In een elektrische installatie of een elektriciteitsvoorzieningssysteem aardingssysteem or aardingssysteem verbindt specifieke delen van die installatie met het geleidende aardoppervlak voor veiligheids- en functionele doeleinden. Het referentiepunt is het geleidende oppervlak van de aarde, of op schepen het zeeoppervlak. De keuze van het aardingssysteem kan de veiligheid en elektromagnetische compatibiliteit van de installatie beïnvloeden. Regelgeving voor aardingssystemen verschilt aanzienlijk tussen landen en tussen verschillende delen van elektrische systemen, hoewel velen de aanbevelingen volgen van de Internationale Elektrotechnische Commissie die hieronder worden beschreven.

Dit artikel gaat alleen over aarding voor elektrische stroom. Voorbeelden van andere aardingssystemen staan ​​hieronder vermeld met links naar artikelen:

• Om een ​​constructie te beschermen tegen blikseminslag, richt u de bliksem door het aardingssysteem en in de aardpen in plaats van door de constructie te gaan.
• Als onderdeel van een enkeldraads geaarde retourstroom- en signaallijnen, zoals werden gebruikt voor stroomafgifte met een laag wattage en voor telegraaflijnen.
• In radio, als grondvlak voor grote monopoolantenne.
• Als aanvullende spanningsbalans voor andere soorten radioantennes, zoals dipolen.
• Als voedingspunt van een gronddipoolantenne voor VLF- en ELF-radio.

Doelstellingen van elektrische aarding

Beschermende aarding

In het VK is "Aarding" de verbinding van de blootliggende geleidende delen van de installatie door middel van beschermende geleiders met de "hoofdaardingsklem", die is verbonden met een elektrode die in contact staat met het aardoppervlak. A beschermende geleider (PE) (bekend als een apparatuur aardgeleider in de Amerikaanse National Electrical Code) voorkomt het gevaar van elektrische schokken door het blootliggende geleidende oppervlak van aangesloten apparaten dicht bij het aardpotentiaal te houden in foutcondities. Bij een storing kan er door het aardingssysteem een ​​stroom naar de aarde lopen. Als dit buitensporig is, treedt de overstroombeveiliging van een zekering of stroomonderbreker in werking, waardoor het circuit wordt beschermd en eventuele door fouten veroorzaakte spanningen van de blootgestelde geleidende oppervlakken worden verwijderd. Deze ontkoppeling is een fundamenteel principe van moderne bedradingspraktijken en wordt de "Automatic Disconnection of Supply" (ADS) genoemd. Maximaal toegestane aardfoutlusimpedantiewaarden en de kenmerken van overstroombeveiligingsapparaten zijn strikt gespecificeerd in elektrische veiligheidsvoorschriften om ervoor te zorgen dat dit snel gebeurt en dat terwijl er overstroom stroomt, er geen gevaarlijke spanningen optreden op de geleidende oppervlakken. Bescherming is daarom door de hoogte van de spanning en de duur ervan te beperken.

Het alternatief is verdediging in de diepte - zoals versterkte of dubbele isolatie - waar meerdere onafhankelijke storingen moeten optreden om een ​​gevaarlijke toestand bloot te leggen.

Functionele aarding

A functionele aarde verbinding heeft een ander doel dan elektrische veiligheid en kan stroom voeren als onderdeel van normaal gebruik. Het belangrijkste voorbeeld van een functionele aarde is de nulleider in een elektrisch voedingssysteem wanneer het een stroomvoerende geleider is die is aangesloten op de aardelektrode bij de elektrische stroombron. Andere voorbeelden van apparaten die functionele aardverbindingen gebruiken, zijn overspanningsbeveiligingen en elektromagnetische interferentiefilters.

Laagspanningssystemen

In laagspanningsdistributienetwerken, die de elektrische stroom distribueren naar de breedste klasse van eindgebruikers, is de belangrijkste zorg voor het ontwerp van aardingssystemen de veiligheid van consumenten die de elektrische apparaten gebruiken en hun bescherming tegen elektrische schokken. Het aardingssysteem, in combinatie met beveiligingsinrichtingen zoals zekeringen en aardlekschakelaars, moet er uiteindelijk voor zorgen dat een persoon niet in aanraking mag komen met een metalen voorwerp waarvan het potentieel ten opzichte van het potentieel van de persoon een "veilige" drempel overschrijdt, typisch ingesteld op ongeveer 50 V.

