Overstroomscherm (bliksembescherming) systeemoplossing: geïntegreerde externe en interne beschermingsstrategie

​

​1. Oplossingsachtergrond en doelstellingen​

Bliksemactiviteit is een belangrijke factor die de veiligheid van gebouwen, personeel en interne apparatuur bedreigt. Blikseminslagen genereren hoogintensieve directe stroom en tijdelijke overspanningen. Dit kan niet alleen leiden tot schade aan gebouwen en fysieke vernietiging van apparatuur, maar ook via metalen lijnen zoals voedingslijnen en signaallijnen doordringen, waardoor elektronische apparatuur defect raakt, gegevens verloren gaan en zelfs secundaire rampen zoals branden ontstaan. Deze oplossing heeft als doel een omvattende beschermingssysteem te creëren bestaande uit een Extern Bliksembeschermingssysteem (ELPS) en Overspanningsbeveiligingsapparaten (SPDs), waarmee bliksemenergie effectief wordt onderschept, geleid, afgevoerd en beperkt om de structuurlijke veiligheid van het gebouw maximaal te waarborgen en de continuïteit en stabiliteit van interne apparatuur en systeembewerkingen te garanderen.

​2. Overzicht van de componenten van het Bliksembeschermingssysteem (LPS)​

Een effectief geïntegreerd Bliksembeschermingssysteem (LPS) bestaat uit twee onmisbare en wederzijds versterkende kerncomponenten:

• ​Extern Bliksembeschermingssysteem (ELPS):​​ Voornamelijk ontworpen om directe blikseminslagen te verdedigen.
• ​Intern Bliksembeschermingssysteem (Overspanningsbeveiliging, SPD-systeem):​​ Voornamelijk ontworpen om tijdelijke overspanningen (pieken) veroorzaakt door Bliksem Elektromagnetische Impuls (LEMP) die via lijnen de apparatuur binnenkomen, te verdedigen.

​3. Installatieschema voor externe overbliksemschakelaars (bescherming tegen directe inslagen)​​

• ​Kernfunctie:​​ Directe blikseminslagen onderscheppen en de enorme bliksemstroom veilig naar de grond geleiden, waardoor fysieke schade (zoals penetratie, brand, structurele schade) die een directe inslag kan toebrengen aan het gebouw zelf, wordt voorkomen.
• ​Belangrijkste componenten:​​
• ​Luchtterminalsysteem (bliksemafleiders/strepen/netten):​​ Geïnstalleerd op het dak of de hoogste punten van het gebouw om blikseminslagen te trekken en te ontvangen. Selecteer het juiste type (bijvoorbeeld staaf, net, streep) en indeling volgens de vorm en het oppervlak van het gebouw, zodat de beschermingsdekkingsverplichtingen voldoen aan de eisen van het principe van de "rollende bol".
• ​Afleidingsleiders:​​ Gebruikt om de bliksemstroom van het luchtterminalsysteem naar het aardterminalsysteem te geleiden. Moet via de kortste en meest rechte paden worden gerouteerd, met voldoende hoeveelheid en gelijkmatige verdeling (afstanden in overeenstemming met voorschriften). Materialen zijn meestal gegalvaniseerd plat staal of rond staal. Installeer niet in de buurt van gangbare persoonspaden of pas isolatiebeschermingsmaatregelen toe.
• ​Aardterminalsysteem:​​ Leidt de bliksemstroom naar de grond. Dit is de kern en basis van het beschermingssysteem; de kwaliteit (aarde-weerstandswaarde) is cruciaal. Bestaat meestal uit aarde-elektroden (verticale staven, horizontale geleiders) en verbindinggeleiders. Gebruik corrosiebestendige materialen (bijvoorbeeld gegalvaniseerd staal, koper), zorg voor voldoende begraaftiepte en vorm een effectieve equipotentiele bondingring (foundation earthing) rond het gebouw. De aarde-weerstand moet minimaal zijn (meestal vereist ≤10Ω, specifieke eisen volgens relevante normen).
• ​Installatieplaatsen:​​
• Hoogste punten van het gebouwdak en plaatsen die gevoelig zijn voor inslagen (hoeken, dakranden, parapetten, ventilatieopeningen, schoorstenen, enz.).
• Speciale constructies (bijvoorbeeld torens, antennes, zonnepanelensteunen) vereisen individuele of geïntegreerde overweging.
• ​Sleutelpunten van het schema:​​
• ​Nageleefdheid van normen:​​ Streng handhaven van nationale en sectoriële bliksembeschermingsontwerpnormen (bijvoorbeeld GB 50057 "Ontwerpcode voor bliksembescherming van gebouwen", equivalent aan IEC 62305 serie).
• ​Materiaalkwaliteit:​​ Gebruik van hoge kwaliteit, corrosiebestendige materialen die aan normen voldoen.
• ​Equipotentiele bonding:​​ Alle metalen componenten (bijvoorbeeld buizen, apparatuur behuizingen, metalen daken, staalconstructies) moeten betrouwbaar verbonden zijn met de dichtstbijzijnde afleidingsleider of aardterminalsysteem om zijflitsen te voorkomen.
• ​Veilige scheidingafstanden:​​ Zorg ervoor dat er voldoende veilige scheidingafstanden bestaan tussen luchtterminals en de constructie, en tussen afleidingsleiders en diensten/leidingen.
• ​Betrouwbare verbindingen:​​ Alle aansluitpunten moeten robuust zijn (laswerk of goedgekeurde klampen) om goede elektrische continuïteit te waarborgen.

