Maart 2017
Kabelberekening bij pv-installaties
In NEN 1010 staat beschreven hoe de minimale doosnede van geleiders kan worden berekend. Voor het berekenen van de doorsnede van geleiders voor pv-installaties gelden aanvullende regels.
De doorsnede van een stroomvoerende geleider moet volgens NEN 1010 voldoende groot zijn om:
• de temperatuur niet te hoog te laten worden waardoor de kabel(isolatie) beschadigd kan raken;
• het spanningsverlies te beperken om aangesloten apparaten storingsvrij te laten werken (zie ook NEN 1010, bijlage 52G);
• in relatie tot de kabellengte de impedantie te beperken zodat er bij een kort- of aardsluiting, een voldoende grote stroom loopt om een beveiligingstoestel tijdig te laten aanspreken waardoor de installatie uitschakelt;
• bestand te zijn tegen mechanische belasting. In NEN 1010, deel 5, zijn daarom minimale doorsneden beschreven voor bepaalde geleiders.
Met de berekening wordt de minimaal noodzakelijke doorsnede berekend.
PV-installaties
In een pv-installatie die wordt aangesloten als parallelle voeding op het openbare net, zoals bij de meeste woningen, moeten de leidingverliezen beperkt blijven om het pv-systeem goed en rendabel te laten functioneren. Leidingverliezen, in de vorm van spanningsverlies en vermogensverlies, treden op als de leiding stroomvoerend is.
Tabel 1. De relatie tussen de doorsnede van geleiders, de weerstandhet spanningsverlies en het vermogensverlies.
Spanningsverlies
De grootte van de stroom die een pv-systeem opwekt hangt uiteraard samen met de lichtinstraling en is in het volgende rekenvoorbeeld geen nominale stroom.
Het spanningsverlies in de stroomvoerde geleider wordt bepaald door de weerstand van de geleider en de grootte van de stroom door de geleider: Uv= I x R.
De weerstand R kan als volgt worden berekend: R = (l x ρ) : A
R = weerstand [0] l = lengte [m]
ρ = soortelijke weerstand [ρkoper = 0,0175 0m/mm2] A = doorsnede [mm2]
Voorbeeld: een kabel (3 x 1,5 mm2) heeft een lengte van 45 m. De weerstand van één leiding in de kabel kan als volgt worden berekend: R = (l x ρ):A.
In het stroomvoerende circuit (fase- + nulgeleider) wordt de weerstand dan als volgt berekend:
R = 2 x (l x ρ) : A = 2 x (45 x 0,0175) : 1,5 = 1,05 0.
Als de omvormer 10 A wil leveren aan het voedende net, dan kan dat bij het gebruik van deze kabel alleen als de uitgangsspanning van de omvormer 10 x 1,05 = 10,5 V hoger is dan de aangeleverde spanning van het netbedrijf. Stel dat de nominale spanning van het netbedrijf 245 V bedraagt, dan moet de uitgangsspanning van de omvormer dus minimaal 255,5 V bedragen.
Het punt is, dat een omvormer vaak intern is beveiligd op een maximale uitgangsspanning. In de technische specificaties van de fabrikant staat deze maximale uitgangsspanning beschreven. De omvormer valt in alarm als hij de uitgangsspanning te hoog moet opvoeren om energie te kunnen leveren aan het net. Een te hoge spanning zou aangesloten apparaten ook kunnen beschadigen. Een maximale waarde ligt daarom circa op 253 V (230 + 10 procent).
Als wordt gekozen voor een leiding tussen de omvormer en de verdeelinrichting, met geleiders met een grotere doorsnede, dan neemt het spanningsverlies in de leiding af en hoeft de omvormer, om stroom te kunnen leveren, zich niet tot een zo hoge uitgangsspanning in te regelen. De kans op onbedoelde uitschakeling is daarmee kleiner.
Ditzelfde probleem doet zich uiteraard ook voor in de aansluitkabel van het netbedrijf. Hierop heeft een gebruiker echter geen invloed.
Vermogensverlies
Een pv-installatie wordt gemaakt om elektrische energie op te wekken. Het is jammer als dan direct door de leidingverliezen een gedeelte van deze energie verloren gaat. In de leiding uit het voorbeeld (45 m, 1,5 mm2) is het energieverlies 105 W (10,5 V x 10 A). Het vermogensverlies kan worden beperkt door een leiding met een grotere doorsnede toe te passen (tabel 1). Uiteraard is een kabel met geleiders met een grotere doorsnede duurder en niet noodzakelijk in het kader van de warmteontwikkeling in de geleider. In de tijd gezien is de economische afweging echter in het voordeel van een kabel met grotere doorsnede geleiders.
|
WEET U HOE HET ZIT?
In deze rubriek, tot stand gekomen in samenwerking met de afdeling Techniek & Markt van Techniek Nederland, behandelen wij technische vragen die ondernemers hebben gesteld. Heeft u ook een technische vraag? Stuur hem dan naar media@technieknederland.nl.
|
Tekst: Anton Kerkhofs
Fotografie: Sander van der Torren