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 de Kennisbank NEN 1010

Om de uitgebreide informatie op de kennisbank te kunnen lezen heeft u een inlogcode nodig. Deze ontvangt u bij het afsluiten van een abonnement.

Waarom Kennisbank NEN 1010 kennisbank

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


Abonnement € 350,- per jaar, ieder moment opzegbaar. Meer over een abonnement op NEN 1010

“ De norm is soms lastig te begrijpen. De kennisbank bevat de  complete norm NEN 1010 met links naar de praktische 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: 088 58 40 888

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

Case: Aarden in middenspanningsnetten

De belangrijkste functie van een aardingssysteem is om bij een defect in de installatie de veiligheid van personen te waarborgen. Bij een defect kunnen grote kortsluitstromen optreden, waartegen de aardingsvoorziening bestand moet zijn.

 

De vier belangrijkste voorwaarden voor het dimensioneren van een aardingsvoorziening zijn dan ook:

  • het waarborgen van de veiligheid van personen met het oog op spanningen in aardingssystemen die tijdens de hoogste aardfoutstroom optreden;
  • het waarborgen van mechanische sterkte en corrosiebestandheid;
  • bestand zijn tegen de thermische aspecten van de hoogste foutstroom (gewoonlijk bepaald door berekening);
  • het voorkomen van schade aan goederen en materieel.

 

Aanrakingsspannngen en stapspanningen

Voor het berekenen van de optredende aanrakingsspanningen en stapspanningen moet de stroom door de aardelektroden ter plekke bekend zijn. Voor de berekening van deze stroom zijn in de NEN 1041 in een bijlage enkele richtlijnen opgenomen. Onderstaande tabel geeft aan met welke stroom moet worden gerekend voor het bepalen van de optredende aanrakingsspanningen.

stromen voor het berekenen van de thermische belasting en aanrakingsspanningen

Stromen voor het berekenen van de thermische belasting en aanrakingsspanningen.

 

De grootte van de aardfoutstroom is dus sterk afhankelijk van het toegepaste stelsel. Dit heeft ook gevolgen voor de optredende aanrakingsspanningen bij een aardfout. Een grote aardfoutstroom zal grotere aanrakingsspanningen tot gevolg hebben. Doordat de aanrakingsspanningen echter snel en effectief worden gesignaleerd, kan ook sneller worden uitgeschakeld.

Bij de bepaling van de toelaatbare aanrakingsspanningen moet een aantal uitgangspunten worden gekozen. Deze uitgangspunten betreffen:

  • de stroomweg door het lichaam;
  • de lichaamsimpedantie;
  • de toelaatbare kans op hartfibrillatie;
  • mogelijke extra weerstanden in serie met het lichaam.

 

In onderstaande tabel zijn de gekozen uitgangspunten van de NEN 1041 (hoogspanning) en de NEN 1010 (laagspanning) naast elkaar gegeven.

Uitgangspunten voor de bepaling van toelaatbare aanrakingsspanningen
Uitgangspunten voor de bepaling van toelaatbare aanrakingsspanningen.

 

Duidelijk is dat er bij het ontwerp van een hoogspanningsinstallatie een kleine kans op hartfibrillatie wordt geaccepteerd. Daardoor is een grote stroom door het lichaam acceptabel. De tabel hieronder geeft de waarden voor deze stroom in relatie tot de toelaatbare tijdsduur.
Toelaatbare lichaamsstroom afhankelijk van de tijd

Toelaatbare lichaamsstroom afhankelijk van de tijd.

 

Om de toelaatbare aanrakingsspanning te kunnen berekenen, moet de lichaamsweerstand bekend zijn. De waarden in bovenstaande tabel zijn de impedanties bij stroomdoorgang van hand naar voet. Bij de NEN 1041 wordt uitgegaan van een stroomdoorgang van hand naar beide voeten. Daarom moet de weerstandwaarde zoals weergegeven in onderstaande tabel worden vermenigvuldigd met 0,75.

Lichaamsweerstand afhankelijk van aanrakingsspanning en stroomdoorgang

Lichaamsweerstand afhankelijk van aanrakingsspanning en stroomdoorgang.

