ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ Διπλωματική Εργασία της Φοιτήτριας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Ηλεκτρονικών Υπολογιστών, της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών: ΣΠΑΗ ΜΑΡΘΑΣ Αριθμός Μητρώου: 6638 Θέμα: ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΓΕΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ Επιβλέπουσα: ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ ΠΥΡΓΙΩΤΗ Επίκουρη Καθηγήτρια Πάτρα, ΙΟΥΝΙΟΣ 2014

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η διπλωματική εργασία με θέμα: «ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΓΕΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ» της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ΣΠΑΗ ΜΑΡΘΑΣ του ΓΕΩΡΓΙΟΥ Α.Μ.: 6638 Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάσθηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις / / Η επιβλέπουσα: Ο Διευθυντής του Τομέα: Ελευθερία Πυργιώτη Επίκουρη Καθηγήτρια Αντώνιος Αλεξανδρίδης Καθηγητής

3 Ευχαριστίες: Ευχαριστώ θερμά την καθηγήτριά μου και επιβλέπουσα της διπλωματικής εργασίας κ. Ελευθερία Πυργιώτη για την καθοδήγηση και τις συμβουλές της καθώς και τον υποψήφιο Διδάκτορα Πέππα Γεώργιο για την πολύτιμη βοήθειά που μου προσέφερε στην εκπόνηση της παρούσας εργασίας.

4 Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Τίτλος: ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΓΕΙΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ Φοιτήτρια: ΣΠΑΗ ΜΑΡΘΑ Επιβλέπουσα: ΠΥΡΓΙΩΤΗ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τον έλεγχο και τη μέτρηση των γειώσεων από τα συστήματα αντικεραυνικής προστασίας των κτιρίων του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός του συστήματος γείωσης είναι να υλοποιεί την απαγωγή και διάχυση του ρεύματος από τον κεραυνό μέσα στη γη, χωρίς να δημιουργούνται επικίνδυνες υπερτάσεις που μπορεί να πλήξουν τον άνθρωπο ή τον εξοπλισμό. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται περιγραφή βασικών εννοιών σχετικά με τα ηλεκτρικά φαινόμενα που εμφανίζονται στην ατμόσφαιρα. Συγκεκριμένα αναλύεται πως δημιουργούνται οι κεραυνοί και ποια είναι τα είδη τους, η συχνότητα των κεραυνικών πληγμάτων, οι συνέπειές τους και η αρχή λειτουργίας των αλεξικεραύνων. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται βασικές έννοιες για το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας, πως γίνεται η σχεδίασή του, τα υλικά που απαιτούνται και πως καθορίζεται η στάθμη προστασίας για την εκάστοτε κατασκευή και τον εκάστοτε τόπο. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι συνθήκες και η επίδρασή τους στο αποτέλεσμα των μετρήσεων όπως οι καιρικές συνθήκες και οι διάφοροι μέθοδοι μέτρησης των γειώσεων. Τέλος παρουσιάζονται οι μετρήσεις των γειώσεων από όλα τα κτίρια του Πανεπιστημίου Πατρών. Ακολουθούν τα συμπεράσματα αυτής της μελέτης και το παράρτημα με τις εικόνες που επισημαίνουν διάφορα σημεία του Πανεπιστημίου Πατρών. Τέλος παρουσιάζεται η βιβλιογραφική αναφορά των πηγών για αυτή την εργασία.

5 ABSTRACT: The subject of this study deals with the control and measurement of earthing systems of lightning protection of buildings in the University of Patras. The purpose of the grounding system is to implement the kidnapping and diffusion current from the lightning into the earth without creating dangerous power surges that can harm humans or equipment. The first chapter is a description of basic concepts relating to electrical phenomena that occur in the atmosphere. It is analyzed that generated lightning and what are their types, the frequency of lightning strikes, their consequences and the operating principle of lightning conductors. The second chapter describes basic concepts for the lightning protection system, the way that this system can be designed, the materials needed and how the level of protection can be determined for each building and each site. The third chapter presents the conditions and their effect on outcome measurements such as weather conditions and the various methods of earthing measurement. Finally measurements of the ground are presented from all the buildings in the University of Patras. Following the conclusions of this study, is included the appendix with images that highlight various points. At the end, is the bibliographic reference sources for this work.

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Ατμοσφαιρικά ηλεκτρικά φαινόμενα 1.1. Ηλεκτρική κατάσταση γης και συμπεριφορά συννέφου.... σελ Εκκενώσεις....σελ Είδη εκκενώσεων σελ Ατμοσφαιρική εκκένωση σε επίπεδο έδαφος.... σελ Ατμοσφαιρική εκκένωση σε έδαφος με προεξοχές σελ Ρεύμα κεραυνού και σχετικοί παράμετροι σελ Συνέπειες κεραυνικών πληγμάτων σελ Επιπτώσεις στην ανθρώπινη ζωή......σελ Επιπτώσεις σε κατασκευές. σελ.9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Σύστημα Αντικεραυνικής Προστασίας 2.1. Ορισμοί για το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας.....σελ Καθορισμός στάθμης προστασίας...σελ Συχνότητα εμφάνισης κεραυνών σελ Απόσταση διάσπασης ισοδυναμική επιφάνεια... σελ Συχνότητα πληγμάτων σε κτίσματα..... σελ Τα υλικά του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας......σελ Σχεδιασμός συστήματος αντικεραυνικής προστασίας.....σελ Συλλεκτήριο σύστημα.. σελ Αγωγοί καθόδου...σελ Σύστημα γείωσης..σελ.27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Μετρήσεις 3.1. Συνθήκες πραγματοποίησης των μετρήσεων.....σελ Καιρικές συνθήκες... σελ Έδαφος.....σελ Μέτρηση γείωσης ενός δικτύου σελ α Μέθοδος συγκεντρωμένων ηλεκτροδίων σελ β Μέθοδος καταναμημένων ηλεκτροδίων σελ γ Μέτρηση με γειωσόμετρο-αμπεροτσιμπίδα σελ Παρουσίαση μετρήσεων......σελ Κτίρια Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τ.Υ - Παιδαγωγικό....σελ Κτίριο Πολιτικών Μηχανικών.....σελ Κτίρια Θετικών Επιστημών.... σελ Κτίριο Γεωλογικού..σελ Κτίρια Μηχανολόγων και Χημικών Μηχανικών. σελ Κτίρια Πρυτανείας, Μηχανικών ΗΥ.....σελ Προκατασκευασμένα κτίρια πάνω από την Πρυτανεία σελ Προκατασκευασμένα κτίρια δίπλα από την Πρυτανεία.....σελ.55

7 Προκατασκευασμένα κτίρια Οικονομικού Αρχιτεκτονικής...σελ Συνεδριακό και Πολιτιστικό Κέντρο.....σελ Βιβλιοθήκη σελ Κτίρια Φοιτητικής Εστίας.....σελ Κτίριο Ιατρικής σελ Κτίριο Φαρμακευτικής σελ.68 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ σελ.69 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ σελ.72 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ σελ.88

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ 1.1. Ηλεκτρική κατάσταση γης και συμπεριφορά συννέφου. Η γη εμφανίζεται με ένα μόνιμο αρνητικό φορτίο της τάξης των C, το οποίο σε συνθήκες καλοκαιρίας δημιουργεί στην επιφάνειά της ένα ηλεκτρικό πεδίο. Το πεδίο αυτό έχει ένταση περίπου 0.13 kv/m και οι δυναμικές του γραμμές κατευθύνονται από την ατμόσφαιρα προς την γη κι επειδή στην ατμόσφαιρα παραμένει κατανεμημένη ισοδύναμη ποσότητα θετικού φορτίου η ένταση του πεδίου μειώνεται σε μεγαλύτερο υψόμετρο. Συνέπεια αυτού του πεδίου, λοιπόν, είναι η γη να βρίσκεται συνεχώς υπό τάση 300 kv σε σχέση με τα ανώτερα τμήματα της ατμόσφαιρας. Παρόλο που η γη δέχεται συνεχώς ιονισμένα σωματίδια και των δύο προσήμων λόγω κοσμικής ακτινοβολίας, γήινης ραδιενέργειας κλπ που δημιουργούν μια αγωγιμότητα στον αέρα δεν προκαλείται εκφόρτιση της γης επειδή κυρίως τροφοδοτείται με αρνητικά φορτία λόγω των ηλεκτρισμένων συννέφων και κατ επέκταση των κεραυνών. Υπάρχουν διάφορες θεωρίες για τη συγκέντρωση του ηλεκτρικού φορτίου στα σύννεφα χωρισμένες σε δυο κατηγορίες. Η μια κατηγορία λέει για φόρτιση των σταγονιδίων του νέφους μόλις αρχίσει η πτώση τους προς το έδαφος και η άλλη στη μεταφορά φορτίων στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας λόγω θερμοκρασιακών διαφορών. Το ηλεκτρικό πεδίο ενός συννέφου διαταράσσει το ομαλό πεδίο καλοκαιρίας και το αναστρέφει (γη προς ατμόσφαιρα) φτάνοντας τα 10 kv/m και με κάθε εκκένωση κεραυνού διαταράσσεται στιγμιαία κι έπειτα επανέρχεται στην προηγούμενη τιμή του. Όταν το πεδίο που προκαλείται στην επιφάνεια της γης από την παρουσία ενός ηλεκτρικού συννέφου γίνει μεγαλύτερο από 1.5 έως 2 kv/m αρχίζει ιονισμός από κρούσεις σε αιχμηρές προεξοχές του εδάφους και θετικά ιόντα μεταφέρονται από τη γη στην ατμόσφαιρα. Το ηλεκτρικό ρεύμα που δημιουργείται ονομάζεται ρεύμα ιονισμού της προεξοχής (point-discharge current) και παίζει σημαντικό ρόλο στην εκκένωση του κεραυνού κυρίως στα τελικά στάδια εξέλιξής του. Η τιμή του ρεύματος αυτού εξαρτάται από το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου, το ύψος του αγωγού (προεξοχής) και από την ταχύτητα του ανέμου. Εκκενώσεις στο σύννεφο και προς τη γη παρατηρούνται όταν η ένταση του πεδίου αποκτά και ξεπερνά τιμές της τάξης των 3 kv/m χωρίς να σημαίνει πως όλα τα σύννεφα προκαλούν εκκενώσεις όταν παρουσιάζονται οι συνθήκες Εκκενώσεις Ορισμοί σχετικοί με τα μεγέθη του κεραυνού Ακολουθούν μερικοί ορισμοί για τις διάφορες παραμέτρους του κεραυνού που συμφωνούν με αυτούς που έχουν υιοθετηθεί από τον Κ. Berger. Πολικότητα κεραυνού: η εκκένωση ενός αρνητικού νέφους προς τη γη γίνεται με ένα αρνητικό κεραυνό και ενός θετικού νέφους με ένα θετικό κεραυνό. 1

9 Πολικότητα του ρεύματος του κεραυνού: κατά την εκκένωση ενός αρνητικού νέφους ρέει προς τη γη ένα αρνητικό ρεύμα κι αντίθετα. Κατεύθυνση οχετού προεκκένωσης: ένας κατερχόμενος οχετός (αλλιώς οδηγός οχετός) κατευθύνεται από το σύννεφο προς το έδαφος, ένας ανερχόμενος οχετός προεκκένωσης κατευθύνεται από το έδαφος προς το σύννεφο. Ανερχόμενος οχετός σύνδεσης: μια εκκένωση που ξεκινά από το έδαφος και συναντά, σε μια ενδιάμεση θέση μεταξύ εδάφους-νέφους ένα κατερχόμενο οχετό. Πολικότητα του οχετού προεκκένωσης: η πολικότητα ενός οχετού προεκκένωσης ταυτίζεται με την πολικότητα του φορτίου της θέσης από την οποία ξεκινά. Έτσι, από ένα θετικό σύννεφο, ξεκινά ένας θετικός οχετός προεκκένωσης και αντίθετα. Από μια προεξοχή του εδάφους, κάτω από ένα θετικό σύννεφο ξεκινά ένας αρνητικός οχετός προεκκένωσης. Πολικότητα του ηλεκτρικού πεδίου: το ηλεκτρικό πεδίο κάτω από ένα αρνητικό σύννεφο ορίζεται σαν αρνητικό και το αντίθετο. Το πεδίο καλοκαιρίας του εδάφους έχει θετική κατεύθυνση. Κεραυνός: η ηλεκτρική εκκένωση ατμοσφαιρικής προέλευσης απλή ή πολλαπλή μεταξύ νέφους και γης. Πλήγμα κεραυνού: κάθε ηλεκτρική εκκένωση που προέρχεται από την πτώση ενός κεραυνού. Σημείο πλήγματος: το σημείο όπου ένα πλήγμα κεραυνού έρχεται σε επαφή με τη γη, με μία κατασκευή ή ένα σύστημα αντικεραυνικής προστασίας. Ένας κεραυνός μπορεί να πλήξει περισσότερα από ένα σημεία Είδη εκκενώσεων Ο κεραυνός ξεκινά από σημεία υψηλής πεδιακής έντασης. Είναι μια ηλεκτρική εκκένωση ατμοσφαιρικής προέλευσης απλή ή πολλαπλή μεταξύ νέφους και γης και πιο συγκεκριμένα ένας μεγάλου μήκους σπινθήρας που συνοδεύεται από θόρυβο. Δύο ετερόσημα φορτία μέσα στο ίδιο σύννεφο ή δυο γειτονικά σύννεφα δημιουργούν στο διάστημα που παρεμβάλλεται μεταξύ τους υψηλές πεδιακές εντάσεις που μπορούν να προκαλέσουν μια εκκένωση εσωτερική του νέφους, ανάμεσα σε δυο σύννεφα ή μεταξύ νέφους γης. Η περίπτωση που θα απασχολήσει είναι η τελευταία που είναι η μόνη επικίνδυνη για μια περιοχή και απαιτεί την εγκατάσταση αντικεραυνικής προστασίας. Οι εκκενώσεις διακρίνονται ανάλογα με την κατεύθυνση του οχετού προεκκένωσης τους σε δύο κύριες κατηγορίες: τις κατερχόμενες και τις ανερχόμενες εκκενώσεις. Αυτές οι δυο κατηγορίες μπορεί να προέρχονται είτε από αρνητικά είτε από θετικά φορτισμένο νέφος, οπότε προκύπτουν τέσσερις περιπτώσεις προεκκένωσης των κεραυνών: α. με κατερχόμενο αρνητικό οχετό: αρχίζει από ένα αρνητικό αρνητικό σύννεφο (Σχ α) 2

10 β. με κατερχόμενο θετικό οχετό: αρχίζει από μια προεξοχή του εδάφους κάτω από ένα αρνητικό σύννεφο (Σχ.1.1-2α) γ. με ανερχόμενο αρνητικό οχετό: αρχίζει από μια προεξοχή του εδάφους κάτω από ένα θετικό σύννεφο (Σχ.1.1-3α) δ. με ανερχόμενο θετικό οχετό: προεξοχή κάτω από αρνητικό σύννεφο (Σχ.1.1-4α) Σχημ.1.1: Είδη κεραυνών, «α»: ανάπτυξη οχετού προεκκένωσης «β»: συμπλήρωση του αντίστοιχου είδους κεραυνού με οχετό επιστροφής l:οχετός προεκκένωσης, r: οχετός επιστροφής, v: κατεύθυνση μετάδοσης Στην περίπτωση που ο οχετός προεκκένωσης γερφυρώσει το διάκενο γη νέφος, ακολουθεί ο οχετός επιστροφής και προκύπτουν οι αντίστοιχοι τέσσερις τύποι κεραυνού - εκκένωσης. α. κατερχόμενη αρνητική εκκένωση: Αποτελεί τον πιο συνηθισμένο τύπο κεραυνού και παρατηρείται στο 90% περίπου των περιπτώσεων. Παρατηρούνται γενικά πολλαπλές εκκενώσεις (Σχημ.1.1-1β) β. κατερχόμενη θετική εκκένωση: πολύ σπάνια περίπτωση (Σχημ.1.1-2β) γ. θετική εκκένωση (από αρνητικό οχετό προεξοχής): Αποτελεί τον ισχυρότερο τύπο κεραυνού με τις μεγαλύτερες εντάσεις ρεύματος που έχουν καταγραφεί. Πρωτοπαρατηρήθηκε στο σταθμό του San Salvatore και μελετήθηκε από τον K.Berger ο οποίος επισήμανε ότι εμφανίζονται μία μόνο φορά στο τέλος της καταιγίδας. Σε όλες τις υπερυψώσεις του εδάφους αυτός ο τύπος αντικαθιστά την κατερχόμενη θετική εκκένωση. (Σχημ.1.1-3β) δ. αρνητική εκκένωση (από θετικό οχετό προεξοχής) (Σχημ.1.1-4β) Ατμοσφαιρική εκκένωση σε επίπεδο έδαφος Έναρξη της εκκένωσης Ο σχηματισμός ενός οχετού είναι το πρώτο βήμα για την έναρξη μιας ηλεκτρικής εκκένωσης νέφους προς τη γη. Η μεγάλη πυκνότητα φορτίου προκαλεί τοπική ενίσχυση του ηλεκτρικού πεδίου και υψηλές εντάσεις. Σε συνδιασμό με την μικρή πυκνότητα αέρα λόγω ύψους προκαλείται έναρξη ιονισμού των μορίων του αέρα από 3

