Nieuwe NEN 1010 en Power Quality Prof. dr. ir. Sjef Cobben
Waarom een nieuwe NEN 1010! Nieuwe technologie (PV-systemen, Laadpalen, ) Meer aandacht voor EMC (hoogfrequente stromen) Meer aandacht voor spanningsverstoring Europese normalisatie (medische ruimten, minder NL) Doorvoeren van verbeteringen PQ
Deel 1: Uitgangspunten Nieuwe informatie/bepalingen betreffende: Bescherming tegen spanningsverstoringen Maatregelen tegen elektromagnetische beïnvloeding Bescherming tegen onderbreking van de voedingsspanning Documentatie die nodig is Periodieke inspectie PQ
Deel 3: Algemene kenmerken Meer aandacht voor diverse stelsels: Naast AC ook voor DC Aardingsystemen (TT-, en TN) Aarding met diverse voedingsbronnen Aarding TT-stelsel met gemeenschappelijke aardverbinding (afgeschermde datakabel) Verhoogde stromen in de PE-geleider
Deel 4: Leidingbeveiliging Aandacht voor de beveiliging/overbelasting van de nul i.v.m. harmonische stromen Meer bepalingen over wel/niet toepassen van beveiliging tegen overstroom Meer aandacht voor kortsluitvastheid (van railsystemen) Meer aandacht voor beveiligingstoestellen/harmonische stromen
Deel 4: Aarding en overspanning Beveiliging tegen overspanning is nu normatief Verbod op PEN-leidingen in gebouwen met veel elektronische apparatuur Vierpolig omschakelen bij meerdere voedingen Extra eisen ten aanzien van opbouw aardingssysteem Meer bepalingen over overspanningsbeveiliging
Deel 5: Dimensionering leidingen Maatregelen om stromen in PE-leiding te beperken Dimensionering kabels bij aanwezigheid harmonische stromen Spanningsverlies in de installatie (of spanningsopdrijving)
Benodigde berekeningen Ook economisch Van belang Deel 8 NEN 1010 Bepaling van de te verwachten kortsluitstromen De te verwachten kortsluitstroom moet worden bepaald voor elk relevant punt van de installatie.
Efficiency (Energiebesparing) Deel 8 van de NEN 1010 (in ontwikkeling)
EMC-aspecten en aarding Gevoeligheid apparatuur vraagt om extra maatregelen EMC neemt in belangrijkheid toe Aarding niet alleen voor veiligheid (NEN 1010 ook niet: Veiligheidsbepalingen voor.) NEN-EN 50310 Application of equipotential bonding and earthing in buildings with information technology equipment Meer stromen door nulgeleider of PE(N)-geleider Meer hoogfrequente stromen
Gekoppelde aarding in TT-stelsels
Gemeenschappelijke voorziening
Aardingssystemen TT-stelsel TN-stelsel Meest betrouwbaar
Sluiting in distributienet L NET INSTALLATIE PE Ook 5 seconde toepasbaar!
Schakelen nul bij TN-stelsel In TN-S-stelsels hoeft de nulleiding niet te worden geschakeld of gescheiden Bij een TN-S stelsel wordt de spanning op de nulleiding geacht onder normale omstandigheden niet meer te bedragen dan 12 V ten opzichte van aarde. In installaties voor tot bewoning bestemde gebouwen moet de nul worden geschakeld en gescheiden Geen toestemming van netbeheerder meer nodig! installatie Netbeheerder levert aardingsvoorziening bij alle installaties >3*80A (Netcode)
Schakelen nul bij meerdere voedingen Onnodig schakelen ALS Onverwachte stromen door nul-geleider Aardlekbeveiliging?
Aarding bij meerdere voedingen 1 punt waar voedingen met aarde worden verbonden
Potentiaalvereffening Aardingssysteem voor: Veiligheidsaarding Voorkomen overspanningen Functionele aarding
Inschakelstromen + harmonischen
Harmonische stromen In een meerfasestroomketen waar de harmonische component van de fasestromen zodanig is dat wordt verwacht dat de stroom in de nulleiding de hoogste toelaatbare stroom van die geleider overstijgt, moet zijn voorzien in beveiliging tegen overbelasting voor de nulleiding. De beveiliging tegen overbelasting moet geschikt zijn voor de aard van de stroom door de nulleiding en moet leiden tot het afschakelen van de faseleidingen maar niet noodzakelijkerwijs van de nulleiding.
