sluiten

Inloggen

Log hieronder in met uw gebruikersnaam en wachtwoord.

Deze ontvangt u van ons bij het afsluiten van een (proef)abonnement.

Nog geen inlog? meld u gratis aan


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een (proef)abonnement?.
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice:

sluiten

Welkom bij Kennisbank NEN 3140 inclusief norm NEN 3140

 

Kennisbank NEN 3140 inclusief norm 3140 is een samenwerking met NEN, Nederlands Normalisatie-instituut. Hierdoor is de laatste editie van de norm NEN 3140 integraal beschikbaar voor abonnees.

Hebt u al een abonnement op Kennisbank NEN 3140 en wilt u uw bestaande abonnement uitbreiden met de Norm, neem dan nu contact op met de klantenservice.


Wat biedt Kennisbank NEN 3140 incl. norm NEN 3140?

  • Oplossingen voor technische problemen
  • Volledige normtekst met uitleg
  • Metingen en inspecties
  • Uitleg en samenhang van Normen en Wetten
  • Rekenmodules 
  • Best practises
  • Interactieve formules, begrippen en tabellen
  • Lastige vragen? Die legt u zonder kosten voor aan dé experts
Nu abonneren >

Abonnement € 325,- per jaar, ieder moment opzegbaar. Meer over een abonnement op Kennisbank NEN 3140

“ De NEN 3140 boeken hielpen mij al goed op weg, maar via de Kennisbank heb ik alles bij elkaar en altijd op actueel. De kennisbank vertaalt bevat de volledige Norm NEN 3140 met links naar de praktijktische uitleg, waardoor achtergronden van de norm duidelijk worden. ”
 

Jaap Jansen,
Installatie Service Bureau

Inloggen voor abonnees


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een abonnement?
Neem dan contact op met Vakmedianet Klantenservice in 088 58 40 888

Of stuur een e-mail naar: klantenservice@vakmedianet.nl

sluiten

Welkom bij de Kennisbank NEN3140

= Wilt u upgraden naar een Premium Account? =

Om de uitgebreide informatie op de kennisbank te kunnen lezen heeft u een inlogcode nodig. Deze ontvangt u bij het afsluiten van een abonnement. Het (proef)abonnement is per half november beschikbaar.

Waarom de NEN3140-kennisbank

  • Kennis van experts altijd beschikbaar
  • Antwoorden, oplossingen en tools
  • Toevoegen van eigen notities mogelijk
  • Praktijkcases, veelvuldig aangevuld Bekijk de voorbeelden
  • Handige formules en interactieve berekeningen. Bekijk de voorbeelden
Neem nu een abonnement >

Abonnement € 325,- per jaar, ieder moment opzegbaar. Meer over een abonnement op NEN3140

“ De NEN3140 boeken hielpen me al goed op weg, maar met de Kennisbank NEN3140 zijn antwoorden, oplossingen en tools altijd en overal beschikbaar ”
 

H. Vlottes, directeur Vlottes Electromechaniek
Installatie Service Bureau

Inloggen voor abonnees


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een abonnement?
Neem dan contact op met Vakedianet Klantenservice

Bel onze servicedesk (open tijdens kantooruren)
Telefoonnummer: ​088 58 40 888

Of stuur een e-mail naar: klantenservice@vakmedianet.nl

Metingen bij automatische uitschakeling van voeding

In dit onderdeel wordt behandeld de controle op de doeltreffendheid van de beschermingmaatregelen tegen indirecte aanraking door automatische uitschakeling van de voeding.

Deze automatische uitschakeling van de voeding is terug te vinden in bepaling 413 van de NEN 1010. Afhankelijk van het stelsel zullen diverse metingen moeten worden uitgevoerd. Dit kan variëren van de impedantie van de foutstroomketen tot en met de aardverspreidingsweerstand.

 

De volgende onderwerpen komen aan bod:

  • voorwaarden voor controle van stroomstelsels;
  • fout- en aanrakingsspanningen meten;
  • de impedantie van een foutstroomketen meten;
  • de circuitweerstand in een TT-stelsel meten;
  • de circuitimpedantie in een TN-stelsel meten;
  • de aardverspreidingsweerstand meten;
  • de uitschakeltijd en -stroom van aardlekschakelaars meten.

Voorwaarden voor controle van stroomstelsels

Fout- en aanrakingsspanningen meten

Impedantie van foutstroomketen meten

Circuitweerstand in TT-stelsel meten

Circuitimpedantie in TN-stelsel meten

Aardverspreidingsweerstand meten

Voor het meten van de weerstand van een bestaande aardverbinding bestaan verschillende methoden. In het geval van bestaande aardverbindingen moet worden gecontroleerd of deze aan de veiligheidsnormen beantwoorden wat betreft de aanleg en de weerstandswaarde.

