Az olvasói levél

Villámvédelmi levezetők szigetelése – szakmai előírások felülvizsgálatának kérése

"Számos új és meglévő épületnél (beleérte a gyermekek számára fenntartott bölcsődei, óvodai és egyéb oktatási-nevelési közintézményt is) látható a csatolt fotókhoz (lásd a borítóképen – a szerk.) hasonló kialakítás, mely az általam megkérdezett épületvillamossági tervező szerint – a kérdéses épületen – megfelel a jelenleg érvényben lévő szakmai előírásoknak. Tájékoztatása szerint – többek között – kockázatelemzés alapján kerül kialakításra a levezető és annak esetleges szigetelése, és bár a viharos időben az áramütés veszélye valóban fenn áll (!), mégis szabályos a kialakítás; egy veszélyre figyelmeztető felirat azonban javasolt. Egy kisgyermek azonban nem minden esetben tud egyáltalán olvasni, és valóban (talán?) csekély a kockázat, mégis egyetlen halálos baleset is több, mint az elfogadható kockázat. Számos olyan megrázó példával találkozunk, ahol egy emberi életet kioltó baleset után történik meg az állapot javítása (pl. kijelölt gyalogátkelőhely létesül egy halálos gázolás helyén, ahol egyébként előtte is indokolt lett volna létesíteni; de az összes szabályzat, biztonsági előírás módosítása, szigorítása, kiegészítése is sok esetben a halálos balesetek következménye).

Kérem szíves közbenjárásukat a villámvédelmi levezetők szigetelésére vonatkozó szakmai előírások (szükség szerint jogszabályok) felülvizsgálata és esetleges módosítása ügyében, különös tekintettel figyelembe véve a gyermekvédelmi szempontokat!"

A válasz

Köszönjük a szakmai kérdést. A kérdés nagyon aktuális és sajnos többen rosszul értelmezik a szabványi követelményeket. Alábbi válaszunkban megpróbáljuk részletezni a szabványi követelményeket.

Az MSZ EN 62305-3:2011 szabvány 8-ik fejezete foglalkozik az érintési és lépésfeszültséggel kapcsolatos villámvédelmi intézkedésekkel.

Az érintési és lépésfeszültséggel kapcsolatos követelmények, habár nagyon hasonlóak, de fontos megjegyezni, hogy olyan intézkedéseket kell alkalmazni, amik mindkét problémára adnak megfelelő megoldást. Természetesen nem elégségesek az olyan intézkedések, amelyek csak az egyik problémakörre adnak megoldást.

Az első fontos állítás az, hogy bizonyos esetekben a villámvédelmi rendszer építményen kívüli levezetőjének közelében még akkor is felléphet életveszély, ha a villámvédelmi rendszer a szabványban leírt általános követelmények szerint van kialakítva, tehát minden konkrét esetben az alábbiak szerint egyedileg kell mérlegelni a szükséges védelmi intézkedéseket.

Ez azt jelenti, hogy az önmagéban nem elég, hogy a szabvány szerint van kialakítva a villámvédelmi rendszer, és nem elegendő a villámvédelemi kockázatkezelésre hivatkozni, azaz csak akkor kell az érintési és lépésfeszültség kérdéskörével foglalkozni, ha a kockázatkezelési eljárásban megjelenik védelmi intézkedésként az ezen kérdéskörrel kapcsolatos intézkedés. Sok esetben a szakember kollegák abba a hibába esnek, hogy ha a levezető és földelőrendszer az általános szabályok szerint van kialakítva, ill. a kockázatkezelési eljárás eredményeként meghatározott védelmi intézkedések között nincs érintési és lépésfeszültséggel kapcsolatos védelmi intézkedés, akkor ezzel a kérdéskörrel nem is kell külön foglalkozni.

