Tabel 1. Enkele voorbeelden uit Nen 1010, tabel 52.A.3 (zie Nen 1010 voor het volledige overzicht en teksten bij de installatiemethoden).

Met de berekening wordt de minimaal noodzakelijke doorsnede van geleiders in een leiding berekend. Kiezen voor een leiding met grotere aderdoorsneden is wellicht verstandig. De leiding is duurder, maar het heeft ook voordelen: een stabielere voedingsspanning en minder energieverlies in de leiding. Dit laatste werkt in de bedrijfsvoering kostenbesparend. Een dikkere leiding heeft de eigenaar vaak in enkele jaren terugverdiend; vooral bij leidingen die enige tijd een hoge stroom voeren.

Stappenplan

Het berekenen van de minimale aderdoorsnede kan in zeven stappen:
1. bepalen maximale bedrijfsstroom,
2. keuze beveiligingstoestel,
3. bepalen van Ι_Z,
4. installatiemethode en basisinstallatiemethode bepalen,
5. bepalen minimale doorsnede rekening houdend met omgevingsfactoren,
6. controle op maximale lengte van de leiding bij kortsluiting,
7. controle op maximale lengte van de leiding bij aardsluiting.

Stap 1
Op basis van het te verwachte, totale schijnbaar vermogen kan een bedrijfsstroom (Ι_B) worden berekend die door de kabel moet kunnen lopen. Deze kan als volgt worden berekend:
Bij een 1-fase aansluiting: Ι_B = P / U
Bij een 3-fase aansluiting: Ι_B = P / (U x √3)

Waarbij:
Ι_B = bedrijfsstroom (A)
P = schijnbaar vermogen (VA)
U = nominale spanning (V)

Tabel 2. Tabel 52.B.2 uit Nen 1010: voorbeeld maximale stroom bij betreffende installatiemethode voor PVC.

Stap 2 en 3
De leiding moet worden beveiligd tegen een te hoge temperatuur door een beveiligingstoestel dat tijdig aanspreekt bij een overbelasting en kortsluiting. Er is een vereiste relatie tussen de bedrijfsstroom (Ι_B), de nominale aanspreekstroom van het beveiligingstoestel (Ι_n) en de stroom die de leiding moet kunnen voeren zonder te heet te worden (Ι_Z).

Ι_n van het beveiligingstoestel dat wordt gekozen, moet een handelswaarde zijn die iets groter is dan de bedrijfsstroom. Als bekend is welk beveiligingstoestel wordt toegepast, kan worden berekend hoeveel stroom de leiding moet kunnen voeren zonder te heet te worden (Ι_Z).

Ι_B ≤ Ι_n ≤ Ι_Z en Ι₂ ≤ 1,45 x Ι_Z (Ι₂ = aanspreekstroom beveiligingstoestel (A))

Voor smeltpatronen geldt Ι_Z ≥ 1,1 x Ι_n, voor installatieautomaten: Ι_Z ≥ Ι_n.

Stap 4
In Nen 1010, bijlage 52.A.3, kan uit tientallen beoogde installatiemethoden worden gekozen. De installatiemethode bepaalt hoe goed een leiding warmte kan afstaan aan de omgeving. Bij elke methode staat een afbeelding en een verwijzing naar de bijbehorende basisinstallatiemethode. Hiermee worden de tientallen installatiemethoden gegroepeerd tot slechts tien basisinstallatiemethoden die worden aangeduid met een hoofdletter (en soms een volgnummer, zie tabel 1).

In Nen 1010, bijlage 52.B.1, staat een overzicht van alle basisinstallatiemethoden. In deze tabel kan vervolgens worden afgelezen welke tabel relevant is voor de specifieke situatie en welke tabellen met correctiefactoren mogelijk moeten worden toegepast.

Tabel 3. Tabellen met de maximale lengte leiding tegen kort- of aardsluiting bij verschillende beveiligingen.

Stap 5
In de tabellen 52.B.2 tot en met 52.B.13 staan de maximale stroomwaarden die door een geleider van koper of aluminium mogen lopen. De stroomwaarden zijn gebaseerd op de gekozen basisinstallatiemethode en standaarden: een enkele losliggende leiding, lucht-omgevingstemperatuur van 30 °C of grond-temperatuur 20 °C bij een warmteweerstand van de grond van 2,5 K.m/W en geen hogere harmonischen.
Boven elke tabel staat het aantal belaste aders en het ader-isolatiemateriaal: XLPE, EPR (90 °C), of PVC (70 °C). Let wel, in elke tabel (52.B.3 tot en met 16) staan andere stroomwaarden. Als de feitelijke omgevingsfactoren afwijken van de standaarden, dan moeten correctiefactoren worden toegepast op de stroomwaarden uit tabel 52.B.2 tot en met 13:
• Tabel 52.B.14 (omgevingstemperatuur lucht), tabel 52.B.15 (grondtemperatuur).
• Tabel 52.B.17 als meerdere stroomvoerende leidingen bij elkaar liggen. Als er bijvoorbeeld vijf stroomvoerende leidingen gebundeld in een goot liggen, dan mag er slechts 0,6 keer de stroom door lopen.
• Tabel 52.B.16 als de warmteweerstand van de grond anders is dan 2,5 K.m/W. In grote gebieden in Nederland is de warmteweerstand van de grond beduidend lager, bijvoorbeeld 0,8 K.m/W. In NPR 5310 staat een kaart van Nederland met grondsoorten en wat de bijbehorende warmteweerstand is. De correctiefactor behorende bij een warmteweerstand van 2,5 K.m/W bedraagt 1,62 van een kabel die direct in de grond ligt. De doorsnede mag dan een factor 1,62 kleiner zijn. De leiding kan immers zijn warmte beter afgeven.
• Tabel 52.E.1 Als de nulgeleider in een 3-fasen keten door hogere harmonischen ook een stroomvoerende geleider is. Dit is het geval als elektronica, regelaars, led-drivers en dergelijke zijn aangesloten.

Tabel 4. Tabel Nen 1010, bijlage 52.G.

Uiteindelijk kun je als volgt met de tabellen bepalen hoeveel stroom er maximaal door een leiding mag lopen: [stroomwaarde (uit tabel 52.B.2 - B.14)] x [alle relevante correctiefactoren (tabellen 52.B.14 tot en met 52.B.21 en 52.E.1].

Stap 6 en 7
Een leiding van een bepaalde doorsnede mag niet te lang zijn. Bij een kort- en aardsluiting moet de foutstroom immers voldoende hoog zijn om het beveiligingstoestel tijdig te laten aanspreken. Hoe langer (en kleiner de doorsnede van) een draad, des te hoger de impedantie, des te lager zal de foutstroom worden. Om de foutstroom voldoende hoog te laten zijn, moet de impedantie voldoende laag zijn. Een leiding met geleiders van een gekozen doorsnede (stap 5) heeft dus een maximale lengte.

Spanningsverlies

Een te lange- dunne kabel veroorzaakt ook spanningsverlies. Volgens bijlage 52.G is het aan te bevelen het spanningsverlies te beperken:

Let op !
Bij de genoemde tabellen in Nen 1010 staan toelichtingen met daarin aanvullingen, beperkingen enzovoort, beschreven. Het is wel belangrijk bij het toepassen van de tabellen hiervan notie te nemen.

Tekst en beeld: Anton Kerkhofs
Foto: Arno Massee

Lees meer artikelen in het dossier Laagspanningsinstallaties