 

Er kunnen echter talrijke metingen worden verricht volgens de kenmerken van de installatie, zoals de mogelijkheid de installatie spanningsloos te maken, de aardverbinding los te maken, de aanwezigheid van één aardverbinding of een met andere verbonden aardverbinding te meten, de precisie van de gewenste meting, de plaats van installatie (stedelijke omgeving of niet).

 

Het is belangrijk er nogmaals op te wijzen dat de referentieaardmeting de aardmeting met twee stafaardelektroden is. Naar deze meting wordt verwezen in alle controlenormen voor een elektrische installatie en hiermee kan de aardweerstand op een nauwkeurige en veilige wijze gemeten worden.

 

Aan bod komen:

  • de meting op een installatie met één aardverbinding;
  • een aardmeting met drie polen: de methode van 62%;
  • de slopemethode;
  • de meetmethode in driehoek: twee stafaardelektroden;
  • de aardmeting met vier polen;
  • een variant op de methode van 62%: één stafaardelektrode;
  • aardmetingen op netten met meer parallel geschakelde aardingen;
  • de meting met een aardklem;
  • een aardmeting bij hoge frequenties;
  • een aardmeting met aangesloten masten;
  • de invloedparameters van een aardmeting;
  • bijzondere voorzorgsmaatregelen bij de uitvoering van een aardmeting;
  • een overzicht van verschillende aardmeetmethoden.

 

Meting op installatie met één aardverbinding

Het principe van de meting op een installatie met slechts één aardverbinding bestaat uit het met behulp van een juiste generator G laten circuleren van een constante wisselstroom (i) door de hulpverbinding H, de zogenoemde stroom­injectieverbinding, waarbij de omkering plaatsvindt via de aardverbinding E.

 

In de eerste afbeelding is het principe weergegeven van de meting met slechts één aardverbinding.

De spanning V wordt gemeten tussen de verbindingen E en het punt in de grond waar de potentiaal nul is door middel van een andere hulpverbinding S, de zogenoemde potentiaalverbinding 0 V. Het quotiënt tussen de aldus gemeten spanning en de geïnjecteerde constante stroom (i) geeft de gezochte weerstand. Vaak is het moeilijk in de stad een hulpelektrode te plaatsen, zodat wordt overgegaan op de zogenoemde lusmeting fase-PE. In de volgende formule is het principe van de lusmeting weergegeven:

meting van de aardverspreidingsweerstand met één aardverbinding

Meting van de aardverspreidingsweerstand met één aardverbinding.

 

De foutstroom stroomt in de eerste plaats weg via de contactweerstanden van de aardverbinding. Hoe verder men de aardverbinding verwijdert, hoe meer het aantal parallel geschakelde contactweerstanden naar het oneindige neigt en een praktisch afwezige equivalente weerstand vormt. Vanaf deze grens is de potentiaal nul, ongeacht de foutstroom. Rond iedere aardverbinding waar stroom doorheen gaat, bestaat derhalve een invloedszone waarvan men de vorm en de omvang niet kent.

 

Tijdens de metingen moet men de hulpverbinding S (de potentiaalverbinding 0 V) aan de buitenkant plaatsen van de invloedszones van hulpverbindingen waar stroom doorheen gaat (i). Aangezien het verschil in verspreidingsgedrag van elektrische stroom afhankelijk is van de specifieke weerstand van de grond, is het vrijwel nooit zeker dat de invloedszones worden vermeden. De beste oplossing om de meting te valideren, is dan ook een nieuwe meting te doen en daarbij de stafaardelektrode S te verplaatsen, en zich ervan te verzekeren dat deze meting dezelfde waarde heeft als de voorgaande meting.

 

Om een betrouwbare meting te krijgen, is de plaats van de hulpelektrode van groot belang. Zoals aangegeven is in onderstaande afbeelding, ontstaan tijdens de meting rondom de elektrode (E) en hulpelektrode (H) spanningstrechters. De hulpelek­trode moet buiten deze spanningstrechters worden geplaatst, omdat er anders een te lage (hulpelektrode in spanningstrechter van te meten elektrode) of te hoge (hulpelektrode in spanningstrechter van elektrode) waarde wordt gemeten.

 

Voor een betrouwbare meting moet de hulpelektrode enkele malen worden verplaatst. De verspreidingsweerstand is dan het gemiddelde van de drie metingen. Voorwaarde hierbij is dat geen van de weerstandswaarden die bij deze drie metingen zijn gevonden, meer dan 20% afwijkt van de gemiddelde waarde. Als dit wel het geval is, is de meting niet betrouwbaar. Een mogelijkheid is dan om de afstand tussen de te meten elektrode en hulpelektrode te vergroten. Zeker bij grote aardingsvoorzieningen (fundering van gebouwen) kan het een probleem zijn om buiten de spanningstrechter van de te meten elektrode te komen.

