Het laagspanningsnet als TN- of TT-stelsel

Transcriptie

1 Katern voor scholing, her- en bijscholing 32 inhoud 1 Het laagspanningsnet als TN- of TTstelsel 5 Fotowedstrijd Zo moet het niet Elektrische systemen installeren en testen Een uitgave van Intech Elektro & ICT en OTIB september 2009 Het laagspanningsnet als TN- of TT-stelsel Elektra-installateur Jan van Galen en zijn leerling Max Meijer brengen een bezoek aan een nieuwe klant. Het jonge gezin met twee kinderen woont sinds kort in een jarendertigwoning die aan de rand van een provinciestadje ligt. Zij investeren nu stapsgewijs in de renovatie van het oude huis. Martin en Renate Brandts komen meteen ter zake. Wij hebben problemen met ons elektrisch fornuis. De zekering slaat vaak door. Het is alleen mogelijk gelijktijdig twee kookplaten of één kookplaat en de oven te gebruiken. En zelfs dan slaat de stop vaak al door. Boven dien vragen wij ons af of de oude elektrische installatie op dit moment nog veilig is, zegt Martin Brandts. In het belang van de veiligheid van onze kinderen zouden we het liefst alle oude leidingen in huis tegelijkertijd vervangen. Maar eerlijk gezegd, zijn onze financiële middelen momenteel zeer beperkt door de aankoop van het huis, vult Renate Brandts aan. Jan van Galen vraagt of hij en zijn leerling de netaansluiting van het huis en de hoofdverdeler mogen bekijken. In de kelder ontdekken ze een driefasenaansluiting met een kabel die slechts is uitgevoerd met één mespatroon, te weten NH00 50 A. Op de bovenverdieping toont Martin Brandts hen een muurkast met een afsluitbare houten deur. Daarachter zitten de hoofdverdeler en een kwh-meter, uitgevoerd met een hoofdzekering van 25 A. Het meterbord en de hoofdverdeler zijn gemonteerd op een houten plaat. De voeding vanaf de huisaansluiting is uitgevoerd met een kabel type VMvK 4x6 mm 2 (zonder geelgroene ader), waarvan alleen een zwarte en een blauwe ader zijn aangesloten. De eigenlijke verdeler bestaat uit vier smeltpatroonhouders, drie daarvan zijn uitgevoerd met D-patronen, elk 1x10 A, en één met 1x16 A, en ook nog twee extra klemmenstroken. De bedrading maakt een rommelige indruk. Op één klemmenstrook zijn de nulleidingen grijze en blauwe aders met elkaar verbonden. Op de tweede klemmenstrook is de groengele ader van een afgaande VMvK 3x1,5 mm 2 aangesloten. De beide klemmenstroken zijn verbonden door een draadbrug van 1x4 mm 2 Cu. Drie paar geleiders verdwijnen naast de houten plaat in drie installatiebuizen. Klopt het dat de zekering van 16 A de eindgroep van het elektrische fornuis beveiligt?, vraagt Van Galen. Martin Brandts antwoordt dat dit hun hoofdprobleem is. Als het slechts 1x16 A is, klopt dat wel, zegt Van Galen. Overigens kwam de stroom voor dit huis aan de laatste stand der techniek, maar de hoofdverdeler zou moeten worden vernieuwd. Wat mij verbaast, is waarom het energiebedrijf na de installatie van de huisaansluiting niet heeft geëist dat het bestaande meterbord en de hoofdverdeler naar de kelder of een nieuw meterbord en hoofdverdeler in de kelder zou moeten worden geplaatst. Dat weet ik ook niet, zegt Martin Brandts, want toen woonden wij hier nog niet. Verdere inspectie Eerst neemt Renate Brandts hen mee naar de twee kinderkamers. Daar vindt de elektricien naast een lichtaansluiting ook een contactdoos met randaarde. Zijn leerling, Max Meijer, moet het bovenbakje van de lamp inspecteren. Hij herkent twee inkomende draadaders (zwart, lichtgrijs) die uit de opening van een installatiebuis uit het plafond naar buiten komen. 32 1

