DONDER EN

BLIKSEM

VERSCHIJNSELEN BIJ

ONWEER (VEREENVOUDIGDE)

EERSTE UITGAVE 1981 NVBB (ANPI) DR IR

BOUQUEGNEAU

ERITECH HANDBOEK IEC EN 62305

DDS ELECTRONICS EUROPE BV EN 62305

HERUITGAVE MEI 2011/JUNI 2011

SAMENGESTELD DOOR ON5GO FRANS VERHEYDEN

1

GESCHIEDENIS

2

Elektrometer met leidse fles Benjamin Franklin

GESCHIEDENIS

Romeinen Humeur van de goden

Gemanen Donar klaar voor de strijd

Vikingen TOR met hamer op aambeeld

Japan Kinderen verstoppen tegen ontvoering

Middeleeuwen Klokken luiden voor verdrijven van duivel

3

WOLK VORMING

4

Tropopauze

10 km aan basis

Levensduur 1 a 2 h

Cumulonimbus

30 m/sec verticaal

300.000 ton water

Wrijving wekt tientallen C op

ELEKTRISCH VELD VAN

DE CUMULO NIMBUS

5

130V/m bij mooi weer

300kV/m bij inslag

6

OORZAAKOOR

7

OORZAAK

SOORTEN

In een + of - wijze

Aarde wolk of omgekeerd

Wolk wolk

Wolk heelal

8

Komt alleen voor, waar veel vegetatie is

Nooit aan polen en in woestijn

Veel verzadigde warme lucht in botsing met koude lucht

Allen met inductie effecten Hoofdzakelijk capacitief gekoppeld

PARAMETERS

9

BASIS VAN DE WOLK

10

100 km/h sprongen 10 à 200m rust er tussen van 30 µsec à 150 msec

Gemiddeld 4 wisselingen

Kanaal van 2 cm

Opwarming tot 30.000 K

UITWERKING VAN

INSLAG

• Rechtstreekse inslag en inductie, of capacitieve koppeling.

• Schade beperking.

• Thermisch

W= u.ʃ i dt = u.Q

Q=30 C u= 20 V = 600j 60mm³ staal smelten = 43 mm

Q= 300C staalplaat 2 a 3mm doorboren.

• Elektrodynamisch

I = 100kA 4.105 N/m voor afstand 5 mm

400 N/m voor afstand 50 cm

• Elektromagnetische inductie

Oscillerend hoogspanningskarakter uit elkaar spatten van oppervlak

• Elektrochemisch (galvanische ontbinding)

Opvreten van aardelektroden.

• Akoestisch

10 km waarneembaar

Tijds verschil Aantal seconden delen door drie is aantal km

• Fysiologisch (inwerking op hart en zenuwcentrum, centra die ademhaling bedienen

11

BEHEERSING EN

BEVEILIGING

15

• Uitwendige beveiliging

met bliksem afleiders

• Inwendige beveiliging

met bescherming tegen inductie

TWEE SOORTEN

BEVEILIGING

16

Rieten daken

Telecom apparatuur

Beperken spanningsverschillen

in de structuur

Indien de afstand voldoende groot is

Zodat de boog niet in de structuur komt

Om ongewenste stromen door het antenne

systeem te beperken

IONISERS

17

Sommige bronnen stellen verboden in België

In Frankrijk algemeen gebruikt

SOORTEN

BEVEILIGING

18

• staven (met inbegrip

pieken en vrijstaande

masten)

• Oppervlakte geleiders

• bovenleidingen

• natuurlijke elementen

NORMERING

Nieuwe norm bliksembeveiliging

Europese norm EN-62305 als Belgische Norm beschikbaar.

externe bliksembeveiliging (bescherming van het gebouw) interne bliksembeveiliging (bescherming van de elektrische en elektronische installatie).

NBN EN 62305 beslaat 4 delen :

NBN EN62305-1 - Bliksembeveiliging - Deel 1 : Algemene principes

NBN EN62305-2 - Bliksembeveiliging - Deel 2 : Risico management

NBN EN62305-3 - Bliksembeveiliging – Deel 3 : Fysieke schade aan objecten en letsel aan mens en dier

NBN EN62305-4 - Bliksembeveiliging – Deel 4 : Elektrische en elektronische systemen in gebouwen

19

NORMERING EN 62305

Deel 1

Principes werkwijze en toepassing

spoorweg voertuigen vliegtuigen off shore

hoge drukleidingen, telecommunicatie.

