sluiten

Inloggen

Log hieronder in met uw gebruikersnaam en wachtwoord.

Deze ontvangt u van ons bij het afsluiten van een (proef)abonnement.

Nog geen inlog? meld u gratis aan


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een (proef)abonnement?.
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice:

sluiten

Welkom bij de Kennisbank NEN 1010

Om de uitgebreide informatie op de kennisbank te kunnen lezen heeft u een inlogcode nodig. Deze ontvangt u bij het afsluiten van een abonnement.

Waarom Kennisbank NEN 1010 kennisbank

  • Kennis van experts altijd beschikbaar
  • Antwoorden, oplossingen en tools
  • Toevoegen van eigen notities mogelijk
  • Praktijkcases, veelvuldig aangevuld
  • Handige formules en interactieve berekeningen
Neem nu een abonnement >


Abonnement € 350,- per jaar, ieder moment opzegbaar. Meer over een abonnement op NEN 1010

“ De norm is soms lastig te begrijpen. De kennisbank bevat de  complete norm NEN 1010 met links naar de praktische uitleg, waardoor achtergronden van de norm duidelijk worden. ”
 

Jaap Jansen,
Installatie Service Bureau

Inloggen voor abonnees


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een abonnement?
Neem dan contact op met Vakmedianet Klantenservice: 088 58 40 888

Of stuur een e-mail naar: klantenservice@vakmedianet.nl

Case: Aarden voor bliksembeveiliging

Verticale bliksemontladingen zoeken zich een weg van de wolken naar aarde. Als er een gebouw in dit pad staat levert de grote stroom van de bliksemontlading een fikse schade op. Een bliksembeveiliging met een goede aardingsinstallatie kan deze schade voorkomen.

In deze case wordt beschreven:

  • hoe een bliksembeveiliging in (zeer) grote lijnen werkt;
  • in detail hoe een aardingsinstallatie die geschikt is voor de grote en hoogfrequent stromen eruit hoort te zien;
  • er wordt aandacht besteed aan het voor mensen veilig maken van de directe omgeving van een bliksembeveiligingsinstallatie.

Relatie tussen bliksembeveiliging en aarding

Een bliksembeveiligingsinstallatie bestaat uit drie hoofdonderdelen:

  • De opvanginstallatie:
    bevindt zich bovenop een gebouw en is het deel dat de bliksem opvangt voordat deze het gebouw raakt.
  • De afgaande leidingen:
    zorgen ervoor dat de bliksemstroom veilig, langs het gebouw, naar beneden wordt geleid.
  • De aardingsinstallatie:
    zorgt ervoor dat de bliksemstroom zonder schade aan te richten in de aarde wordt geleid.

 

Hoe hoog een gebouw ook is, het onderste deel van een bliksembeveiliging is altijd de aardingsinstallatie .

 

blikseminslag

Blikseminslag in Euromast. Bron: van der Heide.

 

Het ontwerp en de aanleg van bliksembeveiligingsinstallaties wordt uitgebreid beschreven in de internationale norm voor bliksembeveiliging, de NEN-EN-IEC 62305, Bliksembeveiliging. Deze norm is in het Nederlands vertaald en beschikbaar via het NEN in Delft.

 

Uitleg over de norm en een aantal praktijkvoorbeelden zijn verder te vinden in de Nederlandse Praktijkrichtlijn NPR 1014, Bliksembeveiliging - Leidraad bij de NEN-EN-IEC 62305 reeks.

 

In deel 3 van de norm (NEN-EN-IEC 62305-3, Bliksembeveiliging – Deel 3: Fysieke schade aan objecten en letsel aan mensen en dier) worden de delen van de uitwendige bliksembeveiliging uitgebreid beschreven.

 

In deel 4 (NEN-EN-IEC 62305-4, Bliksembeveiliging – Deel 4: Elektrische en elektronische systemen in objecten) staan de eisen die aan de bovengrondse aardingsinstallatie moeten worden gesteld. Deze bovengrondse aardingsinstallatie dient vooral om schade te voorkomen die kan optreden door bliksemstromen en de hierdoor opgewekt elektromagnetische velden.