Op elektriciteitsnetwerken met een systeemspanning van 240 V tot 1.1 kV, die meestal worden gebruikt in industriële / mijnbouwapparatuur / machines in plaats van openbaar toegankelijke netwerken, is het ontwerp van het aardingssysteem even belangrijk vanuit veiligheidsoogpunt als voor huishoudelijke gebruikers.

In de meeste ontwikkelde landen werden net voor of kort na de Tweede Wereldoorlog 220 V-, 230 V- of 240 V-stopcontacten met geaarde contacten geïntroduceerd, hoewel met aanzienlijke nationale verschillen in populariteit. In de Verenigde Staten en Canada hadden 120 V-stopcontacten die vóór het midden van de jaren zestig waren geïnstalleerd over het algemeen geen aardingspen. In ontwikkelingslanden biedt de plaatselijke bedradingspraktijk mogelijk geen verbinding met een aardingspen van een stopcontact.

Bij afwezigheid van een voedingsaarde gebruikten apparaten die een aardverbinding nodig hadden vaak de voedingsnulleider. Sommigen gebruikten speciale grondstaven. Veel 110 V-apparaten hebben gepolariseerde stekkers om onderscheid te maken tussen "lijn" en "neutraal", maar het gebruik van de voedingsnulleider voor het aarden van apparatuur kan zeer problematisch zijn. "lijn" en "neutraal" kunnen per ongeluk worden verwisseld in het stopcontact of de stekker, of de neutraal-naar-aarde-verbinding kan mislukken of onjuist zijn geïnstalleerd. Zelfs normale belastingsstromen in de nulleider kunnen gevaarlijke spanningsdalingen veroorzaken. Om deze redenen hebben de meeste landen nu speciale beschermende aardingsverbindingen verplicht gesteld die nu bijna universeel zijn.

Als het foutpad tussen per ongeluk onder spanning staande objecten en de voedingsaansluiting een lage impedantie heeft, zal de foutstroom zo groot zijn dat de overstroombeveiliging van het circuit (zekering of stroomonderbreker) wordt geopend om de aardlek te verhelpen. Waar het aardingssysteem geen metalen geleider met lage impedantie biedt tussen apparatuurbehuizingen en voedingsretour (zoals in een TT afzonderlijk geaard systeem), zijn foutstromen kleiner en zullen ze niet noodzakelijkerwijs de overstroombeveiliging in werking stellen. In dat geval wordt een reststroomdetector geïnstalleerd om de lekstroom naar aarde te detecteren en het circuit te onderbreken.

IEC-terminologie

Internationale norm IEC 60364 onderscheidt drie families van aardingsvoorzieningen, met behulp van de tweeletterige codes TN, TT en IT.

De eerste letter geeft de verbinding aan tussen aarde en de voedingsapparatuur (generator of transformator):

"T" - Directe verbinding van een punt met aarde (Latijn: terra)

"I" — Geen enkel punt is met aarde verbonden (isolatie), behalve misschien via een hoge impedantie.

De tweede letter geeft de verbinding aan tussen aarde of netwerk en het geleverde elektrische apparaat:

"T" - Aardeverbinding is door een lokale directe verbinding met de aarde (Latijn: terra), meestal via een aardpen.

“N” — Aardverbinding wordt geleverd door de elektriciteitsvoorziening Nnetwerk, hetzij als een afzonderlijke beschermende aardleiding (PE) of in combinatie met de nulleider.

Typen TN-netwerken

In een TN aardingssysteem, een van de punten in de generator of transformator is verbonden met aarde, meestal het sterpunt in een driefasensysteem. Via deze aardaansluiting bij de transformator is de body van het elektrische apparaat geaard. Deze opstelling is een huidige standaard voor residentiële en industriële elektrische systemen, met name in Europa.

De geleider die de blootgestelde metalen delen van de elektrische installatie van de consument verbindt, wordt genoemd beschermende aarde. De geleider die aansluit op het sterpunt in een driefasig systeem, of die de retourstroom voert in een enkelfasig systeem, wordt genoemd neutraal (N). Er worden drie varianten van TN-systemen onderscheiden:

TN − S

PE en N zijn afzonderlijke geleiders die alleen in de buurt van de stroombron met elkaar zijn verbonden.

