Elektrische systemen installeren en testen (2) Een nieuwe installatie in een

IE11 Impuls 34.qxd:IP Impuls

03-11-2009

15:09

Pagina 1

Katern voor scholing, her- en bijscholing

34 inHoud 1 Een nieuwe installatie in een oude woning en de plaatsing van een aardelektrode

5 Cursussen

5 Otib-nieuws

5 Fotowedstrijd ‘Zo moet het niet’

Een uitgave van Intech Elektro & ICT en OTIB november 2009 Elektrische systemen installeren en testen (2)

Een nieuwe installatie in een oude woning en de plaatsing van een aardelektrode Elektricien Jan van Galen erkent bij de bezichtiging van het bestaande pand van de familie Martin en Renate Brandts dat bij het omzetten van de elektriciteitsvoorziening van bovengrondse leidingen naar kabelhuisaansluitingen vrijwel alles is fout gegaan. Vooral de ‘op klassieke wijze aan de nulleider aangesloten’ contactdozen met randaarde – deze maatregel komt ongeveer overeen met die van het huidige TN-C-systeem – bezorgen hem hoofdpijn, want de exploitant van het aansluitnet (nutsbedrijf) wijst het net op basis van de beschikbare bovengrondse leidingtraject aan als TT-systeem. Omdat de familie Brandts uit kostenoogpunt de volledige nieuwe installatie tijdelijk wil opschorten, raadt elektricien Jan van Galen de familie aan de veranderingen stapsgewijs door te voeren. - Onmiddellijk een nieuwe installatie in de beide kinderkamers op de bovenverdieping van het huis installeren, waarbij elke kamer zijn eigen eindgroep krijgt. - Voorlopig de stroomvoorziening in de ouderslaapkamer, de kelder en in de ruimten op de begane grond (woonkamer, keuken, badkamer) via de oude hoofdverdeling op de bovenverdieping in stand houden. Om de ‘klassieke aansluiting aan de nulleider’ in deze ruimten nu al aan het TTsysteem aan te passen, moeten de beschikbare veiligheidscontactdozen een beschermingsleiding (PE) krijgen, die, voor zover mogelijk: - tegelijkertijd in de installatiebuizen worden meegetrokken; - tot aan de laatste montagewerkzaamheden via de oude hoofdleiding VMvK 4x6 mm2 op een nieuw te plaatsen hoofdaardrail worden aangesloten en geaard. Contactdozen waarbij dit niet mogelijk is of waarvoor dit te veel werk kost, worden buiten bedrijf gesteld. Ter compensatie is het mogelijk uitbreid-

-

-

-

-

bare, enkelvoudige contactdozen in dezelfde ruimten eventueel door dubbele contactdozen te vervangen. Nieuwe uitvoering van de plaats van de meter en de hoofdverdeling (verdeling van de woning) in de kelder en montage van een verdelerkast (afbeelding 1) in de buurt van de kabelaansluiting van het huis. Een aardlekschakelaar (RCD) 40 A/30 mA in de verdelerkast moet tijdelijk tot aan de eindwerkzaamheden alle oude groepen van het huis beveiligen. De nieuwe eindgroepen van de kinderkamers verkrijgen hun voeding buiten deze aardlekschakelaar om uit de nieuwe hoofdverdeling via twee aardlekautomaten (RCB) 16 A/30 mA. Deze maatregel biedt het voordeel dat bij automatische uitschakeling door de RCD de verlichting op de bovenverdieping (in het gebied van de oude hoofdverdeling) blijft werken. Voor het aarden van een in de kelder te installeren hoofdaardrail moet een aardelektrode met kruisprofiel in de tuin worden geslagen. Aan het einde van de montagewerkzaamheden moet elke stroomkring door een eigen aardlekautomaat (RCB) met IΔN = 30 mA worden beveiligd en moet een hoofdschakelaar worden aangebracht. De elektrische installatie in de ouderslaap34 1


