Odgromnik co to jest i jak działa?

Odgromnik to specjalistyczne urządzenie, które chroni instalacje i urządzenia elektryczne przed przepięciami pochodzenia atmosferycznego i wewnętrznego przez ograniczenie ich amplitudy i czasu trwania oraz bezpieczne odprowadzenie energii do ziemi [2][4][5]. W praktyce jest montowany w rozdzielnicach oraz w infrastrukturze sieciowej, a jego zadaniem jest przejęcie fali przepięciowej i zminimalizowanie energii prądu piorunowego wpływającego do chronionego obwodu [2][4][5].

Czym jest odgromnik?

Odgromnik jest elementem systemu ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej, który ogranicza niebezpieczne skoki napięcia wywołane wyładowaniami atmosferycznymi oraz zjawiskami łączeniowymi w sieci, redukując ich poziom do wartości akceptowalnych dla izolacji i elektroniki [2][4][5]. W literaturze branżowej oraz w materiałach producentów spotyka się nazwy pokrewne, takie jak ogranicznik przepięć oraz odniesienia do elementów warystorowych, co wynika z przenikania terminologii ochrony zewnętrznej i wewnętrznej w jednej funkcji redukcji przepięć [1][4][5].

W systemach budynkowych odgromnik współdziała z zewnętrzną instalacją odgromową oraz ze stopniami wewnętrznych ograniczników przepięć, tworząc spójny układ ochrony wielopoziomowej powiązany z uziemieniem obiektu [1][3].

Jak działa odgromnik?

W stanie normalnym odgromnik wykazuje bardzo dużą rezystancję i przewodzi jedynie prądy rzędu mikroamperów, co sprawia, że nie wpływa na pracę sieci ani urządzeń [4]. W chwili pojawienia się przepięcia następuje gwałtowny spadek jego rezystancji, zapłon przerwy iskrowej lub otwarcie kanału przewodzenia i odprowadzenie energii fali do ziemi, co ogranicza zarówno szczyt napięcia, jak i czas trwania zjawiska [2][4].

W konstrukcjach iskiernikowych łuk elektryczny inicjowany jest na iskierniku, po czym prąd udarowy płynie przez stos o nieliniowej rezystancji, wykonany z materiałów takich jak tyryt lub karborund, a wbudowane magnesy trwałe przyspieszają wygaszenie łuku, co minimalizuje prąd następczy w sieci [2]. W rozwiązaniach beziskiernikowych opartych na elementach z tlenków metali MOV charakterystyka napięciowo prądowa jest silnie nieliniowa, dzięki czemu ograniczenie przepięcia następuje szybko i bez przerwy iskrowej, co jest standardem w sieciach prądu przemiennego [4].

Z czego składa się instalacja odgromowa?

Zewnętrzna instalacja odgromowa tworzy strefę ochronną w formie klatki Faradaya i obejmuje zwody przechwytujące wyładowanie, przewody odprowadzające transportujące energię oraz uziomy rozpraszające prąd w gruncie [1][3]. Spójność elektryczna tych części determinuje drogę prądu piorunowego o możliwie niskiej impedancji, co ogranicza poziomy przepięć w strukturze obiektu [1][3].

Obecnie stosuje się uziemienia hybrydowe łączące rozwiązania otokowe z elementami głębokimi, co poprawia parametry rozpraszania energii oraz stabilność rezystancji uziomu w zmiennych warunkach gruntowych [3]. Integracja tej instalacji z wewnętrznymi stopniami ochrony przeciwprzepięciowej stanowi podstawę skutecznej ochrony całej infrastruktury [3].

Jakie są rodzaje odgromników?

W praktyce stosuje się odgromniki pasywne, które statycznie przechwytują i odprowadzają ładunek, oraz odgromniki aktywne, które wykrywają warunki sprzyjające wyładowaniom i inicjują jonizację powietrza w celu kontrolowanego przejęcia wyładowania przez głowice jonizujące [1][3]. W grupie aktywnej wykorzystuje się głowice z jonizatorami lub materiałami promieniotwórczymi w celu zwiększenia prawdopodobieństwa zainicjowania kanału przewodzenia nad chronioną strefą [3].

Klasyczne konstrukcje zaworowe zawierają iskiernik, stos rezystancyjny z materiałów nieliniowych i magnesy trwałe w obudowie porcelanowej, co umożliwia precyzyjne kształtowanie charakterystyki gaszenia łuku i kontroli prądu następczego [2]. W nowoczesnych układach wewnętrznych powszechne są rozwiązania z tlenków metali MOV o nieliniowych charakterystykach, działające bez przerwy iskrowej i przystosowane do pracy w sieciach AC [4].