11 κρούσεις ηλεκτρονίων. Ο ιονισμός αυτός έχει ως συνέχεια την δημιουργία ενός οχετού ο οποίος ακολουθεί τις δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου, με μεγάλες, όμως, αποκλίσεις. Με διαδοχικά βήματα, με μήκος το καθένα μερικά μέτρα ή δεκάδες μέτρα και μέση ταχύτητα 0.15 m/μs ολοκληρώνεται ο σχηματισμός του οχετού προεκκένωσης. Στην περίπτωση εκκένωσης νέφος προς νέφος οι συνέπειες της εκκένωσης προς τη γη είναι περιορισμένες. Στο ίδιο σύννεφο μπορεί να υπάρχουν θύλακες ετερόσημων φορτίων έτσι δύναται οι γραμμές της μέγιστης πεδιακής έντασης να κατευθύνονται προς κάποιο άλλο θύλακα ή προς κάποια περιοχή ενός γειτονικού νέφους με ετερόσημο φορτίο. Ένας οχετός ακολουθώντας αυτή την κατεύθυνση θα προκαλέσει ηλεκτρική σύνδεση κι εξουδετέρωση των δυο ετερόσημων φορτίων με συνοδεία έντονης λάμψης (αστραπή) και δυνατού θορύβου. Δημιουργείται έτσι μια παροδική διαταραχή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μεταξύ ατμόσφαιρας και γης που μπορεί να γίνει αισθητή σε δέκτες τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. Η φάση του οχετού επιστροφής Ο οχετός προεκκένωσης εμφανίζεται περίπου ως πρεξοχή που επεκτείνεται από το σύννεφο προς τη γη (Σχημ1.2.) Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου γύρω του και κυρίως στο άκρο που είναι πλησιέστερα στο έδαφος υπερβαίνει κατά πολύ την πεδιακή ένταση που απαιτείται για τον ιονισμό από κρούσεις ηλεκτρονίων (30 kv/cm) και γι αυτό το λόγο περιβάλλεται διαρκώς από ένα μανδύα κορόνα κι επεκτείνεται μερικά μέτρα γύρω από αυτόν. Το πάχος του μανδύα είναι μεγαλύτερο προς το προς το έδαφος άκρο του οχετού κι αυξάνει καθώς η κεφαλή του οχετού πλησιάζει το έδαφος. Όταν η απόσταση της κεφαλής από το έδαφος γίνει τέτοια που η μέση πεδιακή ένταση είναι περίπου στα 5 kv/cm, τότε η απόσταση αυτή γεφυρώνεται από κορόνα και μετατρέπεται επίσης σε οχετό μέσα σε 20-30μs. Σε αυτό το τελευταίο στάδιο, το φορτίο του νέφους από όπου άρχισε ο οχετός προεκκένωσης συνδέεται ημιαγώγιμα με το έδαφος και εκκενώνεται με με ένα μεγάλο ρεύμα (δεκάδες ή εκατοντάδες ka). Σχημ.1.2: Τα βήματα σχηματισμού του οχετού επιστροφής. Διακρίνεται το κανάλι του οχετού προεκκένωσης και ο σχηματισμός κορόνα γύρω του. 4

12 Από το ρεύμα αυτό παράγεται θερμότητα που προσδίδει ακόμα μεγαλύτερη λαμπρότητα στον οχετό. Η θέρμανση αρχίζει από το άκρο που αυτός συναντά το έδαφος και οδεύει προς το σημείο εκκίνησής του με ταχύτητα μερικά δέκατα της ταχύτητας του φωτός, πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα που προχωρεί ο ίδιος. Έτσι συμπληρώνεται η εκκένωση με τη φάση αυτή που ονομάζεται οχετός επιστροφής Ατμοσφαιρική εκκένωση σε έδαφος με προεξοχές Συνδετικός οχετός Αν ένα ηλεκτρισμένο νέφος βρεθεί πάνω από σχετικά αιχμηρή προεξοχή του εδάφους (πάνω από 100 ή 150m) της δημιουργεί τάση εξ επαγωγής. Η τιμή της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου στο άκρο της προεξοχής μπορεί να γίνει τόσο μεγάλη ώστε ο οχετός προεκκένωσης να αρχίσει από εκεί και να κατευθυνθεί προς το σύννεφο. Προκύπτει έτσι ένας ανερχόμενος οχετός προεκκένωσης. Αν η προεξοχή του εδάφους έχει σχετικά μικρό ύψος, μερικά μέτρα ή δεκάδες μέτρα η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου που επάγεται στα άκρα της δεν είναι αρκετή για να δημιουργηθεί ένας ανερχόμενος οχετός. Στην περίπτωση όμως που ένας κατερχόμενος οχετός προεκκένωσης πλησιάζει το έδαφος, επάγει ηλεκτρικό πεδίο στο άκρο της που όταν ενισχυθεί αρκετά θα ξεκινήσει ένας ανερχόμενος συνδετικός οχετός με κατεύθυνση την κεφαλή του κατερχόμενου. Επιτυγχάνεται έτσι ημιαγώγιμη σύνδεση νέφους γης και με τον οχετό επιστροφής ολοκληρώνεται ο κεραυνός. Αρχή λειτουργίας αλεξικεραύνων Μια προεξοχή αποτελεί σημείο προτίμησης και πάνω σε αυτή την αρχή στηρίχθηκε η προστασία μιας περιοχής με τη γειωμένη μεταλλική ράβδο του Franklin. Όταν ένα κτίριο είναι εφοδιασμένο με μεταλλικές γειωμένες προεξοχές οι κεραυνοί θα τις διαπερνούν και θα κατευθύνονται στο έδαφος χωρίς να προκαλείται ζημιά στο ίδιο. Επίσης η αρχική εκκένωση του κεραυνού έχει ως συνέχεια κι άλλες εκκενώσεις οι οποίες διαδέχονται η μία την άλλη με δικό τους συνδετικό οχετό κι οχετό επιστροφής έκαστη. Οι διαδοχικές εκκενώσεις συνήθως ακολουθούν τη διαδρομή που ακολουθεί η αρχική χωρίς όμως να είναι δεδομένο. Απόσταση διάσπασης Όταν ο κατερχόμενος οχετός προεκκένωσης πλησιάσει το έδαφος σε απόσταση που η πεδιακή ένταση ανάμεσα στην κεφαλή του και το σημείο προτίμησης αποκτήσει την τιμή 5kV/cm πληρούνται οι προϋποθέσεις για την περάτωση του κεραυνού. Η απόσταση αυτή ονομάζεται απόσταση διάσπασης και κι εξαρτάται από το μέγεθος του φορτίου στο θύλακα του νέφους από το οποίο προήλθε ο οχετός προεκκένωσης. Όσο μεγαλύτερο είναι το φορτίο τόσο μεγαλώνει η απόσταση διάσπασης. Η απόσταση διάσπασης συνδέεται με το ρεύμα της εκκένωσης με τις παρακάτω σχέσεις: r s =6.7I o 0.8 r s =8I o 0.65 (1.1) (1.2) 5

13 1.3. Ρεύμα κεραυνού και σχετικοί παράμετροι Όταν ένα αντικείμενο, όπως ένα κτίριο, μία γραμμή σε μία υπόγεια σήραγγα ή ένα αεροπλάνο που πετά, κτυπηθεί από ένα κεραυνό, το μέγεθος της καταπόνησης που θα υποστεί εξαρτάται από το ρεύμα που εκφορτίζεται μέσω αυτού. Το ρεύμα αυτό που είναι η πιο σημαντική παράμετρος της εκκένωσης οφείλεται κατά κύριο λόγο στον οχετό επιστροφής. Το ηλεκτρικό φορτίο του κατερχόμενου οχετού ρέει μέσω του αγωγού προεκκένωσης και εξουδετερώνεται από το ετερόσημο φορτίο της γης. Το μέγεθος του ρεύματος που αναπτύσσεται κατά τη ροή του φορτίου αυτού εξαρτάται από το μέγεθος του φορτίου του νέφους αλλά επίσης και από την ταχύτητα με την οποία ο οχετός επιστροφής οδεύει από τον ήδη ιονισμένο δρόμο που χάραξε ο οχετός προεκκένωσης. Για την μέτρηση του ρεύματος και για την απόκτηση μιας αντίληψης για τη μορφή του έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι. Οι παλιότερες στηρίζονταν σε μια εκτίμηση του ρεύματος που γινόταν από τα θερμικά ή μηχανικά αποτελέσματα που προκαλεί το πλήγμα του κεραυνού. Έτσι από την τήξη λεπτών μέταλλων τα ίχνη πάνω σε λεπτές μεταλλικές επιφάνειες, γινόταν εκτίμηση της συνολικής ενέργειας του κεραυνού. Επίσης εκτίμηση του εύρους του ρεύματος γινόταν από τη σύσφιξη που προκαλεί η ροή του ρεύματος διαμέσου ενός σωλήνα. Ένας άλλος τρόπος μέτρησης είναι η μέθοδος της μαγνητικής ζεύξης. Η μέθοδος στηρίζεται στο ότι όταν το ρεύμα του κεραυνού διαρρέει ένα αγωγό, σχηματίζεται γύρω του ένα μαγνητικό πεδίο. Αν τοποθετηθεί κοντά στον αγωγό ένα μαγνητικό υλικό, αυτό θα μαγνητιστεί με την μέγιστη τιμή του πεδίου η οποία εξαρτάται από το μέγιστο ρεύμα που διέρρευσε τον αγωγό. Τέτοια μαγνητιζόμενα υλικά (magnetic links) τοποθετούνται συνήθως σε επαφή με τα σκέλη μεταλλικών πύργων γραμμών μεταφοράς. Η ακρίβεια όμως όλων αυτών των μεθόδων είναι πολύ μέτρια γιατί πρώτον δεν μπορούν να μετρήσουν όλες τις περιοχές που εκτείνεται το ρεύμα κεραυνού και δεύτερο γιατί μετρούν μόνο τη μέγιστη τιμή και δεν γίνεται διάκριση ανάμεσα στο ρεύμα διαφόρων εκκενώσεων ενός πολλαπλού κεραυνού. Για αυτό ο πλέον σύγχρονος τρόπος μέτρησης που χρησιμοποιείται, είναι μέσω παλμογράφου. Το βασικό πρόβλημα που υπάρχει με τον παλμογράφο είναι ότι το φαινόμενο είναι σπάνιο και επομένως δύσκολο να ληφθούν παλμογραφήματα αλλά και αρκετά δαπανηρό. Από το Σχ.1.3(α), λοιπόν, φαίνεται ότι το ρεύμα της πρώτης εκκένωσης αυξάνει γρήγορα και φθάνει στη μέγιστη τιμή κορυφής σε μs. Κατόπιν το ρεύμα παύει να αυξάνει και αρχίζει να μειώνεται είτε αμέσως είτε μετά από μία πλατιά κορυφή. Η διάρκεια της ουράς του ρεύματος όπου και το ρεύμα μειώνεται, είναι τέτοια ώστε το ρεύμα να φθάσει τα 20% της τιμής κορυφής σε μs. Σε πολλαπλούς κεραυνούς, οι ακόλουθες εκκενώσεις έχουν πολύ συντομότερο μέτωπο από την πρώτη εκκένωση, φτάνοντας στη τιμή κορυφής σε 1 ή 2 μs. Η ουρά του σχήματος του ρεύματος των ακόλουθων εκκενώσεων είναι παρόμοια με αυτή της πρώτης. Οι μέγιστες τιμές του ρεύματος των ακόλουθων εκκενώσεων είναι κατά κανόνα μικρότερες της τιμής της πρώτης. 6

14 Σχημ.1.3(α): Παλμογραφήματα του ρεύματος ενός πολλαπλού αρνητικού κεραυνού Οι θετικοί κεραυνοί παρουσιάζουν συχνά ψηλότερες τιμές ρεύματος από τους αντίστοιχους αρνητικούς. Στο Σχ. 1.3(β) φαίνεται ότι το μέτωπο του ρεύματος των θετικών κεραυνών διαρκεί περισσότερο από αυτό του αρνητικού ρεύματος, μs. Η ουρά του επίσης έχει μεγαλύτερη διάρκεια, περίπου 1000 μs. Σχημ.1.3(β): Παλμογράφημα ενός θετικού κεραυνού. Μια ενδιαφέρουσα παράμετρος εκτός από τη μέγιστη τιμή του ρεύματος, είναι και η διάρκεια ροής μιας ορισμένης έντασης ρεύματος. Όσο μεγαλύτερη είναι αυτή η διάρκεια τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια που συσσωρεύεται μέσα στην αντίσταση που διαρρέει και κατά συνέπεια τόσο μεγαλύτερη η ελκυόμενη θερμότητα, αφού είναι ανάλογη του i 2 dt. Για το λόγο αυτό κεραυνοί με μεγάλη διάρκεια ρεύματος, έστω και αν η μέγιστη τιμή του ρεύματος δεν είναι πολύ ψηλή ονομάζονται θερμοί σε αντίθεση με άλλους που μπορεί να αναπτύσσουν μεγάλα ρεύματα μικρής διάρκειας. Οι θερμοί κεραυνοί είναι πιο επικίνδυνοι μόνον όταν προκύπτει θέμα πυρκαγιάς η έκρηξης ενώ 7

15 για τα ηλεκτρικά συστήματα πιο επικίνδυνοι είναι οι κεραυνοί με μεγάλες εντάσεις και μικρή διάρκεια Συνέπειες κεραυνικών πληγμάτων Επιπτώσεις από πλήγματα κεραυνών Πολλές φορές παρατηρούνται επικίνδυνες επιπτώσεις σε μια κατασκευή και στο περιεχόμενο της ως αποτέλεσμα άμεσου ή έμμεσου πλήγματος κεραυνού. Ως άμεσο πλήγμα θεωρείται η περίπτωση κατά την οποία ο κεραυνός πλήττει κατευθείαν την κατασκευή ή το συλλεκτήριο σύστημα αντικεραυνικής προστασίας της. Το έμμεσο πλήγμα κεραυνού σε μια κατασκευή αναφέρεται στην περίπτωση που ο κεραυνός πλήττει τη κοντινή περιοχή της (το έδαφος ή γειτνιάζουσα κατασκευή) ή τις εισερχόμενες παροχές υπηρεσιών κοινής ωφέλειας Επιπτώσεις στην ανθρώπινη ζώη Ο κεραυνός μπορεί να προκαλέσει σημαντική βλάβη ή απώλεια της ανθρώπινης ζωής. Άμεσο πλήγμα: Σ αυτή τη περίπτωση το ανθρώπινο σώμα δέχεται απευθείας το κεραυνό αποτελώντας την άμεση διαδρομή όδευσης της εκκένωσης προς τη γη. Αν και έχει παρατηρηθεί θεωρείται ιδιαίτερα σπάνια περίπτωση εφόσον η συχνότητα άμεσων κεραυνικών πληγμάτων σε έναν άνθρωπο εκτεθειμένο συνεχώς σε επίπεδη περιοχή μπορεί να υπολογιστεί περίπου ως ένα άμεσο πλήγμα κεραυνού ανά 2000 χρόνια. Άμεση επαφή: Εδώ το ανθρώπινο σώμα βρίσκεται σε επαφή με κάποιο αντικείμενο που πλήττεται από κεραυνό. Υπερπήδηση: Το ανθρώπινο σώμα ευρισκόμενο αρκετά κοντά σε κάποιο αντικείμενο που πλήττεται από κεραυνό παροχετεύει παράλληλα τμήμα της εκκένωσης προς τη γη ως αποτέλεσμα της ηλεκτρικής διάσπασης του διακένου αέρα που παρεμβάλλεται μεταξύ τους. Βηματική τάση: Σ αυτή τη περίπτωση το ανθρώπινο σώμα υπόκειται σε υψηλή τάση λόγω της εμφάνισης διαφοράς δυναμικού ανάμεσα στα πόδια η οποία οφείλεται στην ακτινική διάχυση του ρεύματος του κεραυνού στο έδαφος. Το δυναμικό του εδάφους στη περιοχή πτώσης του κεραυνού φθίνει με την απόσταση από το σημείο πλήγματος. Επιφανειακή διάσπαση του εδάφους: Σ αυτή τη περίπτωση το ανθρώπινο σώμα ευρισκόμενο αρκετά κοντά στο σημείο πλήγματος του κεραυνού αποτελεί τμήμα της διαδρομής του ηλεκτρικού τόξου της επιφανειακής διάσπασης του εδάφους. Η επιφανειακή διάσπαση του εδάφους δεν παρατηρείται σε κάθε περίπτωση που ο κεραυνός πλήττει ένα αντικείμενο ή το έδαφος.το φαινόμενο είναι συνάρτηση των 8

