Warum werde ich von einem Warmwasserbereiter geschockt?

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Hintergrund:

Ich lebe in Metro Manila, Philippinen, wo das Stromverteilungsunternehmen Meralco Wohngebäude in zwei Phasen mit Strom versorgt. Unser alter Meralco-Service-Drop (1980er Jahre) besteht nur aus 2 Leitern, beide Phasenleiter, und keinem Neutralleiter. Die Spannung von Phase zu Phase beträgt 240 V, während die Spannung von Phase zu Masse (gemessen mit Hilfe eines vorhandenen Erdungsstabs) 120 V beträgt.

Wir haben kürzlich mit dem Bau eines neuen Hauses begonnen und es gemäß dem Philippine Electrical Code (PEC) verkabelt. Aufgrund meiner Forschung ist der PEC dem NEC sehr ähnlich. Das neue Haus verwendet jedoch dreipolige Steckdosen: 2 für die Phasen und eine für den Boden. Der Erdungsleiter ist mit einem Erdungsstab verbunden.

Da Meralco das neue Haus immer noch nicht mit Strom versorgt hat, wird es vorübergehend an den alten Zweidraht-Versorgungsabfall angeschlossen, sodass der Erdungsleiter nur mit der Erdungsstange verbunden bleibt (dh noch keine Verbindung zum lastseitigen Neutralleiter).

Problem:

Bei der fraglichen Heizung handelt es sich um eine Duschheizung DH-3JL2P von Panasonic (Nennleistung 3,5 kW). Die Klemmen sind mit Leitung (L), Neutral (N) und Masse (G) gekennzeichnet. Als ich diese Heizung anfangs testete, hatte ich keine Ahnung, dass die Versorgung von Meralco zweiphasig und nicht einphasig ist. Ich habe es also nur unter der Annahme betrieben, dass die Leitung und die Neutralleiter korrekt an der Steckdose angeschlossen sind (was jetzt eigentlich keine Rolle spielt, da die Versorgung zweiphasig ist, dh beide sind Leitungsleiter, es gibt keinen Neutralleiter).

Beim Testen funktionierte die Heizung beim Erhitzen des Wassers ordnungsgemäß. Ich verspürte jedoch einen erheblichen Stromschlag, als ich den Duschkopf berührte, von dem das erhitzte Wasser kam.

Was könnte diesen Schock verursachen? Ich habe ein paar Ideen, warum dies passiert ist, kann aber nicht sicher sagen:

  1. Der Erdungsleiter ist vom Neutralleiter der Lastgröße (des Transformators) getrennt.
  2. Die Heizung erwartet eine einphasige Versorgung, keine zweiphasige.

Ich kann später ein Bild von den Einbauten der Heizung posten.

