Header_NRGM_2000x350

Elektrische veiligheid voor geaarde systemen met hoge weerstand

Wat betekent geaard met hoge weerstand?

Geaard met hoge weerstand verwijst naar een elektrisch voedingssysteem dat frequent wordt gebruikt in applicaties die geen uitschakeling kunnen veroorloven of die een aardlekvoltage op aangedreven apparatuur moeten beheren.

Wanneer een aardlek zich voordoet, zal de aardlekstroom net als bij een direct geaard systeem lopen, maar de sterkte is heel beperkt (maximaal een paar ampères, normaliter 10 of minder) door een nulgeaarde weerstand. Deze beperkte stroom heeft verschillende voordelen: hij volstaat om aardlekken te detecteren en te lokaliseren; hij veroorzaakt geen escalerende lekpuntschade; hij escaleert niet in een overslaand aardlek en hij beperkt het aanrakingspotentieel (het voltage tussen het frame van de apparatuur en de aarde) op draagbare of mobiele belastingen tot een veiliger niveau.

Het is belangrijk om op te merken dat het leiding-aardevoltage van de niet-lekkende fases zal toenemen tijdens een aardlek; dit vergroot de waarschijnlijkheid van een tweede aardlek. Dit vereist een betrouwbaar isolatiesysteem dat niet alleen leiding-aarde is, maar ook leiding-leiding. Weerstandsaarding verkleint het risico van een leiding-aardeoverslag en maakt systemen veiliger, maar het beperkt niet de leiding-leidingoverslagenergie.

Geaarde systemen met hoge weerstand kunnen niet vertrouwen op overstroombeschermingsapparaten, zoals stroomonderbrekers en zekeringen, als bescherming tegen aardlekken.  In veel gevallen mogen aardlekken in feite in het systeem blijven, totdat zij op een ordelijke en geplande manier kunnen worden gerepareerd.

Het is noodzakelijk om een aardlekdetectiesysteem te installeren, omdat de aardlekstroom niet wordt onderbroken als gevolg van overstroom. Als ze goed zijn ontworpen, kunnen dergelijke systemen ook een lekkende takvoeding, schakelinstallatie of belasting snel lokaliseren. Dergelijke systemen vertrouwen echter op de integriteit van de nulaardingsweerstand.

How does a HRG system work?

Voordelen van geaarde systemen met hoge weerstand

Aarding met weerstand wordt voor verschillende doeleinden gebruikt:

Het vermindert verbrandings- en smelteffecten in defecte apparatuur

Het vermindert het risico van elektrische schokken voor personeel

Het vermindert de daling in het leidingvoltage terwijl een aardlek wordt afgehandeld

Het vermindert mechanische stress in circuits die aardlekstromen hebben

Het kan uitschakeling voorkomen in geval van een eerste aardlek

Het vermindert de waarschijnlijkheid van overslagen

  • Personeel dicht bij het aardlek is veiliger
  • Minder beschadiging van apparatuur

Deze worden ook genoemd in IEEE-standaard 142-2007: Aangeraden praktijken voor het aarden van industriële en commerciële elektriciteitsystemen (groenboek).

Aarding met hoge weerstand gebruikt de beste attributen van zowel direct geaarde als ongeaarde systemen, terwijl het kostenefficiënt blijft. Direct geaarde systemen kunnen de meest voorkomende vorm van stroomvoorzieningssystemen zijn, maar deze zijn ook heel risicovol. Het ongeaarde systeem wordt minder vaak in bepaalde sectoren en landen gebruikt, ondanks dat het bepaalde voordelen heeft.

Benut de voordelen van aarding met hoge weerstand

Kenmerken van geaarde systemen met hoge weerstand

Leiding-nulbelastingen

Omdat een nulvoltage wordt verhoogd tijdens een aardlek, mogen leiding-nulbelastingen niet worden aangewend bij gebruik van een geaard systeem met hoge weerstand. Voor de meeste industriële faciliteiten is dat ongeveer 15 % van de totale systeembelasting. Deze kan worden opgevangen door een isolatietransformer te installeren om deze belastingen te leveren, terwijl verder de voordelen van een geaard systeem met hoge weerstand worden benut.

Intermitterende aardlekken

Er zijn zorgen over de mogelijkheid om intermitterende aardlekken te detecteren. Aangezien de meeste aardlekmeters alleen constante aardlekken laten zien, reageren zij niet indien de lekstroom zich met tussenpozen voordoet en het is heel onwaarschijnlijk dat onderhoudspersoneel aanwezig is op het exacte moment dat een intermitterend aardlek plaatsvindt. De oplossing is om naar een geavanceerder monitoringsysteem te upgraden, zoals NGRM700, dat alarmen op een systeem kan detecteren en vastleggen met een tijd- en datumstempel ter ondersteuning van de probleemoplossing.

Onderhoud geaard systeem met hoge weerstand

Een ander aspect waarover technici zich zorgen maken, is het onderhoud van een geaard systeem met hoge weerstand. De nulaardingsweerstand is de sleutel. Indien de weerstand van het nul-aardepad (waar de nulaarding is gelokaliseerd) onder 75% van de gewenste waarde zakt, neigt het systeem naar directe aarding. 

Indien de weerstand te hoog is, bijvoorbeeld meer dan 125% van de gewenste waarde, neigt het systeem naar geen aarding. Sommige gebeurtenissen kunnen de betrouwbaarheid van de aardlekdetectie en mogelijkheid om het aanrakingspotentieel te beheren, beperken. Aangeraden wordt (en in bepaalde jurisdicties wettelijk vereist) om de weerstand van de nulaarding voortdurend te monitoren. 

