Phoenix Contact, Themamiddag Alles over bliksembeveiliging

Themadag Alles over
bliksembeveiliging
Voorjaar 2015

SCHAAP NEN-EN-IEC 62305
NEN-EN-IEC 62305
Bliksembeveiliging
Overspanningsbeveiliging
Uitval tgv Bliksemschade.
Voorzitter ABO
Adviesraad Bliksem- en Overspanningsbeveiliging
Voorzitter NEC 81 (NEN 1014 / NEN-EN-IEC 62305)
Japan 2006Zweden 2008
Michiel Hartmann
Vanaf 1979 deelnemer ICLP
Directeur / Eigenaar / Senior adviseur
Schaap Bliksembeveiliging en Ontstoringstechniek bv
Italië 2010Wenen 2012Shanghai 2014
Nederlandse vertegenwoordiger in
internationale normcommissies (IEC
en Cenelec)
Nederlandse norm Bliksembeveiliging
SCHAAP
Bliksembeveiliging
Ontstoringstechniek
Hartmann@SchaapBliksem.nl
Docent NEN cursus norm bliksembeveiliging
1/107

Bliksembeveiliging,
Specialist op
Schaap heeft 3 afdelingen:
Schaap Bliksembeveiliging (installatie afdeling)
Schaap Advies en Inspectie (onafhankelijke afdeling)
Overspanningsbeveiliging en
Ontstoringstechniek (EMC technieken).
Sinds 1779
Van koperslager tot advies en installatie bedrijf.
Aarding,
Schaap Ontstoringstechniek (installatie afdeling)
SCHAAP NEN-EN-IEC 62305 8
Hoofd kantoor Deventer Kantoor Rotterdam
Werkt landelijk vanuit 2 vestigingen
Deventer
Rotterdam - Hofleverancier
- ISO 9001
- VCA
2/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 10
NEN-EN-IEC 62305
Inleiding
1939
1952
1958
1971
1982
21-4-2015 11
Historie
NEN 1014
Beperkingen
Vanaf 1939
alleen gebouw beveiliging
gebaseerd op oude theorieën
1992
Nederlandse norm
NEN EN IEC 62305
2e editie van de 62305
NPR 1014 – 2009
Ed1:2006 - Ed2: 20102009
VroegerNu
Vroeger anders dan nu
NEN 1014
NEN EN IEC 62305
Waarom nieuwe normen
3/107

NEN-EN-IEC 62305
Deel 1
Algemene principes
Beveiligings-zones
Beveiligings-niveau’s
Beveiligings-principe
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 13
Beveiligingsniveau’s
100% beveiliging kan
Volkomen geleidend ononderbroken scherm
Complete potentiaalvereffening binnenkomende
leidingen
Optimale aarding
Zinvol ?
Niet rendabel
4/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 14
Beveiligingsniveau’s
De mogelijke schade is afhankelijk:
- Van de bliksemstroom.
Adequate bescherming:
- Door het niveau van bescherming af stemmen op de
verwachte bliksemstroom.
Verwachte bliksemstroom:
- Waarschijnlijkheid dat een bepaalde bliksemstroom
voorkomt.
- Afhankelijk van de bliksemparameters.
Piek stroom in kA 200 150 100
Lading in C 300 225 150
Specifieke energie kJ/ohm 10.000 5.600 2.500
di / dt in kA /us 200 150 100
99% 98% 97%waarschijnlijkheid
Maximale waarden, belangrijk voor
• belasting van de installatie
• het afslaggevaar
• overspanningsafleiders
Maar niet voor het opvangen van de bliksem.
Bliksemparameters
5/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 17
Welke bliksemparameters zijn
bepalend voor de inslagkans.
Mechanisme van een
bliksemontlading
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 18
Vangontlading
GELEIDINGSKANAAL
VANGONTLADING
3 - 6 km
20 - 60 m
800-2400 kV
(40kv/m)
Stappen ca 50 m
tijd tussen
stappen 50 s
GEÏONISEERDE
LUCHT
6/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 19
Doorslag traject
VANGONTLADING
DOORSLAG-TRAJECT
20 - 60 m
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 20
Foto inslag
VANGONTLADING
VANGONTLADING
VANGONTLADING
DOORSLAG-TRAJECT
KOP ONTLADING
7/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 21
R = 10 . I 0.65
h=80m
Straal bol heeft relatie met bliksemstroom
kA m
200100
4510
10035
152
10035
35 kA
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 22
R = 10 . I 0.65
R2 = 100 m
kA m
200100
4510
10035
152
10035
35 kA
Beschermruimte
R2 = 100 m
0 x
h=80m
8/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 23
0 x
h=80m
R1 = 15 m
2 kA
R = 10 . I 0.65
kA m
200100
4510
10035
152 152
Electro Geometric Model
Rolling sphere methode
.
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 24
0 x
h=80m
Beschermruimte
R1 = 15 m
2 kA
R1
R = 10 . I 0.65
kA m
200100
4510
10035
152 152
Electro Geometric Model
Rolling sphere methode
9/107

Voor het opvangen van een
bliksem, zijn kleinere
ontladingen (stromen)
bepalend.
Bliksemparameters
99% 97% 91% 84%
Bliksembolstraal in m 20 30 45 60
Minimale stroom in kA 3 5 10 15
Lading in C 300 225 150
di / dt in kA /us 200 150 100
99% 98% 97%Belasting van de installatie
Opvang van de installatie
97 %
100
150
100
2.500
10/107