wiring grounding Darwin Bautista
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Wenn die Heizung ordnungsgemäß geerdet wäre, würden Sie keinen Schock bekommen. Es ist also offensichtlich nicht richtig geerdet.
Es stellt sich heraus, dass die Steckdose falsch verdrahtet war. Einphasenleiter und Masse wurden geschaltet. Nachdem ich das behoben habe, gibt es keinen offensichtlichen Leckstrom mehr. Beim Berühren des Wassereinlassanschlusses tritt jedoch immer noch ein winziger Stoß (eher wie Kribbeln) auf. Es ist jetzt richtig geerdet, aber ich fühle immer noch ein bisschen Schock. Gedanken? Nur zu sagen, dass es nicht richtig geerdet ist, ist überhaupt nicht hilfreich.
Das Gerät war also nicht richtig geerdet. Ein ordnungsgemäßer Anschluss an ein Erdungskabel bedeutet nicht, dass er ordnungsgemäß geerdet ist . Wenn der Erdungsanschluss im Vergleich zum Haus eine gewisse Spannung aufweist, kann ein Kribbeln auftreten. Nur zu sagen, dass es nicht richtig geerdet ist, ist überhaupt nicht hilfreich. Wenn Sie es so gut wissen, warum fragen Sie dann hier? Wenn Sie eine bessere Erklärung haben, klären Sie mich bitte auf.
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@StainlessSteelRat ROFL Es ist offensichtlich, dass ich nicht gefragt hätte, ob ich das Ganze verkabelt hätte. Ich bin selbst Elektronikingenieur und kenne den Unterschied zwischen Leitung und Masse. Ich bin kein Idiot. Wenn Sie die ganze verdammte Sache lesen, werden Sie sehen, dass ich bestimmte Fragen gestellt habe. Wie viele Möglichkeiten können Sie etwas mit einem 8-Fuß erden. Erdungsstange und Erdung falsch? Niemand dachte an Streuspannungen, Erdschleifen, Induktivität oder so weiter. Nur "Elektriker einstellen" zu sagen, hilft nicht, weil ich das schon getan habe (sie sind hier nicht so zuverlässig).
Darwin Bautista
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@StainlessSteelRat Diese Art von Problem ist für diy.se gut geeignet. In unserem Buch ist es in Ordnung, es selbst zu verkabeln: Wie Darwin angetroffen hat, können Sie oft besser arbeiten als jeder andere, den Sie einstellen können. Der Standard für unsere Beratung ist vollständig Code-konform, und die Beratung ohne Code ist einer der wenigen Gründe, warum jemand flammt oder abstimmt. Der einzige Grund, warum ich EEs davor warne, Netzstrom zu betreiben, ist, dass Code zunächst sehr kontraintuitiv ist (es macht schließlich Sinn, vertrau mir).
Harper - Monica am

Antworten:

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Der philippinische Elektroservice ist ein Morast. Es gibt einen einbeinigen Euro-230-V-Service und einen 120/240-Split-Phase-Service im amerikanischen Stil. Und wenn diese Dienste nach Euro- oder USA-Standard verkabelt sind, sind sie genauso sicher.

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In der Praxis werden jedoch auf den Philippinen seltsame Dinge getan. Und es gibt eine hohe Rate an Stromschlägen. Dies ist einer dieser seltsamen Deals. Sie bieten Ihnen einen Service im nordamerikanischen Stil, bieten Ihnen jedoch keinen neutralen Service.

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Notieren Sie in den oberen beiden Diagrammen, wo im Transformator Masse verbunden ist, welcher Draht mit diesem verbunden ist und wie derselbe Draht im Servicepanel / Verbrauchergerät / Leistungsschalterkasten mit Masse verbunden ist. Vergleichen Sie dann mit dem dritten Diagramm, in dem etwas "nicht ganz richtig ist".

Das Problem ist, wie Sie sehen können, dass dieses modifizierte nordamerikanische Schema Ihnen keinen Platz bietet, um Masse in Ihrem Panel zu verbinden. Dort baumelt der Boden. Es ist kein isoliertes System, da die Erdungsstifte der Stangen auf halber Strecke geerdet sind. Was machst du damit? Nicht das:

Neutral ist nicht geschliffen.

Sie können einen von ihnen nicht zwingen, neutral zu sein. Schauen Sie, was passiert, wenn Sie es tun.

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Die Erde ist ein sehr unzuverlässiger Leiter. Es kann nicht genug Strom fließen, um eine zuverlässige Stromrückführung zu gewährleisten, wie Sie vielleicht festgestellt haben. Unter nassen Bedingungen kann es jedoch - es kann so viel Strom fließen, um auszulösen - Oh, warte. Neutralleiter sind nicht an Leistungsschaltern! Also dreht es Ihren Stromzähler einfach wahnsinnig, bis es die Drähte so stark erwärmt, dass Ihr Haus niederbrennt! Stellen Sie sich auch vor, Sie haben einen Zaun zwischen Haus und Mast und die Zaundrähte sind am Haus geerdet. An der Stange liegen sie 120 V über dem Boden.