Deel2

Risico analyse bij inslag

Deel3

Vereisten ter voorkoming fysische en biologische schade

Deel 4

Bescherming elektrische en elektronische systemen

(Deel 5) Diensten.

20

NORMERING EN 50164 -

De vereisten gesteld aan:

-1 Verbindingen en aansluitingen

-2 Geleiders en aardelektroden

-3 Overslag inrichtingen

-4 Bevestigingen

-5 Controle en verzegeling aardelektrode

-6 Bliksem telinrichtingen

-7 Instandhouding aardverbindingen

21

WANNEER IS EN-IEC 62305

VERPLICHT?

•Wanneer een mogelijk verlies ten gevolge van blikseminslag onoverkomelijk is, denk hierbij aan verlies van mensenlevens, openbare diensten en culturele erfgoederen

•in omgevingen met ontploffingsgevaar (ATEX)

•wanneer de economische schade (direct of indirect door het wegvallen van functionaliteit) in kans en waarde groter is dan de kosten van de te nemen maatregelen

22

RISICO ANALYSE

23

Bronnen van schade S1-S4

Schade type D1 – D3

D1 Schade van levende wezens (mens en dier) aanraking en stapspanning

D2 Fysieke schade (brand, ontploffing, mechanische vernietiging, chemische schade

D3 Schade elektromagnetische bliksem impuls op interne elektrische / elektronische systemen

Vier soorten identificeerbare

Verliezen L1 - Verlies van het menselijk leven

L2 - Verlies van de dienst

L3 - Verlies van het erfgoed

L4 - Economische schade

• Locaties met gevaarlijke of

explosieve materialen

• Ziekenhuizen of andere structuren,

waarbij het falen van interne

systemen kan leiden tot een gevaar

voor menselijk leven.

Basis vergelijking: RX = NX x PX x LX NX = aantal gevaarlijke gebeurtenissen per jaar

PX = waarschijnlijkheid van schade aan de structuur

LX = verlieswaarde

OPVANGINRICHTING

24

Hagar USA

OPVANGINRICHTING

Octrooien gezamenlijk geregistreerd door

HELITA en de Franse Nationale Centrum voor

Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS).

De pulsar is uitgerust met een elektronische

apparaat dat een hoge puls spanning uitstoot

Met bekende en gecontroleerde frequentie en

amplitude, waardoor de bliksem wordt

aangetrokken.

De Pulsar ontleent zijn energie uit het elektrisch

veld tijdens de storm.

25

OPVANGINRICHTING

26

De materiaal vereisten zijn beschreven in de norm

De norm geeft maaswijdte bv 10x10 m of 5x5 m

Blank koperdraad 8mm Blank alu van 10 mm

Uitsteeksel 15 cm 40 cm van rand 40 cm van

de rand

OPVANGINRICHTING

27

OPVANGINRICHTING

28

OPVANGINRICHTING

29

Doormeter 16 mm wegens corrosie rookgassen.

MEETKOPPELINGEN

30

DALENDE LEIDINGEN

31

FOUTEN

32

BESCHERMINGSZONE

33

BESCHERMINGSZONE

34

klasse Straal sfeer

1 20m

2 30m

3 45m

4 60m

BESCHERMINGSZONE

35

BESCHERMINGSZONE

36

BESCHERMINGSZONE

37

VEILIGE AFSTAND

38

VEILIGE AFSTAND

39

40

VEILIGE AFSTAND

41

UITWERKINGEN

42

Effect van de stapspanning

50 V

150 V

ANTENNE AARDINGEN

Wijze

Equipotentiaal aardlus

Stervormig

Meervoudig

Waar

Bij elke zone of risico wijziging

Hoe

De impedantie van de afleider

43

ANTENNE ALS

AFLEIDER

44

AARDINGS SYSTEMEN

45

Ringaarding voor de

beperking van het stap

potentiaal

AARDINGS

SYSTEMEN

46

12 m

INWENDIGE

BESCHERMING

47

Faraday kooi

VERBAND MET ATEX

Energie van een vonk beperken tot het niveau beneden het

vlampunt, of benden de LEL-waarde

Zener barrier voor spannings beperking (voorheen neon

lampje)

Serie weerstand voor stroom beperking. (controle inwendige

impedantie)

Voldoende hoge impedantie voor bliksem verschijnsel.

