Invoering

In de huidige, door technologie gedreven wereld zijn elektrische en elektronische apparatuur kwetsbaarder dan ooit voor schade door stroompieken, veroorzaakt door blikseminslagen, schommelingen in het elektriciteitsnet of interne schakelprocessen. Overspanningsbeveiligers, ook wel overspanningsbeveiligingsapparaten (SPD's) genoemd, spelen een essentiële rol bij de bescherming van gevoelige apparatuur tegen spanningspieken. Dit artikel onderzoekt de praktische toepassingen van overspanningsbeveiligers in verschillende industrieën en illustreert hun effectiviteit aan de hand van casestudies.

1. Toepassingen voor woningen

(I) Bescherming van huishoudelijke apparaten

Moderne gezinnen kunnen tegenwoordig niet meer zonder diverse elektronische apparaten, zoals tv's, computers, koelkasten en slimme huisautomatiseringssystemen. Wanneer deze apparaten plotseling te maken krijgen met een stroompiek, kunnen ze beschadigd raken. Dit heeft niet alleen gevolgen voor het dagelijks leven, maar kan ook leiden tot hoge reparatie- of vervangingskosten.

Neem bijvoorbeeld een huis in een buitenwijk van Florida, VS. Op een dag sloeg de bliksem in de buurt in, waardoor een enorme stroomstoot ontstond en veel elektrische apparaten in de omliggende huizen beschadigd raakten, zoals televisies, routers en airconditioningssystemen. Eén gezin had echter van tevoren een overspanningsbeveiliging voor het hele huis op de hoofdverdeelkast geïnstalleerd en bleef ongedeerd, terwijl andere buren aanzienlijke schade leden.

(II) Zonne-energieopwekkingssysteem

Door het wijdverbreide gebruik van zonnepanelen is het belang van overspanningsbeveiliging steeds groter geworden. De omvormer en het batterij-energieopslagsysteem in een zonne-energiesysteem zijn zeer kwetsbaar en gevoelig voor spanningspieken.

In Duitsland installeerde een huiseigenaar een extra overspanningsbeveiliging bij de ingang van een zonne-omvormer. Later viel een nabijgelegen transformator uit, wat leidde tot schommelingen in het elektriciteitsnet. Dankzij de overspanningsbeveiliging werd de overtollige spanning afgevoerd en werd schade aan de omvormer voorkomen. De vervanging ervan zou anders meer dan 2000 euro hebben gekost.

2. Commerciële en industriële toepassingen

(I) Datacenters

Datacenters hebben zeer specifieke stroombehoeften en moeten een ononderbroken stroomvoorziening garanderen om de normale werking van servers te waarborgen. Zelfs een kleine stroompiek kan leiden tot gegevensverlies of schade aan servers, wat op zijn beurt enorme economische verliezen tot gevolg heeft.

Het Google-datacenter in Singapore is een goed voorbeeld. Het datacenter maakt gebruik van een meerlaags overspanningsbeveiligingssysteem, met een overspanningsbeveiliging van niveau 1 (bliksemafleider) bij de ingang en een overspanningsbeveiliging van niveau 3 (eindgebruik) in de buurt van de servers. Het datacenter werd ooit direct getroffen door de bliksem, maar de overspanningsbeveiliging wist de overspanning succesvol af te voeren en uitval te voorkomen die tot miljoenen dollars aan inkomstenverlies had kunnen leiden.

(II) Productie-installaties

In productieomgevingen zijn apparatuur zoals industriële machines, programmeerbare logische controllers (PLC's) en CNC-bewerkingsmachines zeer gevoelig voor spanningsschommelingen. Bij een abnormale spanning kan deze apparatuur mogelijk niet goed functioneren.

Een Toyota-autofabriek in Japan is zich hier terdege van bewust. Ze hebben hun robotlasmachines uitgerust met overspanningsbeveiliging. Er was ooit een blikseminslag in de buurt van de fabriek, maar de overspanningsbeveiliging beschermde met succes 15 robotarmen tegen schade. Naar schatting heeft dit zo'n $500.000 aan potentiële reparatiekosten bespaard.

(III) Gezondheidszorgfaciliteiten

Zorginstellingen zoals ziekenhuizen zijn afhankelijk van diverse cruciale apparatuur, zoals MRI-scanners, beademingsapparatuur en bewakingssystemen. Wanneer deze apparaten beschadigd raken, leidt dit niet alleen tot economische verliezen, maar heeft het ook gevolgen voor de behandeling en zorg van patiënten.

In een ziekenhuis in Sydney, Australië, zijn medische overspanningsbeveiligers geïnstalleerd op alle apparatuur op de intensive care-afdeling (ICU). Toen er een onweersbui in het gebied plaatsvond, voorkwam de overspanningsbeveiliger met succes schade aan cruciale apparatuur en zorgde ervoor dat patiënten ononderbroken zorg konden ontvangen.