16 παραμέτρων του κεραυνού καθώς και της κατάστασης της επιφάνειας του εδάφους όπως η μορφολογία, η φύση, το ποσοστό υγρασίας, κ.α. Τυφλό τραύμα: Το ανθρώπινο σώμα εκτινάσσεται σε απόσταση είτε λόγω των έντονων μυϊκών συσπάσεων που προκαλούνται από τη ροή του ρεύματος διαμέσου του είτε του κρουστικού κύματος πίεσης που συνοδεύει την εκκένωση του κεραυνού. Η απώλεια της ανθρώπινης ζωής από πλήγμα κεραυνού οφείλεται σε καρδιακή ανακοπή. Τα συμπτώματα που μπορεί να παρατηρηθούν σε επιζώντες είναι παρόμοια με αυτά που παρατηρούνται σε θύματα ηλεκτροπληξίας ωστόσο γενικότερα θεωρείται ότι είναι ασθενέστερα και μικρής χρονικής διάρκειας. Τα συμπτώματα διακρίνονται σε ψυχοσωματικά και οργανικά, παροδικά ή μόνιμα όπως διαταραχή ή απώλεια μνήμης, δυσκολία ή ανικανότητα συγκέντρωσης, μειωμένη διανοητικότητα, διαταραχή ύπνου, ίλιγγος,κεφαλαλγία, ευερεθιστότητα, εύκολη ή χρόνια κόπωση, κατάθλιψη, αγοραφοβία, φωτοφοβία, ακαμψία στις αρθρώσεις, μυϊκές συσπάσεις, απώλεια ακοής, επιφανειακά εγκαύματα, μερική παράλυση Επιπτώσεις σε κατασκευές Οι επιπτώσεις του πλήγματος του κεραυνού σε μια κατασκευή οφείλεται είτε στο ίδιο το ηλεκτρικό τόξο της εκκένωσης είτε σε δευτερογενή φαινόμενα που παρατηρούνται κατά τη διάρκεια της εκκένωσης. Ανάλογα με τα φαινόμενα και τις επιπτώσεις που παρατηρούνται οι επιδράσεις του κεραυνού σε μια κατασκευή μπορεί να χωριστούν σε 3 κατηγορίες : 1. Θερμικές επιδράσεις Οι θερμικές επιδράσεις σχετίζονται με την ειδική ενέργεια του κεραυνού σε περίπτωση ωμικής ζεύξης και με το ολικό φορτίο ή το κρουστικό φορτίο του όταν αναπτύσσονται τόξα στην εγκατάσταση. Παρατηρούνται ρήγματα σε δομικά στοιχεία, διάτρηση ή και τήξη των υλικών της κατασκευής ως αποτέλεσμα της πολύ απότομης αύξησης της θερμοκρασίας τους (φαινομένο Joule) και της μεταφοράς μεγάλης ποσότητας ενέργειας μεταξύ του ηλεκτρικού τόξου και της περιοχής του σημείου πλήγματος του κεραυνού στη κατασκευή. Το φαινόμενο Joule εκδηλώνεται ιδιαίτερα έντονο στη περιοχή του σημείου πλήγματος καθώς και στη ροή του ρεύματος του κεραυνού σε σημεία μεγάλης ωμικής αντίστασης όπως κακές επαφές ή σε υλικά μεγάλης ειδικής αντίστασης. 2. Μηχανικές επιδράσεις Οι μηχανικές επιδράσεις σχετίζονται με τη μέγιστη τιμή του εύρους του ρεύματος του κεραυνού και την ειδική ενέργειά του. Παρατηρούνται μηχανικές καταπονήσεις όπως παραμορφώσεις ή μετακινήσεις των υλικών της κατασκευής ή και αποκόλληση στρωμάτων στρωματόμορφων υλικών. Όλα τα ανωτέρω είναι αποτέλεσμα των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων που αναπτύσσονται κατά τη διέλευση του ρεύματος 9

17 του κεραυνού καθώς και της απότομης μεταφοράς ενέργειας μεταξύ του κεραυνού και της κατασκευής. 3. Ηλεκτρομαγνητικές επιδράσεις Οι ηλεκτρομαγνητικές επιδράσεις σχετίζονται με το μέγιστο εύρος και τη κλίση του μετώπου του ρεύματος. Παρατηρούνται επικίνδυνες υπερτάσεις, οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν στην ηλεκτρική διάσπαση μονώσεων ως προς γη ή μεταξύ κυκλωμάτων διαφορετικής τάσης, δευτερογενείς υπερπηδήσεις με άμεσο κίνδυνο σημαντικής βλάβης ή απώλειας της ανθρώπινης ζωής, πυρκαγιάς ή έκρηξης καθώς και διαταραχής ή διακοπής της κανονικής λειτουργίας ηλεκτρικών εγκαταστάσεων. Ακόμη αναπτύσσονται ηλεκτρομαγνητικά και ηλεκτροστατικά πεδία με επιζήμιες συνέπειες υπό τη μορφή βλαβών σε ηλεκτρονικές συσκευές και διακοπών της λειτουργίας ηλεκτρονικών συστημάτων σε εγκαταστάσεις. 10

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΝΤΙΚΕΡΑΥΝΙΚΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ Η αντικεραυνική προστασία είναι ένα σύνθετο αντικείμενο που συνδυάζει το φυσικό φαινόμενο του κεραυνού και τα μέσα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προστασία έναντι των πληγμάτων του. Αν και το μεγαλύτερο μέρος του κεραυνού διοχετεύεται στη γη υπάρχουν περιπτώσεις που ένας κεραυνός έχει επικίνδυνες επιπτώσεις σε διάφορες κατασκευές ακόμα και στον ίδιο τον άνθρωπο. Σκοπός ενός συστήματος αντικεραυνικής προστασίας είναι στην περίπτωση που πληγεί από κεραυνό άμεσα ή έμμεσα να διοχετεύσει το ρεύμα της εκκένωσης ελεγχόμενα στη γη και να περιορίσει όσο το δυνατόν περισσότερο τις βλάβες στην προστατευόμενη περιοχή. Η κατασκευή ενός συστήματος αντικεραυνικής προστασίας βασίζεται τόσο σε οικονομικά κριτήρια και στο πιθανό ανεπανόρθωτο των ζημιών στις εγκαταστάσεις όσο και στον κίνδυνο για τη ζωή των ανθρώπων. Έτσι χρειάζονται απαραίτητα προστασία κτίρια όπου παρατηρείται μεγάλη συγκέντρωση πληθυσμού, όπως είναι και το Πανεπιστήμιο Ορισμοί για το Σύστημα Αντικεραυνικής προστασίας (ΕΛΟΤ 1197) Σύστημα αντικεραυνικής προστασίας (ΣΑΠ): το πλήρες σύστημα που χρησιμοποιείται για να προστατεύσει ένα χώρο από τις επιπτώσεις ενός κεραυνού. Αποτελείται από εξωτερικό και από εσωτερικό σύστημα προστασίας. * Σε ειδικές περιπτώσεις το ΣΑΠ αποτελείται μόνο από εξωτερικό ή μόνο από εσωτερικό. Εξωτερικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας: αποτελείται από το συλλεκτήριο σύστημα, τους αγωγούς καθόδου και το σύστημα γείωσης. Εσωτερικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας: όλες οι επιπλέον διατάξεις πέραν του εξωτερικού συστήματος προστασίας με τις οποίες θα μπορούσαν να μειωθούν οι ηλεκτρομαγνητικές επιδράσεις του ρεύματος του κεραυνού στο εσωτερικό του προστατευόμενου χώρου. Συνδέσεις για εξίσωση δυναμικών (Ισοδυναμικές συνδέσεις (ΙΣ)): το τμήμα του εσωτερικού ΣΑΠ που μειώνει τις διαφορές δυναμικού που οφείλονται στο ρεύμα του κεραυνού. Συλλεκτήριο σύστημα: το τμήμα του εξωτερικού ΣΑΠ που προορίζεται να δέχεται κεραυνούς. Αγωγοί καθόδου: το τμήμα του εξωτερικού ΣΑΠ που χρησιμεύει για να διοχετεύει το ρεύμα του κεραυνού από το συλλεκτήριο σύστημα στο σύστημα γείωσης. Σύστημα γείωσης: το τμήμα του εξωτερικού ΣΑΠ που χρησιμεύει για να διοχετεύει και να διασκορπίζει το ρεύμα του κεραυνού στο έδαφος. * Σε εδάφη με μεγάλη ειδική αντίσταση, το σύστημα γείωσης μπορεί να συλλάβει τα ρεύματα κεραυνού που ρέουν μέσα στο έδαφος και οφείλονται σε εκφορτίσεις σε γειτονικές περιοχές. Ηλεκτρόδιο γείωσης: στοιχείο ή σύνολο στοιχείων του συστήματος γείωσης που εξασφαλίζουν απευθείας ηλεκτρική σύνδεση με τη γη και διαχέουν το ρεύμα του κεραυνού στο έδαφος. 11

19 Περιμετρικό ηλεκτρόδιο γείωσης: ηλεκτρόδιο γείωσης που σχηματίζει ένα κλειστό βρόχο γύρω από την κατασκευή εγκατεστημένο μέσα στο έδαφος ή στην επιφάνεια του εδάφους. Ηλεκτρόδιο θεμελειακής γείωσης: ηλεκτρόδιο γείωσης σκυρόδεμα θεμελείωσης μιας κατασκευής. ενσωματωμένο στο Ισοδύναμη αντίσταση γείωσης: ο λόγος των μέγιστων τιμών της τάσης και του ρεύματος που εμφανίζεται στο σύστημα γείωσης, οι οποίες μέγιστες τιμές γενικώς δεν εμφανίζονται ταυτόχρονα. Αυτός ο λόγος χρησιμοποιείται συμβατικά και χαρακτηρίζει την αποτελεσματικότητα του συστήματος γείωσης. Τάση του συστήματος γείωσης: η διαφορά δυναμικού μεταξύ του συστήματος γείωσης και του εδάφους. Φυσικό στοιχείο του ΣΑΠ: στοιχείο το οποίο εξασφαλίζει μια λειτουργία αντικεραυνικής προστασίας χωρίς όμως να έχει εγκατασταθεί γι αυτό το σκοπό. Πχ. Φυσικό συλλεκτήριο σύστημα, φυσικός αγωγός καθόδου, φυσικό ηλεκτρόδιο γείωσης. Μεταλλικές εγκαταστάσεις: εκτεταμέναμεταλλικά στοιχεία μέσα στον προστατευόμενο χώρο που πιθανόν να μπορούν να σχηματίσουν οδό ροής του ρεύματος του κεραυνού, όπως σωληνώσεις, κυγκλιδώματα, οδηγοί ανελκυστήρων, αεραγωγοί θέρμανσης και κλιματισμού, ενδοσυνδεδεμένος χαλύβδινος οπλισμός. Ζυγός εξίσωσης δυναμικών: ζυγός μέσω του οποίου μπορούν να συνδεθούν στο σύστημα προστασίας μεταλλικές εγκαταστάσεις, επιμέρους αγώγιμα μέρη, ηλεκτρικές και τηλεπικοινωνιακές γραμμές, καθώς κι άλλα καλώδια. Αγωγός εξίσωσης δυναμικών: αγωγός για συνδέσεις εξίσωσης δυναμικών. Ενδοσυνδεδεμένος χαλύβδινος οπλισμός: ο χαλύβδινος οπλισμός μιας κατασκευής που έχει προβλεφθεί να έχει ηλεκτρική συνέχεια. Επικίνδυνος σπινθήρας: μη αποδεκτή ηλεκτρική εκκένωση μέσα στον προστατευόμενο χώρο, που προκαλείται από το ρεύμα του κεραυνού. Απόσταση ασφαλείας: η ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο αγώγιμων τμημάτων μέσα στον προστατευόμενο χώρο, ώστε να αποκλείεται η εμφάνιση επικίνδυνων σπινθήρωνμεταξύ των τμημάτων αυτών. Περιοριστής υπέρτασης: συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να περιορίζει την υπέρταση μεταξύ δύο τμημάτων μέσα στον προστατευόμενο χώρο, όπως σπινθηριστής, απαγωγός υπερτάσεων ή διάταξη ημιαγωγών. Σύνδεσμος ελέγχου (λυόμενος): Σύνδεσμος σχεδιασμένος και εγκατεστημένων έτσι ώστε να επιτρέπει ηλεκτρικό έλεγχο και μετρήσεις στα στοιχεία του ΣΑΠ. Εξωτερικό ΣΑΠ μεμονωμένο από τον προστατευόμενο χώρο: ΣΑΠ του οποίου το συλλεκτήριο σύστημα και το σύστημα των αγωγών καθόδου είναι τοποθετημένα έτσι ώστε η οδός ροής του ρεύματος του κεραυνού να μην έρχεται σε επαφή με τον προστατευόμενο χώρο. 12

20 Εξωτερικό ΣΑΠ μη μεμονωμένο από τον προστατευόμενο χώρο: ΣΑΠ του οποίου το συλλεκτήριο σύστημα και το σύστημα των αγωγών καθόδου είναι τοποθετημένα έτσι ώστε η οδός του ρεύματος του κεραυνού να μπορεί να έρχεται σε επαφή με τον προστατευόμενο χώρο. Συνήθεις κατασκευές: οι κατασκευές που χρησιμοποιούνται για συνήθεις χρήσεις, όπως εμπορική, βιομηχανική, αγροτική, εκπαιδευτική ή οικιστική χρήση. Στάθμη προστασίας: όρος κατάταξης ενός ΣΑΠ σύμφωνα με την αποτελεσματικότητά του. * Σχετίζεται με την πιθανότητα με την οποία ένα ΣΑΠ προστατεύει ένα χώρο από τις επιπτώσεις του κεραυνού. Γείωση: Η αγώγιμη σύνδεση, σκόπιμη ή τυχαία, μέσω της οποίας ένα ηλεκτρικό κύκλωμα ή μια συσκευή συνδέεται με τη γη ή με αγώγιμο σώμα τέτοιας έκτασης που να θεωρείται γη. Πλέγμα γείωσης: Ένα σύστημα οριζόντιων ηλεκτροδίων τοποθετημένο συνήθως σε ένα συγκεκριμένο χώρο, που αποτελείται από έναν αριθμό διασυνδεδεμένων, γυμνών αγωγών θαμμένων στη γη, παρέχοντας μια κοινή γείωση για τις ηλεκτρικές συσκευές ή τις μεταλλικές κατασκευές. Ράβδοι γείωσης:αγώγιμες ράβδοι, θαμμένες κατακόρυφα στο έδαφος, που συνδέονται σε περιμετρικά συνήθως σημεία του πλέγματος, αλλά και σε επιλεγμένα σημεία στο εσωτερικό ανάλογα με τη μελέτη, και έχουν σκοπό τη μείωση της αντίστασης γείωσης. Άπειρη γη: Είναι ένα σημείο στην επιφάνεια του εδάφους σε άπειρη απόσταση από το γειωτή. Λαμβάνεται σαν σημείο αναφοράς των δυναμικών. Η τάση της άπειρης γης θεωρείται μηδενική. Για πρακτικούς σκοπούς η άπειρη απόσταση είναι 5-10 φορές επί την μεγαλύτερη διάσταση του γειωτή. Αποτελεσματική γείωση: Είναι η γείωση που δεν επιτρέπει την εμφάνιση βηματικών τάσεων ή τάσεων επαφής, στον τόπο που είναι εγκατεστημένη. Ουδετέρωση: Είναι η αγώγιμη σύνδεση των μεταλλικών περιβλημάτων των συσκευών με τον ουδέτερο αγωγό του δικτύου. Αντίσταση γείωσης: Είναι η αντίσταση προς την άπειρη γη, ενός ηλεκτροδίου ή ενός συστήματος γείωσης. DC συνιστώσα: Η διαφορά μεταξύ του συμμετρικού ρεύματος σφάλματος και του συνολικού ρεύματος κατά την μεταβατική κατάσταση. Πρόκειται για έναν παράγοντα σταθερής πολικότητας θετικής ή αρνητικής, που ελαττώνεται και τείνει σε μια προκαθορισμένη τελική τιμή. Πολυστρωματική δομή του εδάφους: Έδαφος ανομοιογενούς σύστασης που ομογενοποιείται με τουλάχιστον δύο οριζόντια ή κατακόρυφα στρώματα, καθένα από τα οποία έχει διαφορετική ειδική αντίσταση. Λόγος Χ/R :Είναι ο λόγος της αντίδρασης του συστήματος ως προς την αντίστασή του. Δείχνει επίσης το βαθμό εξασθένησης της dc συνιστώσας, δηλαδή για μεγάλο λόγο X/R, μεγαλώνει η χρονική σταθερά και κατά συνέπεια έχουμε πιο αργή εξασθένηση. 13

