Przewód o izolacji wysokonapięciowej elementem urządzenia piorunochronnego

Zgodnie w wymaganiami normy PN-EN 62305-3, izolowane urządzenie piorunochronne powinno być zastosowane, jeśli efekty oddziaływania prądu piorunowego mogą spowodować uszkodzenie obiektu budowlanego oraz urządzeń lub systemów elektrycznych i elektronicznych. W niektórych przypadkach zapewnienie bezpiecznej odległości pomiędzy elementami urządzenia piorunochronnego a urządzeniami lub systemami można uzyskać, stosując przewody o izolacji wysokonapięciowej. W artykule przedstawiono właściwości takich przewodów oraz sposoby ich badań.

Podstawowym zadaniem ochrony odgromowej obiektów budowlanych jest wyeliminowanie możliwości oddziaływania prądu piorunowego na ludzi, urządzenia i instalacje [1, 2]. Przyjęcie takich zasad ochrony powoduje wzrost znaczenia odstępów izolacyjnych pomiędzy elementami urządzenia piorunochronnego a urządzeniami i instalacjami ułożonymi na dachach lub ścianach obiektów budowlanych (rys. główny).

Określając wielkość odstępu izolacyjnego, należy uwzględnić:

• parametry prądu piorunowego,
• rodzaj materiału izolacyjnego między elektrodami,
• rozpływ prądu w obiekcie budowlanym,
• odległość od miejsca zbliżenia, w którym może wystąpić przeskok, do najbliższego połączenia wyrównawczego lub ziemi, liczoną wzdłuż przewodu, w którym płynie prąd piorunowy.

W części obiektów zachowanie wyznaczonych odstępów izolacyjnych nie jest możliwe. W takich przypadkach rozwiązaniem jest zastosowanie kabli o izolacji wysokonapięciowej pokrytej materiałem półprzewodzącym.

Kable o izolacji wysokonapięciowej

W miejscach, w których występują niedostateczne odstępy izolacyjne pomiędzy urządzeniami lub instalacjami, a elementami urządzenia piorunochronnego można próbować zastosować osłony izolacyjne, izolowane elementy wsporcze lub dystansujące oraz specjalnie wykonane do celów ochrony odgromowej przewody o izolacji wysokonapięciowej, której wytrzymałość udarowa przewyższa wytrzymałość analizowanego odstępu izolacyjnego.

W typowych przewodach o izolacji wysokonapięciowej po przyłożeniu napięcia udarowego linie natężenia pola elektrycznego przebiegają w izolacji przewodu oraz w powietrzu. Schemat zastępczy takiego układu przedstawiono na rysunku 2.

Różnice w wartościach przenikalności dielektrycznej powietrza i izolacji przewodu powodują, że C₁<< C i przeważa składowa normalna natężenia pola elektrycznego. W przedstawionym układzie pojemności przyłożenie napięcia udarowego o stosunkowo niskiej wartości szczytowej powoduje rozwój wyładowań niezupełnych od uziemionego elementu do miejsca doprowadzenia wysokiego napięcia (rys. 2b).