Een ATEX-omgeving in de praktijk – deel 4/4

Uchtman is continu bezig met het ontwikkelen en delen van kennis op het gebied van installatietechnologie en energietransitie in de mobiliteitssector. In 4 delen nemen we je mee in de wereld van vereffening in een ATEX-omgeving.

We gaan terug naar de praktijk. Wanneer we een installatie beschouwen in een ATEX-omgeving, moet de veiligheid van mens en materiaal gewaarborgd zijn.
Om dit te realiseren, is het belangrijk dat we het potentiaal in de gehele installatie op hetzelfde niveau houden. We moeten ook kijken naar de plekken waar verstoringen kunnen ontstaan. Verstoringen kunnen bestaan uit kortsluiting en/of interferentie (zoals statische elektriciteit of blikseminslag). Op die plekken moeten we passende maatregelen nemen.

Kortsluiting
Overal waar we met elektriciteit werken, moeten (metalen) elektrisch geleidende delen geaard (vereffend) worden. Daarbij moeten we er rekening mee houden dat metalen constructies onderbroken kunnen zijn. In zulke gevallen moeten we die delen overbruggen.
Deze vereffening moet de kortsluitstroom van de installatie of het toestel kunnen verwerken. Dat betekent volgens de NEN 1010:
• Een beschermende vereffeningsleiding moet altijd verbonden zijn met een hoofd-aardrail.
• Gebruik maximaal 6 mm² koper of 50 mm² staal (NEN 1010 – 544.1).
• Meerdere metalen constructies mogen de veiligheid niet onderbreken – ze moeten dus aan elkaar verbonden zijn.
• De doorsnede van de vereffeningsleiding moet minimaal gelijk zijn aan die van de beschermende aardleiding (NEN 1010 – 544.2).

Bescherming tegen hoogfrequente verstoringen
Zoals we in de eerdere delen besproken hebben, is een verstoring in een systeem al snel hoogfrequent, juist omdat deze in een kort tijdsbestek plaatsvindt.
We moeten dus op zoek naar plekken waar deze verstoring kan ontstaan. De grootste verstoringen vinden plaats tijdens verplaatsing of verlading van een medium. Laten we eerst kijken naar verplaatsing.
Verplaatsing gebeurt vaak via leidingen of lopende banden (die laatste laten we nu even buiten beschouwing). Op zich levert het verplaatsen van een medium door een leiding weinig tot geen verstoring op. Het probleem ontstaat echter doordat leidingen vaak worden onderbroken door bijvoorbeeld flenzen, meetinstallaties of kleppen. Op deze onderbrekingspunten treedt wél verstoring op.
In de afbeelding laten we zien dat een flens een verstoring veroorzaakt in het medium, waardoor statische elektriciteit ontstaat. Om te zorgen dat dit geen effect heeft op het medium, moeten we zorgen dat het potentiaal vóór en ná de flens gelijk is. Dat doen we door de flens te overbruggen met een litze.
We gaan hierbij uit van een leiding die elektrisch geleidend is. Is dat niet het geval, dan moet de flens worden vereffend met een hoofdvereffeningsleiding.
Naast flenzen komen er ook kleppen voor in leidingen. Hiervoor geldt dezelfde aanpak. Anders wordt het wanneer er bijvoorbeeld een flowmeter wordt geplaatst. We moeten dan eerst vaststellen hoe deze meter werkt. In ons voorbeeld is gekozen voor een vortex-flowmeter, die de verstoring zelf gebruikt als meetprincipe voor de stroomsnelheid. Wanneer we deze meter zouden aansluiten op de vereffening, verstoren we dus juist de meting.

Verlading
Naast obstakels in leidingen, krijgen we ook te maken met verladingspunten. In dit stuk richten we ons op gassen en vloeistoffen. Andere media vragen om een andere aanpak.
Bij verlading ontstaan meerdere verstoringen tegelijk. Het voertuig (zoals een boot of vrachtwagen) heeft zich verplaatst en daarbij een eigen potentiaal opgebouwd. We moeten er dus eerst voor zorgen dat het voertuig potentiaalvereffend wordt met de installatie (de plant), voordat we gaan verladen.

Vereffeningsmateriaal
Zoals in eerdere voorbeelden te zien is, is het materiaal van het vereffeningssysteem ook van belang. We hebben vastgesteld dat het gedrag van een hoogfrequente verstoring in een leiding anders is dan in een gewone vereffeningsleiding. Door het skin-effect wordt de effectieve oppervlakte van een massieve kabel zeer klein. Daardoor is een massieve kabel niet effectief voor hoogfrequente vereffening.
Hiervoor worden meeraderige kabels, zoals litze, gebruikt – die zijn veel geschikter voor het transporteren van hoogfrequente stroom.

Samenvatting
Zoals we in deel 1, 2, 3 en 4 hebben uitgelegd is het aanleggen en onderhouden van een vereffeningssysteem in een ATEX-omgeving geen eenvoudige taak. We moeten goed begrijpen waarvoor het systeem wordt gebruikt.
Bij elektrotechnische veiligheid is de frequentie minder van belang. Daar is het belangrijk dat geleidende delen worden verbonden met het aardingssysteem, om te voorkomen dat er spanning komt te staan op onderdelen die wij kunnen aanraken.
Bij een hoogfrequent systeem ligt dat anders: de frequentie zorgt ervoor dat het aardingssysteem zich anders gedraagt dan een ‘gewoon’ systeem. Daarom moeten we andere leidingen gebruiken, én het systeem als geheel beschouwen.
Wanneer ergens de vereffening niet goed doorloopt, ontstaat daar een potentiaalverschil – met alle gevolgen van dien.

Heb je vragen over een vereffeningssysteem? Of wil je graag met ons in gesprek over andere (electrotechnische) vraagstukken? We gaan graag met jou in gesprek.