21 2.2. Καθορισμός στάθμης προστασίας Συχνότητα εμφάνισης κεραυνών Για την εκτίμηση του κινδύνου που αποτελεί ο κεραυνός για μία περιοχή και συνεπώς για την κατασκευή ενός αποτελεσματικού συστήματος προστασίας, είναι αναγκαία η γνώση του αριθμού N g, δηλ. των κεραυνών που πλήττουν μία περιοχή, στη διάρκεια μιας χρονικής περιόδου. Επειδή για τη μέτρηση αυτού του αριθμού απαιτείται εγκατάσταση ειδικών συσκευών (και έχει αρχίσει η εγκατάσταση μιας σειράς τέτοιων από το Πανεπιστήμιο της Πάτρας), η πληροφορία δεν είναι διαθέσιμη παρά για περιορισμένες μόνο περιοχές. Αντίθετα η πληροφορία που είναι συνήθως διαθέσιμη είναι ο αριθμός Τ των ημερών καταιγίδας, η οποία διαφέρει σημαντικά από περιοχή σε περιοχή. Μία γενική παρατήρηση είναι ότι η συχνότητα καταιγίδων συνοδευόμενη από κεραυνούς, είναι μεγαλύτερη στον ισημερινό και μικρότερη στους πόλους. Κεραυνική στάθμη (Τ) συγκεκριμένου τόπου ονομάζεται το πλήθος των ημερών καταιγίδας που αντιστοιχούν στο συγκεκριμένο τόπο μέσα σε ένα έτος. Μέρα καταιγίδας χαρακτηρίζεται εκείνη κατά της διάρκεια της οποίας ακούγεται μία τουλάχιστον βροντή. Ισοκεραυνική καμπύλη ονομάζεται ο γεωμετρικός τόπος των σημείων που έχουν την ίδια κεραυνική στάθμη. Από την κεραυνική στάθμη υπολογίζεται η πυκνότητα των κεραυνών ανά έτος και ανά km 2 που καταλήγουν στο έδαφος σε ένα συγκεκριμένο τόπο. Από τη σύγκριση του αριθμού κεραυνών Ν g, που καταγράφηκαν με ειδικούς μετρητές εκκενώσεων προς τη γη, με τις ημέρες καταιγίδας ανά έτος έχουν διατυπωθεί διάφορες απλές μαθηματικές σχέσεις εκ των οποίων η επικρατέστερη είναι η: Ν g =0.04 Τ 1.25 (2.1) Στο Σχημ.2.1 δίνεται χάρτης ισοκεραυνικών καμπύλων της Ελλάδος. Σαν ισοκεραυνικές καμπύλες ονομάζουμε τις περιοχές του ίδιου Τ. 14

22 Σχημ.2.1: Χάρτης ισοκεραυνικών καμπυλών (ΕΜΥ) Πολλές προσπάθειες έχουν γίνει για να συσχετισθούν ο αριθμός N g με τον αριθμό Τ, έχουν διατυπωθεί έτσι διάφοροι πίνακες αναλογίας όπως ο ΠΙΝ.2.1. ΠΙΝ.2.1: Σχέση ανάμεσα σε εκκενώσεις νέφος νέφος προς νέφος γη Κλίμα Ν c /N g Εύκρατο 1.5 Pierce (1955) Υποτροπικό 3 Macherras (1976) Υποτροπικό 4 Horner (1965) Τροπικό 9 Aiya and Sonde (1963) Τροπικό 6 Horner (1965) Ξηρό 4 Viemeister(1972) Για την περίπτωση που είναι διαθέσιμος ο συνολικός αριθμός εκκενώσεων (σύννεφο-σύννεφο, σύννεφο-γη), ο διαχωρισμός του συνολικού αριθμού N t, των εκκενώσεων, σε εκκενώσεις σύννεφου N c και σύννεφου-γης N g εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος λ και το κλίμα. Έχουν διατυπωθεί δε γι' αυτό το λόγο διάφορες σχέσεις όπως: N c /N g = T για 10<Τ<84 ή N c /N g = cos3λ για 0<λ<60 ο 15

23 Οι υπολογισμοί αυτοί κρύβουν μεγάλες στατιστικές προσεγγίσεις, γι αυτό και η κύρια κατεύθυνση σήμερα είναι η απευθείας μέτρηση του αριθμού N g Απόσταση διάσπασης και ισοδυναμική επιφάνεια Έχοντας υπόψιν την έννοια της απόστασης διάσπασης, είναι δυνατόν γύρω από κάθε σημείο ενός κτίσματος να χαραχθεί ένας σφαιρικός τομέας με ακτίνα ίση με την απόσταση αυτή. Οι τομείς που αντιστοιχούν στα διάφορα σημεία αλληλοτέμνονται. Αν επιτευχθεί οι τομείς, που γράφονται με κέντρα σημεία στα οποία ένα πλήγμα κεραυνού είναι ακίνδυνο, να περιβάλλουν τους τομείς με κέντρα ευαίσθητα σημεία, τότε η κατασκευή είναι απόλυτα προστατευμένη. Η μέθοδος αυτή ονομάζεται ηλεκτρογεωμετρική και εφαρμόζεται κυρίως στη σχεδίαση της προστασίας γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Η απόσταση διάσπασης δίνεται από τη σχέση r s =8I Επομένως ο όγκος που καταλαμβάνει ο σφαιρικός τομέας εξαρτάται από το ρεύμα του κεραυνού που πρόκειται να εκφορτισθεί κι αυτό σημαίνει ότι μεγαλώνει όσο αυξάνεται η τιμή του ρεύματος (Σχημ.2.2). Προκύπτει έτσι το μειονέκτημα, ένα ικανοποιητικό σύστημα αντικεραυνικής προστασίας για μεγάλη ένταση ρεύματος να παρακάμπτεται εύκολα από ασθενέστερα πλήγματα. Για ένα κτίσμα μικρών σχετικά διαστάσεων το αποτέλεσμα αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την τοποθέτηση μίας μόνο γειωμένης ράβδου (ράβδος του Franklin). Σχημ.2.2: Περιοχή προστασίας μιας γειωμένης ράβδου Ο ίδιος ο Franklin, με τη διαίσθησή του, συνιστούσε για κτίσματα μεγάλων σχετικά διαστάσεων δύο ή περισσότερες ράβδους συνδεδεμένες μεταξύ τους. Στα σύγχρονα συστήματα αντικεραυνικής προστασίας οι ράβδοι έχουν αντικατασταθεί με ένα γειωμένο κλωβό που περιβάλλει το κτίσμα. Ο μεταλλικός αυτός κλωβός πρέπει να έχει τη δυνατότητα ταχείας μετακίνησης φορτίων από την υπόλοιπη μάζα της κατασκευής στο σημείο απ όπου θα ξεπηδήσει ο συνδετικός οχετός, γι αυτό απαιτείται μεγαλύτερη ειδική αγωγιμότητα από την υπόλοιπη κατασκευή. Η έκταση της περιοχής, για την οποία η ράβδος αποτελεί σημείο προτίμησης για τον κεραυνό, εξαρτάται από το ύψος της ράβδου και από την απόσταση διάσπασης, που και αυτή εξαρτάται από το μέγεθος του φορτίου που πρόκειται να εκφορτίσει ο 16

24 επερχόμενος κεραυνός. Είναι γενικά παραδεκτό πως μια ράβδος προστατεύει μια περιοχή γύρω από τη βάση της με ακτίνα ίση περίπου με το διπλάσιο του ύψους της. Αν ωστόσο το ύψος της ράβδου γίνει πολύ μεγάλο, η περιοχή που προστατεύεται γύρω της περιορίζεται πάρα πολύ και γι αυτό παρατηρούνται κεραυνοί που πλήττουν το μέσο του ύψους ή τη βάση πολύ υψηλών κεραιών ή πύργων. Κάθε γειωμένο σημείο δημιουργεί γύρω του μία σφαίρα με ακτίνα ίση με την απόσταση διάσπασης της οποίας τα σημεία έχουν την ίδια πιθανότητα να δεχθούν ένα κεραυνό (που αντιστοιχεί στη συγκεκριμένη απόσταση διάσπασης). Τότε για την κατασκευή προκύπτει μια ισοδύναμη επιφάνεια της οποίας τα σημεία έχουν την ίδια πιθανότητα να δεχθούν τον συγκεκριμένο κεραυνό. Με βάση αυτό σε κάθε ρεύμα κεραυνού αντιστοιχεί μια διαφορετική ισοδύναμη επιφάνεια για την κατασκευή. Για συμβατικές κατασκευές και μέσο ρεύμα κεραυνού η ισοδύναμη επιφάνεια προκύπτει αυξάνοντας την περίμετρο της κατασκευής κατά τρεις φορές το ύψος της.σχ.38 βιβλίο. Θεωρώντας μια κατασκευή με απλό σχήμα ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου με μήκος L, πλάτος W και ύψος H, η ισοδύναμη επιφάνεια A e (Σχημ.2.3) δίνεται από τη σχέση: A e =LW+6H(2+W+9πH 2 ) (2.2) Όταν σε απόσταση μικρότερη των 3Η από την κατασκευή υπάρχουν και άλλα κτίσματα τότε ο ορισμός της ισοδύναμης επιφάνειας γίνεται πιο πολύπλοκος (Σχημ.2.4). Σε αυτή την περίπτωση, η ισοδύναμη συλλεκτική επιφάνεια μειώνεται και υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψιν αντί των 3Η απόσταση Xs. X s =[d+3(η s -Η)]/2 (2.3) d: η οριζόντια απόσταση της κατασκευής από το γειτονικό κτίσμα και Η s το ύψος του γειτονικού κτίσματος. 17

25 Συχνότητα πληγμάτων σε κτίσματα Όπως αναφέρθηκε ήδη οι ημέρες καταιγίδας είναι αυτές που καθορίζουν τη μέση ετήσια συχνότητα κεραυνών σε πλήγματα ανά km 2 και έτος της εξεταζόμενης περιοχής, N g (σχέση 2.1). Για μια συγκεκριμένη κατασκευή καθοριστικό ρόλο παίζει και η ισοδύναμη συλλεκτική επιφάνειά της (Α e ) καθώς και αν είναι απομονωμένη ή βρίσκονται κι άλλες κατασκευές πλησίον της. Η επίδραση γειτονικών κτισμάτων καθορίζονται από τον συντελεστή περιβάλλοντος C e και περιγράφεται στον πίνακα ΠΙΝ.2.2. ΠΙΝ.2.2: Θέση της κατασκευής Κατασκευή σε περιοχή με άλλες κατασκευές ή δένδρα του ίδιου ή μεγαλύτερου ύψους Κατασκευή περιβαλλόμενη από άλλες μικρότερες κατασκευές Απομονωμένη κατασκευή (δεν υπάρχουν άλλα κτίσματα σε απόσταση 3Η από την κατασκευή) Απομονωμένη κατασκευή στην κορυφή ενός λόφου 2 C e H μέση ετήσια συχνότητα των έμμεσων πληγμάτων κεραυνού σε μια κατασκευή υπολογίζεται, λοιπόν, από τη σχέση: N d =Ν g A e C e (2.4) 18

26 Επιπλέον υπάρχει μια σειρά τιμών για τις αποδεκτές ζημιές από κεραυνό σε μια κατασκευή. Από τις εθνικές επιτροπές καθορίζονται κάποιες αποδεκτές συχνότητες Ν c ζημιών και στον πίνακα 2.3 φαίνονται οι τιμές για την Ελλάδα. Οι τιμές του Ν c καθορίζονται από τον ιδιοκτήτη και τον μελετητή μιας εγκατάστασης μόνον όταν οι ζημιές από πιθανό πλήγμα αφορούν ιδιωτικά αγαθά. Οι τιμές αυτές μπορούν να καθορισθούν και με ανάλυση κινδύνου (risk analysis), λαμβάνοντας υπόψιν τους κατάλληλους συντελεστές όπως ο τύπος της κατασκευής, η παρουσία εύφλεκτων και εκρηκτικών υλικών, μέτρα που έχουν ληφθεί για περιορισμό των επιπτώσεων των πληγμάτων του κεραυνού, αριθμός των ανθρώπων που εκτίθενται σε κίνδυνο, τύπος και σπουδαιότητα δημόσιας παροχής κλπ. ΠΙΝ.2.3: προτεινόμενες τιμές για Ν c στην Ελλάδα ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ Kοινές κατασκευές Κατασκευές με περιορισμένους κινδύνους Κατασκευές επικίνδυνες για το γειτονικό περιβάλλον Κατασκευές επικίνδυνες για το περιβάλλον ΤΥΠΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΚΕΡΑΥΝΩΝ Ν C Κατοικίες Αγροκτήματα Θέατρο-Σχολείο- Κατάστημα-Γυμναστήριο Βιομηχανικά συγκροτήματα-μουσεία και αρχαιολογικοί χώροι Τράπεζα-εμπορική ή ασφαλιστική εταιρίανοσοκομείοφυσικοθεραπευτήριαφυλακές Τηλεπικοινωνίεςεργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής ή με κίνδυνο πυρκαγιάς Διυλιστήρια-αποθήκες καυσίμων-εργοστάσια πυροτεχνημάτων ή πολεμοφοδίων Χημικά ή πυρηνικά εργοστάσια, βιοχημικά εργαστήρια ή εργοστάσια Καταστροφή των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων, πυρκαγιά και βλάβες υλικών. Ζημιές περιοριζόμενες στα αντικείμενα που βρίσκονται στο σημείο του πλήγματος ή του δρόμου του κεραυνού Πρωταρχικός κίνδυνος πυρκαγιάς και επικίνδυνες βηματικές τάσεις. Δευτερεύων κίνδυνος λόγω διακοπής ηλεκτρικού ρεύματος και κίνδυνος της ζωής των ζώων λόγω απώλειας του ηλεκτρονικού ελέγχου, εξαερισμού, συστήματος τροφοδοσίας κλπ Βλάβη στην ηλεκτρική τροφοδότηση και ενδεχόμενη αιτία πανικού. Απώλεια της σήμανσης πυρκαγιάς με καθυστερημένη αντίδραση Όπως πιο πάνω και επί πλέον προβλήματα από την απώλεια επικοινωνίας αστοχία υπολογιστών και απώλεια δεδομένων. Όπως πιο πάνω και επιπλέον προβλήματα εντατικής φροντίδας και δυσκολίας ακίνητων ασθενών. Επιπρόσθετα αποτελέσματα εξαρτώμενα από τα περιεχόμενα στις βιομηχανίες, μεταβάλλοντας τις βλάβες σε μη αποδεκτές ή απώλεια παραγωγής. Απώλεια της αναντικατάστατης πολιτιστικής κληρονομιάς. Μη αποδεκτή απώλεια εξυπηρέτησης του πληθυσμού για μικρή ή μεγάλη χρονική περίοδο. Συνεπακόλουθοι κίνδυνοι στο γειτονικό περιβάλλον προκαλούμενοι από πυρκαγιά κλπ Συνεπακόλουθη πυρκαγιά και έκρηξη στο εργοστάσιο και τον περιβάλλοντα χώρο Πυρκαγιά και ανεξέλεγκτη λειτουργία του εργοστασίου με βλαβερές συνέπειες στο τοπικό και γενικό περιβάλλον

