Hogyan védekezzünk a villámok ellen?
I. rész
2002/10. lapszám | Kruppa Attila | 24 481 |
Figylem! Ez a cikk 22 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Mire jó a villámhárító? A kérdés talán nem annyira ostoba, mint amilyennek első olvasásra tűnik. Egy dologra ugyanis biztosan nem: villámok „hárítására”!
Ez a köznyelvben és a szakmában egyaránt elterjedt megnevezés kissé félrevezető. Az épületekre szerelt villámhárító feladata valóban az, hogy megóvja az épületet a villámcsapás mechanikai és hőhatásától. Mindezt azonban nem úgy, hogy „elijeszti”, hanem – éppen ellenkezőleg – „magához vonzza” a villámokat. Kérdezhetnénk, hogyan védi meg az épületünket, ha az – képletesen szólva – magához vonzza a villámokat. A villám – leegyszerűsítve – nagy energiájú villamos ívkisülésnek tekinthető, amely rövid ideig (legfeljebb a másodperc ezredrészéig) létezik. Eközben az ívben folyó nagy áramok hatására erős elektromágneses erőtér keletkezik, és az ív néhány centiméteres környezete több ezer fokra hevül. A hirtelen hőmérséklet-emelkedés hatására a levegő robbanásszerűen kitágul, ezt halljuk mennydörgésként. Ugyancsak emiatt, ha a villám pl. egy kéménybe csap, a kémény valószínűleg szétrobban, a tető pedig – anyagától függően – meg is gyulladhat.
A villámhárító kialakításánál fogva alkalmas arra, hogy levezesse a villám energiáját tűz, vagy mechanikai sérülés veszélye nélkül. Fontos veszélymegelőző szerepe miatt szabvány határozza meg, hogy milyen épületekre milyen villámhárítót kell felszerelni. A villámhárító tehát arra szolgál, hogy ha az épületet villámcsapás éri, levezesse annak energiáját anélkül, hogy mechanikai károsodás, vagy tűz keletkezne.
Azt gondolhatnánk, hogy a villámhárítóval megoldottuk a villámok elleni védekezés feladatát. Sajnos, ez csak részben igaz.
Amikor villámcsapás éri a villámhárítót, az nagy áramot vezet le a földbe. Ettől a szakszerűen tervezett és kivitelezett villámhárító, illetve a védett épület valóban nem károsodik. Fontos azonban tudnunk: a villámhárító közvetlen összeköttetésben van az épület elektromos hálózatával (másképp nem tudná feladatát ellátni)! Ez, sajnos, azt is jelenti, hogy a villám áramának egy része behatol majd az elektromos hálózatba, és ez az érzékeny berendezéseket (számítógép, szórakoztató elektronikai eszközök) tönkreteszi, rosszabb (és szerencsére ritkább) esetben elektromos zárlatot, esetleg tüzet okoz. Ilyenkor nem közvetlenül a villám, hanem annak másodlagos hatása okoz kárt, veszélyhelyzetet.
Lehet-e védekezni a villámcsapás másodlagos hatása ellen?
A másodlagos hatások elleni védekezés problémája már a múlt század elején felvetődött a távíróhálózatok kiépítését követően: zivataros időben a távíró készülékek kezelése nem volt kockázatmentesnek nevezhető. Ha a távírópóznákra kifeszített vezetéket villámcsapás érte, a vezetéken végigfutó feszültségemelkedés a távíró készüléket és annak kezelőjét is veszélyeztette. A helyzetet felismerve a szakemberek olyan eszközök fejlesztésébe kezdtek, amelyek megvédik a kezelőt az ilyenkor bekövetkező áramütés veszélyétől. Így születtek meg az első túlfeszültség-védelmi eszközök.
- Az eddig leírtakból három lényeges elemet érdemes megjegyeznünk:
Abban az esetben, ha lakóépületünk villámhárítóval rendelkezik, akkor közvetlen villámcsapáskor a villám áramának jelentős része az épület elektromos hálózatába juthat, túlfeszültséget létrehozva. - Abban az esetben, ha lakóépületünk szabadvezetékes hálózatokhoz, tehát oszlopokon vezetett villanyvezetékhez, telefon- vagy kábeltévé-hálózathoz csatlakozik, ezeken keresztül a villám áramának egy része ugyancsak az épület elektromos hálózatába juthat, túlfeszültséget létrehozva.