2 inkomende mantelleiding VMvK fornuisaansluitdoos uitgaande buigzame leiding H05VV-F 1. Verouderde combinatie van de draadkleuren bij de wisselstroomaansluiting van een elektrisch fornuis. Vervolgens gaat het gezelschap naar de keuken naar het elektrisch fornuis. Van Galen verzoekt de leerling het fornuis aan de kant te schuiven en de achterliggende fornuisaansluitdoos te openen. De doos bevat vijf aansluitklemmen waarvan er drie zijn bezet door de draden van de VMvK 3x1,5 mm 2. Vanaf de contactdoos loopt een buigzame kunststofleiding (VMvL) H054vv-F 3G2,5 met de aderkleuren groengeel, bruin en blauw naar het elektrisch fornuis. De groengele en de blauwe aders zijn telkens met dezelfde kleuren van de inkomende leiding verbonden en de bruine ader is verbonden met de zwarte ader Vragen 2. Niet toegestaan bij nieuwe installaties en bij uitbreidingen in elektrische installaties: klassieke nulaardeverbinding (nullen) (ongeveer: TN-C-stelsel). (afbeelding 1). De elektricien richt zich tot zijn leerling en wijst naar de geopende aansluitdoos van het fornuis. Je zult deze combinatie van aderkleuren vaak zien in installaties waaraan je werkt, omdat de aderkleuren van drieaderige kabels voor vaste aansluiting en voor de verplaatsbare aansluiting pas onlangs zijn genormaliseerd. Meijer maakt de aansluitdoos van het fornuis weer dicht. De elektricien richt zijn aandacht op een weggewerkte wandcontactdoos met beschermingscontacten in de keuken, haalt de afdekplaat eraf, maakt de klemmen van de contactdoos los en trekt 1 Welke waarde heeft de drijvende spanning die een foutstroom in het openbare 50 Hz-distributienet bij een gestelsluiting in de foutcircuitimpedantie laat lopen? Is dat U = 400 V of U 0 = 230 V? 2 Hoe groot mag de (rekenkundige) waarde zijn van de foutcircuitimpedantie Z S gemeten op een beschermingscontact van een contactdoos maximaal zijn, wanneer de vereiste uitschakeltijd t a 0,4 s is? Tip: de groepen worden door installatieautomaten type B met I n = 16 A beveiligd. De wet van Ohm is van kracht. 3 Hoe groot mag de impedantie Z S van het foutcircuit maximaal zijn die door het testapparaat wordt weergegeven (onder de voorwaarden als bij vraag 2), wanneer er rekening moet worden gehouden met een mogelijke meetfout van ongeveer dertig procent? 4 Hoe groot moet de kortsluitstroom I K minimaal zijn die op het testapparaat dat voor de installatie wordt gebruikt, wordt weergegeven (met dezelfde voorwaarden als bij vraag 2), wanneer er rekening moet worden gehouden met een mogelijke meetfout van ongeveer dertig procent? deze met de twee aangesloten draden voorzichtig uit de inbouwdoos naar buiten. Meijer herkent een duidelijk donkere ader, de fasedraad van de inkomende leiding die is aangesloten op één van de beide aansluitingen van de insteekvoetjes. De tweede, lichtgrijze ader is echter met één van de beide beschermingscontacten verbonden en wordt vanaf dat punt zonder onderbreking naar de tweede aansluiting van het insteekvoetje van de contactdoos gelust (afbeelding 2). Van galen zegt tegen Meijer: Hier werd de zogenoemde klassieke nulaardeverbinding als beschermingsmaatregel in geval van een defect gebruikt. De grijze ader heeft de functie van beschermingsleiding (PE) en nul (N). Die geleider werd nulleiding genoemd en die ken je van het TN-C-stelsel; tegenwoordig