Also ... Realität ... Sie können nichts an den Boden binden, also haben Sie keine Neutralität . Beide Beine sind "heiß". Und das bedeutet, dass beide Beine Leistungsschalter haben müssen. Weil ein Fehler von einem von ihnen zur Erde bei Regen möglicherweise viel Strom fließen kann. (Bei trockenen Bedingungen würde es nur Ihren Boden elektrisieren.)

Die Zwecke der Gerätesicherheitserdung

Erdungen bieten mehrere wichtige Sicherheitsfunktionen. Ihr Erdungssystem wird unter diesem Setup Schwierigkeiten haben, seine Arbeit zu erledigen.

  • Stellen Sie für einen Erdschluss einen sehr hohen Strompfad zurück zum Neutralleiter bereit, um sicherzustellen, dass ein Leistungsschalter auslöst. Dies ist eine linkshändige Methode zum Schutz vor Erdschluss. In diesem Fall wird dieses Setup dies nicht tun und kann zu einer gefährlichen Situation führen. Um dies zu beheben, verwenden Sie am besten aktive / intelligente 2-polige Erdschlusserkennungsschalter (GFCI aka RCD).
  • Halten Sie Metallgeräte in Bezug auf Ihre Wasserleitungen usw. auf einer sicheren Spannung. Ihr hauseigenes Erdungssystem würde dies gegen einen Erdschluss nur schwer tun können.
  • Schützen Sie Geräte, indem Sie statischer Elektrizität und Blitzen einen Weg zur Erde geben. Ihr Erdungssystem kann das.
  • Stellen Sie sicher, dass Ihre Leiter nicht bei sehr hoher Spannung schweben. Dies wird durch die Erdung des Energieversorgungsunternehmens an der Stange erledigt.

Was ist zu tun?

Angesichts des Service, den Sie haben, besteht Ihre einzige Möglichkeit darin, ihn wie eine NEMA 6-Steckdose in den USA zu verkabeln - zwei Hots, geerdet, kein Neutralleiter.

Zuerst müssen Sie alle Verbindungen in Ihrer Serviceplatte zwischen Masse und Kabel entfernen.

Ich würde dringend empfehlen, ein Split-Phase- oder 3-Phasen-Panel zu verwenden und diese Verbindung mit einem 2-poligen Leistungsschalter zu verdrahten, damit beide "Hots" einen Überstromschutz haben. Normalerweise benötigen Sie keinen Überstromschutz für einen Neutralleiter, aber Sie haben keinen Neutralleiter.

Im Idealfall ist der Boden lediglich ein Sicherheitsschild, und das Gerät sollte überhaupt nicht damit verbunden werden. Es ist wahrscheinlich kein Problem, aber Sie müssen sich mit dem Hersteller in Verbindung setzen und sicherstellen, dass er zwischen zwei Hots mit Erdung betrieben werden kann (NEMA 6-Stil).

Die Erdung ist zu schwach, um die Auslösung des Leistungsschalters bei einem heißen Erdschluss effektiv sicherzustellen. Es könnte also rund um die Uhr mit einem Erdschluss von 10 bis 15 Ampere betrieben werden - gefährliche Spannungen an unerwarteten Stellen (wie beim Duschen!) Erzeugen, den Stromzähler drehen und die Rechnung hochfahren. Daher würde ich Ihnen dringend empfehlen, einen 2-poligen Fehlerstromschutzschalter (FI-Schutzschalter oder FI-Schutzschalter) zu verwenden. Dies wäre Ihr einziger Schutz gegen einen Erdschluss im Gerät, da die Erdung als Hochstrompfad nicht funktioniert.

Die nukleare Option

Manchmal kann das Energieversorgungsunternehmen einfach keinen sicheren und ordnungsgemäßen Service bieten. In diesem Fall ist die ultimative Verteidigung einen großen Service - Transformator erhalten Ihre eigenen . Holen Sie sich eine mit einer 240-V-Primärwicklung (die an das Versorgungsunternehmen geht) und einer 120/240-V-Split-Phase-Sekundärwicklung (dies ist Ihr Hauptdienst). Da ein Transformator die Versorgung vollständig trennt, können Sie die Phase (n) und die Erdung nach Ihren Wünschen konfigurieren, dh korrekt.