03-11-2009

15:09

Pagina 2

elektrische systemen installeren en testen (2)

kamer, op de volledige begane grond en in de kelder moeten in het kader van de geplande vernieuwing van de badkamer, worden vervangen en vervolgens moet de oude hoofdleiding VMvK 4x6 mm2 buiten bedrijf worden gesteld. Van Galen raadt de familie Brandts aan meteen de opdracht te verstrekken voor de eerste vier stappen. Hij zal de in stap 3 geplande RCD gratis ter beschikking stellen om deze later (tegen kosten) door de hoofdschakelaar te vervangen. Van Galen stuurt de familie Brandts een schriftelijk overzicht van alle stappen en biedt een kostenraming aan voor de eerste vier. Een voorcalculatie maakt hij echter niet, omdat bij de werkzaamheden aan de oude stroomkringen nog onzekerheden zijn.

De aardelektrode Brandts verleent de opdracht. Omdat Van Galen voor het materiaalverbruik nog een aantal bijzonderheden op locatie wil opmeten, rijdt hij met zijn leerling Max Meier nog een keer naar de woning. Van te voren heeft Meier de opdracht gekregen een 2,5 m lange, gegalvaniseerde aardelektrode met kruisprofiel van 50x50x3 mm en een tweede met een lengte van 1,5 m in de bestelbus te laden, evenals een spade, een ladder, een voorhamer en een tweede veiligheidshelm. Een meting op locatie moet uitsluitsel geven of de vereiste weerstand naar aarde al met een afzonderlijke aardelektrode van 2,5 m kan worden bereikt. Van Galen wil de 1,5 m lange elektrode gebruiken, als in de bodem een diepte van 2,5 m niet haalbaar is. Eenmaal op het perceel van de familie Brandts aangekomen, vinden ze in overleg met de vrouw des huizes een geschikte locatie om de aarding uit te voeren. Er wordt gekozen voor de buitenzijde van de meterkastmuur. Van Galen en Meier zetten een veiligheidshelm op en controleren vervolgens vanuit de kelder, waar de aansluitkabel van het huis, telefoonkabel, water- en rioleringsbuizen en eventueel verdere aan- en afvoersystemen, het huis verlaten om beschadigingen bij het slaan van de aarding uit te sluiten. Op de gekozen plaats graaft Meier een gat ter grootte van circa 0,6x0,6x0,6 m om daarna met de voorhamer de aardelektrode met kruisprofiel zo verticaal mogelijk in de bodem te slaan. Van Galen houdt de ladder 34 2

vast waarop Meier staat voor het geval de bodem inzakt. Aangezien de bodem zacht is, heeft Meier zijn werk – tot eigen verbazing – snel uitgevoerd.

Weerstand naar aarde Van Galen: ‘We moeten nu de weerstand naar aarde meten. Deze moet beslist lager zijn dan 166 Ω. Deze waarde wordt door de norm gevraagd.’ Meier: ‘Ik begrijp iets niet. Er wordt een staaf als aarding in de grond geslagen en hieraan wordt een bepaalde weerstand naar aarde toegekent. Een eventuele foutstroom vloeit toch door de gehele aarde tussen de staaf en de bedrijfsaarding van het transformatorstation en van daaruit via het sterpunt terug naar de transformatorwinding. Het totale traject door de bodem ondervindt toch weerstand en die lengte kennen we niet. Hoe kan dan een weerstand op de aar-

ding van het huis worden gemeten?’ Van Galen: ‘Meestal zijn de zogenoemde fundatieaardingen bestemd als aarding voor het huis respectievelijk het gebouw. Daarvoor in de plaats moeten we de aardelektrode in de grond slaan, omdat vroeger de huizen zonder fundatieaarding werden gebouwd. Maar even terugkomend op jouw vraag; in principe heb je gelijk. Een foutstroom die van een aardelektrode in de aarde vloeit, breidt zich in de regel gelijkmatig, vrijwel in de vorm van een halve bol, uit naar alle kanten om de aardelektrode heen (afbeelding 2). Op de directe overgangsplaats tussen de elektrode en de aarde is de grootte van de doorsnede met de aarde voor de stroom ongeveer gelijk aan de grootte van het geleidende elektrodeoppervlak.’ Meier: ‘Zo’n kleine doorsnede geleidt stroom?’ Van Galen: ‘Ja, zijn geleidbaarheid is klein. 1. Plaats van de meter voor één klant met hoofdverdeling (Bron: Hager Tehalit Vertriebs & Co. / Folkerts)