TN − C

Een gecombineerde PEN-geleider vervult de functies van zowel een PE- als een N-geleider. (op 230/400v-systemen die normaal gesproken alleen worden gebruikt voor distributienetwerken)

TN − C − S

Een deel van het systeem maakt gebruik van een gecombineerde PEN-geleider, die op een gegeven moment is opgesplitst in afzonderlijke PE- en N-lijnen. De gecombineerde PEN-geleider komt meestal voor tussen het onderstation en het toegangspunt tot het gebouw, en aarde en nulleider zijn gescheiden in de servicekop. In het VK wordt dit systeem ook wel beschermende meervoudige aarding (PME), vanwege de gewoonte om de gecombineerde nul-en-aardgeleider op veel locaties met echte aarde te verbinden, om het risico op elektrische schokken te verminderen in het geval van een gebroken PEN-geleider. Soortgelijke systemen in Australië en Nieuw-Zeeland worden aangeduid als meervoudig geaard neutraal (MEN) en, in Noord-Amerika, zoals meervoudig geaarde nulleider (MGN).

Het is mogelijk om zowel TN-S als TN-CS voedingen uit dezelfde transformator te laten halen. De omhulsels van sommige ondergrondse kabels corroderen bijvoorbeeld en bieden geen goede aardverbindingen meer, en dus kunnen huizen waar "slechte aardingen" met hoge weerstand worden gevonden, worden omgezet naar TN-CS. Dit is alleen mogelijk op een netwerk als de nulleider voldoende robuust is tegen storingen, en conversie is niet altijd mogelijk. De PEN moet op de juiste manier worden versterkt tegen defecten, aangezien een PEN met open circuit volledige fasespanning kan uitoefenen op elk blootliggend metaal dat is aangesloten op de systeemaarde stroomafwaarts van de onderbreking. Het alternatief is om een ​​lokale aarding aan te brengen en om te zetten naar TT. De belangrijkste attractie van een TN-netwerk is dat het aardingspad met lage impedantie een gemakkelijke automatische ontkoppeling (ADS) op een circuit met hoge stroom mogelijk maakt in het geval van kortsluiting tussen lijn en PE, aangezien dezelfde onderbreker of zekering werkt voor zowel LN als L -PE-fouten en een aardlekschakelaar is niet nodig om aardfouten te detecteren.

TT-netwerk

In een TT (Terra-Terra) aardingssysteem, de beschermende aardverbinding voor de consument wordt verzorgd door een lokale aardelektrode (ook wel de Terra-Firma-verbinding genoemd) en er is een andere onafhankelijk geïnstalleerd bij de generator. Er zit geen 'aardingsdraad' tussen de twee. De foutlusimpedantie is hoger en tenzij de elektrode-impedantie inderdaad erg laag is, moet een TT-installatie altijd een RCD (GFCI) als eerste isolator hebben.

Het grote voordeel van het TT-aardingssysteem is de verminderde geleide interferentie van aangesloten apparatuur van andere gebruikers. TT heeft altijd de voorkeur gehad voor speciale toepassingen zoals telecommunicatiesites die profiteren van de storingsvrije aarding. Ook vormen TT-netwerken geen serieuze risico's in het geval van een verbroken nulleider. Bovendien lopen aardgeleiders op locaties waar stroom boven het hoofd wordt gedistribueerd niet het risico onder stroom te komen te staan ​​als een bovengrondse distributiegeleider breekt door bijvoorbeeld een omgevallen boom of tak.

In het pre-RCD-tijdperk was het TT-aardingssysteem onaantrekkelijk voor algemeen gebruik vanwege de moeilijkheid om betrouwbare automatische ontkoppeling (ADS) te regelen in het geval van een lijn-naar-PE-kortsluiting (in vergelijking met TN-systemen, waar dezelfde onderbreker of de zekering werkt bij LN- of L-PE-storingen). Maar aangezien aardlekschakelaars dit nadeel verminderen, is het TT-aardingssysteem veel aantrekkelijker geworden, op voorwaarde dat alle wisselstroomcircuits RCD-beveiligd zijn. In sommige landen (zoals het VK) wordt aanbevolen voor situaties waarin een equipotentiaalzone met lage impedantie onpraktisch is om te onderhouden door verbinding te maken, waar er aanzienlijke buitenbedrading is, zoals voedingen naar stacaravans en sommige agrarische omgevingen, of waar een hoge foutstroom andere gevaren kunnen opleveren, zoals bij brandstofdepots of jachthavens.