 

Voor de hele bliksembeveiliging zijn de belangrijkste eigenschappen een lage impedantie en een gelijkmatige verdeling van de bliksemstroom over de afgaande leidingen en de aardingsinstallatie. Het frequentiespectrum waarmee rekening moet worden gehouden, loopt van circa 25 kHz tot circa 10 MHz. Dit is vooral van belang voor aspecten als impedantie en inductie.

 

Voor wat betreft de aardingsinstallatie stelt de norm dat vorm en afmetingen van de aardingsinstallatie het belangrijkst zijn en dat de aardverspreidingsweerstand secundair is. Dit heeft te maken met het hoogfrequent karakter van de stroom in een bliksemontlading. De aardverspreidingsweerstand geldt bij lage frequenties, ruwweg van gelijkstroom tot ongeveer 10 kHz. Bij hogere frequenties wordt de impedantie (wisselstroomweerstand ) groter dan de gelijkstroomweerstand en dus bepalend. Voor de aardverspreidingsweerstand is de aanbeveling maximaal 10 Ω voor de hele aardingsinstallatie.

 

Verder moeten aardingsinstallaties zijn voorzien van potentiaalvereffening . Hiermee worden spanningsverschillen tussen de bliksemaarde, de veiligheidsaarde en allerlei leidingsystemen en metalen gestellen in en om het gebouw voorkomen.

 

De norm spreekt ook expliciet een voorkeur uit voor een geïntegreerd aardingssysteem. In de norm is bovendien de indeling van beveiligingsklassen voor de keuze van eigenschappen van een bliksembeveiligingsinstallatie van belang. Hierna wordt dit toegelicht.

Bliksembeveiligingsklassen

De NEN-EN-IEC 62305 kent vier bliksembeveiligingsklassen . Deze klassen bepalen de kwaliteit van de installatie. Het onderscheid tussen de verschillende klassen is voornamelijk gebaseerd op de maaswijdte van het opvangnet op het dak, op de beschermingshoek die aan opvangmasten of -stangen wordt toegekend, op de afstand tussen de afgaande leidingen en op de lengte van de aardelektroden.

 

  • Bliksembeveiligingsklasse LPL I is de beste beveiliging.
  • Beveiligingsklasse LPL IV is de minst goede beveiliging.

(Zie de tabel hieronder.)

 

Verband tussen beveiligingsklasse en beveiligingsgraad

Verband tussen beveiligingsklasse en beveiligingsgraad.

 

Op basis van een risicoanalyse volgens deel 2 van de norm wordt gekozen voor één van deze klassen. Voor de beveiligingsklasse zitten de verschillen in het ontwerp uitsluitend boven de grond. Voor alle klassen geldt dat dezelfde aardingsinstallaties in aanmerking komen. Dit illustreert het belang van de aardingsinstallatie. Hier kunnen geen compromissen worden gesloten.

 

De norm onderscheidt twee typen aardingsinstallaties die beide aan de voorwaarden van een lage impedantie en een goede stroomverdeling voldoen. Dit zijn:

  • aardingsinstallatie type A;
  • aardingsinstallatie type B.

 

Daarnaast is er nog de mogelijkheid om de fundering van een gebouw als bliksemaarde te gebruiken. Dat is dan een variant op een aardingsinstallatie van het type B. Hierna worden deze aardingsinstallaties i uitgebreid beschreven.

 

Tot slot komt ook het bovengrondse deel van de aardingsinstallatie specifiek aan bod.

Aarding type A

Een aardingsinstallatie type A bestaat uit aparte aardelektroden voor elke afgaande leiding van de bliksembeveiligingsinstallatie. De aardelektroden mogen verticaal of horizontaal worden aangebracht. Ook een combinatie is mogelijk.

 

De aardingsinstallatie moet uit ten minste twee aardelektroden bestaan. Elke aardelektrode moet zo dicht mogelijk bij de bijbehorende afgaande leiding worden aangebracht. Bij voorkeur begint de aardelektrode dus recht onder de afgaande leiding.