2. De ideale stroomverdeling rondom een stafaardelektrode.


03-11-2009

15:09

Pagina 3


Als je je de verdere aarde om de staaf heen voorstelt als een groot aantal in elkaar gewikkelde bodemlagen van ongeveer dezelfde dikte – met dezelfde vorm als een halve ui – dan heeft de eerste laag met zijn kleine doorsnede een hoge elektrische weerstand. De volgende laag biedt aan deze foutstroom een grotere doorsnede. De weerstand van die laag is daarom kleiner dan die van de eerste laag.’ Meier: ‘Liggen de weerstanden van de bodemlagen in serie ten opzichte van elkaar?’ Van Galen: ‘Precies. En de weerstand naar aarde is de som van de individuele weerstanden. Omdat de weerstand van elke volgende laag waar de stroom op zijn pad vanaf de elektrode verder de aarde instroomt, kleiner is dan degene van elke voorgaande, wordt de weerstandstoename op een steeds groter wordende afstand van de aardelektrode steeds kleiner. Vanaf een bepaalde afstand is de doorsnede van de verdere bodemlagen zo groot dat gangbare aardingsmeters met hun beperkte weergavegevoeligheid de toename van de weerstand niet meer kunnen registreren. Dat betekent dat een toename van de weerstand tussen individuele meetpunten langs het aardoppervlak dan niet meer kan worden vastgesteld.’ Meier: ‘Voldoet de som van de weerstanden van deze bodemlagen aan de weerstand naar aarde?’ Van Galen: ‘Niet helemaal. De som van de weerstanden wordt omschreven als de aardverspreidingsweerstand of wisselstroomweerstand tegen de referentieaarde, waarbij de referentieaarde langs het aardoppervlak begint op de plaats waar de weerstandstoename klein is, dus niet meer kan worden vastgesteld.’ Meier: ‘Wat betekent dan RA?’ Van Galen: ‘Dat is de totale weerstand, bestaande uit de draadweerstand van de betreffende beschermingsleiding, de aardleiding en de weerstand naar aarde van de elektrode.’ Meier: ‘Kan de weerstand naar aarde met het weerstandsmeetbereik van een multimeter worden bepaald.’ Van Galen: ‘Nee, daarvoor heb je speciale aardingsmeters, maar ook met sommige installatietesters kan deze meting worden uitgevoerd. Hiervoor zijn drie aansluitpunten nodig.’

3. De aardovergangsweerstand meten; hier volgens het principe van de stroom-spanningsmeting (driepolige meting).

4. Het meten en het verloop van de aardovergangsweerstand in de onmiddellijke nabijheid van de stafaardelektrode.

Van Galen gaat naar zijn bestelbus, haalt de tas met de installatietester eruit, pakt de gebruiksaanwijzing en wijst naar een afbeelding van een schakeling (afbeelding 3) nadat hij de pagina ‘aardingsmeting’ heeft opengeslagen. Van Galen: ‘Tegenwoordig wordt meestal de stroom-spanningsmeting gebruikt.’ Meier: ‘Hoe heet die meting?’ Van Galen: ‘Een meting op basis van de Wet van Ohm. Op de afbeelding is de aarding waarvan de overgangsweerstand moet worden bepaald, aangeduid met ‘E’. Een tweede, de kortste staaf met een lengte van circa 0,5 m – hulpaarding H – wordt op een afstand van de aarding in de bodem gestoken die minstens het vijfvoudige bedraagt van de diepte van aarding E. De aardingsmeter zelf heeft een generator die tijdens de meting een constante wisselstroom via de aarding en de hulpaarding door de bodem stuurt. De frequentie van de stroom verschilt overigens van de netfrequentie. Dit is geen veelvoud van 50 Hz in hele getallen. Een typisch voorbeeld is een meetstroom met f = 128 Hz.’

