiekama pretzibens aizsardzības

potenciālu izlīdzināšana (zibens strāvas

novadītāji, kas atbilst B klasei) novērš

elektroierīču bojājumus.

hsystemeartRiU

Sekas: pārspriegumi, izolācijas

nepietiekamība

Cēlonis: maksimālā zibens impulsstrāva

L1

L2

L3

PEN

Data cables

R 50%

50%

19.03.2013 13

Tuvs zibens spēriens

Pārspriegumu ierobežošana

(tuvs zibens spēriens)

Sekas:

Zibens strāvu ierobežošana uz zemē

ieraktiem elektriskiem vadiem (galvaniskā

nodalīšana).

Tādējādi tiek paaugstināts ugunsgrēka

risks ēkas iekšienē.

Induktīva ierobežošana ar zibens strāvas

magnētiskā lauka palīdzību.

19.03.2013 14

Pārspriegumu ierobežošana

(attālināts zibens spēriens)

19.03.2013 15

Co

pyri

gh

t O

BO

Bett

erm

an

n 2

010

Pārsprieguma ierobežošana (attālināts zibens spēriens)

Attālināts zibens spēriens

Ap katru kabeli, caur kuru plūst strāva,

veidojas magnētiskais lauks.

Ja vadu instalācijas atrodas kabeļa

tuvumā, caur kuru plūst zibens strāva,

tad saskaņā ar indukcijas likumu rodas

inducēti spriegumi. .

max

dt

di

Sekas: induktīvā ierobežošana

kuru nosaka: zibens strāvas

maksimālais lielums

Līnijas darbojas

paralēli

Vadītāja cilpa

Vadītāja cilpa

Zibens

novedējs

19.03.2013 16

Pārslēgšanas darbības

19.03.2013 17

Sekas

Pārslēgšanas darbības

Pārslēgšana sastopama gandrīz katrā sfērā, kur

tiek strādāts ar elektrisko strāvu. Sevišķs risks

pastāv tur, kur tiek pieslēgtas lielas induktīvās

slodzes, kā piemēram:

•Motori

•Transformatori

•Droseļspoles

•Kondicionēšanas iekārtas

•Metināšanas iekārtas

•Garas gaismu virtenes

Sekas: Tīkla pārspriegumi

Cēloņi: augstās maksimuma strāvas pārslēgšanas

darbību rezultātā izsauc pārejošus tīkla pārspriegumus.

Avots Kopecky/Aachen

19.03.2013 18

Zibens aizsardzības sistēma (LPS)

Izkārtojums ārējās zibensaizsardzībā kā noteikts DIN VDE 0185-305 daļā 3

Novadīšanas sistēma

Uztveršanas sistēma

Zemējuma sistēma

19.03.2013 19

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Zibens aizsardzības sistēma (LPS)

Kā zibens aizsardzības sistēma darbojas?

19.03.2013 20

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Pretzibens aizsardzības sistēmas (LPS) uzbūve

- Uztvērēju sistēma

19.03.2013 21

- - - - - -

- - - - - - -

+ + + + 2–4 km

15 km + + + +

+ + + +

Zibens izlādes e.g. 100 kA

Zonas kas

aizsargātas pret

zibeni

Zibens apdraudētās

zonas

Uztveršanas sistēmas: Ritošās sfēras metode

19.03.2013 22

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Uztvērēju sistēma

Aizsardzības metodes

Aizsardzības līmenis Rotējošās sfēras metode

Rādiuss d. Rotējošā sfēra R m

Tīklojuma metode

Tīkla acs izmērs M m Aizsardzības leņķa metode

Aizsardzības leņķis ˚

I

II

III

IV

20

30

45

60

5 x 5

10 x 10

15 x 15

20 x 20

Skatīt attēlu

Piezīme 1: Nav pielietojams viņpus vērtībām, kas apzīmētas ar . Šādos gadījumos lietojamas tikai rotējošās sfēras un tīklojuma metodes.

Piezīme 2: h ir uztveršanas ierīces augstums virs aizsargājamās zonas.

10 20 30 40

(˚) 80

70

60

50

40

30

20

10

0 50 60 h (m)

IV III II I

19.03.2013 23

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Pretzibens aizsardzības sistēmas (LPS) uzbūve

- novadītājs

19.03.2013 24

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Pretzibens aizsardzības sistēmas (LPS) uzbūve

iezemēšanas sistēma

19.03.2013 25

Zemējuma izkārtojums un savienošanas struktūra ārpus ēkas.

Source: DIN VDE 0185-305-3 Bbl. 1

Zemējumā pirmo 0,5m ir ieteicams uzskatīt kā

neefektīvu sala klātbūtnes dēļ . Mērījumu punkts

Novadītājs

min. 1 m Piezīme:

Zemējuma elektrodus parasti dzen 9m dziļumā.

