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: Geïntegreerde aardingssystemen

Het belangrijkste deel van een aardingsinstallatie zit boven de grond. De lay-out van de aardingsbekabeling bepaalt hoofdzakelijk de kwaliteit van het aardingssysteem. Hoe groter het systeem wordt, hoe meer het accent op deze bovengrondse lay-out komt te liggen.

Uit de case ‘Aarden voor EMC’ blijkt al dat een sterk vermaasd aardingssysteem grote voordelen biedt met het oog op het bestrijden van storingen. Naast dit vermaasde EMC-aardingssysteem is er ook nog een aardingssysteem voor de veiligheidsaarde en de bliksembeveiliging nodig.

Ook de bestrijding van statische elektriciteit vraagt de nodige aardingsaandacht. Sinds het beter begrijpen van het EMC-aardingssysteem, is ook bekend dat de veiligheidsaarde, de bliksembeveiligingsinstallatie en de aardingsmaatregelen voor de bestrijding van statische elektriciteit het beste kunnen worden samengevoegd met de EMC-aardingsinstallatie. Zo’n systeem heet een geïntegreerd of hybride aardingssysteem.

 

Combineren van systemen

Een hybride aardingssysteem combineert de in de voorgaande cases beschreven technieken tot één integraal aardingssysteem dat geschikt is voor alle toepassingen. Als basis dienen vaak de stalen of betonnen gebouwstructuur en de fundatieaarde.

 In de volgende afbeelding wordt als voorbeeld een stalen frame van een gebouw van 20 ∙ 40 m getoond met twee verdiepingen. In het zwart de gebouwstructuur en in geel/groen de fundatieaarde.

 

Schematische weergave van een gebouwstructuur met fundatieaarde.

 

Het gebouw heeft een afstand tussen de stalen kolommen van 10 m. Op dit gebouw wordt een bliksembeveiliging geprojecteerd. Als we uitgaan van een bliksembeveiliging van de beveiligingsklasse IV (LPL IV), is de afstand tussen de afgaande leidingen 20 m. Het bijbehorende opvangnetwerk op het dak is dan opgebouwd uit vermaasd koperdraad met een maaswijdte van 20 ∙ 20 m.

 

Normaal zijn de afgaande leidingen van een bliksembeveiliging gemaakt van koperdraad met een diameter van 8 mm (50 mm2 doorsnede). Omdat het niet erg logisch is om een koperdraad van 8 mm diameter langs een stalen kolom te leggen met een veel grotere doorsnede (en dan verwachten dat de bliksemstroom voor die koperdraad zal kiezen), mag de stalen kolom volgens de bliksemnorm NEN-EN-IEC 62305 worden gebruikt als afgaande leiding. In onderstaande afbeelding zijn de elementen van de bliksembeveiliging in het rood op het gebouw geprojecteerd.

 

Schematische weergave van bliksembeveiliging op het gebouw.

 

Naast de bliksembeveiliging en de veiligheidsaarde wordt ook een basis-EMC-aarding, zoals de case ‘Aarden voor EMC’ beschreven, in het gebouw aangebracht.

Hiertoe wordt op de begane grond en op de verdieping een aardingsnet aangelegd. Dit aardingsnet bestaat uit bijvoorbeeld een horizontale vermazing bestaande uit koperen leidingen die met een maaswijdte van 5 ∙ 5 m over of onder de vloeren wordt aangelegd.

In verticale zin wordt de staalconstructie gebruikt om de aardingsnetten met elkaar te verbinden. In onderstaande afbeelding wordt de EMC-aarding op het gebouw geprojecteerd.

 

Schematische weergave van EMC-aarding.

 

Zoals uit de afbeeldingen al blijkt, hebben de verschillende systemen een aantal gemeenschappelijke delen. Zo gebruiken ze alle drie de fundatieaarding als verbinding met het aardrijk. De bliksembeveiliging en de EMC-aarding gebruiken beide de stalen kolommen als verticale geleiders. Op deze manier  zijn alle systemen met elkaar verbonden en vormen een geïntegreerde structuur die voor alle doeleinden geschikt is. Dit is weergegeven in de volgende afbeelding.

 

Schematische weergave van een geïntegreerd aardingssysteem.

 

Een geïntegreerd aardingssysteem is automatisch ook geschikt voor de bestrijding van statische elektriciteit . Naast het plaatsen van voldoende aansluitpunten in ruimten waar dit van belang is, hoeven hiervoor verder geen aanvullende maatregelen te worden getroffen. Van groot belang is dat voor alle systemen de specifieke eigenschappen behouden blijven die voor dat systeem nodig zijn.

