Elektrische installatie ontwerpen, waar begin je?

Het ontwerpen van je elektrische installatie begint met “het eind in zicht”. Je bepaalt eerst je verbruikers en de waarde van je aansluiting van het energiebedrijf en vervolgens je groepenkast en je installatie. Ook als je jouw installatie uitbreidt met bijvoorbeeld een extra groep volg je hetzelfde proces en doorloop je dezelfde stappen. Heb je installatie automaten nodig? Klik hier.

In deze blog bespreken wij de volgende stappen:
Voorbeeld: B16 vervangen door C16

Hoe bepaal je het vermogen?
– Beschikbaar vermogen berekenen
– Benodigde vermogen berekenen
– Aansluitpunten ontwerpen NEN1010
– Gelijktijdigheidsfactor berekenen groepenkast
– Bedrijfsstroom

De beveiliging bepalen
– Basisbescherming
– Foutbescherming
– Aanvullende bescherming
– Uitschakeltijden groepenkast componenten
– Selectiviteit

Selectiviteit hoofdzekering

Zelf een ogenschijnlijk kleine uitbreiden zoals het bijplaatsen van een wandcontactdoos heeft invloed op de gehele installatie. Maar ook door het oplossen van een fout kan het zijn dat je de ene fout oplost en een andere fout creëert. Het hele ontwerpproces is namelijk iteratief.

Ofwel, een wijziging tijdens één van de stappen betekent vaak ook dat je andere stappen moet herzien. In de praktijk komt het voor dat je in het proces één of meerder stappen terug moet. En die stappen opnieuw moet uitvoeren.

Dit maakt het ontwerpproces lastig, maar ook interessant. Als voorbeeld nemen we het vervangen van een installatieautomaat met B-karakteristiek door een installatieautomaat met C-karakteristiek.

Voorbeeld: een installatieautomaat B16 vervangen door C16

Stel dat je een kantoor aan huis hebt en in een warme zomer een airco aanschaft. Je hebt nog een groep met weinig verbruikers die in de meterkast is beveiligd met een B16 automaat. Je sluit de airco op deze groep aan.

Maar dan schakelt de groep zo nu en dan uit…..

Al gauw is de oorzaak gevonden. Een airco heeft vaak een hoge “inschakelpiek”. Waardoor er even een hoge stroom loopt met als gevolg dat zo nu en dan de automaat aanspreekt.

Een airco gebruikt vaak een hoge stroom tijdens het inschakelen

Een B-karakteristiek spreekt aan bij een inschakelpiek van 5 x Inom = 5 x 16 = 80A. En een C-karakteristiek spreekt aan bij een inschakelpiek van 10 x Inom = 10 x 16 = 160A. Je besluit om deze “fout” op te lossen door de automaat te vervangen door de C16.

De inschakelstroom van de Airco blijft onder de 160A en de automaat schakelt niet ongewenst uit.

De fout is nu opgelost toch? Nou niet helemaal…..

Tijdens een nameting blijkt dat de verste wandcontactdoos van de desbetreffende groep de C16 niet binnen de gestelde tijd uitschakelt. De foutstroom is namelijk onvoldoende hoog. Om hiermee een type C installatieautomaat binnen de gestelde tijd te laten trippen (afschakelen) op een kortsluiting. Je kunt dit bijvoorbeeld oplossen door:

• Het inkorten van de kabels tot de wandcontactdoos
• De bedrading (gedeeltelijk) vervangen door een dikkere diameter
• De installatieautomaat type C vervangen door een smelveiligheid.

Kortom: een wijziging in je elektrische installatie kan leiden tot het opnieuw ontwerpen van dezelfde installatie.

Wil je meer lezen over de B of C karakteristiek, lees dan deze blog: B of C karakteristiek? Welke karakteristiek moet ik toepassen?

Hoe bepaal je het vermogen van de elektrische huisaansluiting?

Degene die de werkzaamheden uitvoert is verantwoordelijk om de installatie af te stemmen op het te verwachten gebruik. Dit geldt zowel bij nieuwbouw, renovatie als uitbreidingen van de elektrische installatie. Maar van welk vermogen van jouw elektrische huisaansluiting mag je uitgaan, en hoeveel eindgroepen moet je maken?

De aansluitwaarde van de installatie moet altijd hoger zijn dan de berekening van het te verwachten gelijktijdig afgenomen vermogen. Als je weet wat de aansluiting is, weet je wat je mag vragen van de installatie. Andersom geldt hetzelfde: als je weet wat je gaat vragen van de installatie, dan moet je daar de elektrische huisaansluiting op uitleggen.

