Praktische Hulp

NEN 1010 toepassen

      

Ondersteunende informatie bij het toepassen van NEN 1010.

Deze informatie kunt u raadplegen met een betaald abonnement

           

Probeer 30 dagen gratis
NEN 1010 Online training: Utiliteit

       

De online training geeft inzicht in het gebruik van NEN 1010 bij het ontwerpen, aanleggen & onderhouden van laagspanningsinstallaties voor de utiliteit. Deze online training is gebaseerd op NEN 1010:2015. Zolang deze versie nog aangewezen is in het Bouwbesluit kan de norm en online training gebruikt worden.

Online training
NEN website artikelen

    

Regelmatig publiceert NEN artikelen met uitleg over toepassing van de normen met handige informatie, ontwikkelingen en praktische toelichtingen. Deze artikelen zijn hier ook (gratis) in te zien.

Artikelen
Artikelen Mag1010

      

Mag1010 is een vaktijdschrift voor iedereen die betrokken is bij elektrotechnische installaties in de bouw, utiliteit, infrastructuur en industrie. Een deel van de artikelen wordt in Werken met NEN 1010 gepubliceerd, waarvan het grootste aantal alleen zichtbaar is met een betaald abonnement.

Mag1010

Leidingontwerp voor een omvormer van 55 kW

Tekst: Rob Kaspers
Datum: Februari 2021

In dit artikel maak ik een leidingontwerp van een omvormer (SE55K) met een maximaal AC vermogen van 55 kW. Deze omvormer wordt aangesloten op een TN-stelsel.

Figuur 1. SE55K Bron: Handleiding solar edge

Ik maak gebruik van een YMvK-as (koperen geleiders). Deze kabel wordt in de grond gelegd tegen de 6 andere kabels in een bundel. De temperatuur van de grond is 20°C. Het is zandgrond met een dichtheid van 1400 kg/m3 en een vochtgehalte van 5%.

Ook komt deze kabel voor een deel in een gebouw te liggen in een enkele geperforeerde kabelbaan. Daar liggen al 5 kabels tegen elkaar aan en de nieuwe kabel raakt de bestaande bundel. We houden rekening met een omgevingstemperatuur van 35°C.

In de schakel- en verdeelinrichting gebruik ik mespatronen om de kabel tegen kortsluiting te beveiligen. De afstand naar de omvormer bedraagt 45 m.

De vraag is: welke doorsnede ga ik toepassen en waar ga ik de kabel mee beveiligen?

De benodigde IZ

Om te beginnen wil ik voldoen aan bepaling 433.1 uit NEN 1010:

IB ≤ In ≤ IZ

I2 ≤ 1,45 x IZ

IB is de ontwerpstroom van de stroomketen
IZ is de hoogst toelaatbare continue stroom van de leiding
In is de toegekende stroom van het beveiligingstoestel
I2 is de aanspreekstroom van het beveiligingstoestel, waarbij het beveiligingstoestel uitschakelt binnen de tijdsduur volgens de productnorm

Wat is in dit geval de ontwerpstroom van de stroomketen? Daarvoor kijk ik in rubriek 712 (PV-systemen) van NEN 1010. En dan logischerwijs in 712.433 (Beveiliging tegen overbelastingsstroom).

In 712.433.8 staat dat bij de toegekende stroom van het beveiligingstoestel tegen overstroom voor de AC-voedingsleiding rekening moet worden gehouden met de ontwerpstroom van de omzetter. De ontwerpstroom van de omzetter is de maximale wisselstroom volgens opgave van de fabrikant. Er mag dus niet gerekend worden met lagere waarden die op de omvormer ingesteld kunnen worden.

Volgens 433.3.1 (b) hoef ik geen beveiligingstoestel tegen overbelasting toe te passen, omdat de leiding geen overbelastingsstroom gaat voeren. De formule: I2 ≤ 1,45 x IZ is nu niet van toepassing. Ik moet uiteraard wel blijven voldoen aan: IB ≤ In ≤ IZ.

De ontwerpstroom IB van de omvormer moet dus kleiner of gelijk zijn dan de hoogst toelaatbare stroom van de leiding (IZ). De kabel mag immers niet overbelast worden.

In de datasheet is te zien dat de maximale AC-stroom 80 A bedraagt. Dat komt zo goed als precies uit met de formule: P = Ulijn x I x √3 x cosφ, bij een cosφ van 1.

Conclusie: IZ nodig = IB = 80 A. Deze waarde is mijn basis voor de kabelberekening.