Verder moet het systeem natuurlijk over meer dan voldoende aansluitpunten beschikken om apparatuur en andere metalen delen aan te kunnen sluiten. De beschermingsleidingen van het elektriciteitsnet worden meegevoerd met de kabels. Bij hoofd- en onderverdelingen en bij de aangesloten apparatuur moet dan een verbinding worden gemaakt tussen de beschermingsleidingen en het vermaasde aardingssysteem. Als deze maatregelen consequent worden toegepast, ontstaat een hybride aardingssysteem dat voor elke toepassing de juiste eigenschappen in zich bergt.

 

Het toepassen van vermaasde aardnetten zorgt voor laagimpedante verbindingen tussen verschillende delen van een gebouw of installatie. Goede kabelgoten voorkomen storingen op lange verbindingen tussen systeemdelen.

Een goed hybride aardingssysteem is niet alleen in het horizontale vlak vermaasd, maar ook in het verticale vlak. De grootte van de mazen wordt bepaald door de gevoeligheid van de apparatuur ter plaatse en de verwachte stoorbronnen.

De NPR-EN-IEC/TR 61000-5-2 geeft als basis een richtwaarde voor de maaswijdte aan van 5 ∙ 5 m. Voor minder gevoelige apparatuur waarbij eigenlijk alleen rekening wordt gehouden met invloeden van blikseminslagen op of bij een gebouw, is dit voldoende. De aardingsinstallatie van een verdieping moet met alle afgaande leidingen van de bliksembeveiliging worden doorverbonden. Hiermee ontstaat de hiervoor genoemde verticale vermazing .

 

In de norm wordt ook gemeld dat voor gevoelige apparatuur deze maaswijdte moet worden verkleind. Voor computerapparatuur en andere soortgelijke elektronica is een algemeen erkende (onder andere door Kema en KPN) ervaringswaarde een maaswijdte van 1,2 ∙ 1,2 m (een draad om het andere pootje van een computervloer en dat in twee richtingen). Als er extreem gevoelige apparatuur wordt gebruikt, worden er zelfs maaswijdten van 0,6 ∙ 0,6 m toegepast.

Een vrijwel perfecte vermazing die in moderne gebouwen mogelijk is, wordt gevormd door de wapening van betonnen wanden, vloeren en kolommen. Als de verschillende wapeningsmatten door middel van lassen met elkaar worden verbonden, zoals in onderstaande afbeelding  wordt getoond, ontstaat er een zeer fijnmazige structuur die uitstekend kan dienen als de basis-EMC-aarde. Deze aarde kan bereikbaar worden gemaakt door op voldoende plaatsen in en om het gebouw aardplaten aan te brengen die met de wapening zijn verbonden. Hierop kunnen dan de beschermingsaarde, ringleidingen in technische ruimten, metalen delen en systemen binnen het gebouw en de bliksembeveiliging worden aangesloten.

 

Het spreekt voor zich dat dit in bestaande gebouwen niet of nauwelijks meer te realiseren is. Bij nieuwbouw kan echter op deze wijze, tegen een minimum aan kosten, een zeer goed aardingssysteem worden gerealiseerd dat helpt tegen allerlei soorten elektromagnetische storingen.

 

Doorgelaste betonwapening als basis voor EMC-aarde. Bron: www.dreamstime.nl.

 

Bliksemstromen in hybride aardingssystemen

De verbinding van de bliksembeveiliging met het aardingssysteem binnen het gebouw wordt nog vaak met wantrouwen bejegend. Er bestaat de, begrijpelijke, angst dat deze verbinding bij een blikseminslag ervoor zorgt dat grote delen van de bliksemstroom het gebouw binnen kunnen dringen en zo de gevoelige apparatuur bedreigen.

Deze angst is ongegrond. Door de eigenschappen van de vermazing blijven de stromen voor een flink deel aan de buitenkant van het gebouw. De verbindingen zorgen er alleen voor dat de stromen die toch nog door het gebouw lopen, afdoende worden gereduceerd en er geen spanningsverschillen tussen de bliksembeveiliging en het aardingssysteem ontstaan. Daarmee wordt vonkoverslag van de bliksembeveiliging naar het aardingssysteem voorkomen.