Bliksembeveiligingsklasse
98% 95% 88% 81%
Lightning Protection Level (LPL) I II III IV
Lading in C 300 225 150
di / dt in kA /us 200 150 100
99% 98% 97% 97 %
100
150
100
2.500
Belasting van de installatie
99% 97% 91% 84%
Bliksembolstraal in m 20 30 45 60
Minimale stroom in kA 3 5 10 15
Opvang van de installatie
Voor elk level geldt andere eisen voor de bliksembeveiligingsinstallatie.
- Opvanginrichtingen - Aardingssystemen
- Afgaande leiding afstanden - Overspanningsafleiders
Hoe groot is de gemiddelde
bliksemontlading in Nederland?
0
5
10
15
20
25
0-10
10-20
20-30
30-40
40-50
50-60
60-70
70-80
80-90
90-100
100-110
110-120
120-130
130-140
140-150
150-160
160-170
170-180
180-190
190-200
groter200
Bliksemamplitude [kA] positieve en negatieve ontladingen
Bliksemveelvuldigheidin%
LPL III & IV
LPL II
LPL I
LPL III
LPL II
LPL I
LPL IV
11/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 31
Bliksembeveiligingszones
Afhankelijk van inslag plaatsen.
Om inzicht te hebben in welke
bliksemgevaren voor kunnen komen
zijn bliksembeveiligingszones
gedefinieerd.
32
S1
S1 Inslag in ObjectGevaren:
- Ontzetting gebouw
- Brand
400
200
A35 kA
60 kA
15 kA
55 kA
30 kA
25 kA
50 kA
sec0 0,25 0,5 0,75 1
inductieontzetting brand
vervolgontladingen stroomstaarthoofdontlading
80 kA
12/107

Veelal op hoeken van gebouwen
Hoeken of dakobstakels ca 90 %
Dakranden ca 7 %
Dakvlakken ca 3 %
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 46
S1
S1 Inslag in Object
S2 Inslag nabij object
S2
Gevaren:
- Inductie
spanningstrechter
- Via de grond
13/107

Spanningstrechter
leidingen
0 Volt 100 kV 200 kV 200 kV 100 kV 0 Volt
400 kV
op 200 kV
Nabije inslag
Inkomende leidingen
spanningsversleping
Nabije inslag
14/107

Inkomende leidingen
Nabije inslag
inductie
Magnetisch veld
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 52
S1
S1 Inslag in Object
S2
S3 Inslag in binnenkomende leiding
S3
S3
grondleiding
15/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 53
S1 Inslag in Object
S2
S1
S3
Gevaren:
- Inductie
spanningsversleping
- Via leiding grote
grondleiding
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 60
S1
S4
S1 Inslag in Object
S2
S4 Inslag nabij binnenkomende leiding
S3
Gevaren:
- Inductie
spanningstrechter
- Via de grond
16/107

Elektronica
• isolatie schade
• waarde componenten anders
• later storing
Latente schade
Kabels
• isolatie schade
• later kortsluiting
• brand
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 66
LPZ 0A
S4
R
R
LPZ 0B
LPZ 0B
LPZ 0B Geen directe inslag, deel bliksemstroom en inductie
LPZ 1 Geen directe inslag, deel bliksemstroom en inductie
Beveiligde volume binnen LPZ1 rekening worden gehouden
met afslaggevaar
LPZ 0A Directe inslag, volledige bliksemstroom
R Rolling sphere radius
S2
Beveiligde volume binnen LPZ1 en LPZ2 rekening gehouden met demping
LPZ 2 Geen directe inslag, inductie stroom, sterk gedempt veld
S1
LPZ 0B
LPZ 2
ruimte
LPZ 1
S3
17/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 67
Beveiligingsprincipe
Bliksembeveiliging
Bollen
theorie
Bollen
theorie
Bollen
theorie
18/107

Bollen
theorie
Inslag gebied
Beveiligd gebied
Inslag kans
doorslag-traject
afgaande leidingen
vangleiding
Beschermings
hoek
opvanger
230V data
water gas
500KV
aardingssysteem
19/107

doorslag-traject
afgaande leidingen
vangleiding
Beschermings
hoek
opvanger
500KV
aardingssysteem
potentiaalvereffening
500KV
230V data
water gas
scheidingsafstand
doorslag-traject
afgaande leidingen
vangleiding
Beschermings
hoek
opvanger
potentiaalvereffening500KV
500KV
aardingssysteem
230V data
water gas
20/107

Geometrisch elektrisch model
Vormt de basis van de opvanginrichting.
Naast vermaasde geleiders spelen opvangstaven ook
een belangrijke rol.
Potentiaalvereffening
Is een must bij elke installatie.
Scheidingsafstand (scheiding tussen bliksemafleider en interne installatie)
Belangrijker, ivm afslag gevaar (stromen naar binnen).
.
Aanpak bliksembeveiliging
Beveiligingsprincipe
21/107

Zonegrens
elektronica
aarde
voeding
inductie
.
Zonegrens
elektronica
koppeling
Koppeling
voeding
aarde
data
telecom
inductie
.
22/107

Koppeling
77
telecom
data
aarde
koppeling
koppeling
koppeling
voeding
elektronica
Beveiligingszonegrens
- app.grens
- ruimte grens
- gebouwgrens
inductie
Koppeling ????
Koppeling ????
Koppeling ????
Overspanningsafleider
systeem
Doel: - Aanbieden gedefinieerde doorslagplaats
23/107

Overspanningsafleider
systeem
Doel: - Aanbieden gedefinieerde doorslagplaats
- Creëren beveiligingsnivo
Eisen:
- Afleidstroom
- Aanspreektijd
- Onderlinge coördinatie
- Plaats van de afleiders
- Manier van aansluiten
- Restspanning
- Geen beïnvloeding systeem
telecom
data
grote
inductie
elektronica
spanningsversleping
Spanning en stroom
te hoog voor
elektronica
elektronica
2e zonegrens
spanning en
stroom afgestemd
op apparatuurdirect
voeding
aarde
.
24/107

