Ochrona odgromowa 

i przepięciowa

27.04.21 08:09

 

2

Rodzaje przepięć

Przepięcia  wewnętrzne  –  powstają  na  skutek  zwarć  niesymetrycznych, 

jedno-  i  dwufazowych  z  ziemią,  oraz  w  wyniku  takich  czynności 
łączeniowych,  jak  wyłączanie  nieobciążonych  transformatorów  i  linii, 
załączanie nieobciążonych linii długich, a także nagłą zmianą napięcia.

Ochronę  przed  przepięciami  wewnętrznymi  zapewniają  ograniczniki 

przepięć.

Przepięcia zewnętrzne (atmosferyczne) – mają charakter nieokresowy 

o  wartościach  dochodzących  do  kilku  tysięcy  kilowoltów  przy 
wyładowaniach  bezpośrednich  oraz  do  200  –  300  kV  przy 
wyładowaniach pobliskich (przepięcia indukowane).

Ochronę  przed  wyładowaniami  bezpośrednimi  zapewniają  zwody 

pionowe i poziome (przewody odgromowe), a przed przepięciami 
indukowanymi – ograniczniki przepięć.

27.04.21 08:09

 

3

Koordynacja izolacji

Koordynacja  izolacji  –  działania  polegające  na  stopniowaniu 

wytrzymałości  elektrycznej  izolacji  oraz  stosowaniu  ograniczników 
przepięć  obniżających  największe  wartości  przepięć  do  wartości 
mniejszych od założonego poziomu ochrony U

p

.

Izolacja  urządzeń  elektrycznych  powinna  charakteryzować  się 

wytrzymałością  na  przepięcia  krótkotrwałe  o  częstotliwości 
sieciowej  oraz  udarowe  nie  niższą  od  napięć  probierczych 
wytrzymywanych,  stosowanych  w  próbie  wytrzymałości  elektrycznej 
urządzeń.

Izolacja urządzeń elektrycznych i stosowane środki ochrony przepięciowej 

powinny  być  tak  dobrane  i  zwymiarowane,  aby  nie  dochodziło  do  jej 
przebicia,  a  jeżeli  już  do  niego  musi  dojść,  to  tylko  w  części  izolacji 
równoległej,  której  przebicie  nie  powoduje  trwałych  uszkodzeń,  czyli 
np. w powietrzu.

27.04.21 08:09

 

4

Koordynacja izolacji

Zasada  koordynacji  izolacji  w  sieci 
WN 

z 

uziemionym 

punktem 

zerowym:

U

m 

– amplituda napięcia fazowego,

b – amplituda napięcia fazowego 

w przypadku 1-fazowego zwarcia 

sąsiedniej fazy,

u

p

 – przebieg fali przepięciowej 

ograniczonej do wartości U

p

U

wp

 – napięcie wytrzymywane udarowe 

piorunowe 1,2/50 s

U

wł

 – napięcie wytrzymywane łączeniowe 

250/2500 s

k

b1

 – wsp. zapasu wytrzymałości dla 

napięć udarowych

k

b2

 – wsp. zapasu wytrzymałości dla 

napięć łączeniowych

27.04.21 08:09

 

5

Koordynacja izolacji

Współczynnik bezpieczeństwa (zapasu wytrzymałości izolacji)

- różnica pomiędzy wartością napięcia wytrzymywanego U

w

 a wartością 

przepięcia U

p

k

b

 = U

w

 – U

p

Rozróżniamy  współczynniki  bezpieczeństwa  dla  napięć  udarowych 

i współczynniki bezpieczeństwa dla napięć łączeniowych

27.04.21 08:09

 

6

Ochrona odgromowa

I. OBIEKTY ENERGETYCZNE

1.

Ochronę przed wyładowaniami bezpośrednimi stosuje się w:



Stacjach napowietrznych i wnętrzowych o napięciu 110 kV



Stacjach  transformatorowych  średnich  napięć  z  transformatorami 
o łącznej mocy powyżej 1600 kVA

2.

Ochronę budynków



Budynki  rozdzielni  i  nastawni  chroni  się  zgodnie  zasadami 
obowiązującymi w zakresie ochrony odgromowej obiektów budowli

3.

Uziomy



Naturalne – jeżeli znajdują się w odległości mniejszej niż 10 m



Sztuczne – pionowe lub poziome (bednarka na głębokości 0,6 m)

27.04.21 08:09

 

7

Ochrona odgromowa

4.

Ochrona urządzeń i aparatów elektroenergetycznych

Zwody poziome – strefa ochronna zapewniana przez dwa zwody poziome 

27.04.21 08:09

 

8

Ochrona odgromowa

4.

