Het IT-systeem ("ongeaard systeem") is in vergelijking met het TN- of TT-systeem ("geaard systeem") een zelden toegepaste netvorm - maar het zou vaker het betere alternatief zijn.
Waarom stelt men zich in de praktijk tevreden met slechtere alternatieven?
Het antwoord is waarschijnlijk: uit gewoonte, uit gemak, uit onwetendheid. Het IT-systeem is in de praktijk niet zeer bekend. Het wordt nauwelijks behandeld in universiteiten en opleidingscentra. Zo heeft het geaarde systeem zich als standaard gevestigd en verspreidt het zich steeds meer.
Het IT-systeem wordt zelden aangetroffen, en dan vooral daar waar men niet buiten de voordelen kan. Dit is bijvoorbeeld het geval in operatiekamers en intensive care units of in seingevingstechnologie bij het spoor. Waarom? Omdat het hier over mensenlevens gaat. Maar gaat het bij de electriciteitsvoorzieningssysteem uiteindelijk niet altijd om mensenlevens?
Het IT-systeem onderscheidt zich voornamelijk van het TN- of TT-systeem door een geleidende verbinding tussen het sterpunt van de transformator, die het systeem voedt, en de aarde. Het is aanwezig in het geaarde systeem, maar niet in het ongeaarde systeem.
Wat is dan het grote verschil in de werking, als de uitvoering nauwelijks verschilt? Als een persoon in een onbeschadigd, niet geaard systeem een onder spanning staande behuizing aanraakt, gebeurt er: NIETS! Waarom? Er vloeit wel een stroom, maar deze is zeer klein, omdat het van de lekcapaciteit afhangt en de behuizing geaard is.
Hoe zit dat bij geaarde systemen? Hier zorgt u vooraf voor een gesloten circuit en wacht u in zekere zin op de storing. Als in dit geval een persoon een onder spanning staande geleidende behuizing vastneemt, zou zonder een beveiliging tegen overbelasting, door de laagohmige verbinding naar de voedingstransformator onmiddellijk een lekstroom door de persoon gaan. Om er zeker van te zijn dat de noodzakelijke beveiligingstechnologie op dat moment ook werkt, moet deze regelmatig worden gecontroleerd.
Maar hoe vaak gebeurt dat eigenlijk?
Via zogenaamde isolatiefoutenopsporingssystemen (IFLS) kunnen installatiefouten gelokaliseerd worden tijdens het in bedrijf zijn of bij uitgeschakelde toestand.
Hiervoor zijn er apparaten voor een vaste installatie en mobiele toestellen ter beschikking. Dit is in principe ook mogelijk in geaarde systemen, gebaseerd op differentiaalstroomtechnologie (RCM), maar met de beperking dat dit alleen werkt in ingeschakelde systemen en, in tegenstelling tot het IT-systeem, beperkt blijft tot asymmetrische isolatiefouten.
In een ongeaarde systeem is bij een isolatiefout - ook niet bij een intens aardlek - geen uitschakelen nodig.
Daarom zijn IT-systemen verplicht in bijv. intensive care afdelingen. Bij een installatiefout worden de levensbehoudende apparaten verder gevoed. In het algemeen is het IT-systeem uitermate geschikt voor alle toepassingen waarbij stilleggingen ongewenst, nefast of duur is - in de procesindustrie, in datacenters, in automatisering, in principe overal.
Alle soorten stuurstroomcircuits zijn uiterst belangrijk. Foute besturing en het uitvallen van stuurstroomcircuits - bijv. in een transformatorstation of een atoomcentrale - kunnen ernstige gevolgen hebben. Op basis van de informatie van het isolatiebewakingsapparaat kunnen in het IT-systeem onderhouds- en reparatiemaatregelen op lange termijn worden gepland en ongeplande storingsopsporingsactiviteiten worden vermeden.
Een ander doorslaggevend voordeel is dat een verslechtering van het isolatieniveau direct kan worden gedetecteerd.
In een geaard systeem kunnen lekstromen met behulp van geavanceerde differentiële-stroomtechnologie (RCM-technologie) in het single miliamperebereik worden opgelost - maar niet verder. Zelfs als alleen de ohms-componenten van de differentiële stroom kunnen worden gekozen, betekent dit dat bij een netspanning van 400 V en een resolutie van 10 mA de verslechtering van het isolatieniveau onder 40 k kan worden gedetecteerd.
In een IT-systeem kunnen symmetrische fouten worden gedetecteerd door middel van een actief isolatiebewakingsapparaat. Symmetrische fouten zijn isolatieafwijkingen van dezelfde grootte bij alle buitengeleiders.
Zulke fouten zij niet buitengewoon. Bijvoorbeeld in fotovoltaïsche installaties verslechteren de isolatiewaarden vaak gelijk aan de plus- en minzijde.