Elektroden met spanningstrechters

Elektroden met spanningstrechters (E = elektrode, H = hulpelektrode).

 

Aardmeting met drie polen: methode van 62%

Voor de aardmeting met drie polen zijn twee hulpelektroden (stafaardelektroden) nodig voor het injecteren van stroom en de potentiaalreferentie 0 V. De positie van de twee hulpelektroden ten opzichte van de te meten aardverbinding E (X) (zie de afbeelding ‘Meting van de aardverspreidingsweerstand met één aardverbinding’) is bepalend.

 

Voor het uitvoeren van een goede meting mag de ‘hulpverbinding’ van de potentiaalreferentie (S) niet worden geplaatst in de invloedszones van de aarde (E en H) (zie de afbeelding ‘Elektroden met spanningstrechters’), als gevolg van het ­circuleren van de door de stroom (i) gecreëerde invloedszones (zie onderstaande tabel en de twee afbeeldingen daaronder).

 

Voorbeeld

Meetresultaten

Meetresultaten in tabelvorm.

 

Meting op verschillende afstanden

Meting op verschillende afstanden van R1 tot R9 van 10% tot 90% van de afstand SH (zie de tabel hierboven).

meetresultaten

Meetresultaten in grafiekvorm.

 

Veldstatistieken hebben aangetoond dat de ideale methode voor een zo groot mogelijke meetprecisie bestaat uit het plaatsen van de stafaardelektrode S op 62% van E op de rechte EH. Vervolgens moet men zich ervan verzekeren dat de meting niet of weinig varieert wanneer men de stafaardelektrode S ongeveer 10% (S’ en S”) aan beide zijden van
de oorspronkelijke positie op de rechte EH verplaatst. Indien de meting varieert, bevindt S zich in een invloedszone: de afstanden moeten dan verhoogd worden en de metingen dienen opnieuw te worden uitgevoerd.

 

Slopemethode

Een methode om toch tot een betrouwbare meting te komen, is de slopemethode. Bij deze methode worden ook drie metingen gedaan, maar dan door hulpelektrode 2 te plaatsen op respectievelijk 20%, 40% en 60% van de afstand tussen de beide andere elektroden (zie de afbeelding).

Plaatsen van de hulpelektroden

Plaatsen van de hulpelektroden.

 

Met behulp van de gevonden weerstandswaarden wordt factor µ berekend. Hiervoor wordt de volgende formule gebruikt:


Met behulp van deze factor en de tabel hieronder kan de juiste plek worden bepaald om de weerstandswaarde te meten. In de tabel kan worden afgelezen dat de factor µ bij 0,5 en volgcijfer 0 (bij 0,52 zou het volgcijfer 2 zijn geweest) gelijk is aan 0,6288. Dit betekent dat de juiste weerstandswaarde kan worden afgelezen op een afstand van 62,88 m. De weerstandswaarde zal dan iets meer dan 4 Ω bedragen.

Plaatsbepaling voor hulpelektrode h2

Plaatsbepaling voor hulpelektrode h2.

 

Voorbeeld

Bij een meting waarbij de afstand tussen de te meten elektrode en h1 gelijk is aan 100 m worden de volgende weerstanden gemeten:

  • h2 op 20 m: R1 = 1 Ω;
  • h2 op 40 m: R2 = 3 Ω;
  • h2 op 60 m: R3 = 4 Ω.

 

Meetmethode in driehoek: twee stafaardelektroden

Voor de meetmethode in een driehoek zijn twee hulpelektroden (of stafaardelektroden) nodig. Deze methode wordt gebruikt wanneer de in de vorige paragraaf beschreven methode niet kan worden uitgevoerd (op één lijn plaatsen is niet mogelijk, of er is een obstakel waardoor er niet voldoende afstand tot H kan worden genomen).

 

De methode bestaat uit (zie de afbeelding hieronder):

  • Het planten van de stafaardelektroden S en H zoals de aardverbinding E. De stafaardelektroden S en H vormen een gelijkzijdige driehoek.
  • Het uitvoeren van een eerste meting waarbij S aan de ene zijde geplaatst wordt, en vervolgens een tweede meting waarbij S aan de andere zijde wordt geplaatst.

Meetmethode in een driehoek

Meetmethode in een driehoek.

 

Indien de gevonden waarden van elkaar verschillen, bevindt de stafaardelektrode S zich in een invloedszone. De afstanden moeten dan worden verhoogd en de metingen dienen opnieuw te worden uitgevoerd.

Indien de gevonden waarden op enkele procenten praktisch gelijk zijn aan elkaar, kan de meting als correct worden beschouwd.

Deze methode levert echter onzekere resultaten op. Zelfs wanneer de gevonden waarden gelijk zijn, kunnen de invloedszones elkaar overlappen. Voor alle zekerheid dienen daarom de meting opnieuw te worden uitgevoerd, waarbij de afstanden moeten worden vergroot.

