Welke beveiligingen tegen overspanning zijn er?

Een elektrische overspanning: “een spanning die structureel hoger is dan de spanning die normaal gesproken in de elektrische installatie aanwezig is. In de praktijk zijn het meestal transiënte, ofwel voorbijgaande overspanningen. Ze zijn heel kort van duur, soms maar liefst een factor 1000 lager dan dan één halve periode van de 50Hz sinus. Een transiënte overspanning is dan ook een soort “spijker op het net””.

Een groepenkast is meestal wel bestand tegen een geringe mate van overspanning. De isolatie moet bestand zijn tegen een spanningspiek van 4kV in het transiënte microsecondegebied. Ook apparatuur kan er tegen. Maar daar lig de waarde lager op 1,5 – 2,5kV. In de praktijk komen soms veel hoger waarden voor. Daarom is het toch wel eens handig om te kijken naar beveiligingen tegen overspanning. Heb je groepenkast componenten nodig? Kijk dan op deze pagina.

Hoe ontstaat overspanning?

Een overspanning ontstaat bijvoorbeeld door bliksem of door schakelen. Met name bliksem zorgt voor hele hoge waarden. Je kunt met een directe blikseminslag of een indirecte blikseminslag te maken krijgen. De gevolgen van de ontlaadstroom bij een directe inslag is vaak duidelijk te herkennen. Maar dit is bij een indirecte inslag niet altijd meteen duidelijk.

De ontlaadstroom bij een indirecte blikseminslag verspreidt zich door de aarde naar alle kanten. Omdat de aarde een weerstand heeft, ontstaat er door de stroom een spanningsverschil. Men noemt dit ook wel een spanningsgradiënt in de bodem.

In een elektrische installatie kan een aardelektrode die zich in het gebied van een blikseminslag bevindt, kortstondig in spanning omhoog gaan. Hierdoor kan er in geaarde apparaten een groot spanningsverschil tussen de fasen en de nul van de elektrische installatie en de aarde ontstaan.

Of het kan, als de bliksem in de buurt van een transformator inslaat, een overspanning veroorzaken tussen de fasen en nul en een ‘verre aarde’ die zich niet in het gebied bevindt.

Je moet grote lussen in de bekabeling zoveel mogelijk voorkomen

Een andere oorzaak van elektrische overspanning kan inductie zijn. Als er in een elektrische installatie sprake is van lussen kan door de wisselende magnetische velden, die door de stroom van een blikseminslag ontstaan, een spanning induceren. Daarom moet je grote lussen zoveel mogelijk voorkomen. Je hebt bijvoorbeeld het liefst de 230V bekabeling en de netwerkkabel van een computer zoveel mogelijk naast elkaar gemonteerd. Heb je groepenkast componenten nodig? Kijk dan op deze pagina.

Wat staat er in de NEN1010?

In de NEN1010 gaat hoofdstuk 44 over EMC. Overspanning maakt daar onderdeel van uit. Voorheen waren de adviezen in dit hoofdstuk vrijblijvend. Maar tegenwoordig heeft dit hoofdstuk een verplicht karakter, en beschrijft verschillende niveaus van mogelijke gevolgschade door overspanning.

• Menselijk leven – bijvoorbeeld veiligheidsdiensten, medisch materieel in ziekenhuizen;
• Publieke dienstverlening – bijvoorbeeld het uitvallen van publieke diensten, computercentra, museums;
• Commerciële of industriële activiteiten – bijvoorbeeld hotels, banken, industriën en boerderijen;
• Groepen van individuen – bijvoorbeeld grote woongebouwen, kerken, kantoren en scholen;
• Individuen – bijvoorbeeld in kleine of middelgrote woongebouwen en kleine kantoren.

Gezien de mogelijke gevolgen, stelt de NEN1010 dat er in deze situaties voorzien moet zijn in beveiliging tegen overspanning. Voor woningen, kantoren en scholen is een beveiliging niet verplicht. Maar je mag het natuurlijk altijd installeren.

Welke typen beveiligingen voor overspanning zijn er?

