Sommige aspecten van elektrische veiligheid zijn voor de leek niet helemaal duidelijk en dat onderscheidt hem van een professional die toestemming heeft om elektrische netwerken aan te leggen. Vandaag zullen we het hebben over de belangrijkste componenten van elk elektrificatiesysteem – aarding en neutralisatie..
De rol van aarding in een driefasig netwerk
Elk elektrisch systeem is gebouwd op een driefasig wisselstroomnetwerk of maakt er deel van uit. Zonder al te diep in de theorie in te gaan, herinneren we ons de basisdefinities van de werking van elk driefasensysteem..
Een spanning van 380 V treedt op tussen twee fasen die 50 keer per seconde worden afgenomen. Specifiek, op dit moment verandert een van de geleiders in aarde – een bron van vrije elektronen, en de andere geleider accepteert deze elektronen.
Hetzelfde fenomeen doet zich voor in de andere twee paar fasen, maar het tijdsverschil tussen hoe de fasen “schakelen” is ongeveer een derde van de oscillatieperiode in een van hen. Dit werkschema dankt zijn uiterlijk aan het meest populaire type elektrische machines. Als je de fasen in een cirkel in de juiste volgorde rangschikt, dan zou het optreden van stroom daarin ook in een cirkel volgen en zou je de ronde kern van de motor kunnen duwen. In de eenvoudigste versie van elektrische verbindingen moeten alle drie de fasen op één punt worden aangesloten, terwijl er op een bepaald moment slechts twee in piekvermogen zullen zijn.
Het grootste probleem is dat de weerstand van de werkende elementen (motorwikkelingen of verwarmingsspiralen) in elk van de fasen niet absoluut gelijk kan zijn. Daarom zal de stroom in elk van de drie circuits altijd anders zijn, en dit fenomeen moet op de een of andere manier worden gecompenseerd. Daarom is het convergentiepunt van alle drie de fasen verbonden met de aarde om het resterende elektrische potentieel erin op te nemen..
Hoe de aardlus werkt
Elke ingang van een gebouw met meerdere verdiepingen kan op dezelfde manier worden gemodelleerd. Maar appartementen, verdeeld over de drie beschikbare fasen, verbruiken willekeurig elektriciteit, en dit verbruik verandert voortdurend. Op het aansluitpunt van de huiskabel in het distributiepunt (RP) is het verschil in stromen in de fasen natuurlijk gemiddeld niet meer dan 5% van de nominale belasting. In zeldzame gevallen kan deze afwijking echter groter zijn dan 20%, en dit fenomeen belooft ernstige problemen..
Als we ons even voorstellen dat de elektrische stijgbuis, of liever, het framedeel, waarop alle neutrale draden zijn geschroefd, geïsoleerd bleek te zijn van de grond, resulteert zo’n groot verschil tussen het verbruik van appartementen in verschillende fasen in het volgende patroon:
- Bij de meest belaste fase treedt een spanningsval op in verhouding tot de belasting.
- Op de overige fasen neemt deze spanning respectievelijk toe.
De neutrale draad, verbonden met de aardlus, dient in zo’n geval als een reservebron van elektronen. Het helpt asymmetrie van de belasting te elimineren en overspanningen op aangrenzende takken van een driefasig circuit te voorkomen..
Verschil tussen aarding en nulstelling
Als tijdens de werking van een enkel paar fasen de belasting daarop niet hetzelfde is, zal er zeker een positief elektrisch potentieel ontstaan op het punt van convergentie. Dat wil zeggen, als een persoon bij een breuk in het aardingscircuit de opritbehuizing vastpakt, zal hij geschokt zijn en de sterkte van deze schok zal afhangen van de mate van asymmetrie van de belastingen.
De meeste elektrische machines zijn zo ontworpen dat de belastingen gelijkmatig over alle drie de fasen worden verdeeld, anders worden sommige geleiders sneller warm en verslijten ze dan andere. Daarom wordt het verbindingspunt van de fasen in sommige apparaten naar een afzonderlijk vierde contact gebracht, waarop de neutrale geleider is aangesloten.
En hier is de vraag: waar haal je deze zelfde nulgeleider? Als u op de polen van hoogspanningsleidingen let, zijn er slechts drie draden, dat wil zeggen drie fasen. En voor het transport van elektriciteit is dit voldoende, omdat alle transformatoren op verlaagde onderstations een symmetrische belasting op de wikkelingen hebben en elk onafhankelijk van de andere is geaard..
En deze vierde geleider verschijnt op de allerlaatste transformatorstations (TS) in de transformatieketen, waar 6 of 10 kV verandert in 220/380 V zoals we gewend zijn, en er is een niet-illusoire kans op een asynchrone belasting. Op dit punt is het begin van de drie wikkelingen van de transformator verbonden en verbonden met een gemeenschappelijk aardingssysteem en vanaf dit punt ontstaat de vierde, neutrale draad.