Symmetrische fouten ontdekken
Differentieelschakelaars voor zuivere DC-netwerken zoals batterijsystemen zijn momenteel niet beschikbaar. Mogelijkheden hiervoor zijn apparaten voor differentiële stroombewaking (RCM) met een gelijkstroomvoedingsspanning of het ontwerp als IT-systeem met isolatiebewaking.
De ISOMETER® iso685 heeft ook het voordeel dat het in DC-netwerken aangeeft of de fout zich aan de plus- of minzijde bevindt.
Als er batterijsystemen, omvormers, DC/DC-converters enz. in het AC-net staan, zijn DC-lekstromen mogelijk.
De wijdverbreide RCD's van het type A voor zuivere AC-netwerken zijn hiervoor ongeschikt. Hier kunnen in een geaard netwerk alleen RCD's van het type B worden gebruikt of moet er op andere manieren (met behulp van RCM-technologie) voor worden gezorgd dat bij DC-stromen boven 6 mA, de installatie wordt uitgeschakeld.
Een zinvol alternatief is om het systeem als een ongeaard netwerk te gebruiken en te bewaken met een isolatiebewakingsapparaat.
Omdat een isolatiebewakingsapparaat actief meet, kan het ook IT- of TN-systemen bewaken met alle polen uitgeschakeld.
Dit is bijvoorbeeld belangrijk voor wisselverwarmingstoestellen, brandbluspompen op schepen, redundante koelsystemen in kerncentrales. Zo kan men bijvoorbeeld ook in de zomer detecteren wanneer een wisselverwarmingssysteem een isolatiefout heeft en kan deze tijdig worden gerepareerd. Anders zou de fout pas worden opgemerkt bij het aanschakelen in de winter - in de vorm van een onmiddellijke uitval van de installatie op het moment dat ze wordt gebruikt.
Het in het IT-systeem voorgeschreven isolatiebewakingsapparaat bewaakt permanent de isolatiewaarde.
Bij de regelmatige controles wordt daarentegen alleen de huidige isolatietoestand geregistreerd. Die kan direct na de test dramatisch verslechterd zijn en dan lange tijd onopgemerkt blijven.
Permanente bewaking is ook mogelijk in het geaarde systeem door het extra gebruik van differentiaalstroombewakingssystemen (RCM-technologie).
Isolatiefouten in elektrische installaties zijn de meest voorkomende oorzaak van brand. In het IT-systeem is de kans op brand erg klein.
Ten eerste kunnen isolatiefouten in een vroeg stadium van hun ontwikkeling worden gedetecteerd en verholpen. Ten tweede vloeit er door het ontbreken van een laagohmige retourweg bij een isolatiefout, geen stroom die groot genoeg zou zijn om brand te veroorzaken. Ook hier geldt opnieuw de beperking voor systemen met beperkte netlekkagecapaciteit.
De ISOMETER® iso685 en iso1685 zijn in staat om jarenlang onafgebroken netwerkparameters op te tekenen met toewijzing van datum en tijd.
In combinatie met andere opgetekende systeemgebeurtenissen maakt dit een evenement-gebaseerde foutenanalyse mogelijk en wordt het gemakkelijker om sporadisch optredende fouten te lokaliseren en te elimineren, alsook de beslissingen voor toekomstige investeringen te verbeteren. De evaluatie kan op het apparaat zelf of via ethernet worden uitgevoerd.
De huidige netwerken bevatten steeds minder lineaire (ohmse) belastingen. De gloeilamp is vervangen door spaarlampen of LED' s, computers en televisies zijn via DC/DC- omzetters op het elektriciteitsnet aangesloten, de wasmachine bevat een frequentieomvormer en voor motoren in de industrie worden frequentieregelaars in grote getale gebruikt.
Een hoogrendabel isolatiebewakingsapparaat in het IT-systeem heeft daarmee geen probleem en meet de isolatiewaarde van het gehele netwerk correct. Het IT-systeem is bijzonder geschikt voor gebruik met omvormers, omdat in het IT-systeem, zelfs bij een grote isolatiefout in het tussencircuit van grote omvormeraandrijvingen, door de DC-stromen en de daarmee gepaard gaande verzadigingseffecten in ijzeren kernen, de inductieve elementen van voedingsgeneratoren en transformatoren niet worden gestoord.
De ISOMETER® iso685 is ontwikkeld voor de bewaking van netwerken met frequentieregelaars en maakt een logische combinatie van systeemparameters mogelijk om het automatisch uitschakelen van aandrijvingen in kritieke systeemomstandigheden te activeren. Foutdifferentiatie in omvormeraandrijvingen volgens tussenkring en motorzijde is met de iso685 zonder extra inspanning en zonder verdere apparaten mogelijk.
In geaarde systemen veroorzaken zwerfstromen vaak problemen. Dit zijn stromen die niet via de L, N en PE geleiders stromen maar andere wegen zoeken.
