Villanyszerelők Lapja

Villámvédelem

Villámvédelmi kockázatelemzés: Övezet vagy villámvédelmi zóna?

2012. július 1. | Kruppa Attila |  9280 | |

Az alábbi tartalom archív, 5 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Már 2006-ban, megjelenésekor sejthető volt, hogy az MSZ EN 62305 szabványsorozat alkalmazása nem lesz egyszerű. Most, több mint hat évvel a megjelenést követően a mindennapi gyakorlat részévé kezd válni az „új” szabvány, felszínre vetve számos kérdést. E kérdések egyike az övezetek és a villámvédelmi zónák kapcsolatára vonatkozik, mely fogalmak keverése komoly félreértésekhez vezet. Új fogalmak a villámvédelmi szabványban Az új villámvédelmi szabvány értelmében a villámvédelmi intézkedések szükségességét és fokozatát villámvédelmi kockázatelemzéssel kell meghatározni. A kockázatelemzés e célja megegyezik ugyan az MSZ 274 szabványsorozat 2. lapjában leírt besoroláséval, de logikája teljesen eltér attól. Az új módszer jóval összetettebb elődjénél, és miközben az eddig használt fogalmak egy részét változatlan vagy megváltozott jelentéssel megtartja, számos újat is bevezet. Ezek közül az egyik legfontosabb az övezet fogalma, melynek helyes értelmezése nélkülözhetetlen a szakszerű kockázatelemzés elvégzéséhez. Sajnos azonban a szabvány a fogalmakat nem mindig a szükséges mélységgel és pontossággal írja le, táptalajt biztosítva a rossz gyakorlat kialakulásához. Az övezet fogalma és kijelölésének szempontja A szabvány definíciója szerint az övezet „az építmény azonos jellemzőkkel leírható része, ahol a kockázati összetevő meghatározásához csak egyféle paraméterkészletet kell figyelembe venni”. Ez a meghatározás azt sejteti, hogy a nagyobb, különböző jellegű helyiségeket tartalmazó építményeket mindenképp több övezetre kell bontani. Ennek az értelmezésnek több helyen is ellentmond a szabvány, mindenekelőtt az az MSZ EN 62305-2 6.7. és 6.8. pontjában deklarált szándék, hogy az övezetre bontás célja a védelmi intézkedések optimalizálása (többnyire a költségcsökkentés szempontjából). Ez egyúttal azt is jelenti, hogy az övezetek-re bontás nem szükségszerű, csupán lehetőség, és az építmények nagy részénél el lehet tőle tekinteni. (Ezt a kijelentést annyival kell finomítanunk, hogy az emberi élet elvesztésére vonatkozó R1 kockázat számításakor jellemzően legalább két – egy külső és egy belső – övezetet kell kijelölni, de ez érdemben nem változtat a kijelentésen.) Azonban akár szükségszerűnek, akár lehetőségnek tekintjük az övezetre bontást, tisztában kell lennünk annak szabályaival. Ez nem egyszerű feladat, tekintve, hogy a kockázatelemzést ismertető, nagyjából 100 oldal terjedelmű MSZ EN 62305-2 mindössze fél oldalt szentel e témának, lényegében beérve azoknak a jellemzőknek felsorolásával, amelyek alapján az övezetre bontás megtörténhet:

■ a talaj vagy a padló típusa,
■ tűzszakaszok,
■ térbeli árnyékolások,
■ a belső rendszerek nyomvonalvezetése, meglévő vagy előirányzott védelmi intézkedések,
■ az LX veszteségek értékei.

E szűkre szabott instrukció következtében nem meglepő, hogy az övezetre bontás kapcsán számos félreértés van kialakulóban. Ahhoz, hogy ezekre rámutathassak, egy kicsit közelebbről szemügyre kell venni a kockázatelemzés néhány sajátosságát és a villámvédelmi szabvány logikáját.

