3 Beveiliging. 3.1 Beveiliging tegen overstroom

Transcriptie

1 3 Beveiliging 3.1 Beveiliging tegen overstroom Beveiliging tegen overstroom moet beveiligen tegen: kortsluitstroom: een stroom vele malen groter dan de nominale stroom I n ; deze moet zo snel mogelijk uitgeschakeld worden; overbelastingsstroom: een stroom die slechts iets groter is dan I n ; deze mag trager uitgeschakeld worden. Bij laagspanningsinstallaties zijn er twee types van bescherminrichting: smeltzekeringen en automaten. De gebruiksspanning U e voor laagspanningszekeringen bedraagt 230 of 400 V. De uitschakeltijd t u is de tijd die nodig is een uitschakeling te veroorzaken tengevolge van een overbelasting of kortsluiting. Terminologie van gerelateerde stromen: leiding 0 I b I z 1.15 I z 1.45 I z stroom beschermingstoestel I n I nf I f I b : belastingsstroom, de stroom die naar de belasting vloeit; is in normale toestand kleiner of gelijk aan de nominale I b I n I n : nominale stroom: de stroom waarvoor de smeltveiligheid of automaat gebouwd is (wordt vermeld op de automaat); deze stroom mag onbeperkt lang doorheen de automaat vloeien zonder uitschakeling te veroorzaken I z : maximaal toelaatbare stroom door de toevoerdraden van de belasting, zonder deze te overbelasten; de nominale stroom moet steeds kleiner zijn dan de toelaatbare I n I z I nf : conventionele niet-aanspreekstroom van beveiliging: de stroom die gedurende een zekere tijd door een bescherming kan vloeien zonder dat ze aanspreekt; bij een I b kleiner of gelijk aan 1.15 I z mag de smeltzekering/automatische schakelaar de stroom niet onderbreken binnen het uur (conventionele niet-doorsmelt/niet-uitschakelstroom) I f : conventionele aanspreekstroom van beveiliging: de stroom die een uitschakeling tot gevolg heeft; deze moet kleiner of gelijk zijn aan 1.45 I z. Smeltveiligheid : een smeltpatroon gemonteerd in een houder voorzien van aansluitklemmen. In het smeltpatroon bevindt zich een smeltdraad omgeven door blusmiddel (meestal zand). De werking berust op het principe van de warmteontwikkeling die de stroomdoorgang door een geleider veroorzaakt. Jouleverliezen in smeltdraad zullen deze doen doorsmelten voor elders problemen optreden gebaseerd op het principe zwakste schakel onderbreekt. Bij doorsmelting wordt de kring onderbroken en is de fout uitgeschakeld. a zo n fout moet de smeltzekering vervangen worden (overbrugging is absoluut verboden). Er bestaan verschillende uitvoeringsvormen: schroefveiligheid, penveiligheid, miniatuursmeltveiligheid met glazen smeltpatroon,... Installatieautomaat : een automatische schakelaar die kortsluit- en overbelastingsstromen kan onderbreken: kortsluiting: magnetische uitschakeling die zeer snel gebeurt (ongeveer 20 msec); overbelasting: thermische uitschakeling via bimetaal (trager). De elektromagneet werkt zodra de overstroom plotseling zeer grote wn gaat aannemen door bijvoorbeeld kortsluiting. Zodra er een kortsluitstroom gaat vloeien zal het spoeltje door het 15

