Aardingsstaven - Hoe ze werken

Aardingsstaven zijn essentieel in elektrische aardingssystemen en bieden een veilige weg voor overtollige elektriciteit die naar de aarde wordt afgevoerd. Deze staven beschermen mensen en elektrische apparatuur tegen mogelijke schade door blikseminslag of stroompieken. Dit artikel onderzoekt het ontwerp en de installatie van aardingsstaven.

Inhoudsopgave

• Wat is een aardingsstaaf
• Materialen
• Hoe installeer ik een aardingspen?
• Vereisten voor installatie van aardingspennen
• FAQs

Wat is een aardingsstaaf

Een grondpen (Afbeelding 2 met label E) is een lange metalen staaf die in de grond wordt geslagen om elektrische stroom de kans te geven zich in de aarde te verspreiden. Wanneer er een storing optreedt, zoals een blikseminslag of een defect in het elektrische systeem, heeft de overtollige elektrische energie een veilige weg nodig om af te voeren. Een aardingspen helpt de gevaren voorkomen die gepaard gaan met statische ontladingsspanningen, zoals bliksem, en vermindert zo het risico op schade tijdens onweer. Het is verbonden met het servicepaneel van het elektrische systeem via een aardingsdraad (Afbeelding 2 met label F), waardoor overtollige elektriciteit veilig naar de aarde wordt geleid. Lees ons overzichtsartikel over aarding voor meer informatie over hoe elektrische aarding werkt.

Let op: Aardingspin is een meer specifieke term die verwijst naar een apparaat dat speciaal is ontworpen voor het aarden van mobiele objecten zoals voertuigen, stroomgeneratoren en andere soortgelijke apparaten.

Materialen

Aardingsstaven kunnen van verschillende materialen worden gemaakt.

• Koper: Koper is meestal het meest gebruikte materiaal voor een aardingspen. Deze staven worden gemaakt door een stalen kern te bekleden met koper. Met koper beklede aardstaven hebben een langere levensduur dan aardstaven van andere materialen.
• RVS: Aardingsstaven van roestvrij staal zijn duur maar zeer corrosiebestendig. Daarom is het ideaal voor omgevingen met een hoog zoutgehalte.
• Gegalvaniseerd staal: Gegalvaniseerde stalen grondpennen worden gemaakt door een beschermende zinklaag aan te brengen op een stalen basis om roestvorming tegen te gaan. Deze vormen een voordeliger alternatief onder de grondstaven, hoewel ze niet kunnen tippen aan de betrouwbaarheid van koperen opties. Factoren zoals blootstelling aan zout kunnen de zinklaag eroderen, wat resulteert in een geschatte levensduur van ongeveer 15 jaar, aanzienlijk korter dan de ongeveer 40-jarige levensduur van koperen aardstaven.

Hoe installeer ik een aardingspen?

Benodigde materialen

De juiste keuze en het juiste gebruik van apparatuur en materialen zijn cruciaal voor een veilige en succesvolle installatie van aardingspennen.

• Aardingspen: Het primaire aardingselement
• Grondput of inspectiekamer: Een beschermende behuizing die aan de aardstaaf wordt bevestigd, deze afschermt van de omgeving en toekomstig onderhoud en inspecties vergemakkelijkt.
• Aardstaafklem: Een onderdeel ontworpen om de aardingsstaaf in de aardingsput of inspectiekamer te bevestigen. De klem is vaak gemaakt van koper of een soortgelijk geleidend materiaal en zorgt voor een stevige verbinding met minimale elektrische weerstand.
• Aardeverbeterende verbinding: Een materiaal dat de elektrische geleiding van de bodem verbetert en de grondweerstand verlaagt. Dit mengsel wordt meestal rond de aardingsstaaf verspreid om de prestaties van het aardingssysteem te verbeteren.
• Schop of graafmachine: Om het gat te graven waar de staaf in komt, is een shover of post-hole digger nodig.
• Er kan ook extra gereedschap en materiaal nodig zijn, zoals een hamer om de staaf aan te drijven en hooggeleidende koppelingen om de grondpen te verlengen.

