Komplex villámvédelem

Külső és belső biztonság

Ma már bárki számára elérhető a védelem, mellyel otthonunkban vagy munkahelyünkön megóvhatja szórakoztatóelektronikai, irodai, háztartási berendezéseinket vagy éppen számítógépünket.

A külső, vagy elsődleges villámvédelem az épület tetőszerkezetét védi villámhárító segítségével. A villámhárító az épület legmagasabb pontján elhelyezett vezető, amely közvetlen kapcsolatban áll a földdel. Közvetlen villámcsapás esetén a villám becsapási talppontot károkozás nélkül felfogja, és a villám-áramot, megfelelő keresztmetszetű és villamosan jól vezető áramúton biztonságosan levezeti a földbe.

A villámhárító azonban nem véd a villám másodlagos hatásaitól, ha a túlfeszültség egy része villamos vezeték van az épület közelében futó szabványos háló­zatokon, telefon-, internet vezetékeken keresztül bejuthat a villamos hálózatba. A villám még akkor is kárt tud okozni, ha nem házunk közelében sújt le! Akár 2 km sugarú körön belül a vezetékeken és az elektromágneses villámhatás útján terjedő másodlagos impulzushatások az elektronikus készülékek működését zavarhatják és a berendezéseket tönkre is tehetik – ha nincs villámvédelem!

A belső villámvédelem feladata az épületek vagy berendezések belsejében a villám másodlagos hatásai következtében keletkező károk kiküszöbölése, vagy legalábbis csökkentése. Az elektromágneses villámimpulzus a villámcsapás másodlagos hatásainak összefoglaló neve, a védendő belső térbe vezetéssel, induktív vagy kapacitív módon csatolódhat.

Vezetési csatolás úgy jön létre, hogy a földelőn lefutó villámáram feszültségemelkedést hoz létre a becsapási hely környezetében. Ezt a közelben levő földelt fémtárgyak és vezetékek is átveszik, de gyakorlatilag ugyanakkora feszültségemelkedés lép fel az ott levő szigetelt vezetőkön is, amit a vezetékek átvisznek más épületbe is, ezeken a helyeken tehát túlfeszültség keletkezik a szomszédból befutó vezetők és a helyben földelt fémtárgyak vagy vezetők között.

Induktív csatolás következtében úgy keletkezik feszültség, hogy a villámáram pályája körül létrejövő mágneses erőtér kölcsönös indukció révén kapcsolódik a villamos vezetékek által alkotott hurokkal, és azokban feszültséget indukál. Kapacitív csatolás esetén a villámcsatorna alsó részén megjelenő feszültség több millió volt is lehet.

A túlfeszültség alatt a villamos elosztóhálózatokban, berendezésekben fellépő, a legnagyobb megengedett üzemi feszültség csúcsértékét meghaladó feszültséget értjük, amely nagyságától, jel alakjától vagy hullámformájától, frekvenciájától és fennállásának időtartamától függően igénybe veszi a berendezés szigetelését. A túlfeszültség a villamos berendezések szigetelésének részleges, vagy teljes sérülése okozhatja, átívelések és átütések által pedig üzemzavart eredményezhet.

Az épületek belső villámvédelme lényegében nem más, mint az összes lehetséges zónahatár-átlépési ponton létesített villámáram feszültség-levezetése, a villámáram behatolásának megakadályozása a védett térrészekbe. Az elektronikus berendezések villamosenergia-ellátó hálózatának kiépítésekor tehát nem csak a zónahatár átlépési pontján, hanem a további belső nagyobb zónahatárok átlépési pontjain is be kell építeni helyi túlfeszültség-levezetőket. Túlfeszültségek elleni védelmet a kisfeszültségű hálózatokon több lépcsőben oldják meg. A több fokozat azért szükséges, mert villámimpulzus nagy energiatartalmát csak több fokozatban lehet levezetni úgy, hogy a maradék túlfeszültség alatta maradjon a védendő készülék szigetelési szilárdságának. Az A fokozatot az áramszolgáltató építi be a kisfeszültségű hálózatán. A B fokozatot az épület zóna határán (a főelosztóban) építik be. A nagyobb energiát ezek vezetik le, de lassabb működésűek. A B és C fokozatokat az alelosztókba szerelik be (közepes energia levezetésre képesek). A D fokozat közvetlenül a fogyasztó készüléket védi (pl. elosztó dugaljakba építve): gyors működés, de kis energia levezetés jellemzi ezeket a túlfeszültség-védő elosztókat.

Olcsó megoldás

A túlfeszültségekkel szembeni legolcsóbb védekezés az, ha zivataros időben kihúzzuk az antennavezetéket a televízióból, a telefon kábelt a telefonból, minden készülék dugóját a 230 voltos konnektorból, és a főkapcsolóval megszakítjuk a házba érkező elektromos kábelt. Ehhez persze a zivatar idején otthon kell tartózkodnunk, és akkor sem életszerű a fenti műveletsor. A konnektorok kihúzogatásánál kényelmesebb megoldást jelent, ha legalább a szupermarketekben megvásárolható villámvédő elosztót alkalmazunk. Ezek azonban csak egy-egy berendezésre hatásosak, egy teljes lakásban bonyolult, és sokszor nem is esztétikus az elhelyezésük.

A megfelelő belső villámvédelem, és a többlépcsős túlfeszültség védelem kiépítésekor a csatlakozószekrényben (villanyóra szekrényben) elhelyezett néhány dobozzal, illetve a benne lévő speciális berendezésekkel védik meg eszközeinket a több száz vagy ezer voltot meghaladó túlfeszültségektől. Ezek az alkatrészek úgy működnek, mint a biztosíték és a kismegszakító: korlátozzák a túláramot, illetve kiolvadásukkal megóvják a nagy értékű berendezéseinket. A villámvédelem ki kell terjedjen az összes jelvezetőre, vagyis a telefon- és antennakábelekre is.

Kapacitív csatolás keletkezése és összefüggései

Túlfeszültség keletkezése és terjedése vezetési csatolással