Na czym polega ochrona wielostopniowa i rola SPD typu 1?

Ochrona wielostopniowa łączy zewnętrzną instalację odgromową z kolejnymi poziomami wewnętrznych ograniczników przepięć, tak aby obniżać energię i poziom napięć krok po kroku od punktu wejścia do wrażliwych odbiorników [3]. Pierwszy stopień stanowi SPD typu 1 instalowany w głównej rozdzielnicy budynku, przystosowany do odprowadzania części prądów piorunowych związanych z wyładowaniami atmosferycznymi i przeznaczony do obiektów wyposażonych w zewnętrzną instalację odgromową [6][3].

Powiązanie SPD typu 1 z odpowiednim uziemieniem i dalszymi stopniami ograniczników zapewnia właściwy podział energii oraz kompatybilność poziomów ochrony w całym systemie zasilania i sterowania [3][6].

Co decyduje o skuteczności i bezpieczeństwie działania?

Kluczowe znaczenie ma zdolność odprowadzenia prądu udarowego i kontrola prądu następczego, które zależą od konstrukcji odgromnika, parametrów sieci oraz jakości uziemienia [2][3]. W sieciach zasilających wartości prądu następczego i warunki jego wyłączenia są dodatkowo powiązane z lokalizacją stacji zasilającej, co wpływa na wymagania stawiane urządzeniom ochronnym [2].

Skuteczność zwiększa właściwie zaprojektowana instalacja odgromowa w układzie klatki Faradaya oraz niskorezystancyjne uziomy, w tym układy hybrydowe zapewniające stabilne parametry rozpraszania energii w gruncie [1][3]. Niezawodność poprawiają nowoczesne rozwiązania beziskiernikowe z tlenków metali MOV o silnie nieliniowych charakterystykach, które w stanie normalnym przewodzą jedynie prądy rzędu mikroamperów, a w stanie przepięcia gwałtownie zwiększają przewodność [4].

Gdzie montuje się odgromniki i ograniczniki przepięć?

Odgromnik jest instalowany zarówno w infrastrukturze sieciowej, jak i w budynkach, w tym w rozdzielnicach głównych oraz na elementach systemu zasilania o podwyższonym ryzyku narażenia na wyładowania atmosferyczne [2][4][5]. W obiektach z instalacją odgromową odpowiednio dobrany SPD typu 1 stanowi pierwszy poziom ochrony wewnętrznej [6][3]. Części zewnętrzne systemu, takie jak zwody, przewody odprowadzające i uziomy, są rozmieszczane na konstrukcji obiektu w celu przechwycenia i kontrolowanego odprowadzenia energii do gruntu [1][3].

Jak poprawnie rozumieć terminologię?

W praktyce branżowej nazwy odgromnik i ogranicznik przepięć bywają używane zamiennie, ponieważ cel obu rozwiązań polega na redukcji przepięć i ochronie izolacji oraz urządzeń [1][5]. Jednocześnie pojęcie warystora odnosi się do elementu czynnego, który stanowi serce wielu ograniczników, zwłaszcza w technologii tlenków metali MOV, szeroko stosowanej we współczesnych urządzeniach ochronnych [4][5]. W materiałach informacyjnych można spotkać odniesienia historyczne i handlowe, natomiast wspólnym mianownikiem pozostaje funkcja ograniczenia przepięć i kontrolowanego odprowadzenia energii [1][4][5].

Dlaczego odgromnik jest kluczowy dla współczesnych instalacji?

Wzrost gęstości elektroniki oraz znaczenia ciągłości zasilania sprawia, że kontrola przepięć atmosferycznych i wewnętrznych należy do podstawowych wymogów bezpieczeństwa elektrycznego, a odgromnik jest pierwszą linią obrony przed destrukcyjnymi skutkami wyładowań [2][4][5]. Aktualne trendy obejmują rozwój beziskiernikowych rozwiązań z tlenków metali MOV, standaryzację ochrony wielostopniowej z SPD typu 1 w rozdzielnicy głównej oraz stosowanie hybrydowych uziomów dla stabilnej i niskiej rezystancji uziemienia [3][4][6].

Źródła:

• [1] https://www.bricoman.pl/blog/post/jak-dziala-instalacja-odgromowa.html
• [2] https://zpe.gov.pl/a/urzadzenia-odgromowe/DaWD61rbM
• [3] https://www.tim.pl/strefa-porad/z-czego-sklada-sie-instalacja-odgromowa
• [4] https://www.jecsany.com/pl/news/news-show-1032072/
• [5] https://pl.wikipedia.org/wiki/Ogranicznik_przepi%C4%99%C4%87
• [6] https://www.ebmia.pl/wiedza/porady/automatyka-porady/ogranicznik-przepiec/