 

De lengte van de aardelektroden wordt bepaald door de klasse van de bliksembeveiligingsinstallatie. Die is af te lezen in onderstaande afbeelding. Deze afbeelding komt uit de norm en laat zien hoe voor bliksembeveiligingsklassen I en II, de lengte van de aardelektroden afhangt van de soortelijke bodemweerstand. De klassen III en IV zijn onafhankelijk van de soortelijke bodemweerstand.

 

De lengte van de aardelektroden l1 die hier wordt gegeven, geldt voor horizontale aardelektroden (lh). Voor verticale aardelektroden (lv) mag deze lengte worden gehalveerd, dus:

 

lh = l1

lv = 0,5 l1

 

Voor aardelektroden voor installaties voor bliksembeveiligingsklassen III en IV geldt:

 

lh ≥ 5 m

lv ≥ 2,5 m

 

Minimumlengte l1 volgens de bliksembeveiligingsklassen

Minimumlengte l1 volgens de bliksembeveiligingsklassen.

 

De effectieve lengte van een verticale aardelektrode begint ten minste 0,5 m onder het maaiveld om weersinvloeden te beperken. Dit houdt in dat bij de lengte lv minimaal een halve meter moet worden opgeteld om de totale lengte van de aardelektrode te krijgen. Om dezelfde reden moeten horizontale aardelektroden op een diepte van minstens 0,5 m worden aangebracht.

 

Bij gecombineerde elektroden moet worden uitgegaan van de totale lengte. Dit geldt voor combinaties van horizontale en verticale aardelektroden, maar ook voor combinaties met schuin ingeslagen aardelektroden. Als met de aardelektroden van deze minimumlengte de voorkeursweerstand van 10 Ω niet kan worden bereikt, kunnen de aardelektroden worden aangepast tot een lengte van circa 60 m. Langere elektroden hebben geen zin, omdat dan de impedantie zo hoog wordt dat er via het laatste stuk geen stroom meer naar de aarde afvloeit.

 

Verticale aardelektroden worden op een bijbehorende afgaande leiding aangesloten via een meetkoppeling (zie onderstaande afbeelding). Deze meetkoppeling vormt een losneembare verbinding zodat de aardverspreidingsweerstand van de aardelektrode regelmatig kan worden gecontroleerd. Om een eenduidige rapportage na een inspectie mogelijk te maken, moeten de aardelektroden worden genummerd.

 

Genummerde meetkoppeling

Genummerde meetkoppeling. Bron: van der Heide.

Aarding type B

Een aardingsinstallatie type B bestaat uit een ringleiding rondom het te beveiligen gebouw. Deze ringleiding moet ten minste over 80% van de lengte in contact zijn met de bodem (als deze lengte minder is dan 80% moet de aardingsinstallatie als een type A worden beschouwd).

 

Op deze ringleiding worden alle afgaande leidingen aangesloten. De ringleiding wordt bij voorkeur aangelegd op een diepte van minstens een halve meter en moet overal ongeveer een meter afstand tot het gebouw hebben. Een voorbeeld van een ringleiding en het maken van de bijbehorende persverbindingen zijn te zien in onderstaande afbeelding.

 

aansluiting van een ringleiding door middel van een persverbinding aansluiting van een ringleiding door middel van een persverbinding

Eenvoudige aansluiting van een ringleiding door middel van een persverbinding. Bron: van der Heide.

 

De afmetingen van de ringleiding hebben een relatie met de grafiek uit het onderdeel‘Aarding type A’. De gemiddelde straal re van de ringaarde mag niet kleiner zijn dan l1:

 

rel1

 

Wanneer de lengte l1 groter moet zijn dan de afmetingen van de ringleiding re, worden aanvullende aardelektroden aangebracht. Dit kunnen horizontale, verticale of schuin ingeslagen aardelektroden zijn. De benodigde lengte van horizontale (lh) of verticale (lv) aardelektroden kan met behulp van de volgende formules worden uitgerekend:

 

 

In deze situatie wordt ook aanbevolen om evenveel extra aardelektroden aan te brengen als er afgaande leidingen zijn (met een minimum van twee). De aanvullende elektroden moeten dan op dezelfde punten op de ringleiding worden aangesloten als de afgaande leidingen en dus ook zo gelijkmatig mogelijk over de ringleiding zijn verdeeld.

