Dr. Kovács Károly Képviseletvezető kovacs.karoly@dehn-hu.com www.dehn.hu DEHN + SÖHNE GMBH + CO.KG Mo.i Képviselet Fehérvári út 89-95 1119 Budapest TEL. 06-1-371-1091 FAX 06-1-371-1092 1
Villám- és túlfeszültségkárok a gyakorlatból
Mért villámok Németországban Németországban regisztrált villámcsapások száma 1996 és 2009 között 3.000.000 Mért villámok 2.500.000 2.000.000 1.500.000 1.000.000 500.000 0 1996 1997 Lit.: Gesamtverband der Deutschen Versicherungsgesellschaft e.v. + BLIDS 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 3 Év 10.08.10 / 5481_h
PV-modulok károsodása villámcsapások következtében Quelle: Solarzentrum Oberland GmbH 4 12.01.07 / S3521_b
Az inverter károsodása 5 09.08.04 / S3525_b
Fotovillamos rendszerek kárstatisztikája Károkok a telepített rendszerek száma alapján Műszaki hiba 6% Rágcsálók okozta kár 3% Vihar 9% Rosszindulatú beavatk.3% Emberi mulasztás 3% Hónyomás 14% Lopás 2% Tűz 2% Egyéb 32% Villám- és túlfeszültség 26% Quelle: Mannheimer Versicherung 2010 6 22.07.10 / 4517_f
Villámvédelmi szabványok Építési jog
Szabványok, magyarországi jogi környezet 2008 9/2008. (II 22.) ÖTM rendelet, melynek részét képezi a villám-, és túlfeszültség-védelemmel foglakozó országos tűzvédelmi szabályzat (OTSZ) A 9/2008. (II 22.) ÖTM rendelet jelenleg is hatályos és betartása kötelező. (MSZ 274) 2009. február 1.-ei hatállyal az MSZ 274 villámvédelmi szabvány visszavonásra került. (az MSZ IEC 1312-1 szabvány is, hiszen ennek előírásai beépültek az MSZ EN 62305 szabványba) 28/2011. (IX.6.) BM rendelet, Hatályos OTSZ módosítása Megjelenéstől számított 30 nap múlva lép hatályba. 8
Szabványok, magyarországi jogi környezet - jövő Szabvány IEC 1. Edition EN 1. Edition MSZ 1. Edition angolul MSZ 1. Edition magyarul IEC 2. Edition EN 2. Edition MSZ 2. Edition angolul 62 305-1 2005-06 2006-02 2006-10 2009-06 2010-12 2011-02 2011-xx 62 305-2 2005-06 2006-02 2006-10 2009-06 2010-12 2011-xx 2012-xx 62 305-3 2005-06 2006-02 2006-10 2009-11* 2010-12 2011-03 2011-xx 62 305-4 2005-06 2006-02 2006-10 2009-12** 2010-12 2011-02 2011-xx *Tartalmazza az EN 62305-3:2006/A11:2009 módosítását. ** Tartalmazza az 2007. januárban közzétett EN 62305-4:2006/corr. November 2006 helyesbítést. 9
Villámvédelmi szabvány DIN EN 62305 (VDE 0185-305) Villámvédelem" DIN EN 62305 / VDE 0185-305 1. rész Általános alapelvek 2. rész Kockázatkezelés Beiblatt 1 (Mellékl.) Villámveszélyeztetés Németországban Beiblatt 2 (Mellékl.) Számítási segédlet a kárkockázat becslésére építmények esetében. 3. rész Építmények fizikai károsodása és életveszély Beiblatt 1 (Melléklet) Kiegészítő információk a DIN EN 62305-3 alkalmazásához Beiblatt 2 (Melléklet) Kiegészítő információk különleges építményekhez Beiblatt 3 (Melléklet) Kiegészítő információk villámvédelmi rendszerek felülvizsgálatához és karbantartásához Beiblatt 4 (Melléklet) Fém tetők alkalmazása villámvédelmi rendszerekben Beiblatt 5 (Melléklet) Villám és túlfeszültség-védelem fotovillamos áramellátó rendszereknél 4. rész Villamos és elektronikus rendszerek építményekben 10 18.01.10 / S6004_a