2 Doorsnede van een installatieautomaat: 1. bedieningshefboom, opent en sluit de contacten. 2. schakelmechanisme 3. schakelcontacten 4. aansluitingen 5. bimetaal 6. ijkschroef - om de schakelstroom precies in te stellen na fabricage 7. elektromagneet (spoeltje) 8. vlamboogdover Figuur 3.1: Automaat daarin opgewekte magnetisme een palletje tegen het uitschakelmechanisme schieten waardoor de automaat zal uitschakelen. Bij langdurige te grote stroom treedt opwarming op van het bimetaal. Dit plooit door en bedient een palletje tegen het uitschakelmechanisme waardoor de automaat zal uitschakelen. Omdat het enige tijd duurt alvorens het bimetaal zo warm wordt dat het gaat kromtrekken, ontstaat een vertraging in de uitschakeling. Een automatische schakelaar wordt gekarakteriseerd door uitschakelcurves: de uitschakeltijd in functie van de proefstroom I m of magnetische drempelstroom, een veelvoud van de nominale stroom. I m is de w van de stroom waarbij de automaat op kortsluiting reageert. Thermisch effect I m uitschakeltijd 1.13 I n t u > 1 uur 1.45 I n t u < 1 uur 2.55 I n 1 s < t u < 60 s Magnetisch effect type I m uitschakeltijd B 3I n t u 0.1s 5I n t u < 0.1s C 5I n t u 0.1s 10I n t u < 0.1s D 10I n t u 0.1s 20I n t u < 0.1s Type C vindt men in residentiële installaties: een uitschakeltijd groter dan 0.1 s bij verlichting en stopcontacten en t u < 0.1s voor kleine motoren. Figuur 3.2: Uitschakelcurve Installatieautomaten komen voor in verschillende uitvoeringsvormen: automaten voor railmontage, schroefautomaten, penautomaten. adat de fout hersteld is, kan de schakelaar terug gesloten worden. De automaat moet dus niet vervangen worden na een fout zoals bij een smeltveiligheid. Zo n smeltveiligheid heeft wel het voordeel van goedkoper te zijn. De overstroombeveiliging beveiligt de installatie enkel tegen kortsluiting (3 ka, 6 ka) en overbelasting (16 A, 20 A) maar niet tegen verliesstromen (aardfouten), als deze geen kortsluiting tot gevolg hebben. Om de gebruikers te beschermen tegen elektrocutie, en om te voorkomen dat door 16

3 optredende lekstromen brand ontstaat, worden aardlekschakelaars voorzien. 3.2 Beveiliging tegen elektrische schokken Contact met een gevaarlijke spanning kan op twee manieren optreden: rechtstreekse aanraking: men raakt onder spanning staande, actieve delen aan; de nominale netspanning (230 V) betekent een gevaar voor de mens; onrechtstreekse aanraking: men raakt een geleidend onderdeel van een toestel aan dat normaal gezien niet onder spanning staat (massa) maar door een isolatiefout contact maakt met de actieve delen. Bij een stroomdoorgang door het menselijk organisme worden drie weerstanden onderscheiden: contactweerstand tussen het organisme (bv. hand) en de stroomvoerende delen; de eigen lichaamsweerstand, contactweerstand tussen het organisme (bv. voet) en. kω De inwendige weerstand van een mens (eigen lichaamsweerstand) ligt tussen 250 en 1000 Ω, met een gemiddelde van 400 Ω. De weerstand is groter bij lage spanningen droge atmosfeer vochtig spanning V De grootte van de stroomsterkte bepaalt in belangrijke mate het effect op het menselijk organisme. Een wisselstroom van 100 ma die van hand tot hand, of van hand/hoofd tot de voeten gaat, heeft vrijwel met zekerheid de dood tot gevolg. Het risico is minder ernstig wanneer de stroom niet door de borstkas loopt Beveiliging tegen rechtstreekse aanraking Deze beveiliging wordt in eerste instantie gerealiseerd door het voorkomen van rechtstreekse aanraking. 1. Isolatie (verschillende klassen, zie vorig hoofdstuk), basisisolatie volstaat meestal, maar kan teniet gedaan worden door: veroudering, bijvoorbeeld verbrossing na verloop van tijd; breuk, bijvoorbeeld een snoer dat vaak geplooid wordt; verkeerd gebruik, bijvoorbeeld aan het snoer trekken om stekker uit stopcontact te halen; te hoge temperatuur, waardoor bijvoorbeeld de isolatie kan wegsmelten. 2. Omhulsel (verschillende beschermingsklassen, zie vorig hoofdstuk), 3. Verwijdering en/of hindernissen: actieve elementen zodanig opstellen dat ze door nietbevoegde personen nooit aangeraakt kunnen worden: 17

