Een Comprehensieve Gids voor Aardingsystemen

Een aardingsysteem, ook bekend als een grondingssysteem, verbindt specifieke delen van een elektrisch energiesysteem met de aarde, meestal de geleidende oppervlakte van de aarde, om veiligheids- en functionele doeleinden. De keuze van het aardingsysteem kan de veiligheid en elektromagnetische compatibiliteit van de installatie beïnvloeden. De voorschriften voor aardingsystemen verschillen per land, hoewel de meeste de aanbevelingen van de International Electrotechnical Commission (IEC) volgen. In dit artikel zullen we de verschillende types aardingsystemen, hun voordelen en nadelen, en hoe ze te ontwerpen en installeren uitleggen.

Wat is een aardingsysteem?

Een aardingsysteem wordt gedefinieerd als een set van geleiders en elektroden die een laag-weerstand pad bieden voor elektrische stroom om in geval van een storing of defect naar de aarde te stromen. Dit is belangrijk om verschillende redenen:

• Bescherming van apparatuur: Een aardingsysteem helpt bij het beschermen van elektrische apparatuur tegen schade door overspanning of kortsluiting. Het voorkomt ook statische opbouw en stroompieken veroorzaakt door nabijzijnde blikseminslagen of schakelbewegingen.

• Bescherming van mensen: Een aardingsysteem helpt bij het voorkomen van elektrische schokgevaren door ervoor te zorgen dat de blootgestelde metalen delen van elektrische installaties hetzelfde potentiaal hebben als de aarde. Het faciliteert ook de werking van beschermingsapparaten zoals kortsluitschakelaars of reststroomafbrekers (RCD's) die de voeding kunnen afsluiten in geval van een storing.

• Referentiepunt: Een aardingsysteem biedt een referentiepunt voor elektrische circuits en apparatuur zodat deze op een veilig spanningsniveau ten opzichte van de Aarde kunnen werken. Hierdoor wordt elke elektrische energie die niet door de belasting wordt gebruikt, veilig afgevoerd naar de aarde.

Types van aardingsystemen

BS 7671 noemt vijf types aardingsystemen: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C en IT. De letters T en N staan voor:

• T = Aarde (van het Franse woord Terre)

• N = Neutraal

De letters S, C en I staan voor:

• S = Apart

• C = Gecombineerd

• I = Geïsoleerd

Het type aardingsysteem wordt bepaald door hoe de energiebron (zoals een transformator of een generator) verbonden is met de aarde en hoe de aardingsterminal van de consument verbonden is met de bron of met een lokale aardelektrode.

TN-S systeem

Een TN-S systeem, getoond in Figuur 1, heeft de neutrale energiebron slechts op één punt verbonden met de aarde, op of zo dicht mogelijk bij de bron. De aardingsterminal van de consument is meestal verbonden met de metalen mantel of pantsering van de distributeurservicekabel naar de gebouwen.

Figuur 1: TN-S systeem

De voordelen van een TN-S systeem zijn:

• Het biedt een laag-impedantie pad voor foutstromen, wat een snelle werking van beschermingsapparaten garandeert.

• Het vermijdt eventuele potentiaalverschillen tussen neutraal en aarde binnen de gebouwen van de consument.

• Het vermindert het risico op elektromagnetische interferentie door gemeenschappelijke modusstromen.

De nadelen van een TN-S systeem zijn:

• Het vereist een aparte beschermingsgeleider (PE) naast de voedingsgeleiders, wat de kosten en complexiteit van de bedrading verhoogt.

• Het kan worden beïnvloed door corrosie of schade aan de metalen mantel of pantsering van de servicekabel, wat de effectiviteit kan compromitteren.

TN-C-S systeem

Een TN-C-S systeem, getoond in Figuur 2, heeft de neutrale voedingsgeleider van een distributiemain verbonden met de aarde aan de bron en op intervallen langs de loop. Dit wordt meestal aangeduid als meervoudige aarding (PME). Met deze regeling wordt de neutrale geleider van de distributeur ook gebruikt om aardfoutstromen die in de installatie van de consument ontstaan, veilig terug te voeren naar de bron. Om dit te bereiken, zal de distributeur een aardingsterminal van de consument leveren, die gekoppeld is aan de inkomende neutrale geleider.

Figuur 2: TN-C-S systeem

De voordelen van een TN-C-S systeem zijn:

• Het vermindert het aantal benodigde geleiders voor de voeding, wat de kosten en complexiteit van de bedrading verlaagt.

• Het biedt een laag impedantie pad voor foutstromen, wat een snelle werking van beschermingsapparaten garandeert.

• Het vermijdt eventuele potentiaalverschillen tussen neutraal en aarde binnen de gebouwen van de consument.

De nadelen van een TN-C-S systeem zijn:

• Het kan een risico op elektrische schok creëren als er een breuk is in de neutrale geleider tussen twee aardpunten, wat een toename van de aanraakspanning op blootgestelde metalen delen kan veroorzaken.

• Het kan ongewenste stromen laten stromen in metalen pijpen of constructies die op verschillende punten met de aarde zijn verbonden, wat kan leiden tot corrosie of interferentie.

TT systeem

Een TT systeem, getoond in Figuur 3, heeft zowel de bron als de installatie van de consument verbonden met de aarde via aparte elektroden. Deze elektroden hebben geen directe verbinding met elkaar. Dit type aardingsysteem is van toepassing voor zowel driefase- als enefase-installaties.

Figuur 3: TT systeem

De voordelen van een TT systeem zijn:

• Het elimineert elk risico op elektrische schok door een breuk in de neutrale geleider of contact tussen live geleiders en geaarde metalen delen.

• Het vermijdt ongewenste stromen in metalen pijpen of constructies die op verschillende punten met de aarde zijn verbonden.

• Het biedt meer flexibiliteit bij het kiezen van de locatie en het type aardelektroden.

De nadelen van een TT systeem zijn:

• Het vereist een effectieve lokale aardelektrode voor elke installatie, wat afhankelijk van bodemcondities en de beschikbaarheid van ruimte moeilijk of kostbaar kan zijn om te realiseren.

• Het vereist extra beschermingsapparaten zoals RCD's of spanningsgeopereerde ELCB's om een betrouwbare ontkoppeling in geval van een storing te waarborgen.

• Het kan resulteren in hogere aanraakspanningen op blootgestelde metalen delen door hogere aarde lusimpedantie.

TN-C systeem

Een TN-C systeem, getoond in Figuur 4, combineert de neutrale en beschermende functies in één geleider door het hele systeem heen. Deze geleider wordt PEN (beschermende aarde-neutraal) genoemd. De aardingsterminal van de consument is rechtstreeks verbonden met deze geleider.

Figuur 4: TN-C systeem

De voordelen van een TN-C systeem zijn:

• Het vermindert het aantal benodigde geleiders voor de voeding, wat de kosten en complexiteit van de bedrading verlaagt.

• <