Warum werde ich von einem Warmwasserbereiter geschockt?

Hintergrund:

Ich lebe in Metro Manila auf den Philippinen, wo das Stromverteilungsunternehmen Meralco Wohngebäude mit Split-Phase-Strom versorgt. Unsere alte (1980er) Meralco-Anschlussleitung besteht nur aus 2 Leitern, beide Phasenleiter, und keinem Neutralleiter. Die Phase-Phase-Spannung beträgt 240 V, während die Phase-Erde (gemessen mit Hilfe eines vorhandenen Erdungsstabs) 120 V beträgt.

Wir haben kürzlich mit dem Bau eines neuen Hauses begonnen und es nach dem Philippine Electrical Code (PEC) verkabelt. Basierend auf meinen Recherchen ist der PEC dem NEC sehr ähnlich. Allerdings verwendet das neue Haus dreipolige Steckdosen: 2 für die Phasen und eine für Masse. Der Erdleiter ist mit einem Erdstab verbunden.

Da Meralco das neue Haus immer noch nicht mit Strom versorgt hat, wird es vorübergehend an die alte zweiadrige Versorgungsleitung angeschlossen, wobei der Erdungsleiter nur mit dem Erdstab verbunden bleibt (dh noch keine Verbindung zum lastseitigen Neutralleiter).

Problem:

Bei der fraglichen Heizung handelt es sich um eine Panasonic-Duschheizung DH-3JL2P (mit einer Nennleistung von 3,5 kW). Seine Anschlüsse sind mit Line (L), Neutral (N) und Ground (G) gekennzeichnet. Als ich dieses Heizgerät anfangs testete, hatte ich keine Ahnung, dass die Versorgung von Meralco geteilt und nicht einphasig ist. Also habe ich es nur unter der Annahme betrieben, dass Außen- und Neutralleiter an der Steckdose richtig angeschlossen sind (was jetzt eigentlich egal ist, da die Versorgung phasenverschoben ist, dh beide sind Außenleiter, es gibt keinen Neutralleiter).

Beim Testen funktionierte die Heizung ordnungsgemäß, was die Erwärmung des Wassers anbelangt. Ich fühlte jedoch einen erheblichen Stromschlag, als ich den Duschkopf berührte, aus dem das erhitzte Wasser kam.

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

  1. Der Erdungsleiter ist mit dem Neutralleiter der Lastgröße (des Transformators) verbunden.
  2. Heater erwartet eine einphasige Versorgung, keine Split-Phase.

Ich kann später mal ein Bild vom Innenleben der Heizung posten.