Consequentheid is belangrijk
Bijvoorbeeld op gebouwgrens dienen alle
kabels in de potentiaalvereffening te worden
opgenomen, ook die niet gebruikt worden.
Aanpak overspanningsbeveiliging
Zone concept
Potentiaalvereffening en aarding is basis.
Gebouwgrens eerst
Grootste risico weg
Gunstige kosten/baten
Dan bekijken welke ruimten en/of welke apparatuur
belangrijk is.
Aanvullende beveiliging
25/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 83
NEN-EN-IEC 62305
Deel 2
Risico beheer
Hoe vaak komt het voor ?
Wat zijn de risico’s ?
26/107

Hoe vaak komt het voor ?
Algemene verzekeraar
Technische verzekeraar
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 86
Wat zijn de risico’s
2 methoden
Risico afweging
Economische afweging
27/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 87
Bepalen van het risico
Risico Aanvaardbaar
risico
Risico afweging
Afzetten tegen een aanvaardbaar risico
(bijv: brand, iets komt onder spanning, enz)
Inslag kans
→ uitgedrukt in een risico (bijv: 1 op de 10.000)
Kans op schade
Gevolgen
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 88
Bepalen van het risico
Schade Kosten
+ rest schade
Afzetten tegen de kosten van preventie
Inslag kans
→ uitgedrukt in bedragen
Kans op schade
Gevolgen
Economische afweging
28/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 89
Risico afweging
Totaal risico ontleden in
risico componenten.
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 92
D3
D2
D1
S1 S4S3S2Inslag plaats
Gevolgen
Risico A
Risico V
Risico MRisico C
Risico B
Komt niet voor Risico U
Risico ZRisico W
Komt niet voorKomt niet voor
Komt niet voor
Risico componenten
Direct in gebouw Nabij gebouw Direct in leiding Nabij leiding
Letsel
Fysieke schade gebouw
Systeem uitval
8 risico componenten
29/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 93
Inslag kans N:
Bliksem-inslagdichtheid (aantal inslagen per km2 per jaar)
Eigenschappen object (collectieve oppervlakte object)
Lokatie factor
Elk risico component is inslag
kans bepalend
Hoe vaak slaat het in.
bliksemregistratie
Assen
Alkmaar
Arnhem
Zierikzee
Maastricht
Inslag kans
30/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 96
1 3 5 10 15 20 25 30 35
Onweersdagen Europa per jaar
Gemiddeld 200.000 inslagen per jaar.
Hoogst geregistreerde ca 450.000 inslagen per jaar.
Hoeveel inslagen op een bepaalde locatie ?
Eén zonnecyclus (11 jaar) dan pas meteorologisch
te bepalen.
Nu bijna 33 jaar bijgehouden……………….
Bliksem-inslagdichtheid
31/107

Aantal ontladingen per maand
Ontladingen in De Bilt
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Aantalontladingenx1000
120
100
80
60
40
20
0
Eén
ontlading
kunnen
meerdere
inslag
punten
hebben.
1 inslagpunt 50%
2 inslagpunten 40%
3 inslagpunten 4%
4 inslagpunten 3%
5 inslagpunten 1%
32/107

Bliksem-inslagdichtheid
Inslagen, per jaar, per km2
2,2 – 3,4
2,2-2,4
2,4-2,6
2,6-2,8
2,8-3,0
3,0-3,2
3,2-3,4
bron: KNMI
periode 1971 – 2000
Inslagen, per jaar, per km2
2.2 - 2,4
2,4 - 2,6
2,6 - 2,8
2,8 - 3,0
3,0 - 3,2
3,2 - 3,4
1 inslag per 0,4 km2
of
Binnen 356 m één keer per jaar
inslag
356 m
Ng = 0,04 . Td
1.25
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 101
Grond
oppervlak
L
W
3H
Object hoogte vertalen naar een effectief
grondoppervlak
H
1: 3
Verzamel oppervlakte risico object
Voorbeeld:
L = 100 m
W = 100 m
Ageb = 10.000 m2
H = 20 m
Ahoogte = 35.309 m2
Aeff = 45.309 m2
Zijaanzicht
33/107

Kans op inslag voor de
verschillende risico componenten
Directe inslag
Risico A, B en C
Inslag in
aangrenzend object
Inslag in buiten leiding
Risico U, V en W
Nabije inslag
omgeving object
Risico M
Nabije inslag omgeving
buiten leiding Risico z
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 103
Bepalen van het risico A (kans op letsel bij directe inslag)
Inslag kans in object
Risico Aanvaardbaar
risico
Risico afweging
Rekening houdend met oa.:
• Gebouwconstructie
• Brand gevaar
• Afschermende werking gebouw
• Type Kabels
• Kabelgoten ed.
• Aanwezige beveiliging
Gevolgen
Kans op schade
Uitvoeren voor elke
8 risico componenten
Effecten zoals:
• Afhankelijk van gebruik van het gebouw
• Paniek gevaar
• Milieu gevaar
• Vervolg schade
34/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 104
Het berekende risico wordt afgezet tegen
een aanvaardbaar risico
Risico afweging
verlies mensenlevens 1 op de 100.000 (10 -5 )
verlies openbare dienst 1 op de 1.000 (10 -3 )
verlies cultureel erfgoed 1 op de 1.000 (10 -3 )
verlies economische waarden 1 op de 1.000 (10 -3 )
Aanvaardbaar
risico
Risico
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 105
Conclusie:
er moet heel veel gerekend worden.
De risico berekeningen moeten meerdere malen
gedaan worden
Zonder beveiliging (beveiliging nodig ?).
Met oplopende beveiligingsgraden (welke klasse).
Voor elke 8 risico componenten.
Herhaald voor economische afwegingsberekening.
Bij elke berekening wordt naar ca. 50 factoren
gekeken.
Risico berekeningen
35/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 108
Risk Assessment Calculator
Expert
For intern use
Version 3
Based on
62305 -2 edition 2
M.H. Hartmann
IEC 62305 Protection against lightning
Part 2: Risk management
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 109
36/107