4 bijvoorbeeld spanningsverdeling via blanke luchtlijnen; bijvoorbeeld bepaalde lokalen enkel toegankelijk voor bevoegde personen. Daarnaast kan een zeer lage veiligheidsspanning (ZLVS) in het circuit gebruikt worden. Dit is een zeer lage spanning waarvan de w beperkt blijft tot deze van de conventionele absolute spanningsgrens in normale bedrijfsomstandigheden, en in foutomstandigheden, met inbegrip van aardfouten in andere stroombanen. In een droge omgeving is dit een spanning onder 50 V, in een doorweekte omgeving moet de spanning kleiner zijn dan 12 V. 230 V ZLVS De ZLVS is steeds galvanisch gescheiden van andere stroombanen en mag evenmin geaard zijn. Zo kan er ook in het geval van een fout elders in het net, geen gevaarlijke situatie ontstaan. Als aanvullende maatregel kan een differentieelschakelaar gebruikt worden voor het snel uitschakelen van een gevaarlijke situatie Scheidingstransformator In de elektrotechnische praktijk worden een groot aantal spanningsniveaus gebruikt (bijv. bij de distributie van elektrische energie). De koppeling tussen twee spanningsniveaus gebeurt vaak door een transformator, die het vermogen van het ene eenfasig/driefasig systeem doorgeeft naar een ander eenfasig/driefasig systeem. Deze energieoverdracht gebeurt via een magnetische koppeling, zodat er geen galvanische verbinding is tussen beide spanningsniveaus. ijzer Principieel bestaat een transformator uit twee elektrisch gescheiden delen: een primaire spoel (wikkeling) en een secundaire spoel (wikkeling). De beide delen zijn magnetische gekoppeld door een kern van blikplaten. Deze ijzeren kern bestaat uit benen, waarrond de spoelen gewikkeld zijn, en het juk, de verbinding tussen de benen. Aan de primaire wikkeling wordt het elektrisch vermogen toegevoerd en aan de secundaire wikkeling wordt het elektrisch vermogen aan de daaraan gekoppelde belasting geleverd. Bij klassieke toepassingen heeft een transformator een hoogspannings- en een laagspanningswikkeling. De isolatie aan de hoogspanningskant is veel dikker, maar de draaddoorsneden zijn kleiner ten opzichte van de laagspanningskant. Bij een scheidingstransformator (isolatietransformator) is de uitgangsspanning meestal dezelfde als bij een ingangsspanning (bijvoorbeeld 230 volt). Zo n transformator wordt gebruikt om het circuit langs de secundaire of langs de primaire zijde te beschermen. In elektrotechnische laboratoria worden apparaten uitgetest met toestellen die ook elektrische voeding nodig hebben. Door de te testen apparaten langs de secundaire zijde te plaatsen, achter een scheidingstransformator, vermindert het elektrocutiegevaar voor het betrokken personeel. Het ontstaan van stoorstromen en aardlussen wordt ook verkomen. Gewoonlijk is de laagspanningswikkeling van de transformator in een voedend onderstation in ster geschakeld, en het sterpunt wordt geaard. Links in figuur 3.3 is een toestel rechtstreeks aangesloten op een fasegeleider en de nulgeleider. Veronderstel dat de metalen behuizing van het toestel niet met de verbonden is. Wanneer in het toestel een isolatiefout optreedt aan de fasegeleider, dan komt de behuizing op een gevaarlijk hoge spanning ten opzichte van de. Zodra een persoon die goed contact maakt met de, deze behuizing aanraakt, vloeit er een gevaarlijke stroom door het lichaam. Rechts in figuur 3.3 wordt een toestel gevoed via een scheidingstransformator. Bij het optreden van een isolatiefout kan geen foutstroom naar de vloeien, omdat de voorgeschakelde transformator belet dat de foutstroomkring gesloten wordt. 18