 

Nu zijn gebouwen zelden rond, dus het gebouw moet voor het bepalen van re worden omgezet in een vergelijkbaar rond gebouw. Dit is het grondoppervlak van het gebouw met een strook van 1 m breed eromheen. Om dit voor elkaar te krijgen, wordt eerst het oppervlak A binnen de ringleiding uitgerekend. De straal re is dan de straal die hoort bij een cirkel met een oppervlak A:

 

 

Voorbeeld

 Het gebouw is L-vormig met de volgende afmetingen:

  • lengte lange poot 30 m;
  • breedte lange poot 12 m; 
  • lengte korte poot 20 m;
  • breedte korte poot 15 m

 

De ringleiding wordt op 1 m afstand van het gebouw gelegd (zie onderstaande afbeelding). Het door de ringleiding omsloten oppervlak is A:

 

A = 17 · 22 + 15 · 14 = 584 m2

 

Omsloten oppervlak van een ringleiding

Omsloten oppervlak van een ringleiding.

 

De effectieve straal re wordt dan:

Uit de grafiek hieronder is af te lezen dat de ringleiding voldoende is voor bliksembeveiligingsinstallaties klasse III en IV. Voor klasse II is het voldoende tot een bodemweerstand van circa 1200 Ωm en voor een klasse I is het voldoende tot een bodemweerstand van circa 800 Ωm. Is een klasse I of II bliksembeveiliging gevraagd en is de bodemweerstand hoger dan de aangegeven waarden, dan moeten er extra aardelektroden worden aangebracht.

 

ringleiding voldoende voor bliksembeveiligingsinstallaties klasse III en IV

Fundatieaarding

Een goede manier om een aardingsinstallatie te krijgen die vanaf elk punt een lage impedantie naar aarde heeft, is gebruikmaken van geleiders die onder maaiveldniveau in beton zijn aangebracht. Het wapeningsstaal in beton is hiervoor uitermate geschikt. Er kan worden gekozen voor een goede doorverbinding van het wapeningsstaal onderling.

 

De doorverbindingen moeten worden gemaakt door middel van klemmen of lassen.

 

Doorlassen van wapeningsstaal

Doorlassen van wapeningsstaal. Bron: van der Heide.

 

Doorverbinden met behulp van binddraad op plaatsen waar bliksemstromen kunnen lopen, is ongeschikt. Zo’n verbinding kan de grote bliksemstromen niet aan en kan in het beton exploderen, met grote schade tot gevolg.

 

Er kan ook worden gekozen voor een speciale aardleiding in de randen van het beton rondom het gebouw. Voor het materiaal van deze aardleiding kan worden gekozen uit staal, koper of roestvast staal. Om barsten van het beton ten gevolge van elektromechanische krachten te voorkomen, moet de betondekking boven de aardleiding of de wapening ten minste 5 cm zijn.

 

Secundaire doorverbindingen van het wapeningsstaal die alleen dienen voor potentiaalvereffening en/of EMC-doel einden, mogen wel met binddraad worden gemaakt.

 

Voor de omvang van een fundatieaarding gelden de formules van een aardingssysteem type B. De omtrek van het gebouw moet worden gebruikt als maat voor de ringleiding. Als er volgens die formules aanvullende aardelektroden nodig zijn, moeten deze van koper of RVS zijn. Stalen aardelektroden bieden in dit geval een aanzienlijk corrosierisico.

 

De galvanische spanning van staal in beton en die van staal in de bodem verschillen ongeveer 1 V. Dit spanningsverschil veroorzaakt een corrosiestroom die het staal in de bodem aantast en doet oplossen. Gegalvaniseerde stalen aardelektroden lopen op termijn hetzelfde risico.

 

Om de aanvullende aardelektroden op de fundatieaarding te kunnen aansluiten, moet de fundatie worden voorzien van aardplaten . Deze worden aangebracht op het wapeningsstaal en zijn aan de buitenkant van het gebouw te zien als een metalen plaat met meestal één (zie onderstaande afbeelding) of vier gaten met schroefdraad voor het, waar nodig, aansluiten van extra aardelektroden.