Risicoklasse-indeling
overspanningsbeveiliging
Voorheen: Infoblad 55 van NCP
Risicoklasse-indeling
overspanningsbeveiliging NPR 8110
Risico berekening
Kans op overspanning
Kans op schade (gevoeligheid en waarde installatie / apparatuur)
Gevolgschade
Punten systeem → risico klasse (1 t/m 5)
Ligging gebouw
Aansluitingen
Waarde
Belang
Risico klasse → maatregelen (gebaseerd op zone-indeling)
Gebouwgrens
Apparatuurgrens
Gebouw en apparatuurgrens
37/107

Web Site BliksemRisico.nl –
Apparatuur
kantoor
kantoor
Einde deel2 → samenvatting
SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 113
Samenvattend:
De risico analyse vormt de basis.
Het bepaalt wel of geen installatie.
Het bepaalt ook de keuze van “welke installatie vorm”.
Geometrisch elektrisch model vormt de basis van de
opvanginrichting.
Naast vermaasde geleiders spelen opvangstaven ook een
belangrijke rol.
Potentiaalvereffening en scheidingsafstand zijn belangrijke
onderdelen van een installatie.
Uitgangspunten NEN EN IEC 62305 :
38/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 114
Beveiliging van elektrische en elektronische systemen.
Uitgangspunt is het zone concept.
Potentiaalvereffening, aarding, magnetische
afscherming en leidingloop vormen de basis.
Aangevuld met gecoördineerde
overspanningsbeveiliging.
Zonder een goede zone indeling, potentiaalvereffening,
aarding en coördinatie, hebben overspanningsafleiders
geen zin.
Uitgangspunten NEN EN IEC 62305 :
Samenvattend:
Vragen
Nieuwe norm bestellen, ga naar www.nen.nl
Web-sites:
www. BliksemRisico. nl
www. Bliksem. Info
www. Aarding. Info
Boek:
Herschreven Handboek voor Bliksembeveiliging (volgens NEN-EN-IEC 62305)
(zie www. SchaapBliksem . nl)
Voor vragen, tips, ontwerpen en maatregelen:
39/107

SCHAAP NEN-EN-IEC 6230521-4-2015 116
Te bestellen bij
mybusinessmedia.nl
Of bij de boekhandel
40/107

NEN-EN-IEC 62305 deel 3
Ing. J.M. Hofland
Themadag NEN-EN-IEC 62305 J.M. Hofland
2
Organisatie
Van der Heide Groep
Bliksembeveiliging BV
Bliksembeveiliging
Inspecties BV
Inspecties &
Opleidingen BV
Kathodische
Bescherming&
Corrosie Engineering
BV
Beheer
41/107

3
Van der Heide Groep
200 medewerkers
Hoofdkantoor
Kollum
Amsterdam
Enter
Hoogvliet
Leerdam
Roermond
4
Maasmethode
42/107

5
6
Maasmethode
43/107

7
Maasmethode
8
Kijkt u eens rond op onze website:
www.vanderheide.nl
44/107

9
NEN-EN-IEC 62305-3
• Beveiliging in en rondom object tegen:
– fysieke schade,
– letsel van levende wezens ten gevolge
van aanraak- en stapspanningen
• Een LPS conform deel 3 bestaat uit:
– Externe bliksembeveiliging
– Interne bliksembeveiliging
• ter voorkoming van gevaarlijke
vonkvorming, dus niet voor beveiliging
van apparatuur
• Beveiliging van apparatuur is te vinden in
deel 4
10
aardingsinstallatie
afgaande leidingen
opvanginstallatie
Bliksembeveiligingsinstallatie
isolatie/
45/107

11
Opvangmethoden
• De norm NEN-EN-IEC 62305 kent 3 opvangmethoden:
– Rollende bol methode
– Beveiligde hoek methode
– Maas methode
• Zijn er nog andere methoden?
12
Andere opvangmethoden?
• o.a. ESE (early streamer emission)
- Er moet alleen gekeken worden naar
de werkelijke fysieke afmetingen van
de metalen opvanginrichtingen.
- Het beveiligde gebied is alleen
te bepalen met rollende bol methode
of hoekmethode.
46/107

13
Einddoorslaglengte
Hoofdontlading
LPL
(bliksembeveiligingsniveau)
I II III IV
Minimale piekstroom (kA) 3 5 10 16
Einddoorslaglengte r (m)
(of de straal van een bol)
20 30 45 60
14
Bron: Dehn Neumarkt
Rollende bol methode
47/107

15
Bron: Dehn Neumarkt
16
48/107

17
18
Beveiligde hoek methode
h
α0
beide oppervlakten
zijn gelijk
49/107

19
Is rechtstreeks afgeleid van rollende bol methode
Maximaal bruikbare hoogte is beperkt, afhankelijk van klasse
klasse bliksem
bolstraal
I 20
II 30
III 45
IV 60
r
20
α0 =
53
s
klasse IV
h =
20m
- hoogte bepalen
- bij klasse hoek aflezen
50/107

21
α0 =
48
s
klasse III
- hoogte bepalen
h =
20m
22
α0 =
38
s
klasse II
- hoogte bepalen
h =
20m
51/107

23
klasse I
α0 =
22
s - hoogte bepalen
h =
20m
24
Maas methode
Geschikt voor algemeen gebruik en in het bijzonder voor
vlakke oppervlakten (horizontaal en vertikaal)
Geen gedoogbeleid: maximaal = maximaal!
Type LPS Maximale
maaswijdte (m)
I 5 x 5
II 10 x 10
III 15 x 15
IV 20 x 20
52/107

25
Maasmethode
voordeel:
- goede stroomverdeling, dus kleinere kans op afslag
NEN 62305 versus NEN1014 Inspektie Januari 2015 J.M. Hofland
26
Maasmethode
53/107

27
Maasmethode
28
Hoge objecten
Bij objecten lager dan 60 m is de kans op zijdelingse inslag
enkele procenten.
r
r
r
r
54/107