Ochrona urządzeń i aparatów elektroenergetycznych

Zwody pionowe – strefa ochronna zapewniana przez dwa zwody pionowe

27.04.21 08:09

 

9

Ochrona odgromowa

4.

Ochrona urządzeń i aparatów elektroenergetycznych

Sposób wyznaczania stref 
ochronnych przy zastosowaniu 
jednego zwodu poziomego 
zawieszonego na wysokości H

27.04.21 08:09

 

1
0

Ochrona odgromowa

4.

Ochrona urządzeń i aparatów elektroenergetycznych

Sposób wyznaczania 
stref ochronnych przy 
zastosowaniu dwóch 
zwodów pionowych 
o wysokości H

27.04.21 08:09

 

1
1

Ochrona odgromowa

5.

Ochrona linii elektroenergetycznych



Linie  na  konstrukcjach  stalowych  powinny  być  chronione  na  całej 
długości, jednym lub dwoma przewodami odgromowymi



kąt ochrony dla skrajnych przewodów nie powinien być większy niż: 

30

o

 – dla linii 110 kV

20

o

 – dla linii 220 kV i więcej



kąt  ochrony  dla  środkowego  przewodu  (pomiędzy  dwoma 
przewodami odgromowymi) nie może przekraczać 60

o



przewody odgromowe na każdym słupie powinny być uziemione



Linie  bez  przewodów  odgromowych  powinny  być  w  niego  wyposażone 
1-2 km przed wejściem do stacji

27.04.21 08:09

 

1
2

Ochrona odgromowa

II. OBIEKTY BUDOWLANE

W  Polsce  zagadnienia  ochrony  odgromowej  regulują  zasadniczo 

dwie normy:



PN-86/E-05003

- Ochrona odgromowa obiektów budowlanych



PN-IEC 61024

- Ochrona odgromowa obiektów budowlanych

Kryteria stosowania ochrony odgromowej 

według normy PN-86/E-05003



Podział obiektów budowlanych



Obiekty produkcyjne i magazynowe oraz nie zagrożone wybuchem oraz 
budynki mieszkalne, użyteczności publicznej itp.



Obiekty zagrożone wybuchem



Inne nie wymieniowe powyżej, np.. Kolejki linowe, mosty, dźwigi itp. 

27.04.21 08:09

 

1
3

Ochrona odgromowa

2.

Rodzaje ochrony odgromowej



podstawowa



obostrzona



w wykonaniu specjalnym

3.

Obiekty wymagające ochrony podstawowej to np.:



budynki  nie  występujące  w  zwartej  zabudowie  o  wysokości  powyżej 
15 m i powierzchni ponad 500 m

3



budynki  użyteczności  publicznej,  w  których  mogą  przebywać  ludzie 
w dużych grupach (ponad 50 osób)



budynki przeznaczone dla osób o ograniczonej zdolności poruszania się



obiekty o dużej wartości historycznej, materialnej lub kulturalnej



budynki wyższej użyteczności publicznej (policja, straż, urzędy)

27.04.21 08:09

 

1
4

Ochrona odgromowa

4.

Obiekty nie wymagające ochrony odgromowej



obiekty usytuowane w strefie ochronnej sąsiadujących obiektów



budynki  o  wysokości  nie  przekraczającej  25  m,  usytuowane  w  zwartej 
zabudowie

5.

Elementy ochrony odgromowej



zwody – powinny wytrzymywać przepływ prądu piorunowego. Zwodami 
mogą  być  elementy  konstrukcyjne  obiektu  (zwody  naturalne)  lub 
przewody  umieszczone  tylko  w  celach  ochrony  odgromowej  (zwody 
sztuczne)



przewody  odprowadzające  –  w  pierwszej  kolejności  należy 
wykorzystywać elementy konstrukcyjne budynku (przewody naturalne), 
a w przypadku ich braku – przewody sztuczne



przewody uziemiające – elementy łączące przewody odprowadzające 
z uziomem. W miejscu ich połączenia powinny być zaciski probiercze.

27.04.21 08:09

 

1
5

Ochrona odgromowa



uziomy  –  zaleca  się  stosowanie  przede  wszystkim  wykorzystywanie 
uziomów  naturalnych  obiektu  budowlanego.  W  przypadku  uziomów 
sztucznych zaleca się stosowanie uziomów otokowych.

Norma  PN-IEC  61024  wprowadza  podział  uziomów  stosowanych  do 
celów ochrony odgromowej na:



typu  A,  do  którego  należą  uziomy  pionowe  oraz  poziome 
(promieniowe) 

dołączone 

do 

każdego 

z 

przewodów 

odprowadzających instalacji piorunochronnej



typu  B,  do  którego  należą  uziomy  otokowe,  kratowe 
i fundamentowe.

