Noodgeneratoren aansluiten op bestaande installaties Vermijd elektrocutie en brand! Energy Design Johan Roggeman

Transcriptie

1 Noodgeneratoren aansluiten op bestaande installaties Vermijd elektrocutie en brand! Energy Design Johan Roggeman

2 1. Managementsamenvatting Dit artikel behandelt mogelijke gevaren van het koppelen van noodstroomgeneratoren op bestaande elektrische installaties. Vooreerst dient u uit te maken of uw bedrijf een noodstroomvoorziening nodig heeft. Zijn er effectief kritische processen die materiële of lichamelijke schade kunnen veroorzaken bij ongecontroleerde stroomuitval? Indien u overweegt in een noodstroomvoorziening te investeren dan heeft de koppeling hiervan op een bestaande installatie wel degelijk consequenties. Conclusie: Speciale aandacht is namelijk vereist wanneer men elektrische voedingscircuits gaat wijzigen of herdimensioneren. De elektrische stromen die in uw installatie vloeien bij een elektrische fout zijn dan van een andere grootte orde. Dit kan betekenen dat uw bestaande elektrische beveiligingen niet of te laat gaan reageren met mogelijk levensgevaar voor uw personeel en brandgevaar voor uw installaties tot gevolg. Advies: Zorg er dus voor dat uw installatie niet onveilig en onbetrouwbaar wordt door het installeren van noodstroomvoorzieningen. Een herberekening van uw elektrische installatie kan in dit geval veel onheil voorkomen. pag. 2

3 2. Inhoudsopgave Inhoud 1. Managementsamenvatting Inhoudsopgave Artikel: Noodgeneratoren aansluiten op bestaande installaties Verschillende types elektrische voedingen met hun specifiek doel Dimensionering van elektrische voedingen Dimensioneringsregels Netwerkberekening Praktijkvoorbeeld Normale netvoeding door een transformator Noodvoeding door een generator Netwerkberekening Oplossing Conclusie Keuze van een noodgenerator Volautomatische sturing van de generator Manuele aansturing van de generator Checklist Figuren en tabellen Figuur 1: normale netvoeding... 6 Figuur 2: generatorvoeding... 6 Figuur 3: berekening van een netsysteem met dubbele voeding... 7 Figuur 4: correcte werking van de beveiliging bij kortsluiting bij netvoeding... 8 Figuur 5: gevaarlijke situatie wegens te trage werking van dezelfde beveiliging bij generatorvoeding... 9 Tabel 1: verschillende types voedingen Bronvermelding Application Manual TIP Draft Planning, Siemens Planning Manual TIP Volume1-Planning Principles, Siemens SIMARIS design 8.0, network planning tool, Siemens pag. 3

4 3. Artikel: Noodgeneratoren aansluiten op bestaande installaties 3.1. Verschillende types elektrische voedingen met hun specifiek doel Type voeding Normale netvoeding Standby noodvoeding Ononderbroken voeding Tabel 1: verschillende types voedingen Doel Voeding van alle verbruikers in een bedrijf Voeding van levensbeschermende verbruikers: noodverlichting, brandliften, blusinstallaties Voeding van tunnelverlichting, luchthavenverlichting, servers, communicatie-apparatuur. laagspanningsaansluiting op 400V/230V (normale netvoeding tot 100kVA) middenspanningsaansluiting (normale netvoeding via een transformator tot +/- 2500MVA) generatoren (standby noodvoeding tot +/- 2500MVA) ononderbroken voeding via statische UPS (=Uninterruptible Power Supply) bestaande uit gelijkrichter, invertor met batterij of vliegwiel voor energieopslag ononderbroken voeding via dynamische UPS (=Uninterruptible Power Supply) bestaande uit motor, generator met batterij of vliegwiel voor energieopslag 3.2. Dimensionering van elektrische voedingen Vooreerst geldt de regel dat aangeschakelde elektrische voedingen het maximaal te verwachten opgenomen vermogen van de installatie moeten kunnen leveren, inclusief eventueel reservevermogen. Daarnaast zijn er ook andere dimensioneringsregels Dimensioneringsregels Beveiliging tegen overbelasting (installatiebeveiliging) Beveiliging tegen kortsluiting (installatiebeveiliging) Beveiliging tegen elektrische schokken (personenbeveiliging) Dynamische/statische spanningsval (bedrijfszekerheid) Selectiviteit van de installatie (bedrijfszekerheid) Ongeacht de belastingstromen (aangeschakelde verbruikers) moet bij de dimensionering van voedingsvertrekken ook rekening gehouden worden de mogelijke voedingscenario s. pag. 4