 

Aardmeting met vier polen

De aardmeting met vier polen is gebaseerd op hetzelfde principe als de meting met drie polen, maar met een extra verbinding tussen de te meten aarde E en het meetapparaat (zie onderstaande afbeelding). Met deze methode worden een betere resolutie verkregen (tienmaal beter dan met de meting met drie polen) en is de weerstand van de meetsnoeren niet nodig.

 

Deze methode is ideaal voor het meten van zeer zwakke aardweerstanden en is daardoor uitzonderlijk geschikt voor vervoerders en verdelers van energie die de aardweerstand van enkele ohms moeten meten.

meetmethode met vier polen

Meetmethode met vier polen.

 

Het voordeel van aardmetingen met drie of vier polen is, dat deze worden uitgevoerd op een spanningsloze installatie, zodat zelfs een aardmeting kan worden uitgevoerd wanneer het huis of het gebouw nog niet of niet meer is aangesloten op het elektriciteitsnet.

 

Om deze twee soorten metingen uit te voeren, is het aan te raden de aardstrip te openen om de te meten aardverbinding te isoleren en er aldus zeker van te zijn dat de gemeten aardweerstand inderdaad die van de aardverbinding is. Er kan namelijk een verbinding bestaan tussen de aardingsinstallatie en een feitelijke aardverbinding, bijvoorbeeld als gevolg van metalen leidingen van een water- of gasleidingnet.

 

Een aardmeting met ‘gesloten strip’ zal dan ‘onjuist’ zijn als gevolg van de aanwezigheid van deze feitelijke aardverbinding, die, hoewel verwijderd, toch een te hoge waarde van de aardweerstand kan veroorzaken (bijvoorbeeld bij vervanging van een metalen leiding door een isolerende leiding). Om deze reden is het nodig de aardstrip te openen voor het uitvoeren van een aardmeting, tenzij het zeker is dat er geen feitelijke verbinding aanwezig is.

 

Om de eventuele aanwezigheid van feitelijke aardverbindingen te identificeren, kan het nuttig zijn de aardverbindingen te meten met ‘open strip’ en ‘gesloten strip’, om te weten of de waarde met ‘gesloten strip’ te wijten is aan de spe­ciaal geïnstalleerde aardverbinding of aan feitelijke aardverbindingen.

 

Variant op methode van 62%: één stafaardelektrode

Voor deze variant hoeft de aardstrip niet te worden losgemaakt en hoeft slechts één hulpelektrode (S) te worden gebruikt (zie onderstaande afbeelding). De stafaardelektrode H bestaat hier uit de aarding van de verdeeltransformator en de stafaardelektrode E uit de PE-geleider die toegankelijk is op de beveiligingsgeleider (of aardstrip).

 

Het meetprincipe blijft hetzelfde als bij de methode van de 62%: de stafaardelektrode S wordt zodanig geplaatst dat de afstand S-E gelijk is aan 62% van de totale afstand (afstand tussen E en H). S bevindt zich dus normaliter in de neutrale zone, de zogenoemde ‘referentieaarde 0 V’. De gemeten spanning gedeeld door de geïnjecteerde stroom is de aardweerstand.

 

De verschillen met de methode van 62% zijn:

  • De meting wordt gevoed door middel van het elektriciteitsnet en niet door batterijen of accu’s.
  • Er is maar één hulpelektrode nodig (stafaardelektrode S), waardoor de meting sneller voorbereid en uitgevoerd kan worden.
  • Het is niet nodig de aardstrip van het gebouw los te maken. Dit betekent tijdwinst en garandeert de beveiliging van de installatie tijdens de meting.

Variant met één staafelektrode

Variant met één staafelektrode.

 

Aardmetingen op netten met meer parallel geschakelde aardingen

Met alle hiervoor behandelde aardmetingen kan de meting op één aardverbinding worden uitgevoerd. Als de aardverbinding uit meer parallelle aardelektroden bestaat, is het onmogelijk iedere aarde te isoleren en afzonderlijk te meten en zal alleen de weerstand die gelijk is aan de parallelschakeling van alle aardelektroden worden gemeten. De enige oplossing is om iedere aarding los te maken om de te meten aarde te isoleren. Maar deze procedure duurt lang en is lastig uit te voeren.

 

Om toch metingen te kunnen verrichten aan dit soort, veelvuldig in de industrie gebruikte installaties, worden aardmetingen gebruikt met (een) ampèremetrische klem(men), ook wel selectieve aardmetingen genoemd. Men onderscheidt hierbij twee typen:

  • selectieve metingen met stafaardelektroden;
  • selectieve metingen zonder stafaardelektroden.