heet deze PEN of PEN-leiding. Maar een PEN is toch alleen toegestaan met een geleiderdoorsnede van A 10 mm 2 Cu?, vraagt Meijer. Van Galen antwoord: Ja, tegenwoordig wel. Maar vroeger was het TN-C-stelsel met elke doorsnede toegestaan bij een vaste installatie. Alleen toestelsnoeren, dus leidingen voor een verplaatsbare aansluiting, moesten naast de nulleiding (N) altijd al een aparte beschermingsleiding (PE) hebben. In plaats van de grijze ader zien we bij zeer oude installaties ook soms een rode en in iets modernere een groengele ader. Aanvullende vragen De elektricien wordt meegenomen naar de badkamer. Ook hier is alleen een wandcontactdoos met randaarde in de buurt van de wastafel geïnstalleerd. Hij richt zich tot de familie Brandts. Buitenshuis hebben jullie al veel werk verricht. Wat willen jullie binnenshuis het eerste aanpakken? Martin Brandts: Je ziet het zelf, alles moet gebeuren. De manier waarop wij ons moeten behelpen bij het koken, is bijzonder irritant. Maar uit veiligheidsoverwegingen ben ik van mening dat de badkamer en de beide kinderkamers toch de hoogste prioriteit hebben. Een paar dagen geleden kregen we bezoek van kennissen die recent in hun nieuwe huis waren getrokken. Ze vertelden dat bij hun installatie een extra bescherming is aangebracht in de vorm van een aardlekschakelaar. Van Galen geeft aan dat dit tegenwoordig gebruikelijk is bij nieuwe 32 2

3 installaties. Wanneer we deze installatie vernieuwen zijn jullie ook op eenzelfde manier beveiligd. Zijn jullie van plan in de badkamer ook de wanden opnieuw te betegelen? Martin Brandts bevestigt de vraag. We zijn van plan het bad, de wastafel en wc te vervangen en daarnaast een douche te installeren. Tijdens die werkzaamheden moeten ook de wand- en vloertegels worden vervangen of nieuwe tegels er bovenop worden gelegd. Tegelijkertijd met de badkamerrenovatie zou de volledige elektrische installatie in die ruimte opnieuw moeten worden aangebracht. Wanneer gaan jullie dat aanpakken?, vraagt Van Galen. Martin Brandts 4. TT-stelsel. openbaar distributienet bedrijfsaarding 3. TN-stelsel (TN-C-S-stelsel). foutstroom PEN openbaar distributienet RCD L 16A B R B aardbodem R A U L < 50V foutstroom I Δ (aardsluitstroom) RCD L 16A B aardbodem fundatieaarding denkt dat ze pas uiterlijk over een jaar zo ver zijn. Van Galen geeft aan dat dit relatief lang is. Als ik de toestand van de installatie in ogenschouw neem, raad ik jullie aan, wanneer het enigszins mogelijk is, de hoofdverdeling nu al nieuw uit te voeren en ook de beide kinderkamers op de bovenverdieping voor wat betreft de elektrische installatie op de laatste stand van de techniek te brengen. Voordat ik jullie een passende offerte kan doen mits jullie daarin zijn geïnteresseerd moet ik echter nog openstaande vragen voorleggen aan het plaatselijke energiebedrijf om daar duidelijkheid over te krijgen. Is een van jullie morgenvroeg telefonisch bereikbaar? Renate Brandts zegt dat dat verbruikersinstallatie 400V/230V - 50 Hz plaats van de fout verbruikersinstallatie 400V/230V - 50 Hz plaats van de fout L1 L2 L3 N PE L1 L2 L3 N PE kan. Ik ben tot tien uur thuis. Bijzonder probleem Op de terugweg blijven Van Galen en Meijer over het vak praten. Meijer vraagt zich af of dergelijke troep, zoals het nullen nog wel is toegestaan. De installatie vertoont inderdaad aanzienlijke gebreken, maar gebruik dat soort bewoordingen maar liever niet, stelt Van