27.04.21 08:09

 

1
6

Ochrona przepięciowa

I. OBIEKTY ELEKTROENERGETYCZNE

Ważne  urządzenia  elektroenergetyczne  (transformatory,  linie  kablowe  itp.) 

powinny  być  chronione  przed  skutkami  przepięć  za  pomocą 
ograniczników przepięć. W przypadku mniej ważnych urządzeń mogą 
być stosowane również: iskierniki lub odgromniki wydmuchowe.

1.

Iskierniki – najprostszy środek ochrony przeciwprzepięciowej. Działa w 
wyniku  przekroczenia  wytrzymałości  elektrycznej  przerwy  powietrznej 
pomiędzy elektrodami, co doprowadza do zwarcia obwodu z ziemią. Po 
zadziałaniu  płynie  prąd  następczy,  który  musi  być  wyłączony  przez 
wyłącznik. 

Stosowanie 

iskierników 

ma 

sens 

w 

liniach 

z układem automatyki samoczynnego ponownego zasilania SPZ.

27.04.21 08:09

 

1
7

Ochrona przepięciowa

2.

Odgromniki  wydmuchowe    –  podstawowy  element  stanowi  iskiernik 

umieszczony  w  rurze  z  materiału  gazującego. Gaszenie  łuku  następuje 

wskutek  wydmuchu  gazów  wydzielających  się  ze  ścianek  tulei 

wykonanej z materiału silnie gazującego.

Instalując  odgromniki  wydmuchowe  należy  zachować  dodatkową  przerwę 
izolacyjną między linią pod napięciem a górną elektroda iskiernika wewnętrznego, 
w zależności od napięcia znamionowego i rodzaju chronionych urządzeń.

Wyszczególnienie

Typ odgromnika

OWS-18

OWS-25

OWS-37

Przerwa zew. przy ochronie izolacji w [mm] 
- linii, podejść, głowic kablowych

40

50

70

- transformatorów

25

35

50

Wymiary strefy wydmuchowej w [m]
- max. średnica stożka wydmuchowego

1,2

1,5

1,2

- wysokość stożka

2,0

2,5

2,0

27.04.21 08:09

 

1
8

Ochrona przepięciowa

Odgromniki  wydmuchowe  o  konstrukcji  rurowej  (a)  i  szczelinowo-śrubowej  (b)  oraz 

przebieg napięcia i prądu następczego (c)

1 – elektroda górna

2 – elektroda dolna

3 – rura gazująca

4 – elektroda 
iskiernika 
      zewnętrznego

5 – okucie 
uziemione

6 – przerwa 
zewnętrzna

7 – wkładka 
śrubowa

8 – linia pod 
napięciem

9 – ekran sterujący

27.04.21 08:09

 

1
9

Ochrona przepięciowa

3.

Zaworowe  iskiernikowe  ograniczniki  przepięć  (odgromniki 

zaworowe)  –  są  zbudowane  z  iskierników  oraz  rezystorów 

o  nieliniowej  charakterystyce.  W  momencie  wystąpienia  przepięcia 

następuje  zadziałanie  iskiernika  i  przepływ  prądu  wyładowczego 

o  znacznej  wartości  (rezystancja  jest  mała).  Spadek  napięcia  na 

rezystancji  nieliniowej  nosi  nazwę  napięcia  obniżonego. 

Po  przepłynięciu  prądu  wyładowczego  przerwy  międzyelektrodowe  są 

nadal  zjonizowane  i  płynie  prąd  następczy.  Rezystancja  ogranicznika 

znacznie wzrasta i następuje przerwanie prądu następczego.
Rozróżnia  się  następujące  konstrukcje  iskierników  w  ogranicznikach 

zaworowych:



z łukiem swobodnym



z łukiem wirującym



z elektromagnetycznym wydłużeniem (wydmuchem) łuku

Jako materiał na rezystory stosuje się karborund (węglik krzemu SiC), w 

postaci  stosu  krążków  o  średnicy do  100  mm i wysokości  od  10 do  60 

mm.

27.04.21 08:09

 

2
0

Ochrona przepięciowa

Zaworowe  ograniczniki  przepięć:  a)  bez  sterowania;  b)  ze  sterowaniem;  c)  przebieg 

napięcia u i prądu wyładowczego i w ograniczniku

1  –  iskiernik  wielokrotny;  2  –  rezystory  zmiennooporowe;  3  –  iskierniki  z  rezystorami 
sterującymi; u

p

 – przebieg fali przepięciowej; U

z

 – napięcie zapłonu; U

res

 – napięcie obniżone; I

m

 – 

amplituda prądu wyładowczego

27.04.21 08:09

 

2
1

Ochrona przepięciowa

4.