 

Aardplaten worden vaak in brons uitgevoerd, maar exemplaren van koper of RVS komen ook voor.

 

Het toepassen van een fundatieaarding vraagt om overleg met de bouwbeheerder, zodat al in de ontwerpfase van het gebouw met de nodige aardingsmaatregelen rekening kan worden gehouden.

 

Eenboutsaardplaten

Eenboutsaardplaten. Bron: van der Heide.

 

Ook in het werk zelf vergt een fundatieaarding een goede coördinatie met de aannemer respectievelijk uitvoerder om te zorgen dat het aanbrengen van het aardingssysteem op tijd gebeurt. Dit wordt treffend geïllustreerd in de afbeelding hieronder waarin de laatste correcties aan het aardingssysteem in een fundatiebalk nog worden aangebracht terwijl verderop in de balk het beton al wordt gestort.

 

aanbrengen van het aardingssysteem

Strakke planning. Bron van der Heide

 

Als de fundering op een waterdichte laag wordt gezet, vormt de waterdichte laag een elektrische isolatie van het gebouw ten opzichte van de aarde. In dit geval werkt een fundatieaarding niet. Het is uit EMC-oogpunt nog steeds nuttig om de wapening door te verbinden, maar er moeten dan vanuit de fundering rondom het gebouw aardelektroden worden aangebracht buiten het bereik van de waterdichte laag.

 

Als er op elke plaats van een afgaande leiding een aardelektrode wordt geslagen, ontstaat er weer een aardingsinstallatie type A met de daarbij behorende eisen met betrekking tot aantallen, afstanden en lengten van de aardelektroden.

 

Wordt buiten het gebouw een ringleiding gelegd, dan is de aardingsinstallatie uiteraard weer van het type B.

Veiligheid rond bliksembeveiliging

De norm geeft naast de maten en waarden van de aardelektroden nog een aantal praktische aanwijzingen om tot een goede en veilige bliksemaarde te komen. Zo moeten de aardelektroden bij voorkeur op een veilige afstand van de in en uitgangen van het gebouw worden aangebracht. Verder moeten op deze plaatsen extra maatregelen worden getroffen om gevaarlijke stap- en aanrakingsspanningen te voorkomen.

 

De norm stelt dat isolatie (voldoende afstand), potentiaalvereffening en vermaasde aardingen de hiervoor aangewezen middelen zijn.

 

Het vermaasd aarden in de buurt van plaatsen waar regelmatig mensen komen en dus het gevaar voor stap- en aanrakingsspanningen aanwezig is, wordt ook wel potentiaalsturing genoemd. Dit wordt bijvoorbeeld bereikt door rondom deze plaatsen een aantal aardings ringen in te graven. Deze ringen moeten bij voorkeur op een diepte van 0,5 m of meer liggen en zowel onderling als met de nabijgelegen aardelektroden worden verbonden. De onderlinge afstand tussen de ringen is liefst enkele meters.

 

Onderstaande afbeelding laat een voorbeeld zien van een potentiaalsturing rond de ingang van een gebouw.

 

potentiaalsturing

Bovenaanzicht van een potentiaalsturing.

 

Voor een los object zoals een zendmast of een windturbine staat een voorbeeld in volgende afbeelding.

 

De binnenste ring is steeds de ringleiding van de bliksemaarde en ligt dus op een diepte van 0,5 tot 0,6 m. Elke volgende ring naar buiten toe wordt 0,5 m dieper gelegd. Dus de tweede ring komt op 1 m diep te liggen, de derde ring op 1,5 m, enzovoort.

 

Potentiaalsturing voor een windturbine

Potentiaalsturing voor een windturbine.

Praktische aanwijzingen

De horizontale aardelektroden en dus ook de ringleidingen ter voorkoming van stapspanningen, moeten volgens de norm zo diep worden ingegraven dat uitdroging en vorst zo klein mogelijk zijn. De minimumeis van 0,5 m die de norm zelf aangeeft, is vaak niet voldoende.

