Stroominjectie op de bliksembeveiliging van een gebouw, metingen en model. G. Geers-Bargboer & A.P.J. van Deursen

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Stroominjectie op de bliksembeveiliging van een gebouw, metingen en model. G. Geers-Bargboer & A.P.J. van Deursen"

Bruno Bakker
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Stroominjectie op de bliksembeveiliging van een gebouw, metingen en model G. Geers-Bargboer & A.P.J. van Deursen

2 Inleiding Bliksem / Electrical Energy Systems PAGE 1

3 Inleiding Doel: Inschatten bliksembeveiliging door middel van metingen en modellering Methode: Stroominjectie op de bliksemafleider en meten van geïnduceerde V & I in testkabels Model: Een gebouwskelet in FEKO voor interpretatie en extrapolatie Resultaat: Belang van gebouwstructuur en kabelarmering V & I in testkabels / Electrical Energy Systems PAGE 2

4 Inleiding Meet opstelling Gelijke verdeling van aardpunten rondom het gebouw Ideale stroom injectie meetopstelling / Electrical Energy Systems PAGE 3

5 Gebouw en meet-opstelling bron Stroominjectie kabels Staalstructuur Container op het dak met bron Daknet / Electrical Energy Systems PAGE 4

6 Gebouw en meetopstelling bronsignaal I p = A f r = 18.4 khz Lc = 150 μh Rc = 5.1 Ω bronsignaal / Electrical Energy Systems PAGE 5

7 Gebouw en meetopstelling transparant boven- en zijaanzicht gebouw en bovenste verdieping / Electrical Energy Systems PAGE 6

8 Gebouw en meetopstelling Bovenaanzicht gebouw met stroominjectiekabels / Electrical Energy Systems PAGE 7

9 Gebouw en meetopstelling staalconstructie / Electrical Energy Systems PAGE 8

10 Gebouw en meetopstelling Kabelgoot in gebouw / Electrical Energy Systems PAGE 9

11 Gebouw en meetopstelling 1 2 kabelgoot en 100 meter testkabels 3 / Electrical Energy Systems PAGE 10

12 Model Niet alles mee te nemen: Inclusief hoofddragers staalconstructie dak Exclusief pijpen, afvoerbuizen, façade, betonbewapening omdat ze niet zijn verbonden, andere kabelgoten / Electrical Energy Systems PAGE 11

13 Model container diagram Meting Simulatie Staalconstructie 75 % 80% Daknet 25 % 20% / Electrical Energy Systems PAGE 12

14 Model Kabelgoot Kabelgoot + ventilatieschacht Meting 11 A Simulatie 30 A 17 A kabelgoot & niet bedoelde geleiders / Electrical Energy Systems PAGE 13

15 Model resultaten Kleine stroomveranderingen in de stroomdistributie bij 90º draaien van de stroominjectiekabels / Electrical Energy Systems PAGE 14

16 Extrapolatie naar bliksem Feko model Bliksembron 1 ka 18 khz / Electrical Energy Systems PAGE 15

17 Extrapolatie naar bliksem kabelgoot A C #1 #2 #1 #2 #3 A 10 A 6 A 4 A B #3 B 2 A 4 A 3 A C 31 A 17 A 14 A / Electrical Energy Systems PAGE 16

18 Extrapolatie naar bliksem Goot en kabels met 2D MoM Stroom kabelbundel als % stroom goot tegen positie bundel / Electrical Energy Systems PAGE 17

19 Extrapolatie naar bliksem testkabels a) Onbeschermd 3 x 2.5 mm 2 (0.27 μh/m) b) Kabel met staalarmering 2 x 2,5 mm 2 + PE 2.5 mm 2 c) Profibus fieldbus, folie afgeschermd 2 x 0.75 mm 2 Foto van kabel b) en c) / Electrical Energy Systems PAGE 18

