Tips & tricks voor meting spreidingsweerstand
Een correcte aarding is van levensbelang voor de gebruikers. Het AREI legt dan ook terecht maximumwaarden op aan de spreidingsweerstand. Het is evenwel niet altijd evident om die waarde te bereiken. In dit artikel gaan we – ook letterlijk – dieper in op deze boeiende materie.
Waarom aarden?
Bij een elektrisch probleem aan een toestel wordt een foutstroom gecreëerd, die niet via een ander traject zijn weg zal zoeken naar de aarde. Die andere weg kan door een persoon lopen, waardoor een zeer potentieel gevaarlijke situatie ontstaat. We mogen hier zeker niet te lichtzinnig over gaan, want een schok vanaf 30 mA kan al dodelijk zijn. De keuring zal daarom effectief nameten of de waarde beantwoordt aan de AREI-regels.
Aardingslus
Voor elk nieuw gebouw waarvan de bodem van de funderingssleuf van een gedeelte of de gehele fundering op ten minste 60 cm diepte ligt, moet op de bodem van de funderingssleuf een aardingslus worden aangebracht. Die bestaat ofwel uit een volle geleider uit blank of verlood koper, ofwel uit zeven samengeslagen draden van halfsoepel koper, met een rondvormige doorsnede van 35 mm2 en zonder las. De uiteinden van deze aardingslus of de uiteinden van de draadstukken moeten altijd bereikbaar blijven. Indien deze lus bestaat uit meerdere in serie geplaatste geleiders, dan moeten de aansluitingen van elke geleider bereikbaar zijn. (Foto: Vinçotte)
Invloedsfactoren
In sommige gevallen zal de eigen meting niet overeenstemmen met de meting van de keurder. Daar zijn meerdere redenen voor te vinden, maar voor we daar aan toekomen, loont het de moeite om het fenomeen spreidingsweerstand te fileren. Wat we altijd voor ogen moeten houden, is dat we de weerstand zo laag mogelijk moeten houden. Sommige factoren hebben we niet in de hand, zoals de bodemweerstand. De elektrische weerstand van klei en leem is bijvoorbeeld een pak kleiner dan die van zand. Bovendien kan eenzelfde stof ook een andere weerstand hebben in een andere toestand. Zo is de weerstand van recent omgewoelde aarde een pak groter dan die van aangestampte aarde. Wat experimenteren met de locaties van de aardingspin kan soms al een duidelijk effect hebben. Ook de vochtigheidsgraad van de bodem heeft een zekere invloed op de bodemweerstand. Als er een zekere periode is tussen de eigen meting en de keuring, kan dit wel eens voor minder aangename verrassingen zorgen. Hetzelfde geldt voor mogelijk contact van de aardingspin met metaal in de ondergrond.
Een volgend potentieel probleem vormen de zwerfstromen, die de meting ferm in de war kunnen sturen. De zwerfstromen zijn meestal afkomstig uit dezelfde installatie en zijn heel moeilijk om zelf te bepalen en te elimineren via compensatie. Gelukkig zijn er vandaag zeer kwalitatieve toestellen op de markt die dit automatisch doen via automatische frequentieregeling.
Er zijn daarnaast nog meerdere factoren waarop we zelf invloed kunnen uitoefenen om de grootte van de spreidingsweerstand te beïnvloeden, waarbij we hieronder de belangrijkste bespreken.
Aantal aardelektroden
De meest gebruikte manier om de spreidingsweerstand te verlagen is wellicht een elektrode bijplaatsen. Door meerdere elektroden parallel met elkaar te verbinden, vergroot je als het ware het verspreidingsgebied. Je geeft de foutstroom zo meer ruimte om zich te verdelen, de weerstand verkleint en het eindresultaat is een effectievere afleiding van het gevaar. Let wel dat dit wel op de optimale onderlinge afstand moet gebeuren. Een elektrode die te dicht bij een voorgaande ingeslagen wordt, zal een pak minder effectief zijn, omdat de werkingsgebieden van beide te veel overlappen. Om de optimale afstand te weten te komen, maken velen gebruik van de vuistregel dat de onderlinge afstand minimaal moet gelijk zijn aan de diepte van de eerder geplaatste elektrode. Dit is ook een van de oplossingen om bij moeilijke ondergronden een adequaat resultaat te verkrijgen.
Diameter van de aardelektroden
De uiteindelijke spreidingsweerstand is in feite een optelling van meerdere deelweerstanden, met als 2 voornaamste de weerstand van de aardmassa rond de aardingspinnen en die van de aardelektrode en zijn verbinding. Voor situaties waarbij de vooropgestelde waardes net niet gehaald worden, kan het een optie zijn om een aardingsgeleider met grotere diameter te kiezen. Let wel dat dit effect eerder beperkt is. Als het verschil té groot is, wordt beter een extra pin aangebracht.
Langere/diepere aardelektroden
Zoals eerder aangehaald, kan de bodemweerstand onderling sterk variëren. Zeker bij nieuwbouw is er vaak een groot verschil tussen twee locaties door de invloed van graafwerken. Door de aardelektrode dieper in te slaan of door met langere aardingspinnen te werken, kan er op een makkelijke manier een goed resultaat worden geboekt. Dat de diameter vergroten niét maar de diepte verlengen wél tot een beter resultaat leidt, heeft vooral te maken met de grotere diepte die bereikt wordt. De bodemdichtheid is op diepte een pak consistenter en kleiner: uit onderzoek blijkt dat een verdubbeling van de lengte van de elektrode tot een weerstandsvermindering tot bijna 35% kan leiden.