Het TT-aardingssysteem wordt in heel Japan gebruikt, met aardlekschakelaars in de meeste industriële omgevingen. Dit kan extra eisen stellen aan aandrijvingen met variabele frequentie en geschakelde voedingen die vaak substantiële filters hebben die hoogfrequente ruis doorlaten naar de aardgeleider.

IT-netwerk

In een IT netwerk heeft het elektriciteitsdistributiesysteem helemaal geen verbinding met de aarde of alleen een hoogohmige verbinding.

Vergelijk

Andere terminologieën

Hoewel de nationale bedradingsvoorschriften voor gebouwen in veel landen de IEC 60364-terminologie volgen, verwijst in Noord-Amerika (Verenigde Staten en Canada) de term "apparatuuraardingsgeleider" naar apparatuuraarding en aardingsdraden op vertakte circuits, en "aardingselektrodegeleider" wordt gebruikt voor geleiders die een aardingspen (of vergelijkbaar) verbinden met een servicepaneel. "Geaarde geleider" is het systeem "neutraal". Australische en Nieuw-Zeelandse normen gebruiken een aangepast PME-aardingssysteem genaamd Multiple Earthed Neutral (MEN). De nulleider is geaard (geaard) bij elk consumentenservicepunt, waardoor het neutrale potentiaalverschil effectief op nul wordt gebracht over de gehele lengte van LV-lijnen. In het VK en sommige landen van het Gemenebest wordt de term "PNE", wat fase-neutraal-aarde betekent, gebruikt om aan te geven dat er drie (of meer voor niet-enkelfasige verbindingen) geleiders worden gebruikt, dwz PN-S.

Weerstand-geaarde neutraal (India)

Net als bij het HT-systeem, wordt ook een weerstandsaardingssysteem geïntroduceerd voor mijnbouw in India volgens de voorschriften van de Central Electricity Authority voor het LT-systeem (1100 V > LT > 230 V). In plaats van vaste aarding van sterneutraal punt wordt een geschikte neutrale aardingsweerstand (NGR) ertussen toegevoegd, waardoor de aardlekstroom wordt beperkt tot 750 mA. Vanwege de foutstroombeperking is het veiliger voor gasachtige mijnen.

Aangezien aardlekkage beperkt is, heeft lekbescherming alleen de hoogste limiet voor invoer van 750 mA. In een vast geaard systeem kan de lekstroom oplopen tot kortsluitstroom, hier is deze beperkt tot maximaal 750 mA. Deze beperkte bedrijfsstroom vermindert de algehele operationele efficiëntie van de lekrelaisbeveiliging. Het belang van efficiënte en meest betrouwbare bescherming is toegenomen voor de veiligheid, tegen elektrische schokken in mijnen.

In dit systeem zijn er mogelijkheden dat de aangesloten weerstand open komt te staan. Om deze extra beveiliging te voorkomen wordt de weerstand ingezet, die bij een storing de stroom uitschakelt.

Aardlekbeveiliging

Aardlekkage van stroom kan zeer schadelijk zijn voor mensen, mocht deze door hen heen gaan. Om onbedoelde schokken door elektrische apparaten/apparatuur te voorkomen, worden aardlekrelais/sensoren gebruikt bij de bron om de stroom te isoleren wanneer lekkage een bepaalde limiet overschrijdt. Hiervoor worden aardlekschakelaars gebruikt. Stroomgevoelige onderbrekers worden RCB / RCCB genoemd. In de industriële toepassingen worden aardlekrelais gebruikt met een afzonderlijke CT (stroomtransformator) genaamd CBCT (kerngebalanceerde stroomtransformator) die lekstroom (nulfasevolgordestroom) van het systeem detecteren via de secundaire van de CBCT en dit bedient het relais. Deze beveiliging werkt in het bereik van milli-ampère en kan worden ingesteld van 30 mA tot 3000 mA.