Elektrods

0.5–1 m

9.0 m

Attālumam starp elektrodiem(punktiem) jābūt vismaz

tik lielam, kā dziļumam kādā tie tiek iedzīti. Ja to

neievēro, tad zemējums būs mazāk efektīvs.

Zemējuma sistēma.

19.03.2013 26

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Detaļu parametru precīzie izmēri

0.5 – 1.3 m

0.4 m 45°

45* 45*

19.03.2013 27

Zibens uztveršanas ierices – piemēri pietiekami jumta konstrukcijām

Metāla konstrukcijām kas uzstādītas uz jumta nav nepieciešama papildus

aizsardzība un nav jābūt savienotām ar zibens aizsardzības sistēmu ja

nepārsniedz šādus nosacījumus:

Augstums virs jumta līmeņa 0.3 m;

Kopējā platība nepārsniedz 1.0 m2 (jumta logi, lūkas...);

Garums nepārsniedz 2.0 m.(Piem: lokšņu metāla jumta seguma daļas)

Nevadošas jumta konstrukcijas kas neietilpst uztvērējstieņu aizsardzības zonā,

bet kas izvirzītas ne vairāk kā 0.5 m no jumta plaknes kam ir pietiekošs

attālums nav nepieciešama papildus aizsardzība .

19.03.2013 28

La

La < 1 m – nepieciešams

pieslēgums

La > 1 m – pieslēgums nav

nepieciešams

1

1

2

2

Logiem > 1 m2 jābūt

savienotiem ar zibens

aizsardzības sistēmu

Zibens uztveršanas sistēma – piemērs pieslēgumam jumta konstrukcijām:

Jumta logs

19.03.2013 29

1 1

2

2

3

3

Aizsardzības leņķis

min

. 0.3

0

.2

Zibens uztveršanas sistēma – piemērs pieslēgumam jumta konstrukcijām:

Skurstenis

19.03.2013 30

Dažādu materiālu savienojums (gaisā)

1

1 2

2

3

3

4

4

ieteicams

iespējams

nav ieteicams

19.03.2013 31

Elektromagnētiskās saderības vēsture

1950 1960 1970 1980 1990

traucējumu apmēri/

ierīču skaits ar

elektroniku

Laiks

Noturīgums pret

traucējumiem

Elektronu

lampas Tranzistori

Integrēti slēgumi

2000

Personālais dators

Elektromagnētiskās saderības vēsture EElektromagnētiskās saderības

vēstELEurelektromagnētiskās saderības vēsture

Elektromagnētiskās saderības vēsture

Elektromagnētiskās saderības vēsture

19.03.2013 32

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Statistika

Uzskaitītie bojājumi, kurus izraisījis pārspriegums, ieskaitot zibens spērienus

(tiešos un netiešos)

Vētra

1%

Citi

27%

Nolaidība

23%

Zibens un pārspriegumi

31%

Zādzības

7%

Ūdens 6%

Ugunsgrēks

5%

Analizēti aptuveni 9000 gadījumu

19.03.2013 33

Pārejoši pārspriegumi

Kas ir pārejošs pārspriegums?

Pārejoši pārspriegumi ir īslaicīga sprieguma paaugstināšanās un to ilgums mērāms mikrosekundēs –

tie vairākkārtīgi var pārsniegt blakus esošā elektrotīkla nominālo spriegumu!

30

26

22

18

10

6

2

14

K/

Pārsprieguma

faktors

1500

(I)

2500

(II)

4000

(III)

6000

(IV)

Ûr v

Zibens pārspriegumi

Slēdžu pārspriegumi

Pārejoša sprieguma paaugstināšanās

Amplitūdu virsotņu

lēnas un ātras

sprieguma izmaiņas

Sprieguma kritumi

Īslaicīgi pārrāvumi

19.03.2013 34

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Pārspriegumu ierobežošana (attālināts zibens spēriens)

Hier steht Blindtext

19.03.2013 35

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Ekvipotenciāla iezemēšana pretzibens aizsardzībai

W

EVU

Z

MSR

PAS

19.03.2013 36

Copyr

ight

OB

O B

ET

TE

RM

AN

N 2

010

Ekvipotenciāla iezemēšana pretzibens aizsardzībai

100% zibens enerģija sadalās šādi:

50% uz zemi

50% sadalās sekojoši :

aptuveni 10% uz ūdensvadu (metāls)

aptuveni 10% uz gāzes vadu (metāls)

aptuveni 10% uz eļļas vadu (metāls)

aptuveni 10% uz kanalizācijas vadu

aptuveni 10% uz elektroapgādes

ienākošo pievadu

max. 5% vai 5 kA sadalās pa visiem datu

posmiem

50 %

50 %

19.03.2013 37

Aizsardzības pasākumi pret pārspriegumiem

Elektromagnētiskās saderības koncepcijas plānošana un izstrāde

1. Aizsardzības zonu ierīkošana (Pretzibens aizsardzības zonu koncepcija)

2. Potenciālu izlīdzinātāja ierīkošana

3. Elektromagnētiskās ekranēšanas pasākumi pieslēdzot

potenciālu izlīdzināšanas kopnei

4. Aizsardzības elementu instalēšana (novadītāji) pie

zonu saskares vietām

19.03.2013 38

Aizsargājamā telpa jāiedala pretzibens aizsardzības zonās (LPZ), lai varētu

noteikt telpas ar atšķirīgu jutību pret zibens radīto elektromagnētisko lauku un

potenciālu izlīdzinātāju atrašanās punktus uz zonu robežām!

