sluiten

Inloggen

Log hieronder in met uw gebruikersnaam en wachtwoord.

Deze ontvangt u van ons bij het afsluiten van een (proef)abonnement.

Nog geen inlog? meld u gratis aan


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een (proef)abonnement?.
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice:

sluiten

Welkom bij de Kennisbank Power Quality

Om de uitgebreide informatie op de kennisbank te kunnen lezen heeft u een inlogcode nodig. Deze ontvangt u bij het afsluiten van een abonnement.

Waarom de Power Quality-kennisbank

  • Kennis van experts altijd beschikbaar
  • Antwoorden, oplossingen en tools
  • Toevoegen van eigen notities mogelijk
  • Praktijkcases, veelvuldig aangevuld
  • Handige formules en interactieve berekeningen
Neem nu een abonnement >

Abonnement € 255,- per jaar, ieder moment opzegbaar. Meer over een abonnement op Power Quality

“ De Power Quality boeken hielpen me al goed op weg, maar met de Kennisbank Power Quality zijn antwoorden, oplossingen en tools altijd en overal beschikbaar ”
 

H. Vlottes, directeur Vlottes Electromechaniek
Installatie Service Bureau

Inloggen voor abonnees


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een abonnement?
Neem dan contact op met Vakmedianet Klantenservice: 088 58 40 888

Of stuur een e-mail naar: klantenservice@vakmedianet.nl

Case: Leidingberekening en harmonischen

Het berekenen van de benodigde leidingdoorsnede is een berekening met vele variabelen zoals de omgevingstemperatuur, de ligging, het aantal kabels bij elkaar en het aantal belaste aders. Bij het aantal belaste aders speelt vooral de 3e harmonische componenten in de stroom een belangrijke rol. In deze case worden deze harmonische stromen en de gevolgen voor de leidingberekening toegelicht.

Bij de berekening van een leidingdoorsnede moeten de stappen worden genomen zoals zijn afgebeeld in onderstaande afbeelding.

 

Stappenplan leidingberekening

Stappenplan leidingberekeing.

 

In eerste instantie wordt de bedrijfsstroom bepaald. Dit is de totale effectieve waarde van de stroom. Aan de hand van deze bedrijfsstroom (en eventuele inschakelstromen) wordt de benodigde beveiliging tegen overbelasting gekozen. Dit is de beveiliging tegen overbelasting, maar kan gelijk ook de beveiliging tegen kortsluiting en elektrische schok zijn. In dit artikel beperken we ons tot de beveiliging tegen overbelasting. Als de beveiliging bepaald is weten we voor welke IZde leiding moet worden uitgelegd. Afhankelijk van eventuele correctiefactoren moet deze maximaal toelaatbare stroom nog worden aangepast. Correctiefactoren kunnen bijvoorbeeld  nodig zijn door afwijkende omgevingstemperaturen of meerdere kabels bij elkaar. In relatie met harmonische stromen beperken we ons tot het aantal belaste aders!

 

Aantal belaste aders

In de meeste tabellen van de NEN 1010 wordt gekeken naar 2 of 3 belaste aders. Men gaat er bij een meeraderig systeem van uit dat er een symmetrische belasting is en dat daarom geen stroom door de nul loopt. Dit is bij sinusvormige stromen ook het geval, maar bij vervormde stromen met veel 3e harmonischen (of veelvouden van 3) gaat dit niet meer op. Dit is eenvoudig te verklaren als we onderstaande afbeelding kijken.

Grondharmonische 3 fasen en hun derde harmonischen

Grondharmonische 3 fasen en hun derde harmonischen.

 

De som van de drie fasestromen (50 Hz-component) is op elk moment in de tijd gelijk aan nul. In een sterpunt vallen de drie stromen dus tegen elkaar weg en er zal geen stroom door de nulgeleider lopen. Bij de 150 H componenten is dit echter niet het geval. De stromen van de drie fasen hebben geen onderlinge faseverschuiving. Dit betekent dat de stromen in de nul sommeren. In de NEN 1010 is dan ook de onderstaande tabel opgenomen om deze extra belasting van de nulgeleider in de leidingberekening mee te nemen.