Aardingscontrole

Naast de aardingskern wordt er een aparte pilootkern p aangestuurd vanuit het distributie-/apparatuurtoevoersysteem. Het apparaat voor het controleren van de aardingsconnectiviteit is bevestigd aan het bronuiteinde en bewaakt continu de aardingsconnectiviteit. De pilootkern p start vanaf dit controleapparaat en loopt door een aansluitende sleepkabel die over het algemeen stroom levert aan bewegende mijnbouwmachines (LHD). Deze kern p is aan de distributiezijde verbonden met aarde via een diodecircuit, dat het elektrische circuit voltooit dat wordt geïnitieerd door het controleapparaat. Wanneer de aardingsverbinding met het voertuig wordt verbroken, wordt dit pilootkerncircuit losgekoppeld, wordt het beveiligingsapparaat dat aan het einde van de bron is bevestigd, geactiveerd en wordt de stroom naar de machine geïsoleerd. Dit type circuit is een must voor draagbare zware elektrische apparatuur die wordt gebruikt in ondergrondse mijnen.

Properties

Kosten

• TN-netwerken besparen de kosten van een aarding met lage impedantie op de locatie van elke consument. Een dergelijke verbinding (een ingegraven metalen structuur) is vereist om te voorzien beschermende aarde in IT- en TT-systemen.
• TN-C-netwerken besparen de kosten van een extra geleider die nodig is voor afzonderlijke N- en PE-verbindingen. Om het risico van gebroken nulleiders te verkleinen, zijn echter speciale kabeltypen en veel verbindingen met aarde nodig.
• TT-netwerken vereisen een goede RCD-beveiliging (Ground Fault Interrupter).

Veiligheid

• In TN zal een isolatiefout zeer waarschijnlijk leiden tot een hoge kortsluitstroom die een overstroomonderbreker of zekering zal veroorzaken en de L-geleiders zal ontkoppelen. Bij TT-systemen kan de aardfoutlusimpedantie te hoog zijn om dit te doen, of te hoog om dit binnen de vereiste tijd te doen, dus meestal wordt een aardlekschakelaar (voorheen ELCB) gebruikt. Eerdere TT-installaties ontbraken mogelijk deze belangrijke veiligheidsfunctie, waardoor de CPC (Circuit Protective Conductor of PE) en misschien bijbehorende metalen onderdelen binnen het bereik van personen (blootgestelde geleidende onderdelen en extern geleidende onderdelen) gedurende langere tijd onder stroom kunnen komen te staan omstandigheden, wat een reëel gevaar is.
• In TN-S- en TT-systemen (en in TN-CS voorbij het punt van de splitsing) kan een aardlekschakelaar worden gebruikt voor extra bescherming. Bij afwezigheid van enige isolatiefout in het consumentenapparaat, de vergelijking I_L1+I_L2+I_L3+I_N = 0 geldt en een aardlekschakelaar kan de voeding verbreken zodra deze som een ​​drempelwaarde bereikt (typisch 10 mA - 500 mA). Een isolatiefout tussen L of N en PE zal met grote waarschijnlijkheid een aardlekschakelaar activeren.
• In IT- en TN-C-netwerken is het veel minder waarschijnlijk dat aardlekschakelaars een isolatiefout detecteren. In een TN-C-systeem zouden ze ook erg kwetsbaar zijn voor ongewenste triggering door contact tussen aardgeleiders van circuits op verschillende aardlekschakelaars of met echte aarde, waardoor hun gebruik onpraktisch wordt. Ook isoleren aardlekschakelaars meestal de neutrale kern. Aangezien het onveilig is om dit in een TN-C-systeem te doen, moeten aardlekschakelaars op TN-C zo worden bedraad dat ze alleen de lijngeleider onderbreken.
• Als er eenzijdige enkelfasige systemen zijn waarbij de aarde en neutraal worden gecombineerd (TN-C en het deel van TN-CS-systemen dat een gecombineerde neutrale en aardkern gebruikt), als er een contactprobleem is in de PEN-geleider, dan alle delen van het aardingssysteem na de breuk zullen stijgen tot het potentieel van de L-geleider. In een ongebalanceerd meerfasensysteem zal het potentieel van het aardingssysteem naar dat van de meest belaste lijngeleider bewegen. Een dergelijke stijging van het potentieel van de neutrale voorbij de breuk staat bekend als een neutrale inversie. Daarom mogen TN-C-verbindingen niet over stekker-/busverbindingen of flexibele kabels gaan, waarbij de kans op contactproblemen groter is dan bij vaste bedrading. Er is ook een risico als een kabel beschadigd raakt, wat kan worden beperkt door het gebruik van een concentrische kabelconstructie en meerdere aardelektroden. Vanwege de (kleine) risico's van de verloren nulleider die 'geaard' metaalwerk tot een gevaarlijke potentiaal brengt, in combinatie met het verhoogde schokrisico door nabijheid van goed contact met echte aarde, is het gebruik van TN-CS-voedingen in het VK verboden voor caravan- en waltoevoer naar boten, en wordt sterk afgeraden voor gebruik op boerderijen en bouwplaatsen buiten, en in dergelijke gevallen wordt aanbevolen om alle buitenbedrading TT te maken met aardlekschakelaar en een afzonderlijke aardelektrode.
• In IT-systemen is het onwaarschijnlijk dat een enkele isolatiefout gevaarlijke stromen veroorzaakt die door een menselijk lichaam in contact met de aarde stromen, omdat er geen circuit met lage impedantie bestaat om zo'n stroom te laten stromen. Een eerste isolatiefout kan echter een IT-systeem effectief in een TN-systeem veranderen en vervolgens kan een tweede isolatiefout tot gevaarlijke lichaamsstromen leiden. Erger nog, in een meerfasensysteem, als een van de lijngeleiders contact maakte met aarde, zou dit ertoe leiden dat de andere fase-kernen stijgen tot de fase-fase spanning ten opzichte van aarde in plaats van de fase-neutrale spanning. IT-systemen ervaren ook grotere tijdelijke overspanningen dan andere systemen.
• In TN-C- en TN-CS-systemen kan elke verbinding tussen de gecombineerde neutrale en aardingskern en het aardlichaam onder normale omstandigheden een aanzienlijke stroom voeren, en zelfs nog meer onder een verbroken neutrale situatie. Daarom moeten de belangrijkste potentiaalvereffeningsgeleiders met dit in gedachten worden gedimensioneerd; gebruik van TN-CS is niet aan te raden in situaties zoals benzinestations, waar sprake is van een combinatie van veel begraven metaalwerk en explosieve gassen.