20 Extrapolatie naar Bliksem testkabels / Electrical Energy Systems

21 Extrapolatie naar bliksem testkabels a) Onbeschermd 3 x 2.5 mm 2 b) Kabel met staaldraad 2 x 2,5 mm 2 + PE 2.5 mm 2 c) Profibus fieldbus, afgeschermd 2 x 0.75 mm 2 Type R [Ω] Z t (18 khz) [Ω] a) b) c) Parameters van drie 100 m test kabels / Electrical Energy Systems PAGE 20

Extrapolatie naar bliksem bliksemstroom volgens norm IEC 62305 Parameter Eerste I II III- IV Opvolgende I II III- IV I

22 Extrapolatie naar bliksem bliksemstroom volgens norm IEC Parameter Eerste I II III- IV Opvolgende I II III- IV I [ka] k τ 1 [μs] τ 2 [μs] / Electrical Energy Systems PAGE 21

23 Extrapolatie naar bliksem Bliksem eerste inslag en opeenvolgende inslagen / Electrical Energy Systems tijd

24 Extrapolatie naar bliksem bliksemstroom volgens norm IEC Stroom eerste blikseminslag / Electrical Energy Systems PAGE 23

25 Extrapolatie naar bliksem Aaname van een stroomhoogte van een eerste inslag op positie 3 (bovenop de kabelgoot) Drie-draads: piekstroom van 0.18 ka (minder dan 1 graad opwarming) Spanning aan beide uiteinden: 0.74 kv Gearmeerd: piekstroom van 0.18 ka Spanning aan beide uiteinden: 0.25 kv Fieldbus: piekstroom van 0.12 ka Spanning aan beide uiteinden: 0.11 kv Berekeningen gebaseerd op FFT & IFFT bliksemstroom uit de norm / Electrical Energy Systems PAGE 24

26 Extrapolatie naar bliksem Opeenvolgende inslag op dezelfde positie Drie-draads: piekstroom ka Spanning aan beide uiteinden: 6.4 kv Gearmeerd: piekstroom ka Spanning aan beide uiteinden: 0.34 kv Fieldbus: piekstroom ka Spanning aan beide uiteinden: kv / Electrical Energy Systems PAGE 25

27 Extrapolatie naar bliksem Resonanties Bron bliksem 1 ka 18 khz / Electrical Energy Systems PAGE 26

28 Extrapolatie naar bliksem resonanties Absolute stroom in goot genormaliseerd op de bronstroom / Electrical Energy Systems PAGE 27

29 Extrapolatie naar bliksem resonanties Donald Duck / Electrical Energy Systems PAGE 28

30 Extrapolatie naar bliksem bliksemstroom volgens norm IEC / Electrical Energy Systems

31 Conclusie Analoog aan een overshoot bij een L-R-C circuit is een verhoging met een factor 2 van de in deze presentatie berekende stroom/spanning te verwachten / Electrical Energy Systems PAGE 30

32 Conclusie Versimpeld model: goed tot redelijke overeenstemming met metingen Bliksembeveiliging daknet draagt minder bij dan de staalconstructie Factor gootstroom: berekening/meting = 3 Inclusief ventilatieschacht als onbedoelde geleider: verbetert tot factor = 1.6 / Electrical Energy Systems PAGE 31

33 Conclusie Z t van de kabel belangrijk voor de V/I ratio V/I ratio meetresultaten hetzelfde voor testen op kabels in het lab Gebruik van gearmeerde/afgeschermde kabels ook binnen in een gebouw is beter / Electrical Energy Systems PAGE 32

34 Vragen Dank u voor uw aandacht / Electrical Energy Systems PAGE 33

Vergelijkbare documenten

Invloed blikseminslag bij een magnetisch ankerpunt

Invloed blikseminslag bij een magnetisch ankerpunt Document: 14 01 04 Blikseminslag ankerpunt v02.docx Datum: 2 juli 2014 Door: B. Gravendeel Versie: 0.2 Document: 14 01 04 Blikseminslag ankerpunt v02.docx