27 Η τιμή της ετήσιας αποδεκτής συχνότητας ζημιών Ν c, πρέπει να συγκριθεί με την αναμενόμενη συχνότητα απευθείας πληγμάτων κεραυνών στην κατασκευή Ν d για το εκάστοτε κτίσμα. Από αυτή τη σύγκριση προκύπτει πότε είναι απαραίτητη η εγκατάσταση ΣΑΠ και επιλέγεται η αναγκαία στάθμη προστασίας. α. Εάν Ν d Ν c, τότε δεν χρειάζεται ΣΑΠ. β. Εάν Ν d > Ν c, τότε πρέπει να εγκατασταθεί ΣΑΠ. Η αποτελεσματικότητα του ΣΑΠ πρέπει να είναι Ε 1- Νc/ Nd. Η κατάλληλη στάθμη προστασίας επιλέγεται σύμφωνα με το πίνακα ΠΙΝ.2.4, όπως ορίζονται στο ΕΛΟΤ ΠΙΝ.2.4 Αποτελεσματικότητα E> <E <E <E <E 0.80 E 0 Στάθμη Προστασίας Ι και επιπλέον μέτρα προστασίας Ι ΙΙ ΙΙΙ IV δεν χρειάζεται προστασία Συνοπτικά το διάγραμμα ροής για την επιλογή ΣΑΠ, σύμφωνα με το ΕΛΟΤ 1197:2002, περιγράφεται ακολούθως: 20

28 21

29 2.3. Τα υλικά του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας Το κύριο χαρακτηριστικό που θα πρέπει να έχουν τα υλικά για το σύστημα προστασίας θα πρέπει να είναι η αντοχή. Πρέπει η εγκατάσταση να αντέχει πολλά χρόνια, μέσα από δυσμενείς καιρικές συνθήκες καθώς και μετά από πιθανά πλήγματα. Τα υλικά και ο τρόπος τοποθέτησής τους (ενώσεις) θα πρέπει να έχει εξαιρετική αντοχή στις μηχανικές καταπονήσεις και στη διάβρωση και γι αυτό το λόγο να ελέγχονται περιοδικά. Σε πολλούς ευρωπαϊκούς κανονισμούς προτείνονται ο γαλβανισμένος χάλυβας και ο χαλκός για τους αγωγούς, ενώ για τα υποστηρίγματα γαλβανισμένος χάλυβας, χαλκός και ψευδάργυρος. Τελευταία χρησιμοποιούνται και αγωγοί αλουμινίου χωρίς ομώς να παρουσιάζουν την ίδια αντοχή στη διάβρωση. Κάποιες ιδιότητες των υλικών παρουσιάζονται στον πίνακα ΠΙΝ.2.5. ΠΙΝ.2.5: Ειδικές τιμές υλικών για αγωγούς. Υλικό Πυκνότητα (g/cm 2 ) Ηλεκτρική αντίσταση (Ω/m mm 2 ) Ειδική θερμότητα (cal/ o C g) Σημείο τήξης ( o C) Χάλυβας Χαλκός Αλουμίνιο Όταν δυο διαφορετικά μέταλλα είναι σε επαφή, με παρουσία κάποιου ηλεκτρολύτη ή είναι θαμμένα σε αγώγιμο έδαφος, το ηλεκτραρνητικότερο από αυτά θα διαβρωθεί. Από τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται στο σύστημα προστασίας το ηλεκτραρνητικότερο είναι ο ψευδάργυρος κι ακολουθούν με φθίνουσα σειρά το αλουμίνιο, σίδηρος, χάλυβας, μόλυβδος, ορείχαλκος και τελευταίος ο χαλκός. Το νερό ή η υγρασία του εδάφους μπορεί να δράσει ως ηλεκτρολύτης. Το αλουμίνιο έχει ισχυρή ηλεκτραρνητικότητα και γι αυτό διαβρώνεται γρήγορα και κυρίως όταν έρχεται σε επαφή με χαλκό. Όπου είναι απαραίτητο να ενωθεί αλουμίνιο με χαλκό πρέπει το σημείο της ένωσης να προφυλάσσσεται ή να χρησιμοποιούνται διμεταλλικές επαφές. Επιπλέον παρουσιάζει έντονα φαινόμενα συστολής και διαστολής, λόγω της μικρής ειδικής θερμότητάς του (1/4 περίπου αυτής του χαλκού). Καλό είναι να χρησιμοποιείται μόνο σε κτίρια που υπάρχει ήδη ως δομικό υλικό και πάντα με αυξημένες διαστάσεις. Ο χαλκός είναι ηλεκτροθετικό στοιχείο. Όταν το νερό της βροχής στάζει σε διακοσμητικά ή υδρορροές που είναι κατασκευασμένα από ψευδάργυρο ή μόλυβδο τα διαβρώνει. Επιπλέον έχει μεγάλο κόστος και αυτός είναι ο λόγος που αντικαθίσταται σταδιακά από γαλβανισμένο χάλυβα ή γαλβανισμένο χαλκό. Στα ψηλά σημεία όπως οι καμινάδες που ο κίνδυνος διάβρωσης αυξάνεται προτείνεται ο ανοξείδωτος χάλυβας ή ο γαλβανισμένος χαλκός. Ο ανοξείδωτος χάλυβας έχει πολύ μεγαλύτερη ηλεκτρική αντίσταση από τον απλό χάλυβα, χρηιμοποιώντας όμως μεγαλύτερη διατομή πετυχαίνουμε καλύτερη αγωγιμότητα. Ακολουθούν οι πίνακες ΠΙΝ.2.6, ΠΙΝ2.7, ΠΙΝ2.8, ΠΙΝ2.9, ΠΙΝ2.10 που αναφέρουν τα υλικά που χρησιμοποιούνται στο σύστημα αντικεραυνικής προστασίας, 22

30 οι συνθήκες που επιλέγονται και οι ελάχιστες διαστάσεις σύμφωνα με το πρότυπο ΕΛΟΤ 1197, ισοδύναμο με το IEC ΠΙΝ.2.6: Υλικά και συνθήκες χρησιμοποίησής τους στο ΣΑΠ ΥΛΙΚΑ ΧΡΗΣΗ ΣΕ ΔΙΑΒΡΩΣΗ Χαλκός ΑΕΡΑ Συμπαγής Πολύκλωνος Ως περίβλημα Χάλυβας Συμπαγής γαλβανισμένος Πολύκλωνος εν θερμώ ΕΔΑΦΟΣ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ ΑΝΤΟΧΗ ΚΙΝΔΥΝΟΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΟ- ΛΥΤΙΚΟ ΜΕ Μεγάλη Συμπαγής Έναντι συγκέντρωση Πολύκλωνος -- πολλών χλωριδίων -- Ως υλικών Θειικές ενώσεις περίβλημα Οργανικά υλικά Συμπαγής Συμπαγής Καλή ακόμα και σε όξινα εδάφη -- Χαλκό Ανοξείδωτος χάλυβας Συμπαγής Πολύκλωνος Συμπαγής Πολύκλωνος -- Έναντι πολλών υλικών Υψηλή περιεκτικότητα χλωριδίων -- Αλουμίνιο Συμπαγής Πολύκλωνος Ακατάλληλο Βασικά εδάφη Χαλκό Μόλυβδος Συμπαγής Ως περίβλημα Συμπαγής Ως περίβλημα -- Σε εδάφη με μεγάλη συγκέντρωση σε σουλφίδια Όξινα εδάφη Χαλκό ΠΙΝ.2.7: Ελάχιστο πάχος μεταλλικών φύλλων ή σωλήνων του συλλεκτήριου συστήματος Στάθμη προστασίας Υλικά Πάχος t (mm) Fe 4 Ι εως ΙV Cu 5 Al 7 ΠΙΝ.2.8: Ελάχιστες διαστάσεις των υλικών του ΣΑΠ Στάθμη Συλλεκτήριο Αγωγοί καθόδου Σύστημα Υλικά προστασίας σύστημα (mm 2 ) (mm 2 ) γείωσης (mm 2 ) Cu Ι εως ΙV Al Fe

31 ΠΙΝ.2.9: Ελάχιστες διαστάσεις συνδετήριων αγωγών όταν διαρρέονται από μεγάλο μέρος του ρεύματος του κεραυνού. Στάθμη προστασίας Υλικά Διατομή (mm 2 ) Cu 16 Ι εως ΙV Al 25 Fe 50 ΠΙΝ.2.10: Ελάχιστες διαστάσεις συνδετήριων αγωγών όταν δεν διαρρέονται από μεγάλο μέρος του ρεύματος του κεραυνού. Στάθμη προστασίας Υλικά Διατομή (mm 2 ) Cu 6 Ι εως ΙV Al 10 Fe Σχεδιασμός συστήματος αντικεραυνικής προστασίας Συλλεκτήριο σύστημα Το συλλεκτήριο σύστημα της αντικεραυνικής προστασίας εγκαθίσταται στην οροφή του κτιρίου με σκοπό να συλλαμβάνει τα πλήγματα. Η απόσταση στην οποία ένας συλλέκτης κεραυνών μπορεί να λάβει ένα πλήγμα εξαρτάται από την ένταση του ρεύματος του κεραυνού. Έτσι για να ληφθούν όλα τα πλήγματα πρέπει να γίνεται τοποθέτηση των αγωγών σε πολύ κοντινή απόσταση μεταξύ τους πράγμα που είναι αντιοικονομικό. Η βέλτιστη λύση δίνεται από τον πίνακα ΠΙΝ.2.11 σύμφωνα με το ΕΛΟΤ Στάθμη προστασίας ΠΙΝ.2.11: Βέλτιστη λύση τοποθέτησης συλλεκτών πλήγματος. h(m) R(m) 20 α(*) 30 α(*) 45 α(*) 60 α(*) Διαστάσεις βρόχου Ι * * * 5 ΙΙ * * 10 ΙΙΙ * 10 IV * Σε αυτές τις περιπτώσεις εφαρμόζεται η μέθοδος της κυλιόμενης σφαίρας και των βρόχων. Τα μεγέθη R, h και α είναι ευδιάκριτα στο ακόλουθο σχήμα. 24

32 Σχημ.2.5. Χώρος προστασίας σε κατασκευή. Οι μεταλλικές οροφές ορισμένων κτιρίων μπορούν να ενσωματωθούν στο σύστημα προστασίας, αν εξασφαλισθεί η ηλεκτρική σύνδεσή τους σε κανονικά διαστήματα, με βίδες ή άλλη ισοδύναμη μέθοδο. Σε αυτή τη περίπτωση δεν αποφεύγονται οι σπινθηρισμοί και πρέπει να λαμβάνεται υπόψιν η ύπαρξη αναφλέξιμων υλικών. Επιπλέον οι οροφές τίθενται σε κίνδυνο διάτρησης και γι αυτό το ελάχιστο πάχος των μεταλλικών φύλλων ορίζεται στα 0.3 mm για το χαλκό και τα 0.5 mm για τα άλλα υλικά Αγωγοί καθόδου Το ρεύμα ενός πλήγματος κεραυνού που συλλαμβάντεται από το συλλεκτήριο σύστημα, πρέπει μέσω του συντομότερου δρόμου να μεταφερθεί στο κύκλωμα γείωσης, όπου και θα εκφορτισθεί στη γη. Η επαγωγική αντίσταση των αγωγών καθόδου δημιουργεί υπερτάσεις μεταξύ των ψηλότερων σημείων του κυκλώματος προστασίας και του κυκλώματος γείωσης κι έτσι αναπτύσσονται σπινθήρες (slide flashes). Για να μειώσουμε την επαγωγική αντίσταση του αγωγού καθόδου λοιπόν επιλέγουμε τη μικρότερη διαδρομή, όπου κτίρια με ύψος μικρότερο των 60m η επαγωγική αντίσταση του αγωγού καθόδου θεωρείται ανάλογη του μήκους του. Επιπλέον όταν υπάρχουν περισσότεροι του ενός αγωγοί καθόδου, όπως και επιβάλλεται, η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του αριθμού τους και πρέπει να τοποθετούνται σε αρκετή απόσταση μεταξύ τους (τουλάχιστον 10m) για να μην αναπτύσσεται αμοιβαία επαγωγική αντίσταση. Οι προτεινόμενες μέσες τιμές παρουσιάζονται στον ΠΙΝ ΠΙΝ.2.12: Μέση απόσταση αγωγών καθόδου (ΕΛΟΤ 1197) Στάθμη προστασίας Μέση απόσταση (m) I 10 II 15 III 20 IV 25 25

33 Χρησιμοποιούνται πάντα τουλάχιστον δύο αγωγοί καθόδου ώστε να αποφεύγεται η μεγάλη αύξηση της τάσης μεταξύ συλλεκτηρίου συστήματος-γης (Σχημ.2.6), καθώς και στην περίπτωση καταστροφής του ενός να υπάρχει δρόμος διαφυγής του κεραυνικού ρεύματος προς το σύστημα γείωσης από τον άλλο. Σχημ.2.6. Κτίριο με ένα αγωγό καθόδου Προσοχή χρειάζεται κι όταν ο αγωγός διατρέχει κάποια προεξοχή του τοίχου επειδή πιθανά να δημιουργείται βρόχος κι έτσι να αναπτύσσεται επαγωγική πτώση τάσης(σχημ.2.7) και κίνδυνος σπινθηρισμού. Σύμφωνα με τους βρετανικούς κανόνες η αναλογία μήκους αγωγού L προς το πάχος της προεξοχής α δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 8 προς 1. Οι αγωγοί καθόδου πρέπει να τοποθετούνται έτσι ώστε να αποτελούν απευθείας συνέχεια του συλλεκτηρίου συστήματος. Σχημ.2.7: Λάθος τοποθέτηση αγωγού καθόδου Στην περίπτωση που ο τοίχος είναι κατασκευασμένος από άφλεκτο υλικό ο αγωγός τοποθετείται στην επιφάνειά του ή και μέσα στον τοίχο. Εάν ο τοίχος είναι από 26

34 εύφλεκτο υλικό, οι αγωγοί τοποθετούνται στην επιφάνεια μόνο με την προϋπόθεση ότι η άνοδος της θερμοκρασίας τους, λόγω διέλευσης του κεραυνικού ρεύματος δεν είναι επικίνδυνη για τον τοίχο. Στην περίπτωση που η άνοδος της θερμοκρασίας είναι επικίνδυνη για τον τοίχο πρέπει οι αγωγοί να τοποθετούνται σε απόσταση μεγαλύτερη από 0,1 m από αυτόν, με μεταλλικά στηρίγματα που μπορούν να εφάπτονται στον τοίχο. Σαν «φυσικοί» αγωγοί καθόδου μπορούν να χρησιμοποιηθούν μεταλλικές εγκαταστάσεις της κατασκευής, ο μεταλλικός σκελετός ή ο χαλύβδινος οπλισμός του σκυροδέματος, με την προϋπόθεση να υπάρχει ηλεκτρική συνέχεια μεταξύ των διαφόρων τμημάτων και οι διαστάσεις να είναι τουλάχιστον ίσες με αυτές που καθορίζονται για τους τυποποιημένους αγωγούς καθόδου. Απαιτείται προσοχή στο προεντεταμένο σκυρόδεμα για πιθανές ανεπιθύμητες μηχανικές αντιδράσεις από το κεραυνικό ρεύμα και γενικά από τη σύνδεσή του με το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας. Επίσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν προεξέχοντα κυκλιδώματα ή άλλες μεταλλικές κατασκευές με διαστάσεις σύμφωνες με τις απαιτήσεις των αγωγών καθόδου, με ελάχιστο πάχος 0,5 mm, η απόσταση μεταξύ των μεταλλικών μερών να μην ξεπερνά το 1 mm και η επιφάνεια επικάλυψης μεταξύ των στοιχείων να είναι τουλάχιστον 100 cm 2. Οι αγωγοί καθόδου δεν επιτρέπεται να εγκαθίσταται στο εσωτερικό οριζόντιων ή κατακόρυφων υδρορροών ακόμα κι αν καλύπτονται με μονωτικό υλικό γιατί η υγρασία που υπάρχει στις υδρορροές επιτείνει τη διάβρωσή τους. Τα φυσικά στοιχεία ωστόσο πρέπει να χρησιμοποιούνται σαν επιπλέον αγωγοί καθόδου κι όχι σαν αποκλειστικοί γιατί είναι πιθανή μελλοντική αντικατάστασή τους οπότε να αλλοιωθεί ή να διακοπεί το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας. Οι συνδέσεις των υλικών του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας μπορούν να γίνουν με διάφορους τρόπους όπως βίδωμα, κόλληση, μέσα σε διπλωμένα φύλλα κλπ. Οι ενώσεις διαφορετικών υλικών πρέπει να βρίσκονται μέσα σε ένα περίβλημα που θα τις προστατεύει από τη διάβρωση. Οι ενώσεις πρέπει να είναι όσο το δυνατόν λιγότερες επειδή είναι ευαίσθητα σημεία όσον αφορά τη διάρκεια ζωής του συστήματος Σύστημα γείωσης Στα σημεία που οι αγωγοί καθόδου συναντούν το σύστημα γείωσης είναι απαραίτητη η εγκατάσταση σημείων ελέγχου εκτός από την περίπτωση «φυσικού» αγωγού καθόδου. Ο σύνδεσμος αυτός πρέπει να μπορεί να ανοίγει με τη βοήθεια ενός εργαλείου, για να υπάρχει δυνατότητα μετρήσεων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθοι τύποι ηλεκτροδίων γείωσης: ράβδοι γείωσης ή σωλήνες, ταινίες γείωσης ή σύρματα, πλάκες γείωσης ή μικρά πλέγματα, ηλεκτρόδια γείωσης ενσωματωμένα στα θεμέλεια (θεμελειακή γείωση), μεταλλικός οπλισμός σκυροδέματος μέσα στο έδαφος, μεταλλικοί σωλήνες νερού (σύμφωνα με ΕΛΟΤ HD 384) και άλλες υπόγειες κατασκευές (σύμφωνα με ΕΛΟΤ 27

