Bliksembolmethode voor het ontwerpen van bliksemafleiders
Fysisch onderbouwde methode voor complexe installaties
Voor het ontwerpen van vanginrichtingen als onderdeel van het externe bliksembeveiligingssysteem kunnen verschillende methoden worden toegepast. Een methode die zich al talloze malen heeft bewezen, is de zogenaamde bliksembolmethode. Deze is bijzonder goed geschikt als ontwerpmethode bij complexe installaties. Anders dan de beschermingshoek- of maasmethode is de bliksembolmethode afgeleid uit het elektrogeometrische bliksemmodel en natuurkundig te verantwoorden. Daarom moet deze methode worden gebruikt wanneer bij de beschermingshoek- of maasmethode onzekerheden optreden.
De bliksembolradius vormt de basis voor de berekening van de bliksemafleiders, want bij deze methode rolt een bliksembol digitaal over het te beveiligen object. De aanrakingspunten staan dan voor mogelijk inslagpunten van de bliksem.
Einddoorbraakafstand en leidende bliksemkop
Vanwege de ladingscheiding ontstaat een potentiaalverschil tussen wolken en aarde en daardoor ontstaat een voorslag met de leidende bliksemkop. Diverse punten, zoals bomen, huizen of antennes starten vangontladingen in de richting van dit bliksemkanaal. Op het punt waar de vangontlading de bliksemkop als eerste bereikt, ontstaat de hoofdontlading. Daaruit resulteert, dat alle punten op het oppervlak van de bliksembol met de radius van het hoofdontladingstraject en het bliksemkanaal als middelpunt tegen directe blikseminslag moeten worden beveiligd. De radius van de bliksembol wordt door de bliksembeveiligingsklasse van het te beveiligen gebouw bepaald.
Bliksemafleiders als veiligheidsruimte
De bliksemstroom moet door het bliksembeveiligingssysteem worden opgevangen en afgeleid en vormt bij een directe inslag ook de brandbeveiliging voor het gebouw. De opvanginrichtingen bieden een optimaal inslagpunt en zijn via de afleidingen verbonden met de aardinstallatie. Zo wordt een geleidende overgang voor bliksemstromen naar de aarde gerealiseerd. Bliksemafleiders kunnen worden voorgesteld als veiligheidsruimten. Met de bliksembolmethode worden deze veiligheidsruimten vastgesteld.
Met behulp van de bliksembolmethode kunnen de benodigde lengtes van de opvangers en de afstanden tussen de opvangers worden bepaald. Deze moeten zodanig worden opgesteld, dat alle delen van de te beveiligen installatie binnen het beveiligingsgebied van de opvanginrichting liggen. Het te beschermen gebouw moet zodanig met bliksemafleiders worden uitgerust dat een bol met een straal die overeenkomt met de opgegeven bliksembeveiligingsklasse het gebouw niet kan raken.
Het elektrogeometrisch bliksemmodel als fysisch erkend model
De bliksembolradius vormt samen met de minimale stroompiekwaarden die zijn gerelateerd aan de betreffende bliksembeveiligingsklasse het elektrogeometrische model (EGM), dat als enig fysisch erkend basismodel voor het opstellen van het bliksembeveiligingszoneconcept conform VDE 0185-305-1 (IEC/EN 62305-1) wordt gebruikt.
Met behulp van CAD-programma's kan de bliksembol in de driedimensionale ruimte over het gehele te beveiligen gebouw worden gerold. Zo raakt de bliksemafleider bij gebouwen van bliksembeveiligingsklasse I bijvoorbeeld oppervlakken en punten die bij gebouwen van bliksembeveiligingsklasse II, III of IV nog binnen het beschermde gebied vallen. Met de bliksembolmethode kan de te beveiligen installatie in verschillende externe bliksembeveiligingszones (Lightning Protection Zones = LPZ) worden onderverdeeld:
LPZ 0A: Gevaar door directe blikseminslagen en het totale elektromagnetische veld van de bliksem
LPZ 0B: Beveiligd tegen directe blikseminslagen, maar gevaar door het totale elektrische veld van de bliksem
Berekening van de indringingsdiepte
Wanneer meerdere vangstangen worden gebruikt om een object te beveiligen, moet rekening worden gehouden met de indringingsdiepte tussen de vangstangen. Voor een nauwkeurige berekening kan daarvoor de volgende formule worden gebruikt:
