have tegen gevaarlijke stromen door het lichaam, zorgen fundamenteel onderzoek en technische ontwikkelingen voor steeds meer bescherming tegen gevaren door elektrische bogen, vaak
“vlambogen” genoemd.
3.1 Aardlekstroom in laagspanningsschakelinrichtingen, distributiecircuits en eindcircuits
Aardlekstroom is de stroom die door een beschadigde zone loopt als gevolg van een gebrekkige isolatie15. Aardlekstroom brengt niet alleen direct mensen en dieren in gevaar, bijv.
ventrikelfibrillatie, maar is ook een mogelijke ontstekingsbron voor brand. Dit geldt ook voor schakelcombinaties, distributiecircuits en eindcircuits.
Deze aardlekstromen worden tegenwoordig meestal herkend door beveiligingscomponenten die, om te reageren, alleen de stroom herkennen die optreedt bij een fout, deze evalueren en het
betreffende circuit afschakelen bij overschrijding van een “drempelwaarde”. (Uitzondering: het systeem voor optische identificatie van bogen vermeld in het gedeelte 3.2.)
Met betrekking tot kortsluitingen of aardfouten, lag bij beschermende overwegingen de nadruk tot dusver niet op seriële en parallelle elektrische vlambogen in eindgroepen (zowel voor nationale als internationale normen)16. Dit is momenteel aan het veranderen, niet in het minst door de
goedkeuring van een internationaal geaccepteerd technisch voorschrift voor beschermingsmiddelen tegen vlambogen [10].
15 Definitie overeenkomstig ÖVE/ÖNORM E 8001-1:2010-03-01; In laagspanningsinstallaties specificeert deze definitie met name de stroom die naar de aarde loopt door een defecte isolatie en die het foutenbeschermingsmechanisme, indien aanwezig, in werking zet.
16 De enige uitzondering is Noord-Amerika. Zij beschikken als sinds de jaren 90 over beschermingsmiddelen die de identificatie van parallelle en later ook seriële elektrische bogen in eindcircuits mogelijk maken.
3.2 Vlamboogbeveiliging in laagspanningsschakelinrichtingen 3.2.1 Aanwezigheid van vlambogen
De volgende oorzaken kunnen verantwoordelijk zijn voor de ontsteking van vlambogen in laagspanningsschakelinrichtingen:
het ontstaan van condens (vocht in de schakelingen)
verontreiniging door afzetting van vreemde stoffen op railsystemen en onderdelen van schakelinrichtingen
kortstondige overspanning door onweer of overspanning door schakelen
vroege (niet opgemerkte) veroudering van isolatiemateriaal door sporadische of permanente thermische overbelasting
losse verbindingen, defecte contactpunten
werken aan delen van de schakelinrichting
Eén van de mogelijke gevolgen van vlambogen is de volledige vernietiging van de schakelinrichting.
Omwille van de hoge interne druk tot 15 - 25 t/m² bij optredende vlambogen, vormt de stalen behuizing een groot risico voor de omgeving en de aanwezige personen. Omwille van vlambogen, staan zijwanden, deuren en ingebouwde units vaak los van de behuizing van de schakelinrichting.
Een andere mogelijke impact van vlambogen is de opwekking en distributie van brand met een elektrotechnische oorzaak.
Vlambogen ontstaan zelden in de werkomgeving van dergelijke personen. Het is echter belangrijk om te beschikken over een betrouwbare bescherming tegen vlambogen, omdat deze ook kunnen
ontstaan bij correct uitgevoerde handelingen.
Vlambogen worden niet alleen veroorzaakt door of als gevolg van kortsluitingen, maar ook als delen onder spanning, zoals leidingen, kabelschoenen, schakelaars of zekeringen, worden losgekoppeld onder belasting, zonder dat hiervoor speciale voorzorgsmaatregelen zijn getroffen17 [23].
3.2.2 Vlamboogbeschermingssystemen
Een methode voor de snelle herkenning van vlambogen die al enkele jaren in de praktijk wordt gebruikt, is de registratie van het licht afkomstig van de vlamboog [9].
In dit proces worden elektrische bogen die optreden in de schakelinrichting geregistreerd binnen de eerste twee milliseconden na hun ontstaan. De netspanning die de elektrische boog voedt, wordt kortgesloten met een pyrotechnische kortsluiter in minder dan 2 ms, waardoor de energie uit de vlamboog verdwijnt. Deze kortsluiting wordt dan herkend en vervolgens afgeschakeld door de hoofdschakelaar.
Wanneer de vlamboog snel wordt geblust, zijn de gevolgen beperkt omdat wordt voorkomen dat door een significante temperatuurtoename ten gevolge van de vlamboog de schakelinrichting de maximumtemperatuur en -druk bereikt (Afbeelding 3-1).
17 ÖVE/ÖNORM EN 50110-1:2014-10-01, bijlage B. 6, [23].
Afbeelding 3-1 Druk- en temperatuurcurve van een vlamboog in een laagspanningsschakelinrichting; de snelle onderbreking (hier bijv. na 1,4 ms) van de voeding voorkomt de toename van druk en temperatuur; schematische voorbeeldillustratie.
De beslissing of een vlamboogbeschermingssysteem daadwerkelijk wordt gebruikt als beveiliging tegen of bij het optreden van vlambogen wordt doorgaans niet genomen alvorens een risicoanalyse is uitgevoerd [24]. Mogelijke beschermingsdoelen voor het gebruik van dergelijke systemen
omvatten de bescherming van personen en eigendommen of de beschikbaarheid van elektrische installaties.
3.3 Seriële en parallelle vlambogen in eindgroepen
Branden veroorzaakt door vlambogen in laagspanningsinstallaties kunnen de volgende oorzaken hebben:
defecte isolatie tussen de actieve geleiders
leidingen beschadigd of gebroken door externe mechanische invloeden
klemmen met verhoogde weerstand door externe invloeden of thermische overbelasting Seriële en parallelle vlambogen in eindgroepen worden soms ook lage-stroomvlambogen genoemd [8]. Afbeelding 3-2 en Afbeelding 3-3 zijn een schematische illustratie van parallelle en seriële vlambogen.
Afbeelding 3-2 Parallelle vlamboog tussen L-geleider en N-geleider en de seriële vlamboog bij een L-geleider in een kabel met ommanteling in kunststof of in een koker; schematische illustratie
Afbeelding 3-3 Seriële elektrische boog bij een L-geleider in een kabel met ommanteling in kunststof of in een koker;
schematische illustratie.
Een lage-stroom vlamboog is een elektrische boog met een totale stroom die door de elektrische boog loopt en binnen het bereik van de nominale stroom van het circuit en/of de nominale stroom van de gebruikte beschermingsmiddelen ligt.
Omdat de aardlekstroom niet significant hoger is dan de nominale stroom, of zelfs onder de
drempelwaarde van de aardlekschakelaar ligt, zullen installatieautomaten en aardlekschakelaar niet (altijd) afschakelen.
Afbeelding 3-4 Parallelle en seriële vlambogen in een eindgroep; schematische illustratie
Afbeelding 3-4 geeft aan waar parallelle en seriële vlambogen zich kunnen voordoen. Mogelijke foutplaatsen zijn aangeduid in de stroomkring18 en in de apparatuur. Bij lage-stroom vlambogen biedt de vlamboogbeveiliging aanvullende bescherming op de aardlekschakelaar of de
installatieautomaat.