LPZ 0 B

LPZ 0 A

LPZ 1

LPZ 2

Pretzibens aizsardzības zonu koncepcija saskaņā

ar IEC 62305-4; DIN V VDE 0185 4. daļu

LPZ 3

19.03.2013 39

Co

pyri

gh

t O

BO

Bett

erm

an

n 2

010

Pretzibens aizsardzības zonu definēšana

LPZ 0 B

Pretzibens

aizsardzības zonu

(LPZ) koncepcija

LPZ = Lightning Protection Zone

LPZ 0 A

LPZ 1

LPZ 2

LPZ 3

19.03.2013 40

Pretzibens aizsardzības / galveno potenciālu

izlīdzināšana

Zibens strāvas novadītāju

pieslēgšana ēkas sazemējuma

sistēmai.

Minimālais Cu vada šķērsgriezums

16 mm2

Visu metālisko

komponenšu pievienošana

potenciālu izlīdzināšanas kopnei

Potenciālu izlīdzināšanas kopnes

savienojums ar ēkas sazemējuma

sistēmu

19.03.2013 41

Co

pyri

gh

t O

BO

Bett

erm

an

n 2

010

Enerģijas un datu pārraides vadu iekļaušana pretzibens aizsardzības

potenciālu izlīdzināšanā Pretzibens

aizsardzības zonu (LPZ)

koncepcija

LPZ = Lightning Protection Zone

I

LPZ 0 LPZ 1 I

LPZ 1 LPZ 2 II

II LPZ 2 LPZ 3 III

III

19.03.2013 42

Pārsprieguma novadītāju izvēle

A

B

C

D

Novadītāju klases saskaņā ar DIN V VDE 0675 6. daļu (A1/A2)

Novadītāji zemsprieguma līnijām

Zibens strāvas novadītāji (vispārīgā aizsardzība) LPZ 0 ( 1

Pārsprieguma novadītāji (vidējā līmeņa aizsardzība) LPZ 1 ( 2

Pārsprieguma novadītāji (Ierīču un elektronikas aizsardzība) LPZ 2 ( 3

I klase saskaņā ar IEC 61643-1:1998 1 tips saskaņā ar EN 61643-11 (07/02)

II klase saskaņā ar IEC 61643-1:1998 2 tips saskaņā ar EN 61643-11 (07/02)

III klase saskaņā ar IEC 61643-1:1998 3 tips saskaņā ar EN 61643-11 (07/02)

19.03.2013 43

Novadītāju tehnoloģijas

Kā iespējams ierobežot

pārspriegumus?

Elektrodu novadītāji

Jaudīgiem elektrodu

novadītājiem ir ļoti liela

vadīšanas kapacitāte un

tāpēc tos izmanto kā zibens

strāvas novadītājus.

Katrā ziņā šiem elektrodu

novadītājiem jāspēj dzēst

sekas izraisošās strāvas.

Sprieguma

pretestības

Sprieguma pretestības tiek

izmantotas pārsprieguma

novadītājos.

Pretēji pārējiem novadītāju

tipiem zibens strāvas

vadītspēja ir ierobežota.

Diodes

Par diožu novadītājiem tiek

izmantotas

transcorbdiodes, vai arī

sauktas par

kompensācijas diodēm.

Tās raksturo ātra

reaģēšanas spēja, toties to

novadīšanas kapacitāte ir

ierobežota.

19.03.2013 44

Apkope/ Pārsprieguma aizsardzības- novadītāju

pārbaude

Pārbaudes saskaņā ar TAB direktīvu ik pēc

4 gadiem, ja nav noteikts citādi.

Pārsprieguma aizsardzības-

novadītāju pārbaude

• Moduļveida instalācija V 25-B+C un V20 C

iepriekš uzmontēti ar marķētām skavām

un aizsardzību pret nepareizu

pievienošanu.

Zibens

aizsardzības

klase

Intervāls starp

pilnām

pārbaudēm

Intervāls starp

vizuālajām

pārbaudēm

I 2 gadi 1 gads

II 4 gadi 2 gadi

III- IV 6 gadi 3 gadi

Pārbaude saskaņā ar DIN V VDE 0185

3. daļu: 2002 3. daļu: 2002