 

Alle selectieve aardmetingen bieden:

  • Een aanzienlijke tijdwinst, omdat het niet meer nodig is de te meten aardweerstand los te maken van de rest van het aardnet. Door het gebruik van een klem kan namelijk de stroom worden gemeten die door de gemeten aardverbinding loopt en zo de invloed van de parallel geschakelde aardverbindingen uitschakelen.
  • Veiligheid van goederen en personen die in contact komen met de elektrische installatie, aangezien de aarde niet is losgemaakt.

 

Selectieve aardmeting met vier polen

Wanneer een klassieke meetmethode wordt gebruikt met drie of vier polen op een parallel geschakeld aardingssysteem, wordt de in het systeem geïnjecteerde meetstroom over de verschillende aarden verdeeld. Het is dan onmogelijk te weten welke hoeveelheid stroom er in een bepaalde aardverbinding, en derhalve in zijn weerstand, aanwezig is.

 

De in dit geval gedane meting is die van de totale stroom die in de aarding circuleert, waarbij de globale aardweerstand die gelijk is aan de parallelschakeling van de weerstanden van iedere aarding wordt gegeven. In de volgende afbeelding is het principeschema gegeven van de aardmeting met vier polen.

Aardmeting met vier polen

Aardmeting met vier polen.

 

Om de invloed van de parallel geschakelde aardverbindingen te kunnen elimineren, bestaat er een selectieve aardmeting met vier polen, een variant op de meting met vier polen. Deze steunt op hetzelfde principe, maar hier is een ampèremetrische klem aan toegevoegd, waarmee de stroom die in de te meten aarde circuleert nauwkeurig kan worden gemeten.

Op deze manier kan zijn exacte waarde worden bepaald. Door het gebruik van hulpelektroden, en meer in het bijzonder van de referentie 0 V met de stafaardelektrode S, kan door middel van deze meting een nauwkeurige waarde van de aardweerstand worden verkregen.

 

Aardlusmeting met twee klemmen en meting met aardklem

De meting gebeurt bij deze methoden zonder de aardstrip los te maken en zonder stafaardelektrode. Deze meting heeft de traditionele aardmeting radicaal veranderd: net als de selectieve meting met vier polen hoeven bij deze twee zeer eenvoudig uit te voeren methoden de parallel geschakelde aardverbindingen niet meer te worden losgemaakt.

Bovendien wordt extra tijd gewonnen, doordat er geen tijd meer hoeft te worden besteed aan het zoeken naar de beste plaats om de hulpelektroden te plaatsen. Deze stap kan namelijk lang duren en lastig zijn bij grond met weerstand.

 

Meting met aardklem

Het voordeel van een aardklem is dat deze eenvoudig en snel is toe te passen: de geaarde kabel hoeft alleen maar te worden omkneld om de waarde van de aarde, en aldus de waarde van de stroom die hierin circuleert, te kennen.

 

Aardlusmeting met één klem

Een aardklem bestaat uit twee wikkelingen:

1. een ‘genererende’ wikkeling

2. een ‘ontvangende’ wikkeling.

 

  • De genererende wikkeling van de klem ontwikkelt een wisselspanning op het constante niveau E rond de omknelde geleider. Er stroomt dan een stroom I = E/R-lus door de lus met weerstand.
  • De ontvangende wikkeling meet deze stroom. Men kent E en I en trekt hier de lusweerstand van af.

 

In de bovenste van de 2 afbeeldingen hieronder, is het principeschema gegeven van de meting met aardklem. Om de meetstroom goed te identificeren en zwerfstromen te vermijden, gebruikt de aardklem een bijzondere meetfrequentie.

 

Indien het een netwerk betreft met parallel geschakelde aarden waarvan men de parallel geschakelde aardweerstand Rx met n aardverbindingen wil meten, kan dit door het vereenvoudigde schema in de onderste afbeelding worden weergegeven.

Meting met aardklem

Meting met aardklem.

 

Netwerk met parallel geschakelde aarden

Netwerk met parallel geschakelde aarden.

 

Indien de spanning E op een willekeurig punt van de aarding van Rx wordt toegepast, circuleert een stroom I in de lus volgens de volgende vergelijking:

waarbij:

Rx = gezochte waarde;

Raarde = normaliter zeer lage waarde, lager dan 1 Ω;

R1 //R2 … // Rn  = te verwaarlozen waarde: meer parallel geschakelde aarden;

Rkabel = normaliter zeer lage waarde, lager dan 1 Ω.

 

Wetende dat n parallel geschakelde weerstanden gelijk zijn aan een weerstand Rhulp met een te verwaarlozen waarde. De gemeten Rlus zal dan ongeveer gelijk zijn aan de te meten aardweerstand Rx.