Installatieproces

1. Locatie selecteren: Zorg ervoor dat de locatie vrij is van ondergrondse nutsleidingen om schade tijdens de installatie te voorkomen. Deze locatie moet worden gekozen op basis van verschillende overwegingen die worden beschreven in het ontwerp van het aardingssysteem.
2. Bodemweerstand beoordelen: Evalueer de weerstand van de bodem en overweeg eventueel noodzakelijke bodembehandelingen. Hoe hoger de weerstand van de grond, hoe minder effectief de aarding zal zijn en hoe meer extra staven of diepere penetraties nodig kunnen zijn. Afhankelijk van de weerstand van de grond en de specifieke kenmerken van de locatie, kan de grondpen rechtstreeks in de aarde worden geïnstalleerd of kan een aardingsverbeterend middel worden gebruikt om de grondweerstand te verlagen.
3. Gat uitgraven: Gebruik een schop of een graafmachine om een gat te maken voor de grondpen. Dit gat moet diep genoeg zijn om de staaf minstens 2,45 m onder het oppervlak te drijven. Meestal is een gat met een diameter van 120 tot 150 mm en een diepte van 2,4 m voldoende om de grondpen in te steken, hoewel dit kan variëren afhankelijk van de grootte van de grondpen.
4. Inbrengen van de stang: Plaats de grondpen in het voorbereide gat en sla hem op zijn plaats met een hamer of moker. Zorg ervoor dat de staaf recht wordt aangedreven om een effectieve aarding te garanderen. Alle verpakking moet van de staaf verwijderd worden en het puntige uiteinde moet naar beneden gericht zijn. Sluit na het installeren van de staaf een aardedraad aan op de bovenkant met behulp van een aardklem. Deze draad moet worden doorgetrokken naar het elektrische paneel of een ander aardingspunt.
5. De aardklem gebruiken: Verleng de aardingsdraad naar het elektrische paneel of een ander aardingspunt en maak hem stevig vast met de juiste aardingsklem (Figuur 5).
6. Aanbrengen van aardeversterkend middel: Meng het grondverbeteringsmiddel (Afbeelding 4 met label E) met water om een slurry te maken volgens de instructies van de fabrikant. Giet de slurry grondig in het gat zodat het volledig gevuld is. Zonder een grondverbeterend middel kan het gat opnieuw worden opgevuld met de uitgegraven grond. Als er een compound wordt gebruikt, laat deze dan uitharden in het gat. De aardingsplaats is dan na 1-2 dagen na installatie klaar voor gebruik na controle van de weerstandswaarde.
7. Installeren van grondput/inspectiekamer: Installeer de grondput of inspectiekamer (Figuur 3) over de grondpen om bescherming te bieden tegen omgevingselementen en toekomstig onderhoud en inspecties te vereenvoudigen.

Vereisten voor installatie van aardingspennen

Grootte van aardingspen

• Lengte: Bij verticale installatie moet de grondpen minstens 2,45 m diep in de grond worden geslagen, wat betekent dat de lengte van de staaf die onder het grondoppervlak uitsteekt niet korter mag zijn dan 2,45 m vanaf het oppervlak. Dit zorgt ervoor dat de staaf in contact komt met vochtige grond, die een lagere weerstand heeft dan droge grond. Voorschriften voor de dimensionering van aardingsstaven vereisen dat de standaardlengte voor residentieel gebruik meestal 8 voet is, terwijl voor commerciële of industriële toepassingen of in gebieden met een hoge bodemweerstand langere staven nodig kunnen zijn voor een effectieve aarding.
• Diameter: Gangbare diameters voor grondstaven variëren van 15 - 23 cm (1/2 inch tot 3/4 inch). Grotere diameters hebben een lagere weerstand tegen aarde, maar zijn duurder en moeilijker in de grond te krijgen.

Andere overwegingen

• Bodemgesteldheid: De weerstand van de bodem speelt een belangrijke rol in de doeltreffendheid van een grondpen. In rotsachtige of zeer droge bodems kan het moeilijk zijn om een aardingsdiepte van 8 voet te bereiken en kunnen alternatieve methoden zoals horizontale installatie of het gebruik van meerdere aardingsstaven nodig zijn. Lees ons artikel over grondplaten vs. grondstaven voor verschillende bodemtypes om meer te weten te komen over hoe verschillende bodemtypes de keuze van aardelektroden beïnvloeden.
• Plaatsing: Hoewel er geen exacte regels zijn voor het plaatsen van een grondpen, is het raadzaam om deze op een minimale afstand van twee meter van een gebouw te plaatsen om mogelijke storingen te voorkomen. Het wordt ook aanbevolen om de aardingspen in de buurt van het elektrische paneel van het huis te installeren. De plaats van de grondpen moet toegankelijk zijn en voldoende ruimte bieden voor een eenvoudige installatie.
• Gereedschap: De grondpen moet in de grond worden geslagen met een hamer of een drijfstang. Gebruik geen graafwerktuig, want dit kan de staaf beschadigen.
• Verbinding met de aardingsdraad: De aardstaaf moet worden aangesloten op het elektrische aardingssysteem van het gebouw of de constructie met behulp van een aardgeleider. De aardgeleider moet minstens 8 voet lang zijn en gemaakt zijn van koper of gegalvaniseerd staal.
• Meerdere staven: Het totale ontwerp van het aardingssysteem kan meer dan één aardstaaf vereisen voor een adequate aarding. Als er meerdere staven worden gebruikt, moeten deze volgens de NEC minstens 6 voet uit elkaar liggen.

Lees ons overzichtsartikel over aardingsplaten voor meer informatie over hoe aardingsplaten werken.

FAQs

Hoe diep moet een aardpen zijn?

Een grondpen moet minstens 2,45 meter diep in de grond worden geslagen.

Hoe ver moeten aardingsstaven uit elkaar staan?

Aardingsstaven moeten minstens 1,83 meter uit elkaar staan.

Kan betonstaal worden gebruikt als aardingsstaaf?

Wapeningsstaal is een stalen wapening die in beton wordt gebruikt om stevigheid te bieden. Het betonijzer kan worden gebruikt als aardingsstaaf, maar is gevoeliger voor corrosie.