29
Beveiliging tegen zijdelinge inslag
58m
- tot h = 60 m is geen opvanginrichting tegen de gevel vereist
150m
120m
180 m
120 m
80% =
144 m
- aanvullend: gehele geveldeel boven h = 120 m beveiligen
120m
96m
65m
60m
- vanaf h = 60 m alleen de bovenste 20%
30
Zijdelingse inslag
totale hoogte = 115 m
(20 % = 23 m)
tussen 92 m en 115 m hoogte
opvangfunctie, dus leidingen
aan buitenzijde
vanaf 92 m hoogte tot
maaiveld afgaande leidingen,
dus mogen uit zicht worden
weggewerkt
55/107

31
Bliksembeveiligingsmateriaal
opvanginrichtingen en afgaande leidingen
32
Natuurlijke componenten
materiaal
dikte a
t (mm)
dikte b
t' (mm)
dikte c
t‘‘ (mm)
Lood - 2 -
Staal (RVS, verzinkt) 4 0,5 2,5
Titaan 4 0,5 2,5
Koper 5 0,5 2
Aluminium 7 0,65 3
Zink - 0,7 -
a dikte t voorkomt doorslag, verhitte plaatsen of ontbranding
b dikte t' alleen voor metalen platen, indien doorslag, plaatselijke verhitting of
ontbranding geen problemen opleveren
Minimumdikte van metalen platen en metalen buisleidingen
in opvanginrichtingen
c dikte t’’ voor metaalfolie als doorboren en ontstekingsproblemen behoren te
worden voorkomen maar hotspots niet belangrijk zijn (NPR 1014)
56/107

33
Praktijkvoorbeeld
•Materiaaldikte
•Continuïteit
•Overgangsweerstanden
34
Kans op inslag
Met het Geometrisch Elektrisch Model wordt bepaald:
Grootste kans op inslag:
– hoekpunten
– dakranden
– uitstekende punten (dakopstanden)
Kleinere kans op inslag:
– dakvlakken
– muurvlakken
57/107

35
Plaatsing opvangleiding
36
58/107

37
38
Beveiliging d.m.v. opvangers
opvangers op het object
opvangers op afstand
rondom het object,
i.v.m. Ex-zone
Bron: Dehn Neumarkt
59/107

39
Beveiliging d.m.v. vangleidingen
(veelal bij objecten in Ex-zones)
40
Afgaande leidingen
• Functies:
– Het zo klein mogelijk houden van de lengte van
stroompaden vanaf het inslagpunt naar de grond
– Het aanbieden van meerdere parallelle stroompaden
 meer afgaande leidingen = betere stroomverdeling,
lagere stroomsteilheid, dus minder kans op afslag
en minder inductie in het object
• Belangrijk:
– Geometrie: het aanhouden van gelijke afstanden
tussen de afgaande leidingen rondom het object.
60/107

41
Afstand tussen afgaande leidingen
en tussen ringleidingen
Beveiligingsklasse Typerende afstand m
I 10
II 10
III 15
IV 20
Incidenteel is +/- 20 % afwijking toegestaan, mits dit
in de nabijheid wordt gecompenseerd.
Dit geldt dus zowel verticaal als horizontaal met
zogenaamde ceintuurleidingen.
42
Afgaande leidingen
61/107

43
Afgaande leidingen
44
Afgaande leiding via gevelbeplating
62/107

45
Afgaande leiding via staalconstructie
46
Aardingssysteem
Bliksem heeft een hoog-frequent karakter (volgontladingen tot
meer dan 3 MHz)
Door hun zelf-inductie hebben lange elektroden minder effect.
Om bliksemstroom goed in de bodem te verspreiden zijn van
belang:
- vorm
- afmetingen
Beter zijn:
- meerdere korte elektroden
- ringleidingen
- vermaasde ringleidingen
Over het algemeen wordt een lage verspreidingsweerstand
aanbevolen, in ieder geval lager dan 10 .
Eén geïntegreerd systeem voor bliksem, netvoeding
en data-/ telecomsystemen wordt geadviseerd.
63/107

47
• Mogelijke functies:
– geleiding naar en verspreiding van stroom in aarde
– potentiaalvereffening tussen afgaande leidingen
– potentiaalsturing in de buurt van gebouwen
Aardingsinstallatie
1 m 3 m 3 m
0,5 m
1,0 m
1,5 m
3 m
2,0 m
U(kV)
48
“Vee door bliksem getroffen”
“stapspanningen”
835 schapen gedood in
1939
64/107

49
“Koe door bliksem getroffen”
50
Lichtenberg figuur
op golfbaan
65/107

51
persoonlijke ongelukken
26-8-2006 Vorden
2 doden bij begrafenis
52
• Type A
– verticale losse elektrode
– horizontale losse elektrode
Type aardingsopstelling
66/107

53
• Type B
– een ringleiding in de fundatie
– een ringleiding in de bodem rondom het object
– een combinatie van ringleiding met aanvullende
elektroden
Type aardingsopstelling
• Functies:
– geleiding naar en verspreiding van stroom in aarde
– potentiaalvereffening tussen afgaande leidingen
– potentiaalsturing in de buurt van gebouwen
• Type B heeft voorkeur bij objecten met:
– uitgebreide elektronische systemen
– hoog brandrisico
54
Fundatieaarding
67/107

55
Fundatieaarding
56
Vermaasde aardingsinstallatie
maaswijdte 40 m
maaswijdte 20 m
2
1
3
4
1
1 = gebouw met vermaasd netwerk
van wapening
2 = toren binnen de installatie
3 = stand-alone apparatuur
4 = ondergrondse kabeloversteken
68/107

57
Scheidingsafstand
om afslag te voorkomen
58
meervoudige ontlading
0
20
40
60
80
STROOMSTERKTE(kA)
0 100 1000200 300 400 500 600 700 800 900
TIJD (ms)
HOOFDONTLADING
DEELONTLADINGEN KUNNEN VOLGEN
STROOMPIEK NA
DEELONTLADING
+ 500 A
69/107