Elektromagnetische compatibiliteit

• In TN-S- en TT-systemen heeft de consument een ruisarme verbinding met aarde, die niet lijdt aan de spanning die op de N-geleider verschijnt als gevolg van de retourstromen en de impedantie van die geleider. Dit is met name van belang bij sommige soorten telecommunicatie- en meetapparatuur.
• In TT-systemen heeft elke consument zijn eigen verbinding met aarde en merkt hij geen stromen op die kunnen worden veroorzaakt door andere consumenten op een gedeelde PE-lijn.

reglement

• In de National Electrical Code van de Verenigde Staten en de Canadian Electrical Code gebruikt de voeding van de distributietransformator een gecombineerde neutrale en aardgeleider, maar binnen de structuur worden afzonderlijke neutrale en beschermende aardgeleiders gebruikt (TN-CS). De nulleider mag alleen aan de voedingszijde van de hoofdschakelaar van de klant met aarde worden verbonden.
• In Argentinië, Frankrijk (TT) en Australië (TN-CS) moeten de klanten voor hun eigen grondverbindingen zorgen.
• Japan valt onder de PSE-wetgeving en gebruikt in de meeste installaties TT-aarding.
• In Australië wordt het meervoudig geaarde neutrale (MEN) aardingssysteem gebruikt en wordt beschreven in sectie 5 van AS 3000. Voor een LV-klant is het een TN-C-systeem van de transformator op straat naar het pand (de nulleider is meerdere keren geaard langs dit segment), en een TN-S-systeem binnen de installatie, vanaf het hoofdschakelbord naar beneden. Als geheel bezien is het een TN-CS systeem.
• In Denemarken stelt de hoogspanningsregeling (Stærkstrømsbekendtgørelsen) en Maleisië de elektriciteitsverordening 1994 dat alle consumenten TT-aarding moeten gebruiken, hoewel in zeldzame gevallen TN-CS kan worden toegestaan ​​(op dezelfde manier gebruikt als in de Verenigde Staten). Bij grotere bedrijven zijn de regels anders.
• In India is er volgens de voorschriften van de Central Electricity Authority, CEAR, 2010, regel 41, voorzien in aarding, neutrale draad van een 3-fasen, 4-draads systeem en de extra derde draad van een 2-fasen, 3-draads systeem. Aarding dient te gebeuren met twee aparte aansluitingen. Aardingssysteem moet ook minimaal twee of meer aardingsputten (elektrode) hebben, zodat een goede aarding plaatsvindt. Volgens regel 42 moet een installatie met een belasting van meer dan 5 kW van meer dan 250 V een geschikte aardlekbeveiliging hebben om de belasting te isoleren in geval van een aardfout of lekkage.