5 foutstroompad Figuur 3.3: Beveiliging via scheidingstransfo Als gevolg van foutsituaties die aan de secundaire zijde optreden, kunnen ongewenste stromen aan de primaire zijde ontstaan. Om deze te voorkomen kan een scheidingstransformatie tussen de twee delen geplaatst worden Differentieelschakelaar Bij onrechtstreekse aanraking beschermt een differentieelschakelaar (of verliesstroomschakelaar) tegen elektrische schokken door uitschakeling van de voedingsspanning bij aardlekstromen. Werkingsprincipe bij een eenfasige aansluiting van een belasting op het net (figuur 3.4). Zowel in de fasegeleider als in de nulgeleider wordt een stroomtransformator geplaatst. Beide stroomtransformatoren zijn gelijk. In normale omstandigheden vloeit in de secundaire lussen in elke transformator een gelijke stroom. Wanneer deze secundaire wikkelingen in serie geschakeld zijn, zijn de stroomzinnen tegengesteld gericht en is de resulterende stroom in de weerstand R nul. Indien er in de elektrische installatie een foutstroom optreedt, dan is de stroom door de nulgeleider kleiner dan die door de fasegeleider. Daardoor zijn de stromen in de secundaire wikkelingen verschillend. De spanningsval (over R) ten gevolge van de resulterende secundaire stroom kan men gebruiken om een contact te openen. Daardoor wordt de spanning uitgeschakeld en verdwijnt de gevaarlijke toestand. et stroom naar de last Verbruiker meetweerstand R Figuur 3.4: Werkingsprincipe van een aardlekschakelaar 19

6 Praktisch wordt slechts één stroomtransformator gebruikt. De twee primaire wikkelingen (van fase- en nulgeleider) worden rond een gemeenschappelijke kern gewikkeld in tegengestelde zin (figuur 3.5). Bij het optreden van een foutstroom ontstaat er een onevenwicht tussen de primaire stromen wat een flux in de kern tot gevolg heeft. Hierdoor wordt in de secundaire wikkeling, de meetwikkeling, een spanning geïnduceerd. Met de daaruit volgende stroom in de meetwikkeling kan een afschakelmechanisme bediend worden, waardoor de vermogenkring onderbroken wordt. et Verbruiker afschakelmechanisme R Figuur 3.5: Praktische uitvoering Bij een driefasige uitvoering liggen er op de kern vier spoelen: een voor elke fase en een voor de nulgeleider. Gevoeligheid of nominale aanspreekstroom I n, meest voorkomende wn zijn 30 en 300 ma. Ook wn gelijk aan 10, 100, 500 en 1000 ma komen voor. Een differentieelschakelaar schakelt reeds bij kleine aardfoutstromen de installatie snel af. Zelfs met een betrekkelijk grote aardingsweerstand blijft er geen gevaarlijke contactspanning. De aardingsweerstand moet kleiner zijn dan de limietspanning gedeeld door de aanspreekstroom: Bij een limietspanning van 25 V (natte huid): bij I n = 30mA Bijkomende voordelen: R a < U l I n R a < 25V 0.03A = 833Ω bij I n = 300mA R a < 25V 0.3A = 83.3Ω differentieelschakelaars met een gevoeligheid van 30 ma en lager geven een bijkomende beveiliging bij rechtstreekse aanraking door de hoge gevoeligheid en snelle uitschakeling (binnen 0.2 seconden); differentieelschakelaars met een gevoeligheid van 300 ma en lager bieden een bescherming tegen het ontstaan van brand door aardfoutstromen; bovendien wordt een langduring (klein) stroomverlies, met de daarbij horende kosten, voorkomen. 3.3 Veiligheidscurve De omgeving van een elektrische installatie heeft invloed op de goede werking ervan. Eén van deze invloeden is de toestand van het menselijk lichaam. Eenzelfde spanning kan ongevaarlijk ijn wanneer de huid droog is, maar wel een gevaarlijke stroom veroorzaken in een natte omgeving: 20