 

Bij verticale aardelektroden wordt daarom aanbevolen om de eerste meter bij vorst als niet effectief te beschouwen en dus in het algemeen voor een aardelektrode te kiezen die in ieder geval een meter langer is dan de minimumlengte die volgens deze afbeelding wordt voorgeschreven.

 

Minimumlengte l1 volgens de bliksembeveiligingsklassen

Minimumlengte l1 volgens de bliksembeveiligingsklassen.

 

Verticale aardelektroden kunnen ook erg effectief zijn in bijzondere gevallen waar de bodemweerstand afneemt op grotere diepte. Als deze lagen met aardelektroden van een lengte van 0,5 l1 niet kunnen worden bereikt, is het de moeite waard om de elektroden wat dieper te slaan en gebruik te maken van de aardlaag met een lagere bodemweerstand. Het bepalen van de bodemweerstand van diepere lagen kan worden gedaan met de Wennermethode.

 

Tijdens de installatie moet steeds inspectie van de geïnstalleerde delen van de aardingsinstallatie mogelijk zijn. Een aardingsinstallatie van het type A wordt daartoe in elke afgaande leiding voorzien van een meetkoppeling  Voor aardingsinstallaties van het type B en netwerken voor potentiaalsturing kan dat bijvoorbeeld worden bereikt door op de knooppunten van afgaande leidingen met de ringleiding en eventueel de extra aardelektroden, gebruik te maken van speciaal voor dit doel ontworpen inspectieput ten zoals die in onderstaande afbeelding.

 

Inspectieput voor aardingsinstallaties Inspectieput voor aardingsinstallaties

Inspectieput voor aardingsinstallaties (vandaar de A op het deksel). Bron: van der Heide.

Bliksembeveiliging voor bijzondere objecten

Er zijn enkele objecten waarvoor de bliksembeveiligingsmaatregelen en de daarbij behorende aardingsmaatregelen niet direct voor de hand liggen. De NPR 1014 geeft in aanvulling op de norm een aantal voorbeelden en de daarvoor voorgestelde maatregelen. Met het oog op de noodzakelijke aardingsmaatregelen zijn vooral de bliksemaarding voor traditionele windmolens en voor kleine schepen (jachten ) bijzonder. Hierna komen beide aan de orde.

 

Windmolens

Traditionele windmolens hebben het probleem dat het hoogste punt wordt gevormd door de wieken. Ook als een molen stil wordt gezet bij een naderend onweer, vormt altijd een wiek (of twee wieken) het hoogste punt.

 

De bliksemopvanger wordt daarom op het eind van elke wiek gemonteerd. Langs de wiek loopt dan een geleider naar het andere eind. Daar zit ook weer een bliksemopvanger. De bliksemopvanger die zich aan het ondereind van een stel wieken bevindt, wordt via een flexibele koperen leiding verbonden met een aardelektrode.

 

In het algemeen wordt rondom een gewone molen een ringleiding ingegraven onder de positie van de wieken. In deze ringleiding wordt een aantal (meestal zes) inspectieputten opgenomen. Op deze plaatsen worden, indien nodig, aanvullende aardelektroden geslagen.

 

De inspectieputten dienen niet alleen voor het doorverbinden van de segmenten van de ringleiding en de aardelektroden. Op de aardrail in de inspectieput die het dichtst bij een wiek zit, wordt die wiek met de flexibele leiding aangesloten. Dit is nodig omdat de plaats van de wieken ten opzichte van de grond, en dus de ringleiding, niet vast ligt.

Lopen de wieken dicht langs de onderbouw van de molen, dan kan ook worden gekozen voor een ringleiding van blank koper onderop de onderbouw van de molen. De flexibele leiding kan dan op elk willekeurig punt, dicht bij de wiek, op de ringleiding worden geklemd. De ringleiding wordt vast op het volgens de norm noodzakelijke aantal aardelektroden aangesloten. Ditzelfde systeem wordt gebruikt bij stellingmolens Hier wordt de ringleiding op het molenlichaam aangebracht direct boven de omloop. Zie de afbeelding hieronder.

