Hoe voer je metingen uit volgens de NEN 3140?

Volgens de NEN 3140 moeten bestaande elektrische installaties regelmatig worden geïnspecteerd, onder andere door een aantal metingen. Welke metingen, en hoe die je die uit moet voeren, lees je in dit artikel.

Meten is weten, zeker in de elektrotechniek en daarom eist de NEN 3140 om de volgende 6 metingen uit te voeren aan de installatie.

1. Isolatieweerstand

Om te voorkomen dat er op een ondeugdelijke installatie wordt ingeschakeld, moet je voor de inbedrijfstelling een isolatiemeting uitvoeren. Volgens CENELEC [http://nl.wikipedia.org/wiki/CENELEC] moet de isolatie worden gemeten tussen elk actief deel en aarde. Hiermee kun je een aardfout ontdekken, maar niet altijd een kortsluiting tussen de fasen onderling. Daarom moet ook de isolatieweerstand tussen de fasen onderling worden gemeten (NEN 1010 bepaling 61.3.3). De waarde van de isolatieweerstand moet bij nieuwe laagspanningsinstallaties tot een spanning van 500 V minimaal 1,0 MΩ zijn. In bestaande installaties kan het lastig zijn om dergelijke metingen uit te voeren, omdat er vaak allerlei elektronische apparatuur op aan is gesloten. In dat geval moeten - om grote spanningsverschillen in de componenten te voorkomen - gedurende de meting de fasen en nul met elkaar worden doorverbonden. Meting van de actieve delen onderling is dan onmogelijk. De getalwaarde van de isolatieweerstand in Ω moet tenminste gelijk zijn aan het duizendvoud van de getalwaarde van de nominale spanning in V.

2. Beschermingsleiding

Om een onderbreking in de beschermingsleidingen te controleren, dien je de leidingen los te maken zodat de installatie spanningsloos is. Daarom wordt deze meting vaak vervangen door de meting van ‘impedantie van de foutstroomketen’ (3). Want als je bijvoorbeeld een beschermende vereffeningsleiding controleert terwijl er nog een verbinding is met de waterleiding, dan zal via andere wegen (waterleiding, cv, beschermingsleiding) een lage weerstand voor de leiding worden gevonden. Bovendien bestaat het gevaar dat na de meting de verbinding niet meer op de juiste wijze wordt aangebracht. Een juiste meting is als een zijde is losgenomen ter voorkoming van metingen die in parallelle circuits kunnen bestaan.

3. Impedantie van de foutstroomketen

Dit is 1 van de belangrijkste metingen. In principe weet je na deze meting of het toegepaste beveiligingsmiddel overeenkomt met de betreffende situatie. Ofwel, spreekt de beveiliging bij een foutstroom (afhankelijk van de circuitimpedantie) voldoende snel aan? Om dit te controleren, heb je nodig:

• Een visuele controle en
• Een of meer metingen.

De automatische uitschakeling van de voeding bij TN-stelsels controleer je door:

• Meting van de impedantie van de foutstroomketen
• Inspectie van de karakteristieken en/of de doelmatigheid van het bijbehorende beveiligingstoestel.

Impedantie Zs (ZL-PE) TN-stelsel

De automatische uitschakeling van de voeding bij TT-stelsels controleer je door:

• Meting van de impedantie van de foutstroomketen
• Inspectie van de karakteristieken en/of de doelmatigheid van het bijbehorende beveiligingstoestel
• Meting van weerstand RA van de aardelektrode voor aanraakbare metalen delen van de installatie.

Impedantie TT-stelsel

Bij een uitschakeltijd van 0,4 seconden kunnen berekende maximale waarden voor de impedantie van de foutstroomketen uit de onderstaande tabel worden aangehouden.

4. Aardlekschakelaars

Als aardlekschakelaars zijn vereist voor aanvullende bescherming, dan dien je de doelmatigheid van de automatische uitschakeling van de voeding door de aardlekschakelaars te controleren. Je dient dan te checken in hoeverre de schakelaar voldoet aan de specificaties. Daarnaast moet de aardlekschakelaar op de juiste wijze zijn aangesloten.