Villám- és túlfeszültség-védelem fotovillamos rendszereknél DIN EN 62305-3 Bbl 5 (VDE 0185-305-3 Bbl 5):2009-10 Előszó... A hatósági előírások alapján az építményeknél megelőző tűzvédelmi intézkedésként és/vagy személyvédelem érdekében gyakran villámvédelem kiépítésére van szükség. A villámvédelem kiépítésére annak érdekében is szükség lehet, hogy egy építményben az érzékeny technikai infrastruktúrát megvédjük. A villámvédelem védő funkcióját a fotovillamos energiaellátó berendezés kiépítése nem korlátozhatja.... Ha lehetőség van rá, olyan villámvédelem kiépítését kell előnyben részesíteni, ami a szükséges veszélyes megközelítési távolság betartása mellett nincs közvetlen kapcsolatban a fotovillamos energiatermelő berendezéssel. 11 21.01.10 / 6448_b
A villámvédelem védelmi osztályának LPS kiválasztása DIN EN 62305-3 Bbl 1 (VDE 0185-305-3 Bbl 1):2007-01, Bevezetés A villámvédelem szükséges védelmi osztályát (I-IV) kockázatelemzéssel kell meghatározni a MSZ EN 62305-2 (VDE 0185-305-2) alapján. A védelmi osztály fokozatát a tervező, tulajdonos és/vagy használó egyetértésével is meg lehet határozni. A törvényi előírások áttekintése és a védelmi osztály építményekhez rendelése a hatályos OTSZ-ben található meg (VdS - Richtlinie 2010). Ha a védelmi cél (a kockázat csökkentése a tolerálható kockázat értéke alá) a villámvédelmi rendszerrel egyedül nem érhető el, további intézkedések bevezetésére van szükség (pl. az érintési vagy lépésfeszültség elleni védelem az MSZ EN 62305-3 (VDE 0185-305-3), 8. fejezet vagy LEMP villámvédelem az MSZ EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) alapján. 12 22.12.06 / S6046
OTSZ 11. melléklet Minimum követelmények 13 16.07.10 / S4019
Külső villámvédelem
Külső villámvédelmi rendszer Külső villámvédelmi rendszer (LPS) összhangban az IEC 62305-3 szabvánnyal Felfogó rendszer Levezető rendszer Földelési rendszer Veszélyes megközelítési táv. VV.-i potenciálkiegyenlítés 15
Felfogó Felfogóháló Felfőgócsúcsok Természetes felfogók
Külső villámvédelem Gördülő gömb módszer a felfogók kialakításához 230 / 400 V 17 16.08.10 / S6695_i
Gördülő gömb sugár, hálóosztás, védőszög és a levezetők tipikus távolsága Villámvédelmi osztály LPS A gördülő gömb sugara r (m) α 80 70 60 Védőszög eljárás α Hálóosztás (m) I 20 50 5 x 5 10 40 II 30 30 10 x 10 10 20 III 45 10 I II III IV 15 x 15 15 0 0 2 10 20 30 40 50 60 Levezetők tipikus távolsága(m) IV 60 H(m) 20 x 20 20 H : A felfogórúd magassága a vonatkoztatási szint felett r : A gördülő gömb sugara α : Védőszög H α r Védett tér Lit.: DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3):2006-10, Abs. 5.2.2 + Tab.2, Abs. 5.3.1 + Tab.4 18 06.10.10 / S6119_c
PV modulok a felfogórudak védett terében Projekt: Freiburgi Önkormányzat Épülete 19 28.06.10 / S4155
Felfogócsúcs gerinc-cserépre - Alkalmazás 20 14.05.09 / S5042_c
Felfogórúd tervezése 3. 2. Veszélyes megközelítés s A gördülő gömb sugara a védelmi osztálynak megfelelően Védőszög Felfogórúd α 1. Árnyékvonal 15 21 17.01.07 / 4025
Felfogórúd lapostetőn Felfogórudak a fotovillamos modulok védelmére 22 12.08.10 / S4027_b
Óvoda Hanselmannstraße Turnhalle r Lit.: Reinhard Schüngel, Blitzschutz - Beratungs - Büro 23 09.01.07 / S4046_a1
EVALON Solar fotovillamos rendszer villámvédelme Két felfogórúd közötti diagonális gördülő gömb gördülő gömb sugár, r Quelle: alwitra GmbH & Co. 24 16.07.10 / S5363
PV rendszerek Árnyékképződés elmélete Fénysugár PV modul Felfogórúd Lit.: DIN EN 62305-3 Bbl 5 (VDE 0185-305-3 Bbl 5):2009-10 Felfogórúd által okozott árnyékképződés a PV modul felületén 25 30.06.09 / S5844_a
