Februari 2021
Aandachtspunten bij aanpassingen meterkast
Hot topic
De schakel- en verdeelinrichting is het hart van de elektrische installatie. Hierop worden in deze tijd van energietransitie steeds meer installaties aangesloten, zoals pv-installaties, laadinrichtingen voor elektrische voertuigen en warmtepompen. Maar kan dat zo maar allemaal? Enkele aandachtspunten over de eisen aan schakel- en verdeelinrichtingen.
Laagspanningsschakel- en verdeelinrichtingen moeten voldoen aan Nen-EN-IEC 61439. Deze norm kan worden beschouwd als een productnorm om het paneel te laten voldoen aan de Laagspanningsrichtlijn, EMC-richtlijn (en soms de Machinerichtlijn). De norm beschrijft niet welke componenten, zoals lastscheiders, installatie-automaten, aardlekbeveiligingen, AFDD’s, OVA’s enzovoort erin moeten worden toegepast, dat bepaalt de toepassing en Nen 1010 in gebouwen. Nen-EN-IEC61439 beschrijft hoe deze componenten moeten worden samengebouwd in een behuizing en waaraan deze componenten moeten voldoen om een veilig paneel te krijgen. Met veilig wordt bedoeld dat het paneel:
- constructief aan mechanische eisen voldoet,
- bestand is tegen uitwendige invloeden, zoals stof, vocht en water,
- zodanig is opgebouwd dat er veilig onderhoud, bediening, aanpassingen, aansluitingen aan kunnen worden verricht,
- bestand is tegen overspanningen,
- componenten onderling elkaar niet zo beïnvloeden dat de werking verstoort raakt. (EMC),
- een voldoende mate van kortsluitvastheid heeft,
- de temperatuur niet zodanig hoog wordt dat brand kan ontstaan, componenten degraderen of beschadigen, en dat de werking betrouwbaar blijft.
In de praktijk wordt een leeg paneel gekocht en bouwt de panelenbouwer de componenten daarin. De panelenbouwer is uiteindelijk de verantwoordelijke voor het totale product (de schakel- en verdeelinrichting) en de bijbehorende documentatie. Hierin staan de technische uitgangspunten en specificaties vermeld: bijvoorbeeld de omgevingstemperatuur, voor welke stromen en spanningen het paneel is ontwikkeld, de kortsluitvastheid, de spanningscategorie. Het ontwerpen en bouwen van een paneel dat aan de (verplichte) norm voldoet is een vak apart. Je moet weten wat je aan mag passen bij uitbreidingen. Een paneel is niet zo maar kastje waarin allerlei componenten kunnen worden gemonteerd.
Te grote stroom
Bij het ontwerpen van een verdeler wordt aan elke afgaande (eind)groep een stroom toegekend (Ιnc) en wordt door het inschatten van een gelijktijdigheidsfactor de stroom in de circuits in het paneel berekend. Alle schakelende- en beveiligingscomponenten, het railsysteem en de draden daartussen moeten zijn berekend op deze stroom. Deze berekening is er ook op geënt dat de temperatuur van alle componenten en de (lucht-) tempartuur in het paneel niet te hoog wordt. Alle stroomvoerende onderdelen in een paneel kunnen immers worden beschouwd als warmtebronnen. Fabrikanten geven in de specificaties op wat het vermogen is bij een bepaalde stroom. Met dit gegeven kan het vermogen worden berekend bij de gekozen toegekende stroom. Ook van elke stroomvoerde draad kan het vermogen worden berekend met P = Ι2 x R(draad). Bij het ontwerpen van een verdeler wordt het vermogen opgeteld van al deze ‘warmtebronnen’ en wordt een leeg paneel gekocht waarvan de leverancier aangeeft dat er maximaal ‘zoveel Watt ingebouwd mag worden’. Als in een bestaand paneel de stroom toeneemt als gevolg van uitbreidingen, dan stijgt de temperatuur in het paneel. Let op: de temperatuurstijging (ten opzichte van de omgevingstemperatuur) is ongeveer kwadratisch met het toenemen van de stroomwaarde.
