Villámvédelmi levezető rendszerek

Az MSZ EN 62305-3 szabvány 5.3. pontja foglalkozik a levezetőrendszerekkel. A villámvédelmi rendszerben folyó villámáram által okozott kár valószínűségének csökkentése érdekében a levezetőket úgy kell elhelyezni a becsapási pont és a föld között, hogy:

• több párhuzamos áramút legyen;
• az áramutak hossza a lehető legkisebb legyen;
• az építmény vezető részeivel egyenpotenciálra legyenek hozva.

A levezetők vízszintes összekötése a talajszinten és függőleges irányban 10-20 méterenként helyes gyakorlatnak tekinthető.
A szabvány két eltérő levezető kialakítást különböztet meg, melyeket a következőkben még részletezünk.
Amennyire lehetséges, a levezetőket úgy kell kialakítani, hogy a felfogók folytatását képezzék. A levezetőket úgy kell egyenesen és függőlegesen vezetni, hogy a legrövidebb és legközvetlenebb utat biztosítsák a föld felé. A hurkokat el kell kerülni, de ahol ez nem lehetséges, ott a hurkot képező vezető két pontja között mérhető "s" távolságnak meg kell felelnie a szabványnak.
Levezetőket nem szabad esőcsatornában vagy lefolyócsőben vezetni még akkor sem, ha szigetelőanyaggal vannak bevonva, mivel az esőcsatornákban lévő nedvesség a levezető gyors korróziójához vezet.
A földelő csatlakoztatásánál minden egyes levezetőn vizsgáló összekötőt kell kialakítani, kivéve azt az esetet, amikor a természetes levezetők a betonalapföldelőhöz csatlakoznak. Mérési célokra a vizsgáló összekötőnek szerszámmal bonthatónak kell lennie, normál esetben zárva kell lennie.

Szigetelt villámvédelmi rendszer. Ha a felfogók különálló, nem fémből készült, vagy a betonvasaláshoz nem csatlakozó oszlopokon lévő rudakból állnak, minden egyes oszlophoz legalább egy levezetőre van szükség. Fémből készült, vagy a betonvasaláshoz csatlakozó oszlopoknál nincs szükség további levezetőkre, hiszen ezek nem szigetelt rendszerek. Felfogóvezetők esetén minden egyes tartószerkezethez legalább egy levezető szükséges. Ha a felfogóvezetők hálózatot alkotnak, akkor a felfogóvezetőknek legalább mindegyik rögzített végénél szükséges egy levezető.

Nem szigetelt villámvédelmi rendszer. Minden egyes nem szigetelt villámvédelmi rendszerben legalább két levezetőre van szükség, és ezeket a védendő építmény kerülete mentén egyenletesen ajánlatos elosztani, figyelembe véve az építészeti és gyakorlati lehetőségeket.
A védendő építménytől nem elszigetelt villámvédelmi rendszer levezetőit a következők szerint kell kialakítani:

• ha a fal anyaga nem éghető, akkor közvetlenül a fal felületére lehet helyezni;
• ha a fal anyaga könnyen éghető, akkor abban az esetben lehet közvetlenül a fal felületére helyezni, ha a villámáram hatására a levezető felmelegedése a fal anyagának szempontjából nem veszélyes;
• ha a fal anyaga könnyen éghető és a levezetők felmelegedése veszélyes, akkor a levezetőket úgy kell elhelyezni, hogy közöttük és a fal között mindenhol 0,1 m-nél nagyobb legyen a távolság. A tartószerelvények érintkezhetnek a fallal.

Ahol a levezető és az éghető anyag között nem lehet megfelelő távolságot tartani, ott a vezető keresztmetszete legalább 100 mm² legyen.

Villámvédelmi célra felhasználhatóak különböző természetes levezetőelemek is.
Ezek a következők lehetnek:
a) Fémszerkezetek, feltéve, hogy a különböző részek közötti villamos összeköttetés tartós, és méreteik legalább akkorák, mint a szabványos levezetőkre megadott értékek. A fémszerkezetek be lehetnek vonva szigetelőanyaggal.
b) Az építmény villamosan folytonos betonvasalása. Az előregyártott vasbeton elemeknél fontos, hogy rendelkezzenek az elemek közötti összekötésre szolgáló pontokkal. Az előfeszített betonelemeknél ügyelni kell a villámáram vagy a villámvédelmi rendszerhez való csatlakozás következtében létrejövő elfogadhatatlan mechanikai következmények által okozott kockázatra.
c) Az építmény összefüggő acélszerkezete. Ha az acélszerkezetes építmények fémszerkezete vagy az építmény összefüggő betonvasalása levezetőként szolgál, akkor nincs szükség vezetőgyűrűre.
d) Homlokzati elemek, sínek és a homlokzat fémből készült alépítményei, feltéve, hogy méreteik megfelelnek a levezetőkkel szemben támasztott követelményeknek, és a fémlemezek és fémcsövek vastagsága legalább 0,5 mm, villamos folytonosságuk megfelel a szabványnak.