Meier: ‘Moet de meetfrequentie verschillen van 50 Hz?’ Van Galen: ‘Zoals je intussen weet, zwerft er ook netstroom van 50 Hz, stroom met andere frequenties en gelijkstroom in de bodem. Die vervalsen eventueel het meetresultaat. De aardingsmeter bevat een filterschakeling waar de eigen meetstroom doorheen kan; stroom met andere frequenties en gelijkstroom worden echter geblokkeerd. Het interne weergave-instrument van een aardingsmeter – een spanningsmeter die het door de meetstroom opgewekte spanningsverlies tussen de aarding (E) en de omliggende bodem registreert – is geschakeld tussen het aansluitpunt van de aarding en een andere korte staaf, de sonde (S). De sonde wordt ongeveer in het midden tussen de aarding (E) en de hulpaarding (H) in de bodem gestoken. Op basis van de constante meetstroom is het spanningsverlies rechtevenredig met de weerstand naar aarde. Daarom wordt op de display van de spanningsmeter meteen de bijbehoorde weerstandswaarde weergegeven.’ 34 3


03-11-2009

15:09

Pagina 4


Meier: ‘Hoe hoog is de constante stroom?’ Van Galen: ‘Dat is afhankelijk van het meettoestel. Onze tester wekt een constante stroom op van enkele tientallen mA.’ Meier: ‘Kan de weerstandstoename als gevolg van de bodemlagen worden gemeten?’ Van Galen: ‘Jazeker. Daarvoor worden analoog aan de denkbeeldige lagen verschillende individuele metingen uitgevoerd. Bij de eerste meting wordt de meetsonde dicht bij de aarding in de grond gestoken. Vervolgens wordt de meetsonde stapsgewijs steeds verder weg van de aarding, in de richting van de hulpaarding verplaatst en wordt de meting bij elke stap herhaald (afbeelding 4). De hulpaarding blijft daarbij op dezelfde plaats. Met de individuele resultaten die daarmee worden verkregen, kan een grafiek worden getekend waarop het verloop van de toename van de weerstand naar aarde, afhankelijk van de afstand tussen de aarding en de meetsonde, wordt weergeven (groene grafiekcurve op afbeelding 4). Kenmerkend in de grafiek zijn de steile stijging van de weerstandscurve in de buurt van de aarding en de afvlakking bij een steeds groter wordende afstand van de aarding.’ Meier: ‘De hulpaarding en de meetsonde beschikken toch ook over een overgangsweerstand. Vervalsen die het resultaat?’ Van Galen: ‘Bij het meetproces met constante stroom stijgt de totale spanning tussen de aarding (E) en de hulpaarding (H) met groter wordende weerstanden naar aarde. Ons toestel geeft bijvoorbeeld ‘error’ (fout) aan, wanneer deze spanning 30 V wordt. Dan zijn de overgangsweerstanden van de aarding en/of de hulpaarding te groot. De hulpaarding en/of de aarding moet men dan dieper de bodem inslaan.’ Meier: ‘En wanneer de meetsonde een te hoge ohmse weerstand krijgt?’ Van Galen: ‘De sonde ligt in serie met de interne spanningsmeter van de tester. Spanningsmeters hebben echter zelf een hoge inwendige weerstand. Dat geldt vooral voor digitale meetapparatuur waarvan de inwendige weerstand in het gebied MΩ’s ligt, wat in de regel veel groter is dan de overgangsweerstand van je sonde. Dan is het meestal niet van belang wanneer de overgangsweerstand daarvan een keer iets groter of kleiner is.’ 34 4