35 HD 384). Σύμφωνα με το άρθρο του ΕΛΟΤ HD 384, οι μεταλλικοί αγωγοί ύδρευσης μπορούν να χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια γείωσης μόνο εφόσον υπάρχει η συγκατάθεση του φορέα που είναι αρμόδιος για την παροχή νερού κι εφόσον υπάρχει η κατάλληλη διαδικασία που θα εξασφαλίζει την άμεση ειδοποίηση του ιδιοκτήτη της ηλεκτρικής εγκατάστασης για σχεδιαζόμενη αλλαγή στο σύστημα σωληνώσεων ύδρευσης. Σύμφωνα με το άρθρο του ΕΛΟΤ HD 384, μπορούν να χρησιμοποιηθούν υπόγεια συστήματα σωληνώσεων ως ηλεκτρόδια γείωσης εκτός όμως από σωληνώσεις υγρών ή αερίων καυσίμων, σωληνώσεις θέρμανσης κ.λ.π. Η γραμμή γείωσης συνδέεται κατά προτίμηση πριν το μετρητή. Αν η σύνδεση γίνει μετά το μετρητή, πρέπει ο μετρητής να είναι μόνιμα βραχυκυκλωμένος με χάλκινο σύρμα Η03V-U με διατομή τουλάχιστον 6mm 2. Στην περίπτωση που οι σωλήνες νερού ενός κτιρίου χρησιμοποιούνται είτε ως γείωση είτε ως αγωγοί προστασίας, ο υδρομετρητής σύμφωνα με το άρθρο του ΕΛΟΤ 384 πρέπει να γεφυρώνεται με έναν αγωγό, που η διατομή του να είναι κατάλληλη ανάλογα με τη χρήση του ως αγωγού προστασίας ή ισοδυναμικής σύνδεσης ή γείωσης. Η διάβρωση αποτελεί σοβαρό πρόβλημα για τα ηλεκτρόδια και τους αγωγούς γείωσης. Οι ηλεκτρολυτικές ιδιότητες ορισμένων εδαφών και ότι η γη χρησιμοποιείται σαν επιστροφή σε συστήματα μεταφοράς με συνεχές ρεύμα εντείνουν το πρόβλημα. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος χρησιμοποιούμε καθοδική προστασία. Στο Σχημ.2.6 παρουσιάζονται δύο διαφορετικά μέταλλα θαμμένα σε έδαφος με ηλεκτρολυτικές ιδιότητες, από τα οποία θα διαβρωθεί αυτό που παίζει το ρόλο της ανόδου π.χ. χάλυβας (Α) σε γειτονία χάλκινων ηλεκτροδίων (C). Στην καθοδική προστασία με ένα βοηθητικό ηλεκτρόδιο ΑΑ από ηλεκτραρνητικότερο υλικό π.χ. μαγνήσιο, τα μεταλλικά στοιχεία συμπεριφέρονται ως κάθοδος και προκύπτει η υπέρθεσή τους ή προμηθεύοντας το εικονιζόμενο ρεύμα από μια εξωτερική DC πηγή. Σχημ.2.6: Αρχή καθοδικής προστασίας. Στο σύστημα γείωσης πρέπει να χρησιμοποιηθούν υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση λαμβάνοντας υπόψιν και τη φύση του εδάφους. Έτσι το αλουμίνιο λόγω της μικρής του αντίστασης σε διάβρωση δεν χρησιμοποιείται και προτιμούνται ο χαλκός κι ο γαλβανισμένος χάλυβας. Μάλιστα με μια έρευνα (BSI «Γειώσεις» 1965) η μέση απώλεια βάρους του χαλκού είναι 0.2% και του γαλβανισμένου χάλυβα 0.5% το χρόνο. Τα δύο αυτά υλικά θεωρούνται ισοδύναμα, όμως όπου υπάρχουν χαλύβδινα στοιχεία μέσα στο έδαφος όπως συμβαίνει σε βιομηχανικές περιοχές και κατοικίες 28

36 προτιμάται ο γαλβανισμένος χάλυβας γιατί ο χαλκός είναι ηλεκροθετικότερος διαβρώνει τον δεύτερο. Ο βαθμός διάβρωσης εξαρτάται και από την περιεκτικότητα του εδάφους σε ηλεκτρολύτες (πχ.άλατα). Ο χαλκός χρησιμοποιείται και σε άσχημα εδάφη και σε εξαιρετικές περιπτώσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί εμπλουτισμένος με μόλυβδο. Επιπλέον ο χάλυβας του οπλισμού του σκυροδέματος σε υπόγειες θεμελειώσεις παρουσιάζει πολύ μικρό αρνητικό δυναμικό, συχνά σχεδόν σαν τον χαλκό. Σε αυτή την περίπτωση όταν η έκταση της θεμελείωσης είναι αρκετά μεγαλύτερη από το σύστημα γείωσης (>100 φορές) δεν πρέπει να συνδέονται τα γαλβανισμένα εν θερμώ ηλεκτρόδια γείωσης με τον χάλυβα του οπλισμού. Τέλος στην μεταβατική περιοχή μεταξύ εδάφους και αέρα ο γαλβανισμένος χάλυβας πρέπει να προστατεύεται σε μήκος μεγαλύτερο από 30cm πάνω και κάτω από την στάθμη του εδάφους με επικάλυψη αρκετού πάχους. Τέλος πρέπει να επισημανθεί πως σύμφωνα με το γερμανικό πρότυπο κανονισμών VDE 100 δεν επιτρέπεται η παράλληλη σύνδεση γειωτών από χαλκό με το δίκτυο ύδρευσης. Λόγω της ηλεκτροθετικότητας του χαλκού σχηματίζονται ηλεκτροχημικά στοιχεία με αποτέλεσμα τη διάβρωση του σιδήρου. Το ελάχιστο μήκος ενός ηλεκτροδίου γείωσης L1 είναι συνάρτηση της απαιτούμενης στάθμης προστασίας και της ειδικής αντίστασης του εδάφους ρ. ο υπολογισμός για ΣΑΠ γίνεται σύμφωνα με τον ΠΙΝ ΠΙΝ.2.13: Υπολογισμός μήκους ηλεκτροδίου για κάθε στάθμη προστασίας (ΕΛΟΤ 1197) Στάθμη Προστασίας Ελάχιστο μήκος ηλεκτροδίου γείωσης L 1 I 5m για ρ<500 Ωm L 1 (m)=0.03ρ 10 για 500<ρ (Ωm)<3000 II, III, IV 5m Υπάρχουν τέσσερις περιπτώσεις κατάταξης ηλεκτροδίων γείωσης: 1. Διάταξη τύπου A Οι διατάξεις τύπου A περιλαμβάνουν οριζόντια ή κατακόρυφα ηλεκτρόδια γείωσης. Το ελάχιστο μήκος κάθε ηλεκτροδίου καθορίζεται ως L 1 για ακτινικά οριζόντια ηλεκτρόδια ή 0.5L 1 για κατακόρυφα ή κεκλιμένα ηλεκτρόδια όπου L 1 είναι το ελάχιστο μήκος ακτινικού ηλεκτροδίου. Σε περίπτωση που έχουμε πολλά ηλεκτρόδια μαζί υπόψη λαμβάνεται το συνολικό τους μήκος. Διάταξη τύπου A θεωρείται και μια διάταξη ηλεκτροδίων γείωσης που επιπρόσθετα περιλαμβάνει περιμετρικό δακτύλιο ισοδυναμικής σύνδεσης των αγωγών καθόδου ο οποίος βρίσκεται σε επαφή με το έδαφος σε ποσοστό μικρότερο από το 80% του συνολικού του μήκους του. Τα ακτινικά ηλεκτρόδια πρέπει να ενταφιάζονται σε βάθος όχι μικρότερο από 0.5m γιατί ελαχιστοποιεί τις επιδράσεις της διάβρωσης, της ξήρανσης ή του παγώματος του εδάφους εξασφαλίζοντας σχετικά σταθερή ισοδυναμική ειδική αντίσταση του εδάφους και ανεξάρτητη από την εποχή του έτους. 29

37 2. Διάταξη τύπου B Οι διατάξεις αυτού του τύπου αποτελούνται από ένα περιμετρικό ηλεκτρόδιο γείωσης τύπου δακτυλίου εξωτερικά της κατασκευής με τουλάχιστον το 80% του μήκους του σε επαφή με το έδαφος ή από ένα ηλεκτρόδιο θεμελιακής γείωσης. Το περιμετρικό ηλεκτρόδιο γείωσης τύπου δακτυλίου πρέπει κατά προτίμηση να ενταφιάζεται σε βάθος τουλάχιστον 0.5m και σε απόσταση τουλάχιστον 1m από τους εξωτερικούς τοίχους της κατασκευής. Κατά τη θεμελιακή γείωση το ηλεκτρόδιο γείωσης, ταινία ή αγωγός τοποθετείται μέσα στο σκυρόδεμα, στη βάση των περιμετρικών θεμελίων της κατασκευής καθώς και των εσωτερικών της όταν πρόκειται για κατασκευή μεγάλων διαστάσεων. 3. Διάταξη τύπου πλέγματος Οι διατάξεις τύπου πλέγματος χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις που κατά κανόνα συμπεριλαμβάνουν πολλές γειτονικές κατασκευές. Επίσης είναι σημαντικό οι διατάξεις ηλεκτροδίων γείωσης των επιμέρους κατασκευών να αλληλοσυνδέονται σχηματίζοντας ένα σύστημα γείωσης τύπου πλέγματος. Το πλέγμα των αγωγών γείωσης πρέπει να επεκτείνεται στα εξωτερικά όρια της βιομηχανικής εγκατάστασης. Πλάκες ή μικρά πλέγματα αγωγών μπορούν να χρησιμοποιηθούν αλλά συνιστάται να αποφεύγονται όταν υπάρχει πιθανότητα διάβρωσης ειδικά στα σημεία σύνδεσης. 4. Διάταξη φυσικών ηλεκτροδίων γείωσης Τέλος, υπάρχουν τα φυσικά ηλεκτρόδια γείωσης, για τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα μέρη της κατασκευής. Τέτοια μέρη της κατασκευής είναι ο ενδοσυνδεδεμένος χαλύβδινος οπλισμός του σκυροδέματος των θεμελίων ή άλλες κατάλληλες υπόγειες μεταλλικές κατασκευές των οποίων τα χαρακτηριστικά είναι σύμφωνα με τις απαιτήσεις των υλικών των ηλεκτροδίων γείωσης. Στη περίπτωση που χρησιμοποιείται ο οπλισμός των θεμελίων ως ηλεκτρόδιο γείωσης πρέπει να δίδεται ιδιαίτερη προσοχή στις ενδοσυνδέσεις του ώστε να αποφεύγεται θραύση του σκυροδέματος κατά τη διέλευση του κεραυνικού ρεύματος από μέσα του. Υπολογίζω την αντίσταση γείωσης από τους τύπους του ΠΙΝ

38 ΠΙΝ.2.14: Τύποι για αντιστάσεις ηλεκτροδίων γείωσης 31

39 32

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: 3.1. Συνθήκες μετρήσεων Καιρικές συνθήκες: ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε ημέρες με ηλιοφάνεια. Κατά την άνοιξη μπορεί να είχε προηγηθεί βροχόπτωση μια ή δυο μέρες πριν την ημερομηνία μέτρησης οπότε και η αντίσταση γείωσης να παρουσιάζεται με ελαφρώς μικρότερη τιμή στις πρώτες μετρήσεις απ ότι στις εαρινές. Όλες οι μετρήσεις της άνοιξης πραγματοποιήθηκαν από τις 11:00 μέχρι 14:00 και για ελάχιστα κτίρια έγιναν μετρήσεις απόγευμα 14:00-17:00 (Γεωλογικό, Θετικές Επιστήμες, Προκατασκευασμένα Οικονομικού). Στις εαρινές μετρήσεις που δεν σημειώθηκε βροχόπτωση ο μόνος παράγοντας που μπορεί να επηρέασε τις μετρήσεις είναι τα αυτόματα συστήματα ποτίσματος και η σχετική υγρασία της ατμόσφαιρας επειδή κάποιες μετρήσεις πάρθηκαν πρωινές ώρες (π.χ. κτίρια Ηλεκτρολόγων, βιβλιοθήκη). Οι εαρινές μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν από τις 7:00 μέχρι τις 19:00. *Το εύρος της υγρασίας στην διάρκεια της ημέρας. Με έντονη γραμματοσειρά αναφέρεται στο χρονικό διάστημα των μετρήσεων κι όχι όλης της ημέρας. ΠΙΝ.3.1:Ανοιξιάτικες συνθήκες Ημερομηνία Θερμοκρασία ( Άνεμος Φαινόμενα ο C) (Bf) Συννεφιά, ασθενή 3/3/ βροχή (6:20-7:20) Υγρασία* 52-65% 4/3/ Ηλιοφάνεια 48-63% 5/3/ Ηλιοφάνεια 39-52% 9/3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ Ηλιοφάνεια με λίγη συννεφιά Ηλιοφάνεια με λίγη συννεφιά Ηλιοφάνεια με λίγη συννεφιά Ασθενής βροχή (11:20-13:20) Ηλιοφάνεια με ελάχιστη συννεφιά Ηλιοφάνεια με ελάχιστη συννεφιά Ηλιοφάνεια, λίγη συννεφιά ασθενής βροχή (16:20-17:20) Ηλιοφάνεια με ελάχιστη συννεφιά 78-88% 72-88% 53-78% 67-73% 55-72% 49-72% 63-88% 39-51% 33

41 9/4/ /4/ Ηλιοφάνεια με ελάχιστη συννεφιά Ηλιοφάνεια με ελάχιστη συννεφιά 64-72% 64-77% 11/4/ Ηλιοφάνεια 53-77% 23/4/ /4/ Ηλιοφάνεια με ελάχιστη συννεφιά Ηλιοφάνεια με ελάχιστη συννεφιά 47-64% 39-64% 25/4/ Ηλιοφάνεια 34-56% 13/5/ /5/ Ηλιοφάνεια με ελάχιστη συννεφιά Ηλιοφάνεια με ελάχιστη συννεφιά 60-73% 57-73% 15/5/ Ηλιοφάνεια 50-69% ΠΙΝ.3.2: Εαρινές συνθήκες Ημερομηνία Θερμοκρασία ( ο C) Άνεμος (Bf) Φαινόμενα Υγρασία 16/7/ Αίθριος καιρός 29-74% 17/7/ Αίθριος καιρός 31-65% 18/7/ Αίθριος καιρός 26-73% 19/7/ Αίθριος καιρός 24-73% 20/7/ Αίθριος καιρός 31-78% Έδαφος: Το έδαφος είναι σχετικά πετρώδες στη μεγαλύτερη έκταση του Πανεπιστημίου Πατρών και σε αρκετά κτίρια έχει χρησιμοποιηθεί μπετόν για να τοποθετηθεί το σύστημα γείωσης. Για παράδειγμα τα Νέα κτίρια των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών (26δ), το κτίριο των Πολιτικών Μηχανικών, η Ιατρική, η βιβλιοθήκη, τα κτίρια των Χημικών Μηχανικών (22,46) και το Συνεδριακό και Πολιτιστικό κέντρο του Πανεπιστημίου Πατρών έχουν μπετόν μέσα στο οποίο είναι τοποθετημένο το σύστημα γείωσης. Αποτέλεσμα αυτού είναι η ύπαρξη μεγάλης ειδικής αντίστασης του εδάφους και κατ επέκταση να επηρεάζεται και η αντίσταση γείωσης των κτιρίων αυτών. Αντίθετα στα υπόλοιπα κτίρια που υπάρχει χώμα και πέτρα είναι πιο εύκολη η δέσμευση υγρασίας με αποτέλεσμα τη μείωση της ειδικής αντίστασης του εδάφους οπότε και η αντίσταση του συστήματος γείωσης να μικραίνει. Η τιμή της ειδικής αντίστασης γείωσης (ρ) ξεκινά από 200 Ωm για χώμα με πέτρες και φτάνει στα 600 Ωm σε φυσιολογικές συνθήκες και χωρίς καθόλου υγρασία μπορεί να φτάσει