59
amplitude-dichtheid
(van directe inslagen)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
frequentie (Hz)
stroomsterkte(kA)
langdurige ontlading
hoofdontlading
volgontlading
60
Elektriciteitsleer
Leiding-impedantie i.v.m. afslag
Z = R2 + XL
2
XL = 2 x f x L (L  1 H/ m)
Cu 50 mm2 R = 0,35 m/ m
Bij 50 Hz:
XL = 2 x 3,14 x 50 x 1 x 10-6
= 0,3 m/ m
R = 0,35 m/ m
Z = 0,46 m/ m
Bij 10 kA  U = 4,6 V/m
70/107

61
Leiding-impedantie
Z = R2 + XL
2
XL = 2 x f x L
Bij 25 kHz:
XL = 2 x 3,14 x 25 x 103 x x 10-6
= 0,16 / m
R = 0,35 m/ m
Z = 0,16 / m
Bij 10 kA  U = 1,6 kV/m !!
62
Leiding-impedantie
Bij 10 kA  U = 63 kV/m !!
XL = 2 x 3,14 x 1 x 106 x1 x 10-6
= 6,3 / m
R = 0,35 m/ m
Z = 6,3 / m
Bij 1 MHz:
71/107

63
Scheidings-afstand
50 Hz
10 – 30 kHz
1 kHz – 3 MHz
I (kA)
t (s)
afgaande leiding
interne leiding
R
L
I
U
64
Voldoende afstand?
72/107

65
apparatuur
apparatuur
HVI
Bliksemdeelstroom
I
U
I
66
Afslag
U
apparatuur
apparatuur
HVI
I
U
73/107

67
Historie aansluiting dakopstanden
opvanger
isolatie-afstand?
68
Beveiliging dakopstanden
voldoende afstand houden
opvanger voldoende hoog
74/107

69
Afstand houden
(hoe het niet moet)
Oplossing:
- dakleidingen verplaatsen
- elektrische leidingen verplaatsen
(Elektrische) leidingen zouden niet
over het dak moeten lopen!
70
Factoren die scheidingsafstand 's' bepalen
afgaande leiding
interne leiding
isolatiewaarde
medium
aantal afgaande
leidingen
I (kA)
t (s)
stroomsteilheid
hoogte
betreffende
punt
klasse I II III/ IV
stroomsteilheid
(kA/s)
20 15 10
75/107

71
Elektrische scheiding
Indien scheidingsafstand 's' niet haalbaar is, dan moet potentiaalvereffening
worden toegepast!
Potentiaalvereffening van actieve geleiders te realiseren d.m.v.
overspanningsafleiders.
Belangrijk:
Houd er rekening mee dat door
de potentiaalvereffeningsleidingen
een bliksemdeelstroom kan vloeien. afgaande
leiding
interne
leiding
scheidingsafstand d
76/107

scheidingsafstand d
d >s
Tabel 10
Class of LPS Ki
I 0,08
II 0,06
III en IV 0,04
Aantal afg.
leidingen
n
Kc
1 1
2 1….0,5
4 en meer 1….1/n
Tabel 11
Materiaal Km
lucht 1
Beton, steen 0,5
Overige
materialen in
behandeling ?
Tabel 12
voorbeeld afstand d
• Ki = 0,04
• Kc = 0,2
• Km = 0,5
• L = 20m
0,04 x 0,2 x 20
0,5
= = 32 cm
77/107

voorbeeld afstand d
Afstand d > 32 cm
76
Situaties die voor zich spreken….?
UTP-datalijn
78/107

77
Zonnepanelen op dak
78
Zonnepanelen op dak
79/107

79
Interne bliksembeveiliging
• Vroeger…………
• Tegenwoordig………
80
- elektrische netvoeding
- waterleiding
- gasleiding
- tele- en datacommunicatie
- CAI
- M&R-leidingen
80/107

81
• Gevaarlijke vonkvorming kan ontstaan tussen de
LPS en:
– metalen delen (installaties);
– interne systemen;
– binnenkomende geleidende delen en bekabeling.
Dit moet worden voorkomen:
–op maaiveldhoogte d.m.v.:
•potentiaalvereffening
–langs de gevels en op daken d.m.v.:
•elektrische scheiding van de externe LPS of
•potentiaalvereffening.
82
Vermaasde potentiaalvereffening
Betonstaal
voldoet aan:
- NEN-EN-IEC 62305
- IEC 61000-5-2
(= EMC-richtlijn)
81/107

83
Verdeling stootstroom naar
inkomende leidingen
Inslagstroom verdeelt zich over:
- aardingsinstallatie van de LPS;
- uitwendige geleidende delen
(elektrisch en mechanisch).
84
Bliksempotentiaalvereffening
Advies:
- De binnenkomst van alle mechanische en elektrische
geleiders concentreren op één locatie;
- Buitenkabels altijd als gearmeerde/ afgeschermde kabel
uitvoeren (of als glasvezel);
- Geen UTP-datakabels in pvc-pijp in grond,
maar in metalen pijp!!
82/107

85
Bliksempotentiaalvereffening
inkomende leidingen
• Alle geleiders van alle leidingen die met het object zijn
verbonden moeten op het punt van binnenkomst in de
bliksempotentiaalvereffening worden opgenomen:
– rechtstreeks;
– via overspanningsafleiders.
86
Keuze overspanningsafleider
netvoeding
• Afleidstroom
• Restspanning
• Netvolgstroom
• Configuratie
• Voorzekering
• Toeters en bellen
83/107