Meier meet de weerstand naar aarde Van Galen schakelt op de installatietester de aardingsmeetfunctie in en koppelt het toestel aan de aarding. Meier steekt intussen (afbeelding 3) de hulpaarding (H) op circa 12,5 m (5x2,5 m) en de meetsonde op circa 6,25 m (2,5x2,5 m) afstand van de stafaardelektrode in de grond en koppelt beide ook aan de installatietester. In de meting die vervolgens wordt uitgevoerd, is RA = 54 Ω. Meier klapt in zijn handen. Zijn leermeester reageert echter sceptisch. Hij vertrouwt het resultaat niet en geeft Meier de opdracht de afstanden van de hulpaarding en de meetsonde ten opzichte van de aarding te verdubbelen naar circa 25 m en 12,5 m. Tot grote verbazing van Meier komt er nu een meetwaarde van RA = 31 Ω. Meier: ‘Hoe kan dat nu?’ Van Galen: ‘In een omgeving die, zoals hier, zo dicht is bebouwd zitten ettelijke elektrisch geleidende systemen onder het aardoppervlak. Naast metalen water-, gas-, riool- en hemelwaterbuizen zijn dat eventueel ook stroomkabels voor het laag- of middenspanningsnetwerk met een stalen bewapening, die alleen van de vochtige bodem worden gescheiden door een juten mantel. Wanneer we met de aarding, de hulpaarding of de sonde te dicht in de buurt komen van deze systemen, transporteren ze eventueel onze meetstroom. Daardoor verslepen ze de potentiaal van de aarding en krijgen wij eventueel een te kleine weerstand naar aarde voorgespiegeld. Bij een dichte bebouwing kunnen wij in de regel niet aan de invloedsfeer van deze systemen ontsnappen.’ Meier: ‘Wat moeten we daar nu aan doen?’ Van Galen: ‘Wij meten de impedantie ZS(E) van de foutlus.’ Meier: ‘Hebben we daarvoor ook drie meetpunten nodig?’ Van Galen: ‘Nee, voor deze meting zijn twee meetpunten voldoende – net zoals bij de meting van de lusimpedantie ZS in het TN-systeem. We zetten de keuzeschakelaar op de installatietester op de meetfunctie ‘circuitimpedantie’ en koppelen de ene meetkabel van de tester aan de aarding en de andere aan de fase.’ Meier: ‘Sluiten we in plaats van de PEN de aarding aan?’

Van Galen: ‘Dat is juist. De circuitimpedantie ZS(E) heeft niet de impedantie van de PEN, maar die van de serieschakeling uit onze aarding, de afstand door de bodem en de bedrijfsaarde van het laagspanningsnet.’ Meier: ‘Krijgen we dan een foutieve weerstandswaarde?’ Van Galen: ‘Een te hoge waarde. De impedantie van de bedrijfsaarde van het laagspanningsnet ligt in de regel meestal aanzienlijk lager dan 2 Ω. En ook de andere impedanties zijn in vergelijking met de overgangsweerstand van onze aarding klein en overeenkomstig klein is ook een meetfout. Wanneer deze meting een impedantie ZS(E) als resultaat heeft die duidelijk lager is dan 166 Ω, zitten we met onze te hoge meetwaarde aan de veilige kant.’ Meier: ‘En dat is omdat de daadwerkelijke weerstand naar aarde kleiner is dan de meetwaarde. Waarom meten we dan niet meteen op die manier?’ Van Galen: ‘Omdat ik je wilde laten zien, hoe een weerstand naar aarde correct wordt gemeten en welke problemen zich daarbij eventueel voordoen. We moeten telkens terugvallen op de correcte meting, wanneer er nog geen net beschikbaar is, bijvoorbeeld bij het opzetten van een bouwlocatie.’ Meier: ‘Waarom moet de meetwaarde ‘beslist lager zijn’ dan 166 Ω? 166 Ω is toch voldoende?’ Van Galen: ‘In de loop van het jaar schommelt de bodemvochtigheid. Bij een droge bodem stijgt de overgangsweerstand. De verandering in de weerstand is bij een aardelektrode in de regel kleiner dan bij een stripaardelektrode die bijvoorbeeld slechts op een diepte van 0,6 m onder het aardoppervlak horizontaal wordt geplaatst.’ Uit de volgende meting van de impedantie van het foutcircuit is het resultaat 62 Ω. Daarmee is Van Galen tevreden. Meier vult het gat weer met grond en Van Galen plaats een korte houten paal op de plaats waar de aardelektrode met kruisprofiel in de grond zit om deze later gemakkelijker te kunnen terugvinden. (Wordt vervolgd)


