R x = N x x P x x L x

Átírás

1 Változások az MSZ EN :2012 szabványban Ahogy a bevezetőben már említettük, az IEC / EN szabványsorozatot az utóbbi években átdolgozták. A gyakorlati tapasztalatokra és tudományos kutatás során szerzett eredményekre alapozva az alábbi módosítások jelentek meg a szabványban: 1. Az építményhez csatlakozó vezetékek kockázatelemzése kikerült az alkalmazási területek közül. 2. Élőlények sérülését villamos áramütés következtében figyelembe kell venni az építmény belsejében is (R A kockázati összetevő definíciója, S1 kárforrás). 3. A pótolhatatlan kulturális örökség elvesztésénél a tolerálható kockázat értéke 10-3 értékről re csökkent. 4. Az építmény környezetében lévő építmények és a környezet károsodására új kiegészítő veszteség került meghatározásra. 5. Módosított összefüggések az alábbiak számítására: a veszélyes események várható évenkénti számára és az építményt érő közvetlen villámcsapás gyűjtőterületére (S1), csatlakozóvezeték illetve annak környezetét érő villámcsapás gyűjtőterületére, károsodás valószínűségének (P x ) meghatározására építmény esetén, veszteség számítására az építmény övezeteiben, veszteségi tényezők megadására robbanásveszélyes létesítmények esetében, veszteség költségére. 6. Táblázatok a veszteség fajlagos értékeinek becslésére. 7. Készülékek lökőfeszültség-állóság osztályai kiterjesztésre kerültek egészen 1 kv-ig. Részletesebben a fenti felsorolás 5. pontjával kívánunk foglalkozni. Az R x kockázati összetevő az alábbi tényezők szorzataként számítható ki: N x (veszélyes események várható évenkénti száma), a P x (építményt érő károsodás valószínűsége) és az L x (átlagos veszteség az építményen kívül, illetve belül). R x = N x x P x x L x Az előbbi három tényező megváltozása nagy jelentőséggel bír, hiszen ezen tényezők nagyban meghatározzák a villámvédelmi kockázatelemzés eredményét és a szükséges védelmi intézkedéseket. N x, veszélyes események várható évenkénti száma A következő alapképlettel számítható ki a veszélyes események várható évenkénti száma az építményt érő közvetlen villámcsapás (S1) esetében (pirossal jelöljük a képletekben az új vagy megváltozott tényezőket): N D = N G A D C D 10-6 Az MSZ EN :2012 szabvány 2. kiadásánál az építmény környezethez viszonyított elhelyezkedésének (A2.3 pont) meghatározásánál egy fontos definícióváltoztatást eszközöltek a C D = 1 elhelyezkedési tényező esetében. Az elhelyezkedési tényező értékeit az 1. táblázat tartalmazza. Az építmény környezethez viszonyított elhelyezkedése C D Az objektum nagyobb objektumokkal vagy fákkal van körülvéve 0,25 Az objektum legfeljebb azonos magasságú objektumokkal vagy fákkal van körülvéve 0,5 Magában álló objektum: nincs más objektum a közelben 1 Hegytetőn vagy kiemelkedésen magában álló objektum 2 1. táblázat: A C D elhelyezkedési tényező (A1. táblázat az MSZ EN :2012 szabvány szerint) 1