3Telecommunicatie en infrastructuur

(I) Mobiele basisstations

Telecommunicatietorens zijn door hun torenhoge constructie een gemakkelijk doelwit voor blikseminslagen. Eenmaal getroffen, kunnen netwerkdiensten worden onderbroken, wat grote overlast voor gebruikers veroorzaakt.

Een telecomaanbieder in Seoul, Zuid-Korea, nam effectieve maatregelen. Ze installeerden een soort overspanningsbeveiliging op hun 5G-zendmasten. Tijdens het moessonseizoen werden deze masten meerdere malen door de bliksem getroffen, maar dankzij de bescherming van de overspanningsbeveiliging was er geen uitval, terwijl locaties zonder overspanningsbeveiliging frequent reparaties nodig hadden.

(II) Verkeersregelsysteem

De normale werking van het intelligente transportsysteem (ITS) is onlosmakelijk verbonden met een stabiele stroomvoorziening, wat de ononderbroken werking vereist van apparatuur zoals besturingssignalen en bewakingscamera's.

In het smart city-project van Dubai is het verkeersmanagementsysteem uitgerust met een overspanningsbeveiliging voor de verkeerslichtregelaar. Bij een bepaalde gelegenheid viel een nabijgelegen onderstation uit, wat een stroompiek veroorzaakte. De overspanningsbeveiliging wist het probleem echter succesvol te verhelpen en de verkeerschaos te voorkomen die door de storing in het verkeerslicht had kunnen ontstaan.

4Hernieuwbare energievelden

(I) Windturbines

Windparken bevinden zich meestal in open gebieden en zijn daardoor kwetsbaar voor blikseminslagen. Als het besturingssysteem van de turbine beschadigd raakt, leidt dit niet alleen tot uitval van de apparatuur, maar kan het ook enorme economische verliezen veroorzaken.

Een offshore windpark in de Noordzee voor de kust van het Verenigd Koninkrijk hecht veel belang aan overspanningsbeveiliging. Ze hebben overspanningsbeveiligers geïnstalleerd voor het turbinebesturingssysteem. Bij een incident werd het windpark direct getroffen door de bliksem, maar de overspanningsbeveiliger voorkwam met succes schade aan het SCADA-systeem en bespaarde hen geld, waardoor verliezen als gevolg van stilstand die tot wel £1 miljoen hadden kunnen oplopen, werden vermeden.

(II) Laadstations voor elektrische voertuigen (EV's)

Voor een goede werking van laadstations voor elektrische voertuigen is ook een sterke overspanningsbeveiliging nodig om de veiligheid en betrouwbaarheid te garanderen.

Neem bijvoorbeeld het Tesla Supercharger-netwerk in Californië. Tesla heeft overspanningsbeveiliging geïmplementeerd bij zijn Supercharger-stations. In geval van instabiliteit van het elektriciteitsnet voorkwam de overspanningsbeveiliging met succes schade aan de laadeenheid, waardoor de ononderbroken dienstverlening voor gebruikers van elektrische voertuigen gewaarborgd bleef.

5Landbouwtoepassingen

(I) Irrigatiesystemen

De meeste moderne landbouwirrigatiesystemen zijn afhankelijk van elektronische controllers voor geautomatiseerde werking. Wanneer deze controllers worden getroffen door een stroompiek, kan dit leiden tot uitval van het irrigatiesysteem, wat op zijn beurt de gewasgroei beïnvloedt.

Een landbouwbedrijf in Nederland had zich hierop voorbereid. Ze hadden overspanningsbeveiligers geïnstalleerd voor hun geautomatiseerde irrigatiesystemen. Toen een nabijgelegen transformator uitviel en een stroompiek veroorzaakte, beschermde de overspanningsbeveiliger de besturingseenheid met succes en voorkwam zo dat de gewassen niet konden worden beregend.

Conclusie

Overspanningsbeveiligers spelen een onmisbare rol in ons dagelijks leven en in diverse risicovolle omgevingen. Of het nu gaat om huishoudelijke apparaten, industriële machines of telecommunicatie- en duurzame energiesystemen, overspanningsbeveiligers voorkomen effectief catastrofale schade en economische verliezen. Dit artikel illustreert aan de hand van een reeks casestudies de cruciale rol die overspanningsbeveiligers spelen bij het waarborgen van de operationele continuïteit in verschillende sectoren.

Onze wereld raakt steeds meer geëlektrificeerd en investeren in hoogwaardige overspanningsbeveiligers is niet langer slechts een voorzorgsmaatregel, maar een noodzakelijke keuze.