Wenn die Heizung ordnungsgemäß geerdet wäre, würden Sie keinen Stromschlag bekommen. Also offensichtlich nicht richtig geerdet.
Es stellte sich heraus, dass die Steckdose falsch verkabelt war. Ein Außenleiter und Erde wurden vertauscht. Jetzt, wo ich das behoben habe, gibt es keinen offensichtlichen Leckstrom. Es gibt jedoch immer noch einen winzigen Schock (eher ein Kribbeln), wenn man den Wassereinlassanschluss berührt. Es ist jetzt richtig geerdet, aber ich fühle immer noch einen kleinen Schock. Gedanken? Nur zu sagen, dass es nicht richtig geerdet ist, ist überhaupt nicht hilfreich.
Das Gerät war also tatsächlich nicht richtig geerdet. Korrekt an ein Erdungskabel angeschlossen bedeutet nicht, dass es korrekt geerdet ist . Wenn die Masseverbindung im Vergleich zum Haus etwas Spannung hat, können Sie ein Kribbeln spüren. 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 du eine bessere Erklärung hast, kläre mich bitte auf.
@DarwinBautista Es besteht immer die Möglichkeit, dass etwas anderes nicht richtig geerdet ist. Sie könnten ein Kribbeln bekommen, wenn Sie gleichzeitig etwas berühren, das geerdet ist, und etwas, das nicht geerdet ist.
Wie kann also ein Erdstab, der 8 Fuß in den Boden getrieben wird, eine Potentialdifferenz in Bezug auf den Boden des Hauses haben? Was ich mit dem langen Pfosten meinte, ist: Hat ein Erdungsleiter, der nicht mit dem lastseitigen Neutralleiter des Transformators verbunden ist, Auswirkungen auf die ordnungsgemäße Erdung des Systems? Mir ist bewusst, dass Menschen wegen unsachgemäßer Erdung schockiert werden – deshalb versuche ich, die eigentliche Ursache dieser unsachgemäßen Erdung zu finden.
ROFL Es ist offensichtlich, dass Sie das selbst verdrahten. Sie haben bereits angemerkt, dass die Steckdose falsch verdrahtet war. Es gibt einen Grund, warum Elektriker beschäftigt werden, um Häuser zu verkabeln. Wir können nicht sehen, was Sie sehen. Wenn Sie also sagen, dass Sie einen Schock bekommen, sagen wir, dass er nicht richtig geerdet ist. Voila, wir haben recht. Schwer für uns zu erraten, ob die Grundlagen falsch sind. Wie W4VO sagt, "stellen Sie einen Elektriker ein". Lassen Sie mich hinzufügen ", bevor Sie sich umbringen!".
@StainlessSteelRat ROFL Es ist offensichtlich, dass ich nicht gefragt hätte, ob ich das Ganze verkabelt hätte. Ich bin selbst Elektroniker und kenne den Unterschied zwischen Leitung und Masse; Ich bin kein Idiot. Wenn Sie das ganze verdammte Ding lesen, würden Sie sehen, dass ich spezifische Fragen gestellt habe. Auf wie viele Arten können Sie etwas mit einem 8-Fuß-Gerät erden. Massestab und falsch geerdet? An Streuspannungen, Brummschleifen, Induktivitäten oder ähnliches hat noch niemand gedacht. Nur zu sagen "Elektriker beauftragen" hilft nicht, weil ich das bereits getan habe (sie sind hier nicht so zuverlässig).
@StainlessSteelRat Diese Art von Problem ist für diy.se gut geeignet. In unserem Buch ist es in Ordnung, es selbst zu verdrahten: Wie Darwin festgestellt hat, können Sie oft bessere Arbeit leisten als jeder, den Sie einstellen können. Der Standard für unsere Beratung ist vollständig kodexkonform, und die Erteilung von Ratschlägen außerhalb des Kodex ist einer der wenigen Gründe, warum jemand Flames oder Downvotes gibt. Der einzige Grund, warum ich EEs davor warne, Netzelektrik zu betreiben, ist, dass Code zunächst sehr kontraintuitiv ist (es macht schließlich Sinn, glauben Sie mir).
Ich weiß, das ist alt, aber vielleicht hat jemand anderes das gleiche Problem. Wurde die Spannung zwischen der Erde und einer tatsächlichen Erde wie einem Draht, der draußen zu einem Metallzaunpfosten verläuft, gemessen, nachdem die vertauschte heiße und geerdete Steckdose an der Steckdose befestigt war und immer noch prickelte? Wahrscheinlich leitet ein anderes Gerät im Gebäude Strom zur Erde zurück, der keinen Strom führen sollte. Wie viele 120-V-Geräte befinden sich im Haus, einschließlich Split-Phase-Geräten wie Öfen und Wäschetrocknern?

Antworten (1)

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

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In der Praxis werden auf den Philippinen jedoch 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, aber keine Neutralität.

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Beachten Sie in den oberen 2 Diagrammen, wo die Erdung im Transformator verbunden ist, welcher Draht verbunden ist und wie derselbe Draht in der Wartungstafel/Verbrauchereinheit/Unterbrecherbox mit Erde verbunden ist. Vergleichen Sie dann mit dem dritten Diagramm, wo etwas "nicht ganz stimmt".

Das Problem ist, wie Sie sehen können, dass dieses modifizierte nordamerikanische Schema Ihnen keinen Platz zum Erden in Ihrem Panel bietet. Da baumelt der Boden. Es handelt sich nicht um ein isoliertes System, da die Stangen-Erdungsstifte auf halber Strecke geerdet sind. Was machst du damit? Nicht das:

Neutral ist nicht Masse.

Sie können einen von ihnen nicht zwingen, neutral zu sein. Schau, was passiert, wenn du es tust.

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Die Erde ist ein sehr unzuverlässiger Leiter. Es kann nicht genug Strom fließen, um eine zuverlässige Stromrückgabe zu sein, wie Sie vielleicht festgestellt haben. Unter nassen Bedingungen kann es jedoch – es kann so viel Strom fließen, dass ein – Oh, Moment mal. Neutralleiter sind nicht auf Leistungsschaltern! Also dreht es einfach Ihren Stromzähler wie verrückt, bis es die Drähte genug erhitzt, um Ihr Haus niederzubrennen! Stellen Sie sich auch vor, Sie haben einen Zaun zwischen Haus und Pfahl, und die Zaundrähte sind am Haus geerdet. Am Pol sind sie 120 V über dem Boden.