48

BEVEILIGING TEGEN

OVERSPANNING

49

HOE BESCHERMEN

TEGEN ONWEER

50

UITWERKINGEN

51

DE VEILIGSTE

PLAATSEN

Gebouwen deskundig beveiligd

blijf uit de buurt van de afleiders

Gebouwen gewapend beton

Gebouwen met stalen geraamte

Auto’s met metalen koetswerk.

rijdend blust de overslag, doch beschadigt banden

52

TE VERMIJDEN

Paard rijden

Motor of fiets rijden

Open tractor besturen

Tegen voertuig leunen

Vliegen met niet gesloten niet metalen luchtvaartuigen

53

GEVAARLIJKE

PLAATSEN.

Omgeving van hoge structuren als gebouwen, masten bomen

hijskranen.

Bosranden

Houten hutten zonder metalen onderdelen

Vijvers en zwembaden

Boten en tenten

Sportterreinen

Bergranden

Metalen afsluitingen

54

DE GEVAARLIJKSTE

PLAATSEN IN HUIS.

In omgeving van grote metalen voorwerpen als radiatoren,

kachels vensterramen badkuipen.

Schouwen (wegens interne metalen bescherming)

Water gas en elektriciteitsleidingen

Radio en TV indien ze verbonden zijn met een buiten antenne

Vaste telefoons

Zolder

Kort bij afleiders

55

POSITIEVE

ASPECTEN

• Zonder bliksem geen planten, en evenmin dierlijk

leven mogelijk.

Atmosferisch stikstof is moeilijk verteerbaar

Bij 30.000K verbinden stikstof en zuurstof, tot

water in water oplosbaar stikstof peroxide.

Op aarde als verdunt salpeterzuur (prikkelende

geur na onweer)

Dit tast mineralen aan.

Vorming nitraten

Door planten verteerbaar.

56

Bliksem treft meer dan 100 keer per sec de aarde

LITERATUUR OVERZICHT

EN BRONNEN

TD1016: An overview of Lightning Protection for Ham Radio

Stations.

• http://www.solacity.com/Docs/Polyphaser/An%20overview%20of%20li

ghtning%20protection%20for%20ham%20radio%20stations.pdf

• http://www.protectiongroup.com/ProtectionTechnologyGroup/media/PT

G/WhitePapersandTechnicalNotes/1485-013.pdf

• http://www.ies.cz/attachments/096_katalog_System-pro-

hromosvody.pdf

• http://ahoni.com/articles/lightning.pdf

57

De norm BS

• http://gjbz.ugcn.cn/%E5%9B%BD%E5%A4%96%E6%A0%87%E5%87%86/%E6%AC%A7%E6%B4%B2%E6%A0%87%E5%87%86/20100225/1/BS%20EN%2062305-1-2006.pdf

• http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12605173/index.pdf

• http://www.winncom.com/pdf/Motorola_Lightning_Protection_Guide_US%20new.pdf

• http://www.foudretech.com/presse/LightningProtection&Grounding.pdf

• https://www.erico.com/public/library/fep/strike/LT30373.pdf

• http://www.exergia.info/books/groza/Strike_Protection.pdf

• http://www.iclp-centre.org/pdf/Bouquegneau-Invited%20Lecture.pdf

• http://www.gcl.in/tsd/doc/35_lightning_protection_systems.pdf

• http://pdfxx.com/un/united-lightning-protection-association-book2.pdf

• http://www.sylvador.com/samples/man_light.pdf

58

59

• http://www.putrapetir.com/penangkalpetirthomas.pdf

• http://pdfxx.com/un/untited-lightning-protection-association-book4.pdf

• http://www.iclp-centre.org/pdf/Bouquegneau-Invited%20Lecture.pdf

• http://www.arrl-al.org/LtgProtHamfest-2007.pdf

• http://www.obo-bettermann.com/downloads/en/prospekte/blitzsch_en.pdf

• http://www.sgcworld.com/Publications/Articles/lightning2.pdf

• http://www.novaris.com.au/images/stories/Sales%20Kit/SK09/Radio%20Comms.pd

f

• http://www.dehn.de/pdf/kataloge/EB2009_complete_E.pdf

• http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20000004589_1999208107.pdf

EINDE VAN UW BRONTOFOBIE

EEN VEILIGER ONWEER

60