7 BB3 : 12 V, ondergedompeld BB2 : 25 V, vochtig BB1 : 50 V, droog De absolute conventionele grensspanning is de contactspanning die als volkomen veilig mag beschouwd worden. Bij wisselspanning is deze respectievelijk 50 V, 25 V en 12 V. De relatieve conventionele grensspanning is de toelaatbare contactspanning in relatie tot de blootstellingsduur en wordt weergegeven door de veiligheidscurven. Voorbeeld: bij een contactspanning van 100 V is in een droge omgeving de beschikbare tijd om uit te schakelen 0.3 sec voor er werkelijk gevaar optreedt. Figuur 3.6: Veiligheidscurven 3.4 Aarding Afhankelijk van het type verdeelnet is een goede aarding bij de klant belangrijk om een bescherming te hebben tegen elektrische schokken. Deze aarding kan op twee manieren gerealiseerd worden: ringaarding of diepteaarding Verdeelnetten Bij de elektriciteitsverdeling kunnen verschillende soorten verdeelnetten gebruikt worden. Het soort net wordt bepaald door de manier waarop de aarding gemaakt wordt, zowel in het distributienet als bij de gebruiker. In het distributienet wordt het type bepaald door het soort aarding aan de secundaire wikkeling van de distributienettransformator in het onderstation waar de gebruikte netspanning gecreëerd wordt. Deze distributienettransformator is in ster geschakeld. Het type verdeelnet wordt aangegeven door twee letters, eventueel gevolgd door een aantal bijkomende letters: Relatie tussen verdeelnet en Relatie tussen massa s van de verbruiker en sterpunt geaard T nulgeleider en aarding gemeenschappelijk -C sterpunt niet geaard, eventueel I nulgeleider en aarding gescheiden -S verbonden via een impedantie nulgeleider en aarding deels gescheiden, -C- S deels gemeenschappelijk nulgeleider en aarding gescheiden, metalen behuizingen van verbruikers geaard T 21

8 TT-net. Het sterpunt van de secundaire transformatorwikkeling in het net wordt met de verbonden. Bij elke verbruiker is er een aarding ( : protective earth), waarmee de metalen onderdelen van de toestellen verbonden worden via de beschermof aardgeleider. IT-net. Het sterpunt van de voeding in het net wordt niet met de verbonden. Er wordt een isolatiebewaking geplaatst tussen sterpunt en. Dit is een weerstand met een hoge weerstandsw. Elke gebruiker heeft zijn eigen aarding. 22 T-C-net. De nulgeleider is ook de aardgeleider ( : protective earth and neutral). Indien de nulgeleider geen stroom voert, bevindt hij zich over zijn ganse lengte op aardpotentiaal. T-S-net. De nulgeleider en de aardgeleider zijn gescheiden, maar slechts op één plaats met de verbonden. Figuur 3.7: Verdeelnetten

9 ulgeleider en aardgeleider zijn in het begin samen, maar worden stroomafwaarts ontkoppeld. Verder stroomafwaarts zijn deze niet meer terug te koppelen. Figuur 3.8: T-C-S-net Isolatiefouten TT-net Bij het optreden van een isolatiefout bij een verbruiker in een TT-net (figuur 3.9) en de massa van de verbruiker is niet geaard, komt deze op een gevaarlijke potentiaal ten opzichte van de. Het aanraken van de massa kan elektrocutie tot gevolg hebben. Omdat de massa met de verbonden is via de beschermgeleider, vloeit een foutstroom via de naar het sterpunt van de transformator. Indien de aardingsweerstand klein is, dan is de foutstroom groot. Bij een voldoende kleine