Februari 2025
Weet wat je doet bij uitbreiding in meterkast
Technische infrastructuur
Met de energietransitie in volle gang worden elektrische kooktoestellen, warmtepompen, pv-installaties, EV-laadunits vaak afzonderlijk ‘even’ in de schakel- en verdeelinrichting aangesloten. En de volgende stap is wellicht het aanschaffen en installeren van een batterijsysteem. Dat moet ook wel kunnen, maar toch gaat het regelmatig mis, met brand in de schakel- en verdeelinrichting in de meterkast tot gevolg.
In de meeste woningen is de huidige aansluitwaarde gering, bijvoorbeeld 1 x 25 A of 1 x 35 A, 1x 40 A of 3 x 25 A. Dit geeft beperkingen aan het beschikbaar vermogen, waarmee bij het uitbreiden rekening moet worden gehouden.
Een aansluitwaarde van 3 x 25 A is meestal voldoende voor een hedendaagse woning, ook wanneer er elektrisch wordt gekookt. Om aanvullend hierop ook een warmtepomp en een EV-laadunit aan te sluiten, ontbreekt het wellicht aan voldoende vermogen. Zeker in de wintermaanden als het pv-systeem nagenoeg geen energie levert. Het verhogen van de aansluitwaarde kan worden aangevraagd bij het netbedrijf, maar brengt vaak hogere vastrechtkosten met zich mee.
Maar let op. Als het totale opgestelde vermogen groter wordt door uitbreiding, dan moet de schakel- en verdeelinrichting daarvoor ook geschikt zijn.
Normen
Een laagspannings-schakel- en verdeelinrichting moet voldoen aan Nen-EN-IEC 61439. Deze norm stelt eisen aan de wijze waarop een schakel- en verdeelinrichting moet worden gebouwd en geverifieerd. Aandachtspunten daarbij zijn de thermische en dynamische kortsluitvastheid, EMC-eigenschappen, aanrakingsveiligheid en aarding, thermische aspecten, mechanische aspecten, omgevings- en bedrijfsvoeringeisen, coderingen, bescherming tegen transiënten en de kwaliteit van elektrische verbindingen.
Nen-EN-IEC 61439 gaat niet over welke beveiligingscomponenten (automaten, aardlekbeveiligingen en dergelijke) moeten worden toegepast. Dat is Nen 1010 voor veel installaties en Nen-EN-IEC 60204 voor machine-installaties.
Tabel 1. Aansluitwaarde en maximaal gelijktijdige vermogen.
Schakel- en verdeelinrichtingen
Nen-EN-IEC 61439 is een norm waar menigeen bij zijn technische opleiding nooit iets over heeft gehoord. Toch is deze norm belangrijk bij het bouwen of aanpassen van schakel- en verdeelinrichtingen. Het is immers de norm waar Nen 1010 aan refereert en de norm om te voldoen aan het Warenwetbesluit elektrisch materieel.
In Nen-EN-IEC 61439 staat dat als je wijzigingen aanbrengt in een schakel- en verdeelinrichting, dat er dan opnieuw moet worden vastgesteld dat deze voldoet aan de eisen die staan vermeld in deze norm. Dit wordt de verificatie genoemd (Nen-EN-IEC 61439, hoofdstuk 10). Ofwel, de ‘verbouwer’ wordt gezien als de producent van ‘aangepaste’ schakel- en verdeelinrichting.
Een paneel is dus niet zo maar een kastje waarin je automaten en aardlekschakelaars kunt (bij) monteren. Doe je dat wel, weet dan wat je doet en voorkom brand en aansprakelijkheid.
Temperatuur
De maximale temperatuur in schakel- en verdeelinrichtingen mag niet te hoog worden om schade aan materiaal te voorkomen en de juiste werking te kunnen garanderen. In Nen-EN-IEC 61439 zijn verschillende maximale temperaturen beschreven. De maximale toelaatbare temperatuur in een schakel- en verdeelinrichting wordt bepaald door de maximale temperatuur die is opgegeven door de fabrikant van de toegepaste beveiligingscomponenten en/of de maximale temperatuur volgens Nen-EN-IEC 61439.
Zo geldt bijvoorbeeld bij een B16 Siemens-automaat: Tamb maximaal 45 °C, bij een B16 Hager-automaat een maximale bedrijfstemperatuur van 70 °C.
Bedenk dat alle stroomvoerende componenten, zoals automaten, aardlekschakelaars, lastscheider en de bedrading, warmte ontwikkelen. Hoe meer warmte wordt ontwikkeld, des te groter de temperatuurstijging ten opzichte van de omgevingstemperatuur (W = I2 x R x t). Hoe meer stroom voerende componenten des te meer warmte. Een vuistregel daarbij is: twee keer zoveel stroom geeft ongeveer vier maal zoveel warmte en een evenredige temperatuurstijging.
Bedenk wat er gebeurt als in een bestaande meterkast een EV-laadunit wordt aangesloten; grote (extra) stromen kunnen een (te) grote temperatuurstijging geven.
Totale vermogen
Bij het ontwerp van een schakel- en verdeelinrichting behoor je vooraf te bedenken wat het aantal eindgroepen is en hoeveel stroom daar door zal gaan lopen. Je kent dan een bepaalde stroom toe aan elke eindgroep (Inc). Op basis hiervan weet je ook de stroom in de circuits in de schakel- en verdeelinrichting. Je bepaalt vervolgens de toegepaste beveiligingscomponenten en bedrading in de schakel- en verdeelinrichting.
