Overspanningsbeveiliging en bliksembeveiliging

Overspanningsbeveiliging en bliksembeveiliging

Overspanningsbeveiliging duidt op de bescherming van installaties en elektrische apparaten tegen te hoge spanningspieken door schakelhandelingen en blikseminslag. Een effectief bliksembeveiligingsconcept is onderverdeeld in binnen- en buitenbliksembeveiliging. Beveilig de voedingen, data en signalen van uw installatie. Daarom kunt u met onze veelzijdige productfamilies kiezen voor een betrouwbare overspanningsbeveiliging als onderdeel van de binnenbeveiliging tegen bliksem.

Meer informatie

Productfamilie

Soorten overspanningen

Overspanningen ontstaan bijv. door schakelhandelingen of blikseminslagen

Soorten overspanningen

In elektrische installaties en elektronische systemen kunnen verschillende vormen van overspanning optreden. Afhankelijk van de oorzaak kan een overspanning enkele honderden microseconden duren, transiënte overspanning genoemd, maar ook paar uur of zelfs dagen aanhouden, tijdelijke overspanning genoemd. Overspanningen met zeer hoge amplitudes in het kilovoltbereik zijn doorgaans zogenaamde transiënte overspanningen, d.w.z. zijn van relatief korte duur van een paar microseconden tot en met enkele honderden microseconden.

Een speciale oorzaak van transiënte overspanningen met hoge amplitudes zijn blikseminslagen. Direct en indirecte inslagen kunnen naast hoge spanningsamplitudes ook zeer hoge en gedeeltelijk lange geleidingen tot gevolg hebben, waarvan de effecten dan zeer ernstig zijn. Studies hebben aangetoond dat blikseminslagen in een omtrek van een afstand van max. twee kilometer aanzienlijke schades aan elektrische apparaten en installaties kunnen veroorzaken. Directe blikseminslagen veroorzaken in het object zogenaamde bliksemstromen: bij bliksemstromen met een zeer hoog energiegehalte kunnen in de buurt van de inslagplek zonder bliksembeveiligingsinrichtingen zelfs branden, mechanische vernielingen en explosies ontstaan. Ook inslagen op afstand kunnen bij een ontbrekende overspanningsbeveiliging tot branden leiden.

Overspanningen worden ook door schakelhandelingen opgeroepen, bijv. door het in- en uitschakelen van grote motoren of door kortsluitingen. Reeds kleine overspanningen kunnen eventueel tot gevoelige storingen en defecten aan elektronische componenten en apparaten leiden.

Beveiliging tegen overspanningsschades door bliksembeveiliging binnen en buiten

Beveiliging tegen overspanningsschades door bliksembeveiliging

Beveiliging tegen overspanningsschades door bliksembeveiliging binnen en buiten

Bliksembeveiliging buiten beschermt een gebouw tegen vernieling. Deze bestaat uit vanginrichtingen, afleidingsinstallatie (samen ook wel bliksemafleider genoemd) en aardingsinstallatie, en leidt de bliksemstroom veilig en zonder gevaar voor personen af naar de aarde. Een gebouw waarvan het dak en de buitenmuren uit gewapend beton en metaal bestaan, wordt een kooi van Faraday. Een dergelijke opstelling biedt naast de bescherming tegen vernieling ook een afschermend effect dat inductieve inkoppelingen in het inwendige van het gebouw vermindert. Inwendige bliksembeveiliging beschermt elektrische en elektronische apparaten en installaties tegen hoge spanningen en de daaruit resulterende overspanningsschades. Het interne bliksembeveiligingssysteem bestaat uit een potentiaalvereffeningssysteem en de elektrische isolatie door voldoende afstand van de van externe bliksembeveiligingssystemen. De potentiaalvereffening van de bliksembeveiliging vermijdt gevaarlijke potentiaalverschillen en verbindt alle elektrisch geleidende delen met elkaar. Dit gebeurt via potentiaalvereffeningsleidingen, isolerende vonkbruggen en overspanningsbeveiligingsmodulen. Actieve aders worden via SPDs in de potentiaalvereffening gekoppeld, die in geval van een transiënte overspanning de potentiaalvereffening tot stand brengen en tegen vernieling beschermen.