2 Az elhelyezkedési tényező nagy jelentőséggel bír a vizsgálat során, hiszen például a 0,5 vagy az 1 értékek választása szignifikáns változást hoz a védelem nélküli állapotnál. A szomszédos építmények befolyásoló hatását az új definíció alapján pontosabban határozhatjuk meg az új szabvány esetében. Eszerint a védendő építmény relatív magasságát (H) vesszük figyelembe és eszerint vizsgáljuk meg az építménytől 3H távolságon belül lévő környező építményeket. Abban az esetben, ha a vizsgálandó területen (3H) kívül esik/esnek a környező építmény(ek), akkor az elhelyezkedési tényezőre C D = 1 értéket kell felvenni. (lásd 1. ábra). További fontos kérdés, hogy hány oldalról kell a vizsgált építményt a 3H környezetben más azonos magasságú építményeknek körbe venni ahhoz, hogy a C D = 0,5 értéket fel lehessen venni. Ebben a kérdésben sajnos a szabvány továbbra sem ad támpontot ezért, ilyen esetben a gyakorlat alapján azt tudjuk tanácsolni, hogy a vizsgált objektumot legalább három oldalon kell, hogy azonos magasságú objektumok körbevegyék. 1. ábra: Magában álló objektum meghatározása építményt érő közvetlen villámcsapás esetében Veszélyes események várható évenkénti számának számítása a csatlakozóvezetéket érő villámcsapás következtében (N L ) megváltozott. Különösen érvényes ez az A L gyűjtőterület számítására. A szabvány 2. kiadása szerint az A L gyűjtőterület esetében a vizsgált vezetéktől jobbra és balra métert kell figyelembe venni (2. ábra). 2. ábra: A L gyűjtőterület meghatározása csatlakozóvezetéket érő villámcsapás esetében Ezen felül az ún. típus tényező kiválasztásánál (transzformátor tényező) a C T értékhez bekerült a telekommunikáció és adatvezeték paraméter kiegészítés is. Szintén kiegészítették a C I installációs tényezőt. Így mostantól a szabvány figyelembe veszi a Földkábel hálószerű földelőrendszer alatt (az MSZ EN :2012 A.4 pontja) paramétert (2. táblázat). Installációs tényező C I Szabadvezeték 1 Földkábel 0,5 Földkábel hálószerű földelőrendszer alatt (az EN : pontja 0,01 2. táblázat: A C I installációs tényező Amellett, hogy az N L paraméter megváltozott, új meghatározás került be az N I paraméter esetében is. N I = N G A I C l C E C T 10-6 Az N I definiálja a veszélyes események várható évenkénti számát a csatlakozóvezeték környezetét érő villámcsapás következtében (S4). A szabvány ezen pontja szintén tartalmazza a C I elhelyezkedési tényező módosításait. Az A L gyűjtőterület számításában a továbbiakban nem kell figyelembe venni a szabadvezeték magasságát vagy földkábel esetében a fajlagos földelési ellenállás értékét. Ennek következtében a gyűjtőterület szélességénél 4000 m-t kell figyelembe venni (3. ábra). 2

3 3. ábra: Ni tényező A 4. ábra mutatja az építményt, az építmény környezetét, a csatlakozóvezetéket, a csatlakozóvezeték környezetét érő villámcsapás és a csatlakozóvezeték végén található építmény gyűjtőterületét. 4. ábra: Gyűjtőterület az MSZ EN :2012 szabvány 2. kiadása szerint Károsodás valószínűségének (P x ) meghatározása építmény esetén A károsodás valószínűség (P x ) számításához szükséges megadni az építmény vagy objektum tulajdonságait, beleértve az övezetben lévő javakat, a belső rendszereket és az installációt jellemző paramétereket. Példaként említhető az R A kockázati összetevő. Az R A meghatározza az érintés- és lépésfeszültség veszélyének mértékét a külső levezető környezetében tartózkodó élőlények vonatkozásában. Az R A kockázati összetevő a következő képlettel számolható ki: R A = N D P A L A Az építményt érő villámcsapás következtében létrejövő érintési- és lépésfeszültség miatt az élőlények áramütésének (P A ) valószínűségi értéke két tényezőből áll: P TA -ból és a P B -ből. A P TA értéke függ az érintési- és lépésfeszültség elleni védelmi intézkedésektől. A 3. táblázatból az alábbi kiegészítő védelmi intézkedések választhatók ki a szabvány szerint: Kiegészítő védelmi intézkedés P TA Nincs védelmi intézkedés 1 Figyelmeztető jelölések 10-1 A hozzáférhető levezetők villamos szigetelése (pl.: legalább 3 mm vastag térhálós 10-2 polietilénnel) A talaj hatásos potenciálvezérlése 10-2 Fizikai korlátozások vagy az épületszerkezet alkalmazása levezetőként 0 3. táblázat: A károsodás valószínűségénél a kiegészítő védelmi intézkedések (P TA ) értékei (B1. táblázat az MSZ EN :2010 szabvány 2. kiadása szerint) 3