Om het vermogen de bepalen voer je de volgende drie stappen uit:

1. Bepaal het beschikbaar vermogen
2. Bepaal het benodigd vermogen
3. Controleer of het benodigd vermogen kleiner is dan het beschikbaar vermogen

Bepaal het beschikbaar vermogen (Elektrische huisaansluiting)

Bij een bestaand pand of woning bekijk je wat de hoofdaansluiting is, hierbij zijn de meest voorkomende aansluitingen zijn:

Garageboxaansluiting

1 x 10A – Geschikt voor portiekverlichting of in een garagebox voor bijvoorbeeld een elektrische lader of een lamp

Kleine huisaansluiting (niet meer als nieuw aan te vragen)

1 x 25A – Voor huishoudens met standaard apparaten

en 1 x 30A – Voor huishoudens met standaard apparaten en een paar zonnepanelen

of 1 x 35A – Voor huishoudens met standaard apparaten en een paar zonnepanelen

Standaard huisaansluiting

1 x 40A – Voor huishoudens met standaard apparaten en een paar zonnepanelen

3 x 25A – Voor huishoudens met standaard apparaten, inductiekookplaat, vaatwasser, zonnepanelen en elektrische auto

Grote huisaansluiting

3 x 35A – Zoals bij de 3 x 25A en verder een warmtepomp, sauna en jacuzzi.

Groepenkasten voor allerlei huisaansluitingen vind je bij 123groepenkast.nl, voor actuele prijzen:
1 Fase huisaansluiting groepenkasten (1x 10A, 25A, 30A, 35A & 40A): 1 Fase huisaansluiting groepenkasten
3 Fase huisaansluiting groepenkasten (3x 25A & 3x 35A): 3 Fase huisaansluiting groepenkasten

Het benodigde vermogen berekenen

Voor het bepalen van het benodigd vermogen moet je weten wat er allemaal wordt aangesloten. Maar ook de gelijktijdigheid is belangrijk. Het is goed om in gesprek te gaan met de gebruikers van het pand. Je weet dan de wensen en kunt alvast rekening houden met toekomstige wensen, zoals bijvoorbeeld een warmtepomp of zonnepanelen.

Aan de hand van een aantal richtlijnen kun je bepalen wat de vermogens zijn voor verschillende apparaten. Dit is een gemiddelde van welke apparaten en installaties er momenteel in woningen aanwezig zijn. Houd er daarom rekening mee dat jou situatie kan afwijken, zowel naar boven als naar beneden.

Benodigd vermogen = Totale vermogen x gelijktijdigheidsfactor

Een koelkast A+ verbruikt bijvoorbeeld 150-200 Watt. Maar een koelkast combi C verbruikt al bijna het dubbele: 200-350 Watt. Vergeet ook de incidentele verbruikers in de keuken niet, zoals een tosti-ijzer, of een frituurpan. Ook grote verbruikers zoals de zonnebank en aquarium neem je mee bij de bepaling.

Over het algemeen gebruik je apparaten niet constant. Een vaatwasser staat meer stil dan dat hij in gebruik is. En als je deze aan hebt gedurende een paar uurtjes dan gebruikt hij niet continue het maximale vermogen. Om het benodigd vermogen te bepalen moet je het geïnstalleerde vermogen dan ook vermenigvuldigen met de gelijktijdigheid.

Aantal aansluitpunten ontwerpen in de NEN1010

In de NEN1010 staat dat er voldoende wandcontactdozen en verlichtingspunten aanwezig moeten zijn in elke betreedbare ruimte in de woning, logiegebouwen en woonschepen. Voorheen gaf men “lijstje” met de aantallen. Maar sinds 2016 is dit lijstje losgelaten. Het is nu de bedoeling om in gesprek te gaan met de gebruikers om zo de installatie af te stemmen op het beoogde gebruik.

Ook de regel dat een verbruiker van meer dan 2kVA een aparte groep nodig heeft, is komen te vervallen. In de NEN1010 (510.4.2) staat nu omschreven: De groep moet “geschikt zijn voor het beoogde gebruik”.

Gelijktijdigheidsfactor berekenen groepenkast

De gelijktijdigheidsfactor van een huisinstallatie noemt men ook wel de RDF, dit is de afkorting van Rated Diversity Factor. Het is de verhouding tussen de maximale gelijktijdige belasting van een groep elektrische toestellen of verbruikers binnen een bepaalde periode. Dit drukt men uit in een numerieke waarde of in een percentage.