toepassingsvoorbeelden

• In de gebieden in het VK waar ondergrondse stroomkabels veel voorkomen, is het TN-S-systeem gebruikelijk.
• In India vindt LT-levering over het algemeen plaats via het TN-S-systeem. Neutraal is dubbel geaard bij distributietransformator. Nulleider en aarde lopen gescheiden op de bovenleiding/kabels van de distributie. Aparte geleider voor bovengrondse lijnen en bepantsering van kabels worden gebruikt voor aardverbinding. Aan de uiteinden van de gebruiker zijn extra aardelektroden/-putten geïnstalleerd om de aarde te versterken.
• De meeste moderne woningen in Europa hebben een TN-CS aardingssysteem. De gecombineerde nulleider en aarde vindt plaats tussen het dichtstbijzijnde transformatorstation en de serviceonderbreking (de zekering voor de meter). Hierna worden aparte aarde- en nulleiders gebruikt in alle interne bedrading.
• Oudere stedelijke en voorstedelijke huizen in het VK hebben meestal TN-S-voedingen, waarbij de aardverbinding wordt geleverd via de loden mantel van de ondergrondse lood-en-papierkabel.
• Oudere huizen in Noorwegen gebruiken het IT-systeem, terwijl nieuwere huizen TN-CS gebruiken.
• Sommige oudere huizen, vooral die gebouwd vóór de uitvinding van aardlekschakelaars en bedrade thuisnetwerken, gebruiken een interne TN-C-opstelling. Dit wordt niet langer aanbevolen.
• Laboratoriumruimten, medische voorzieningen, bouwplaatsen, reparatiewerkplaatsen, mobiele elektrische installaties en andere omgevingen die worden gevoed via motor-generatoren waar een verhoogd risico op isolatiefouten bestaat, maken vaak gebruik van een IT-aardingssysteem dat wordt geleverd door scheidingstransformatoren. Om de problemen met twee fouten met IT-systemen te verminderen, mogen de scheidingstransformatoren elk slechts een klein aantal belastingen leveren en moeten ze worden beschermd met een isolatiebewakingsapparaat (over het algemeen alleen gebruikt door medische, spoorweg- of militaire IT-systemen, vanwege de kosten).
• In afgelegen gebieden, waar de kosten van een extra PE-geleider opwegen tegen de kosten van een lokale aardverbinding, worden TT-netwerken vaak gebruikt in sommige landen, vooral in oudere panden of op het platteland, waar de veiligheid anders zou kunnen worden bedreigd door de breuk van een overhead PE-geleider door bijvoorbeeld een omgevallen boomtak. TT-leveringen aan individuele eigendommen worden ook gezien in voornamelijk TN-CS-systemen waar een individuele eigenschap ongeschikt wordt geacht voor TN-CS-levering.
• In Australië, Nieuw-Zeeland en Israël wordt het TN-CS-systeem gebruikt; de bedradingsregels stellen momenteel echter dat elke klant bovendien een afzonderlijke verbinding met aarde moet voorzien via zowel een waterleidingverbinding (als metalen waterleidingen het pand van de consument binnenkomen) als een speciale aardelektrode. In Australië en Nieuw-Zeeland wordt dit de Multiple Earthed Neutral Link of MEN Link genoemd. Deze MEN Link is verwijderbaar voor installatietestdoeleinden, maar wordt tijdens gebruik verbonden door een vergrendelingssysteem (bijvoorbeeld borgmoeren) of twee of meer schroeven. In het MEN-systeem staat de integriteit van de Neutral voorop. In Australië moeten nieuwe installaties ook de funderingsbetonversteviging onder natte gebieden hechten aan de aardgeleider (AS3000), waardoor de aarding doorgaans groter wordt, en wordt een equipotentiaalvlak geboden in gebieden zoals badkamers. Bij oudere installaties is het niet ongebruikelijk om alleen de waterleidingverbinding te vinden, en het is toegestaan ​​om als zodanig te blijven, maar de extra aardelektrode moet worden geïnstalleerd als er upgradewerkzaamheden worden uitgevoerd. De beschermende aarde- en neutrale geleiders worden gecombineerd tot de neutrale verbinding van de consument (aan de kant van de klant van de neutrale aansluiting van de elektriciteitsmeter) - voorbij dit punt zijn de beschermende aarde en neutrale geleiders gescheiden.