Componenten
Van alle elektrische componenten kun je het vermogen op de bijbehorende datasheet aflezen. Dit wordt verstrekt door de fabrikant. Dat is het vermogen in watt, opgegeven bij de nominale stroom van het component. Per fabrikant kan dat bij een gelijksoortig beveiligingstoestel verschillend zijn. In de praktijk is de toegekende stroom lager dan de nominale stroom. Als de toegekende stroom bijvoorbeeld 10 A bedraagt door een 16 A automaat kan het realistische vermogen worden berekend:
P = (10 W /16 W)2 x opgegeven nominale vermogen.
Voorbeeld
B16 A, type B installatieautomaat Hager:
P bij In (16 A) = 4,2 W
P bij Inc is dan: (10/16)2 x 4,2 W = 1,64 W
Het vermogen bereken je bij alle componenten in de schakel- en verdeelinrichting. Vervolgens moeten al deze vermogens bij elkaar worden opgeteld.
Bedrading
Ook elke meter stroomvoerende draad kan worden gezien als een warmtebron. Dit vermogen kan bij benadering worden
berekend met: P = Inc2 (toegekende stroom door circuit) x Rd (weerstand draad). Rd = l (lengte in m) x ρ (soortelijke
weerstand draad) / doorsnede in mm2 (voor een warme draad geldt ongeveer ρ = 0,02 Ω mm2/m).
Ook in Nen-EN-IEC 61439 staan tabellen met vermogens van stroomvoerende draden.
Optellen
Door nu alle vermogens bij elkaar op te tellen weet je hoeveel vermogen (Watt) er in totaal naar schatting zal worden ontwikkeld als de schakel- en verdeelinrichting later in werking komt. Nen-EN-IEC 61439 gaat uit van een maximale toelaatbare omgevingstemperatuur, bijvoorbeeld in de meterkast waar de schakel- en verdeelinrichting wordt geplaatst, van 35 °C. Echter, alleen de bouwer weet waar een paneel komt te hangen en kan een realistische omgevingstemperatuur inschatten. Deze waarde kan en mag afwijken van deze 35 °C.
Zoals gesteld heeft de Hager B16-automaat een maximale bedrijfstemperatuur van 70 °C. Wat de maximale temperatuur mag worden in de verdeler, wordt bepaald door de ‘zwakste schakel’ ofwel het component met de laagste maximale bedrijfstemperatuur. Nen-EN-IEC 61439 gaat uit van een maximale temperatuur ín de schakel- en verdeelinrichting van 55 °C.
De maximale bedrijfstemperatuur van componenten varieert sterk afhankelijk van type en merk (beveiligings-)component. Ook geldt dat de nominale stroom (16 A) is opgegeven bij 30 °C (bij automaten volgens Nen-EN-IEC 60898: automaten voor huishoudelijk en soortgelijk gebruik door leken). Bij hogere temperatuur kan de automaat bij een (veel) lagere stroom al uitschakelen. Daarom mag de temperatuur van automaten ook niet te hoog worden.
Ervan uitgaande dat de maximale temperatuur 55 °C is, bij een toegekende omgevingstemperatuur van 35 °C, dan mag de temperatuur slechts 20 °C stijgen ten gevolge van warmteontwikkeling.
Fabrikanten van lege behuizingen van schakel- en verdeelinrichtingen geven het warmteverliesvermogen op. Dit is het maximale vermogen aan componenten dat in de behuizing mag worden ingebouwd bij een gegeven temperatuurstijging.
Als voorbeeld de specificaties van de Hager Vision VKG22. Hierin mag slechts 15,5 W worden ingebouwd om een temperatuurstijging van 20 °C niet te overstijgen (temperatuur gemeten bovenin de schakel- en verdeelinrichting).
Bedenk wat er gebeurt als in een bestaande meterkast er uitbreiding plaatsvindt door het aansluiten van een warmtepomp en/of EV-laadunit. Grote (extra) stromen geven een (te) grote temperatuurstijging. Fysieke ruimte in een paneel wil dus niet zeggen dat er ook thermische ruimte is.
Tabel 3. Maximale stroom in ampère door draden (afgeleid uit Nen-EN-IEC 61439, tabel H1).
Bij elkaar plaatsen
Als meerdere installatieautomaten bij elkaar worden geplaatst is de koeling substantieel slechter dan wanneer zij los van elkaar worden gemonteerd. De temperatuur van de automaten zal daardoor stijgen. Ook de feitelijke nominale stroom van de installatie-automaat wordt dan lager dan de nominale stroom die staat vermeld op de automaat (tabel 2).
Doorsnede bedrading
In Nen-EN-IEC 61439 worden ook eisen gesteld aan de minimale doorsnede van de toegepaste bedrading (tabel 3). Het geeft de maximale stroom aan door zes belaste draden (met een draadisolatie van maximaal 70 °C (VD70) en 90 °C (XLPE)).
Als er meerdere stroomvoerende circuits bij elkaar worden toegepast, dan is de toelaatbare stroom door de draden (veel) lager dan vermeld in de tabel. Dit betekent praktisch dat in een schakel- en verdeelinrichting de doorsnede van de draden vaak een of twee stappen groter moet zijn dan die in hetzelfde stroomcircuit buiten een schakel- en verdeelinrichting (waar de draden beter kunnen koelen).
Tekst: Anton Kerkhofs
Fotografie: Bart van Overbeeke, Daniel Verkijk
Lees meer artikelen in het dossier Laagspanningsinstallaties