Tehát az MSZ EN 62305-3:2011 szabvány 8-ik fejezete alapján a tervezőnek az alábbiakat kell mérlegelnie, azaz az érintési lépésfeszültség jelentette kockázat az alábbiak alkalmazásával csökkenthető az elfogadható szintre:

1. normál körülmények között nem tartózkodnak személyek a levezető 3 m-es környezetében; Ezt sajnos a gyakorlati esetekben elég ritkán lehet kijelenteni, így ez a felmentés igen ritkán alkalmazható.
2. legalább 10 levezetőből álló levezetőrendszer kerül kialakításra a természetes levezetőkre vonatkozó követelmények figyelembevételével. Ez azt is jelenti, hogy csak akkor lehet figyelembe venni a 10 levezetőt, ha ezek természetes levezetőként vannak kialakítva.
3. a levezető 3 m-es környezetében a talajfelszín ellenállása legalább 100 kΩ. Mivel ez az érték igencsak elméleti, a szabvány megjegyzi, hogy ennek a követelménynek megfelel 5 cm aszfaltréteg vagy 15 cm vastag kavicsréteg.

Ha a fenti feltételek egyike sem teljesíthető vagy teljesül, akkor a szabvány megfogalmazása szerint az alábbi védelmi intézkedések egyikének pótlólagos kialakítása szükséges.

• Fizikai korlátozások, azaz pl. az elkerítés és /vagy figyelmeztető táblák kihelyezése szükséges annak érdekében, hogy csökkentsük a levezető megérintésének valószínűségét ill. megakadályozzuk a levezető 3 m-en belüli megközelítését és ezáltal a lépésfeszültségből eredő áramütés kockázatát.
• Ezen kívül az érintési feszültség csökkentésére alkalmazható még a levezető villamos szigetelése 100 kV, 1.2/50 µs hullámalakú feszültségimpulzusra bevizsgált szigetelőanyaggal, amely kialakítható például legalább 3 mm vastag térhálós polietilénnel. A továbbiakban a lépésfeszültségből eredő áramütés kockázata csökkenthető a talajban megfelelően kialakított potenciálkiegyenlítő hálóval, amely összeköttetésben van az építmény földelőrendszerével. Így például az itt említett két utolsó intézkedés együttesen alkalmazandó, mert így tudunk védekezni mind az érintési mind a lépésfeszültségből eredő áramütés kockázatával.

Az előbbieket a villámvédelemi szabvány 2. kiadás alapján állítottuk össze. Időközben megjelent a villámvédelmi szabvány 3. kiadása. Érdekes megnézni, hogy a 2. és a 3. kiadás megjelenése között eltelt 14 évben változtak-e és hogyan a fenti követelmények.

Első ránézésre az látszik, hogy a 3. kiadás határozottabban és egyértelműbben fogalmazva adja meg a fenti követelményeket lényegi változtatás nélkül. Ez azt jelenti, hogy a 3. kiadás szerint általános esetben, ha emberek tartózkodnak a villámvédelmi levezetők közelében életveszélyben lehetnek még akkor is, ha a villámvédelem egyébként a szabvány általános szabályai szerint van kialakítva. A fenti követelmények alapvetően változatlanok maradtak, azzal a kiegészítéssel, hogy a b) pontban leírt min. 10 levezetőnél pontosításra került, hogy a szabvány szerint milyen természetes levezetőkre gondolunk. Tehát a 3. kiadás szerint csak a kiterjedt fémszerkezetű építmény 10 tartóoszlopa vagy egy építmény 10 egymással összekötött acél pillére vehető figyelembe, ahol a természetes elemekre vonatkozó villamos folytonosság igazolható.

A 15 cm kavicsréteg, mint a talaj felső rétegének szigetelése kikerült a szabvány 3. kiadásából, mert az utóbbi évek kutatásai bebizonyították, hogy ez a legtöbb esetben nem ad megfelelő védelmet. (link)

Összefoglalva a 3. kiadás csak megerősítette a 2. kiadásban már korábban leírt követelményeket az érintési és lépésfeszültséggel kapcsolatban.

A kérdésfeltevő által említett tipikus esetekben pl. óvoda, iskola udvarán lévő villámvédelemi levezetők esetében, ill. társasházak teraszán az oldalfalon elhelyezett, láthatóan csupasz köranyaggal, falon kívül kialakított levezetők többnyire nem felelnek meg a szabvány érintési és lépésfeszültséggel kapcsolatos követelményeinek.

Ezen kapcsolatban szeretném megemlíteni, hogy a figyelmeztető tábla, mint védelmi intézkedés csak olyan helyen alkalmazható, ahol az ott tartózkodó személyektől elvérható, hogy a táblán tanácsoltak szerint viselkedjenek. Így például a tábla nem alkalmazható olyan helyen, ahol 10 év alatti gyerekek tartózkodnak vagy például turisták által frekventáltan látogatott terek és építmények esetében.