aardingsweerstand: vloeit een grote foutstroom, bepaald door de impedantie van het net en de aardingsweerstand; omdat beide klein zijn schakelen de zekeringen of automaten in serie met de fout uit; is het potentiaalverschil tussen de en de massa van de defecte verbruiker klein en is er bij deze fout geen gevaar voor elektrocutie. zekering isolatiefout foutstroom U c Figuur 3.9: Isolatiefout bij een verbruiker in een TT-net Voorbeeld met aardingsweerstand bij de transformator, R a1 = 10Ω, en bij de verbruiker, R a2 = 12Ω; ten opzichte van de aardingen is de weerstand van de geleiders verwaarloosbaar: I fout U f 230V = R a1 + R a2 ( )Ω = 10.5A De foutstroom is dus relatief klein. Indien de aardingsweerstand te groot is, dan is de foutstroom te klein om de zekering of automaat te activeren. Een persoon die de massa van het toestel aanraakt, ervaart tussen handen en voeten de contactspanning: U c = R a2 I fout = 126V (Figuur 3.6: binnen 20 msec afschakelen) 23

10 Een contactspanning van 126 V is een gevaar indien deze niet binnen de 20 msec afgeschakeld wordt. Een klein gedeelte van de foutstroom kan door het lichaam van de persoon vloeien wanneer deze het metalen omhulsel aanraakt. Deze gevaarlijke toestand blijft bovendien bestaan, want de spanning wordt niet onderbroken. Deze situatie kan voorkomen worden door gebruik te maken van een differentieelschakelaar. Om een goede werking van de differentieelschakelaar te garanderen, moeten volgende voorwn vervuld zijn: het net is geaard; de massa s zijn geaard; de gevoeligheid van de differentieelschakelaar is kleiner dan de foutstroom; de differentieelschakelaar staat stroomopwaarts van de fout; de nulgeleider mag stroomafwaarts niet meer geaard zijn. T-C-net. Bij het optreden van een eerste isolatiefout (figuur hiernaast) ontstaat er een eenfasige kortsluitstroom. Uitschakeling is noodzakeling door de beveiliging tegen overstroom. Merk op dat dit type verdeelnet verboden is wanneer de sectie van de koperen geleider kleiner is dan 10 mm 2. T-S-net zekering Een isolatiefout in een T-net veroorzaakt een grote foutstroom, omdat deze enkel beperkt wordt door de weerstanden van de geleiders en de fout: 0.8 U f I fout = R geleiders + R fout De correctiefactor c = 0.8 wordt ingevoegd om de spanningsval ten gevolge van de kortsluiting in rekening te brengen. De foutstroom ligt in de grootteorde van ka en wordt dus uitgeschakeld door de overstroombeveiliging. Hoe snel de overstroombeveiliging reageert, hangt af van de grootte van de foutstroom. Indien deze relatief klein is, zal de beveiliging te traag reageren. Daardoor is het mogelijk dat er toch een gevaar voor de persoon ontstaat. isolatiefout U c Figuur 3.10: Isolatiefout in een T-S-net 24

11 Voorbeeld. 230V I fout Op basis van de soortelijke weerstand van koper bij 70 C gelijk aan Ωm, levert een lengte van fasegeleider en nulgeleider elk gelijk aan 50 m een foutstroom: l = 50m S = 16mm 2 U c I fout = ρ Cu l f S f 0.8 U f + ρcu l S f = 1308A Contactspanning: U c = R I fout = 92V Om geen gevaar op te leveren moet deze contactspanning van 92 V binnen 0.5 sec uitgeschakeld worden. Of dit gebeurt, is afhankelijk van de karakteristiek van de zekering. De beschermingsgeleider mag een kleinere doorsnede hebben dan de fasegeleiders. Bij fasegeleiders met een sectie kleiner dan 16 mm 2 moet de aarding een gelijkwaardige diameter hebben; tussen 16 en 35 mm 2 minstens 16 mm 2 en bij een sectie groter dan 35 mm 2 is S = S f /2. De werkelijke aanraakspanning