Oktober 2023
3 veelgestelde vragen over aansluiten pv-installatie
Hot topic
Regelmatig komen er bij Techniek Nederland technische vragen binnen, met name over pv-installaties. De drie meestgestelde vragen op dit vakgebied gaan over het onbedoeld uitschakelen door spanningsopdrijving, wel of geen werkschakelaar toepassen en het toepassen van een aardlekschakelaar.
Hoe voorkom je uitschakelen door spanningsopdrijving?
Regelmatig vallen pv-omvormers uit op een zonnige dag. Dat is jammer en had meestal kunnen worden voorkomen door de omvormer aan te sluiten op een dikkere kabel. Waar zit het probleem? Voor het berekenen van de aderdoorsneden van een kabel wordt in het algemeen de thermische belasting van een kabel als uitgangspunt genomen; Met behulp van Nen 1010, tabel 52.B, kan de maximale stroom worden bepaald die door een kabel mag lopen gerelateerd aan de installatiemethode (hoe goed de kabel zijn warmte kan afstaan aan de omgeving) en de maximale temperatuur die een kabel daarbij mag hebben, gerelateerd aan het type aderisolatie (PVC max. 70 °C, XLPE en EPR max 90 °C). Zo mag er bij een bepaalde installatiemethode door een kabel 3 x 2,5 mm2 bijvoorbeeld wel 33 A lopen. Mag deze kabel dan worden toegepast als de opgewekte stroom van een pv-omvormer 20 A kan bedragen? Het antwoord is meestal toch nee. De kabel krijgt niet een te hoge temperatuur, maar de weerstand van deze aders kan dermate hoog zijn – zeker wanneer de kabel enige lengte heeft – dat het spanningsverlies te hoog wordt. Dit willen we beperken bij een pv-installatie tot maximaal 2 procent Un.
Spanningsverlies
De netspanning bij een aansluiting moet voldoen aan de netcode: • 230 V +/- 10 procent voor 95 procent van de tijd gemiddeld over 10 minuten, gedurende een week, • 230 V +10 procent en -15 procent van de tijd gemiddeld over 10 minuten, gedurende een week. Als stroom wordt onttrokken doordat er toestellen worden ingeschakeld zal de spanning dalen op het aansluitpunt. Er treedt immers spanningsverlies op (Uverlies = I x Zvoeding). In de praktijk worden meerdere woningen aangesloten op dezelfde distributiekabel en allen laten een mate van stroom lopen. Hoe groter de optelsom van deze stroom des te groter het spanningsverlies in het distributienet, des te lager de spanning in elke meterkast. Ook is er spanningsverlies tussen de meterkast en verbruikend materieel. Hiervoor geldt ook Uverlies = I x Zleiding. Echter daar waar zonnestroomopwekkers op het distributienet worden gekoppeld, doet het omgekeerde zich voor. Om energie terug te leveren aan het net, moet de spanning bij de omvormer hoger zijn dan de spanning in de meterkast en deze vervolgens ook weer hoger dan bij de distributietransformator. Waar bij belastingen sprake is van spanningsverlies, is nu sprake van spanningsopdrijving.
Spanningsopdrijving
Wat gebeurt er nu als de hele wijk op een zonnige dag energie gaat opwekken en weinig verbruikt? Elke omvormer in de wijk wil stroom leveren; pv-omvormers gaan hun uitgangsspanning dan opvoeren. Hierdoor stijgt de netspanning in de woning. De spanning van de omvormers regelen zich op tot maximaal 230 V +10 procent = 253 V. Dan is het gebruikelijk dat ze in alarm gaan en (gelukkig) uitschakelen om schade aan andere apparaten te voorkomen. Spanningsopdrijving kan worden beperkt door in de woning de weerstand tussen pv-omvormer en meterkast zo laag mogelijk te houden. Praktisch: een kabel kiezen met aders met een zo groot mogelijke doorsnede. De minimale doorsnede staat ook vaak vermeld in de handleiding van de omvormer, bijvoorbeeld een 6 mm2. Ook zal het spanningsverlies lager zijn bij een 3-fasen-omvomer dan bij een 1-fase-omvormer. Sluit een 1-fase-omvormer ook aan op de fase met de laagste nominale spanning. Spanningsverlies en spanningsopdrijving gebeurt ook in het distributienet. In een zwak net met een hogere impedantie zal dit groter zijn. Bijvoorbeeld als een aansluiting wat verder is verwijderd van de distributietrafo van het netbedrijf. Echter, hieraan kan de installateur niets doen, wel aan de kabel in de woning. Een dikkere kabel tussen de meterkast en de pv-omvormer is uiteraard duurder in aanschaf, maar uiteindelijk goedkoper doordat hij energie bespaart (dat ook geld bespaart) en uitval door spanningsopdrijving meestal voorkomt.