Övezetekre bontás a különböző kockázattípusok számításához
Az övezetekre bontás jelentőségét az adja, hogy az egyes övezetekre számított kockázatok az építmény egészére vonatkozó kockázatban súlyozva jelennek meg. Ezeknek a súlyoknak a jellege, számításának módja attól függ, hogy éppen milyen kockázattípus számítása történik:

■ Az R1 (emberi élet elvesztésének kockázata) kockázattípus számításakor a súlyokat az övezetben tartózkodó személyek számának és az építmény egészében (a külső és belső övezetekben) tartózkodó összes személyek számának hányadosa adja.

■ Az R2 (közszolgáltatás kiesésének kockázata) kockázattípus számításakor a súlyokat az „ellátás nélkül maradt felhasználók” és az „összes ellátott felhasználó” számának hányadosa adja.

■ Az R3 (kulturális örökség elvesztésének kockázata) kockázattípus számításakor a súlyokat az „építményben – villámcsapás hatására – keletkező lehetséges veszteség” pénzben kifejezett átlagos értékének és az építmény pénzben kifejezett teljes érékének hányadosa adja.

E súlyok az övezetekre bontáskor nem hagyhatók figyelmen kívül, máskülönben a számí-tás eredményeként kapott kockázat értéke – minél több övezetre bontjuk az építményt, annál nagyobb mértékben – növekszik, ami nyilvánvalóan értelmetlen. Sajnos, ez az evidencia az MSZ EN 62305-2 szabvány 2006-os kiadásában (és annak magyar fordításában) nem jelenik meg, a C. melléklet C1. képletének nyomdahibája miatt.

A hibás képlet korrekciója azonban a H. mellékletben közölt esettanulmányok alapján lehetséges. (A nyomdahiba ténye egyébként régóta ismert, a helyes képletet már a Magyar Elektrotechnikai Egyesület 2009-ben kiadott „Villámvédelem 2009.” c. jegyzete is tartalmazta. Időközben elkészült az európai szabvány alapját képező IEC 62305-2 második kiadása is, amely szintén javítja az első, 2006-os kiadás képlethibáját, de ennek európai szabványként történő bevezetése egyelőre nem történt meg.) A súlyozás jelentősége nemcsak abban nyilvánul meg, hogy lehetővé teszi értelmes eredmények kiszámítását, hanem abban is, hogy irányt mutat az övezetekre bontás lehetőségét illetően.

Egy-egy építmény övezetekre bontása ugyanis csak abban az esetben megalapozott, ha az övezetek kijelölése összhangban van a villámvédelem „logikájával” (ide értve az egymással összefüggő fizikai folyamatokat és az ezekből következő károsodásokat, meghibásodásokat), és egyúttal az előbb említett súlyok is kellő pontossággal meghatározhatók.

A leírtakból következően külön kell vizsgálni az övezetekre bontás lehetőségét az R1, R2, R3 és R4 kockázatok szempontjából:

■ R1 számításakor az övezetekre bontás viszonylag jól értelmezhető, a szabvány elfogadható módon teremt kapcsolatot a villámcsapás által jelentett kockázat és az övezetek kialakítási jellemzői között.

■ R2 számításakor az övezetekre bontás ritkán alkalmazható, mert mind az övezetek kijelölése, mind pedig a súlyok meghatározása problémás. A közszolgáltatást (a közcélú villamos energia-, gáz-, víz- stb. szolgáltatást) biztosító építményekben az előbb leírt jellemzők szerint el lehetne ugyan különíteni övezeteket, de ezt az elkülönítést az egyes övezetekben elhelyezkedő berendezések szoros funkcionális kapcsolata eleve megkérdőjelezi. Ehhez képest csekélyebb az a dilemma, hogy a súlyok meghatározásánál a szabványban említett „felhasználó” a „személy” fogalmával azonosítható-e.