5 Concreet: minimale en maximale kortsluitstromen in een elektrisch net wijzigen in functie van de aangeschakelde voedingsbronnen. De kortsluitstroom die de noodstroomvoeding kan leveren moet groot genoeg zijn om de elektrische beveiliging te activeren. Een studie van de kortsluitstromen (netwerkberekening) kan hier duidelijkheid brengen. Eveneens dienen alle aardingsgeleiders correct te worden aangesloten Netwerkberekening Welke aspecten moet een netwerkberekening behandelen? 1) berekening van het benodigde bronvermogen (transformator / generator) 2) voor de verschillende werkingsregimes, berekening van: maximale kortsluitstromen, is het afschakelvermogen van de beveiligingen voldoende hoog? minimale kortsluitstromen, in geval dat de netvoeding wegvalt en de generator neemt over: is de foutstroom voldoende groot om de beveiligingen van de verbruikers te activeren? 3) zie dimensioneringsregels in Indien hier niet aan de geldende veiligheidsnormen (AREI, algemeen reglement op elektrische installaties) wordt voldaan bestaat er een reëel risico op brandgevaar of levensgevaar! pag. 5

6 3.3. Praktijkvoorbeeld We tonen het gevaar aan via een voorbeeld: een bestaande installatie wordt uitgebreid met een noodvoeding. Er zijn nu twee werkingsregimes: deel B van de installatie kan zowel door een netvoeding als door een noodgenerator gevoed worden Normale netvoeding door een transformator Figuur 1: normale netvoedingregime Noodvoeding door een generator Figuur 2: generatorvoedingregime pag. 6

7 Netwerkberekening Figuur 3: berekening van een netsysteem met dubbele voeding Merk op dat de minimale kortsluitstroom (Ikmin) in de twee regimes verschillend is: 17746A en 501A. pag. 7

8 Figuur 4: correcte werking van de eindverbruikerbeveiliging bij kortsluiting in netvoedingregime Op het niveau van de eindverbruiker hebben we een minimale kortsluitstroom van Ampère. De beveiliging schakelt af na 0,012s. pag. 8

9 Figuur 5: gevaarlijke situatie wegens te trage werking van dezelfde beveiliging bij generatorvoedingregime Op het niveau van de eindverbruiker hebben we een minimale kortsluitstroom van 488,79 Ampère. De beveiliging schakelt pas af na 16,8s. Maximale afschakeltijd van 5s voor kortsluitbeveiligingen volgens de IEC is overschreden. pag. 9

10 Oplossing De elektrische beveiligingsinstellingen dienen te worden aangepast aan de nieuwe situatie, zijnde de voeding via een noodgenerator. Indien de bestaande beveiliging niet volgens deze nieuwe instellingen kan afgeregeld worden dient ze te worden vervangen Conclusie Speciale aandacht is dus vereist wanneer men elektrische voedingscircuits gaat wijzigen of herdimensioneren. De elektrische stromen die in uw installatie vloeien bij een elektrische fout zijn dan van een andere grootte orde. Dit kan betekenen dat uw bestaande elektrische beveiligingen niet of te laat gaan reageren met mogelijk levensgevaar voor uw personeel en brandgevaar voor uw installaties tot gevolg. Zorg er dus voor dat uw installatie niet onveilig en onbetrouwbaar wordt door het installeren van noodstroomvoorzieningen. Een herberekening van uw elektrische installatie kan in dit geval veel onheil voorkomen. pag. 10

11 4. Keuze van een noodgenerator Indien men overweegt om een generator te plaatsen kan men hem manueel of automatisch gaan aansturen. De bijgevoegde checklist is nuttig bij het maken van uw keuze Volautomatische sturing van de generator De generator zal volledig automatisch opstarten bij netuitval. Hiervoor zijn volgende sturingen/componenten van belang: monitoren van de voedingsspanning automatische start/stop van de generator hulpvoeding voor het realiseren van de omschakeling batterijlader en monitoring elektrische beveiligingen Manuele aansturing van de generator De generator wordt door een gekwalificeerde operator manueel ingeschakeld. Hij wordt gebruikt als hulpbron, meestal in geïsoleerde opstelling zonder specifieke veiligheidsvoorwaarden Checklist Volgende factoren zijn belangrijk bij de keuze van een noodstroomvoorziening: som van de aangeschakelde belastingen = belastingscapaciteit simultaniteitsfactor van de aangekoppelde verbruikers schakelpatroon van de verbruikers dynamische respons en belastingsrespons van de generator milieuvoorwaarden op de installatieplaats zijn gedrag bij kortsluiting pag. 11

12 pag. 12

13 pag. 13