|
oude situatie
Ι = 25 A (T in paneel was 45 °C)
|
νιευωε σιτυατιε
Ι = 35 Α
|
|
toename stroom is 40 procent (factor 1,4)
stijging T: (1,4)2 = 1,96
|
|
stijging was 10° ten opzichte van 35°
(35 °C = omgevingstemperatuur volgens norm)
|
stijging = 10 x 1,96 = 19,4°
T bij benadering in nieuwe -situatie: 35° + 19,4° = 54,4 °C
|
De maximale temperatuur van componenten staat vermeld bij specificaties van de fabrikant. Ook Nen-EN-IEC 61439 stelt eisen aan de maximale temperaturen. Wat gebeurt er bij te hoge temperaturen? Het schakelgedrag van componenten verandert; automaten zullen mogelijk onbedoeld uitschakelen, componenten gaan eerder defect door een snellere veroudering, aansluitingen van componenten kunnen te heet worden waardoor isolatiemateriaal smelt, draden kunnen dan kortsluiting maken, elektrische verbindingen zullen slechter worden door het meer krimpen en uitzetten.
Voorbeeld omvormer
Als een pv-omvormer op een bestaande schakel- en verdeel-inrichting wordt aangesloten dan kunnen stromen in de schakel- en verdeelinrichting fors groter worden, zonder dat een beveiliging aanspreekt. Hoe kan dit? Normaal beveiligt de hoofdzekering de maximale stroom in de verdeler. Bij een omvormer kan hier de nominale stroom van de omvormer aan worden toegevoegd. Het railsysteem (en andere componenten) kunnen een hogere stroom gaan voeren dan waarvoor ze geschikt (en op beveiligd) zijn. In NPR-5310, bepaling 712.5.3.3.1, zijn hiervan mooie rekenvoorbeelden gegeven. Zolang er weinig verbruikers zijn ingeschakeld, wordt de opgewekte stroom teruggeleverd aan het net en wordt overbelasting van het railsysteem voorkomen. Maar wat als nu wordt overgestapt op elektrisch koken en het laden van een elektrisch voertuig op een zonnige dag? Railsystemen in schakel- en verdeelinrichtingen zijn vaak niet berekend op het aansluiten van pv-eindgroepen. Een installateur die deze aanpassingen en uitbreidingen maakt moet een veilige verdeelinrichting achterlaten. Denk aan het plaatsen van een andere verdeelinrichting en bijvoorbeeld de aardlekbeveiligingen en lastscheiders: met een nominale stroom 63 A in plaats van 40 A.
Aansluiten van componenten
Componenten moeten worden geïnstalleerd en bedraad in overeenstemming met de instructies van de fabrikant. Fabrikanten vermelden daarvoor informatie op de componenten, op verpakkingsmateriaal of bijbehorende leaflet. In panelen wordt in het algemeen VD90 toegepast in relatie tot de vereiste temperatuur (zoals beschreven). De doorsnede van geleiders moet in het algemeen groter zijn dan in extern aangesloten kabels en dergelijke, bedoeld voor hetzelfde stroomcircuit. Draden in een paneel zijn immers in (soms volgestouwde) bedradingskokers gepropt, waardoor ze hun warmte moeilijk kunnen afstaan. Een voorbeeld: in een draadkoker met de draden van 9 circuits, mag de stroom (in VD90 2,5 mm2 ) maximaal 7,5 A zijn (zie tabellen Nen-EN-IEC61439). Verbindingen moeten zo worden gemaakt dat een duurzame contactdruk is gewaarborgd. Voor oplevering moet steekproefsgewijs worden gecontroleerd of schroefverbindingen op het juiste moment zijn aangedraaid. Het zo maar vastdraaien is niet juist en niet in overeenstemming met de norm. Er moet een momentschroevendraaier worden toegepast. Draden tussen twee componenten mogen geen tussenliggende las bevatten, zoals een kroonsteen of lasklemmen. In één kooiklem mag één draad of adereindhuls worden gemonteerd (of de fabrikant moet dat anders beschrijven). Bij het aansluiten van twee draden op één kooiklem moet daarom een twin-adereindhuls worden toegepast.
Tekst: Anton Kerkhofs