PV rendszerek villámvédelme Árnyékképződés DIN EN 62305-3 Bbl 5 (VDE 0185-305-3 Bbl 5):2009-10 A függelék: Árnyékképződés Besugárzás csökkenésének hatása (pl. egy villámvédelmi felfogórúd által) egy fotovillamos modulra több paramétertől függ. Egy részlegesen beárnyékolt szolárcella visszirányú villamos jelleggörbéje, a bypass diódák esetleges beépítése a szolármodulokba és a PV modul illetve strang beállított munkapontja nagy kihatással van a részlegesen beárnyékolt PV modulok üzemi viszonyaira és teljesítményleadására. Ezért az árnyékképződést a fotovillamos panel felületén a lehető legkisebbre kell korlátozni. 26 04.01.10 / S5844_c
PV rendszerek Árnyékképződés elmélete Minimális távolság a felfogórúd illetve felfogóvezeték és a PV modul között a magárnyék megakadályozása érdekében PV modul a F a F [m] = 108 d F [m] Felfogórúd d F Félárnyék Magárnyék Példaszámítás: felfogórúd 16 mm Ø: 1,73 m = 108 0,016 m Példaszámítás: felfogórúd 10 mm Ø: 1,08 m = 108 0,010 m Szimbólumok: a F = Felfogórúd PV modul közötti táv. = Felfogórúd átmérője d F 2010 2007 DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016 Photovoltaik - Blitzschäden 27 04.01.10 / S5844_b
PV modulok Árnyékképződés elmélete A modulsorok árnyékképződése korlátozza az adott tetőfelületen installálható teljesítményt. A földrajzi pozíció határozza meg a modulsorok közötti minimális távolságot. Példa: Modul h = 0,8 m és 35 dőlésszög Modulsorok közötti távolság/ Árnyékszög téli napfordulókor Budapest (47 ) = 1,33 m; 19 2816.06.10 / WW 07 / 0000e_a
PV modulok Árnyékképződés elmélete Veszélyes megközelítési távolság Magárnyék = 1,08 m Árnyékvonal 19 Felfogórúd modul közötti távolság = magárnyék cos α 1,08 m cos 19 = 1,067 m 1,07 m s távolságra marad: 1,33 m 1,07 m = 0,26 m (elegendő???) 2916.06.10 / WW 14 / 0000e_a
PV modulok Árnyékképződés elmélete Magárnyék okozta problémák Cellakárosodás Hot Spotok következtében > 25 K 3016.06.10 / WW 01 / 0000e_a
Veszélyes megközelítési távolság
Veszélyes megközelítési távolság PV-modulok esetében α s s 32 23.01.04 / 4033
Külső villámvédelem villamos szigetelése MSZ EN 62305-3 (VDE 0185-305-3):2006-10, Abs. 6.3 A villamos szigetelés egyrészről a felfogó elrendezés vagy levezető másrészről az épített fém installációk és az építmény belső rendszerei között megvalósítható a d távolság kialakításával, ami nagyobb az s megközelítési távolságnál: k c s = k i l k m k i k c k m l függ a kiválasztott LPS villámvédelmi osztálytól (lásd az MSZ EN 62305-3 10. táblázatot); függ a villámáramtól, ami a levezetőben folyik (lásd az MSZ EN 62305-3 11. táblázatot); függ a villamos szigetelőanyagtól (lásd az MSZ EN 62305-3 12. táblázatot); hossz a felfogó-levezető együttes mentén méterben, amit a veszélyes megközelítési távolság számításának helyétől kell meghatározni a potenciálkiegyenlítés legközelebbi pontjáig. 33 19.09.06 / S6045_a
Szigetelési távolság számítása s 1, s 2 és s 3 s 2 Részlet s 2 PV-Modul l 1 s 3 s 2 : k m = 1 (levegő) s 3 : k m = 0,5 (szilárd anyag) h=l 2 s 3 s 1 Attika c c 34 16.08.10 / S4028_a
Szerelési hiba Megközelítés 35 14.01.04 / 4014_b
Szerelési hiba Megközelítés 36 14.01.04 / 4014_c
Megközelítés Felfogóvezető - PV modulállvány Szerelési hiba PV állvány a villámvédelmi hálóra lett ráépítve! Veszélyes megközelítési távolság nincs betartva! 37 15.01.07 / 4175
