Download dit artikel

Noodgeneratoren aansluiten
op bestaande installaties
Vermijd elektrocutie en brand !
28-10-2014
Energy Design
Johan Roggeman
1.
Managementsamenvatting
Dit artikel behandelt mogelijke gevaren van het koppelen van noodstroomgeneratoren op
bestaande elektrische installaties.
Vooreerst dient u uit te maken of uw bedrijf een noodstroomvoorziening nodig heeft.
Zijn er effectief kritische processen die materiële of lichamelijke schade kunnen veroorzaken
bij ongecontroleerde stroomuitval?
Indien u overweegt in een noodstroomvoorziening te investeren dan heeft de koppeling
hiervan op een bestaande installatie wel degelijk consequenties.
Conclusie:
Speciale aandacht is namelijk vereist wanneer men elektrische voedingscircuits gaat wijzigen
of herdimensioneren. De elektrische stromen die in uw installatie vloeien bij een elektrische
fout zijn dan van een andere grootte orde. Dit kan betekenen dat uw bestaande elektrische
beveiligingen niet of te laat gaan reageren met mogelijk levensgevaar voor uw personeel en
brandgevaar voor uw installaties tot gevolg.
Advies:
Zorg er dus voor dat uw installatie niet onveilig en onbetrouwbaar wordt door het installeren
van noodstroomvoorzieningen.
Een herberekening van uw elektrische installatie kan in dit geval veel onheil voorkomen.
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 2
2.
Inhoudsopgave
Inhoud
1.
Managementsamenvatting .................................................................................................. 2
2.
Inhoudsopgave .................................................................................................................... 3
3.
Artikel: Noodgeneratoren aansluiten op bestaande installaties .......................................... 4
3.1.
Verschillende types elektrische voedingen met hun specifiek doel ............................ 4
3.2.
Dimensionering van elektrische voedingen ................................................................. 4
3.2.1.
Dimensioneringsregels ............................................................................................. 4
3.2.2.
Netwerkberekening .................................................................................................. 5
3.3.
3.3.1.
Normale netvoeding door een transformator ........................................................... 6
3.3.2.
Noodvoeding door een generator ............................................................................. 6
3.3.3.
Netwerkberekening .................................................................................................. 7
3.3.4.
Oplossing ............................................................................................................... 10
3.4.
4.
Praktijkvoorbeeld......................................................................................................... 6
Conclusie ................................................................................................................... 10
Keuze van een noodgenerator ........................................................................................... 11
4.1.1.
Volautomatische sturing van de generator ............................................................. 11
4.1.2.
Manuele aansturing van de generator .................................................................... 11
4.1.3.
Checklist ................................................................................................................ 11
Figuren en tabellen
Figuur 1: normale netvoeding ....................................................................................................... 6
Figuur 2: generatorvoeding ........................................................................................................... 6
Figuur 3: berekening van een netsysteem met dubbele voeding ................................................... 7
Figuur 4: correcte werking van de beveiliging bij kortsluiting bij netvoeding ............................. 8
Figuur 5: gevaarlijke situatie wegens te trage werking van dezelfde beveiliging bij
generatorvoeding ........................................................................................................................... 9
Tabel 1: verschillende types voedingen
Bronvermelding
Application Manual TIP Draft Planning, Siemens
Planning Manual TIP Volume1-Planning Principles, Siemens
SIMARIS design 8.0, network planning tool, Siemens
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 3
3.
Artikel: Noodgeneratoren aansluiten op bestaande installaties
3.1.
Verschillende types elektrische voedingen met hun specifiek doel
Type voeding
Normale netvoeding
Standby noodvoeding
Ononderbroken voeding
Doel
Voeding van alle verbruikers in een bedrijf
Voeding van levensbeschermende verbruikers:
noodverlichting, brandliften, blusinstallaties
Voeding van tunnelverlichting, luchthavenverlichting,
servers, communicatie-apparatuur.
Tabel 1: verschillende types voedingen

laagspanningsaansluiting op 400V/230V (normale netvoeding tot 100kVA)

middenspanningsaansluiting (normale netvoeding via een transformator tot +/2500MVA)

generatoren (standby noodvoeding tot +/- 2500MVA)

ononderbroken voeding via statische UPS (=Uninterruptible Power Supply) bestaande
uit gelijkrichter, invertor met batterij of vliegwiel voor energieopslag

