DC- EN AC-OVERSPANNINGSBEVEILIGING
VAN PV-INSTALLATIE AAN TE RADEN

SPEEL OP SAFE
MET DE TYPE I+II-BEGRENZER

Wat is de kans dat de bliksem op je woning inslaat? Die is klein, inderdaad, en dat maakt dat overspanningsbeveiliging in België geen bijzonder hot item is. Het merendeel van de woningen heeft er geen. Tenzij dan die met fotovoltaïsche panelen op het dak, om de dure elektrische componenten zoals de omvormer bij een inslag te beschermen. Een DC-beveiliging tussen de zonnepanelen en de omvormer, daar blijft het bij. Nochtans hoeft de bliksem niet per se in jouw woning in te slaan om schade aan je elektrisch circuit te berokkenen en zijn er nog andere oorzaken van overspanning. Een AC-beveiliging in het verdeelbord is zeker geen overbodige luxe.

OVERSPANNING

Soorten overspanning

Wanneer de spanning van een elektrotechnische installatie hoger is dan de nominale spanning (bv. 230 V), is er sprake van overspanning. Er zijn twee soorten overspanning: transiënte overspanning en temporaire overspanning. Transiënte overspanningen zijn zeer kortstondig van aard (microsecondes). Temporaire overspanningen zijn langduriger (ze kunnen enkele seconden tot enkele uren aanwezig zijn). Transiënte overspanningen zijn de grootste oorzaak van de uitval van apparaten. Ze worden volgens hun oorzaak ingedeeld in Switching Electromagnetic Impuls (SEMP) en Lightning Electromagnetic Impuls (LEMP).
• SEMP: de overspanning wordt door schakelhandelingen veroorzaakt, zoals inschakelen van grote belastingen op het elektriciteitsnet (bv. het starten van een lift) of kortsluitingen in het voedingsnet (bv. als de netbeheerder overschakelt van het ene op het andere net tijdens onderhoud- of storingssituaties).
• LEMP: de bliksem is de bron van de overspanning. De bliksem kan direct of indirect inslaan: 
– Bij een directe inslag slaat de bliksem in op het gebouw of de bliksembeveiligingsinstallatie (bv. bliksemafleider) van het gebouw.
– Spreekt men over een indirecte inslag, dan slaat de bliksem niet in op het gebouw, maar ernaast (bv. op de luchtleiding naar het gebouw of op een boom naast het gebouw). De intensiteit van indirecte inslagen is minder sterk dan van directe, maar niettemin kunnen tot op 2 km van het inslagpunt nog overspanningen optreden.

Welke schade Is er mogelijk?

Transiënte overspanning is niets anders dan een kortstondige spanningspiek. Als we het hebben over transiënte overspanning, spreken we dan ook in termen van kilovolts (1 kV = 1.000 volt) en microsecondes (1 µs = een miljoenste seconde). Deze spanningspieken kunnen schade veroorzaken aan de installatietechniek (bv. beschadiging van overspanningsgevoelige bekabeling) en aan de aangesloten toestellen (bv. onmiddellijke defecten of gevolgschade van de apparatuur, zoals versnelde veroudering). Een directe blikseminslag kan zelfs leiden tot brand. Overspanningsbeveiliging is enkel geschikt voor het afleiden van deze transiënte fenomenen.

Hoe beschermen tegen overspanning?

Om het gebouw, alsook de installatietechniek en de aangesloten apparatuur te beschermen tegen ongewenste stromen, zijn maatregelen nodig. Er zijn twee beschermingssystemen:
• Externe beveiliging: beschermt het gebouw tegen een directe blikseminslag, door de bliksem op te vangen en die af te leiden naar de aarde. Een voorbeeld van externe beveiliging zijn de opvangstaven die worden geplaatst op het dak van een appartement.
• Interne beveiliging: beschermt de elektrotechnische installatie tegen overspanning als gevolg van schakelhandelingen of van een directe of indirecte blikseminslag. Het teveel aan spanning wordt afgeleid van de apparatuur naar de aarde of het net. Overspanningsbegrenzers zijn een voorbeeld van interne beveiliging.

Welke normen gelden er?

Sinds 1 februari 2009 geldt in België de norm NBN EN 62305, met betrekking tot het beschermen van structuren tegen blikseminslag. In deze norm worden bliksem- en overspanningsbeveiliging plus aarding als één integraal geheel gezien. In de norm wordt dan ook enkel gesproken over externe (opvang bliksem en veilige geleiding daarvan naar de aarde) en interne (beveiliging van alle installatietechniek tegen ongewenste spanningen) bliksembeveiliging en is de term overspanningsbeveiliging komen te vervallen. De NBN EN 62305 legt op om met behulp van een risico-analyse na te gaan of er al dan niet bliksembeveiliging nodig is. Deze risico-analyse neemt verschillende parameters in rekening. Enkele belangrijke zijn:
• de geografische locatie van de installatie: bv. wat is de blikseminslagdichtheid op de grond (bv. 3/km² per jaar);
• de omgeving van de installatie: bv. als er zich vlak bij de installatie een kerk of hoge bomen bevinden, is de kans groter dat overspanning via de aarding het huis binnenkomt (de bliksem slaat in op de kerk, de externe bliksembeveiliging van de kerk leidt deze bliksemstootstromen af naar de aarde en die kunnen een lokale potentiaalverhoging veroorzaken van de aarding van nabijgelegen huizen. Schade in nabijgelegen woningen zal dan voornamelijk door geïnduceerde overspanningen worden veroorzaakt (een bliksemontlading gaat immers gepaard met een zeer krachtig elektromagnetisch veld en het is dat veld dat in naburige elektrische installaties overspanningen kan genereren));
• hoe de installatie is opgebouwd: bv. wordt er gebruikgemaakt van een luchtlijn (die vatbaar(der) is voor blikseminslagen) of zit de elektriciteitskabel onder de grond?
• Staat er een bliksem-afleider op het dak?; • kenmerken van het te beschermen gebouw: afmetingen, aard van de bouwmaterialen, inhoud (bv. aanwezigheid van gevaarlijke stoffen), functie …).
Alle parameters worden in overweging genomen en als de toelaatbare risicowaarde wordt overschreden, is er bescherming nodig. Is de risicowaarde te klein, dan is er volgens de norm geen beveiliging nodig.
Voorbeeld uit het WTCB-dossier 2010/4.5 'Fototvoltaïsche systemen en bliksembeveiliging': een alleenstaande villa van 15 m op 10 m die 5 m hoog is, die zich bevindt in een gebied met een blikseminslagdichtheid op de grond van 1,2/km² per jaar, heeft een mogelijk blootstellingsgebied van 1,6.10-3 km². De kans dat de bliksem inslaat is 0,00192 per jaar, met andere woorden een inslag om de 520 jaar. Bliksembeveiliging voor deze villa is dus niet vereist. Afhankelijk van de resultaten van de risicoanalyse schrijft de norm het aangewezen type beveiliging voor.