Bliksemafleider
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Een bliksemafleider of donderroede is een installatie die dient om schade door blikseminslag te voorkomen, door de energie van de bliksem naar de grond te leiden.
Inhoud |
[bewerk] Uitvinding
De bliksemafleider is uitgevonden door Benjamin Franklin na een op 15 juni 1752 uitgevoerd experiment met een vlieger en nat vliegertouw tijdens een onweersbui.
[bewerk] Bouw en werking
Een bliksemafleider bevindt zich doorgaans op het hoogste punt van een gebouw en biedt in het geval van een blikseminslag de stroom van enkele duizenden ampères groot een laag-impedant pad naar de aarde. Op deze wijze wordt voorkomen dat de grote stroom zich een andere weg zoekt met meer weerstand, waarbij zoveel energie wordt afgegeven dat brand of andere schade ontstaat.
Door de lage zelfinductie en weerstand van de bliksemafleider wordt getracht te voorkomen dat er zich teveel spanning opbouwt bovenop het dak. De bliksemafleider is puntig op het dak om de bliksem naar zich toe te trekken met behulp van een door de puntvormige uitloper plaatselijk verhoogd elektrisch veld. De rest van de bliksemafleider is dik genoeg om de grote stroom te kunnen voeren. Scherpe bochten worden vermeden om te voorkomen dat de stroom in de bocht als gevolg van een verhoogd veld alsnog van de koperdraad op iets anders overspringt.
Noemenswaardig is de secundaire bliksemschade. De grote stroom van de blikseminslag kan in afzonderlijke in het huis aanwezige draadlussen voldoende stroom en spanning opwekken om alsnog schade te veroorzaken.
Bij hoogspanningsmasten worden de stroomvoerende geleiders beschermd door één of meerdere aarddraden. Deze hebben de taak om de bliksem af te vangen en via de masten naar de aarde te voeren. Daarbij ontstaat soms toch een kortsluiting omdat de grote bliksemstromen grote spanningen op de hoogspanningsmasten veroorzaken. Dit veroorzaakt een overslag over de isolatoren van de stroomvoerende circuits. Dit is vooral problematisch als meerdere circuits aan de mast tegelijkertijd getroffen worden.
[bewerk] Klasse-indeling
In Nederland wordt een klasse-indeling gehanteerd van LP1 t/m LP4, waarbij door middel van de nummering een oplopend hogere beschermingsklasse aangegeven wordt. LP4 is in Nederland dus de hoogste beveiligingsgraad.
- Klasse LP1
Bliksembeveiliging van klasse LP1 betreft installaties van beperkte omvang. Er is geen potentiaalvereffening toegepast. Objecten van staal of doorverbonden betonwapening hebben geen opvanginrichtingen. De beveiligingsgraad is voornamelijk afhankelijk van de afstand die is aangehouden tussen metalen delen van het object en de uitwendige bliksembeveiligingsinstallatie. De voor deze klasse te hanteren beveiligingsgraad is 0,5.
- Klasse LP2
Bliksembeveiliging van klasse LP2 is de traditionele vorm van bliksembeveiliging. Er is geen potentiaalvereffening toegepast. Daken zijn als volgt beveiligd:
- normale dakconstructie: daknet met mazen van 20m x 20m;
- daken waar in metaal is verwerkt: daknet met mazen van l0m x 20m;
- hellende daken: opvanginrichting gebaseerd op een beschermingshoek van 60º.
- Afgaande leidingen om de 20m.
- De beveiligingsgraad is afhankelijk van de volgende aspecten:
- voornamelijk de afstand die is aangehouden tussen metalen delen van het object en de uitwendige bliksembeveiligingsinstallatie;
- de uitvoering van de opvanginrichtingen met eventueel aanvullende opvangers voor materieel dat op het dak is geplaatst.
De voor deze klasse te hanteren beveiligingsgraad is 0,8.
- Klasse LP3
Bliksembeveiliging van klasse LP3 is de verbeterde traditionele vorm van bliksembeveiliging. In tegenstelling tot klasse LP2 is er wel potentiaalvereffening toegepast. Daken zijn als volgt beveiligd:
- normale dakconstructie: daknet met mazen van 20m x 20m;
- daken waarin metaal is verwerkt: daknet met mazen 10m x 20m;
- hellende daken: opvanginrichting gebaseerd op een beschermingshoek van 60º
- Afgaande leidingen om de 20m.
- De beveiligingsgraad is afhankelijk van de volgende aspecten:
- de afstand die is aangehouden tussen metalen delen van het object en de uitwendige bliksembeveiligingsinstallatie;
- de uitvoering van de opvanginrichting met eventueel aanvullende opvangers voor materieel dat op het dak is geplaatst.
De voor deze klasse te hanteren beveiligingsgraad is 0,9.
- Klasse LP4
Bliksembeveiliging van klasse LP4 is de geavanceerde vorm van bliksembeveiliging. Er is potentiaalvereffening toegepast. Daken zijn als volgt beveiligd:
- normale dakconstructie: daknet met mazen van 10m x20m, dan wel 20m x20m indien tussen metalen delen van het object en de uitwendige bliksembeveiligingsinstallatie een afstand van ten minste 1m is aangehouden en afgaande leidingen om de 20m;
- daken waarin metaal is verwerkt: daknet met mazen van 10m x 10m en afgaande leidingen om de 10m;
- hellende daken: opvanginrichtingen gebaseerd op een beschermingshoek van 45º.
De beveiligingsgraad is voornamelijk afhankelijk van de afstand die tussen metalen delen van het object en de uitwendige bliksembeveiligingsinstallatie is aangehouden. De voor deze klasse te hanteren beveiligingsgraad is 0,99.
[bewerk] Spanningsopbouw
De totale spanningsopbouw over de bliksemafleider wordt voornamelijk bepaald door de zelfinductie en de stijgsnelheid van de stroom:
-
, waarbij
- U de zelfinductiespanning in volt is
- dI / dt de verandering van de stroom per tijdseenheid (stijgsnelheid) in ampère per seconde is
- L, de evenredigheidsfactor, de coëfficiënt van zelfinductie in henry (= Vs/A) is.
Voor de zelfinductie geldt bij benadering:
- L = 10-6 x l
waarin:
- L = zelfinductie (in Henry)
- l = lengte van de draad (in meter)
Voor een huis van 10 meter hoogte en een stroomstijgsnelheid van 2000 ampère per microseconde zou dat neerkomen op een spanning van 20 kilovolt.
