Electrical_system

9.4.1 General

Electrische systemen die een faciliteit voorzien van toegankelijke energie voor verwarming, koeling, verlichting en apparatuur (telecommunicatieapparatuur, personal computers, netwerken, kopieerapparaten, printers, etc.) en de werking van apparatuur (bijv. koelkasten en vaatwassers) hebben de afgelopen decennia een dramatische ontwikkeling doorgemaakt en vormen de snelst groeiende energiebelasting binnen een gebouw. Meer dan ooit hebben gebouwen tegenwoordig elektrische systemen nodig om de meeste vitale gebouwsystemen van stroom te voorzien. Deze systemen regelen de in het gebouw benodigde energie en distribueren deze naar de locatie die er gebruik van maakt. Meestal wordt de spanning van de distributielijn aan de elektriciteitspalen geleverd op 2400/4160 V. Transformatoren verlagen deze spanning tot vooraf bepaalde niveaus voor gebruik binnen gebouwen. In een elektriciteitsdistributienetwerk is de meest gebruikelijke vorm van elektrische dienstverlening het gebruik van bovengrondse draden, bekend als een “service drop”, dat wil zeggen een elektrische leiding die van een elektriciteitspaal naar het gebouw of ander gebouw van een klant loopt. Het is het punt waar elektrische nutsbedrijven stroom leveren aan hun klanten.

In residentiële installaties in Noord-Amerika en landen die hun systeem gebruiken, bestaat een service drop uit twee 120-V-lijnen en een neutrale lijn. Wanneer deze leidingen zijn geïsoleerd en in elkaar zijn gedraaid, spreekt men van een triplexkabel. Om deze leidingen bij de klant binnen te laten komen, moeten zij gewoonlijk eerst door een elektriciteitsmeter en vervolgens door het hoofdservicepaneel, dat gewoonlijk een “hoofd “zekering of stroomonderbreker bevat. Deze stroomonderbreker regelt alle elektrische stroom die in één keer het gebouw binnenkomt, en een aantal kleinere zekeringen/stroomonderbrekers, die afzonderlijke aftakkingscircuits beschermen. Er is altijd een hoofdafsluitschakelaar om alle stroom uit te schakelen; wanneer stroomonderbrekers worden gebruikt, wordt deze verzorgd door de hoofdstroomonderbreker. De neutrale lijn van de paal is verbonden met een aarding in de buurt van het servicepaneel – vaak een geleidende staaf die in de aarde wordt gedreven.

In residentiële toepassingen voorziet de service drop het gebouw van twee afzonderlijke 120-V-lijnen van tegengestelde fase, zodat 240 V kan worden verkregen door een stroomkring aan te sluiten tussen de twee 120-V-geleiders, terwijl 120-V-circuits worden aangesloten tussen een van de twee 120-V-lijnen en de neutrale lijn. Bovendien worden 240-V-circuits gebruikt voor apparaten met een hoog vermogen en grote apparaten, zoals airconditioners, wasdrogers, ovens en boilers, terwijl 120-V-circuits worden gebruikt voor verlichting en gewone kleine apparaten. Opgemerkt moet worden dat dit “nominale” getallen zijn, wat betekent dat de werkelijke spanning kan variëren.

In Europa en veel andere landen wordt een driefasig 416Y/230 systeem gebruikt. Het service-drop bestaat uit drie 240 V draden, of fasen, en een neutrale draad, die is geaard. Elke fasedraad levert 240 V aan belastingen die ertussen en de nulgeleider zijn aangesloten. Elk van de fasedraden voert 50-Hz wisselstroom, die 120° uit fase is met de andere twee. De hogere spanningen, gecombineerd met het economische driefasige transmissieschema, maken het mogelijk dat een service drop langer is dan in het Noordamerikaanse systeem, en dat een enkele drop meerdere klanten kan bedienen.

Voor commerciële en industriële service drops, die gewoonlijk veel groter en complexer zijn, wordt een driefasig systeem gebruikt. In de Verenigde Staten bestaan de gangbare diensten uit 120Y/208 (drie 120-V-circuits die 120° uit fase zijn, met 208 V lijn tot lijn), 240-V driefasig, en 480-V driefasig. In Canada is 575-V driefase gebruikelijk, en 380-415 V of 690-V driefase wordt in veel andere landen aangetroffen. Over het algemeen worden hogere spanningen gebruikt voor zware industriële belastingen, en lagere spanningen voor commerciële toepassingen.

Het verschil tussen elektrische installaties in de handel en in woningen kan vrij aanzienlijk zijn, vooral bij grote installaties. Hoewel de elektrische behoeften van een commercieel gebouw eenvoudig kunnen zijn, bestaande uit een paar lampen voor sommige kleine structuren, zijn ze vaak vrij complex, met transformatoren en zware industriële apparatuur. Wanneer gebreken in het elektrische of verlichtingssysteem aan het licht komen en aandacht behoeven, zijn deze gewoonlijk meetbaar en omvatten zij stroompieken, uitgeschakelde stroomonderbrekers, lawaaierige voorschakelapparaten, en andere meer voor de hand liggende omstandigheden zoals niet werkende elektrische recipiënten of verlichtingsarmaturen die vaak worden ontdekt of waargenomen tijdens een controle van het systeem. Zoals in de figuren 9.16 en 9.17 wordt geïllustreerd, zijn er een aantal typische tekortkomingen die zowel in het elektrische als in het verlichtingssysteem worden aangetroffen.

Figuur 9.16. Diagram met typische tekortkomingen in elektrische systemen.

Figuur 9.17. Figuur 9.17. Schematische weergave van typische tekortkomingen in verlichtingssystemen.

In veel commerciële gebouwen is de grootste belasting van een bepaald elektrisch systeem afkomstig van de verlichtingseisen; daarom moeten de verdeling en het beheer van elektrische en verlichtingsbelastingen altijd op regelmatige basis worden gecontroleerd. Het verlichtingsbeheer moet ook periodiek worden gecontroleerd omdat het gebruik van de gebouwruimte verandert en gebruikers binnen het gebouw verhuizen. Het is ook zeer aan te bevelen dat het verlichtingssysteem wordt geïntegreerd met het elektrische systeem in de faciliteit. Verlichtingssystemen zijn ontworpen om voldoende zichtbaarheid te garanderen voor zowel het interieur als het exterieur van een faciliteit en bestaan uit een energiebron en distributie-elementen die gewoonlijk bestaan uit bedrading en lichtuitstralende apparatuur.

Er zijn vandaag de dag verschillende elektrische codes die worden gehandhaafd in verschillende rechtsgebieden in de Verenigde Staten. Sommige van de grotere steden, zoals New York en Los Angeles, hebben hun eigen elektrische codes opgesteld en aangenomen. De National Electrical Code (NEC) en de National Fire Protection Code (NFPC), gepubliceerd door de National Fire Protection Association (NFPA), bestrijken bijna alle onderdelen van elektrische systemen. De NEC wordt gewoonlijk geheel of gedeeltelijk overgenomen door gemeenten. Bij de inspectie van het elektrische systeem en de verlichting moet worden nagegaan of in de faciliteit in het algemeen aan deze voorschriften wordt voldaan.