Beveiligingskringprincipe en beveiligingsconcept

Beveiligingskringprincipe en beveiligingsconcept

Beveiligingskringprincipe en beveiligingsconcept

Een beveiligingsconcept voor bliksem- en overspanningsbeveiliging dient u zo te ontwerpen dat alle kabels, apparaten en installaties zijn beschermd.

Het beveiligingskringprincipe kan zeer eenvoudig worden gevisualiseerd:
Trek een denkbeeldige cirkel om het object dat u wilt beveiligen. Op alle punten waar kabels deze cirkel kruisen, dient u overspanningsbeveiligingsmodulen te installeren. Hierdoor is het gebied binnen de beveiligingskring zodanig beveiligd, dat kabelgebonden overspanningen worden voorkomen.

Houd bij uw ontwerp van het beveiligingsconcept rekening met de volgende toepassingsgebieden:

  • Voeding
  • M&R-techniek
  • Informatietechniek
  • Zend- en ontvangstapparatuur

De effectieve beveiligingskring helpt een sluitende overspanningsbeveiliging te realiseren.

Veiligheidszoneconcept en bliksembeveiligingszones

De inbouwposities van overspanningsbeveiligingsmodulen in een constructie worden door het zogenaamde bliksembeveiligingszoneconcept uit deel 4 van de bliksembeveiligingsnorm IEC 62305 [4] bepaald. Het concept splitst een constructie op in bliksembeveiligingszones (lightning protection zone, LPZ). Dit vindt van buiten naar binnen plaats, met afnemend gevarenniveau. Zo kunt u in de externe zones alleen ongevoelige bedrijfsmiddelen gebruiken, in de interne zone daarentegen ook gevoelige apparaten.

De afzonderlijke zones zijn als volgt gekenmerkt en benoemd:
LPZ 0A: onbeveiligde zone buiten een gebouw, waar directe blikseminslagen mogelijk zijn. Gevaren en schades kunnen door de directe inkoppeling van bliksemstromen in kabels en het ongedempte magnetische veld bij bliksemontlading ontstaan.

LPZ 0B: zone buiten het gebouw, dat bijv. door een vanginrichting tegen directe blikseminslagen is beveiligd. Gevaren en schades kunnen door het ongedempte magnetische veld van de bliksemontlading en stootstromen op kabels ontstaan.

LPZ 1: zone binnen het gebouw, waar nog rekening wordt gehouden met energierijke overspanningen resp. stootstromen en krachtige elektromagnetische velden.

LPZ 2: zone binnen een gebouw, waar rekening moet worden gehouden met al beduidend afgezwakte overspanningen resp. stootstromen en elektromagnetische velden.

LPZ 3: zone binnen een gebouw, waar alleen nog rekening moet worden gehouden met extreem lage of helemaal geen overspanningen resp. stootstromen en zeer zwakke tot niet aanwezige elektromagnetische velden.

De vier bliksembeveiligingsklassen volgens IEC 62305-1 met bijbehorende minimale en maximale waarden van de bliksemstroomamplitude

De vier bliksembeveiligingsklassen volgens IEC 62305-1 met bijbehorende minimale en maximale waarden van de bliksemstroomamplitude

Bliksembeveiligingsklassen

De indeling van bliksembeveiligingssystemen volgens de norm gebeurt in klassen I tot IV. Deze zijn in de mate van waarschijnlijkheid gebaseerd op een reeks bliksemstroomparameterwaarden. Hierbij kunnen de bijbehorende hoogste en laagste nominale waarden bij natuurlijk optredende bliksemontladingen niet worden overschreden en kunnen bliksemontladingen veilig worden afgeleid. Bliksembeveiligingsklasse I komt daarbij overeen met de hoogste nominale waarden en de grootste opvangwaarschijnlijkheid. De waarden nemen overeenkomstig af tot aan bliksembeveiligingsklasse IV.

Normen in de overspanningsbeveiliging

Normen in de overspanningsbeveiliging

Aan welke normen moet er bij overspanningsbeveiliging worden voldaan?