Also ... Realität ... Sie können nichts an Masse binden, also haben Sie keinen Neutralleiter . Beide Beine sind "hots". Und das bedeutet, dass beide Beine Leistungsschalter haben müssen. Denn ein Fehler von einem von ihnen zur Erde könnte bei Regen möglicherweise viel Strom fließen lassen. (Unter trockenen Bedingungen würde es nur Ihr Gelände elektrisieren.)

Die Zwecke der Gerätesicherheit erden

Erdungen erfüllen mehrere wichtige Sicherheitsfunktionen. Ihr Erdungssystem wird mit dieser Konfiguration Schwierigkeiten haben, seine Aufgabe zu erfüllen.

  • Stellen Sie bei einem heißen Erdschluss einen sehr hohen Strompfad zurück zum Neutralleiter bereit, um sicherzustellen, dass ein Leistungsschalter auslöst. Dies ist eine linkshändige Art des Erdschlussschutzes. In diesem Fall wird dieses Setup das nicht tun und könnte eine gefährliche Situation schaffen. Um dies zu beheben, verwenden Sie am besten aktive/intelligente 2-polige Erdschlusserkennungsschalter (GFCI, auch bekannt als RCD).
  • Halten Sie Metallgeräte relativ zu Ihren Wasserleitungen usw. auf einer sicheren Spannung. Ihr hausinternes Erdungssystem würde dies gegen einen Erdschluss tun.
  • Schützen Sie Geräte, indem Sie statischer Elektrizität und Blitzen einen Weg geben, zur Erde zu gelangen. Ihr Erdungssystem kann das.
  • Stellen Sie sicher, dass Ihre Leiter bei sehr hoher Spannung nicht schwimmen. Dies wird durch die Erdung des Energieversorgungsunternehmens am Pol erledigt.

Was zu tun ist?

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

Zuerst müssen Sie alle Verbindungen innerhalb Ihres Service-Panels zwischen Masse und einem beliebigen Draht entfernen.

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

Idealerweise ist die Erde einfach ein Sicherheitsschild und das Gerät sollte sich überhaupt nicht damit verbinden. Es ist wahrscheinlich kein Problem, aber Sie müssen sich an den Hersteller wenden und sicherstellen, dass sie zwischen zwei Hots mit Masse versorgt werden können (NEMA 6-Stil).

Die Erdung ist zu schwach, um die Auslösung des Leistungsschalters bei einem heißen Erdungsfehler effektiv sicherzustellen. Es könnte also rund um die Uhr mit einem Erdschluss von 10-15 A laufen und an unerwarteten Stellen (wie in Ihrer Dusche!) gefährliche Spannungen erzeugen, Ihren Stromzähler drehen und Ihre Rechnung in die Höhe treiben. Daher würde ich dringend empfehlen, einen 2-poligen Fehlerstromschutzschalter (GFCI oder RCD) 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 besteht die ultimative Verteidigung darin, einen eigenen großen Servicetransformator zu erwerben . 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 isoliert, können Sie die Phase(n) und die Erdung beliebig, dh korrekt, konfigurieren.

Ein 120/240-Spaltphasentransformator kann ohne Kompromisse entweder in nordamerikanischer oder Euro-Norm überbrückt werden - genau wie Sie im ersten Diagramm sehen. 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 240 V von einem N.Am erhalten. Konfiguration über NEMA 6. Sie können keine 120 V aus einem Euro-Panel herausholen, aber Sie könnten ein paralleles Panel hinzufügen, das 120 V zwischen dem Neutralleiter und dem Mittelabgriff erhält.