DEHNconductor HVI -vezető Alkalmazási példák Iskolaépület Fotovillamos berendezés 28.10.04 / 4178_a
Villám- és túlfeszültség-védelem fotovillamos áramellátó rendszereknél DIN EN 62305-3 Bbl 5 (VDE 0185-305-3 Bbl 5):2009-10 5.1 Külső villámvédelem A villámvédelmi szabvány értelmében DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305- 3):2006-10 tetőfelépítményként létesített fotovillamos áramellátó rendszereket lehetőség szerint szigetelt felfogórendszerrel kell védeni a közvetlen villámcsapással szemben. MEGJEGYZÉS Egy építmény tetején újonnan kialakítandó fotovillamos energiaellátó rendszer megkövetelheti a meglévő villamos berendezés módosítását. 39 13.01.10 / 6651_a
DEHNconductor, HVI -vezető I program Fejrész Véglezárás szakasz PK-elem fix Földelő csatlakozó HVI-vezető I Vezetőtartó PK kapocs A vezetékhosszt pontosan meg kell adni Földelő csatlakozó elem (oldható) 40 29.05.06 / S3440_a
Szigetelt villámvédelem árnyékképződés nélkül 41 17.06.09 / 6434
Projekt Limburghalle Sasbach HVI -vezető alkalmazása 28.10.04 / 4178_a
Projekt Limburghalle Sasbach HVI - levezető alkalmazása Quelle: Lösch GmbH + Co. KG, Offenburg 43 16.08.10 / 5006_a
Projekt Limburghalle Sasbach HVI - levezető alkalmazása Véglezárás Quelle: Lösch GmbH + Co. KG, Offenburg 44 16.08.10 / 5006_b
Projekt Limburghalle Sasbach HVI - levezető alkalmazása HVI - vezető Leválasztó kapocs Quelle: Lösch GmbH + Co. KG, Offenburg 45 16.08.10 / 5006_c
Projekt Limburghalle Sasbach HVI - levezető alkalmazása R Felfogócsúcs szabadonálló háromlábú talppal Quelle: Lösch GmbH + Co. KG, Offenburg 46 16.08.10 / 5006_d
HVI - light vezető alkalmazása Felfogórendszer gyártócsarnok PV berendezéssel Felfogórúd felfogócsúccsal h = 3900 mm Quelle: HAPEA GmbH Blitzschutzanlagen, Aschaffenburg Teljes nézet Részletnézet 47 31.07.08 / 5539_a
HVI -light vezető alkalmazása Felfogórendszer gyártócsarnok PV berendezéssel Quelle: HAPEA GmbH Blitzschutzanlagen, Aschaffenburg 48 31.07.08 / 5539_d
Villámvédelmi-potenciálkiegyenlítés Villámáram-levezető Túlfeszültség-levezető Különleges védőkészülékek PV-áramellátó rendszerekhez
Villámvédelmi-potenciálkiegyenlítés az építménybe bevezetett vezetékekre Villámvédelmi EPH* potenciálkiegyenílés LPZ 0 LPZ 1 230 V Víz Külső villámvédelem Gáz Fűtés Tartálycső katódvédelemmel Z Betonalapföldelő *HES = Haupterdungsschiene 50 22.12.08 / S532_b
Különleges védőkészülékek fotovillamos berendezésekhez
PV berendezések villám- és túlfeszültségvédelme Milyen védelmi készüléket kell alkalmazni 1. vagy 2. típust? Közvetlen csatlakozás a külső villámvédelemhez A villámvédelem és a PV berendezés között a veszélyes megközelítési távolság betartható? nem igen 2. típusú levezető 1. típusú levezető Fém tető 52 17.08.10 / S5378_b
PV-áramellátó rendszerek szigetelt villámvédelmi felfogórendszerrel Inverter a fogyasztásmérés közelében, GAK a szolároldali csoportkábel épületbe történő belépési pontjánál 2 1 Túlfeszültség-levezető 2. típus DEHNguard M YPV SCI... kombi levezető 1. típus pl. DEHNventil ZP TNC 255 2 1 2 53 17.08.10 / S6696_d
PV-áramellátó rendszerek közvetlen csatlakozással a külső villámvédelmi rendszerhez Inverter a fogyasztásmérés közelében, GAK a szolároldali csoportkábel épületbe történő belépési pontjánál Felfogócsúcs 3 2 1 Villámáram-levezető 1. típus DEHNlimit PV 1000 Túlfeszültség-levezető 2. típus DEHNguard Y PV SCI... Kombi-levezető 1. típus pl. DEHNventil ZP TNC 255 3 1 2 54 17.08.10 / S6696_h