Ein 120/240-Split-Phase-Transformator kann ohne Kompromisse in nordamerikanischer oder Euro-Norm überbrückt werden - genau wie im ersten Diagramm dargestellt. Welches für Sie am besten geeignet ist, hängt davon ab, welche elektrischen Teile zu vernünftigen Preisen erhältlich sind und welche Geräte zu vernünftigen Preisen erhältlich sind. Dies schränkt Sie nicht ein. Sie können leicht 240V von einem N.Am erhalten. Konfiguration über NEMA 6. Sie können keine 120 V aus einem Euro-Panel herausholen, aber Sie können ein paralleles Panel hinzufügen, das 120 V zwischen Neutralleiter und Mittelabgriff erhält.

Harper - Monica wieder einsetzen
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...Ja. Tatsächlich handelt es sich um ein Split-Phase-TT-Erdungssystem (im Gegensatz zu dem vom NEC angenommenen TN-CS), dessen Erdung am Transformator des Energieversorgungsunternehmens durchgeführt wird. Daher muss das System über einen FI / FI-Schutzschalter verfügen, um die Menschen vor Erschütterungen zu schützen.
ThreePhaseEel
Ich war überrascht zu lesen "Die Erde ist ein sehr unzuverlässiger Leiter. Sie kann nicht genug Strom fließen, um eine zuverlässige Stromrückführung zu gewährleisten ...". Ist Erdungsrückführung nicht ein üblicher Weg, um einen Draht zu retten? Siehe en.wikipedia.org/wiki/… und en.wikipedia.org/wiki/Single-wire_earth_return . Das Problem ist die Erdungsqualität. Besser: hier und hier .
Peter - Monica am
@ PeterA.Schneider Während der Prüfung des Voltmeters auf OP stieß, ist die Spannung auf beiden Seiten eines Widerstands gleich, bis Strom durch ihn fließt . OP testete 120 V von seinem lokalen Boden zu jedem heißen. Dann, als er eine Ladung darauf legte, hielt es nicht stand. Neutral ist nicht Masse : Die beabsichtigte Stromrückführung ist kein Schutzschild. Single-Wire-Earth-Return-Systeme sind seltsame Kugeln: Erde ist nicht geerdet, sondern zurück. Sie pumpen die Spannung verrückt hoch, um den Strom auf nahezu Null zu bringen, damit der hohe Erdungswiderstand keine Rolle spielt. Es ist immer noch ein ziemlich beängstigendes Setup; Ich denke, sie haben keine Drahtzäune.
Harper - Monica am
@ PeterA.Schneider Was "unzuverlässig" betrifft, meine ich, dass es je nach Bodentyp variiert, aber es ist sehr wichtig, wenn es nass ist. Sie könnten also etwas zusammenwerfen, das unter Testbedingungen zu funktionieren scheint , und dann ändert sich der Feuchtigkeitsgehalt und alles fällt auseinander: Was funktioniert hat, funktioniert nicht; Was sicher war, ist nicht.
Harper - Stellen Sie Monica am
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Sind überhaupt Kabel an den Neutralbus angeschlossen? Keiner sollte es sein! Es darf überhaupt kein Neutralleiter angeschlossen werden, da Sie keinen Neutralleiter bereitstellen können. Denken Sie an 3-Phasen-Delta, 3 Ecken eines Dreiecks, keine in der Mitte, in der sich der Boden befindet. Dein ist so, aber mit nur 2 Seiten. Dies ist eher wie ein isoliertes System und ich würde es einfach so verkabeln. Leiter nur zu heißen (über Leistungsschalter), Masse zu Masse, GFCI / RCD wenn möglich.
Harper - Setzen Sie Monica