Aansluitwaarde

De aansluitwaarde van een doorsnee woning bedraagt nu in het algemeen 1 x 25 A of 1 x 35 A, 1x 40 A of 3 x 25 A. De laatste, 3 x 25 A, is meestal voldoende voor elektrisch koken. Maar aanvullend hierop ook een warmtepomp of aansluiting voor een elektrisch voertuig aansluiten, kan al tot problemen leiden. Zo kan bij het inschakelen van de motor van de warmtepomp de aanloopstroom zodanig hoog zijn dat de beveiligingen kunnen aanspreken.

Het verhogen van de aansluitwaarde kan extra kosten meebrengen voor de eigenaar van een pand. Dit betekent dat bij energiebesparende maatregelen, zoals warmtepompen, waarbij de netaansluiting van 3 x 25 A naar 3 x 35 A of hoger moet, de energierekening toch hoger uitvalt, ondanks dat er minder energie wordt gebruikt. Het maximale vermogen (P = U x Ι) op basis van de hoofdbeveiligingen is weergegeven in tabel 2.

Bij het ontwerpen van een schakel- en verdeelinrichting wordt uitgegaan van regels om overbelasting te voorkomen:

• interne geleiders moeten een zodanige doorsnede hebben, dat ze in staat zijn 125 procent van de toegekende stroom te voeren,
• alle eindgroepen samen gelijktijdig belast, moeten in staat zijn de nominale stroom x de gelijktijdigheidsfactor te voeren,
• beveiligingen worden maximaal continue tot 80 procent belast van hun nominale stroom.

Bij het aanpassen van een meterkast door er een EV-laadunit, warmtepomp of kooktoestel op aan te sluiten, veranderen de beschreven uitgangspunten.

Wordt de installatie uitgebreid met bijvoorbeeld een groep voor een EV-laadunit, dan kan de gelijktijdigheidsfactor behoorlijk stijgen.

Warmte-ontwikkeling

In een schakel- en verdeelinrichting mag de luchttemperatuur gebruikelijk maximaal 55 °C worden. Uitgaande van een omgevingstemperatuur van 35 °C (zoals in de norm staat vermeld) mag de temperatuur 20 °C stijgen.
Let op bij sommige componenten die in de verdeler worden geïnstalleerd. Soms heeft de fabrikant namelijk een lagere maximale omgevingstemperatuur voorgeschreven, bijvoorbeeld 40 °C.
Warmte wordt ontwikkeld doordat er stroom door componenten loopt die een weerstand hebben:
P = I² x R. Ook elk stroomvoerend component heeft een vermogen. Dit staat vermeld bij de specificaties die de fabrikant beschikbaar stelt.

P_verlies = P_nom x (Ι_b / Ι_n)²

Opmerking: het vermogen is vaak opgegeven bij de nominale stroom, bijvoorbeeld 16 A (In). Als bij de berekening dan een feitelijke belastingstroom (Ι_B) 12,8 A (80 procent) wordt aangehouden, dan is ook het warmtevermogen lager (0,8 x 0,8 = 0,64 x het vermogen bij 100 procent belasting).
Bij een schakel- en verdeelinrichting is het verplicht, als wordt afgeweken van de standaard, de warmtebalans van de al beproefde configuratie van de leverancier te controleren. Dit gebeurt door de vermogens van alle componenten in de verdeler op te tellen en te vergelijken met toelaatbare warmtedoorlaatvermogen van de behuizing, zoals de fabrikant dat vermeld bij de specificaties van een (lege) behuizing. Alle kastenbouwers stellen tabellen beschikbaar van elk type behuizing waarin bij een gegeven maximale temperatuurstijging het toelaatbare warmtedoorlaatvermogen is beschreven.
Als een schakel- en verdeelinrichting wordt uitgebreid met bijvoorbeeld een EV-laadpunt, en een extra kookgroep, dan verandert het stroomplaatje en daarmee de warmte-ontwikkeling ingrijpend. Bij een uitbreiding moet daarom opnieuw worden gecontroleerd of het totale ontwikkelde vermogen nog steeds lager is dan het toelaatbare warmtedoorlaatvermogen van de behuizing.
Let op: als de stroom een factor 2 toeneemt, dan neemt de warmte-ontwikkeling een factor 4 toe. Een ander belangrijk punt is: als wijzigingen in een schakel- en verdeelinrichting worden aangebracht, dan draagt de installateur die dit doet hiervoor de verantwoordelijkheid.

Als een schakel- en verdeelinrichting wordt uitgebreid met bijvoorbeeld een extra kookgroep, dan verandert het stroomplaatje en daarmee de warmteontwikkeling.

