Potentiaalvereffening in de badkamer
MINDER KOPER MEER VEILIGHEID
Jonge elektriciens weten niet beter. In een badkamer moeten de vreemde geleidende delen die bij een defect onder spanning komen te staan, worden verbonden met de potentiaalvereffeningsleiding. De verbazing was groot toen bij de laatste wijziging van NEN 1010 de installatiemethode ingrijpend werd vereenvoudigd. Ouderen herkenden de nieuwe methode uit de NEN 1010 van 1962. Zijn we met de wijziging terug bij af? Verslag van een onderzoek.
In de badkamer is sprake van een verhoogd risico wanneer aanraakbare delen onder spanning staan. De lage weerstand van de vochtige huid en het aanwezige water leidt tot een grote, mogelijk dodelijke stroom door het lichaam. Het spreekt voor zich dat elektrische installaties in de badruimte daarom aan een aantal bijzondere voorwaarden moeten voldoen. Zo is het verplicht om potentiaalvereffening toe te passen en alle vreemde geleidende delen in een badkamer te verbinden met een vereffeningsleiding, die weer is verbonden met de aardrail. Als de isolatieweerstand van het vreemde geleidende deel groter is dan 500 kW, kan de vereffening achterwege blijven.
Vreemde geleidende delen zijn een metalen douchebak of badkuip, de waterleidingen, de leidingen voor de mechanische ventilatiekanalen en de metalen delen van verlichtingsarmaturen. Ook rvs-wastafels en toiletpotten, metalen afvoerleidingen en constructiedelen kunnen in bepaalde situaties vreemde geleidende delen zijn.
VEREFFENINGSLEIDING
In de woningen die zijn geïnstalleerd voor 1984 werd de vereffeningsleiding eenvoudig verbonden met de veiligheidsaarde in de badkamer. Tussen 1984 en de laatste wijziging van NEN 1010, 5e druk, moest de vereffeningsleiding met een vertinde koperdraad vanaf de meterkast worden aangesloten. In de laatste wijziging van NEN 1010, 5e druk, wordt de vereffeningsleiding weer verbonden met de beschermingsleiding in de centraaldoos in het plafond van de badkamer.
In het onderzoek `De elektrotechnische kwaliteit van aardingssystemen in de Badkamer', dat is uitgevoerd door C+B Advies en Realisatie in opdracht van Uneto-VNI, zijn de consequenties van toepassing van de diverse versies van de NEN 1010 op de veiligheidsaspecten onderzocht. Ook is gekeken naar het effect van het gebruik van steeds meer kunststofleidingen voor de centrale verwarming en het leidingwater.
CENTRAAL AARDPUNT
In de NEN 1010, 2e druk,1962, is bepaald dat alle vreemde geleidende metalen delen zijn verbonden met een veiligheidsaarding. De verbinding met de veiligheidsaarde van de installatie gebeurde vanuit de lasdoos in de badkamer. Een centraal aardpunt (CAP) was niet voorgeschreven, de aansluitpunten werden onderling doorgekoppeld.
De wasmachine, aangesloten op een separate groep, werd in de onderverdeling met de aardrail verbonden (afbeelding 1).
In NEN 1010, 3e en 4e druk en een deel van de 5e druk, zijn alle vreemde geleidende delen van een vereffeningsleiding voorzien. De afzonderlijke vereffeningsleidingen moeten op een CAP met elkaar zijn verbonden. Het CAP wordt rechtstreeks met de aardrail bij de verdeler verbonden met een draad van tenminste 4 mm2. In afbeelding 2 is een voorbeeld gegeven van een badkamerinstallatie volgens de 3e en 4e druk. De wasmachine, aangesloten op een separate groep, werd in de verdeler met de aardrail verbonden.
In de 5e druk van NEN 1010 (vanaf blad 10, NPR 5310) worden alle vreemde geleidende delen en alle gestellen van toestellen verbonden met een vereffeningsleiding. Deze potentiaalvereffening moet plaatselijk zijn, dus toegepast in de badruimte. De afzonderlijke vereffeningsleidingen moeten op een CAP binnen de badkamer met elkaar worden verbonden. Het CAP wordt met de aarddraad in de lasdoos verbonden (afbeelding 3). De wasmachine, aangesloten op een separate groep, wordt in de badkamer met het CAP verbonden.
VERANDERINGEN ZINVOL?
Toen de derde en vierde druk moesten worden toegepast konden significante spanningsverschillen optreden tussen elektrische toestellen en vreemde geleidende delen.
Uit de berekeningen en de metingen blijkt dat bij de huidige installatievoorschriften de spanningsverschillen tussen elektrische toestellen en vreemde geleiden-de delen verwaarloosbaar zijn. Terecht is gedeeltelijk terug gegaan naar de eisen uit NEN 1010 2e druk:1962. De veranderingen zijn ook zinvol, omdat in de huidige badkamer meer gebruik van elektrische apparaten wordt gemaakt. Conclusie is dan ook dat door alle aard- en vereffeningleidingen met elkaar te verbinden de veiligheid flink wordt verhoogd.
BEREKENINGEN
De veiligheidssituatie wordt berekend uitgaande van een afstand van de meterkast tot het aansluitpunt van 25 M. Leidingweerstand toestelleiding:
Ohmse weerstand: RI = o,i8 W
impedantie: Xl = 0,002 W, ZI = 0,0654 W
De impedanties zijn verwaarloosbaar en zijn buiten beschouwing gelaten.
In afbeelding 4 is het vervangend schema getekend voor de situatie volgens afbeelding 2 waarin zich een aardsluiting in een toestel voordoet.
In de 2e en de 5e druk van NEN 1010 zijn de weerstand-verschillen tussen de beschermleiding(en) van toestellen en de vereffeningsleidingen verwaarloosbaar klein, waardoor het spanningverschil tussen omhullingen van elektrische toestellen en de vreemde geleidende delen nagenoeg nul volt zal zijn. Bij een aardsluitstroom Ik = 300 A in de huisinstallatie zal de spanning ruim onder de veilige spanning van 12 V blijven. In een woninginstallatie zal de aardsluitstroom deze waarde vrijwel niet kunnen bereiken.
Voor de 3e en 4e druk van NEN 1010 hebben de verschillen in weerstand wel een significant spanningverschil tot gevolg.
De weerstand van de keten bedraagt:
(ZI + Rb) + R-fase + Ra = 2,68 W
De stroom Ik in de keten bedraagt:
Ik = U/R = 230/2,68 = 85,8 A
De spanningsval over de Pe-draad vormt het spanningsverschil tussen het CAP en het toestel met de isolatiefout.Het spanningsverschil bedraagt:
R Pe-leiding x Ik = 0,18 x 85,8 = 15,4 V
In grafiek i is de aanraakspanning, bij de berekende Ik, in relatie tot de lengte van de beschermleiding grafisch weergegeven.
De berekende spanning van 15,4V bij 25 m beschermleiding is de minimaal aanwezige spanning. Bij lagere weerstandwaarden zal de kortsluitstroom toenemen en daarmee ook het spanningverschil. Bij een overstroom van 250 A bedraagt de aanraakspanning 45 V. In een nagebouwde situatie is de berekening door metingen bevestigd.
