Inngangur
Engin íslensk lög eða reglugerðir kveða á um frágang eldingarvarna við hús. Hér er lýst í stuttu máli mögulegum frágangi eldingarvarna við minni íbúðar- og/eða atvinnuhús og er byggt á aðferðum og hefðum sem eru notaðar á svæðum erlendis þar sem eldingar eru tíðari en á Íslandi.
Það skal einnig tekið fram að hönnun og frágangur eldingarvarna getur verið frábrugðinn því sem hér er lýst og full ástæða er til þess við stærri og mikilvægari byggingar að huga að hönnun eldingavarna á sama hátt og hugað er að öðrum hönnunarþáttum mannvirkja.
Eldingar
Í eldingu er rafstraumur, frá því að vera nokkur þúsund Amper (A) upp í allt að 200 kA (200.000 A) eða jafnvel hærri. Rafstraumurinn jónar andrúmsloftið og hitar það upp í allt að 30.000 K (Kelvin). Eldingar vara mjög stutt, einungis fáar míkrósekúndur en geta valdið verulegu tjóni.
Sem dæmi um mögulegar afleiðingar eldinga má nefna:
- Tjón á rafbúnaði og tölvubúnaði
- Tjón á fjarskiptakerfum
- Tjón á húsum (bruni)
- Tjón á búpeningi
- Líkamstjón og dauði
Áhrif eldinga eru ekki bundin við þann stað þar sem eldingunni slær niður, heldur geta t.a.m. rafstrengir í jörðu og lofti dreift áhrifunum og valdið skaða allt að 1-2 km frá þeim stað þar sem eldingunni slær niður.
Tíðni eldinga á Íslandi er ekki mikil og því hefur að jafnaði ekki verið mikið hugað að hönnun eldingarvarna við bygginar hérlendis, þó finnast hús þar sem eldingavarnir hafa verið settar upp t.d. hús Sjómannaskólans í Reykjavík. Sömuleiðis eru eldingavarnir í flestum háspennuvirkjum sem og á hluta af háspennulínum á Íslandi.
Varnir gegn eldingum
Tvær megin aðferðir eru nýttar til að verjast tjóni af völdum eldinga.
Í fyrsta lagi eru eldingar fangaðar, ýmist með stöngum eða vírum og leiddar beint til jarðar. Hins vegar eru til sérstakir yfirspennuvarar (e. surge arrester, n. overspennings beskytter) sem eru tengdir við rafleiðara og leiða straum til jarðar ef spenna fer yfir ákveðin mörk.
Í báðum tilvikum er byggt á því að leiða strauminn til jarðar í gegnum jarðskaut. Jarðskaut húsa eru venjulega útfærð með koparleiðurum og eða stöngum sem eru grafin og rekin í jörðu auk sambindingar við pípukerfi húss og járnabindingu í sökkli.
Jarðbindikerfi bygginga eru hluti af raflögn og því ætti öll vinna við tengingingar eða breytingar á jarðbindikerfi að vera unnin af löggiltum rafverktaka eins og önnur vinna við raflögn bygginga.
Dæmigerð útfærsla eldingavarnar fyrir íbúðarhús
Tekið er til skoðunar dæmigert íbúðarhús u.þb. 200 m2 á einni hæð sem staðsett er í dreifbýli. Hér er ætlunin að bæta eldingavörn hússins gagnvart eldingum sem kynnu að slá beint í húsið. Vörnin felst í eftirfarandi:
- Sett er upp viðbótar jarðskaut sem samanstendur af tveimur jarðskautsteinum úr 25 mm2 koparvír, sem reknir eru niður á 2-3 m dýpi með 5 – 10 m millibili. Teinarnir eru tengdir saman og laus endi tekinn upp úr jörðu með 25 mm2 óeinangruðum koparvír til tengingar við eldingafangara.
- Settur er upp eldingafangari, (e. air terminal) á hæsta punkt þaksins sem næst miðju húsi og 25 mm2 koparvír frá jarðskauti tengdur við eldingafangarann. Beygjum og samtengingum á jarðvír skal haldið í lágmarki og samtengingar skulu gerðar með C klemmum eða koparsuðu. Sömuleiðis er tengt frá koparleiðara í þakjárn húss. Reikna má með að eldingafangari sem er 6 m yfir þakmæni veiti vörn gegn eldingum í u.þ.b. 10 m radíus. Einnig er möguleg útfærsla að nota tvo eldingafangara sem eru staðsettir nær endum hússins, en geta þá verið lægri en ef einn eldingafangari er notaður. Reikna má með að eldingafangari sem nær 3 m yfir húsmæni veiti vörn í u.þ.b. 4,5 m radíus.
- Frá viðbótarjarðskautinu sem lýst er hér að ofan er einnig tengt að jarðskauti húss með 25 mm2 koparvír. Tengt skal við aðaltöflu eða við inntak heimtaugar í hús.
Til frekari varnar má bæta við yfirspennuvörum á inntak frá rafveitu. Þá yfirspennuvörn ætti rafvirki hússins að setja upp í aðaltöflu eða í millitengikassa við inntak í samráði við dreifiveitu. Jarðtenging yfirspennuvarnar inntaks skal trygglega jarðbundin.
Sambærilega vörn er einnig mögulegt að setja á símalínur. Tjón af völdum yfirspennu á símalínum er þó minna að jafnaði en vegna yfirspennu á raflögn húss.
Að lokum skal minnt á að rangt uppsettar eldingavarnir geta valdið tjóni og því er mjög mikilvægt að öll vinna við eldingavarnir, sérstaklega sú vinna sem lýtur að raflögn og jarðtengingum bygginga, sé unnin af löggiltum rafverktökum.
Heimildir
Richard L. Cohen o.fl., How to Protect Your House and Its Contents from Lightning, IEEE Guide for Surge Protection of Equipment Connected to AC Power and Communication Circuits. IEEE press, 2005.
Aage Pedersen, Lynets natur og skadevirkninger, Højspændingslaboratoriet, DTH, 1987
P.K. Sen, Understanding Direct Lightning Stroke Shielding of Substations, PSERC Seminar, 2001