De NGRM700 doet dit naast andere functies (aardlekdetectie gelijkstroom of wisselstroom, meting nulvoltage en -stroom, monitoren van fasevoltage, vastlegging en communicatie van gegevens).

Aardleklocatie

Net als ongeaarde systemen bestaat er de mythe dat het lastig en tijdrovend is om een aardlek in een geaard systeem met hoge weerstand te lokaliseren. Hoewel in sommige sectoren een aardlek misschien geen stillegging vereist, wordt aangeraden om het lek te verhelpen voordat een tweede zich voordoet. 

Maar net als bij met EDS uitgeruste zwevende systemen van Bender maakt RCMS-technologie van Bender die wordt gebruikt op geaarde systemen met hoge weerstand snelle lokalisering van aardlekken mogelijk en biedt een onderbrekingsvertraging voor het isoleren van de defecte voeding binnen een gekozen tijdsperiode, wat de gebruiker in staat stelt om onderhoudsacties in te plannen.

Tweede aardlek

In het zeldzame geval dat een tweede aardlek zich voordoet voordat het eerste kan worden verholpen, is er sprake van een fase-aarde-fase-aardlek dat schade kan veroorzaken. 

Bender kan geavanceerde monitoringssystemen leveren, die het tweede lek detecteren en de minst belangrijke lekkende voeding kunnen onderbreken, waardoor de belangrijkere voedingen kunnen blijven doorgaan. Bepaalde niet-essentiële belastingen kunnen ook worden geprogrammeerd om te onderbreken bij het eerste lek en zo een fase-faselekincident te helpen voorkomen.

Conclusie

Met zekerheid kan worden gezegd dat het geaarde systeem met hoge weerstand net als het niet-geaarde (zwevende) systeem een zeer effectieve keuze is met bijna geen negatieve bijkomstigheden zolang goede monitoringstechnologie is geïnstalleerd. Terwijl het niet-geaarde (zwevende) systeem de series iso685 en EDS gebruikt om aardlekken te detecteren en te lokaliseren, heeft het geaarde systeem met hoge weerstand de series NGRM700 en RCMS voor deze functies.

Typische toepassingen voor aarding met hoge weerstand

Er zijn vele soorten systemen die gewoonlijk een geaarde elektriciteitsvoorziening met hoge weerstand gebruiken. Veel van hen vereisen normaliter grote beschikbaarheid, betrouwbaarheid en grondige veiligheid voor hun personeel en apparatuur.

Een van de sectoren die het vaakst aarding met hoge weerstand gebruikt, is de mijnbouwsector. 

Vuil, vocht, trillingen, extreme temperaturen, hoogte, grote systemen en zware machines zijn oorzaken van verzwakte isolatie en schade die ernstige risico's kunnen veroorzaken. Veel apparaten in de mijnbouw zijn mobiele of beweegbare apparatuur. Aarding met hoge weerstand is de ideale keuze voor mijnbouwapparaten op elk niveau. 

In tegenstelling tot normale installaties vereisen de elektriciteitsregelgeving en -standaarden voor mijnbouw zowel geaarde systemen met hoge weerstand als onderbreking bij eerste lek. Om de apparatuur die wordt uitgeschakeld te minimaliseren, zijn elke voeding en bepaalde individuele belastingen beschermd met aardlekrelais om selectieve coördinatie van de onderbreking mogelijk te maken. De lekkende apparatuur wordt ontladen, terwijl de rest in gebruik blijft.

Andere installaties vertrouwen op aarding met hoge weerstand om te kunnen blijven werken met een aardlek. Raffinaderijen, zaagfabrieken, petrochemische faciliteiten, fabrieken, pijplijnen, voedselverwerking en pulpfabrieken zijn slechts enkele sectoren die aarding met hoge weerstand hebben ingevoerd als elektrisch standaardsysteem. 

De systemen blijven niet alleen operationeel in geval van een eerste aardlek (wanneer beheerst tot 10 A of minder), maar het is ook makkelijk om het lek te lokaliseren en lekken op hoger niveau te voorkomen.

Aarding met hoge weerstand en beschermende relais

In een direct geaard systeem is het enige obstakel voor een aardlekstroom de systeemimpedantie. Aardlekstroom lijkt qua sterkte op een kortsluitingsstroom. Overstroombeschermingsapparaten worden geactiveerd. Zij schakelen de stroom uit als er een lekstroom is, ongeacht waar deze loopt. 

Deze gemakkelijke methode om schadelijke effecten van aardlekken te voorkomen, werkt niet in zwevende systemen of geaarde systemen met hoge weerstand, omdat een hoge lekstroom nodig is om overstroombescherming te activeren. Een ongeaard systeem vereist een alternatieve benadering voor stroomdetectie; idealiter isolatiemonitoring. 

In een geaard systeem met hoge weerstand kunnen stroomdetecterende beschermingsrelais worden gebruikt om aardlekken te detecteren en te lokaliseren. Deze relais kunnen worden gebruikt om te onderbreken of alleen te alarmeren. Het is de vraag wat de wisselwerking tussen hun output en de rest van het elektriciteitssysteem zal zijn. 

Wees gerust dat het, ongeacht de systeemconfiguratie, door Bender kan worden bewaakt.

Downloads

TypeNaamMaatTaalTijdstempelD-/B-Nummer

Producten

Ohms geaarde netten

LINETRAXX® NGRM700

De geavanceerde aardingsweerstandsmonitor voor hoogohmig geaarde netten

Ohms geaarde netten

LINETRAXX® NGRM700

De geavanceerde aardingsweerstandsmonitor voor hoogohmig geaarde netten

Details
qhy4raey

Heeft u vragen?

Neem contact op! Onze medewerkers helpen u graag verder.

Naar contactformulier