 

Aarden van een stellingmolen

Aarden van een stellingmolen. Bron: www.dreamstime.nl

 

Kleine schepen

Bij jachten hangt de mogelijkheid om de bliksembeveiliging te aarden ofwel met het water te verbinden heel erg af van de constructiewijze van het jacht. Bij stalen jachten vormt de hele romp de aardelektrode. De laag verf op de romp is geen beletsel voor een bliksemstroom. Alle hoge delen, zoals masten en hun verstaging, zijn op dit soort jachten vrijwel altijd goed geleidend met de romp verbonden. Een stalen jacht vormt dus een goed geleidend geheel en is, voor wat betreft de aarding, de perfecte oplossing.

 

Bij een polyester of houten jacht met een aangeschroefde kiel, zoals in onderstaande afbeelding, is die kiel de voor de hand liggende verbinding met aarde. Alle wantputtings van de verstaging en de mastvoet moeten met de kiel worden verbonden. Zo wordt een goede en complete bliksembeveiliging met een goede bliksemaarde gerealiseerd. Een verflaag op de kiel is overigens geen beletsel. De bliksemstroom slaat hier zonder problemen doorheen.

 

Aarding voor een zeiljacht

Aarding voor een zeiljacht. Bron: www.dreamstime.nl.

 

Voor schepen zonder deze mogelijkheden moet een speciale verbinding met aarde (het water) worden gemaakt. In de communicatiewereld zijn speciale aardplaten verkrijgbaar voor het aarden van radio-installaties aan boord van schepen. Door hun opbouw hebben deze aardplaten een veel groter effectief oppervlak dan hun fysieke afmetingen. Deze aardplaten zijn ook uitstekend geschikt als aardelektrode voor de bliksembeveiliging van een schip.

 

Het verdient aanbeveling om aan weerszijden van de kielbalk zo’n aardplaat aan te brengen zodat bij hellen van het schip er altijd minstens één aardplaat onder water zit. Beide aardplaten worden met elkaar verbonden en vormen zo de aardingsinstallatie. Hierop worden dan alle wantputtings en de mastvoet aangesloten.

 

Zijn er op een jacht geen vast ingebouwde voorzieningen zoals hiervoor beschreven, dan rest alleen nog een noodmaatregel als men door een onweersbui wordt overvallen. Door vanaf het voorstag en de hekstag of vanaf beide zijwanten een stuk RVS-draad van een aantal meters in het water te hangen, kan een geïmproviseerde aarding worden gemaakt. Zijn er geen losse stukken RVS-draad voorhanden, dan is er nog de mogelijkheid een ankerketting een paar slagen om het voorstag te wikkelen en het anker overboord te laten hangen of met het zo verbonden anker voor anker te gaan. Maar, zoals gezegd, dit zijn echt noodmaatregelen en geen goede permanente voorzieningen.

 

Extra aandacht verdienen de kabels van de antennes en windmeetsystemen . Deze moeten met behulp van overspanningsafleiders met de bliksemaarde worden verbonden om gevaarlijke afslag binnen het schip en beschadiging van belangrijke apparatuur te voorkomen.

 

Vergeet ten slotte ook niet de draden van de zeereling te verbinden met de aardingsinstallatie.

Potentiaalvereffening bij blikseminslag

Net als bij de beschermings- of veiligheidsaarde zit bij aarden voor bliksembeveiliging een belangrijk deel van de aardingsinstallatie boven de grond. Door de grote stromen die met een blikseminslag gepaard gaan, treden er tussen de bliksemaarde of delen van de bliksembeveiliging en andere geleidende delen in en om een gebouw al snel gevaarlijke spanningsverschillen op.

 

Om vonkoverslag ten gevolge van deze spanningsverschillen te voorkomen, moeten volgens de NEN-EN-IEC 62305 alle metalen delen in een gebouw met de bliksemaarde worden verbonden. Deze techniek wordt potentiaalvereffening genoemd. Potentiaalvereffening is dan ook een heel belangrijk deel van de aardingsinstallatie met het oog op de veiligheid van mens en dier.

 

De naam potentiaalvereffening suggereert dat spanningsverschillen ten gevolge van een blikseminslag zich voordoen als verhoogde potentialen op metalen delen.