Követelmények a túlfeszültség-védelmi készülékekkel szemben DIN EN 62305-3 Beiblatt 5 DIN EN 62305-3 Bbl 5 (VDE 0185-305-3 Bbl 5):2009-10 5.5 Túlfeszültség-védelmi készülékek kiválasztása 5.5.1 Általános... A túlfeszültség-védelmi készülékeket az egyenáramú oldalon úgy kell kiválasztani, hogy ezek rövidzárlat esetén is biztonságos állapotba kerüljenek, anélkül hogy tűzveszélyt okoznának a túlterhelés és villamos ív keletkezése miatt. A túlfeszültségvédelmi berendezés gyártójának kell igazolnia, hogy a túlfeszültségvédelmi berendezés belső kapcsolása a szükséges kapcsolási képességgel rendelkezik, ami megfelel a beépítési hely követelményeinek. 55 22.10.09 / (4648_g)
Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI, Hibatűrő Y-kapcsolás DC + DC - SCI SCI hibatűrő Y - kapcsolás Elkerüli a modulok túlterhelését szigetelési hiba esetén 3 modul 2 különböző komponens Alkalmazható földfüggetlen és funkcionális földeléssel rendelkező rendszereknél 56 11.03.09 / S5846_e
Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI (FM) Y-kapcsolásban 3 varisztorral - üzemállapot + - = Gyakorlati példa: 57 16.07.10 / S5862_a
Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI (FM) Y-kapcsolásban 3 varisztorral - túlterhelés + - = Bizonyított hibatűrő Y- kapcsolás megakadályozza a Gyakorlati túlfeszültség-védelem példa: károsodását a generátorköri szigetelés megsérülésekor 58 Előnyök: Biztonságos, villamos ívmentes védőmodul-csere az integrált egyenáramú olvadóbiztosító révén A védőmodulban lévő kombinált leválasztó és rövidrezáró kapcsolás biztonságos villamos leválasztással megakadályozza a tűzkárokat a DC-villamos ív kioltásával Minden fotovillamos berendezésben előtétbizosító nélkül alkalmazható a beépített olvadóbiztosító révén 16.07.10 / S5862_b
Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI Leválasztás túlterheléskor SCI nélkül SCI-vel Video Leválasztás SCI nélkül Video Leválasztás SCI-vel 59 11.03.09 / S5846_h
Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI... 2. típus: Műszaki adatok Többpólusú, moduláris túlfeszültség-levezető 2. típus 3-fokozatú DC-kapcsolással PV- rendszerekhez (Osztályba sorolás az EN 61643-11 szerint) Maximális feszültség U CPV 600 V DC 1.000 V DC 1.200 V DC Védelmi szint U P 2,5 kv; 4 kv; 4,5 kv Teljes levezetett lökőáram I total 40 ka (8/20) 600 / 1.000 V DC 30 ka (8/20) 1.200 V DC A belső olvadóbiztosító lekapcsolási képessége bypass üzemmódban 30 ka 60 21.07.10 / 5846_c
Túlfeszültség-védelmi készülék DEHNguard M YPV SCI Alkalmazás 61 11.03.09 / S5847
Kombi-levezető fotovillamos rendszerekhez DEHNlimit PV 1000 - Műszaki adatok Kombi-levezető 1. típus (Osztályozás EN 61643-11 szerint) U c = 1000 V dc Villámáram L+/L- és föld között I imp = 50 ka Villámáram L+ és L- között I imp = 25 ka Védelmi szint U P < 3 kv (L+ / L-) Utánfolyó áramkioltó képesség 100 A dc Csatlakozó vezeték keresztmetszete max. 50 mm 2 Típus: DEHNlimit PV 1000 62 16.06.09 / S4562_p
1. típusú villámáram-levezető - DEHNlimit 1. típusú levezető egyenáramú kapcsolási képességgel A generátor üresjárási feszültsége U OC dc = Villámáram levezetőképesség Utánfolyó zárlati áramkioltó képesség Alkalmazható 1000 V DC-ig Szivárgóáram-mentes DEHNlimit PV 1000 63 25.05.10 / 4562_o