Nationale en internationale normen bieden een leidraad bij het opbouwen van een bliksem- en overspanningsbeveiligingsconcept en bij het configureren van afzonderlijke beveiligingsmodulen. Deze onderscheiden zich afhankelijk van de regio en het toepassingsgebied. Overkoepelend in bliksembeveiligingsnorm IEC 62305 van kracht. Deze beschrijft de veiligheidsmaatregelen tegen bliksemgebeurtenissen en een uitgebreide risico-analyse met betrekking tot de noodzaak, de omvang en de effectiviteit van een beveiligingsconcept.

Toepassingsgebieden van overspanningsbeveiliging

Toepassing van een overspanningsbeveiligingsafleider

Toepassing van een overspanningsbeveiligingsafleider

Overspanningsbeveiliging voor de voeding
Onze overspanningsbeveiligingsmodulen van type 1+2, type 2 of type 3 beschermen uw elektronische apparaten op een doeltreffende wijze. Van de voeding tot en met het eindapparaat bieden wij u comfortabele, voor installatie gerede oplossingen voor alle toepassingen.

M&R-techniek
In toepassingen voor de M&R-techniek wordt een groot aantal signalen aangestuurd en bewaakt. Onze beveiligingsmodulen vermijden door overspanning veroorzaakte storingen en schades, en bieden u de optimale oplossing voor elke toepassing.

Informatietechniek
Data-interfaces zijn zeer gevoelig voor overspanningen, omdat deze met lage signaalniveaus en hoge frequenties werken. Gebruik onze overspanningsbeveiliging voor een storingsvrije dataoverdracht bij gelijkblijvende bandbreedte in uw IT-installaties.

Zend- en ontvangstapparatuur beschermen
Zend- en ontvanginstallaties zijn zeer gevoelig voor overspanningen. Gebouwoverkoepelende antennekabels en de antennes zijn direct aan atmosferische ontladingen blootgesteld. Met onze krachtige, coaxiale overspanningsbeveiligingsmodulen kiest u voor veiligheid.

Overspanningsbeveiliging voor fotovoltaïsche installaties
Om PV-installaties optimaal te beschermen tegen blikseminslagen en overspanningen is de toepassing van stringboxen noodzakelijk. Onze kant-en-klare stringboxen zijn betrouwbare systeemoplossingen voor de beveiliging van direct voor de gelijk- resp. wisselspanningsingangen geplaatste omvormers. Daarbij worden overspanningsinkoppelingen rechtstreeks naar het aardpotentiaal afgeleid.

Test- en bewakingsmodulen
Om uw overspanningsbeveiligingsmodulen volgens de vereisten van IEC 62305 regelmatig op hun onberispelijke werking te controleren, biedt Phoenix Contact een mobiel testapparaat aan. Met deze preventieve check vermijdt u uitval van uw machines.

Bovendien bieden wij u het eerste intelligente assistentiesysteem ter wereld voor overspanningsbeveiliging op het gebied van netbeveiliging, waarmee u uw installaties in realtime kunt bewaken. Het systeem registreert de toestand van de installatie en bepaalt de State of Health van de overspanningsbeveiligingsmodule, zodat u tijdig een uitval kunt voorkomen.

Isolerende vonkbrug voor het afleiden van overspanningen
Isolerende vonkbruggen verbinden metalen lichamen die tijdens het bedrijf niet continu galvanisch verbonden mogen zijn, bij het optreden van kortstondig hoge spanningen met elkaar (bijv. door blikseminslag). Bescherm bijvoorbeeld gevoelige isolatieflenzen in leidingen tegen overslag en vermijd uitval, stilstandtijden of lekkages.

Achim Zirkel - expert voor overspanningsbeveiliging

Wist u dit al? Achim Zirkel is onze expert voor overspanningsbeveiliging.

Nieuwe normen, het volgende bliksemseizoen, interessante trendy onderwerpen: ongeacht wat er voor nieuws is op het gebied van overspanningsbeveiliging houdt hij u altijd op de hoogte. U treft hem aan op onze website, op LinkedIn en ook in onze brochures. Houd hem in de gaten en verheug u op vele informatieve reportages.
Hier gaat u direct naar zijn LinkedIn-profiel