 

Aardlusmeting met twee klemmen

De aardlusmeting met twee klemmen is gebaseerd op hetzelfde principe als die van de aardklem. De methode bestaat namelijk uit het plaatsen van twee klemmen rond de geteste aardgeleider. Ieder van deze klemmen wordt op het apparaat aangesloten. Eén klem injecteert een bekend signaal (32 V/1367 Hz), terwijl de andere klem de in de lus circulerende stroom meet (zie onstaande afbeelding).

Aardlusmeting met twee klemmen

Aardlusmeting met twee klemmen.

 

In plaats van één klem die de genererende kring en de ontvangende kring omvat, worden er twee klemmen gebruikt. De ene klem fungeert als generator en de andere als ontvanger. Men gebruikt één klem per functie om metingen uit te kunnen voeren op geleiders waarvoor de aardklem soms niet geschikt is, als gevolg van zijn omkneldiameter of dikte.

 

De aardlusmetingen hebben diverse ‘valkuilen’ en bij gebruik van de methode moeten verschillende punten worden bekeken:

  • het aantal parallel geschakelde aardverbindingen;
  • het identificeren van de gemeten kring;
  • de meetfrequentie en impedantie;
  • de koppelingsmeting.

 

Aantal parallel geschakelde aardverbindingen

De benadering toont aan dat deze methode slechts kan worden toegepast indien er een pad met een lage impedantie parallel aan de geteste verbinding bestaat. We bevelen derhalve aan de gelijkwaardige weerstand van de n parallel geschakelde klemmen te evalueren en te controleren of de waarde inderdaad te verwaarlozen is bij RE.

 

Voorbeeld 1

Neem een aardverbinding R1 van 20 Ω, parallel geschakeld met honderd aardverbindingen met een waarde van 20 Ω. De gemeten weerstand zal zijn:

 

Rlus = 20 + 1/100 · (I/20) = 20 + 1/5 = 20,2 Ω

 

Men vindt een waarde zeer dicht bij de werkelijke waarde van R1.

 

Voorbeeld 2

Neem een aardverbinding die uitsluitend bestaat uit twee parallel geschakelde aarden, waarbij R1 = R2 = 20 Ω. De gemeten weerstand zal zijn:

 

Rlus = R1 + R2 = 40 Ω

 

De gemeten waarde ligt dan ver van de werkelijke waarde van R1, die 20 Ω bedraagt. Als het doel echter niet is de waarde van R1 nauwkeurig te meten, maar er zeker van te zijn dat deze niet een bepaalde drempel overschrijdt (bijvoorbeeld 100 Ω), kan in dit geval deze meting worden gebruikt.

 

Identificeren van gemeten kring

Voor een meting via de aardlus is het belangrijk de kenmerken van de elektrische installatie te kennen:

  • Indien er geen pad met lage impedantie parallel aan de geteste verbinding is, bijvoorbeeld in een huis met maar één aardverbinding, is meting van de aarde via een lus onmogelijk, omdat de stroom geen pad heeft voor een ­nieuwe lus.
  • Indien de gemeten waarden zeer laag zijn, moet worden gecontroleerd of de aardklem niet op een equipotentiaalverbinding is geplaatst. Indien dit wel het geval is, komt de uitgevoerde meting niet overeen met de aardweerstandsmeting, maar met de weerstand van deze verbinding. Deze meting kan echter wel dienen ter controle van de continuïteit van de lus.

 

Meetfrequentie en impedantie

Het is belangrijk op te merken dat we het bij de tot nu toe vermelde metingen hebben gehad over ‘lusweerstand’. Rekening houdend met het principe van de meetklem en het algemene meetsignaal zou het beter zijn te spreken over een ‘lusimpedantiemeting’.

 

In de praktijk kunnen de in serie in de lus geschakelde reactieve waarden (zelfinductantie van de lijn) worden verwaarloosd ten opzichte van de weerstand van de lus. De impedantiewaarde van de lus Z is dan ook gelijk aan de waarde van de lusweerstand R.

 

Op lange netwerken kan het echter mogelijk zijn dat het inductieve gedeelte niet mag worden verwaarloosd. In dit geval is de uitgevoerde meting (een lusimpedantiemeting) een naar boven afgeronde lusweerstandsmeting.

 

Om deze invloed van het inductieve gedeelte te vermijden, zijn de nieuwe aardecontrollers voor metingen met twee klemmen voorzien van een meetfrequentie van 128 Hz. Hierdoor wordt de invloed van het inductieve gedeelte van de lijn beperkt en kan tevens de netfrequentie, en derhalve de normale gebruiksvoorwaarden van de installatie, zo dicht mogelijk worden benaderd.

 

Koppelingsmeting

Een sterke koppeling tussen twee aarden kan de veiligheid van personen en materiaal in gevaar brengen. Het wegstromen van foutstroom via de massa M van het middenspanningsnet (MS) kan tot een hoger potentiaal van de grond en dus van de aarde van de nulleiding van het laagspanningsnet (LS) leiden. Dit kan levensgevaarlijk zijn voor personen die het LS-net gebruiken en gevaarlijk zijn voor het hierbij gebruikte materiaal.