En nu begrijpen we dat aarding een systeem is van staven die in de grond zijn ondergedompeld, en aarding is een geforceerde verbinding van het middelpunt met de grond om gevaarlijk potentieel en asymmetrie te elimineren. Dienovereenkomstig is de neutrale geleider verbonden met het aardingspunt of dichterbij, en is de beschermende aardingsdraad rechtstreeks verbonden met de aardingslus zelf.
Soorten aardingssystemen
Is het je opgevallen dat de nuldraad in een driefasige kabel een kleinere doorsnede heeft dan de rest? Dit is heel begrijpelijk, omdat niet de hele belasting erop valt, maar alleen het verschil in stromen tussen de fasen. Er moet minstens één aardlus in het netwerk zijn, en meestal bevindt deze zich in de buurt van de huidige bron: de transformator in het onderstation. Hier vereist het systeem verplichte nulstelling, maar tegelijkertijd houdt de nulgeleider op beschermend te zijn: wat gebeurt er als een nul doorgebrand in de TP is bekend bij velen. Om deze reden kunnen er meerdere aardingslussen zijn over de gehele lengte van de krachtoverbrengingsleiding, en meestal is dit het geval..
Natuurlijk is her-aarding, in tegenstelling tot aarding, helemaal niet nodig, maar het is vaak buitengewoon nuttig. Afhankelijk van de plaats waar de gemeenschappelijke en herhaalde nulstelling van het driefasige netwerk wordt uitgevoerd, worden verschillende soorten systemen onderscheiden.
In systemen genaamd I-T of T-T, wordt de beschermende geleider altijd genomen ongeacht de bron, hiervoor regelt de consument zijn eigen circuit. Zelfs als de bron zijn eigen aardingspunt heeft, waarop de neutrale geleider is aangesloten, heeft deze geen beschermende functie en maakt hij op geen enkele manier contact met het beveiligingscircuit van de consument.
Systemen zonder consumentenaarding komen vaker voor. Daarin wordt de beschermende geleider overgedragen van de bron naar de consument, ook via de neutrale draad. Dergelijke schema’s worden aangeduid met het TN-voorvoegsel en een van de drie postfixes:
- TN-C: beschermende en neutrale geleiders worden gecombineerd, alle aardingscontacten op de stopcontacten zijn verbonden met de neutrale draad.
- TN-S: beschermende en neutrale geleiders maken nergens contact, maar kunnen op hetzelfde circuit worden aangesloten.
- TN-C-S: de beschermende geleider volgt uit de stroombron zelf, maar is daar nog steeds verbonden met de nulleider.
Belangrijkste punten van elektrische installatie
Dus hoe kan al deze informatie in de praktijk nuttig zijn? Regelingen met de eigen aarding van de consument verdienen natuurlijk de voorkeur, maar zijn soms technisch niet uitvoerbaar, bijvoorbeeld in hoogbouwappartementen of op rotsachtige grond. U dient zich ervan bewust te zijn dat bij het combineren van de neutrale en beschermende geleiders in één draad (PEN genaamd) de veiligheid van mensen geen prioriteit heeft, en daarom moet de apparatuur waarmee mensen in contact komen een differentiële bescherming hebben.
En hier maken beginnende installateurs een hele reeks fouten, waarbij ze het type aardings- / aardingssysteem verkeerd bepalen en dienovereenkomstig de aardlekschakelaar verkeerd aansluiten. In systemen met een gecombineerde geleider kan de aardlekschakelaar op elk punt worden geïnstalleerd, maar altijd na de plaats van de combinatie. Deze fout treedt vaak op bij het werken met TN-C- en TN-C-S-systemen, en vooral vaak als in dergelijke systemen de neutrale en beschermende geleiders niet de juiste markering hebben..
Gebruik daarom nooit geelgroene draden waar dit niet nodig is. Altijd metalen kasten en apparatuurbehuizingen aarden, maar niet met een gecombineerde PEN-geleider, waarop een gevaarlijk potentieel ontstaat in geval van een nulbreuk, maar met een PE-beschermingsgeleider, die is aangesloten op zijn eigen circuit.
Trouwens, als u een eigen circuit heeft, is het zeer, zeer af te raden om er onbeschermde aarding op uit te voeren, tenzij het het circuit van uw eigen onderstation of generator is. Het is een feit dat met een nulbreuk, al het verschil in de asynchrone belasting in het stadsbrede netwerk (en dit kan enkele honderden ampère zijn) door uw circuit naar de grond gaat, waardoor de verbindingsdraad wit wordt.
Kunt u mij alstublieft uitleggen wat het verschil is tussen aarding en nulstelling in termen van elektrische veiligheid? Ik wil graag een beter begrip krijgen van dit concept. Alvast bedankt voor uw hulp!