Ze veroorzaken corrosie en putcorrosie aan pijpleidingen, bliksembeveiligingssystemen, kogellagers, funderings-aardelektrodes en andere geleidende delen. Ze kunnen leiden tot de vernietiging van schermen van signaalkabels en zelfs tot brand en er kan daardoor magnetische verstoring optreden die problemen veroorzaakt met computer- en communicatiesystemen. Aangezien in het ongeaarde systeem het retourpad naar het sterpunt van de transformator niet gesloten is, kunnen zwerfstromen zich niet verspreiden in ongeaarde systemen.
IEC 62109-1:2010 beschrijft de mogelijkheid om de overspanningscategorie van CAT IV tot CAT III te reduceren, door te isoleren via een scheidingstransformator, opto-elekrische isolator of soortgelijke galvanische isolatie, omdat transiënten minder hoge stromen tot gevolg hebben, in vergelijking met aardingssystemen.
IT-systemen moeten niet te groot zijn
Zeer grote IT-systemen kunnen onoverzichtelijk worden en ongewild een hoge netlekkagecapaciteit vertonen. Het is daarom aan te raden om zeer grote IT-systemen in aparte eenheden op te splitsen met scheidingstransformatoren, wat extra kosten en prestatieverliezen meebrengt, maar meestal van te verwaarlozen omvang.
De indeling in galvanisch gescheiden subsystemen heeft in elk geval ook voordelen, zoals het filterend effect tegen verstorende variabelen of de mogelijkheid om de spanningen individueel aan te passen aan de verbruikers. Wat een zeer groot systeem is, moet geval per geval worden beoordeeld en hangt af van de systeemparameters. De grootste fotovoltaïsche velden ter wereld kunnen bijvoorbeeld volledig worden bewaakt door een individuele ISOMETER® van het type isoPV. Dit betekent dat één enkele ISOMETER®, ondanks een installatie die tien of meer voetbalvelden groot is, een defecte contactdoos, een beschadigde kabel of fotovoltaïsche module niet mist.
Spanningsverhoging bij isolatiefouten
In een IT-systeem met een isolatiefout op één geleider stijgen de buitengeleidingsspanningen van de andere geleiders ten opzichte van het aardpotentiaal.
Bij een volledige aardingsfout van een geleider in het 230V-net stijgen de spanningen van de andere geleiders tot ca. 400 V ten opzichte van het aardpotentiaal. Systeemcomponenten waarbij het potentiaal boven de aarde een rol speelt, met name Y-condensatoren en overspanningsbegrenzers, moeten daarom geschikt zijn voor de maximale nominale spanning. De spanningstoename kan vermeden worden door de secundaire zijde van de transformator in deltavorm uit te voeren.
Het IT-systeem heeft vele voordelen ten opzichte van geaarde systemen en is niet alleen geschikt voor de hoge eisen in de operatiekamer of in een kerncentrale, maar vrijwel overal. Vandaag de dag wordt het vaak zelfs nog niet eens overwogen, hoewel het een betere keuze zou zijn.
De nieuwste generatie isolatiebewakingsapparatuur biedt de gebruiker vele economische en technische voordelen. Soms worden de kosten van een isolatiebewakingsapparaat aangehaald als argument tegen een IT-systeem, maar het tegendeel is waar: gezien de hierboven genoemde voordelen en de daarmee gepaard gaande economische resultaten, is het gebruik in de commerciële sector altijd de moeite waard!
| Naam | Type | Maat | Taal | Tijdstempel | D-/B-Nummer |
|---|---|---|---|---|---|
| Product Overview ISOMETER®/ISOSCAN® | Productoverzichten | 5.3 MB | EN | 2024/02/1616.02.2024 | |
| Why the IT System is Often the Best Choice for Power Supply Systems of All Types | Technisch artikel | 3.0 MB | EN | 2019/07/1111.07.2019 | |
| High Availability for Reliable Operation in Waste Water Treatment Facilities | Technisch artikel | 601.8 KB | EN | 2019/05/1313.05.2019 | |
| IT System Ensures Electrical Safety at the Munich Airport | Technisch artikel | 284.0 KB | EN | 2019/05/1313.05.2019 | |
| The Stone Age Meets Modern Network Protection Technology | Technisch artikel | 338.5 KB | EN | 2019/05/1313.05.2019 | |
| The Largest Photovoltaic System in Latin America | Technisch artikel | 447.8 KB | EN | 2019/05/1313.05.2019 |
Producten
Isolatiebewakingsapparaat voor veeleisende toepassingen
Aardfoutzoeksysteem voor het lokaliseren van isolatiefouten in hoofdstroomcircuits.
Isolatiebewakingsapparaat voor veeleisende toepassingen
Aardfoutzoeksysteem voor het lokaliseren van isolatiefouten in hoofdstroomcircuits.