Testknop

Het is voor een aardlekschakelaar van belang dat er met enige regelmaat mee wordt geschakeld. Hierdoor wordt voorkomen dat er stofdeeltjes tussen de contacten komen, waardoor het (uit)schakelen wordt bemoeilijkt. Daarom moet de testknop regelmatig gebruikt worden. In de NEN 1010 (5e druk) is om die reden aangegeven dat bij de aardlekschakelaar een gebruiksvoorschrift aanwezig moet zijn. Het testen van aardlekschakelaars kan bestaan uit:

• Controle van uitschakeltijd: deze meting introduceert een foutstroom die gelijk is aan of iets groter is dan de nominale aanspreekstroom. Uitschakeling moet dan plaatsvinden binnen 300 ms.
• Controle van aanspreekstroom: een aardlekschakelaar moet een aanspreekstroom hebben die ligt tussen de helft van de nominale aanspreekstroom en de nominale aanspreekstroom. Door de meting van de aanspreekstroom van de aardlekschakelaar wordt niet de werkelijke aanspreekstroom of aanspreektijd gemeten. In sommige situaties kan het zinvol zijn de daadwerkelijke aanspreekstroom en -tijd te bepalen.

5. Aardingsverspreidingsweerstand

Een goede aardingsvoorziening is belangrijk zodat bij een fout in de installatie die veilig wordt uitgeschakeld. De aardingsvoorziening wordt dan gebruikt voor beschermingsdoeleinden, maar die is ook nodig om problemen met overspanningen en dergelijke te voorkomen. Deze voorzieningen moeten niet afzonderlijk worden aangelegd; er dient een adequaat aardingsconcept te zijn waarbij aan de eisen voor veiligheid, functionaliteit en bliksembeveiliging wordt voldaan. In een TT-stelsel worden aardelektroden gebruikt om het aardfoutcircuit te realiseren. In de TN-netten van netbeheerders houden aardelektroden de nul op het aardpotentiaal. De verspreidingsweerstand van aardelektroden is in grote mate afhankelijk van de bodemweerstand. Constructiefactoren van de elektrode zelf spelen ook een rol. Aardstaven of draden worden veel toegepast als aardelektroden.

Meting op installatie met 1 aardverbinding

Het principe van deze meting 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. 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 in de stad moeilijk om een hulpelektrode te plaatsen, dan wordt vaak overgegaan op de zogenoemde lusmeting fase-PE. In de volgende formule is het principe van de lusmeting weergegeven.

Meting van de aardverspreidingsweerstand met 1 aardverbinding

De foutstroom stroomt in de 1e plaats weg via de contactweerstanden van de aardverbinding. Hoe verder de aardverbinding wordt verwijderd, hoe meer het aantal parallel geschakelde contactweerstanden naar het oneindige neigt en een praktisch afwezige equivalente weerstand vormt. Vanaf deze grens is de potentiaal 0, ongeacht de foutstroom. Rond iedere aardverbinding waar stroom doorheen gaat, bestaat daarom een invloedszone waarvan de vorm en de omvang onbekend is.

Stafaardelektrode S verplaatsen

Tijdens de metingen moet de hulpverbinding S (de potentiaalverbinding 0 V) aan de buitenkant worden geplaatst 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. Hierbij verplaats je de stafaardelektrode S en check je dat deze meting dezelfde waarde heeft als de voorgaande meting.

Hulpelektrode

Voor een betrouwbare meting moet de hulpelektrode enkele malen worden verplaatst. Zoals aangegeven in de 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. De verspreidingsweerstand is dan het gemiddelde van de 3 metingen. Voorwaarde hierbij is dat geen van de weerstandswaarden die bij deze 3 metingen zijn gevonden, meer dan 20% afwijkt van de gemiddelde waarde. Is dit wel het geval dan is de meting niet betrouwbaar. In dat geval kun je de afstand tussen de te meten elektrode en hulpelektrode te vergroten.

6. Thermografie

Om beveiligingstoestellen tegen te hoge temperatuur te beschermen, worden vaak thermische beveiligingen toegepast die de motoren uitschakelen. Dit kan ook worden bereikt met thermistors die vaak in de wikkeling van een motor zijn meegewikkeld. Om (te) hoge temperaturen - dikwijls veroorzaakt door slechte verbindingen en overgangsweerstanden - te kunnen ontdekken, wordt een thermografisch onderzoek uitgevoerd. Kijk op de website van Kennisbank NEN 3140 voor meer informatie over metingen aan vaste installaties.