overspanningsbeveiliging-woonhuis

Overspanningsbeveiliging

Met een overspanningsbeveiliging beschermt u waardevolle apparatuur zoals servers, computers en audio en video apparatuur tegen schade door te hoge spanningspieken. Zeemanelektro levert en installeert diverse producten die dienen als overspanningsbeveiliging. Deze beveiliging biedt in beperkte mate ook bescherming tegen beschadiging door blikseminslag.

De werking van overspanningsbeveiliging:

Bij overspanningsbeveiliging worden overspanningsafleiders gebruikt. Deze brengen hoge piekspanningen terug naar een veilig niveau en voorkomen zo een overbelasting van de elektronische installatie. Als er een te hoge spanningpiek optreedt, zorgen de overspanningsafleiders ervoor dat alle geleidende systemen kortstondig met elkaar gekoppeld worden om spanningsverschillen te neutraliseren en piekstroom af te voeren.

Om een goede overspanningsbeveiliging te garanderen, is naast de overspanningsafleiders ook een zogenaamde potentiaalvereffening (aarding) nodig. Deze zorgt ervoor dat alle geleidende systemen (zoals waterleiding, gasleiding, centrale verwarming en bliksembeveiliging) met elkaar verbonden worden. Zo worden gevaarlijke potentiaalverschillen voorkomen. De combinatie van de juiste overspanningscomponenten en potentiaalvereffening behoeden u voor grote schade aan gevoelige apparatuur.

Overspanningen

Overspanningen ontstaan meestal door schakelhandelingen of atmosferische ontladingen.

Bij overspanningen door schakelhandelingen moet gedacht worden aan boogspanningen (1.3 ET) in vermogenschakelaars  en patronen  die tot 1 a 2 kV kunnen oplopen wanneer een zwaar inductieve last zoals bijvoorbeeld een motor wordt afgeschakeld.

 

Bij atmosferische ontladingen wordt meestal alleen gedacht aan blikseminslagen maar het is goed om te realiseren dat de bliksem niet hoeft in te slaan om overspanningen te veroorzaken. Ook ontladingen tussen verschillende wolken en ontladingen op grote afstand kunnen overspanningen veroorzaken.

 

Overspanningen door atmosferische ontladingen kunnen als volgt ontstaan

  • bliksem inslag in een bovengrondse elektriciteitslijn
  • ontladingen welke leiden tot een plotseling vrijkomen van influentieladingen op een bovengrondse elektriciteitslijn
  • inductie ten gevolge van een blikseminslag in de directe omgeving
  • spanningsgradiënt in de bodem ten gevolge van een blikseminslag in de directe omgeving
  • blikseminslag op een bliksemstroomafleider installatie, welke met de potentiaalvereffeningsrail is verbonden

Directe blikseminslag

Bij een directe blikseminslag wordt een gebouw getroffen door een ontladingsstroom van 20.000 tot 60.000 ampère. De inslag zal meestal plaatsvinden op een hoog punt van het gebouw of een uitstekend deel ervan. De ontlading zal een weg zoeken met de minste elektrische weerstand zoals elektrische leidingen, metalen spanten, antennekabels, gas-, water- en cv-leidingen. Schade aan het gebouw, soms brand bijvoorbeeld bij rieten daken, en schade aan de aanwezige leidingen apparatuur is het gevolg.

Indirecte blikseminslag

Bij indirecte inslag slaat de bliksem in de bodem of in bijvoorbeeld een boom. Op de plaats waar de bliksemontlading de grond in vloeit ontstaat een gebied met een kortstondige spanning van duizenden volts. Het spanningsverloop heeft in de grond een trechtervorm, de zogenaamde spanningstrechter, en neemt in de grond en aan het oppervlak af naarmate men verder van de inslag verwijderd is. Staat een koe bijvoorbeeld met zijn voorpoten 1 meter dichter bij het inslagpunt dan zijn achterpoten dan kan het verschil in spanning tussen voor- en achterpoten wel 1.000 volt zijn hetgeen de dood van het dier kan betekenen. Indien een voedingskabel of een telefoonkabel binnen de spanningstrechter ligt dan kan er op die manier overspanning ontstaan. Extra spanningen van enkele tientallen volts zijn genoeg om schade aan computerapparatuur te veroorzaken.

Preventie

Beveiligen tegen directe blikseminslag is mogelijk door het aanbrengen van een uitwendig bliksemafleiderinstallatie die berust op het principe van de “kooi van Faraday” en die de ontlading tussen

een wolk en het beveiligd gebouw gecontroleerd naar de aarde afvoert. Deze “kooi” bestaat uit een

netwerk van koperen leidingen en opvangers op dakvlakken, waarbij alle uitstekende en metalen

gebouwonderdelen in de beveiliging worden opgenomen. Via afgaande leidingen wordt dit daknet

aangesloten op een aardingssysteem of op in de grond geslagen aardelektroden.

Beveiligen tegen overspanning en inductie gebeurt door potentiaalvereffening en door

overspanningafleiders.

Door inductie kunnen er in de metalen onderdelen spanningsverschillen zijn ontstaan waardoor

onderlinge stromen vloeien die de hiervoor gevoelige apparatuur kunnen beschadigen. Door de metalen

onderdelen geleidend met elkaar te verbinden en te aarden kan men het spanningsverschil opheffen. Het

onderling verbinden en aarden gebeurt via een potentiaalvereffeningsrail. Hierop worden aangesloten:

  •  De aardingen van de elektrische installatie
  •  Alle metalen constructiedelen zoals metalen spanten, doorgelaste vloerwapening, metalen gevelbekleding, metalen kabelgoten, metalen silo’s enz.
  •  Alle metalen leidingen voor gas, water, verwarming, luchtbehandeling enz.
  •  Afscherming van kabels
  •  Aarding van eventuele antenne of bliksemafleiderinstallatie.
  •  En via overspanningafleiders:
  •  De fase- en nulleiders van de voedingskabels
  •  De dataleidingen
  •  De telefoonleidingen

Overspanningafleiders hebben onder normale omstandigheden een hoge isolatiewaarde, maar vormen bij

bepaalde waarde van een overspanning (de ontsteek- spanning) kortstondig een geleidende verbinding

via de potentiaalvereffeningsrail met de aarde waardoor de overspanning afgevoerd kan worden. Daalt de

overspanning tot normale waarde dan wordt de geleidende verbinding automatisch weer verbroken.

Een grofbeveiliging (type B) voor 400/230 Volt zal een overspanning van bijvoorbeeld 10.000 Volt terug

brengen tot maximaal 5000 Volt, de middenbeveiliging (type C) welke in de onderverdelers wordt

geplaatst, brengt vervolgens de spanning terug tot ca. 3000 Volt terwijl een fijnbeveiliging (type D), die

voor de computer en andere gevoelige apparatuur is geplaatst, de overgebleven overspanning

terugbrengt naar maximaal 1500 Volt. Alle van een CE- keur voorziene elektrische apparaten kunnen een

kortstondige spanningspuls van 1500 Volt goed doorstaan.

In veel moderne installaties wordt gebruik gemaakt van gecombineerde B/C afleiders.

Overige technische maatregelen:

  •  Het toepassen van afgeschermde kabels voor meet-, regel-, stuur-, data- en communicatielijnen
  •  Het afschermen van kabels d.m.v. geaarde stalen buizen of gesloten metalen kabelgoten
  •  Leidingen zonder lussen en met minimale lengten aanleggen en niet evenwijdig met nabijgelegen metalen onderdelen.