In onderstaande afbeelding is het principeschema hiervan weergegeven.

koppelingsmeting

Schema van een koppelingsmeting.

 

Bij blikseminslag op de transformator MS/LS kan de onmiddellijke potentiaalverhoging enkele kV’s bedragen. De te gebruiken methode is die van de lijnmeting van 62%. De plaats van de hulpelektroden H (stroomomkering) en S (referentiepotentiaal) moet zodanig gekozen worden dat:

  • de ontkoppeling met de te meten aardverbinding voldoende is, op voorwaarde dat de in het schema in onderstaande afbeelding aangegeven afstanden in acht worden genomen;
  • de referentie van de potentiaal van de grond geldig is.

 

fasen van de koppelingsmeting

Diverse fasen van de koppelingsmeting.

 

In deze afbeelding is de koppelingsmeting weergegeven van de hierna te noemen fasen. De koppeling wordt als volgt gemeten:


1.

  • Nulleider losmaken van het LS-net (A openen: punt A moet open zijn om de koppelingsmeting van de eerste aardverbinding van de nulleider te kunnen uitvoeren).
  • E en ES verbinden met N (aarde van de nulleider LS) met behulp van twee kabels van 50 m.
  • S verbinden met de eerste stafaardelektrode met behulp van een kabel van 50 m.
  • H verbinden met de tweede stafaardelektrode met behulp van een kabel van 100 m.
  • De meter plaatsen tussen M en N op 20 m van hun as. De weerstandsmeting van de aardverbinding van de nulleider uitvoeren: Rnul-leider.

 

2.    

  • Als bij (1), maar met E en S verbonden met M (aarde van de massa’s van het MS-net; de nulleider van de LS blijft los).
  • De weerstandsmeting van de aardverbinding van de massa’s uitvoeren: Rmassa’s.

 

3.

  • E en ES met M verbinden (aarde massa’s MS) met behulp van twee kabels van 50 m.
  • S en H verbinden met N (aarde van de nulleider LS).
  • Met behulp van de twee kabels van 50 m Rmassa’s/nulleider meten.

 

4.   

  • Berekening van de koppeling, zie de volgende formule:

Berekening van de koppelingscoëfficiënt, zie de volgende formule:

 

Aardmeting bij hoge frequenties

Alle hiervoor behandelde aardmetingen worden uitgevoerd bij een lage frequentie. Dit wil zeggen: bij een frequentie in de buurt van de netfrequentie, voor meetvoorwaarden die de werkelijkheid zo dicht mogelijk benaderen. Bovendien is een weerstandsmeting van een aardverbinding a priori onafhankelijk van de frequentie, omdat de aardverbinding normaliter een weerstand bevat.

 

Complexe aardenetten met meer parallel geschakelde aarden kunnen ook een inductief of capacitief deel hebben, als gevolg van de kabels die de diverse aarden verbinden. Dit deel mag niet worden verwaarloosd. Zelfs als de inductieve waarde van deze aarden laag is bij een lage frequentie, kan deze zeer groot worden bij een hoge frequentie (bijvoorbeeld bij bliksem). Om die reden is het mogelijk dat bij de impedantiewaarde bij een hoge frequentie geen goede wegstroming van de foutstromen mogelijk is. Zelfs wanneer de aardverbinding efficiënt is bij een lage frequentie, dankzij een lage weerstand. De bliksem zou dan kunnen worden afgevoerd via een onverwacht kanaal, in plaats van dat van de aarde. Door middel van een aardemeting met een frequentieanalyse kan het juiste gedrag van de aarding in geval van bliksem verzekerd worden.

 

Aardmeting met aangesloten masten

Hoogspanningslijnen zijn vaak voorzien van een bliksemdraad, waardoor de stroom van de bliksem via de masten naar de aarde kan wegstromen. Aangezien alle masten via deze geleider met elkaar zijn verbonden, zijn alle aardweerstanden van de masten parallel geschakeld en is de problematiek gelijk aan die we hiervoor zagen bij parallel geschakelde aardnetten.

 

Met traditionele methoden kan alleen de globale aarde van de hoogspanningslijn worden gemeten, ofwel: de parallelschakeling van alle aarden. In onderstaande afbeelding is het meetprincipe weergegeven van het meten van de aarding van hoogspanningsmasten.

Meetprincipe van de meting van hoogspanningsmasten

Meetprincipe van de meting van hoogspanningsmasten.

 

Bij een groot aantal masten kan deze gemeten globale waarde zeer laag zijn, terwijl de aardverbinding van één van de masten te hoog is. Het is zo onmogelijk de weerstand van een mast te meten door middel van traditionele methoden, tenzij de te meten aarde wordt geïsoleerd door de bliksemdraad los te maken, wat echter gevaarlijk en lastig is.