Zoals eerder genoemd zijn er twee soorten blikseminslag, directe en indirecte. Om een gebouw te beveiligen tegen directe blikseminslag is er een externe bliksembeveiling nodig. Voor het beveiligen van indirecte blikseminslag of andere overspanningen zijn er extra beveiligingsmaatregelen noodzakelijk.

Maar je kunt natuurlijk ook overspanningsafleiders toepassen. Dit kun je je voorstellen als een schakelaar die normaliter open staat. En bij overspanning even heel kort dicht gaat. Dus op het moment dat er een overspanning aanwezig is dan wordt alles (fase, nul en aarde) kortstondig met elkaar verbonden. Hiermee voorkom je spanningsverschillen.

Je moet dus een hele snelle schakelaar hebben. Men gebruikt hiervoor varistoren of een vonkenbrug. De beveiliging is ingedeeld in 3 types: grof- (type 1), midden- (type 2) en fijnbeveiliging (type 3).

Grofbeveiliging

Grofbeveiliging – Type 1 beveiligt de hoofdvoeding en plaatst men in of nabij de hoofdverdeler. Bij nieuwe installaties is deze vaak al in de verdeler op de DIN-rail gemonteerd. Maar de overspanningsbeveiliging kan natuurlijk ook in een separate kast in de buurt van de verdeler zijn geplaatst. Dit type kan kortstondig veel stroom voeren.

Middenbeveiliging

Middenbeveiliging – Type 2 past men vaak toe in de onderverdelers van een installatie. Deze beveiligd tegen de restspanning van type 1 en tegen overspanningen van indirecte blikseminslagen.

Fijnbeveiliging

Fijnbeveiliging – Type 3 is met name voor de beveiliging van gevoelige apparatuur en plaats je vaak in de onderverdeelinrichting ter bescherming van een specifieke eindgroep. Omdat type 3 weinig stroom kan afvoeren, gebruik je deze bijna altijd in combinatie met een type 2 overspanningsbeveiliging.

Data-beveiliging

Naast bovengenoemde drie typen, zijn er ook speciale beveiligingen voor een data-installatie voor de ICT. Het is belangrijk om de afleiders van specifieke netwerken fysiek dicht bij elkaar te plaatsen en ze te verbinden met hetzelfde aardpunt.

Heb je groepenkast componenten nodig? Kijk dan op deze pagina.

Wat kun je het beste doen?

Bij het installeren van overspanningsbeveiliging zijn een aantal punten van belang. Zo moet je overspanningsafleiders in de eerste plaats voorbeveiligen tegen een eventuele kortsluitstroom. Fabrikanten geven aan wat de waarde van de zekering moet zijn. Vaak zijn de aanbevolen waarden van de voorzekering vrij hoog, om te voorkomen dat de zekering bij het afleiden van een overspanning gaat doorsmelten.

Voor het aansluiten geeft de NEN1010 belangrijke handvatten. Zo moeten de aansluitleidingen van type-2 overspanningsafleiders een minimale kerndoorsnede hebben van 4mm2 koper, tenzij de doorsnede van de faseleidingen kleiner is dan 4mm2. In dat geval mag je ook de doorsnede van de faseleiding hanteren. Voor type-1 afleiders is de minimale doorsnede 16mm2.

Aansluitleidingen moeten zo kort mogelijk zijn!

De aansluitleidingen van de fase- en nulleidingen naar de overspanningsafleider en van de overspanningsafleider naar de aardrail, moeten zo kort mogelijk zijn. Als je alle lengtes bij elkaar optelt, mag dit bij voorkeur niet langer zijn dan 50cm, maar zeker niet langer dan één meter. Bij het afvoeren van een hoogfrequente afleidstroom ontstaat er een spanningsverschil over de leidingen. Elk stukje draad heeft namelijk altijd een (kleine) inductiviteit met een spanningsval tot gevolg, en dit is niet wenselijk.

Heb je groepenkast componenten nodig? Kijk dan op deze pagina.

Wij vinden het superleuk als je je reactie wilt achterlaten. Klik op de reactieknop onderaan deze pagina. Alvast bedankt.

Ps. Lijkt het je leuk om ook een artikel te schrijven, of ken je iemand die dat wil? Laat het ons weten!