Harmonische stromen Wanneer de totale harmonische vervorming van derde harmonische en oneven veelvouden van derde harmonische stromen hoger is dan 33 %, kan het nodig zijn de kerndoorsnede van de nulleiding te vergroten OPMERKING 1 Deze niveau s komen bijvoorbeeld voor in stroomketens voor toepassingen binnen de informatietechnologie. a) Bij meeraderige kabels, waarin de kerndoorsnede van de faseleidingen gelijk is aan de kerndoorsnede van de nulleiding, wordt een kerndoorsnede gekozen die past bij een stroom door de nulleiding gelijk aan 1,45 I B van de faseleidingen. b) Bij eenaderige kabels mag de kerndoorsnede van de faseleidingen kleiner zijn dan de kerndoorsnede van de nulleiding volgens de volgende berekening: voor de faseleiding: passend bij I B ; voor de nulleiding: passend bij een stroom gelijk aan 1,45 I B van de faseleidingen.
Voorbeeld leidingberekening Showroom met veel verlichting (schema) B-16A 3 16 mm2 koper 3 63 A Meerdere kabels bij elkaar: 0,82 relais 40 lampen/groep Totaal 80 groepen
Metingen Spaarlamp 12 W CF=3,75
Harmonischen spaarlamp THD(i) = 115%
Eigenschappen harmonischen Meedraaiend, tegendraaiend, homopolair
Berekening volgens NEN 1010 I1 31A I3 23,25 I5 17,05 I7 14,88 I P DPF U f 3 80 *40 *6W 0,9 230 3 1 31A I9 13,02 I11 12,4 I13 13,02 I P U 80 *40 *6W 0,52 230 3 rms PF 53 f 3 A I15 9,3 I17 8,68 I19 9,92 I21 5,58 I23 4,65 I25 6,2 2 2 2 I N 3 I ) (3 I ) (3 I ) (3 I ) 86 A ( 3 9 15 21 70A
Voorbeeld leidingberekening Zonder harmonische: I Z 69,6 0,82 85A 25mm 2 Met 3 e harmonische: I Z 70 0,82 85A 25mm 2 Met alle veelvouden van 3: I Z 86 0,82 104 A 35mm 2
Keuze elektrisch materieel Al het elektrisch materieel moet zo zijn gekozen dat het geen schadelijke effecten heeft op ander materieel, of de voeding nadelig beïnvloedt bij normaal bedrijf en gedurende schakelhandelingen. In dit verband kunnen de volgende factoren van invloed zijn: De arbeidsfactor; De inschakelstroom; Asymmetrische belasting; (hogere) harmonischen; Transiënte overspanningen opgewekt door het materieel in de installatie.
Vermijden van schadelijke effecten Al het elektrisch materieel moet zo zijn gekozen dat het geen schadelijke effecten heeft op ander materieel, of de voeding nadelig beïnvloedt bij normaal bedrijf en gedurende schakelhandelingen. In dit verband kunnen de volgende factoren van invloed zijn: De arbeidsfactor; De inschakelstroom; Asymmetrische belasting; (hogere) harmonischen; Transiënte overspanningen opgewekt door het materieel in de installatie.
Vermogen, blindvermogen
Schijnbaar, werkelijk, blindvermogen P S S P 2 Q 2 Q
Schijnbaar, werkelijk, blindvermogen S P D S P 2 Q 2 D 2 Q
Distortie blindvermogen Ook door harmonische vervorming ontstaat blindvermogen Dit is voor de hogere frequenties niet te compenseren met condensatoren Analyseer dus hoe het blindvermogen is opgebouwd
Deel 7: Veel veranderingen/aanpassingen Zwembaden: natuurterreinen en natuurlijke waterpartijen zijn toegevoegd. Veeteelt: Toepassen van toestellen voor aardlekbeveiliging is vervallen voor distributieketen Jachthavens: De eisen aan de elektrische installatie van pleziervaartuigen zijn vervallen Medische ruimten: Inhoudelijk veel veranderingen PV-systemen: Geheel vernieuwd naar nieuwste inzichten Verlichtingsinstallaties: Er zijn bepalingen voor led-modules toegevoegd Nieuw onderwerp laadinrichtingen voor elektrische voertuigen Nog veel andere verschuivingen e.d. (vooral in NL-rubrieken)
Ruimten voor landbouw, tuinbouw, veeteelt In eindgroepen met contactdozen met een toegekende stroom tot en met 32 A, een toestel voor aardlekbeveiliging met IΔn niet hoger dan 30 ma; In eindgroepen met contactdozen met een toegekende stroom hoger dan 32 A, een toestel voor aardlekbeveiliging met IΔn niet hoger dan 100 ma; In alle overige stroomketens, met uitzondering van distributiegroepen, toestellen voor aardlekbeveiliging met IΔn niet hoger dan 300 ma. (NL)
Ruimten voor landbouw, tuinbouw, veeteelt Bij toepassing TN-stelsel -> Alleen TN-S Er moet worden voorzien in de volgende documentatie, die moet worden overgedragen aan de gebruiker van de installatie: een plattegrond met daarop de plaats van al het elektrisch materieel, de loop van alle weggewerkte kabels, een vereenvoudigd distributieschema en een potentiaalvereffeningsschema met daarop de plaatsen van de vereffeningsverbindingen.
