Scheidingsafstand van een bliksembeveiligingssysteem (IEC 62305-3) — waarom een opvangstang niet zomaar dicht bij metaal mag staan

De gids over de risicoanalyse volgens IEC 62305-2 behandelt de voorafgaande stap: óf, en met welke beveiligingsklasse (LPL), een bliksembeveiligingssysteem (LPS) nodig is. Dit artikel behandelt de volgende, installatiegerichte stap uit IEC 62305-3: hoeveel afstand een opvangorgaan of afleider van dat LPS moet houden tot geleidende delen van het gebouw of tot de installatie zelf, om gevaarlijke overslag te voorkomen.

Het probleem: bliksemstroom kan overslaan naar nabije metalen delen

Wanneer een afleider van een bliksembeveiligingssysteem een deel van de bliksemstroom naar aarde voert, ontstaat over de lengte van die afleider een aanzienlijk spanningsverschil — het gevolg van de zeer snelle stroomverandering (hoge di/dt) in combinatie met de zelfinductie van de afleider. Bevindt zich op korte afstand een geleidend deel dat niet in het LPS is opgenomen (bijvoorbeeld een dakgoot, een ventilatiekanaal, of een elektrische leiding), dan kan dat spanningsverschil leiden tot een gevaarlijke overslag (zijwaartse doorslag) van de afleider naar dat onderdeel — met kans op brand of schade aan apparatuur.

De scheidingsafstand-formule

IEC 62305-3 §6.3 stelt daarom een minimale scheidingsafstand (s) vast tussen het uitwendige LPS en nabijgelegen geleidende delen:

s = ki × (kc / km) × l

• ki hangt af van de gekozen LPL-klasse (zie de risicoanalyse-gids): 0,08 voor klasse I, 0,06 voor klasse II, en 0,04 voor klasse III/IV — hoe hoger de beveiligingsklasse, hoe groter de vereiste scheidingsafstand bij gelijke lengte.
• km hangt af van het isolatiemateriaal tussen het LPS en het nabije geleidende deel: 1,0 voor lucht, en 0,5 voor vaste isolatiematerialen zoals beton of metselwerk (lucht isoleert dus beter dan een muur — een kleinere km-waarde vereist een grótere scheidingsafstand).
• kc hangt af van de stroomverdeling over het aantal afleiders: bij één enkele afleider voert deze de volledige bliksemstroom (kc dichter bij 1), terwijl bij meerdere, onderling verbonden afleiders de stroom zich verdeelt en kc lager uitvalt.
• l is de lengte, gemeten langs de afleider, vanaf het punt waar de scheidingsafstand wordt beschouwd tot aan het dichtstbijzijnde vereffeningspunt (aardingspunt of hoofdvereffeningsrail).

Let op: dit artikel behandelt het rekenprincipe uit IEC 62305-3 op basis van onafhankelijk geverifieerde bronnen. De exacte kc-waarden per configuratie (aantal afleiders, ringleiding) staan in tabellen in de volledige norm — raadpleeg bij een concreet ontwerp altijd de complete IEC 62305-3-tekst (of de Nederlandse implementatie) voor de precieze tabelwaarden.

Wat als de vereiste scheidingsafstand niet haalbaar is?

Is de berekende scheidingsafstand in de praktijk niet haalbaar — bijvoorbeeld omdat een dakopbouw met metalen leuning te dicht bij de opvangstang staat — dan zijn er twee gangbare oplossingen:

1. Het nabije geleidende deel rechtstreeks verbinden met het LPS (het wordt dan onderdeel van het beveiligingssysteem zelf, in plaats van een risico ervoor);
2. De scheidingsafstand vergroten door het aantal afleiders te verhogen (wat kc verkleint) of door de weg naar het vereffeningspunt te verkorten (wat l verkleint).

Praktische relevantie

Bij het ontwerpen of beoordelen van een uitwendig bliksembeveiligingssysteem mag de scheidingsafstand-controle niet worden overgeslagen nadat het aantal en de positie van de afleiders al vastligt: een LPS dat op papier aan de juiste LPL-klasse voldoet (zie de risicoanalyse-gids) kan alsnog gevaarlijk zijn als de afleiders te dicht bij metalen gevelonderdelen, dakdoorvoeren of elektrische leidingen lopen zonder dat deze zijn meeverbonden of de afstand is vergroot.

Veelgemaakte fouten

1. De scheidingsafstand-berekening overslaan omdat de risicoanalyse (IEC 62305-2) al is uitgevoerd — dit zijn twee aparte stappen: de ene bepaalt óf en met welke klasse een LPS nodig is, de andere hoe het uitwendige systeem veilig wordt gepositioneerd.
2. Uitgaan van km = 1,0 (lucht) terwijl de afleider tegen een gemetselde gevel of door een betonnen wand loopt — voor vaste isolatiematerialen geldt de lagere waarde km = 0,5, wat een grotere scheidingsafstand vereist.
3. Een nabij geleidend deel (dakgoot, leuning, ventilatiekanaal) niet meeverbinden en ook de scheidingsafstand niet vergroten — dit laat het overslagrisico onopgelost.
4. Ervan uitgaan dat meer afleiders altijd beter is zonder de kc-verlaging te benutten — juist het verhogen van het aantal onderling verbonden afleiders is een van de twee gangbare manieren om de vereiste scheidingsafstand te verkleinen.

Gerelateerd

• Bliksembeveiliging — risicoanalyse en LPL-klasse (IEC 62305-2)
• Bliksembeveiliging voor kasconstructies
• Overspanningsbeveiliging (SPD) — §443
• Hoofdvereffening met vreemd geleidende delen