Wel of geen werkschakelaar toepassen?
Een werkschakelaar moet worden toegepast als bij niet elektrotechnische werkzaamheden gevaar voor lichamelijk letsel kan ontstaan (Nen 1010, bepaling 464). Denk hierbij aan mechanische werkzaamheden aan machines. Bij een pv-omvomer is hiervan geen sprake en is een werkschakelaar dan ook niet verplicht. Wel is het verplicht dat elke installatie moet kunnen worden gescheiden van elke voeding om elektrotechnische werkzaamheden eraan mogelijk te maken. Voor een pv-installatie geldt daarom dat de omvormer zowel in de DC-zijde als in de AC-zijde moet kunnen worden gescheiden van de installatie. Aan de leiding, komende vanaf pv-panelen, kan een DC-lastscheider hiervoor noodzakelijk zijn. Sommige omvormers zijn daar al mee uitgerust. Aan de AC-zijde kan een lastscheider (groepenschakelaar) of vermogensschakelaar (de installatieautomaat die ook de nul scheidt) in de meterkast worden toegepast.
Wanneer en hoe een aardlekschakelaar toepassen?
Aardlekschakelaars kunnen noodzakelijk zijn voor foutbescherming en voor aanvullende bescherming. Doet zich in een pv-omvormer of de kabel er naar toe, een aardsluiting voor, dan moet een beveiligingstoestel razendsnel de installatie automatisch uitschakelen. Maximale uitschakeltijden staan vermeld in Nen 1010, tabel 41.1, bijvoorbeeld 0,4 seconde. In een TN-stelsel en een TT-stelsel waarbij de circuitimpedantie voldoende laag is, zal een automaat of smeltpatroon in het algemeen de installatie uitschakelen. In een installatie met een TT-stelsel en een circuitimpedantie die bijvoorbeeld groter is dan 2,9 Ω, zal een B16-automaat niet tijdig uitschakelen. Een aardlekschakelaar kan daarvoor dan wel zorgen. Kies hiervoor dan een aardlekschakelaar, bijvoorbeeld IΔn 300 mA of IΔn 500 mA. Géén IΔn30 mA omdat deze door capacitieve stromen onbedoeld de installatie kan laten uitvallen. Aanvullende bescherming met een IΔn ≤ 30 mA-aardlekschakelaar is volgens Nen 1010 alleen vereist in installaties met contactdozen In ≤ 32 A voor algemeen gebruik door leken, verplaatsbaar materiaal voor buiten en aansluitpunten voor verlichting in ruimten met een woon-, cel- of logiesfunctie. Een pv-omvormer wordt vast aangesloten op een eigen eindgroep (Nen 1010, bepaling 551.7). Aanvullende bescherming is hierbij niet verplicht.
Aardlekschakelaars in bijzondere installaties
Een uitzondering geldt soms voor bijzondere installaties en installaties in bijzondere ruimten en omgevingen (Nen 1010, deel 7). Zo geldt dat ongeacht het stroomstelsel een pv-omvormer moet worden beveiligd door een IΔn ≤ 300 mA-aardlekschakelaar in een bedrijfsruimte voor landbouw, tuinbouw of veeteelt (Nen 1010, bepaling 705.411.1). Ook hier geldt, kies geen IΔn ≤ 30 mA-aardlekschakelaar om onbedoelde uitschakeling te voorkomen.
In deze rubriek, tot stand gekomen in samenwerking met de afdeling Techniek & Markt van Techniek Nederland, behandelen wij actuele technische onderwerpen waar installateurs in hun vak mee te maken kunnen krijgen. Heeft u ook een Hot topic? Stuur hem dan naar media@technieknederland.nl.
Tekst: Anton Kerkhofs
Fotografie: Eric de Vries, Anton Kerkhofs