Ruimten voor landbouw, tuinbouw, veeteelt Potentiaalvereffening
Ruimte voor veeteelt,
Automatische levensondersteunende voorzieningen voor intensieve veehouderij Indien de toevoer van voer, water, lucht en/of licht aan de levende have niet gewaarborgd is bij een storing in het openbare net, moet zijn voorzien in een zekere stroomvoorziening zoals een alternatieve of back-upvoeding Voor de voeding van ventilatie- en verlichtingseenheden moet zijn voorzien in aparte eindgroepen. Deze stroomketens mogen alleen elektrisch materieel voeden dat nodig is voor de werking van de ventilatie en verlichting. De voedingsketens van de ventilatie moeten onafhankelijk worden bedreven en niet worden beïnvloed door situaties met overstroom en/of kortsluiting naar aarde in andere stroomketens. Indien elektrisch aangedreven ventilatie in een installatie noodzakelijk is moet zijn voorzien in een van onderstaande maatregelen: een stand-by elektrische voedingsbron met voldoende vermogen voor de elektrische ventilatie of bewaking van temperatuur en voedingsspanning
PV-systemen en Elektrische auto s
Effect van DC-componenten toestellen voor aardlekbeveiliging type AC niet toegelaten (algemeen)
Aansluiten op bestaande groep I I B 2 I I N PV I Z 1,45 I Z Toestellen <2,25A
Spanningsniveau belangrijk aspect PV en het openbare net
Praktijkprobleem Aansluiting PV-systeem op stal boerderij
Aandachtspunten aanleg PV Let op: DC-kant blijft onder spanning Kortsluitstroom PV-panelen niet veel meer dan 1,1 In Leg leidingen + en op een zodanige wijze dat kans op sluiting nihil is Zorg voor geschikt materieel (schakelaars) Aardlekbeveiliging geschikt voor het PV-systeem (type B) Potentiaalvereffening van metalen delen Rubriek 712 van de NEN bijgewerkt naar laatste stand der techniek
Benodigde berekeningen Spanningsverlies/variatie Kortsluitstroom (kortsluitvastheid) Aardfoutstroom
Voorbeeld leidingberekening 125A In grond YMvKas 0,8 K.m/W l=60m M 100 MVA 10kV/400V 400 kva Uk=5% Op houten wand 25 C l=5m C: 40A Licht 30%, 3 e harmonische
Berekenen doorsnede grondkabel 125A In grond YMvKas 0,8 K.m/W, l=60m
Berekenen leiding licht verdeelinrichting Op houten wand 25 C C: 40A Licht 30%, 3 e harmonische
Berekenen maximale lengte
Spanningsverlies 125A l=60m 25 mm 2 Cu R = 48mΩ ; X = 4,8mΩ l=5m 16 mm 2 Cu R = 6,25mΩ ; X = 0,4mΩ C: 40A 4,8V Uv = 125 48 4,8 6,25 0,4 0,8 + 125 0,6 + 40 0,8 + 40 0,6 = 5,37V 2,33% 1000 1000 1000 1000
Spanningsvariatie Maximaal 3% op overdrachtspunt
Spanningsvariatie R = 5mΩ ; X = 16mΩ 125A l=60m 25 mm 2 Cu R = 48mΩ ; X = 4,8mΩ l=5m 16 mm 2 Cu R = 6,25mΩ ; X = 0,4mΩ M Pas = 11kW In = 22A Ia = 110A PFa = 0,4 C: 40A ΔU = 110 5+48 1000 0,4 + 110 16+4,8 1000 0,92 = 4,44V 1,9% Max. 2/minuut
Kortsluitvastheid componenten 125A l=60m 25 mm 2 Cu R = 48mΩ ; X = 4,8mΩ R = 5mΩ ; X = 16mΩ l=5m 16 mm 2 Cu R = 6,25mΩ ; X = 0,4mΩ C: 40A I k = 230 (5 + 48 + 6,25) 2 +(16 + 4,8 + 0,4) 2 = 3650A
Conclusies Meer denk- en rekenwerk Niet vanwege norm maar vanwege technische ontwikkelingen Meer kennis van componenten/toestellen nodig Norm is aangepast aan nieuwe technologie Onderlinge verwevenheid en afhankelijkheid van toestellen/installatie/net wordt groter