Galen. Wanneer je zelf veel geld hebt uitgegeven om een huis te kopen en iemand zou het geheel of een deel daarvan als troep omschrijven, zou je je waarschijnlijk ernstig gekwetst voelen. Maar nu even jouw vraag: volgens het principe van de klassieke nulaardeverbinding mag je tegenwoordig in het TN-stelsel niet meer bij een geleiderdoorsnede van minder dan 10 mm 2 Cu installeren. Maar een bestaande elektrische installatie die op het moment van aanleg aan de geldende VDE-voorschriften voldeed, geldt niet als onveilig om reden dat de bepalingen zijn veranderd. De installatie moet alleen aan de nieuwe voorschriften worden aangepast, wanneer dat uitdrukkelijk wordt vereist. Natuurlijk mag de oude installatie geen direct gevaar vormen. Uitbreidingen respespetievelijk nieuwe installaties moeten echter in principe worden geïnstalleerd met naleving van de op dat moment geldende actuele voorschriften. Maar Van Galen vermoedt een bijzonder probleem en meteen na terugkeer in zijn bedrijf grijpt hij de telefoon en belt het voor de regio verantwoordelijke energiebedrijf. Meijer moet meeluisteren. Van Galen: Ik heb informatie nodig over de toestand van het distributienet in Capelle. Peter Boeve, energiebedrijf: Wij exploiteren het distributienet daar als TT-stelsel. Van Galen: Oh nee, ik kom net van een klant, waar in de installatie de fornuisaansluiting en de wandcontactdozen op de ouderwetse manier zijn genuld en de lampen zonder beschermingsleiding zijn aangesloten. Boeve: Ja dat zijn de bekende, oude problemen die wij incidenteel helaas nog steeds tegenkomen. De oudere huizen hebben daar vrijwel zonder uitzondering houten vloeren en de stopcontacten hadden destijds geen randaarde. Toen vervolgens radiatoren zijn geïnstalleerd, vervingen veel huiseigenaren de oude stopcontacten door 32 3

4 wandcontactdozen met randaarde en sloten maar in het wilde weg de nulleiding aan. Vakmanschap bij het installeren was daarbij vermoedelijk vrij zelden aanwezig. Van Galen: Ja en nu? Boeve: De oude installaties zouden zo snel mogelijk moeten worden gemoderniseerd. Wij hebben de bewoners dit nu al meerdere keren schriftelijk dringend verzocht. Wij bieden voor de ondersteuning van de maatregelen kredieten met een lage rente aan. De meeste huiseigenaren maken al gebruik van die mogelijkheid. Intussen zijn de installaties van hen beveiligd met een aardlekschakelaar. Wij hebben beslist ook aan de netzijde het maximaal mogelijke gedaan en voldoen ruim aan de eisen die aan een TN-stelsel mogen worden gesteld. Van Galen: Ik ben op de hoogte van dat kredietaanbod, maar wat bedoelt u met voldoen ruim aan de vereisten? Boeve: In de buurt werd vroeger de veiligheidsaarde uitgevoerd via het waterleidingnet. De eisen die aan dit soort TT-stelsels werden gesteld, leken toen dit nog de gangbare manier van werken was op die in het TN-stelsel. Wij voldoen aan de vereisten voor de bedrijfsaarding aan de netzijde. En ook de foutcircuitimpedantie is meestal aanvaardbaar. Alleen bij kritische voedingspunten zet ik grote vraagtekens bij eindgroepen met smeltveiligheden boven de 16 A, omdat er een aantal netuitlopers is dat nog altijd als bovengrondse leidingen is uitgevoerd. Van Galen: Hartelijk dank, dan weet ik nu voldoende. Boeve: Graag gedaan, er is alleen nog een opmerking. Ook in de toekomst zal daar in principe het TT-stelsel worden gebruikt. Aarding, aardelektrodes en weerstand naar aarde Waarom wordt het