03-11-2009

15:09

Pagina 5

otib-nieuws

Cursussen Domotica, comfort en zorg van installateur naar woonadviseur Wie? Monteurs elektrotechniek en monteurs installatietechniek. Waar? www.otib.nl.

Domotica, comfort en zorg voor leidinggevenden Wie? Leidinggevenden. Waar? www.otib.nl.

Praktijk training elektrotechniek

Basiskennis installatietechniek

Wie? Tekenaar, onderhoudsmonteur, assistent-monteur. Waar? www.elsevieropleidingen.nl.

Wie? Nieuwe instroom in het vakgebied, niet-technische medewerker, magazijnmedewerker en administratief medewerker. Waar? www.mijnkenteq.nl en www.roinn.nl.

Duaal hbo Elektrotechnische Installatietechniek (EIT) Wie? Projectleiders, installatietechnici, adviseurs en engineers. Waar? www.cvnt.nl.

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 1.400 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’ [email protected] Postbus 188 2700 AD Zoetermeer

Prijswinnaar van deze maand P. Kusters van Elektro Kusters in Meerlo wint deze maand een Isso-handboek. Hij kwam

deze situatie tegen in een zes jaar oude loods. 'Deze op zijn minst rommelig aangelegde groepenkast troffen wij in een loods aan. De broer van de eigenaar had de elektra aangelegd. Zes jaar na aanleg van de installatie had deze nog altijd geen tijd gehad om de verdeler netjes af te werken. Op de foto is goed te zien hoe de aders van vier afgaande krachtkabels onder een 4-polige 16 A-automaat zijn geschroefd. De andere kabels zijn met lasklemmen met elkaar verbonden. De meeste kabels zijn buiten de normale invoeren om aangesloten. De automaten komen – zonder de afschermdeksels en het ontbrekende plafond – al behoorlijk onder stof te zitten. Maar ja, het functioneert toch? Gelukkig heeft de eigenaar ingezien dat voor de nieuwbouw woning een erkend installatiebedrijf toch de beste keus is... Het Isso-handboek is inmiddels onderweg naar Meerlo. Namens de redactie: van harte gefeliciteerd.

Kijk voor meer foto’s van slecht uitgevoerde installaties op www.intechei.nl, Zo moet het niet.

500 basisscholen ontvangen Tech Ed De afgelopen weken ontvingen vijfhonderd basis scholen een speciaal kennismakingspakket van het online-spel Tech Ed. Met dit educatieve spel wil Otib leerlingen uit de groepen 7 en 8 op een aantrekkelijke en interactieve wijze kennis laten maken met alle aspecten van de technische installatiebranche. Missie: Help hamster Ed zijn familie te redden! Tech Ed is een educatief online-spel voor leerlingen tussen de tien en twaalf jaar

oud, waarbij de speler elektro- en installatietechniek kan toepassen binnen een herkenbare en grappige context. Het spel sluit aan op het lesprogramma van basisscholen en laat vooral zien dat techniek erg leuk is. Het realiseren van instroom van jonge vaktalenten in de technische installatiebranche begint immers met interesse voor techniek op jonge leeftijd. Meer informatie: www.tech-ed.nl.

34 5

Elektrische systemen installeren en testen (2) Een nieuwe installatie in een

Recommend Documents