 

 

Met behulp van een iteratief proces kunnen nu de toelaatbare aanrakingsspanningen worden berekend. Dit iteratieve proces loopt als volgt:

  • In eerste instantie wordt gekozen voor de tijdsduur van 1 s. De lichaamsstroom is dan 80 mA (zie tabel: Toelaatbare lichaamsstroom afhankelijk van de tijd).
  • Stel, de lichaamsweerstand is 1013 Ω is. De toelaatbare aanrakingsspanning wordt dan 0,08 · 1013 = 81 V.
  • De waarde van de lichaamsweerstand is echter de waarde bij 220 V. Een reële waarde van de lichaamsweerstand is dus 1650. De aanrakingsspanning wordt dan 0,08 · 1650 = 132 V.
  • De bijbehorende lichaamsweerstand is nu circa 1219 Ω. De aanrakingsspanning wordt dan 0,08 · 1219 = 97 V.
  • De bijbehorende lichaamsweerstand is nu circa 1406 Ω. De aanrakingsspanning wordt dan 0,08 · 1406 = 112 V.
  • Enzovoort.

 

Op deze wijze worden de aanrakingsspanning en de bijbehorende tijd bepaald. In onderstaande afbeelding is de toelaatbare waarde van de aanrakingsspanning weergegeven.

Toelaatbare aanrakingsspanning, afhankelijk van extra weerstand
Toelaatbare aanrakingsspanning, afhankelijk van extra weerstand. Bron: NEN 1041.

 

Kromme 1 geeft de situatie zonder extra weerstanden die in het iteratieve proces is berekend. Als aangenomen mag worden dat er extra weerstanden in serie staan met de lichaamsweerstand, dan mag de totale spanning die bij een aardfout optreedt hoger zijn. Deze USTp is als volgt te berekenen, zie de afbeelding hieronder. Krommen 2 tot en met 5 zijn gebaseerd op de waarden van schoeiselweerstand Ra1 en overgangsweerstand naar aarde Ra2 zoals gegeven in onderstaande tabel.
Lichaamsweerstand in serie met schoeiselweerstand (Ra1) en overgangsweerstand naar aarde (Ra2)
Lichaamsweerstand in serie met schoeiselweerstand (Ra1) en overgangsweerstand naar aarde (Ra2).

Overgangsweerstanden en bijbehorende soortelijke weerstand van grond (Sw)

Overgangsweerstanden en bijbehorende soortelijke weerstand van grond (Sw).

 

Bij een uitschakeltijd van 1 s hoort bij kromme 1 een aanrakingsspanning van 100 V (zie afbeelding 5.10) en een lichaamsstroom van 80 mA (zie tabel: Toelaatbare lichaamsstroom afhankelijk van de tijd).

Voor kromme 3 wordt de toelaatbare spanning dan gedurende 1 s: (0,08 · 1750) + 100 = 240 V. Op deze wijze kunnen alle punten op de verschillende krommen worden berekend.

 

Als er een basisontwerp is gemaakt voor de aarding, kan dit worden gecontroleerd op aanrakingsspanning met gebruikmaking van onderstaande afbeelding, een schema dat ook in de NEN 1041 is opgenomen. In eerste instantie wordt berekend welke spanning op de installatie kan komen te staan bij een aardfout. Is deze spanning niet groter dan tweemaal de waarden zoals weergegeven in kromme 1 van de afbeelding Toelaatbare aanrakingsspanning, afhankelijk van extra weerstand, dan is het ontwerp acceptabel. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat er altijd extra weerstanden in serie staan met het lichaam waardoor de optredende stroom wordt beperkt. Is de optredende spanning tussen twee- tot viermaal de waarden zoals vermeld in kromme 1, dan zijn aanvullende maatregelen nodig, gespecificeerd in bijlage D van de NEN 1041.

 

Schema ter controle van ontwerp op aanrakingsspanning

Schema ter controle van ontwerp op aanrakingsspanning. Bron: NEN 1041.

 

De maatregelen in bijlage D zijn onderverdeeld in maatregelen voor binnen- en buiteninstallaties. Veelal wordt een keuze gemaakt tussen de toepassing van isolerende materialen of aanvullende potentiaalvereffening. Als de optredende spanning groter is dan viermaal de waarde zoals vermeld in kromme 1, dan moet het ontwerp worden aangepast om de optredende spanning te verlagen. Dit kan bijvoorbeeld de toepassing van smoorspoelen zijn of aardingstransformatoren om de aardfoutstroom (en daarmee de aanrakingsspanning) te verlagen.

Gerelateerd aan Case: Aarden in middenspanningsnetten