Bliksembeveiligingszones (LPZ) — waarom de plaats van een SPD wordt bepaald door een zone-indeling, niet door de installatie alleen

De gids over scheidingsafstand en het uitwendige bliksembeveiligingssysteem behandelt de externe bliksembeveiliging (opvangsysteem, neerwaartse leidingen, aarding). De gids over SPD-energiecoördinatie behandelt hoe Type 1- en Type 2-overspanningsafleiders onderling worden gecoördineerd. Dit artikel behandelt het onderliggende concept dat beide gidsen met elkaar verbindt: de bliksembeveiligingszones (LPZ) van IEC 62305-4, die bepalen wáár in een installatie welk soort bescherming nodig is.

Het concept: het elektromagnetische bliksemklimaat neemt zonegewijs af

IEC 62305-4 beschrijft de bescherming van elektrische en elektronische systemen tegen de bliksem-elektromagnetische impuls (LEMP) via een indeling van een gebouw en zijn omgeving in opeenvolgende zones, waarbij elke volgende zone een aanzienlijk lager dreigingsniveau heeft dan de vorige — zowel voor de directe blikseminslagstroom als voor het elektromagnetische veld en de daaruit geïnduceerde overspanningen:

• LPZ 0A: het onbeschermde buitengebied, rechtstreeks blootgesteld aan een mogelijke directe blikseminslag en aan het volledige, ongedempte elektromagnetische veld van een blikseminslag.
• LPZ 0B: eveneens buitengebied, maar beschermd tegen een directe inslag door het opvangsysteem van het uitwendige bliksembeveiligingssysteem (LPS) — zie de gerelateerde gids — terwijl het volledige elektromagnetische veld hier nog steeds aanwezig is.
• LPZ 1: doorgaans het gebouwinterieur, waar de bouwkundige schil en de bewuste, doorlopende potentiaalvereffening van alle metalen delen en geleiders die de zonegrens passeren (zie hieronder) zowel de stroomcomponent als het elektromagnetische veld al aanzienlijk verminderen.
• LPZ 2 en hoger: verder naar binnen gelegen zones (bijvoorbeeld een bekabelde, metalen kast of een specifiek afgeschermde ruimte) waar aanvullende afscherming, bonding en SPD's het niveau nog verder verlagen — bestemd voor de gevoeligste elektronische apparatuur.

Waarom elke zonegrens een bonding- en/of SPD-punt is

Het kernprincipe van de LPZ-indeling is dat elke geleider die van een hogere-dreigingszone naar een lagere-dreigingszone overgaat — een voedingskabel, een datakabel, een metalen leiding — een potentiële route vormt waarlangs de bliksemstroom of de geïnduceerde overspanning van de hogere zone alsnog de lagere, beter beschermde zone kan binnendringen, tenzij op die zonegrens potentiaalvereffening (het rechtstreeks verbinden van metalen, niet-stroomvoerende delen) en, voor stroomvoerende geleiders, een SPD wordt toegepast. Dit is precies de achterliggende logica van de SPD-typecoördinatie die in de gids over SPD-energiecoördinatie wordt behandeld: een Type 1-SPD hoort op de overgang van LPZ 0 naar LPZ 1 (bijvoorbeeld de hoofdverdeler bij binnenkomst van de voedingskabel, waar nog een deel van de directe bliksemstroom kan optreden), een Type 2-SPD op een verdere zonegrens (bijvoorbeeld LPZ 1 naar LPZ 2, zoals een groepenkast verder in de installatie), en eventueel een Type 3-SPD nog dichter bij gevoelige eindapparatuur.

Waarom dit meer is dan alleen SPD-plaatsing

Hoewel SPD-coördinatie de meest zichtbare toepassing van het LPZ-concept is, omvat de zone-aanpak van IEC 62305-4 nadrukkelijk ook niet-SPD-maatregelen: de afschermende werking van de bouwkundige constructie zelf (bijvoorbeeld gewapend beton of een metalen gevel), de routing van kabels (bij voorkeur niet vlak langs de buitenschil van een hogere zone), en de bonding van alle metalen leidingen en kabelgoten die een zonegrens passeren — niet alleen de stroomvoerende geleiders. Een installatie die alleen SPD's plaatst zonder de overige zonegrens-bonding op orde te hebben, behaalt niet de volledige beschermingsgraad die het LPZ-concept beoogt.

Let op: het exacte aantal zones, de plaats van de zonegrenzen en de vereiste SPD- en bondingmaatregelen per grens volgen uit de risicobeoordeling van de specifieke installatie (zie ook de gids over bliksembeveiliging-risicoanalyse) en de systeemopgave volgens IEC 62305-4; dit artikel behandelt het onderliggende zoneconcept, niet een pasklaar zoneontwerp voor elke installatie.

Praktische relevantie

Bij het beoordelen van de overspanningsbeveiliging van een installatie is het zinvol om eerst de LPZ-grenzen van het gebouw te identificeren — waar gaat een kabel van buiten (LPZ 0) naar binnen (LPZ 1), en zijn er verderop in de installatie nog verdere zone-overgangen naar gevoelige apparatuur (LPZ 2)? — voordat SPD's worden gespecificeerd. Een SPD die op de verkeerde zonegrens wordt geplaatst, of een zonegrens waar wel een SPD maar geen consequente bonding van de overige metalen delen is toegepast, biedt niet de bescherming die de zone-indeling veronderstelt.

Veelgemaakte fouten

1. SPD's specificeren zonder eerst de LPZ-zonegrenzen van de installatie te identificeren — de juiste SPD-type en -plaats volgen uit de zone-overgang die wordt beschermd, niet uit een vaste vuistregel.
2. Alleen de stroomvoerende geleiders bonden of van een SPD voorzien op een zonegrens, en metalen leidingen/kabelgoten die dezelfde grens passeren vergeten — deze vormen een even reële route voor geleide overspanning of gekoppeld veld.
3. LPZ 0B verwarren met een volledig beschermde zone — het opvangsysteem beschermt tegen een directe inslag, maar het elektromagnetische veld van een blikseminslag elders is in LPZ 0B nog volledig aanwezig.
4. Aannemen dat het plaatsen van SPD's op zich voldoende is zonder de overige, niet-SPD-maatregelen van het LPZ-concept (afscherming, kabelroutering, bonding) toe te passen.

Gerelateerd

• Bliksembeveiliging — scheidingsafstand en het uitwendige bliksembeveiligingssysteem (LPS)
• SPD-energiecoördinatie — Type 1 en Type 2 (IEC 61643)
• Bliksembeveiliging — risicoanalyse volgens IEC 62305
• Bliksembeveiliging van kassen