Hoe best meten?
Vooreerst moet de installatie – afhankelijk van het type meting – spanningsloos gemaakt worden, want aan een installatie onder spanning mogen geen aardings- of weerstandsmetingen worden uitgevoerd. Dat kan eenvoudig door het loskoppelen van de aardelektrode – in de vorm van metalen pen of aardingslus – van de rest van de installatie door de aardingsonderbreker open te zetten.
Door dit te doen, heeft de installatie verder geen verbinding met de aarde meer en kan er met de meting worden begonnen. Let wel dat fouten in de installatie op dat moment niet langer via de aarding afgevoerd kunnen worden: vergewis u er dus altijd van dat er geen andere personen actief zijn in of rond het gebouw. De meting zelf verloopt meestal via de specifieke aardingsweerstandsmeter met behulp van hulpelektroden. Het achterliggende principe is de welbekende wet van Ohm: via een gekalibreerde spanningsbron wordt een stroom uitgezonden. Door deze zeer nauwkeurig te meten, kan de exacte weerstandswaarde worden berekend. Laat u er niet toe verleiden om slechts één keer de meting uit te voeren. Door de genoemde factoren (ondergrond, vocht, contact met metaal ...) is het aan te raden om meerdere metingen uit te voeren om zo mogelijke uitschieters uit te vlakken.
Er zijn verder diverse andere methodes om de meting uit te voeren.
Potentiaalverliestest
Bij deze meest bekende vorm worden twee aardingspennen in de aarde geslagen in een rechte lijn en op een vastgelegde afstand (+20 meter) van de aardelektrode. Hierbij wordt een vaste stroom tussen de buitenste pen en de aardingspen aangelegd en volgt de meting uit de toepassing van de wet van Ohm. Belangrijk bij deze methode is de plaatsing van de probe. Zij moet te allen tijde buiten het werkingsgebied van de aardelektrode en de hulpaardingspen. Mocht dit niet gebeuren, dan kunnen de effectieve weerstandszones elkaar overlappen en zal de meting niet correct zijn.
Om de nauwkeurigheid van de resultaten te controleren en er zeker van te zijn dat de aardingspennen zich buiten de werkingssferen bevinden, moet de binnenste aardingspen (probe) 1 meter in één van beide richtingen worden verplaatst en moet er een nieuwe meting worden uitgevoerd. Als de meetwaarde aanzienlijk afwijkt (30%), moet u de afstand tussen de te testen aardelektrode, de binnenste aardingspen (probe) en de buitenste aardingspen (hulpaardingspen) zo lang vergroten tot de meetwaarden redelijk constant blijven wanneer u de binnenste aardingspen (probe) verplaatst.
Selectieve meting
De selectieve test komt in hoge mate overeen met de potentiaalverliestest, omdat dezelfde metingen worden uitgevoerd, maar dan op een veel veiligere en eenvoudigere manier. Dit komt omdat bij de selectieve test de te testen aardelektrode niet losgekoppeld moet worden van de aansluiting op de installatie. De technicus hoeft zijn eigen leven niet in gevaar te brengen door het loskoppelen van de aarding, en evenmin ander personeel of elektrische apparatuur aan gevaar bloot te stellen doordat de betreffende installatie niet langer geaard is.
De werkwijze is gelijkaardig aan de methode met de potentiaalverliestest: ook hier worden twee aardingspennen in de aarde geplaatst in een rechte lijn en op enige afstand van de aardelektrode. Normaal is een onderlinge afstand van 20 meter eveneens voldoende. De tester wordt vervolgens op de te testen aardelektrode aangesloten; dus zonder loskoppeling. In plaats daarvan wordt een speciale stroomtang om de aardelektrode geplaatst, die de effecten van de parallelle weerstanden in een geaard systeem elimineert, zodat alleen aan de betreffende aardelektrode een meting wordt uitgevoerd.
Elektrodeloze meting
Deze techniek maakt het losmaken van parallelle aardpennen en het zoeken naar de correcte locaties voor het aanbrengen van hulppennen overbodig. U kunt de aardingstesten zo ook uitvoeren op plaatsen die daarvoor niet aanmerking kwamen. Denk bijvoorbeeld aan: binnenin gebouwen, rond hoogspanningsmasten, of waar de toegang tot de aarde beperkt is. Bij deze test wordt de aardingstester aan de aardingspen of een connectorkabel aangebracht. Aardingspennen zijn hier overbodig. De stroomtangtester bepaalt automatisch de aardingslusweerstand op deze aardingspen. Deze techniek is in het bijzonder geschikt voor aardingssystemen met meerdere aardingspennen, die gewoonlijk toegepast worden bij bedrijven of op industriële locaties. Als er slechts één aardverbinding is, zoals in veel woonsituaties het geval is, levert de elektrodeloze methode geen acceptabele waarde op en moet de potentiaalverliestestmethode worden gebruikt.