4 Az építményt érő villámcsapás következtében keletkező fizikai károsodást a P B által meghatározott védelmi intézkedésekkel lehet csökkenteni. A norma szerinti villámvédelem rendszer ([NVR] esetében, az MSZ EN szabvány 2. kiadás) értelmében a villámvédelmi rendszer alkalmazása (LPS, angolul: Lightning Protection System) csökkenti az érintési- és lépésfeszültség kockázatát (P A = P TA P B ). Ez újdonság a szabvány második kiadásában, mert az első kiadásban a külső villámvédelem fokozata nem befolyásolta az R A kockázati összetevőt. A 2. kiadás újítása összhangban van a gyakorlattal, hiszen ha megfelelő számú levezetőt használunk, a szabvány 2. kiadása szerint (legalább 10 levezető esetében), akkor az érintési és lépésfeszültséggel kapcsolatos problémák elhanyagolhatók. Változik a belső rendszerek meghibásodása valószínűségének (P M ) számítása az építmény közelébe csapó villám esetén (S2). Régebben az árnyékolás és a koordinált túlfeszültség-védelem függvényében kellett táblázat alapján egy ún. interpolált P M értéket kiválasztani. Az MSZ EN :2012 szabvány 2. kiadásában a P M érték két tényező szorzataként számítható: P M =P SPD P MS. A P MS adja meg az építmény vagy installáció árnyékolási tulajdonságait, a P SPD meghatározására szolgáló táblázat (4. táblázat) pedig a korábbi kiadáshoz képest kismértékben változott (pl. LPL III-IVhez tartozó P SPD érték). LPL (Villámvédelmi szint) PSPD Nincs koordinált túlfeszültség-védelem 1 III IV 0,05 II 0,02 I 0,01 2. MEGJEGYZÉS 0,005 0, táblázat: A P SPD értékei az MSZ EN :2012 szabvány szerint A 4. táblázatban a 2. megjegyzésnél szereplő P SPD értékek akkor használhatók, ha az alkalmazott túlfeszültség-védelmi készülékek műszaki paraméterei jobbak, mint az LPL I fokozathoz tartozó villámparaméterek által a beépítés helyére számított értékek (pl. nagyobb villámáramlevezetőképesség, alacsonyabb védelmi szint U P, stb.). Ilyen esetekben lehet kiválasztani pl. az LPL I- nél 1,5x jobb; 2x jobb; 3x jobb követelményeket. Veszteség számítása (L x tényező) Az L x veszteség egy, a villámcsapás által esetlegesen okozott adott típusú károsodás relatív nagyságának középértéke. A veszteségi értéket (L x ) különböző tényezők határozzák meg. Például az építményt vagy a csatlakozóvezetéket érő villámcsapás esetében keletkező tűz okozta veszteség valószínűsége, mely a következő képlet segítségével számolható ki: L B = L V = r p r f h z L F n z /n t t z /8760 Az r p csökkentő és a h z növelő tényezők értékei változatlanok maradtak. Az r f csökkentő tényezőnél a robbanásveszélyes térségek figyelembevétele megváltozott (5. táblázat). Az egyes Ex-es zónákhoz pl. Zóna 0 (20), Zóna 1(21) és Zóna 2(22) rendelt egyedi r f csökkentő tényezők, az egyes Ex-es zónák sokkal reálisabb figyelembe vételét teszi lehetővé a villámvédelmi kockázatelemzés során. Ez arra is lehetőséget ad, hogy a kockázatelemzés során az övezetekre való felosztást az Ex-es zónabesorolás alapján készítsük el, ami azt eredményezheti, hogy a teljes építmény számított kockázatai nem lesznek túlzottan magasak, és a számított kockázatok a védelmi intézkedések révén a tolerálható kockázatok alá csökkenthetők. Kockázat A kockázat kiterjedése r f Zóna 0, 20 ill. szilárd robbanóanyagok 1 Robbanás Zóna 1, Zóna 2, Nagy 10-1 Tűz Közepes 10-2 Kicsi 10-3 Robbanás vagy tűz Nincs 0 4