Hoogspanningssystemen

In hoogspanningsnetwerken (boven 1 kV), die veel minder toegankelijk zijn voor het grote publiek, ligt de focus bij het ontwerp van het aardingssysteem minder op veiligheid en meer op betrouwbaarheid van levering, betrouwbaarheid van beveiliging en impact op de apparatuur in aanwezigheid van een kortsluiting. Alleen de omvang van fase-naar-aarde kortsluitingen, die het meest voorkomen, wordt aanzienlijk beïnvloed door de keuze van het aardingssysteem, aangezien het stroompad grotendeels gesloten is door de aarde. Driefasige HV/MV-voedingstransformatoren, die zich in distributieonderstations bevinden, zijn de meest gebruikelijke voedingsbron voor distributienetwerken, en het type aarding van hun nulleider bepaalt het aardingssysteem.

Er zijn vijf soorten neutrale aarding:

• Vast geaard neutraal
• Opgegraven neutraal
• Weerstands geaarde neutraal
  • Aarding met lage weerstand
  • Aarding met hoge weerstand
• Reactantie-geaard neutraal
• Aardingstransformatoren gebruiken (zoals de Zigzag-transformator)

Vast geaard neutraal

In solide or direct geaarde nulleider, het sterpunt van de transformator is rechtstreeks verbonden met de grond. In deze oplossing wordt een pad met lage impedantie voorzien om de aardlekstroom te sluiten en als gevolg daarvan zijn hun groottes vergelijkbaar met driefasige foutstromen. Omdat de nulleider op het potentiaal dicht bij de grond blijft, blijven spanningen in onaangetaste fasen op niveaus die vergelijkbaar zijn met die van vóór de fout; om die reden wordt dit systeem regelmatig toegepast in hoogspanningsnetten, waar de isolatiekosten hoog zijn.

Weerstands geaarde neutraal

Om kortsluiting aardfouten te beperken, wordt extra neutrale aardingsweerstand (NGR) toegevoegd tussen de nulleider, het sterpunt van de transformator en de aarde.

Aarding met lage weerstand

Bij lage weerstand is de foutstroomlimiet relatief hoog. In India is het beperkt tot 50 A voor dagbouwmijnen volgens de voorschriften van de Central Electricity Authority, CEAR, 2010, regel 100.

Opgegraven neutraal

In opgegraven, geïsoleerd or zwevend neutraal systeem, zoals in het IT-systeem, is er geen directe verbinding tussen het sterpunt (of enig ander punt in het netwerk) en de grond. Als gevolg hiervan hebben aardlekstromen geen pad om te sluiten en hebben ze dus een verwaarloosbare grootte. In de praktijk zal de foutstroom echter niet gelijk zijn aan nul: geleiders in het circuit - met name ondergrondse kabels - hebben een inherente capaciteit naar de aarde, wat zorgt voor een pad met een relatief hoge impedantie.

Systemen met geïsoleerde nulleider kunnen blijven werken en zorgen voor een ononderbroken voeding, zelfs als er een aardlek is.

De aanwezigheid van een ononderbroken aardlek kan een aanzienlijk veiligheidsrisico vormen: als de stroom hoger is dan 4 A – 5 A, ontstaat er een elektrische boog die kan aanhouden, zelfs nadat de fout is verholpen. Om die reden zijn ze voornamelijk beperkt tot ondergrondse en onderzeese netwerken en industriële toepassingen, waar de behoefte aan betrouwbaarheid groot is en de kans op menselijk contact relatief laag. In stedelijke distributienetwerken met meerdere ondergrondse feeders kan de capacitieve stroom oplopen tot enkele tientallen ampères, wat een aanzienlijk risico vormt voor de apparatuur.

Het voordeel van een lage foutstroom en voortgezette systeemwerking wordt gecompenseerd door het inherente nadeel dat de foutlocatie moeilijk te detecteren is.