RDF is de afkorting van Rated Diversity Factor

In de norm NEN-EN-IEC 61439 voor laagspanningsschakel- en verdeelinrichting, staat in deel 1:

“Toegekende gelijktijdigsheidsfactor RDF per eenheidswaarde van de toegekende stroom zoals bepaald door de fabrikant van de schakelinrichting, waarmee afgaande stroomketens van een schakelinrichting continu en gelijktijdig kunnen worden belast, rekening houdend met de wederzijdse thermische invloeden” (par 3.8.11).

Wanneer het gevraagde vermogen, inclusief gelijktijdigheid, bekend is, moet de ontwerper van het systeem hier rekening mee houden. Als dit niet bekend is, kan de ontwerper gebruik maken van de gelijktijdigheidstabel 101 (NEN-EN-IEC 61439-3), of een aanname maken op basis van de specificaties en deze vastleggen.

Geen gelijktijdigheid -;)

Als er tussen de fabrikant van de schakelinrichting en de gebruiker geen afspraken zijn gemaakt over de werkelijke belastingstromen dan kun je uitgaan van de in de tabel 101 genoemde mogelijke gelijktijdigheid berekening.

• 2-3 afgaande groepen – mogelijke gelijktijdigheid 0,8
• 4-5 afgaande groepen – mogelijke gelijktijdigheid 0,7
• 6-9 afgaande groepen – mogelijke gelijktijdigheid 0,6
• >10 afgaande groepen – mogelijke gelijktijdigheid 0,5

De bepaling van de RDF kan in de praktijk voor flinke discussies zorgen. Maar vaak heeft dit te maken met spraakverwarring of interpretatieverschillen. Daarbij komt in de praktijk de werkelijke gelijktijdigheid vaak niet overeen met de theoretische gelijktijdigheid. Ons advies is dan ook om de bedrijfsstroom te hanteren.

Bedrijfsstroom

De bedrijfsstroom Ib is de stroom die door de stroomketen kan vloeien zonder de grenzen van de toegestane temperaturen van de verdeler te overschrijden. Als je aangeeft dat een stroomketen een Ib heeft van 13A, zeg je dat de keten continu 13A kan voeren zonder dat de temperatuurgrenzen worden overschreden.

Ons advies is dan ook om in een warmtecalculatie te rekenen met de Ib in plaats van de In van het component en dat te vermenigvuldigen met de gelijktijdigheidsfactor. Over Ib is namelijk geen discussie mogelijk.

In de praktijk zie je dat men vaak het VA (vermogen) en het VVA (verwacht vermogen) vermelden in de schema’s. In deze VVA is de gelijktijdigheid al doorberekend. Dit is dan eenvoudig terug te berekenen naar een Ib waarde.

• 1 fase: Ib = VVA/230V
• 3 fase: Ib = VVA/693V

Heb je Groepenkast componenten nodig? Klik dan hier.

De beveiliging bepalen

Elektrische installatie moeten veilig zijn en een goede werking garanderen bij normaal gebruik. Ook bij ongewenst gebruik moet de veiligheid van personen en dieren zoveel mogelijk geborgd zijn. Bescherming tegen een elektrische schok is op diverse manieren te bereiken.

De NEN1010 hanteert een aantal termen die van belang zijn voor het bepalen van de beveiliging in een installatie. We lichten deze hier kort toe.

Basisbescherming

Voorkom altijd directe aanraking van onder spanning staande delen. De NEN1010 hanteert hiervoor de term basisbescherming. Dit moet voorkomen dat mensen of dieren door directe aanraking dan een elektrische schok krijgen. De manier van beschermen komt in veel situaties overeen met de beveiliging van directe aanraking.

Manieren om basisbescherming te realiseren zijn:

• Toepassen van fundamentele isolatie
• Afschermingen of omhulsels toepassen
• Zorgen voor hindernissen en plaatsing buiten handbereik (niet voor leken)

Foutbescherming

De NEN1010 hanteert foutbescherming om aan te duiden dat er beschermingsmaatregelen nodig zijn tegen een fout in de installatie. Met foutbescherming voorkom je dat een toestel onder spanning komt te staan. Foutbescherming komt overeen met bescherming tegen indirecte aanraking, meestal door een fout in de fundamentele isolatie.