wordt dan m U c = c m + 1 U f m = S f S = R R f Bij langere kabellengtes kan de foutstroom relatief klein worden waardoor de overstroombeveiliging trager reageert. Wanneer de contactspanning te lang blijft bestaan, bestaat er gevaar. Om bescherming tegen elektrische schokken te garanderen, moet de maximale kabellengte in een T-net beperkt worden: 0.8 U f S f l max = ρ Cu (1 + m) I F I F is de stroom waarbij de beveiliging uitschakelt op kortsluiting (dus de magnetische drempel). Indien de werkelijke kabellengte groter is dan de toegestande kabellengte, moet men de installatie aanpassen: doorsnede van de beschermingsgeleider vergroten, doorsnede van de fasegeleiders vergroten, magnetische drempel van de overstroombeveiliging verkleinen, differentieelschakelaar met kleine gevoeligheid gebruiken. IT-net Wanneer zo n isolatiefout optreedt bij een verbruiker in een IT-net, dan geldt de situatie weergegeven in figuur Omdat het sterpunt van het net niet met de verbonden is, tenzij via een grote impedantie (Z), vloeit er geen (of een zeer kleine) foutstroom. Deze stroom is meestal te klein om een automaat of zekering in de keten uit te schakelen. Met een differentieelschakelaar die dicht bij de verbruiker geplaatst is, kan dit wel. Een isolatiebewaking kan dergelijke foutstromen wel meten. Indien de toestelaarding goed is (voldoende kleine aardingsweerstand), dan treedt slechts een klein potentiaalverschil op tussen toestelmassa en (contactspanning U c ). Bijvoorbeeld bij een lekimpedantie van Z = 3540Ω kunnen de aardingsweerstand en de weerstand bij het defect verwaarloosd worden en wordt de foutstroom: I fout = U f R a2 + R d + Z U f Z = = 65mA De daaruitvolgende contactspanning: U c = R a2 I fout = 0.65V Het elektrocutiegevaar is klein. De fout blijft echter bestaan. Het vastgrijpen van een van de foutloze fasegeleiders is echter wel gevaarlijk. Bij een eerste isolatiefout kan de installatie onder spanning blijven. Bedrijfscontinuïteit is mogelijk: een IT-net is dus aangewezen voor de voeding van ICT-infrastructuur en in een operatiezaal van ziekenhuizen. 25

12 Z CT zekering? isolatiefout U c Figuur 3.11: Isolatiefout bij een verbruiker in een IT-net Bij het optreden van een tweede isolatiefout, ontstaat er wel een gevaarlijke situatie. De eerste fout moet voldoende snel gedetecteerd en geremedieerd worden. Er is een isolatiewachter (toestel dat permanent isolatiecontrole doet en een isolatiefout detecteert) nodig; IT-installaties mogen enkel onder toezicht van bevoegd personeel gebruikt worden. zekering U c Figuur 3.12: Tweede isolatiefout bij een verbruiker in een IT-net Voorbeeld: fase 1 geleider heeft een lengte van 50 m en een doorsnede van 50 mm 2, fase 3 geleider heeft een lengte van 30 m en een doorsnede van 30 mm 2. Dit geeft een grote foutstrom (6464 A) en een contactspanning van 160 V. 3.5 Equipotentiaalverbindingen De verbinding van de beschermgeleiders (aardingen) met de garandeert niet dat een aarding op aardpotentiaal staat. Een aarding is immers niet noodzakelijk stroomloos en bovendien heeft zij geen oneindig kleine weerstand. Er kan dus een spanningsval over optreden. Een hoofdequipotentiaalverbinding verbindt metalen massa s met de, via de hoofdaardingsklem. Men kan ervan uitgaan dat deze geleider niet stroomvoerend is en een lage weerstand heeft. Genaakbare geleidende delen die via een hoofdequipotentiaalverbinding met de verbonden worden, vertonen dan geen potentiaalverschil ten opzichte van de. De bijkomende potentiaalverbindingen verhinderen dat er een potentiaalverschil tussen verschillende genaakbare geleidende delen bestaat: ze brengen die delen op hetzelfde potentiaal. Dit is een bijkomende veiligheid in geval van slecht contact of onderbreking in de beschermingsgeleider. In figuur 3.13 is een samenloop van fouten voorgesteld: in beide toestellen is er, telkens voor een andere fasegeleider, een isolatiefout naar de toestelmassa; de beschermgeleiders zijn onderbroken. 26