Különösen érzékeny kérdés a villámvédelmi érintési és lépésfeszültség kérdése az alábbi területeken:

• Menedékházak
• Szabadtéri úszómedencék, szabadtéri strandok
• Sportlétesítmények
• Szabadtéri rendezvények
• Sátrak
• Szabadtéri lelátók, nézőterek
• Felvonulási konténerek, amelyek nem tartoznak az ideiglenes építmények kategóriába,
• Folyamatos emberi tartózkodásra szolgáló egy vagy több összeépített konténerből álló építmény, ahol jellemzően kicsi az alapterület,
• Járható tetők, tetőteraszok,
• stb.

A fenti esetekre konkrét megoldási javaslatok is találhatók a nemzetközi szakirodalomban.

Érdemes megemlíteni, hogy ma már rendelkezésre állnak olyan 3D-s szimulációs szoftverek, amelyekkel szimulálható és számítható a várható, a villámcsapás következtében a levezető-rendszer közelében és a földelőrendszernél várható lépésfeszültség értéke, ami összehasonlítható a szakirodalomban megadott, már áramütést okozó határértékekkel. Ezen információ birtokában tervezhető pl. olyan földelőrendszer, amelynél veszélyes lépésfeszültség nem tud kialakulni.

Ezen szimuláció természetesen elvégezhető 50 Hz-es földzárlati áramok figyelembevételével transzformátor állomások, alállomások, és pl. földre telepített napelemes erőművek esetében is.

A villámvédelmi szabványi környezet tehát megfelelően kezeli az érintési és lépésfeszültséggel kapcsolatos kockázatokat. Így véleményem szerint módosításra, felülvizsgálatra nincs szükség. Ami probléma, az a hibás szabványalkalmazás és rossz gyakorlat. Ezen oktatással és továbbképzésekkel lehet változtatni. A MMK kötelező továbbképzési rendszerében van villámvédelmi téma is, így a fenti témát a jövőben igyekszünk részletesen is bemutatni a szakmagyakorló kollegáknak.

Egy építési és kivitelezési tevékenység során a villámvédelemhez kötődő érintési- és lépésfeszültség elleni védelemi intézkedések meghatározása alapvetően tervezői feladat és felelősség. Az ilyen jellegű intézmények esetén a tervezőnek mérlegelnie kell a kockázatkezelés alapján meghatározott minimális védelmi szinttől szigorúbb érintési- és lépésfeszültség elleni védelmi intézkedések alkalmazását minden olyan levezetőnél, melyeknél a potenciális veszély fennállhat.

A fentiek a norma szerinti villámvédelmi rendszerekkel foglalkoztak. Felmerülhet a kérdés, hogy mi a helyzet a 2011 előtt épült, még nem norma szerinti villámvédelemmel rendelkező épületekkel.

Itt fontos megemlíteni az alábbiakat.

• Az MSZ 274 szabványsorozatban az érintési- és lépésfeszültséggel kapcsolatos követelmények először az MSZ 274/3-81-ben jelentek meg, a korábbi 1962-ben és 1972-ben megjelent változatokban, ill. az 1937-ben megjelent MOSZ 274-bern ilyen követelmény még nem volt.
• Az MSZ 274/3-81 az érintési- és lépésfeszültséggel kapcsolatos követelményeit (függelék) a 2/2002 (I. 23.) BM rendelet is átvette, azonban a 9/2008 (II. 22.) ÖTM rendeletbe már nem került bele és a Villamos TvMI 7.6:2024.02.01 10. fejezetében sem szerepel ilyen irányú követelmény.

Az MSZ 274/3-81-ben az alábbi követelmények voltak olvashatóak:

„F6.4. A magasságuk szerint M3 vagy M4 csoportba sorolt épületek és építmények olyan levezetőinek közelében, ahol személyek rendszeresen közlekednek a villámhárító földelő kialakításánál figyelembe kell venni a veszélyes érintési és lépésfeszültség keletkezésének lehetőségét.

A veszélyes érintési és lépésfeszültség potenciál-kiegyenlítéssel vagy szigeteléssel küszöbölhető ki.

F6.5. Az érintési és lépésfeszültséget a levezetőhöz csatlakozó földelő olyan kialakításával kell csökkenteni, ami csökkenti a föld felülete közelében az áramsűrűséget.