Manier om foutbescherming te bereiken zijn:

• Realiseren van automatische uitschakeling van de voeding
• Toepassen van dubbele of versterkte isolatie
• Elektrische scheiding bij een toestel toepassen
• Inzet van extra lage spanning: SELV (safety extra low voltage) en PELV (protective extra low voltage)
  

Aanvullende bescherming

Zoals de term aangeeft is deze vorm van bescherming aanvullende op de basis- en foutbeschermingsmaatregelen. Aanvullende bescherming komt meestal voor in situaties met extreme invloeden van buiten of daar waar door onzorgvuldigheid fatale situaties kunnen ontstaan.

Aanvullend betekent dat je boven op de basis- en foutbescherming extra maatregelen treft. Praktisch gezien hebben we het dan over het toepassen van een aardlekbeveiliging met een aanspreekstroom van maximaal 30mA

In paragraaf 411.3.3. van de NEN1010 staat dat in de volgende situaties aanvullende bescherming nodig is.

• Contactdozen met een toegekende stroom van ten hoogste 20A voor algemeen gebruik door leken
• Verplaatsbaar materiaal met een toegekende stroom van ten hoogste 32A voor gebruik buiten
• Aansluitpunten voor verlichting in ruimtes met een woonfunctie, een celfunctie of een logiesfunctie of in woonschepen. Dit geldt niet voor aansluitpunten voor verlichting in gemeenschappelijke verkeersruimtes.

Raadpleeg paragraaf 411.3.3. voor enkele uitzonderingen.

Uitschakeltijden groepenkast componenten

Automatische uitschakeling van de voeding is de meest toegepaste manier van beveiliging om te voldoen aan de benodigde foutbescherming. De NEN1010 hanteert daarvoor maximale uitschakeltijden. Om deze te bepalen, zijn de volgende gegevens nodig: de aanspreekstroom (Ia), de totale circuitimpendantie (Zs) en de nominale spanning (Uo).

De aanspreekstroom is afhankelijk van het type beveiliging, zoals B of C-karakteristiek en de nominale waarde, bijvoorbeeld 16A. De totale circuitimpendantie is afhankelijk van factoren als de verspreidingsweerstand en leidingimpendantie. De nominale spanning is de vastgestelde waarde van de spanning.

De NEN1010 hanteert de volgende formule om te controleren of de installatie aan de gestelde uitschakeltijden voldoet:

De uitschakeltijd moet voldoen aan: Zs x Ia

Selectiviteit

Een veel voorkomende term binnen de elektrotechniek is selectiviteit. Een selectieve installatie is in feite een installatie waarbij alleen een klein gedeelte van de installatie afschakelt bij het optreden van een fout. Bij een fout treedt alleen de beveiliging in werking die zich het dichtst in de buurt bevindt.

In paragraaf 314 van de NEN1010 staat dat iedere installatie waar noodzakelijk moet zijn opgedeeld in meer dan één stroomketen om:

• Bij defecten gevaar te vermijden en de nadelige gevolgen zo gering mogelijk te houden
• Veilig(e) inspectie, beproeving en onderhoud mogelijk te maken.

In paragraaf 314.2 staat dat de meeste installaties aan een bepaalde mate van selectiviteit moeten voldoen:

“Delen van installaties die onafhankelijk van elkaar moeten worden bedreven moeten door afzonderlijke distributiegroepen zijn gevoed, waarbij je deze stroomketens niet beïnvloed door storingen in andere stroomketens”

Met selectiviteit bedoelen we dat we beveiligingscomponenten in een elektrische installatie bewust kiezen. Zodanig dat alleen een beveiligingscomponent dat zich direct achter de plek of “upstream” van een eventuele fout bevindt, verantwoordelijk is voor het afschakelen van die fout.

Selectiviteit hoofdzekering in de woning

Het is dus mogelijk om diverse typen beveiliging in serie te plaatsen. Selectiviteit is dan nog in veel gevallen haalbaar. In woningen zien we dat het energiebedrijf voorheen vooral smeltveiligheden toepaste als hoofdzekering. Maar de laatste jaren steeds vaker installatieautomaten gebruikt.

In normale woningen geeft dit over het algemeen geen problemen. Een kortsluiting in de directe omgeving van de aansluitkast kan eventueel de hoofdbeveiliging doen aanspreken. Echter dit komt nagenoeg niet voor.

Wij vinden het superleuk als je je reactie wilt achterlaten. Klik op de reactieknop onderaan deze pagina. Alvast bedankt.

Ps. Lijkt het je leuk om ook een artikel te schrijven, of ken je iemand die dat wil? Laat het ons weten!