Beziskiernikowe ograniczniki przepięć – podstawowym elementem 

są  warystory  wykonane  z  tlenku  cynku  (ZnO)  o  silnie  nieliniowej 

charakterystyce prądowo-napięciowej:

I = kU



gdzie:
 - współczynnik nieliniowości
k - stała

Beziskiernikowy ogranicznik przepięć:

1 – zacisk przyłączeniowy

2 – ogranicznik ciśnienia w aparacie

3 – warystor

4 – obudowa izolacyjna

5 – zacisk uziemiający

27.04.21 08:09

 

2
2

Ochrona przepięciowa

Ch-ki napięciowo-prądowe ogranicznika przepięć z karborundu SiC

i warystorowego ZnO

27.04.21 08:09

 

2
3

Ochrona przepięciowa

Ch-ki napięciowo-prądowe różnych rezystorów i elementów

1 – liniowy

2 – karborundowy

3 – selenowy

4 – warystorowy

5 – dioda Zenera

27.04.21 08:09

 

2
4

Ochrona przepięciowa

Przykładowe rozwiązania 

ograniczników przepięć

a)

warystorowy

b)

iskiernikowy (SiC)

c)

ogranicznik (a) 
w podziałce (b)

27.04.21 08:09

 

2
5

Ochrona przepięciowa

5.

Parametry ograniczników przepięć

Napięcie  trwałej  pracy  ogranicznika  U

c

  –  największa  dopuszczalna  wartość 

skuteczna  napięcia  o  częstotliwości  sieciowej,  które  może  być  trwale 

przyłożone między zaciski ogranicznika

Napięcie  znamionowe  ogranicznika  U

Nr

  –  największa  dopuszczalna  wartość 

skuteczna  napięcia  o  częstotliwości  sieciowej,  przy  której  jest  zapewnione 

działanie ogranicznika w warunkach wystąpienia przepięcia

Napięcie obniżone ogranicznika U

res

 – szczytowa wartość napięcia występującego 

podczas przepływu znamionowego prądu wyładowczego

Znamionowy prąd  wyładowczy I

Nw 

– szczytowa wartość prądu  udaru prądowego, 

która jest stosowana do wyznaczenia poziomu ochrony ogranicznika (U

res

)

Graniczny  prąd  wyładowczy  I

wg

  –  szczytowa  wartość  prądu  udaru 

o  kształcie  4/10  s,  który  jest  stosowany  do  sprawdzenia  odporności 

ogranicznika na bezpośrednie wyładowanie piorunowe

Współczynnik  zwarcia  doziemnego  k

z

  –  iloraz  wartości  skutecznej  napięcia  fazy 

zdrowej  w  przypadku  zwarcia  doziemnego  jednej  z  faz  sąsiednich  do 

napięcia tej fazy bez takiego zwarcia.

27.04.21 08:09

 

2
6

Ochrona przepięciowa

Współczynnik  k

z

 przyjmuje wartości 1,4 w sieciach w uziemionym punktem 

zerowym oraz 1,9 w sieciach z izolowanym punktem zerowym

Na ograniczniku może wystąpić max. napięcie:
Chronione urządzenie powinno wytrzymywać napięcie: U

w

 

 k

b

U

res

; k

b

=1,3

6.

Zastosowanie ograniczników przepięć



Do  ochrony  urządzeń  stacji  połączonych  bezpośrednio  z  liniami 

napowietrznymi lub za pomocą odcinków kabli < niż 2 km



Przy każdym transformatorze energetycznym



Zaleca się stosowanie na wejściu każdego pola linii napowietrznej oraz 

do ochrony urządzeń rozdzielczych, pomiarowych w linii



Do ochrony linii kablowych łączących się z liniami napowietrznymi



Zaleca się stosowanie ograniczników do ochrony miejsc połączenia linii 

na  słupach  nieprzewodzących  z  linią  na  słupach  przewodzących  przez 

zainstalowanie ich na pierwszym słupie przewodzącym

3

sm

z

U

k

U 

27.04.21 08:09

 

2
7

Ochrona przepięciowa

II. OBIEKTY BUDOWLANE – instalacje elektryczne

1.