waterleidingnet niet meer als aarding gebruikt?, vraagt Meijer. Al jaren vervangt het waterleidingbedrijf de metalen waterleidingen in openbaar terrein door kunststofbuizen, die uiteraard geen foutstroom geleiden. Bovendien zijn ze bang voor claims, wanneer medewerkers zonder kennisgeving aan het energiebedrijf de aarding van de beschermingsleidingen van het buizenstelsel afknippen en mensen of dieren dan letsel kunnen oplopen bij ongevallen met stroom. Vermoedelijk zijn ze echter ook bang voor beschadiging van nog beschikbare metalen leidingen door elektrolyse,als gelijkstroomcomponenten uit het stroomnet via het waterleidingnet in de aarde terechtkomen, legt Van Galen uit. Meijer wil ook nog weten wat het verschil is tussen het TT- en het TN-stelsel. De PENleiding in het TN-stelsel geleidt zoals je weet in zijn hoofdfunctie als N ook bedrijfsstroom en kan daarom een spanning tegen aarde aannemen. Om die reden zou je deze leiding eigenlijk, zoals de fasenleidingen L1, L2, L3, over de hele lengte van aarde moeten isoleren. Deze isolatie ontbreekt echter op de metalen gestellen van elektrische toestellen die via een beschermingsleiding (PE) met de PEN zijn verbonden. De juiste geleider van een foutstroom in het net met een geaard sterpunt is om die reden logischerwijs eigenlijk het aardrijk. Daarvoor kan in het TT-stelsel worden gezorgd. In het TN-stelsel wordt in plaats daarvan ook de foutstroom via de PEN-leiding naar de distributietransformator teruggevoerd. Het verantwoordelijke energiebedrijf moet deze leiding om die reden op zoveel mogelijk punten zo laagohmig aan de aarde leggen, dat deze ten opzichte van de aarde geen gevaarlijk potentiaal aanneemt, vertelt Van Galen. De elektricien haalt twee tekeningen van zijn verzameling spiekbriefjes uit de schuiflade van zijn bureau (afbeelding 3 en 4). Ik begrijp het al. In het TN-stelsel wordt de PE-leiding op de nulleiding aangesloten en in het TT-stelsel verbind je de PE-leiding met de aarde, zegt Meijer. Van Galen legt uit dat het op zich met de aansluiting in het TN-stelsel precies omgekeerd is. De nulleiding wordt van de PEN- respectievelijk de PE-leiding afgetakt. Dit gebeurt in de meterkast of bij de hoofdverdeler, echter op zijn laatst op de plaats waar de geleiderdoorsnede kleiner wordt dan A = 10 mm 2 Cu. Na de scheiding is het niet toegestaan N en PE opnieuw met elkaar te verbinden. In het TT-stelsel ontbreekt de directe verbinding tussen de PE- en nulleiding. Ik zie op de afbeelding nog een verschil. Meijer geeft aan dat hij dat niet ziet. In het TT-stelsel heb ik een weerstandssymbool in de aardleiding toegevoegd en bovendien met een spanningspijl U L 50 V gemarkeerd. Dit stelt de weerstand naar aarde voor. De weerstand naar aarde R A van de PE mag in het TT-stelsel een bepaalde maximumwaarde niet overschrijden. In het TNstelsel wordt de PEN respectievelijk PE ook aan de aarde gelegd in de verbruikersinstallatie, echter zonder een bepaalde weerstand naar aarde te eisen, zegt Van Galen. Meijer heeft nog een vraag: Waarom wordt Antwoorden op de vragen VRAAG 1: Bepalend voor de foutstroom is de spanning van de fasegeleider tegen de aarde, dus: U 0 = 230 V. VRAAG 2: De uitschakelstroom voor t a = 0,4 s is bij een installatieautomaat type B en I n = 16 A > I a = 80 A. Daardoor moet voor de automatische uitschakeling van de voeding in geval van een fout de volgende circuitimpedantie in acht worden genomen: Z S U0 = 230 V = 2,875 Ω I a 80 A VRAAG 3: Aangezien de meetfout van het testapparaat voor de installatie in het meest ongunstige geval plus dertig procent is, mag de weergegeven impedantie (onder de voorwaarden als bij vraag 2), maximaal het volgende zijn: Z S = 2,875 Ω = 2,21 Ω 1,3 VRAAG 4: De weergegeven kortsluitstroom moet minstens het volgende zijn: I k = U0 = I a 230 V = 114 A 2,01 Ω 32 4