Beveiligingen

Een schakel- en verdeelinrichting moet voldoen aan Nen-EN-IEC 61439. Om de veiligheid te waarborgen moeten daarin beveiligingscomponenten worden toegepast, zoals beschreven in Nen 1010. Eisen zijn bijvoorbeeld:

• Elke stroomketen (aangesloten installatie) moet kunnen worden gescheiden van elke actieve geleider van de voeding (Nen 1010: 2020, bepaling 462). Alle afgaande beveiligingstoestellen – automaten – in de meterkast moeten daarom ook zijn voorzien van een scheidingsmogelijkheid in de nulgeleider. Ook moeten er passende voorzieningen zijn om te verhinderen dat materieel onopzettelijk wordt ingeschakeld, zoals de mogelijk om op een automaat een vergrendeling aan te brengen als een groep moet worden gescheiden. Ook de DC-leidingen tussen de pv-panelen en de inverter, moeten worden aangesloten op een DC-lastscheider. Zo kan de omvormer worden gescheiden van de voedende DC-spanning.
• Elke leiding moet zijn beveiligd tegen overstroom en kortsluitstroom (Nen 1010: 2020, bepaling 431 en 432). Een nul-geleider moet zijn beveiligd tegen overbelasting in meer-fasestroomketens als de stroom in de nul-geleider de hoogst toelaatbare waarde voor de leiding kan overstijgen. Dit is bijvoorbeeld het geval als het aandeel hogere harmonische > 33 procent wordt. Dit is waarschijnlijk als er veel elektronische apparaten, zoals ledverlichting, regelaars, omvormers en dergelijke, worden aangesloten in een 3-fase installatie.
• Aardlekschakelaars Ι∆_n 30 mA moeten worden toegepast als aanvullende bescherming voor contactdozen Ι_n ≤ 32 A voor algemeen gebruik door leken. Dit geldt ook voor verlichting in woningen (Nen 1010: 2020, bepaling 411.3.3) en voor elk aansluitpunt op de laadinrichting voor elektrische voertuigen als deze niet galvanisch is gescheiden van het voedende net (Nen 1010: 2020, bepaling 722.531). Let op: deze eis geldt voor elk aansluitpunt voor een elektrisch voertuig (dus bij een dubbele laadunit twee 30 mA-aardlekschakelaars toepassen).
• Vast aangesloten materieel, zoals een pv-omvormer, warmtepomp of elektrisch fornuis, hoeft dus niet te worden beveiligd tegen aanvullende bescherming door middel van een aardlekschakelaar Ι∆_n 30 mA. Echter, een aardlekschakelaar kan nog steeds nodig zijn om te beschermen tegen indirecte aanraking (foutbescherming). Is de circuitimpedantie (Z_L-PE) voldoende laag dan is een aardlekschakelaar niet vereist. Dit is het geval als wordt voldaan aan Z_L-PE < 230 V / ΙA (aanspreekstroom beveiligingstoestel automaat of patroon in 0,4 s). Een voorbeeld:
  B16 Ι_A = 80A → Z_x < 2,9 Ω C16 Ι_A = 160A → Z_c < 1,45 Ω. Als deze installaties met een contactdoos worden aangesloten, dan moet door de uitvoering, plaatsing of aanduiding bij de contactdoos wel duidelijk zijn dat deze niet is bedoeld om toestellen voor algemeen gebruik op aan te sluiten.

Als een aardlekschakelaar wel nodig is, bijvoorbeeld omdat Z_c hoger is, dan zijn de volgende bepalingen relevant:

• Aardlekbeveiligingstoestellen moeten volgens Nen 1010: 2020, bepaling 531.3.2, zo zijn gekozen en de belasting moet zo over de stroomketens zijn verdeeld, dat te verwachten lekstromen tijdens normaal bedrijf geen onnodige uitschakeling veroorzaken. De lekstroom door een aardlekschakelaar mag in normale toestand maximaal 0,3 x ∆Ι_n zijn. Bij een 30 mA-aardlekschakelaar dus minder dan 9 mA.
  De eis van maximaal 4 installatieautomaten op één 30 mA-aardlekschakelaar is vervallen in Nen 1010: 2020. De meest geschikte oplossing bij een uitbreiding is een aardlekautomaat B16 / 30 mA of C16 / 30mA toepassen per eindgroep.
• Toestellen die ook een fout-gelijkstroom bij een aardfout kunnen veroorzaken, zoals een pv-omvormer, moeten worden beveiligd door een type B-aardlekschakelaar. Volstaan kan worden met een type A als de fabrikant dat vermeld in de handleiding van de omvormer.
• Een pv-omvormer kan niet zondermeer op een extra eindgroep worden aangesloten. Het railsysteem of de bedrading van de schakel- en verdeelinrichting en wellicht de toegepaste beveiligingen erin zijn dan niet beveiligd tegen overbelasting.

Toekomst

In Nen 1010: 2020, deel 8 (in ontwikkeling), wordt onder andere de ‘slimme meterkast’ beschreven. Op basis van de geleverde stroom door een pv-systeem, de actuele energiebehoefte, de opslagcapaciteit en de prijs kan een energiemanagementsysteem de stromen zodanig regelen dat er geen overbelasting plaatsvindt, er zo optimaal zuinig met energie wordt omgegaan en de energie niet onnodig duur is.

Tekst: Anton Kerkhofs
Fotografie: iStock