Ha el is fogadjuk az utóbbi értelmezést, fel kell hívni a figyelmet arra, hogy ez esetben a személyek jellemzően nem a kockázatelemzés tárgyát képező építményben, hanem más építmény(ek)ben foglalnak helyet. R3 számítására vonatkozóan az övezetek kijelölésének és a súlyok beállításának megalapozottsága hasonló az R1-nél említettekhez, vagyis az övezetekre bontást nemcsak elméleti, hanem gyakorlati lehetőségnek is kell tekinteni.

■ R4 számításánál az övezetekre bontás lehetőségét nem szükséges vizsgálni: R4 számításának eleve csak akkor lenne értelme, ha a szabványban leírt költséghatékonyság elemzése elvégezhető lenne, azonban ennek életszerűsége a jelenlegi formában enyhén szólva is megkérdőjelezhető. Az övezetekre bontás lehetőségét azért tekintettük át röviden, hogy rámutathassunk: a szempontrendszerek különbözősége miatt az egyes kockázattípusok számításakor eltérő módon kell (illetve lehet) övezetekre bontani egy építményt. Ennek a kijelentésnek akkor van jelentősége, ha egy adott építmény esetében (annak rendeltetéséből következően) több kockázattípust is vizsgálni kell. Megjegyzem, az R2 és az R3 kockázat egyidejű számításának csak kivételes esetben lehet értelme, mert egy közszolgáltatást biztosító építmény ritkán képezi a kulturális örökség részét.

Egy-egy építmény esetében tehát legfeljebb az R1-R2 vagy R1-R3 kockázattípusok számítása szükséges. Az utóbbi párost tekintve kisebb a különböző kockázattípusok számításához használt súlyok szétválasztásának problémája, hiszen az egyiknél a személyek számának, a másiknál pénzben kifejezett értékek aránya képezi azt. Az viszont félreértésre adhat okot, hogy R1 és R2 esetében egyaránt a személyek számának aránya határozza meg a súlyokat. Az előbb leírtak szerint azonban R1 számításakor azokat a személyeket kell számba venni, akik ténylegesen az építmény övezetein belül tartózkodnak, R2 számításakor pedig azokat, akik jellemzően más építményekben tartózkodnak.

Az övezet és a villámvédelmi zóna kapcsolata
Az övezetekre bontással kapcsolatban természetes módon felvetődő kérdés, hogy az építmény LPZ villámvédelmi zónái megfeleltethetők-e az övezeteknek. Ezt a kérdést már csak azért is érdemes tisztázni, mert a villámvédelmi szabvány angol és német nyelvű szövegében az övezet megfelelője a „zone”, és ugyanez a szó jelenik meg a villámvédelmi zóna, vagyis a „Lightning Protection Zone” kifejezésben is, sokak számára azt sugallva, hogy a kétféle „zóna” között szoros kapcsolat áll fenn.

A két fogalom teljesen mást jelent, de ez önmagában még nem zárná ki azt a lehetőséget, hogy a kockázatelemzés során az LPZ-ket vegyük figyelembe övezetként. (Itt most tekintsünk el attól a logikai bukfenctől, hogy LPZ villámvédelmi zónákról csak villámvédelmi intézkedés – a villámimpulzus elleni védelem – részeként beszélhetünk, tehát villámvédelmi zónák kijelölése egy olyan építményben, amelyben esetleg nem is kell semmilyen védelmi intézkedést tenni, eleve különös.)

A kérdés megválaszolásában segít, ha áttekintjük, hogy az R1-R4 kockázatokban mely kockázati összetevők jelennek meg, illetve hogy a villámimpulzus elleni védelemnek mely öszszetevőkre van hatása. Az egyszerűség kedvéért elsőnek tekintsük a kulturális örökség elvesztésének kockázatát: R3 kockázat-összetevői között a villamos és elektronikus rendszerek meghibásodásának kockázata (amelyet az RC, RM, RW és RZ kockázati összetevők összege képez) nem jelenik meg, ezért R3 számításakor villámvédelmi zónák kijelölése – nyilván a meghibásodások elleni védekezés részeként, amely RC, RM, RW és RZ nagyságát kívánja csökkenteni – ésszerűtlen.