Dit is echter maar deels waar. De grootste spanningsverschillen en stoorstromen ten gevolge van een blikseminslag worden veroorzaakt door de elektromagnetische velden die bij een blikseminslag horen en door de snel veranderende stromen die last hebben van de zelfinductie van een draad (ook een rechte draad heeft een zekere zelfinductie). De hoogfrequente effecten zijn dus belangrijker dan de weerstand van de draden, terwijl deze laatste een potentiaal bepaalt.

 

De naam potentiaalvereffening dekt dus de lading niet meer, maar uit historische overwegingen en bij gebrek aan een betere korte aanduiding van de techniek wordt hij (ook internationaal) nog steeds gehandhaafd. Hierna wordt aandacht besteed aan de basispotentiaalvereffening en de uitgebreide potentiaal vereffening.

 

Basispotentiaalvereffening

Deel 3 van de norm schrijft voor dat op maaiveldniveau alle metalen leidingsystemen en alle andere metalen geleiders met de bliksembeveiliging moeten worden verbonden. Hiervoor wordt op strategische plaatsen een potentiaalvereffeningsrail (EB, equipotential bonding ) geplaatst met voldoende aansluitmogelijkheden voor zowel het dichtstbijzijnde deel van de bliksembeveiliging als voor alle aan te sluiten leidingen en andere metalen delen (zie onderstaande afbeelding).

 

Het doel van deze potentiaalvereffening is om lokaal spanningsverschillen en daarmee potentieel gevaarlijke situaties te voorkomen.

 

basispotentiaalvereffening

Voorbeeld van een basispotentiaalvereffening.

 

Naast alle niet-elektrische delen wordt ook de aardrail van de veiligheidsaarde (PE, protective earth) met de potentiaalvereffeningsrail verbonden. Om ook actieve geleiders (laagspanningsinstallatie en allerlei data- en communicatiebekabeling) in de potentiaalvereffening te betrekken, moeten alle aders van deze installaties zijn voorzien van overspanningsbeveiliging.

 

Omdat bij de potentiaalvereffening geleiders met een grote variatie aan doorsneden voorkomen, zijn er voor dit doel speciale componenten ontwikkeld (zie de afbeelding hieronder).

 

Potentiaalvereffeningsrail met verschillende aansluitmogelijkheden

Potentiaalvereffeningsrail met verschillende aansluitmogelijkheden. Bron: van der Heide.

 

Om de functies van de PE-rail (veiligheid voor de elektrische installatie) en de EB-rail (voorkomen van spanningsverschillen tussen niet-elektrische metalen delen) duidelijk te scheiden, wordt in het algemeen gewerkt met aparte rails voor beide systemen. De rails worden bij voorkeur dicht bij elkaar geplaatst en uiteraard met elkaar doorverbonden.

 

Uitgebreide potentiaalvereffening

Als er in het gebouw kwetsbare elektronische installaties of systemen worden gebruikt, verdient het aanbeveling om de potentiaalvereffening uit te breiden naar deze kwetsbare delen. Deel 4 van de NEN-EN-IEC 62305 geeft hiervoor uitgebreide aanwijzingen.

 

Het principe van deze uitgebreide potentiaalvereffening komt erop neer dat, op basis van de gevoeligheid van de apparatuur, het gebouw wordt ingedeeld in elektromagnetisch gedefinieerde zones voor interne bliksembeveiliging . In de zones wordt een uitgebreid aardings-/potentiaalvereffeningssysteem aangebracht. Dit systeem wordt op elke zonegrens aangevuld met overspanningsbeveiliging, (zie onderstaande afbeelding) voor alle geleiders die door de zonegrens heen gaan.

 

Om ervoor te zorgen dat de overspanningsbeveiligingen op de verschillende binnen elkaar gelegen zones onderling op de juiste wijze hun werk doen, moet dit een gecoördineerde overspanningsbeveiliging zijn. Uitgebreide uitleg en details over het ontwerp van een uitgebreide potentiaalvereffening en de bijbehorende gecoördineerde overspanningsbeveiliging zijn te vinden in de NEN-EN-IEC 62305-4.

 

Een overspanningsbeveiliging

Een overspanningsbeveiliging. Bron: Phoenix Contact.