Meten van de spreidingsweerstand van een aarding.

Inhoud
    -Algemene opmerkingen: wat is een aarding, nut van een aarding
    - Principes
        * d.m.v. hulpaarde
        * d.m.v. lekstroom (zie netcontroletoestel: uittesten differentieelschakelaars)
        * d.m.v. andere aardingen
    - Toestellen in het labo
        * aardingsmeter
        * netcontroletoestel
 
Algemene opmerkingen
 
Aanraking van elektrische spanning kan op 2 manieren gevaarlijk zijn: elektrische stroom kan brandwonden veroorzaken, maar kan ook de controle over onze spieren (van vingers tot hartspier) verlammen.  Zo geeft een wisselstroom (voor gelijkstroom liggen de waarden ca 2-maal hoger) vanaf 7 mA reeds krampen, vanaf 15 mA ademhalingsmoeilijkheden, vanaf 30 mA beschadiging van zenuwstelsel en bloedvaten, vanaf 50 mA shockwerking, hartfibrillatie, verbranding. Er kunnen ook hersenstoornissen en nierblokkering optreden, die pas na enkele dagen merkbaar worden. Naast de grootte en de frequentie van de stroom zijn ook de plaats van doorgang (b.v. tussen 2 vingers van één hand is niet zo gevaarlijk als van hand tot hand, via het hart) en de duur van belang. Men heeft bewezen dat een stroomdoorgang, die maximum 30 ms duurt, meestal geen gevaar oplevert.
Vermits de grootte van een stroom door het lichaam moeilijk te bepalen is, werkt men liever met spanning en weerstand; deze laatste wordt vertaald naar weerstand van de huid en contactweerstand met de aardpotentiaal.
-      De weerstand van het menselijk lichaam is vooral afhankelijk van de huidvochtigheid. In het AREI, art. 31 heeft men deze factor in 3 klassen onderverdeeld:
       BB1          : droge huid of vochtig door transpiratie (ca 3 kW bij 50V)
       BB2          : natte huid (ca 900 W bij 50V)
       BB3          : ondergedompeld in water (ca 400W bij 50V)
 
-      Voor het contact met de aardpotentiaal wordt de code BC gebruikt (AREI art.47)
       van BC1 (geen contact) tot BC4 (voortdurend contact)
 
Om in de praktijk hiermee rekening te houden, definieert men:
-      de absolute conventionele grensspanning d.i. de maximum waarde van de contactspanning die gedurende onbeperkte tijd  (>5s) tussen gelijktijdig aanraakbare delen aanwezig mag zijn. Dit is 50V voor droge lokalen, 25V voor vochtige en 12V voor natte omgevingen.
-      de veiligheidscurve geeft de tijd waarin een foutspanning kan verdragen worden in functie van de grootte van de foutspanning en de situatie. De personenbeveiliging in het AREI is gebaseerd op deze curven.
naar begin document
 
Rechtstreekse en onrechtstreekse aanraking
Rechtstreekse aanraking d.w.z. aanraking van geleidende delen die normaal onder spanning staan, is vrij gemakkelijk te vermijden door isolatie, verwijdering, gebruik van zeer lage spanning (ZLS), . .
 
De wijze van beveiligen tegen onrechtstreekse aanraking d.w.z. aanraking van geleidende delen die ten gevolge van een foutsituatie onder spanning staan, is afhankelijk van de wijze waarop de installatie is uitgebouwd (het soort aardingsstelsel). Hierbij zal een veiligheid de contactspanning op voldoende kleine tijd moeten onderbreken.
 
Hieruit volgen 2 belangrijke dingen:
1. De keuze van de soort en de grootte van de beveiliging is zeer belangrijk: de veiligheid moet een foutspanning afschakelen binnen een tijd die kleiner is dan de tijd die volgt uit de veiligheidscurve. Of een overstroombeveiliging of een lekstroombeveiliging kan of moet gebruikt worden, hangt af van het soort aardingsstelsel.
 