 

Manapság igen széleskörűen alkalmazott megoldás a vasbetonszerkezet, mely, mint láttuk, természetes levezetőként alkalmazható. Költséghatékony és esztétikus megoldás lehet a betonvasalás kihasználása villámvédelmi levezetőként és a potenciál-kiegyenlítő hálózat részeként. Nyilván fontos, hogy ezek a vasalt szerkezetek villamosan folytonosak legyenek.
A vasbeton szerkezetben lévő acélszerkezetek akkor tekinthetők villamosan folytonosnak, ha a vízszintes és függőleges rudak a csatlakozások nagy részénél össze vannak hegesztve, vagy egyéb biztonságos módon, például szorítókkal, vagy legalább az átmérőjük 20-szorosával megegyező hosszban átlapolással és kötözéssel vannak rögzítve.  Előregyártott vasbeton elemekből álló építmények esetén a szomszédos előregyártott vasbeton elemek közötti csatlakoztatással kell a betonvasalást folytonossá tenni. Fontos, hogy rendelkezzenek az elemek közötti összekötésre szolgáló pontokkal, és, hogy az összekötési pontok között a vasbetonban vezető kapcsolat legyen. Az egyes elemeket a helyszínen kell összekötni. Erre az összeköttetésre látható példa a 41. képen.

 

A levezetőkkel szemben támasztott összes elvárást (több párhuzamos áramút, az áramutak hossza a lehető legkisebb legyen, az építmény vezető részeivel egyenpotenciálra legyenek hozva) a vasbetonszerkezetek felhasználásával egyszerre valósíthatjuk meg, mégpedig igen hatékonyan.
A vasbeton szerkezetek villámvédelmi alkalmazásának nagy előnye, hogy a több, egymással vezetőgyűrűvel összekötött levezető létesítése a kerület mentén egyenletes kiosztásban csökkenti a veszélyes kisülések valószínűségét, vagyis csökkenthető az elválasztási távolság, és megkönnyíti a belső berendezések védelmét.

A következőkben egy teljes vasbeton levezető- és összekötőrendszert ismertetünk képeken bemutatva az egyes részeket, megoldásokat. A 17., 18. és 19. képen a pillérek számára az alapozáson kialakított talppontok vasalása és villámvédelmi rendszerbe történő bekötése látható. A 26. képen látható egy már elkészült talppont, mely már készen áll a pillér fogadására.

 

 

 

 

A pillérek előregyártott vasbeton kialakításúak, melyekben kialakításra kerültek az összekötéshez szükséges földelési pontok és ezek villamosan folytonos összekötései. Ez látható a 20., 21., 24. és 25. képeken. Látható, hogy csavaros és hegesztett kötések egyaránt alkalmazhatóak.

 

 

 

 

 

A 23. képen látható a pillér talppontjának kialakítása, mely a villamos kontaktust is biztosítja a későbbiekben a földelőrendszer felé. Éppen ezért fontos ezen fémes részek megtisztítása a beállítás előtt (27. kép).

 

 

A 28. és 29. képeken már a helyükre került pillérek láthatóak.

 

 

 

A 30. és 31. képeken megfigyelhető, hogy minden födém közelében 3 földelési pont került kialakításra. Ezek közül a középsők a födém vasalásával való összeköttetést biztosítják a későbbiek során, ezeket beton fedi később, az alsók mennyezethez közeli földelési pontok lesznek, például kábeltálcák bekötéséhez, a felsők pedig padlóhoz közeliek pl. gépek, EPH sínek, kapcsolószekrények, stb. bekötéséhez.

 

 

 

 

A 32., 36. és 37. képen láthatóak a később elkészült födémek, valamint a minden szinten kialakított pillérösszekötések is. Az ilyen kialakítással nagyfokú áramelosztást hozhatunk létre, ami növeli villámvédelmi rendszerünk levezetőképességét és árnyékoló hatását.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A pillérek nem csak egymással, hanem a betonvasalással is számos ponton össze vannak kötve (35. és 38. kép). Ez tovább javítja az elektromágneses zavarokkal szembeni árnyékolást, valamint az áramelosztást is.