Zoals uit de literatuur en jarenlange praktijkervaring al bekend is (zie bijv. [5], [6]), ontstaan brandrisico’s in elektrische laagspanningsinstallaties bij gelijktijdige aanwezigheid van
een ontstekingsbron
brandbaar materiaal
zuurstof
5 In Duitstalige landen worden deze beveiligingssystemen vaak AFDD genoemd, overeenkomstig hun Engelse afkorting.
6 DIN VDE 0100-420 (VDE 0100-420):2016-02
7 Flats met voorzieningen voor personen met een handicap overeenkomstig DIN 18040-02
8 DIN VDE 0100-420: (VDE 0100-420):2016-02, deel 422.3
9 DIN VDE 0100-420: (VDE 0100-420):2016-02, deel 422.4
10 DIN VDE 0100-420: (VDE 0100-420):2016-02, deel 422.6
Als één van deze drie componenten niet aanwezig is, kan er geen brand ontstaan. Vanuit elektrisch oogpunt zijn ontstekingsbronnen “verborgen”, bijv. in warmteopwekkers, verlichting, klemmen, slecht onderhouden installaties, overbelaste kabelsystemen.
In de praktijk is het cruciale beschermingsdoel om branden met een elektrotechnische oorzaak te voorkomen door ontstekingsbronnen te voorkomen of ontstekingsbronnen tijdig te herkennen vóór de energie in het getroffen gebied hoog genoeg wordt om het materiaal/zuurstofmengsel te
ontsteken.
De brandschadestatistieken voor Oostenrijk11 vermelden 1150 branden met een elektrotechnische oorzaak12 in 2013. De schade wordt geraamd op ca. 70 miljoen euro. Dit stemt overeen met 25% van alle brandschade. Zelfs een zorgvuldige interpretatie van de trend met betrekking tot het aantal branden, evenals de verliezen sinds 2003, geeft een lichte stijging weer (Afbeelding 2-1).
Afbeelding 2-1 Aantal en omvang van de verliezen door branden met een elektrotechnische oorzaak; periode 2007-2013;
bron: Oostenrijks Agentschap voor Brandbescherming (uitgever), brandschadestatistieken 2013
Ook in 2013 trof meer dan de helft van alle branden (ongeveer 52%) private huishoudens. In de rangschikking van de meest voorkomende oorzaken van brand stond “elektriciteit” als
ontstekingsbron op de tweede plaats.
Hoewel de statistieken uit verschillende Europese landen niet volledig met elkaar kunnen worden vergeleken, is er een expertise in literatuur, bijv. voor Duitsland [18], die significant bewijs levert dat elektriciteit een belangrijke oorzaak is van brand. Een van de hoofdoorzaken bij brand is hier
eveneens elektriciteit, met een aandeel van 34% in alle brandoorzaken in 2010.
11 Oostenrijks Agentschap voor Brandbescherming (uitgever), brandschadestatistieken 2013
12 Deze cijfers omvatten geen kleine schade (minder dan 2.000 EUR of 1.500 EUR voor Tirol), schade door verwarmingstoestellen en directe of indirecte bliksemschade.
2.1 Harmonische stromen in nulgeleider
Harmonische stromen in de nulgeleider van elektrische laagspanningsinstallaties zijn, vooral in oude installaties, een potentiële ontstekingsbron.
Een veelvoorkomende oorzaak voor het ontstaan van harmonischen zijn gelijkrichterschakelingen (bijv. in voedingseenheden).
De zogenaamde “niet-roterende harmonischen” of harmonische stromen met nulsequentie
genereren geen roterend veld. Dit komt omdat deze harmonischen een periodiek verloop hebben die exact optreedt met de nuldoorgang van de stromen in de fasegeleiders, welke met 120° van elkaar verschillen.
De stromen van de derde harmonischen (i3L1, i3L2, i3L3) hebben bijgevolg dezelfde fasepositie in de drie geleiders. Deze situatie wordt afgebeeld in Afbeelding 2-2.