​4. Installatieschema voor interne overbliksemschakelaars (SPD's) (bescherming tegen bliksempieken)​​

• ​Kernfunctie:​​ Om tijdelijke overspanningen (pieken) veroorzaakt door bliksem die via voedingslijnen, signaallijnen, communicatielijnen, enz. binnendringen, te beperken tot een veilig niveau dat de apparatuur kan verdragen, om schade door overspanning/overstroom te voorkomen.
• ​Belangrijkste componenten: Overspanningsbeveiligingsapparaat (SPD),​​ ook bekend als overbliksemschakelaar:
• ​Tijdelijke Spanningsdempers (TVS):​​ Vaak gebruikt voor fijn apparaatbeschermding of signaallijnen.
• ​Overspanningsbeveiliger:​​ Algemeen begrip dat verschillende technologieën omvat (bijvoorbeeld Metal Oxide Varistor MOV, Gas Discharge Tube GDT, vaste-staatsbeveiligers).
• ​Voedingsspanningsbeveiliger (SPD):​​ Geïnstalleerd op verschillende niveaus van het energiedistributiesysteem (hoofddistributie, subdistributie, voorafgaand aan eindapparatuur).
• ​Signaal/Data SPD:​​ Geïnstalleerd bij ingangsporten voor telefoonlijnen, netwerklijnen (bijvoorbeeld RJ45), coaxiale kabels (bijvoorbeeld CCTV-video, satellietsignalen), controlelijnen, enz.
• ​Aardeverbinding:​​ SPD's moeten goed afgeladen worden via een laag-impedantiepad om pieken effectief af te voeren. Aardinggeleiders moeten zo kort, recht en dik mogelijk zijn ("Kort-Recht-Dik"-principe).
• ​Installatieplaatsen en niveaus (gestage bescherming - coördinatie):​​
• ​Eerste-niveaubescherming (Klasse I / Type 1 SPD):​​
• ​Locatie:​​ Hoofddistributiepaneel/Voedingsingang van het gebouw (meestal op de grens LPZ 0A/0B → LPZ 1).
• ​Functie:​​ Voert de grootste hoeveelheid energie (10/350μs golfforme) van directe inslagen of nabije inslagen af, en beperkt de resterende spanning tot een lager niveau. Meestal gebruikmakend van hoge-afvoercapaciteit vonkgaptype SPD's. Vereist zeer betrouwbare aarding.
• ​Tweede-niveaubescherming (Klasse II / Type 2 SPD):​​
• ​Locatie:​​ Verdiepingdistributiepanelen, areadistributiepanelen, hoofdschakelpaneel in apparatuurruimten (op de grens LPZ 1 → LPZ 2).
• ​Functie:​​ Beperkt verdere resterende piekspanningen die door het eerste niveau zijn doorgelaten en overspanningen veroorzaakt door interne schakeloperaties (8/20μs golfforme), biedt zonale apparatuurbescherming. Meestal gebruikmakend van spanningsbeperkende type SPD's (bijvoorbeeld op basis van MOV).
• ​Derde-niveaubescherming (Klasse III / Type 3 SPD / Point-of-Use Bescherming):​​
• ​Locatie:​​ Onmiddellijk voor apparatuur, binnen stopcontacten/verlengsnoeren, of interne schakeling van apparatuur (op de grens LPZ 2 → LPZ 3).