 

Grondharmonische 3 fasen en hun derde harmonischen

Correctiefactor voor 3e harmonische

 

Bij deze tabel zijn er dus 4 mogelijkheden, namelijk:

  • Het aandeel 3e harmonische stroom is klein, minder dan 15% en een correctie is niet nodig.
  • Het aandeel 3e harmonische ligt tussen de 15 en 33% waardoor de kabel maar voor 86% kan worden belast.
  • Het aandeel 3e harmonische ligt tussen de 33 en 45%, waardoor de stroom in de nulgeleider groter wordt dan de fasestroom. De kabel moet worden uitgelegd op de stroom in de nulgeleider en een correctiefactor van 0,86 moet worden toegepast.
  • Het aandeel 3e harmonische is groter dan 45% waardoor de kabel moet worden uitgelegd op de stroom in de nulgeleider. Een verdere correctie is niet meer nodig omdat de stroom door de fasen aanzienlijk lager is dan de nulstroom waarop de kabeldoorsnede wordt gebaseerd.

 

Aan de hand van een voorbeeld zullen we de gevolgen van een aansluiting met veel harmonische stromen bekijken.

 

Voorbeeld van een berekening

Als voorbeeld van een leidingberekening wordt de aansluiting van een licht verdeelinrichting genomen waar veel spaarlampen op zijn aangesloten. Deze spaarlampen hebben een groot scala aan harmonische stromen zoals weergegeven in de afbeelding hieronder.

Licht verdeelinrichting met voedende kabel

Licht verdeelinrichting met voedende kabel.

 

Om te komen tot een berekening van de benodigde leidingdoorsnede kunnen we gaan kijken naar de volgende situaties:

 

  • a) Alleen kijken naar de fasestromen (foute berekening)!
  • b) De 3e harmonische meenemen in de berekening (zoals NEN 1010 aangeeft)
  • c) Alle veelvouden van 3 meenemen in de berekening
  • d) Alle harmonische meenemen in de berekening

 

De bedrijfsstroom (fasestroom) is:

De nulstroom is gelijk aan:

 

Als we alleen rekening houden met de 3e harmonische zouden we een nulstroom bereken van 210 A. (3 · 70A).

 

Op basis van de fasestroom van 150 A zou een smeltpatroon van 160 A gekozen kunnen worden waardoor een  IZnodig is van 177 A (tabel C.53-1 NEN 1010). In onderstaande tabel is een overzicht gegeven van de gevolgen voor de leidingberekening volgens de 3 genoemde situaties a), b) en c).

 

Keuzes

Situatie a)

Situatie b)

Situatie c)

Bedrijfsstroom

150 A

150 A

150 A

Smeltpatroon

160 A

160 A

160 A

Iz nodig

177 A

210 A

250 A

Isolatie

XLPE

XLPE

XLPE

Correctie-factoren

1

1

1

Benodigde doorsnede

50 mm2

70 mm2

95 mm2

 

Bij deze berekening wordt tabel A.52-13 als uitgangspunt gebruikt. Duidelijk is dat in situatie a) de NEN 1010 niet juist is toegepast. In situatie b) is dit wel gebeurd. In situatie c) is de werkelijke situatie en de werkelijke stroom door de nulgeleider berekend en dit geeft de beste beveiliging en keuze van de leiding.

 

Conclusie

Bij de berekening van een leidingdoorsnede is het van belang om de eigenschappen van de belasting in ogenschouw te nemen. Zeker bij belastingen met harmonische stromen (en dat zijn er veel tegenwoordig) moet rekening worden gehouden met de hoeveelheid 3e harmonische stromen. Een betere berekening kan worden gemaakt als het gehele spectrum aan harmonische stromen wordt meegenomen. Zeker als men bedenkt dat hogere harmonische stromen door het skin-effect een grotere warmteontwikkeling geven dan de 50Hz component is een gedetailleerde berekening wel aan te bevelen. Door het skin-effect krijgt de kabel een hogere ohmse weerstand en daardoor ontstaat  ook meer warmteontwikkeling. Kortom: Wees bewust van de mogelijke harmonische stromen en neem ze mee in uw berekening!

 

Meer lezen

Op kennisbank NEN 1010 vindt u een uitgebreide berekening leidingdoorsnede aan de hand van bovenstaande stappen, zie kennisbank NEN 1010 Leidingberekening.