 

Praktische uitvoering van hybride aarding

In deze case is steeds sprake van speciaal voor het aardingssysteem aangelegde leidingen en de gebouwstructuur die voor dit doel kan worden gebruikt. In de meeste gebouwen zijn echter nog veel meer metalen structuren aanwezig. Denk hierbij aan kabelgoten en kabelladders, zoals in onderstaande afbeelding, en aan luchtbehandelingskanalen, gas- en waterleidingen , leidingen voor het verplaatsen van andere vloeistoffen of poeders,  en loopbruggen.

 

Kabelkanalen helpen ook mee. Bron: van der Heide.

 

Recent onderzoek (Bargboer, 2011) heeft aangetoond dat het opnemen van deze structuren in het aardingssysteem een significante bijdrage levert in het reduceren van stoorstromen in het aardingssysteem. Een reductie van de stoorstromen tot wel 50% moet hierbij haalbaar zijn. Voorwaarde hierbij is wel dat deze structuren op zo veel mogelijk plaatsen met de aardingsinstallatie worden verbonden. Ook de onderdelen van die structuren moeten met elkaar worden doorverbonden.

Bij kabelgoten of kabelkanalen moeten de segmenten bijvoorbeeld niet alleen worden geaard maar ook in langsrichting met elkaar worden doorverbonden.

 

Ook het gebruiken van afgeschermde kabels voor de voeding en voor signaaloverdracht geeft een grote verbetering van de gevoeligheid voor storingen. In bestaande situaties is dit vaak een te kostbare maatregel, maar in een nieuwbouwsituatie is dit zeker het overwegen waard.

 

In nieuwbouw is het sowieso mogelijk om zonder al te veel kosten een uitstekend aardingssysteem te maken. Het is dan vooral belangrijk dat al in de ontwerpfase van een gebouw of een systeem rekening wordt gehouden met de aardingsinstallatie, met type bekabeling dat wordt gebruikt en met het elektrisch doorverbinden van alle metalen structuren in het gebouw.

 

Overzicht van aardingsmaatregelen

Bij een ideaal aardingssysteem zijn de volgende maatregelen genomen:

  • aardstaven in alle heipalen (zie afbeelding);

 

Heipaal met voldoende wapening. Bron: www.dreamstime.nl.

 

  • wapening in betonnen vloer op alle verdiepingen doorgelast;
  • wapening in betonnen kolommen of wanden op alle verdiepingen doorgelast en verbonden met vloeren en plafonds;
  • onderdelen van staalconstructies onderling doorverbonden;
  • staalconstructie doorverbonden met wapening of doorgelaste betonconstructie ;
  • metalen gevelpanelen rondom doorverbonden;
  • metalen dakbedekking , bliksembestendig;
  • alle inkomende bekabeling op gebouwgrens vereffend;
  • alle kabelgoten, -kanalen en -ladders op elke steun elektrisch geleidend verbonden met de wapening of staalconstructie;
  • segmenten kabelgoten, -kanalen en -ladders onderling geleidend doorverbonden;
  • in elke technische ruimte een ringleiding (zie afbeelding);

 

Ringleiding in technische ruimte. Bron: van der Heide.

 

  • voor alle kabels een afgeschermde versie kiezen;
  • afschermingen van kabels aan beide zijden aarden;
  • alle poten computervloeren vermaasd doorverbonden;
  • alle niet-elektrische metalen leidingen in elke ruimte met de ringleiding doorverbonden;
  • luchtbehandelingskanalen (zie afbeelding) bij elke ondersteuning met het aardingsnetwerk verbonden;

 

Ventilatiekanalen zijn ook aardverbindingen. Bron: www.dreamstime.nl.

 

beschermingsleidingen lokaal en bij de verdeelinrichtingen op het aardingsnetwerk of ringleiding aangesloten;

afgaande leidingen van de bliksembeveiliging op alle verdiepingen op het aardingsnetwerk aangesloten;

alle kasten rechtstreeks op het aardingsnetwerk of de ringleiding aangesloten.

 

Onderstaande afbeelding geeft een indruk van zo’n installatie.

 

Schema van een hybride aardingsinstallatie.

 

De volgende afbeelding illustreert nog eens hoeveel wapeningsstaal er in een modern gebouw wordt gebruikt. Het is zonde om dit niet ook voor een hybride aardingssysteem te gebruiken.

 

Een overvloed aan afschermmateriaal. Bron: www.dreamstime.nl.

Gerelateerd aan Case: Geïntegreerde aardingssystemen