Kategorie instalacji elektrycznych



Kategoria IV – dotyczy początkowej części instalacji i zainstalowanych 
tam urządzeń, które powinny być dobrane z uwzględnieniem możliwości 
występowania  przepięć  atmosferycznych  i  łączeniowych;  patrząc  od 
strony zasilania do złącza lub rozdzielnicy głównej



Kategoria III – dotyczy części instalacji narażone na obniżone wartości 
przepięć; instalacje wewnętrzne



Kategoria II – dotyczy urządzeń przenośnych i ręcznych przyłączanych 
do instalacji odbiorczej



Kategoria  I  –  dotyczy  urządzeń  i  elementów  urządzeń  stosowanych 
w  zamkniętych  zestawach,  szczególnie  narażonych  na  przepięcia 
(urządzenia elektroniczne)

27.04.21 08:09

 

2
8

Ochrona przepięciowa

Podział  instalacji 
na kategorie

27.04.21 08:09

 

2
9

Ochrona przepięciowa

Napięcie sieci zasilającej 

względem ziemi [V]

Zalecane napięcia udarowe 

wytrzymywane w prze poszczególne 

kategorie instalacji

IV

III

II

I

 50

1500

800

500

330

 100

2500

1500

800

500

 150

4000

2500

1500

800

 300

6000

4000

2500

1500

 600

8000

6000

4000

2500

 1000

12000

8000

6000

4000

27.04.21 08:09

 

3
0

Ochrona przepięciowa

2.

Klasy ograniczników przepięć (wg norm VDE oznaczamy A, B, C, D, 
a wg norm ICE – I, II, III)



Klasa B (I) – (odgromniki) – należy instalować na początku instalacji (w 
złączu)  zasilanych  z  sieci  rozdzielczych  napowietrznych  oraz  z  sieci 
kablowych w budynkach z zewnętrzną instalacją odgromową



Klasa  C  (II)  –  (ogranicznik  przepięć)  –  należy  stosować  w  miejscach 
rozgałęzienia się instalacji w rozdzielnicach na poszczególnych piętrach 
budynku  oraz  w  rozdzielnicy  głównej  lub  w  złączu  w  budynkach  bez 
instalacji odgromowej zasilanych z sieci rozdzielczych kablowych



Klasa  D  (III)  –  ograniczniki  tej  klasy  instaluje  się  przeważnie 
w  puszkach  rozgałęźnych,  kanałach  instalacyjnych,  specjalnych 
gniazdach  wtyczkowych,  „przedłużaczach”  lub  bezpośrednio 
w chronionych urządzeniach.

27.04.21 08:09

 

3
1

Ochrona przepięciowa

Podział ograniczników przepięć na klasy

Klasa

Zakres zastosowania

Miejsce 

zainstalowania

Poziom 

ochrony

Obciążal

-ność 

prądowa

A

Ochrona linii napowietrznych 
niskiego napięcia

Słupy linii nn

Zgodnie 

z IEC

5–15 kA

B 

(I)

Ochrona instalacji IV kategorii 
(ochrona podstawowa)

Złącze, 
rozdzielnica 
główna

< 4 kV

100 kA

C 

(II)

Ochrona instalacji III kategorii

Złącze jeżeli nie 
stosuje się typu 
B, RG i piętrowe

<1,5–2,5 kV

5–15 kA

D (III)

Ochrona urządzeń w II 
kategorii

Puszki, gniazda, 
przedłużacze

<1 – 1,5 kV

1,5–5 kA

27.04.21 08:09

 

3
2

Ochrona przepięciowa

Różne układy połączeń ograniczników przepięć: a) w układzie TN-C; 

b) w układzie TN-C-S oraz TT; c) w układzie IT 

27.04.21 08:09

 

3
3

Ochrona przepięciowa

Przykład wykonania ochrony 
przepięciowej w instalacji 
TN-C-S: układ 2-stopniowy 
z zastosowanie ochronników 
klasy B w złączu oraz C 
w rozdzielnicy głównej

27.04.21 08:09

 

3
4

Ochrona przepięciowa

Rozmieszczenie ograniczników na szynie montażowej 

oraz wzajemne ich połączenie dla układu jak wcześniej

27.04.21 08:09

 

3
5

Ochrona przepięciowa

Przykład wykonania ochrony 
w instalacji o układzie TT

Z – złącze

R – rozdzielnica

1 – element indukcyjny

2 – ogranicznik typu B

3 – ogranicznik typu C

4 – wyłącznik ochronny

5 – szyna wyrównawcza główna

6 – szyna wyrównawcza miejscowa

27.04.21 08:09

 

3
6

Ochrona przepięciowa

Schemat przedstawiający miejsca zainstalowania i klasy ograniczników 

Przepięć (B, C, D) w instalacji elektrycznej