87
Signaallijnbeveiliging
keuze wordt bepaald door:
• op welke zone komt de beveiliging;
• vereiste afleidstroom;
• maximale werkspanning;
• configuratie;
• data-protocol;
• maximale bedrijfsstroom;
• frequentiebereik/ Bautrate;
• maximale demping;
• aansluittechniek;
88
Onderhoud en inspectie
– de LPS voldoet aan het ontwerp;
– de LPS geen gebreken vertoont;
– uitbreidingen in de LPS worden opgenomen.
• Doel:
– Visueel;
– Beproeving d.m.v. meting.
• Hoe:
waarborgen dat:
84/107

89
Onderhoud en inspectie
– Tijdens de bouw (vooral bij componenten die nadien
verborgen en ontoegankelijk zijn),
– Na voltooiing van de installatiewerkzaamheden,
– Op periodieke basis (afhankelijk van aard van object,
corrosieproblemen en beveiligingsklasse),
– Na wijzigingen, uitbreidingen en reparaties,
– Na blikseminslag op het object (in verband met
mechanische krachten, overgangsweerstanden, etc.).
• Wanneer:
90
NPR 1014
 Aanvullende informatie m.b.t.:
1. Economische afweging
2. Externe bliksembeveiliging
3. Interne bliksembeveiliging
4. Inspectie
5. Objecten met gasontploffingsgevaar
6. Objecten met brandgevaar
7. Objecten met ontplofbare stoffen
8. Speciale objecten (kraan, molen, dakbedekking riet/stro,
stadions, sportvelden, torens)
85/107

91
principe onweersdetectie
92
Inslagen Utrecht
86/107

93
Inslagen 28 juni 2011
Kedichem (straal 12 km)
94
Inslagen 28 juni 2011
Kedichem
87/107

95
Onweersbui 28 juni 2011
Kedichem
96
Onweerdataservice
88/107

97
Onweerdataservice
98
Onweerdataservice
89/107

99
Samenvatting
 Rollende bol methode biedt efficiënte opvang van de
bliksem;
 Het liefst geen verbindingen meer op dak met
ventilatoren, etc.
 Beter een goed aardingsontwerp dan een lage
aardingsweerstand (10 ohm is genoeg);
 Bliksem-potentiaalvereffening is van veel groter
belang geworden (3 MHz);
 Onweerdataservice een nieuwe dienstverlening om
risico’s te beperken
100
Zijn er nog vragen?
Bedankt voor uw aandacht
90/107

Welkom in de wereld van...
René Bruins
2 Themadag bliksembeveiliging | R.Bruins | 2015
Inleiding NEN-EN-IEC 62305-4
 “Bliksem als bron van schade
is een verschijnsel waarbij zeer
hoge energie optreedt”
 “De bij blikseminslagen
vrijkomende energie is vele
honderden megajoule groot”
 “Om elektronische apparatuur te
beschadigen is enige milli-joule
al toereikend”
91/107

Inleiding
Effecten van blikseminslag op object
IEC 62305-1
Soort object naar functie
en/of inhoud
Effecten van blikseminslag
Woonhuis Doorslag van elektrische installaties, brand en materiële schade
Schade blijft gewoonlijk beperkt tot objecten die zijn blootgesteld aan
het inslagpunt of aan het pad van de bliksemstroom
Falen van geïnstalleerde elektrische en elektronische uitrusting en
systemen (bijv. televisietoestellen, computers, modems,
telefoontoestellen enz.)
Agrarisch bedrijfsgebouw Primair risico van brand en gevaarlijke stapspanningen alsmede
materiële schade
Secundair risico ten gevolge van storing van elektrische stroom, en
levensgevaar voor de veestapel door falen van elektrische regeling
van ventilatie- en voedingssystemen enz.
Inleiding
Effecten van blikseminslag op object
IEC 62305-1
Soort object naar functie
en/of inhoud
Effecten van blikseminslag
Theater, hotel, school,
warenhuis, sportaccommodatie
Schade aan de elektrische installaties (bijv. elektrische verlichting)
waardoor waarschijnlijk paniek wordt veroorzaakt
Falen van brandalarmering waardoor vertraging bij de maatregelen
voor brandbestrijding ontstaat
Bank, verzekeringsbedrijf,
handelshuis enz.
Als boven, met daarbij problemen door het wegvallen van
communicatie, falen van computers en verlies van gegevens
Industrie Aanvullende effecten, afhankelijk van wat er zich in de fabrieken
bevindt, van geringe tot onacceptabel grote schade en verlies van
productie
92/107

NEN-EN-IEC 62305-4
Inhoud:
 Ontwerp en installatie van een
beveiliging tegen LEMP
 Aarding en potentiaalvereffening
 Magnetische afscherming en
leidingloop
 Gecoördineerde
overspanningsbeveiliging
 Beheer van een LPMS (Lightning
Protection Measures System)
Apparatuur
Behuizing
Bliksem-
deelstroom
I0,H0
LPZ 0
LPZ 1
LPZ 2
 Het beveiligen van elektrische en elektronische systemen.
Aarding en vereffening
Afscherming
leidingloop
Gebouw
Ruimte
Apparatuur
Ontwerp en installatie
93/107

Basisbeschermingsmaatregelen
Aarding en potentiaalvereffening
 Voorkomen van (gevaarlijke)
potentiaalverschillen
 Reduceren van (bliksem) stromen
Gesloten kabelkanalen
(invloed elektromagnetische
velden verminderen)
Gescheiden kabelvoeding
(voorkomen van inductielussen)
Magnetische afscherming en leidingloop
94/107

Apparatuur
Behuizing
Bliksem-
deelstroom
I0,H0
LPZ 0
LPZ 1
LPZ 2
 Het beveiligen van elektrische en elektronische systemen.
(HVI)
SPD 0/1
Gecoördineerde
overspanningsafleiders (SPD’s)
(OVI)
SPD 1/2SPD
(WCD)
Ontwerp en installatie
Gecoördineerde overspanningsbeveiliging (SPD)
A
B
S2 S3
S1
A
B
S2 S3
S1
A
B
S2 S3
S1
Overspanningsbeveiliging SPD
Principe
95/107