42 Ωm.Για παράδειγμα στην περίπτωσή ενός κτιρίου από τους Ηλεκτρολόγους για ηλεκτρόδια γείωσης θαμμένο στο έδαφος(χώμα), σε βάθος h=0.5 m, με μήκος L=1.3 m, Φ=12 mm και R=101.3 Ω, η ειδική αντίσταση ρ προκύπτει από τον τύπο: 2 L R 4h L ln(4 L /1.36 d) 2h L = Ωm 3 ln(4 1.3/ ) Μέτρηση γείωσης ενός δικτύου α. Μέθοδος συγκεντρωμένων ηλεκτροδίων. Παρουσιάζεται η μέθοδος των συγκεντρωμένων ηλεκτροδίων. Τοποθετούνται στο έδαφος τρία ηλεκτρόδια: το ένα είναι αυτό για το οποίο θέλουμε να μετρηθεί η τιμή της αντίστασης γείωσής του και τα άλλα δύο είναι βοηθητικά. Η διάταξη είναι η εξής: Σχημ.3.1: Μέτρηση αντίστασης γείωσης ηλεκτροδίου Τ με βοηθητικά ηλεκτρόδια Διαμέσου του ηλεκτροδίου Τ από το οποίο πρόκειται να μετρηθεί η αντίσταση και ενός βοηθητικού ηλεκτροδίου Α ρέει ένα ρεύμα Ι. Η απόσταση Τ-Α είναι μεγάλη συγκρινόμενη με το μήκος του ηλεκτροδίου Ρ. Μετρείται επίσης η τάση U μεταξύ του Τ και του βοηθητικού ηλεκτροδίου Ρ. Επομένως, η τιμή της αντίστασης που ψάχνουμε είναι U/I. Στη συγκεκριμένη περίπτωση χρησιμοποιείται εναλλασσόμενο ρεύμα για να αποφεύγονται προβλήματα με την ηλεκτρόλυση του εδάφους. Για τις μετρήσεις χρησιμοποιήθηκε ένα γειωσόμετρο που δίνει απ ευθείας την τιμή της αντίστασης γείωσης (Σχημ.3.2). Με αυτή τη μέθοδο μπορεί να υπολογιστεί και η ειδική αντίσταση του εδάφους ρ χρησιμοποιώντας τους τύπους από τον ΠΙΝ

43 Σημ.3.2: Γειωσόμετρο Σε ομοιογενή εδαφη τα αποτελέσματα της μεθόδου είναι ανεξάρτητα της απόστασης Τ-Α. Σε μη ομογενή εδάφη όμως, που υπάρχουν στρώματα με διαφορετικές ειδικές αντιστάσεις, η αύξηση της απόστασης Τ-Α αυξάνει την επίδραση των κατωτέρων στρωμάτων. Επομένως αυτές οι αυξομειώσεις επιδρούν στην τιμή της αντίστασης. Στην πράξη, η αντίσταση γείωσης, μετριέται με επανάληψη των μετρήσεων, αυξάνοντας την απόσταση Τ-Ρ, για μια σταθερή απόσταση Τ-Α. Τα αποτελέσματα σχεδιάζονται σαν συνάρτηση της Τ-Ρ και το αποτέλεσμα είναι μια ανερχόμενη καμπύλη που στο μέσον της εικονίζεται η αλλαγή κλίσης. Στα ομοιογενή εδάφη η μορφή της καμπύλης παραμένει ίδια παρά την αύξηση της απόστασης Τ-Α. Σε εδάφη όπου τα κατώτερα στρώματα έχουν μικρότερη ειδική αντίσταση ρ, π.χ. εδάφη με στρώματα νερού, η καμπύλη γίνεται πλατύτερη στο μεσαίο τμήμα της και αντίστοιχα για κατώτερα στρώματα με μεγαλύτερη ειδική αντίσταση η καμπύλη πλαταίνει στο μεσαίο τμήμα της. Ακολούθως παρουσιάζονται μερικές κατανομές του ρεύματος σε διάφορα στρώματα του εδάφους: α β γ Σχημ.3.3: Κατανομή ρεύματος σε διάφορα στρώματα του εδάφους β. Μέθοδος κατανεμημένων ηλεκτροδίων Στην περίπτωση που τα συστήματα γείωσης είναι πολύ μεγάλα, π.χ. σταθμοί ηλεκτρικής ενέργειας, με την προηγούμενη μέθοδο απαιτείται η απόσταση Τ-Α να είναι της τάξης km. Χρησιμοποιείται μια άλλη μέθοδος, λοιπόν, στην οποία (Τ-Ρ)=b και Τ-Α=c η οποία εικονίζεται στο Σχημ

44 α:ταινία μεγάλου μήκους β:σφαιρικό ηλεκτρόδιο Σχημ.3.4: Συντελεστής διόρθωσης της απόστασης b και της απόστασης σ του ηλεκτροδίου του ρεύματος γείωσης Το διάγραμμα (α) ισχύει για ταινίες γείωσης, που η αντίσταση γείωσής τους μετράται είτε από το ένα άκρο είτε από το μέσον τους. Το σχήμα (β) αφορά σφαιρικά ηλεκτρόδια που αν και δεν χρησιμοποιούνται στην πράξη, οι υπολογισμοί με αυτά δίνουν πολύ καλά προσεγγιστικά αποτελέσματα. Διευκολύνουν όταν αναφερόμαστε σε ένα ακτινωτό απλωμένο κύκλωμα γείωσης και ιδιαίτερα όταν αυτό αποτελείται ένα μεγάλο δίκτυο καθέτων ηλεκτροδίων γ. Μέτρηση με γειωσόμετρο αμπεροτσιμπίδα Το γειωσόμετρο αυτό πραγματοποιεί μέτρηση μόνο σε αντίσταση βρόχου. Οι δεγκάνες του αποτελούνται εσωτερικά από δύο πηνία. Το ένα πηνίο παρέχει ένα σήμα διέγερσης επάγοντας ένα δυναμικό Ε στο βρόχο που θέλουμε να μετρήσουμε και δημιουργείται ένα ρεύμα βρόχου Ι (Σχημ.3.5). Το όργανο μετρά το Ε και το Ι και υπολογίζει την αντίσταση βρόχου : E R (3.1) I Σχημ.3.5: Αρχή λειτουργίας γειωσόμετρου αμπεροτσιμπίδας Στην περίπτωση που το σύστημα γείωσης αποτελείται από πολλές ράβδους που συνδέονται παράλληλα (π.χ.: κολώνες δικτύου διανομής, συστήματα επικοινωνίας, βιομηχανικά κτίρια, κ.λπ.) και η κάθε μία γειώνεται ξεχωριστά σχηματίζεται ένα δίκτυο γείωσης. 37

45 Αν θέλουμε να μετρήσουμε μία γείωση π.χ. την R 1 του δικτύου του σχήματος τότε δημιουργείται το ισοδύναμο κύκλωμα του Σχημ.3.6: Σχημ.3.6:Ισοδύναμο κύκλωμα συστήματος γείωσης Όπου: R 1 είναι η προς μέτρηση αντίσταση γείωσης R 0 είναι η ισοδύναμη αντίσταση των υπολοίπων γειώσεων που συνδέονται παράλληλα. Με τη νέα αυτή τεχνική οι μετρήσεις των βρόχων γείωσης μπορούν να πραγματοποιηθούν χωρίς να σπάσουμε το κύκλωμα. Το όργανο λοιπόν, τυπικά θα μετρήσει την αντίσταση γείωσης: R=R 1 +R 0 (3.2) Η παραπάνω σχέση ισχύει μόνον υπό τον όρο ότι είναι δυνατό να αγνοηθεί η επίδραση της «αμοιβαίας επιρροής» μεταξύ των ράβδων γείωσης που συνδέονται παράλληλα, δηλαδή με ράβδους τοποθετημένες σε επαρκή απόσταση μεταξύ τους (η απόσταση αυτή πρέπει να είναι ίση με τουλάχιστον 5 φορές το μήκος της ράβδου ή 5 φορές το μέγιστο της διαγωνίου ανάλογα τον γειωτή) έτσι ώστε να μην επηρεάζει η μία ράβδος την άλλη. Με την παραδοχή αυτή θεωρούμε ότι η ισοδύναμη αντίσταση R 0, λόγω των μεγάλων μηκών του δικτύου, είναι τόσο μικρή που τυπικά την θεωρούμε R 0 =0. Με τον τρόπο αυτό, η αντίσταση που μετριέται είναι ίση με την R 1. Άρα: R=R 1 (3.3) Επαναλαμβανόμενοι έλεγχοι με τις παραδοσιακές μεθόδους μέτρησης έδειξαν ότι η παραπάνω παραδοχή ευσταθεί απόλυτα. Το όργανο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για μετρήσεις αντίστασης βρόχου. Σε περίπτωση που πρέπει να εξεταστεί ένα σύστημα που είναι κατασκευασμένο από μια μόνο ράβδο πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα δεύτερο ηλεκτρόδιο ή μια άλλη γείωση συνδέοντάς τες μεταξύ τους ώστε να δημιουργηθεί ένας τεχνητός βρόχος. 38

46 Σχημ.3.7:Γειωσόμετρο-αμπεροτσιμπίδα (FLUKE 1630 earth ground clamp) Το εικονιζόμενο όργανο (Σχημ.3.7) είναι αυτό που χρησιμοποιήθηκε για τις μετρήσεις της αντίστασης γείωσης των κτιρίων του Πανεπιστημίου. Αρχικά έγιναν δοκιμαστικές μετρήσεις και με την μέθοδο των συγκεντρωμένων ηλεκτροδίων και το κι εφόσον αποδείχθηκε ότι το όργανο παρουσιάζει μεγαλύτερη ακρίβεια και εξυπηρετεί στην εξοικονόμηση χρόνου προτιμήθηκε. Έχει εύρος τιμών από Ω έως 1500 Ω οπότε μας καλύπτει για τις τιμές των αντιστάσεων γείωσης που είναι προς μέτρηση. 39

47 Β. ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΧΑΡΤΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ Στους πίνακες μετρήσεων που ακολουθούν υπάρχει και αναφορά σε φωτογραφίες σημείων που πρέπει να επισημανθούν. Οι φωτογραφίες παρουσιάζονται στο Παράρτημα που βρίσκεται στο τέλος των μετρήσεων. 40

48 Κτίρια Ηλεκτρολόγων *α.κ.: αγωγός καθόδου *κσ: μέτρηση κάτω από τη σύνδεση αγωγού καθόδου-γείωσης. *πσ:μέτρηση πάνω από τη σύνδεση αγωγού καθόδου-γείωσης. Ημερομηνία: 5/3/2013 Εαρινή: 20/7/2013 A/A Κτίριο Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο Εαρινή μέτρηση 1 Βαρέα ΗΜ (4) 0,5 1,5 2 1,17 1,564 3 κομμένος α.κ. Φωτ.1 4 κομμένος α.κ. Φωτ.2 5 κομμένος α.κ. Φωτ ,49 0,48 8 1,489 9 κομμένος α.κ ,691 0, ,594 0, ,866 0, κομμένος α.κ. Φωτ.4 15 κομμένος α.κ. Φωτ.5 16 κομμένος α.κ. Φωτ.6 17 κομμένος α.κ. Φωτ.7 41

49 A/A Κτίριο Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο 18 κομμένος α.κ. Φωτ.8 19 κομμένος α.κ. Φωτ.9 Εαρινή μέτρηση Πολυόροφο (5) ΑΠ (9) Δεν εχει α.κ. Λείπουν όλοι οι α.κ. 1 Κάτω κτίριο ΗΜ ,2 11 Δεν πιάνεται από το όργανο Δεν πιάνεται από το όργανο 15 0,2 9,6 16 Δεν πιάνεται από το όργανο 17 1 Νέο κτίριο (26δ) 0,97 0,992 2 Νέο κτίριο 0,727 0,993 3 Νέο κτίριο 0,64 0,653 4 Νέο κτίριο 133, Νέο κτίριο 1,058 1,067 6 Νέο κτίριο 112,3 101,3 7 Νέο κτίριο 0,593 0,596 8 Νέο κτίριο 9 Νέο κτίριο 1,112 Καλή σύνδεση 1, Νέο κτίριο 0,534 0,544 Κτίριο Παιδαγωγικού 1 Παιδαγωγικό Κομμένος ακ Φωτ.10 42

50 Κτίριο Πολιτικών Μηχανικών Ημερομηνία: 11/3/2013 Εαρινή: 20/7/2013 A/A Κτίριο Ύψος μέτρησης Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο Εαρινή μέτρηση 1 Πολιτικών Μηχανικών 1,5 Φωτ.11 α,β 1,555 Πολ.Μ. 2 Πολ.Μ. πσ ,6 Πολ.Μ. κσ ,4 3 Πολ.Μ. 1,25 1,267 4 Πολ.Μ. 1,14 1,15 5 Πολ.Μ. 1,41 1,418 6 Πολ.Μ. 1,6 1,605 7 Πολ.Μ. 1,19 1,207 8 Πολ.Μ. 2,36 1,99 9 Πολ.Μ. 1,51 1,54 43

51 A/A Κτίριο Ύψος Τιμή αντίστασης Κατάσταση/ Εαρινή μέτρησης (Ω) Σχόλιο μέτρηση 10 Πολ.Μ. 1,7 6,48 11 Πολ.Μ. 1,74 1,828 12α Πολ.Μ. 12β Πολ.Μ. 13 Πολ.Μ. 1,408 1, Πολ.Μ. κσ 1,132 1,123 Πολ.Μ. πσ 1,277 1, Πολ.Μ. πσ 1,33 1,312 Πολ.Μ. κσ 1,33 1, Πολ.Μ. πσ 1,74 1,293 Πολ.Μ. κσ 1,33 1, Πολ.Μ. 1,16 1,31 18 Πολ.Μ. 1,37 1,42 19 Πολ.Μ. 20 Πολ.Μ. 1,78 6, Πολ.Μ. 2,05 1, Πολ.Μ. πσ 1,923 καλή σύνδεση 1,828 Πολ.Μ. κσ 1,923 1, Πολ.Μ. πσ 100,5 Διορθώθηκε 1,748 Πολ.Μ. κσ 9,05 1, Πολ.Μ. 2,03 1, Πολ.Μ. 2,544 2,61 26 Πολ.Μ Πολ.Μ. Κακή σύνδεση Φωτ Πολ.Μ. Κακή σύνδεση Φωτ Πολ.Μ. Διορθώθηκε 7,04 κσ Κακή σύνδεση 40,2 πσ 30 Πολ.Μ. κομμένος α.κ. Φωτ Πολ.Μ. 1,58 1, Πολ.Μ. 1,52 1, Πολ.Μ. 1,36 1,36 34 Πολ.Μ. 1,51 1, Πολ.Μ. 1,72 1, Πολ.Μ. 37 Πολ.Μ. 38 Πολ.Μ. 39 Πολ.Μ. 40 Πολ.Μ. 1,2 1,2 41 Πολ.Μ. 1,26 1, Πολ.Μ. 50,3 44

52 A/A Κτίριο Ύψος μέτρησης Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο Εαρινή μέτρηση (20/7) 43 Πολ.Μ. 1,35 1, Πολ.Μ. 1,17 1, Πολ.Μ. 1,46 τρεχούμενο νερό 1,31 46 Πολ.Μ. 1,32 1, Πολ.Μ. 0,77 0,83 48 Πολ.Μ. 49α Πολ.Μ. 49β Πολ.Μ. 1,56 1, Πολ.Μ. 1,43 1,43 51 Πολ.Μ. 1,74 1, Πολ.Μ. 1,28 1,28 53 Πολ.Μ. 0,78 1, Πολ.Μ. 1,62 1, Πολ.Μ. 1,63 1, Πολ.Μ. 1,69 1, Κτίρια Θετικών Επιστημών: Ημερομηνία: 20/3/2013 Εαρινή: 18/7/

