Bliksemafleider
Een bliksemafleider of donderroe(de) is een installatie die dient om schade door blikseminslag te voorkomen, door de energie van de bliksem naar de grond te geleiden.
Inhoud |
[bewerken] 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.
In Nederland werd de eerste bliksemafleider in 1782 geplaatst door Cornelis Krayenhoff op de toren van de Grote of Martinikerk van Doesburg.
[bewerken] 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 bodem (aarding). 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 te veel 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 afvoeren. 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.
[bewerken] Klasse-indeling
In Nederland wordt een klasse-indeling gehanteerd op basis van de NEN-EN-IEC62305, waarbij door middel van de nummering een aflopend hogere beschermingsklasse aangegeven wordt. LPL1 is in Nederland dus de hoogste beveiligingsgraad. De klasse-indeling volgens de oude norm (NEN 1014) is een geheel andere.
- Klasse LPL4
Bliksembeveiliging van klasse LPL4 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 LPL3
Bliksembeveiliging van klasse LPL3 is de traditionele vorm van bliksembeveiliging. Daken zijn als volgt beveiligd:
- normale dakconstructie: daknet met mazen van 20 x 20 m;
- daken waar in metaal is verwerkt: daknet met mazen van l0 x 20 m;
- hellende daken: opvanginrichting gebaseerd op een beschermingshoek van 60º.
- Afgaande leidingen om de 20 m.
- 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 LPL2
Bliksembeveiliging van klasse LPL2 is de verbeterde traditionele vorm van bliksembeveiliging. Daken zijn als volgt beveiligd:
- normale dakconstructie: daknet met mazen van 20 x 20 m;
- daken waarin metaal is verwerkt: daknet met mazen 10 x 20 m;
- hellende daken: opvanginrichting gebaseerd op een beschermingshoek van 60º
- Afgaande leidingen om de 20 m.
- 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 LPL1
Bliksembeveiliging van klasse LPL1 is de geavanceerde vorm van bliksembeveiliging. Er is potentiaalvereffening toegepast. Daken zijn als volgt beveiligd:
- normale dakconstructie: daknet met mazen van 10 x 20 m, dan wel 20 x 20 m indien tussen metalen delen van het object en de uitwendige bliksembeveiligingsinstallatie een afstand van ten minste 1m is aangehouden en afgaande leidingen om de 20 m;
- daken waarin metaal is verwerkt: daknet met mazen van 10 x 10 m en afgaande leidingen om de 10 m;
- 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.
[bewerken] Spanningsopbouw
De totale spanningsopbouw over de bliksemafleider wordt voornamelijk bepaald door de zelfinductie en de stijgsnelheid van de stroom:
-
, waarbij
, 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.
 |
Zie de categorie Lightning rods van Wikimedia Commons voor meer mediabestanden. |