• ​Functie:​​ Klemt de resterende overspanning (combinatiegolf) op apparatuurpoorten, biedt laatste fase fijn bescherming. Kritisch belangrijk voor gevoelige elektronische apparatuur (bijvoorbeeld servers, werkstations, PLC's, medische apparatuur, communicatieapparatuur). Ook gebruikt bij ingangen van signaallijnen.
• ​Sleutelpunten van het schema:​​
• ​Coördinatie:​​ SPD's op verschillende niveaus moeten energie- en spanningcoördinatie bereiken (gebruik van koppeling/isolatie-elementen tussen fasen of de inherente decouplingkenmerken van de SPD's), zodat energie stapsgewijs wordt afgevoerd en spanning stapsgewijs wordt verminderd. Dit voorkomt dat lager niveau SPD's falen door te veel energie.
• ​Kwaliteit van aarding:​​ Effectieve aarding van SPD's is cruciaal voor de effectiviteit van het hele schema. Aardinggeleiders moeten ideaaliter korter zijn dan 0,5 meter, met voldoende doorsnede (volgens SPD-klasse en locatie, meestal ≥6-25mm² gevlochten koper).
• ​Installatieconformiteit:​​ Installeer conform de instructies van het SPD-product en relevante normen, zorg voor correcte fase- en aardeverbindingen.
• ​Equipotentiele bonding:​​ Verbind metalen kasten, rekken, kabelbakken, enz., om een "Faraday-cage"-effect te creëren, minimaliseer interne potentiaalverschillen.
• ​Regelmatig onderhoud:​​ SPD's zijn vaak "offers" die regelmatig inspectie (visuele statusindicator, afstandsbediening alarmmonitoring) en testen vereisen. Mislukte SPD's moeten onmiddellijk vervangen worden.

​5. Voordelen en implementatie-waarde van de omvattende oplossing​

• ​Allround bescherming:​​ Extern systeem beschermt tegen directe inslagen; intern systeem beschermt tegen geïnduceerde pieken (LEMP), vormt een complete beschermingsketen.
• ​Maximalisering van veiligheid:​​ Beschermt de gebouwstructuur, menselijk leven en waardevolle elektrische/elektronische apparatuur tegen schade.
• ​Garandeert operationele continuïteit:​​ Vermindert het risico op apparatuurdefecten, systeemdown-time en gegevensverlies veroorzaakt door bliksem, vergroot de betrouwbaarheid van het systeem en de bedrijfscontinuïteit.
• ​Vermindert totale kosten van eigendom:​​ Preventieve investering is aanzienlijk kosteneffectiever vergeleken met de directe kosten van bliksemschade (apparatuurvervanging) en indirecte kosten (productiestop, gegevensverlies, reputatieschade).
• ​Conformiteit met voorschriften:​​ Voldoet aan nationale bouwveiligheids-, elektrische veiligheids- en bliksembeschermingsvoorschriften en normen.