F6.6. A veszélyes érintési és lépésfeszültséget olyan, a talajra fektetett szigetelő réteggel (pl. aszfaltréteggel) kell elválasztani a levezetőt megérintő vagy a közelében járó embertől, amelyik minden irányban legalább 2 m távolságra terjed az alatta lévő földelőtől, illetve a levezetőtől.”

Tehát összefoglalva, korábban az 1980-as évektől az MSZ 274/3-81 és az 2/2002 (I. 23.) BM rendelet hatálya alatt létesült épületeknél (1981-2008 között) – az M3 és M4 magasságú építményeknél, azaz a 20 m-nél magasabb épületek esetében, ill, 20 m-nél alacsonyabb épülete esetében, ha becsapási veszélyt fokozó környezet miatt M3-ba kellett átsorolni az épületet – kellett a fenti F6.4, F6.5, és F6.6 szerint foglalkozni kell az érintési- és lépésfeszültség okozta kockázatokkal.

Azonban ez a tudás időközben „feledésbe merült”, hiszen a 9/2008. (II. 22.) ÖTM rendelet már nem tartalmaz ilyen jellegű követelményeket.

Megjegyzés: Ma már tudjuk, hogy az építmény magasságának nem sok köze van az érintési- és lépésfeszültséggel kapcsolatos kockázatokhoz. Sokkal inkább a levezetők száma, a földelőrendszer kialakítása ill. a talaj fajlagos ellenállása befolyásolják a viszonyokat.

Így általánosságban az mondható el, hogy a nem norma szerinti villámvédelem rendszerében, mindig azt kell vizsgálni, hogy a létesítéskor milyen szabvány, jogszabály volt hatályban, illetve azóta volt-e a villámvédelmen átalakítás és felújítás (nem karbantartás) és milyen szabványok és jogszabályok voltak érvényben az átalakítás és felújításkor.

Mivel az érintési és lépésfeszültség okozta áramütés kockázata közvetlenül az emberi életet veszélyezteti, és napjainkban sokkal több információ áll rendelkezésre az érintés és lépésfeszültség okozta lehetséges kockázatokról mint néhány évtizededdel ezelőtt, egy nem norma szerinti villámvédelmi rendszer átalakítása és felújítása során akkor járunk el helyesen, ha az érintési és lépésfeszültség okozta áramütés kockázatát a jelenlegi tudásunk alapján értékeljük és ennek megfelelően hozzuk meg a szükséges védelmi intézkedéseket, még akkor is, ha egy épületen megmarad a nem norma szerinti villámvédelem. Ennek a döntésnek a meghozatala során igen fontos, hogy tervező kerüljön bevonásra és készüljön kiviteli terv az adott villámvédelmi rendszerről.

Műszaki háttérinformáció

Az alábbi ábrán az U_T feszültség mutatja az érintési feszültség várható értékét, illetve az épülettől távolodóan csökkenő potenciáltölcsért.

Az alábbi ábrán látható mind az Ut, (érintési) feszültség, mind pedig az Us (lépés-)feszültség.

Az alábbi ábrán a sraffozott terület mutatja az érintési és lépésfeszültség által veszélyeztetett területet, illetve megoldást a levezető szigetelésére és a talajban kialakított potenciálvezérlő hálóra.

További információ idegen nyelveket beszélő kollegáknak

Németországban több szakmai szervezet is kiemelten foglalkozik a villámvédelmi rendszer kialakításával kapcsolatos érintési- és lépésfeszültség témájával ill. a javasolt és az IEC 62305 szabvánnyal komform védelmi megoldásokkal. A németországi villámvédelmi termékek gyártásával foglalkozó cégek termékkínálatában megtalálhatók ezen védelmi megoldásoknak megfelelő termékek.

Linkek a VDE Ausschuss Blitzschutz und Blitzforschung (VDE ABB) az anyagaihoz (A VDE ABB világ egyik legnagyobb villámvédelemmel foglalkozó mérnökszervezete):

• https://www.vde.com/en/lightning-protection
• https://www.vde.com/de/blitzschutz/infos/schutzhuetten
• https://www.dke.de/resource/blob/1940170/ea04d723ed082e4214d0321cb6567081/normauslegung-kies–-pdf-data.pdf

Összeállította: dr. Károly Kovács