Kiezen van de juiste doorsnede van de kabel

In bijlage 52.A van NEN 1010 wordt een stappenplan gepresenteerd voor het bepalen van de hoogste toelaatbare stroom in de leiding.

Stap 1: Ga naar tabel 52.A.3. De beoogde installatiemethode voor in het gebouw is methode 31. Het deel dat in de grond is gelegd komt overeen met methode 72.

Stap 2: In tabel 52.A.2 is te zien dat zowel methode 31 alsook methode 72 is toegelaten.

Stap 3: Tabel 52.A.3 geeft bij methode 31 aan dat ik rij E of F moet gebruiken in tabel 52.B.1. Bij methode 72, moet ik rij D2 gebruiken.

Stap 4: Ga naar tabel 52.B.1 en ga na welke andere tabellen moeten worden gebruikt. Omdat we een meeraderige kabel gebruiken, kiezen we voor rij E (methode 31). Daar vinden we de tabel voor de toelaatbare stroom: 52.B.12. Ook vinden we hier de tabel voor de correctiefactor voor de omgevingstemperatuur (fT): 52.B.14 en de tabel voor de correctiefactor voor de verzameling van leidingen (fn): 52.B.20.

Voor methode 72 geldt dat ik voor fT, tabel 52.B.15 moet gebruiken en voor fn, tabel 52.B.18. De tabel voor de toelaatbare stroom is: 52.B.5 Kol.8.

We noteren de volgende waarden voor methode 31:
52.B.14 => de fT voor 35°C is: 0,96
52.B.20 => de fn voor een enkele kabelbaan, waarbij er al 5 kabels in de kabelbaan liggen is 0,76. Dit is immers de zesde kabel die erin komt te liggen.

Onze benodigde IZ van 80A, moet nu worden gecorrigeerd met de volgende formule:

We noteren de volgende waarden voor methode 72:

52.B.15 => de fT voor 20°C is: 1
52.B.18 => de fn voor in de grond gelegde kabels, waarbij er al 6 kabels tegen elkaar in de grond liggen is 0,45.

Ook zullen we tabel 52.B.16 moeten raadplegen (kabels in de grond met een warmteweerstandscoëfficiënt anders dan 2,5 Km/W).

Gegeven is dat we te maken hebben met zandgrond met een dichtheid van 1400 kg/m3 en een vochtgehalte van 5%. NPR 5310 kan mij verder helpen.

NPR 5310 Deel 523: Keuze en installatie van leidingsystemen – Warmteweerstandcoëfficiënt van de grond in Nederland en het bepalen van de correctiefactor

Daar vinden we onderstaande tabel:

Ik ga nu uit van een warmteweerstandscoëfficiënt van 1 Km/W. Volgens tabel 52.B.16 is de factor fw nu: 1,50 (D2).

Het deel in de grond is duidelijk mijn worst case situatie. Daar reken ik verder mee.

In 52.B.5 selecteren we de juiste doorsnede in kolom D2. Daar vinden we een IZ tabel van 129 A en komen we tot een doorsnede van 35 mm2.

De kabel is nu beveiligd tegen overbelasting.

Beveiliging tegen kortsluiting

Nu controleren we de maximale lengte i.v.m. de beveiliging tegen kortsluiting. Volgens 411.3.2.3 mag ik een uitschakeltijd van 5 s hanteren. In tabel 53.F.1 (5 s) zie ik een maximale lengte van 234 m bij een smeltpatroon van 100 A. Geen probleem dus met een kabellengte van 45 m.

Spanningsopdrijving

Voor deze leiding wil ik onder de 1% spanningsopdrijving blijven (zie vorig artikel: “Spanningsopdrijving PV-systemen” voor de nuancering).

Formule driefase stroomketens: ULijnspanningsopdrijving = (IB x L x ρ x √3 x cosφ)/S

IB = de ontwerpstroom in A
L= de enkele lengte van de leiding in m
ρ = de soortelijke weerstand van het geleidermateriaal (0,0225 Ωmm2/m bij koper bij een temperatuur van 90°C).
S = de doorsnede van de geleider in mm2

ULijnspanningsopdrijving = (80 x 45 x 0,0225 x √3 x 1)/35 => ULijnspanningsopdrijving = 4 V

De relatieve spanningsopdrijving is 100 x (4 V/400 V) = 1 %.

Welke IZ zet ik op de tekening?

Waar mag ik de kabel nu daadwerkelijk maximaal mee belasten? Nu moet ik de IZ tabel van 129 A vermenigvuldigen met de correctiefactoren:
IZ = IZ tabel x fw x fn = 129 A x 1,50 x 0,45 = 87 A. Deze waarde wordt in de tekening bij de leiding gezet.