2 De contactspanning moet voldoende klein zijn: dit wordt bekomen door de massa's van elektrische toestellen te aarden.
Het contact met de aardpotentiaal kan b.v. gebeuren d.m.v. een fundamentaarding  of lusaarding: een koperen geleider van 35mm² wordt onder de fundamenten gelegd (AREI art.86). Een andere mogelijkheid is een staafaarding:  copperweldstaven worden vertikaal in de grond gedreven.
Qua functie dient men onderscheid te maken tussen:
-      een exploitatieaarding: zij is om een bepaalde reden vereist voor de goede werking van een installatie. Zo is bij een laagspanningstransfo het nulpunt meestal geaard zodat de potentiaal van de lijnen t.o.v. de grond onder controle kunnen gehouden worden.
-      een veiligheidsaarding, die de contactspanning voldoende klein moeten houden en waarvan hier dus sprake is.
 
Let op! De weg van een verliesstroom tussen de exploitatieaarding van de laagspanningstransfo en de veiligheidsaarding is niet rechtlijnig: theoretisch wordt de ganse aarde als stroomweg gebruikt.
 
 

 
Rond de aardelektrode is de doorsnede S van de "geleider" nog klein, met het gevolg dat de spreidingsweerstand een relatief grote waarde heeft. Dit is afhankelijk van het contactoppervlak, de wijze van plaatsen, de bodemsoort en bodemtoestand. Naarmate de foutstroom zich verder van de elektrode verwijdert, ontmoet hij een geleider die groter en groter in doorsnede wordt. Het resultaat is dat de weerstand van de aarde steeds kleiner wordt en er vanaf ca 20m geen weerstand niet meer bij komt: de weerstand van de aarde is dan praktisch nul ohm.  De reden hiervoor is dus niet de goede geleidbaarheid van de aardbodem maar de zeer grote doorsnede van deze geleider.
Vergelijk de soortelijke weerstand van volgende materialen (allen in Wm)
 
Koper
Natte veengrond
Akkergrond, leem
Vochtige zandgrond
Droge zandgrond
Steenachtige grond
Rots
17x10-9Wm
8 ..20 Wm
20 .. 300
200 .. 600
200 .. 2000
300 .. 8000
104 .. 1010

Het weerstandsverloop = f(afstand) rond de elektroden zorgt bij het optreden van een lekstroom voor een specifiek spanningsverloop = f(afstand) waardoor de contactspanning, zijnde de spanning tussen een elektrische massa en de aardpotentiaal, in functie van de afstand stijgt en de stapspanning, zijnde de spanning tussen 2 punten op de grond, in functie van de afstand daalt
 
 
 
naar begin document

Principes.
Een aardingsweerstand meten kan alleen gebeuren door een stroom door de aarding te laten vloeien en dan d.m.v. een VA-methode de weerstand te bepalen. Natuurlijk moet deze stroom door een andere aarding terug naar de meetschakeling vloeien.
 
meting d.m.v. hulpaarde
 
Bij een 3-draadsmethode laat men een generator een gekende stroom door de grond sturen via de te meten aarding en een hulpaarding en d.m.v. een meetaarding meet men de spanningsval over de te meten aarding. Men kent dus de stroom door de te meten aarding en de spanning erover, zodat de weerstand kan bepaald worden.
 
 
 Enkele opmerkingen:
 
-       De meetstroom heeft een frequentie die niets te maken heeft met de netfrequentie zodat zo weinig mogelijk storing wordt ondervonden van de lekstromen die reeds door de aarde vloeien.
-       De weerstand van  de hulpaarding mag redelijk groot zijn (max. 5kW): zolang de generator de meetstroom kan leveren, heeft deze weerstand geen effect.
-       De weerstand van de meetaarding zal ook weinig fout opleveren, vermits de spanningsmeting een hoge inwendige weerstand heeft en deze dus een stroom trekt die verwaarloosbaar is ten opzichte van de meetstroom.
-       Om de ganse aardingsweerstand te meten is het belangrijk dat de aardingen uit mekaars invloedsgebied geplaatst worden: een afstand van 40m tussen de te meten aarding en de hulpaarde is te respecteren. De meetaarding wordt in de helft geplaatst.
(terug naar begin document)