...ja. Tatsächlich haben sie ein TT-Erdungssystem mit geteilter Phase (im Gegensatz zu dem vom NEC angenommenen TN-CS), wobei die Erdung des Systems am Transformator des Energieversorgungsunternehmens erfolgt. Daher muss im System ein RCD/GFCI vorhanden sein, um Personen vor Stromschlägen zu schützen.
Ich war überrascht zu lesen: "Die Erde ist ein sehr unzuverlässiger Leiter. Sie kann nicht genug Strom fließen lassen, um eine zuverlässige Stromrückgabe zu sein ...". Ist die Erdungsrückführung nicht eine gängige Methode, um einen Draht zu sparen? Siehe en.wikipedia.org/wiki/… und en.wikipedia.org/wiki/Single-wire_earth_return . Das Problem ist die Erdungsqualität. Besser: hier und hier .
@PeterA.Schneider Als OP beim Testen des Voltmeters auftrat, ist die Spannung auf beiden Seiten eines Widerstands gleich, bis Sie Strom durch ihn fließen lassen . OP testete 120 V von seiner lokalen Masse zu jedem heißen. Als er es dann belastete, hielt es nicht. Neutral ist nicht geerdet : Die beabsichtigte Stromrückführung ist keine Sicherheitsabschirmung. Single-Wire-Earth-Return-Systeme sind Sonderlinge: Erde ist nicht Masse, sondern Rückleitung. Sie pumpen die Spannung verrückt hoch, um den Strom auf nahezu Null zu treiben, sodass der hohe Erdwiderstand keine Rolle spielt. Es ist immer noch ein ziemlich beängstigendes Setup; Ich schätze, sie haben keine Drahtzäune.
@PeterA.Schneider Was "unzuverlässig" angeht, meine ich, es variiert je nach Bodentyp, 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 es nicht.
@Harper Würden Sie also sagen (ich bin mir wirklich nicht sicher!), Dass das Einfügen von 30 Fuß Metallband in Ihr Betonfundament wie in meinem Haus immer noch keine Ströme bei 220 oder 120 V absorbiert, die zu einem sofortigen Sicherungsausfall führen, oder, falls dies nicht der Fall ist , ein Feuer? (Schnelles Googeln ergibt eine 5-Ohm-Regel - die bei 120 V möglicherweise nicht alle Sicherungen auslöst. Und dann ist die Rede von 25 Ohm ...)
@PeterA.Schneider Ein weit verbreitetes Missverständnis ist, dass der Strom zur Erde zurückkehren will. Nein, der vom Menschen verursachte Strom ist der Erde völlig egal, er will zurück zur Quelle . In diesem Fall der andere Pol der Transformatorsekundärseite. Es wird dazu alle möglichen Wege im Verhältnis zu ihrer Leitfähigkeit (1 / Impedanz) verwenden, einschließlich Menschen. Code verhindert dies, indem er einen Pfad mit sehr hoher Leitfähigkeit garantiert , sodass der Strom auf anderen Pfaden vernachlässigbar ist. In gewisser Weise laden wir dies ein, indem wir uns am Pol erden; das ist ein Argument für ein isoliertes System, aber das hat seine eigenen Probleme.
@Harper danke für die ausführliche Erklärung. Übrigens soll unser Stromsystem ein Split-Phase-3-Leiter-Service-Drop sein, aber da wir vorübergehend den alten 2-Leiter-Service-Drop (kein Neutralleiter!) Verwenden, ist das Erdungssystem in unserem Haus nicht direkt mit dem lastseitigen Neutralleiter des Transformators verbunden. Könnte dies ein Grund sein, warum ich ein paar mV von meiner angeblich 0 V "Masse" messe? Im Moment habe ich den Warmwasserbereiter getrennt, um 100% sicher zu sein, bis unser Haus mit dem 3-Draht-Tropfen mit Strom versorgt wird.
Sind überhaupt Drähte mit dem neutralen Bus verbunden? Keine sollte sein! Es sollte 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, wo sich der Boden befindet. Deins ist so, aber mit nur 2 Seiten. Das ist eher ein isoliertes System und ich würde es einfach so verkabeln. Leiter nur zu Spannungen (über Unterbrecher), Erde zu Masse, GFCI/RCD wenn möglich.
Nein gibt es nicht. Tatsächlich hat das Hauptpanel keine neutralen Sammelschienen, sondern nur Erdungsschienen. Außerdem hat das Panel 2-polige Unterbrecher. Anstatt also heiß, neutral und geerdet zu sein, hat unser System heiß, heiß und geerdet. Auf der Servicefallseite ist es jedoch heiß, heiß und neutral, so dass der Neutralleiter am Serviceeingang (an der Zählerbasis) geerdet wird.
Dieses zukünftige Setup wird ziemlich korrekt sein und dem ähneln, was wir routinemäßig in Nordamerika mit NEMA 6 tun (wie wir Warmwasserbereiter, Klimaanlagen und größere Holzbearbeitungswerkzeuge mit Strom versorgen). anständige Chance, genug Strom zu fließen, um den Unterbrecher auszulösen. Dennoch wären GFCIs die ideale Option.
Warum werde ich von einem Warmwasserbereiter geschockt?
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