 

Invloedparameters van aardmeting

Een aardmeting heeft twee belangrijke invloedparameters:

  • de weerstand van de hulpelektroden H en S;
  • de parasitaire spanningen.

 

Weerstand van hulpelektroden H en S

Een hoge weerstandswaarde van stafaardelektroden is van invloed op de precisie van de meting. Als de hulpelektroden H en S namelijk een zeer hoge weerstand hebben als gevolg van een grond met veel weerstand (bijvoorbeeld een rotsachtige grond), wordt de meetstroom zeer zwak en kan deze in sommige gevallen onvoldoende zijn voor het uitvoeren van een aardmeting.

 

Met de aardecontrollers kan de waarde van de hulpelektroden worden gemeten en kan men dus weten welke hulpelektrode een te hoge waarde heeft. Met deze meting wordt  kostbare tijd in het veld bespaard, omdat de defecte hulpelektrode wordt geïdentificeerd. Hierdoor kan onnodig heen en weer lopen tussen de verschillende elektroden worden vermeden.

Het is mogelijk dit probleem van een te hoge weerstand op een elektrode op te lossen door:

  • parallelelektroden toe te voegen;
  • de elektroden dieper in de grond te duwen;
  • de grond te bevochtigen.

 

Bovendien aanvaarden niet alle aardecontrollers dezelfde maximum weerstandswaarde op de hulpelektroden, wat het verschil maakt tussen een basisaardecontroller en een verder uitgewerkt model.

 

Parasitaire spanningen aanwezig op geteste installatie

Aardmetingen kunnen worden beïnvloed door de aanwezigheid van parasitaire spanningen. Om die reden is het verplicht een aarde-ohmmeter te gebruiken voor aardmetingen. Dit is een apparaat dat speciaal is ontworpen om storingen door parasitaire stromen te vermijden.

 

Toch kan het voorkomen dat de meestal gebruikte frequentie van 128 Hz en het niveau van de parasitaire spanning het uitvoeren van een meting belemmeren. Door deze spanningen te detecteren en te meten, wordt duidelijk wat de invloed ervan is op het meetresultaat. Een eventuele onmogelijkheid om te meten is dan beter te begrijpen. Sommige controllers waarschuwen de gebruiker met een knipperend symbool bij belangrijke parasitaire spanningen, en bezitten een automatisch keuzesysteem voor de testfrequentie die het minste geluid maakt.

 

De meetfuncties van de weerstanden van de hulpelektroden en van de parasitaire spanningen bieden zo een betere interpretatie van de meting en een tijdsbesparing in het terrein. Door deze instrumenten kunnen storingen worden begrepen en kan er een oplossing voor worden gezocht.

 

Als de verkregen gemeten waarde namelijk veel hoger is dan de verwachte waarde, kan dit betekenen dat een aarde daadwerkelijk slecht is, of dat er externe parameters zijn die de meting vervormen. Het is daarom belangrijk een controller te kiezen aan de hand van de meetvoorwaarden die men denkt tegen te komen:

  • al dan niet aanwezig zijn van hoge parasitaire spanningen;
  • veel weerstand in de grond.

 

Bijzondere voorzorgsmaatregelen bij uitvoering van aardmeting

Als een aardmeting wordt uigevoerd, dienen de volgende voorzorgsmaatregelen in acht te worden genomen:

  • Om invloedszones te vermijden, is het aan te raden een zo groot mogelijke afstand te nemen tussen de elektroden H en S en de te meten aarde E.
  • Om elektromagnetische interferenties te vermijden, is het aan te raden de kabel volledig van de haspel af te rollen, de kabels op de grond te leggen zonder lussen, zo ver mogelijk van elkaar verwijderd en de directe of parallelle nabijheid van metalen leidingen (kabels, rails, omheiningen, enzovoort) te vermijden.
  • Voor een hoge meetprecisie is het aan te raden een lage weerstand op de hulpelektroden te hebben en dit op te lossen door het toevoegen van parallel geschakelde elektroden, door de elektroden dieper in de grond te steken en/of de grond te bevochtigen.
  • Om zeker te zijn van de geldigheid van de uitgevoerde meting moet een andere meting uitgevoerd worden, waarbij de referentie-elektrode S van 0 V verplaatst wordt.

 

Overzicht van verschillende aardmeetmethoden

Deze tabel zet de verschillende aardmeetmethoden op een rijtje.

verschillende aardmeetmethoden

Overzicht van de verschillende aardmeetmethoden. Bron: Chauvin Arnoux.

Uitschakeltijd en -stroom van aardlekschakelaars meten

Gerelateerd aan Metingen bij automatische uitschakeling van voeding