5 5. táblázat: r f csökkentő tényező értékei az építmény vagy objektum tűz kockázatának függvényében (C5. táblázat az MSZ EN :2012 szabvány szerint) Az építmény felhasználási jellegétől függő L F tipikus veszteség alapvetően határozza meg a számított veszteség értékékét. A szabvány 2. kiadásában két, a gyakorlatban is gyakran előforduló épülettípus értéke felcserélődött. Nyilvános szórakozóhelynél, templomnál, múzeumnál 5 x 10-2 értékkel kell számolni, míg az ipari létesítménynél a tipikus veszteség értéke 5 x 10-2 ről 2 x 10-2 értékre csökkent (6. táblázat). Az érték változásának hátterében a létesítményben tartozódók száma állhat (nyilvános szórakozóhelyen több ember tartózkodik, mint egy ipari létesítményben). A tipikus értékeket úgy kell értelmezni, hogy például az ipari létesítményre megadott 2 x 10-2 érték azt jelenti, hogy 100 emberből átlagosan 2 sérülhet, illetve rossz esetben halhat meg az építményt érő villámcsapást követően az építmény fizikai károsodása, pl. tűz következtében. Tipikus veszteség érték Építmény típusa 10-1 Robbanás kockázata 10-1 Kórházak, szállodák, nyilvános épületek L F 5 x 10-2 Nyilvános szórakozóhely, templomok, múzeum 2 x 10-2 Ipari, kereskedelmi építmény, iskola 10-2 Egyéb 6. táblázat: L1 veszteség, L F tipikus átlagértéke (Kivonat a C5. táblázatból az MSZ EN :2012 szabvány szerint) Az L F tipikus veszteségi érték mellett az L x veszteség számítási képlete is változott: tartalmazza az n z, n t, t z tényezőket. Elsősorban azon kockázatelemzéseknél fontos, ahol az építményt övezetekre osztjuk fel. Az n z, n t és t z tényezőknek a definíciója a következő: - n z lehetséges veszélyeztetett személyek (áldozatok) száma az övezetben - n t az összes személy száma, akik az építményben tartózkodnak - t z az az időtartam, amíg a személyek az övezetben tartózkodnak Az n z, n t, t z tényezők megadása a villámvédelmi kockázatelemzés során nagyon fontos, hiszen ha ezen értékek nem állnak rendelkezésre, akkor az n z,/n t valamint a t z /8760 hányadosok értékére =1-et kell felvenni. Ilyen esetekben, különösen magas tűzkockázat vagy robbanásveszély esetén az emberi élet elvesztésére igen magas kockázatok jönnek ki, amelyek csökkentése a tolerálható kockázati érték alá védelmi intézkedések felhasználásával problémákba ütközhet. Előfordulhat olyan eset, hogy az összes lehetséges védelmi intézkedés felhasználásával sem lehet a kockázatokat a tolerálható érték alá csökkenteni. Végezetül az R4 gazdasági veszteség kockázatszámítása is változott. Az új szabványban a kockázatok számításakor a vizsgált védendő övezet költségeit az alábbi kategóriákba osztották fel: - állatok értéke az övezetben [ ]: c a - az övezet értéke [ ]: c b - az övezetben lévő javak értéke [ ]: c c - az övezetben lévő belső rendszerek értéke (ide értve a funkciójukat is) [ ]: c s Annak érdekében, hogy a lehetséges veszteségek költségbecslését el lehessen végezni olyan esetekben is, amikor a költségadatok nem állnak rendelkezésre, a szabvány új kiadása tartalmaz javasolt veszteség értékeket (7. és 8. táblázat). Építmény típusa Referencia értékek c t teljes értéke nem ipari Teljes helyreállítási költség (nem alacsony ct / térfogat 300 létesítmény tartalmazza a tevékenységekkel átlagos ( / m 3 ) 400 kapcsolatos bevételkiesést) magas 500 ipari létesítmény Építmény teljes értéke, beleértve az alacsony ct / alkalmazott 100 építmény, belső rendszerek és átlagos (ezer / 300 beltartalom költségét magas alkalmazott) 500 (beleértve a tevékenység kiesésének költségét) 7. táblázat: Értékek a c t, teljes értékének becsléséhez 5

6 Feltétel Állatok c a / c t Építmény c b / c t Beltartalom c c / c t Belső rendszerek c s / c t Állatok 0 75 % 10 % 15 % 100 % nélkül Állatokkal 10 % 70 % 5 % 15 % 100 % 8. táblázat: Arányok a c a, c b, c c, c s értékeinek becsléséhez Teljes érték (c a +c b +c c +c s )/ c t 6