- A villámcsapások (vagy más jelenségek) hatására létrejövő túlfeszültségek ellen megfelelő intézkedésekkel és eszközökkel lehet védekezni, megelőzve a kár- és veszélyhelyzet kialakulását.
Hogyan védekezhetünk a túlfeszültségek ellen?
Az egyik védekezési mód régóta közismert: zivataros időben ajánlatos az antennavezetéket kihúzni a TV-ből. Azaz, ha megszüntetjük a kapcsolatot a túlfeszültséget „behozó” hálózat (antennavezeték) és az érzékeny elektromos berendezés (tv) között, akkor megszüntettük a veszélyhelyzetet. Ez a módszer sajnos nem mindig alkalmazható: a tűzjelző riasztót, a számítógépet, az épületgépészeti berendezéseket (amelyek tartalmazhatnak túlfeszültségre érzékeny elektromos egységeket, gondoljunk a kazánvezérlésekre) nem mindig lehet egyszerűen „kihúzni a konnektorból”. Amikor a hálózat és a berendezés kapcsolatának megszakítása nem megoldható, vagy nem célszerű, akkor túlfeszültség-védelmi eszközök alkalmazása ajánlott (sőt vannak olyan létesítmények, ahol ez kötelezően előírt).
Túlfeszültség-védelmi eszközök
Az eszközök működési alapelve rendkívül egyszerű: a túlfeszültség idejére – a másodperc néhány milliomod részére – rövidrezárják az elektromos vezetékeket, majd visszaállnak alaphelyzetbe. Mindezt úgy, hogy az üzemelő fogyasztó, pl. a számítógép, „észre sem veszi”.
A gyakorlatban az alapelv megvalósítása természetesen bonyolultabb, hiszen az elektromos hálózaton rövidzárlatot okozni – méghozzá úgy, hogy a hálózat ne kapcsoljon ki, ne vágja le a kismegszakítót, – kényes feladat, amely gondosan megtervezett védelmi eszközöket igényel. Ráadásul a (működő) túlfeszültség-védelem kialakítása egyetlen készülékkel szinte soha nem oldható meg. Ennek okai közül a két legfontosabbat emeljünk ki:
- A villámcsapás másodlagos hatásaként létrejövő energia még mindig nagyon nagy, ezért levezetését több lépcsőben (fokozatban) kell. Az egyes fokozatokban különböző készülékek összehangolt működése biztosítja az energia szabályozott elnyelését.
- A villámcsapás másodlagos hatásaként létrejövő túlfeszültség nemcsak az elektromos hálózaton, hanem a kábeltévé- és a telefonhálózaton is terjed.(Végeredményben ezek is elektromos hálózatok.) Ezen hálózatok elektromos jellemzői (pl. feszültség) és kialakításuk (vezeték keresztmetszete, alkalmazott csatlakozók fajtái stb.) olyan mértékben térnek el egymástól, hogy egyetlen készülékkel nem oldható meg valamennyi hálózatfajta védelme.
Hogyan fogjunk hozzá a védelem kialakításához?
Az előbb említettek valószínűleg sokakat elkedvetlenítenek: az elvárásainknak megfelelően működő túlfeszültség-védelem kialakítása még egy kis lakásban sem annyi, hogy a valamelyik szupermarketben megvásárolt, e célra szolgáló adaptert a konnektorba bedugjuk.
A helyzet azért nem annyira tragikus. A túlfeszültség-védelmi eszközöket gyártó cégek szívesen nyújtanak segítséget annak mérlegeléséhez, hogy szükséges-e túlfeszültség-védelmet telepíteni, és ha igen, akkor milyet. Forduljunk hozzájuk bizalommal. Érdemes kihasználni ezt a lehetőséget, mert fölösleges kiadásoktól és keserű csalódástól menthetnek meg bennünket.
Túlfeszültség-védelemVillámhárítóVillámvédelem