13 Omdat er een potentiaalverschil, gelijk aan de lijnspanning, tussen de massa s staat, is dit een zeer gevaarlijke situatie. Zelfs een differentieelschakelaar reageert hier slechts op het ogenblik dat de foutstroom door het lichaam van de persoon vloeit. bijkomende equipotentiaalverbinding equipotentiaalverbinding Figuur 3.13: TT-net met isolatiefout bij twee verbruikers Het aanbrengen van een equipotentiaalgeleider tussen beide massa s heeft volgende effecten (figuur 3.13, rechts): het gevaarlijk potentiaalverschil is verdwenen omdat de maximale spanning tussen de massa s bepaald wordt door de weerstand van de equipotentiaalverbinding en deze is zeer klein; er vloeit een grote stroom door de bijkomende equipotentiaalverbinding; zekeringen of automaten in serie met de verbruikers schakelen uit; er vloeit door de potentiaalverbinding een foutstroom naar de ; gevaarlijke potentialen ten opzichte van de worden voorkomen; de uitschakeling van de spanning door een differentieelschakelaar wordt in de hand gewerkt. In de praktijk moeten de hoofdequipotentiaalverbindingen vertrekken vanop de hoofdaardingsklem. Alle metalen structuren die in een gebouw voorkomen, moeten met een equipotentiaalverbinding gekoppeld worden. In een woning zijn dat: metalen hoofdleidingen van gas, water en centrale verwarming; metalen structuren die onderdeel zijn van het bouwwerk en die aangeraakt kunnen worden; in badruimten moeten metalen badkuipen en douche verbonden worden met een equipotentiaalverbinding; een bijkomende potentiaalverbinding tussen bijvoorbeeld een radiator en de badkuip is verplicht; ook de aardingspin van stopcontacten in badkamers moet een tweede verbinding hebben met de equipotentiaalgeleider, naast de verbinding met de beschermgeleider. Zo n equipotentiaalverbinding wordt uitgevoerd met een geel groene aardingskabel met een minimum doorsnede gelijk aan de helft van de grootste beschermingsgeleider van de installatie (met een minimum van 6 mm 2 en beperkt tot 25 mm 2 bij een geleider uit koper). Het nut van een equipotentiaalverbinding (of potentiaalvereffening) is: veiligheid. Alle geleidende delen die aldus met elkaar verbonden zijn hebben altijd hetzelfde potentiaal, m.a.w. kunnen onderling nooit een spanningsverschil hebben. Je zou deze dus tegelijkertijd veilig kunnen aanraken mits geen contact met een ander potentiaal. Men kan een gevaarlijke contactspanning voorkomen door in een omgeving alle gelijktijdig genaakbare geleidende delen (massa s, de, vreemde geleidende delen die niet tot de elektrische installatie behoren) met elkaar te verbinden (dus inclusief de massa van het eventuele defecte toestel). Zo kan er tussen die geleidende delen mits een voldoende lage weerstand van de verbindingsgeleiders en mits goede verbindingscontacten geen spanningsverschil optreden. Geen spanningsverschil betekent immers geen elektrocutiegevaar. De verbindingen met de worden beschermingsgeleiders genoemd, die tussen de geleidende delen noemt men equipotentiaalverbindingen. 27