Ugyanez mondható el az esetek többségében R1 számításáról, hiszen az említett kockázati összetevőket R1 számításakor is csak gyógyászati rendeltetésű vagy robbanásveszélyes építményekben kell figyelembe venni. Lehet, hogy különös, de teljesen logikus, hogy az említett RC, RM, RW és RZ kockázati összetevőknek az emberi élet elvesztése szempontjából akkor sincs jelentősége, ha R1 számítása egy bankfiók esetében történik. Ebből pedig az következik, hogy az LPZ villámvédelmi zónáknak megfelelő több övezet kijelölésének az R3-ra, illetve R1-re vonatkozó számítások során nincs értelme. R2, illetve – gyógyászati vagy robbanásveszélyes építményekben – R1 számításánál is megjelenik a felsorolt kockázati összetevők hatása, ami elméletileg értelmet adhat annak, hogy a villámvédelmi zónákat tekintsük övezetnek.

Arra azonban már az előbb, az övezetekre bontás lehetőségét vizsgálva rámutattunk, hogy R2 számításakor az övezetekre bontás lehetősége bármely szempont alapján (és így természetesen a villámimpulzus ellen alkalmazott védelmi intézkedések alapján is) vitatható, ami lényegében kizárja a villámvédelmi zónák övezetként történő értelmezését. Így legfeljebb robbanásveszélyes vagy gyógyászati rendeltetésű építmények kockázatelemzésénél van esély arra, hogy az övezeteket villámvédelmi zónának lehessen tekinteni. Ami az előbbieket illeti, a kockázatelemzés nehézségei a „robbanásveszélyes építmény” meghatározásánál kezdődnek. Az MSZ EN 62305-2 szabvány 3.1.3. pontjában leírt definíciójához fűzött megjegyzés szerint „E szabvány csak a 0-ás zónát vagy a szilárd robbanóanyagokat tartalmazó építményeket veszi figyelembe”. Ha elfogadjuk ezt a kitételt (ami kifejezetten a villámvédelmi kockázatelemzés szempontjából nem annyira abszurd, mint amilyennek első olvasásra tűnik), akkor nagyon kevés olyan – más, pl. jogszabályi szempontból egyébként robbanásveszélyesnek minősülő! – építmény marad, ahol az RC, RM, RW és RZ kockázati összetevőket figyelembe kell venni, következésképp jelentősége van a villámimpulzus elleni védelemnek (és ezáltal a villámvédelmi zónákra bontásnak) a kockázat csökkentése szempontjából.

Ha nem fogadjuk el, vagyis minden olyan építményt robbanásveszélyesnek tekintünk, amely tartalmaz robbanásveszélyes zónát (függetlenül annak az építményhez viszonyított méretétől), akkor könnyen ellentmondásos, észérvekkel nehezen alátámasztható helyzetben találjuk magunkat. Könnyen belátható, hogy például egy irodaház 2. emeleti szerverhelyiségének túlfeszültség-védelmének szükségességét csak „erőszakos módon” lehetne abból a tényből levezetni, hogy a földszinten olyan gázfogadó van elhelyezve, ahol robbanásveszélyes zóna esetleg kijelölhető. A robbanásveszélyes építmények kockázatelemzésének problematikáját hosszan lehetne elemezni, arra való tekintettel is, hogy – egyes speciális ipari technológiákat leszámítva – személyek jelenléte a robbanás- veszélyes zónákon (helyiségeken) belül nem jellemző, és hogy egy esetleges robbanás nem feltétlenül csak a robbanásveszélyes zónákon (helyiségeken) belül tartózkodók életét veszélyezteti.