53 A/A 1 Κτίριο Αμφ.Φυσικής Βιολ (13) Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση / Σχόλιο κομμένος α.κ. Φωτ.15 2 κομμένος α.κ. Φωτ.16 3 Φυσική (12) 4 ΑΘΕ κομμένος α.κ. Φωτ.17 5 ΑΘΕ» Φωτ.18 6 ΑΘΕ» Φωτ.19 7 ΑΘΕ» Φωτ.20 8 ΑΘΕ» Φωτ.21 9 ΑΘΕ» Φωτ ΑΘΕ» Φωτ ΑΘΕ» Φωτ ΑΘΕ» Φωτ ΑΘΕ» Φωτ ΑΘΕ 15 ΑΘΕ Κομμένος ακ, Φωτ ΑΘΕ κομμένος α.κ. Φωτ ΑΘΕ 18 ΑΘΕ 19 ΑΘΕ 20 ΑΘΕ κομμένος α.κ. Φωτ.29 Εαρινή μέτρηση 21 ΑΘΕ κομμένος α.κ. Φωτ.30 Βιολογικο- 22 Μαθηματικό(21) 2,8 2,8 23 Φυσική (26γ) Δεν έχει α.κ. 24 Νότιο Χημείας(10)» 25 Βόρειο Χημείας (11)» 26 (26α)» 46

54 Γεωλογικό: Ημερομηνία: 20/3/2013 Εαρινή: 18/7/2013 A/A Κτίριο Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο Εαρινή μέτρηση 1 Γεωλογικό 2 Γεωλογικό 3 Γεωλογικό 4 Γεωλογικό 1,25 1,007 5 Γεωλογικό δεν πιάνεται από οργανο 6 Γεωλογικό 80, Γεωλογικό 1,35 0,98 8 Γεωλογικό κομμένος ακ. Φωτ.31 9 Γεωλογικό» Φωτ Γεωλογικό» Φωτ Γεωλογικό» Φωτ Γεωλογικό» Φωτ Γεωλογικό» Φωτ Γεωλογικό 52,4 15 Γεωλογικό 0,925 0, Γεωλογικό 0,71 0, Γεωλογικό 50,3 18 Γεωλογικό 1,3 0, Γεωλογικό 20 Γεωλογικό 1,8 0, Γεωλογικό 22 Γεωλογικό 1,99 Βλάβη 47

55 A/A Κτίριο Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο Εαρινή μέτρηση 23 Γεωλογικό 4,5-27 Βλάβη 24 Γεωλογικό δεν πιάνεται από όργανο 25 Γεωλογικό 1,12 1, Γεωλογικό 3,29 6, Γεωλογικό 0,966 0, Γεωλογικό 0,877 0, Γεωλογικό 0,82 0,84 30 Γεωλογικό 1,03 1, Γεωλογικό 32 Γεωλογικό 0,89 0, Γεωλογικό 0,97 0, Κτίρια Χημικών Μηχανικών και Μηχανολόγων Μηχανικών: Ημερομηνία: 20/3/2013 Εαρινή: 18/7/2013 A/A Κτίριο Τιμή Κατάσταση/ Εαρινή αντίστασης (Ω) Σχόλιο μέτρηση 1 Βαρέα Μηχανολόγων (6) κομμένος ακ Φωτ.37 Πολυόροφο Μηχανολ (7) Δεν έχει α.κ. 2 Χημικοί Μηχανικοί (22) 1,3 1,3 3 Χημικοί Μηχανικοί (22) 1,3 1,3 4 Χημικοί Μηχανικοί (22) 32,3 70,07 5 Χημικοί Μηχανικοί (22) 49,8 101,4 48

56 A/A Κτίριο Τιμή Κατάσταση/ Εαρινή αντίστασης (Ω) Σχόλιο μέτρηση 6 Νέο κτίριο Χημ.Μηχ. (46) 0,47 0,48 7 Νέο κτίριο Χημ.Μηχ. (46) 1086 κσ 1219 πσ 8 Νέο κτίριο Χημ.Μηχ. (46) 0,32 0,333 9 Νέο κτίριο Χημ.Μηχ. (46) 450,4 10 Νέο κτίριο Χημ.Μηχ. (46) 0,283 0,29 11 Νέο κτίριο Χημ.Μηχ. (46) 0,433 0, Νέο κτίριο Χημ.Μηχ. (46) 0,8 καλή σύνδεση 0, Νέο κτίριο Χημ.Μηχ. (46) 0,6 0, Μετρήσεις σε Πρυτανεία Κτίριο ΗΥ: Ημερομηνία: 23/3/2013 Ύψος Τιμή Κατάσταση/ A/A Κτίριο μέτρησης αντίστασης Σχόλιο 1 ΠΡΥΤΑΝΕΙΑ δεν έχει ακ Εαρινή μέτρηση 1 ΗΥ δεν έχει ακ 49

57 Προκάτ κτίρια πάνω από την πρυτανεία (ΕΥ-Ο) 50

58 Ημερομηνία: 11/4/2013 Εαρινή: 19/7/2013 Τιμή Εαρινή A/A Κτίριο αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο μέτρηση 1 ΕΥ 0,71 0,709 2 ΕΥ 37,4 119,1 3 ΕΥ 0,7 0,654 4 ΕΥ 0,81 0,844 5 ΕΥ 0,85 0,871 6 ΕΥ ΕΥ κομμένος ακ Φωτ.38 8 ΕΥ 0,95 0,968 9 ΕΥ 0,77 0, ΕΥ 0,65 0, ΕΥ 0,63 0, ΕΥ 0,59 0, ΕΥ 0,5 0, ΕΥ 0,54 0, ΕΥ 0,65 0, ΕΥ 0,97 0, ΕΥ 7,85 540,4 18 ΕΥ 0,96 0, ΕΥ 0,65 0, ΕΥ 1,02 0, ΕΥ 546 0, ΕΥ 0,8 0,78 23 ΕΥ 6,3 6, ΕΥ 1,11 25,57 25 ΕΥ Κομμένος ακ, Φωτ ΕΥ 1,09 3,792 1 Α 0,75 0,758 2 Α 0,93 1,031 3 Α 0,58 0,991 4 Α 1,04 καλή σύνδεση 1,23 5 Α 0,63 0,871 6 Α 0,57 6,877 7 Α 0,53 0,628 8 Α 0,564 0,6 9 Α 0,87 0,894 51

59 Τιμή Εαρινή A/A Κτίριο αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο μέτρηση 10 Α Α 0,966 1, Α 0,594 0, Α 0,57 0, Α 0,56 0, Α 0,55 0,56 16 Α 0,42 0, Α 0,54 0,558 1 Β 0,68 0,691 2 Β 1,2 1,194 3 Β 0,81 0,827 4 Β 0,52 0,534 5 Β 0,55 0,572 6 Β 0,587 0,597 7 Β 0,65 0,73 8 Β 0,74 0,81 9 Β 1,077 1, Β 1,076 1, Β 0,84 0, Β 0,66 0, Β 0,54 0, Β 0,82 0, Β 0,62 0, Β 0,64 0, Β 0,99 πσ 0,974 Β 0,96 κσ 0, Β 0,85 0,864 1 Γ 0,79 0,794 2 Γ 0,76 0,773 3 Γ 0,773 0,785 4 Γ 0,87 0,873 5 Γ 1,219 πσ 0,918 Γ 1,216 κσ 0,916 6 Γ 0,986 0,985 52

60 Τιμή Εαρινή A/A Κτίριο αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο μέτρηση 1 Δ 0,73 0,741 2 Δ 0,79 0,799 3 Δ 1,169 1,234 4 Δ 1,25 Πιθανή βλάβη 181,4 5 Δ 0,82 1,191 6 Δ 0,735 0,751 1 Ε 0,82 1,106 2 Ε 1,01 1,084 3 Ε 16,18 9,695 4 Ε 82,6 236,4 5 Ε 1,43 Πιθανή βλάβη 86,43 1 ΣΤ 0,52 0,546 2 ΣΤ 0,599 0,611 3 ΣΤ 0,528 0,54 4 ΣΤ 0,53 0,538 5 ΣΤ 0,62 0,623 6 ΣΤ 0,56 0,576 1 Ζ 81,3 216,2 2 Ζ Κομμένος α.κ. Φωτ.40 3 Ζ 81,96 222,7 1 Η Η 0,925 1,004 3 Η 0,892 0,961 1 Θ Περίφραξη 2 Θ 2,982 καλή σύνδεση 2,99 3 Θ 2,945 4 Θ 1,049 5 Θ 1,049 6 Θ Περίφραξη 7 Θ Περίφραξη 1 Ι 0,66 0,67 2 Ι 1,107 1,121 53

61 Τιμή Εαρινή A/A Κτίριο αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο μέτρηση 3 Ι 0,656 0,668 4 Ι 0,501 0,516 5 Ι 0,659 0,672 6 Ι 1,6 1,683 7 Ι Περίφραξη 8 Ι Περίφραξη 1 Κ 2,96 2,252 2 Κ 0,874 0,868 3 Κ 21,4 46,59 4 Κ 1,231 1,459 5 Κ 0,715 0,779 6 Κ 1,172 1,183 1 Λ 0,892 0,904 2 Λ 163,9 2,293 3 Λ 1,179 1,025 4 Λ 1,179 1,149 5 Λ 0,797 0,805 6 Λ 0,606 0,615 7 Λ 0,705 0,717 1 Μ 0,785 1,605 2 Μ 0,78 Πιθανή βλάβη 166,1 3 Μ 0,754 0,856 4 Μ 0,763 0,952 1 Ν 0,672 0,679 2 Ν 0,676 0,686 3 Ν 1,008 1,019 4 Ν 1,072 1,076 5 Ν 0,881 0,749 6 Ν 0,892 0,786 1 Ξ 0,899 0,98 2 Ξ 0,909 1,057 3 Ξ 0,604 0,61 4 Ξ 0,586 0,592 5 Ξ 0,539 0,548 54

62 Τιμή Εαρινή A/A Κτίριο αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο μέτρηση 6 Ξ 0,571 0,58 1 Ο 0,55 0,562 2 Ο 0,591 0,6 3 Ο 0,911 1,011 4 Ο 1,028 Πιθανή βλάβη 37,18 5 Ο 0,657 0,997 6 Ο 0,626 0, Μετρήσεις στα προκατ κτίρια δίπλα από την πρυτανεία (Α-ΣΤ): 55

63 Ημερομηνία: 11/4/2013 Εαρινή: 18/7/2013 A/A Τιμή Εαρινή Κτίριο αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο μέτρηση 1 Α 0,838 0,848 2 Α 0,707 0,718 3 Α 1,058 1,07 4 Α 0,802 0,811 1 Β 303,9 318,4 2 Β 0,981 1,021 3 Β 0,801 0,829 4 Β 1,42 1,438 Γ δεν έχει ακ 1 Δ 0,686 0,693 2 Δ 0,686 0,688 3 Δ Κομμένος α.κ., Φωτ.41 4 Δ 0,807 0,819 5 Δ 0,734 0,755 6 Δ 0,658 0,681 7 Δ 0,692 0,707 8 Δ 0,758 0,777 9 Δ 0,651 0, Δ 0,798 0,819 56

64 A/A Κτίριο Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο Εαρινή μέτρηση 1 Ε 0,725 0,733 2 Ε Δεν μετρήθηκε, κάγκελα 3 Ε 0,942 0,963 4 Ε 0,682 0,698 5 Ε 1,023 1,046 6 Ε 1,472 1,508 1 Ζ 0,808 0,813 2 Ζ 1,146 1,126 3 Ζ 0,85 0,868 4 Ζ 0,712 0,728 5 Ζ 0,705 0,72 6 Ζ 0,659 0,684 1 Η 0,838 0,877 2 Η 0,873 0,888 3 Η κομμένος ακ, Φωτ.42 4 Η κομμένος ακ Φωτ.43 5 Η 2,169 2,237 6 Η 23,4 39,72 1 ΣΤ μέσα σε σωλήνα 2 ΣΤ μέσα σε σωλήνα 3 ΣΤ μέσα σε σωλήνα 4 ΣΤ μέσα σε σωλήνα 5 ΣΤ 0,18 μέσα σε σωλήνα 0,185 6 ΣΤ μέσα σε σωλήνα 57

65 Προκατ κτίρια Οικονομικού- Αρχιτεκτονικής: Ημερομηνία:11/4/2013 Εαρινή:19/7/2013 A/A Κτίριο Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο Εαρινή μέτρηση 1 Αρχιτ.Μηχ. 0,912 0,929 2 Αρχιτ.Μηχ... δεν μετρήθηκε (κάγκελα) - 3 Αρχιτ.Μηχ. 0,412 0,637 4 Αρχιτ.Μηχ. Φωτ.44 3,29 5 Αρχιτ.Μηχ. 0,04 Ομοίως με φωτ.44 0,04 6 Αρχιτ.Μηχ. 0,04» 0,04 7 Αρχιτ.Μηχ. 0,04» 0,04 8 Αρχιτ.Μηχ. 0,04» 0,04 58

66 A/A Κτίριο Τιμή αντίστασης (Ω) Κατάσταση/ Σχόλιο Εαρινή μέτρηση 1 Α 0,919 0,932 2 Α 0,925 Σύνδεση Φωτ.45 0,931 3 Α 1,062 Σύνδεση Φωτ.46 1,074 4 Α δεν μετρήθηκε λόγω σωλήνα _ δεν μετρήθηκε λόγω _ 5 Α σωλήνα 6 Α 1,021 1,039 1 Β 0,204 0,311 2 Β 0,193 0,204 3 Β 0,272 Γείωση σε υδροσωλήνα, Φωτ.47 0,278 4 Β 0,227 0,229 5 Β 0,041 _ 6 Β 0,237 0,253 Γ χωρίς ακ 1 Δ Κομμένος ακ χαμηλά άλλη συνδεση ψηλα - Φωτ.48α,β 2 Δ 0,226 0,239 3 Δ 0,039 0,039 4 Δ 0,384 0,391 5 Δ 0,287 0,293 6 Δ 0,205 0,218 Ε Χωρίς ακ 1 ΣΤ 4,319 14,7 2 ΣΤ 0,041 0,04 3 ΣΤ 0,319 0,327 4 ΣΤ 0,226 0,229 5 ΣΤ 0,048 0,05 6 ΣΤ 0,279 0,285 59

67 11/4/2013 Ζ δεν έχει ΣΑΠ Η» Θ» Ι» Κ» Λ» Μ» Ν» Ξ» Ο» Π» Ρ» Σ» Συνεδριακό Κέντρο Πανεπιστημίου Ημερομηνία: 12/4/2013 Εαρινή: 19/7/

68 A/A Τιμή Κατάσταση/ Εαρινή Κτίριο αντίστασης Σχόλιο μέτρηση 1 Συνεδριακό 2 Συνεδριακό 2,76 2,87 3 Συνεδριακό 1,897 κσ 1,926 Συνεδριακό 1,904 πσ 1,931 4 Συνεδριακό 3,4 1,779 5 Συνεδριακό 7,3 2,827 6 Συνεδριακό 103,6 96,7 7 Συνεδριακό Κομμένος ακ, Φωτ.49 8 Συνεδριακό 273,9 564,9 9 Συνεδριακό 223,7 276,2 10 Συνεδριακό 305,8 226,2 11 Συνεδριακό 112,6 240,3 12 Συνεδριακό 333,3 943,3 13 Συνεδριακό 236,4 662,2 14 Συνεδριακό 127,2 238,6 15 Συνεδριακό 94,7 265,9 16 Συνεδριακό 118,6 294,1 17 Συνεδριακό 159,4 418,4 18 Συνεδριακό 3,219 3,9 19 Συνεδριακό Κομμένος ακ, Φωτ Συνεδριακό Κομμένος ακ, Φωτ Συνεδριακό 177,9 847,4 22 Συνεδριακό 175,7 515,4 23 Συνεδριακό 77,8 104,4 24 Συνεδριακό 2,69 2,822 61

69 Βιβλιοθήκη Πανεπιστημίου Πατρών: Ημερομηνία: 24/4/2013 Εαρινή: 19/7/2013 A/A Τιμή Κατάσταση/ Εαρινή Κτίριο αντίστασης Σχόλιο μέτρηση 1 Βιβλιοθήκη 1,312 1,239 2 Βιβλιοθήκη 1,526 1,545 3 Βιβλιοθήκη 1,307 Φωτ.52 1,331 4 Βιβλιοθήκη 1,06 Φωτ.53 1,084 5 Βιβλιοθήκη 1,42 Φωτ.54 1,449 6 Βιβλιοθήκη 1,277 καλή σύνδεση Φωτ.55 1,322 7 Βιβλιοθήκη 0,778 πσ Φωτ.56 0,797 Βιβλιοθήκη 0,777 κσ 0,797 8 Βιβλιοθήκη 12,22 9,91 9 Βιβλιοθήκη 8,71 7, Βιβλιοθήκη 9,066 2, Βιβλιοθήκη 1,612 31,8 12 Βιβλιοθήκη 112,6 Σύστημα ποτισματος 12,33 13 Βιβλιοθήκη 1,095 1,077 62