Differentiaalstromen: het sluimerende gevaar

In Duitsland is het al een levendige discussie: het gevaar van differentiaalstromen. Maar wat houdt deze term eigenlijk in en waarom is het in Nederland nog veel minder een issue? 

Het antwoord ligt opgesloten in het karakter van de Duitsers. Door hun rechtlijnigheid accepteren ze de gevolgen van wetgeving, ook wanneer ze daarvoor de portemonnee moeten trekken. Managers en directeuren zijn daar bovendien altijd direct verantwoordelijk voor de mensen binnen de muren van het gebouw of op het terrein. De elektrische veiligheid wordt daar doorgaans gewaarborgd met veiligheidssystemen als aardlekschakelaars. Dreigt er gevaar, dan schakelen deze de stroom acuut uit. Bijvoorbeeld wanneer het detecteert dat elektriciteit via een persoon naar de aarde stroomt.

Dat is niet gewenst in een datacenter, het zou immers negatief uitpakken voor de beschikbaarheid van de systemen. In Duitsland zijn er twee 'escape routes' mogelijk:

1) Regelmatige keuring

Hoewel deze optie theoretisch tot de mogelijkheden behoort, is het weinig aanlokkelijk. Bij een inspectie moet ieder apparaat losgekoppeld, doorgemeten en gerapporteerd worden. Voor een datacenter is dat ondoenlijk.

2) Permanente monitoring van differentiaalstromen

Bevindingen van een permanente monitoring komen terecht in datalogs. Deze moeten bij een incident direct getoond kunnen worden door de verantwoordelijke. Bij de registratie van een afwijkende differentiaalstroomwaarde moet de beheerder meteen ingrijpen en die maatregel ook documenteren.

Gevaarlijk?

Wat zijn nu eigenlijk gevaarlijke differentiaalstromen? Daarvoor moeten we eerst kijken naar de definitie: wat is een differentiaalstroom eigenlijk? De term zegt het eigenlijk letterlijk: het is het verschil tussen de fase en de nulstroom. Bij een meting zou de som van beide stromen in het ideale geval nul zijn: alles wat erin gaat, komt er ook weer uit. Is de som niet gelijk aan nul, dan lekt er klaarblijkelijk stroom weg. Dat is potentieel gevaarlijk, een stroom groter dan 30mA kan schadelijk zijn voor een persoon. Daar ligt dan ook de drempelwaarde, vrijwel alle aardlekschakelaars komen bij die waarde in actie.

Oorzaak

Hoe komt nu zo'n differentiaalstroom tot stand? Het kan liggen aan defecte apparatuur, waardoor stroom lekt naar de aarde. Vaak is het de behuizing die de problemen veroorzaakt. Stroom lekt dan via de PE-draad weg naar de aarde. Raakt u zo'n defect apparaat aan, dan voelt u waarschijnlijk een tinteling. Daar blijft het bij, de aarding heeft immers een lagere weerstand dan het menselijk lichaam en stroom zoekt altijd de weg van de minste weerstand. Is de aarding niet in orde, dan ervaart u een flinke schok. Want dan bent u de weg van de minste weerstand.

Niet alleen fouten kunnen de oorzaak zijn van differentiaalstromen. Ieder elektronisch apparaat lekt wel enige stroom naar de aarde, vanwege alle toegepaste elektronische schakelingen. Bij lage waarden is dat echter niet gevaarlijk en de waarden zijn vele malen minder dan de kritieke grens van 30mA. In een datacenter staan echter veel van dergelijke ‘aardlekgeneratoren’ zeer dicht bij elkaar. En die kunnen samen voor een behoorlijke stroomontwikkeling zorgen. Dat hoeft geen probleem te zijn, maar wanneer die aardlekstromen op één punt hoger zijn dan 30mA is dat wel degelijk gevaarlijk.

Hoe brengt u nu in kaart waar die lekstromen zich bevinden? Het antwoord ligt voor de hand: meten is weten. Het meten van hoofdgroepen is niet zo interessant, want daarmee is het lastig vaststellen waar de lekstroom zich bevindt.

Het vaststellen van de precieze locatie kan alleen met een fijnmazig netwerk van meetpunten. Daarom leveren wij in Duitsland en steeds meer andere landen differentiaalstroommeters voor PDU's. Sommige klanten wensen achter iedere zekering een differentiaalstroommeter. Wij zijn een van de weinigen die dat ook kunnen bieden. Met alle meetpunten 'in place' is het een kwestie van dataverzameling, analyse en het tijdig ondernemen van actie wanneer er afwijkingen zijn geconstateerd. Leg je dat netjes vast, dan ben je in Duitsland bij een calamiteit verzekerd tegen claims.

Daarmee is kous echter niet af. Er is een aantal soorten differentiaalstromen. Schakelingen in de elektronica tasten het sinussignaal van de spanning flink aan en maken daar andere signalen van. Gelijkstroom (DC), bijvoorbeeld. Dat maakt het verrichten van metingen allesbehalve eenvoudiger. Een meetspoel verzadigt door gelijkstroom en verliest daarmee zijn betrouwbaarheid. Voor een goede meting zijn dan ook speciale spoelen vereist die niet alleen beschermd zijn tegen verzadiging, maar ook deze gelijkstroom meten.

Classificatie

Voor het meten van differentiaalstromen is een classificatie aangebracht: AC, A, F, en B. De laatste categorie bevat alle typen stromen in de meting, de overige categorieën kennen een beperktere meting. De differentiaalstroommeters van Schleifenbauer zijn alle conform Cat B. daarmee onderscheiden we ons van andere leveranciers, die vaak Cat A hanteren.

Een meter met een Cat B-classificering registreert ook differentiaalstromen met frequenties boven de 50Hz. Dat kan een Cat A-meter niet, terwijl deze net zo gevaarlijk kunnen zijn. Voor een volledig beeld moeten deze dan ook net zo goed gemeten worden.

Onderstaande tabel is afkomstig uit een document van ABB. Deze behandelt weliswaar aardelekschakelaars (RCD) en geen meters, maar het kwalificatieprincipe is gelijk. De tabel maakt duidelijk dat Cat-B-meters veel uitgebreider meten dan meters met Cat A.

Ronald Timmermans is marketing director van Schleifenbauer Products