Mindezeket csak annak igazolásaképp említjük meg, hogy egy építmény villámvédelmi kockázatelemzését már a robbanásveszély „gyanúja” is nagyon ingataggá teszi, és ezt az állapotot az övezetekre bontás (akár villámvédelmi zónákként, akár más jellemzők alapján) tovább súlyosbíthatja. A robbanásveszélyes építmények kizárását követően maradnak tehát a gyógyászati rendeltetésű építmények, ahol esélyt kapunk arra, hogy a villámvédelmi zónákat tekintsük kockázatelemzési övezetnek. Ez valóban lehetséges megoldás, ami alkalmat nyújthat annak alátámasztására, hogy a kiemelt gyógyászati helyiségekben lévő villamos és elektronikus rendszerek villámimpulzus elleni védelmét biztosítani kell, és ebből fakadóan koordinált túlfeszültség-védelmet kell kiépíteni. Hosszas érvelésünk annak alátámasztására szolgált, hogy elméletileg kétségkívül vannak olyan építmények, ahol az övezetek egyúttal villámvédelmi zónának (vagy fordítva, az LPZ-k övezetnek) tekinthetők, de ennek a megfeleltetésnek csupán a kockázatelemzés tárgyát képező építmények nagyon kis csoportjánál van gyakorlati jelentősége.

A villámvédelmi zónák szerepe
Félreértések elkerülése végett: mindez nem azt jelenti, hogy a villámvédelmi zónák kijelölésének nincs értelme, hanem csak azt, hogy kijelölésük legfeljebb kivételes esetben vezethető le a kockázatelemzésből. A szakemberek többsége érzi azt az ellentmondást, hogy miközben kézzelfogható észérvek támasztják alá a túlfeszültség-védelmi rendszer kialakítását egy-egy építményben, nagyon nehéz cáfolhatatlan érvekkel alátámasztani azt, hogy a túlfeszültség-védelem milyen mértékben legyen kiépítve.

Zónakoncepció ide, zónakoncepció oda, a villamos és elektronikus hálózatok nagy részén a túlfeszültség-védelem foghíjasan van kiépítve – nyilván költségtakarékossági okokból. Abban a törekvésben, hogy a villám- védelmi zónák kijelölését a kockázatelemzésből vezessük le, az a vágy testesül meg, hogy végre legyen objektív módszer annak eldöntésére, hogy hova célszerű (indokolt) SPD-t beépíteni, és hogy hol hagyható el. Az R4 kockázat számításának és az ehhez kapcsolódó költségelemzésnek éppen ez lenne a célja, de – amint azt már elöljáróban is megjegyeztük – a szabvány erre vonatkozó részei a gyakorlatban alkalmazhatatlanok.

El kell tehát fogadni, hogy (sajnos) továbbra sincs olyan használható módszer, amellyel az építmények széles körére alkalmazva meg lehetne határozni, hogy a villámimpulzus elleni védelmet hogyan és milyen eszközökből „kell” kiépíteni. Az MSZ EN 62305-4-ben leírt villámvédelmi zónakoncepció hasznos alapot nyújt annak megértéséhez, hogy egy építmény villámimpulzus elleni védelmét általánosságban milyen módon kell kialakítani, de szinte semmit nem mond arról, hogy egy-egy konkrét esetben hogyan célszerű (gazdaságos) megvalósítani.

Összefoglalás

Az övezetekre bontott építmények kockázatszámítása, illetve az övezetek és a villámvédelmi zónák itt boncolgatott kapcsolata sokak számára túlzottan elméletinek tűnhet. Nem véletlen azonban, hogy e cikk témáját a kockázatelemzésnek ez a látszólag mellékes része képezte. Az itt leírtak ugyanis olyan – sokakra jellemző – koncepcionális tévedésekre utalnak, amelyek jobb esetben értelmetlen, rosszabb esetben nagyságrendi tévedésekkel terhelt eredményekhez, ezáltal pedig hibásan meghatározott villámvédelmi intézkedések vezetnek. Remélhetőleg még időben sikerült felhívni a figyelmet ezekre a hibákra, és elejét venni a rossz gyakorlat kialakulásának.