Afbeelding 2-2 Overlap van de derde harmonische in de nulgeleider; geïllustreerd in percentage van de effectieve waarde van de stroom van de fasegeleider
Dit betekent dat de voedingsfrequentiestromen (met basis-oscillatie, bijv. 50 Hz) van de fasegeleiders samen nul bedragen in geval van symmetrische belasting in de nulleider. De derde harmonische in de nulleider bereikt echter driemaal zijn waarde13 bij symmetrische belasting. Omdat veel nulleiders in het verleden werden ontworpen met de helft van de doorsnede, kan deze situatie op thermisch vlak kritisch worden aan de klemverbindingen, zelfs als de fasegeleiders nog lang niet worden overbelast.
Dit geldt in principe ook voor harmonischen met een ordinale waarde die een veelvoud is van drie (6e, 9e, 12e, etc.). De piekwaarden zijn echter in de meeste gevallen veel lager dan elk van de derde harmonische.
13 Faseverschuivingen kunnen optreden, zelfs bij stromen van 150 Hz; het is echter een onderwerp waar we niet verder op ingaan.
2.2 Onzorgvuldige behandeling van apparatuur in de installatie door de gebruiker
Jarenlange ervaring leert ons dat een brand, bij gebruik van elektriciteit in installaties, vooral ontstaat door het volgende:
elektrische verwarmingsapparaten en lampen die defect zijn of niet worden ingezet in functie van het beoogde gebruik (bijv. ventilatorkachels met geblokkeerde ventilator of apparaten met onvoldoende stabiliteit, gebruik van lampen met onjuist vermogen, kachels bedekt met kledij, etc.)
andere elektrische apparaten die defect zijn of raken tijdens hun werking (bijv.
televisietoestellen)
buitensporige opwarming van leidingen door inadequate overstroombeveiliging of defecte contacten (bijv. losse klemverbindingen)
vlambogen veroorzaakt door kortsluitingen met of zonder foutstroom naar de aarde (bijv.
door tracking)
mechanische schade aan leidingen (stationaire installatieleidingen geraakt of beschadigd bij boren) en uitbreidingsleidingen voor verplaatsbare apparatuur
veroudering van leidingen en apparatuur
omgevingsfactoren (temperatuur, uv-straling)
zwaar belaste of overbelaste, mechanisch beschadigde contactdozen of meervoudige contactdozen
2.3 Aangepast gebruik van de ruimte zonder aanpassing van de installatie en beschermende maatregelen
Bij gewijzigd gebruik van de ruimte, bijv. indien gevaarlijke hoeveelheden brandbaar materiaal zich in de buurt van elektrische apparaten bevindt en de kamer bijgevolg als brandgevaarlijk wordt
beschouwd, moet de elektrische installatie worden aangepast aan de gewijzigde omstandigheden.
In deze gevallen moeten leidingen en kabels worden beschermd in TN- en TT-systemen met
aardlekschakelaars met een nominale aardlekstroom van IΔN ≤ 0,3 A om branden als gevolg van een defecte isolatie te voorkomen14.
Wanneer weerstandsdefecten een brand kunnen veroorzaken, bijv. plafondverwarming met oppervlakteverwarmingselementen, moet de nominale aardlekstroom IΔN ≤ 0,03 A bedragen.
Als de laagspanningsinstallatie niet overeenkomstig is aangepast, bestaat er een permanent risico op brand door elektrische energie na aangepast gebruik van de ruimte.
14 Raadpleeg ook ÖVE/ÖNORM E 8001-4-50:2001, paragraaf 50.5.7
2.4 Onvoldoende onderhoud en gebrekkige reparatie (“eeuwige voorlopige oplossing”)
Beheerders van laagspanningsinstallaties zijn verantwoordelijk voor de veilige werking ervan (zie ook paragraaf 1.1 en [7]). Dit omvat onderhouds- en reparatiemaatregelen om een veilige toestand te behouden.
Als het onderhoudspersoneel niet voldoende is opgeleid of geïnstrueerd, kunnen tekortkomingen in de uitvoering van hun activiteiten het brandgevaar verhogen. Dit kan bijvoorbeeld door gebruik van onjuiste gereedschappen en materialen.
3 Identificatie van mogelijke ontstekingsbronnen in de laagspanningsinstallatie