Transiënten technologie
Gecoördineerde overspanningsbeveiliging (SPD)
10/350 µs (IEC 61312-1) LEMP
8/20 µs (IEC 60060-1) SURGE
8
10 20
t
µs
i
î
1,0
0,5
0,0
0 100 200 300 350
 Impuls vormen.
Overspanningsbeveiligingen (SPD’s) moeten bestand zijn
tegen het te verwachten deel van de (bliksem)stroom dat
erdoorheen vloeit, zonder zelf te worden beschadigd.
Hiertoe dienen de SPD’s te voldoen aan de volgende
beproevingseisen:
 IEC 61643-11 - voor netvoedingssystemen
 IEC 61643-21 - voor telecommunicatie- en signaleringssystemen
Eisen aan (gecoördineerde) overspanningsbeveiliging
96/107

IEC 61643-11
Classificatie
T1 T2
T3
hoofdverdeling
ZONE 1
onderverdeling
ZONE 2
ZONE 0 buiten
 4 kV
 2,5 kV
eindapparaat
ZONE 3
 1,5 kV
Overspanningsbeveiligingszones
Netbeveiliging
97/107

Beveiligingselementen
Netbeveiliging (T1+T2/B+C/Klasse 1+2)
- Umax. :
- Ubev. :
- Iafl. :
- Max. :
350 V AC
1,5 kV
100 kA (10/350 µs)
315 A gG
Specificaties:
Toepassing:
Netbeveiliging bij directe
en indirecte blikseminslag
in hoofdverdeling
FLASHTRAB
FLT-SEC-…
steekbare
bliksemstroomafleider
mechanische
polarisatie
Netvolgstroom vrij
beveiligings-
niveau
< 1,5 kV
steekbare
overspanningsafleider
Afleidercombinatie
FLASHTRAB SEC safe energy control
98/107

Netbeveiliging (T2/C/Klasse 2)
- Unom. :
- Ubev. :
- Iafl. :
- Max. :
350 V AC
1,4 kV
40 kA (8/20 µs)
315 A gG
Specificaties:
Toepassing:
Netbeveiliging bij
indirecte blikseminslag
in hoofd / onderverdeling
VALVETRAB
VAL-SEC…
Netbeveiliging (T3/D/Klasse 3)
MAINTRAB
MAINS-PLUGTRAB
- Unom.
- Inom. :
- Ubev. :
- Ubev. :
- Iafl. :
230 V AC
26A
1,50 kV (Ucm)
1,35 kV (Udm)
3 kA (8/20 µs)
Specificaties:
Toepassing:
Net-apparaatbeveiliging
bij indirecte blikseminslag
99/107

Installatie aspecten
Installatie/
apparatuur
F1
N
L1
F2
SPD’s
Type 1 + 2
PE
In
Umax. voor installatie (apparatuur)
maximale
leidinglengte
SPD Type 3
Leidinglengte !!
100/107

Installatie
/ apparaat
F1
N
L1
F2
SPD’s
= Umax
demo
∆UL = L*
Δi
Δt
1 m ~ 1 µH ~ 1kV (ekstra)
Potentiaal-
vereffeningsrail
Lengte van de aansluitleidingen
 0,5 m
 0,5 m
L
SPD
Parallelle aansluiting
Potentiaal-
vereffeningsrail
PE-rail
L
SPD
V-vormige (serie) aansluiting
Installatie instructie
101/107

Installatie/
apparatuur
F1
N
L1
F2
SPD’s
PE
In
???
Kortsluiting
Overbelasting
Selectiviteit
Functie zekering F2:
juiste zekering /
geen zekering
Specificatie SPD
Video
102/107

Effectieve beveiligingskring
Antenne
M&R, I/O
data/communicatie-
leidingen
voeding
Detectielus
Bliksem-deelstroom
Voorbeeld van (zone) concept
video bewaking en detectie lussen (automatische poort)
Apparatuur
Regelkast
LPZ 0
LPZ 1
LPZ 2
SPD Type 1
SPD Type 2
?
Camera
Video/data/telecom
103/107

EN 61643-22 (2004-11)
LPZ 0/1 LPZ 1/2 LPZ 2/3
Preferred IEC category
Power
Supply
Information
Technology
IEC 61643-22 (2004-11)
(IB)
(m)
(l)
(n)
(h) (p
)
(d)
(d)
LPZ 1
LPZ 2
LPZ 0B
(j)
(k)
LPZ 0A
ITC
IB50%
IB50%
LPZ 3
(o)(f) (g)ITE
T3
T1
T2
C1
C2
D1
Preferred
IEC category
“Verschillende beveiligings
niveau’s kunnen worden
gecombineerd in één
overspanningsbeveiliging,
middels een gecombineerde
beveiligingsschakeling”
104/107

Overspanningsbeveiliging voor
videosystemen
TERMITRAB TT COMTRAB CT(M)PLUGTRAB PT-IQ
BOUWVORMEN
105/107

CHECKMASTER
voor controle van de SPD’s
PC-interface voor
gedetailleerde
documentatie
volautomatisch
testapparaat
barcode scanner voor
herkenning van de
teststekers
video
Afsluiting
Themadag Bliksembeveiliging
Meer informatie
 Informatie-/evaluatieformulier
 Internet:
http://www.schaapbliksem.nl/
http://www.vanderheide.nl/
http://www.phoenixcontact.nl/
106/107

Themadag bliksembeveiliging | R.Bruins | 2014
Vragen?
Themadag bliksembeveiliging | R.Bruins | 2014
Eet smakelijk
107/107

Phoenix Contact, Themamiddag Alles over bliksembeveiliging

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Phoenix Contact, Themamiddag Alles over bliksembeveiliging

Similar to Phoenix Contact, Themamiddag Alles over bliksembeveiliging (20)

More from Cito Benelux

More from Cito Benelux (10)

Phoenix Contact, Themamiddag Alles over bliksembeveiliging