5 het laagspanningsnet als tn- of ttstelsel otib-nieuws fotowedstrijd een weerstand naar aarde door de spanningsindicatie U L = 50 V begrensd? Van Galen antwoordt: Niet alleen door de spanningsindicatie, maar pas op het moment dat er een stroomwaarde bijkomt. Zodra over R A door een foutstroom I Δ een spanningsval U L > 50 V optreedt, moet het circuit met de fout binnen ta = 0,2 s automatisch worden afgeschakeld. Deze eis geldt in het TT-stelsel bij 400 V/230 V draaistroom voor eindgroepen met nominale stromen I N 32 A. Omdat in het TT-stelsel vrijwel altijd wordt afgeschakeld met een aardlekschakelaar, kun je voor de foutstroom de toegekende aanspreekstroom I ΔN van de aardlekschakelaar nemen en de aardweerstand wordt dan als volgt berekend: R A 50 V I ΔN Site Otib onder de loep gelegd Een werkgeverspanel heeft samen met Otib de gebruiksvriendelijkheid van de website Otib online getest op De site is de afgelopen jaren sterk uitgebreid en aangepast. Werkgevers in de installatiebranche hebben met de site snel inzicht in de status van onder andere declaraties, BPV-overeenkomsten en BedrijfsOp lei dings - Plannen. De zoekfunctie op de site is sterk verbeterd en verder zijn de opleiding- en declaratieoverzichten per werknemer en bedrijf verduidelijkt. Het werkgeverspanel beoordeelt Otib online als zeer positief en geeft aan dat de site in de huidige vorm ruimschoots voorziet in zijn behoeften. Er blijven nog altijd wel wensen over. Zo kan de sorteerfunctie van de site nog beter en vond het panel dat sommige site-onderdelen traag laadden. Otib zal de komende maanden werken aan verbetering en optimalisatie van Otib online. De door het werkgeverspanel gegeven inzichten zullen hier zeker bij worden gebruikt. Fotowedstrijd Zo moet het niet Onder het motto Zo moet het niet gaat Intech Elektro en ICT op zoek naar foto s van slecht of foutief uitgevoerde installaties. Inzenders van wie de foto s worden geplaatst, kunnen rekenen op een technisch handboek van Isso ter waarde van maar liefst 245 euro. Het handboek bestaat uit twee delen en bevat ruim pagina s aan technische kennis. Wilt u alstublieft kort en bondig aangeven welke fouten te zien zijn op de foto en uiteraard ook uw naam en adres. Mail of stuur uw foto s naar: Redactie Intech Elektro en ICT Zo moet het niet intech@groepvts.nl Postbus AD Zoetermeer Prijswinnaar van deze maand De heer S. Muilwijk van Muilwijk Elektro is deze maand de gelukkige winnaar van een Isso-Handboek. Hij vertelt: Deze groepenkast troffen wij aan bij een autobedrijf. Eigenlijk spreken de foto s al voor zich en begrijpt iedereen dat dit absoluut onveilig is. Zo ontbreken de afdekkappen, deze zijn ook niet meer aanwezig en er is geen duidelijke groepenindeling. Verder zien we de aders dubbel onder één klem, een onjuiste kabelinvoer en tot slot is van de aangesloten grondkabel de aardlitze niet aangesloten. Het Isso-handboek is naar u onderweg, namens de redactie: Van harte gefeliciteerd! Kijk voor meer foto s van slecht uitgevoerde installaties op Zo moet het niet. 32 5