ononderbroken voeding via dynamische UPS (=Uninterruptible Power Supply)
bestaande uit motor, generator met batterij of vliegwiel voor energieopslag
3.2.
Dimensionering van elektrische voedingen
Vooreerst geldt de regel dat aangeschakelde elektrische voedingen het maximaal te
verwachten opgenomen vermogen van de installatie moeten kunnen leveren, inclusief
eventueel reservevermogen. Daarnaast zijn er ook andere dimensioneringsregels.
3.2.1. Dimensioneringsregels
Beveiliging tegen overbelasting (installatiebeveiliging)
Beveiliging tegen kortsluiting (installatiebeveiliging)
Beveiliging tegen elektrische schokken (personenbeveiliging)
Dynamische/statische spanningsval (bedrijfszekerheid)
Selectiviteit van de installatie (bedrijfszekerheid)
Ongeacht de belastingstromen (aangeschakelde verbruikers) moet bij de dimensionering van
voedingsvertrekken ook rekening gehouden worden de mogelijke voedingscenario’s.
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 4
Concreet: minimale en maximale kortsluitstromen in een elektrisch net wijzigen in functie
van de aangeschakelde voedingsbronnen.
De kortsluitstroom die de noodstroomvoeding kan leveren moet groot genoeg zijn om de
elektrische beveiliging te activeren. Een studie van de kortsluitstromen (netwerkberekening)
kan hier duidelijkheid brengen.
Eveneens dienen alle aardingsgeleiders correct te worden aangesloten.
3.2.2. Netwerkberekening
Welke aspecten moet een netwerkberekening behandelen?
1) berekening van het benodigde bronvermogen (transformator / generator)
2) voor de verschillende werkingsregimes, berekening van:

maximale kortsluitstromen, is het afschakelvermogen van de beveiligingen voldoende
hoog?

minimale kortsluitstromen, in geval dat de netvoeding wegvalt en de generator neemt
over: is de foutstroom voldoende groot om de beveiligingen van de verbruikers te activeren?
3) zie dimensioneringsregels in §3.2.1
Indien hier niet aan de geldende veiligheidsnormen (AREI, algemeen reglement op
elektrische installaties) wordt voldaan bestaat er een reëel risico op brandgevaar of
levensgevaar !
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 5
3.3.
Praktijkvoorbeeld
We tonen het gevaar aan via een voorbeeld: een bestaande installatie wordt uitgebreid met een
noodvoeding. Er zijn nu twee werkingsregimes: deel B van de installatie kan zowel door een
netvoeding als door een noodgenerator gevoed worden.
3.3.1. Normale netvoeding door een transformator
Figuur 1: normale netvoedingregime
3.3.2. Noodvoeding door een generator
Figuur 2: generatorvoedingregime
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 6
3.3.3. Netwerkberekening
Figuur 3: berekening van een netsysteem met dubbele voeding
Merk op dat de minimale kortsluitstroom (Ikmin) in de twee regimes verschillend is:
17746A en 501A.
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 7
Figuur 4: correcte werking van de eindverbruikerbeveiliging bij kortsluiting in netvoedingregime
Op het niveau van de eindverbruiker hebben we een minimale kortsluitstroom van 5.154
Ampère. De beveiliging schakelt af na 0,012s.
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 8
Figuur 5: gevaarlijke situatie wegens te trage werking van dezelfde beveiliging bij generatorvoedingregime
Op het niveau van de eindverbruiker hebben we een minimale kortsluitstroom van 488,79
Ampère. De beveiliging schakelt pas af na 16,8s.
Maximale afschakeltijd van 5s voor kortsluitbeveiligingen volgens de IEC 60364-4-43 is
overschreden.
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 9
3.3.4. Oplossing
De elektrische beveiligingsinstellingen dienen te worden aangepast aan de nieuwe situatie,
zijnde de voeding via een noodgenerator.
Indien de bestaande beveiliging niet volgens deze nieuwe instellingen kan afgeregeld worden
dient ze te worden vervangen.
3.4.
Conclusie
Speciale aandacht is dus vereist wanneer men elektrische voedingscircuits gaat wijzigen of
herdimensioneren. De elektrische stromen die in uw installatie vloeien bij een elektrische fout
zijn dan van een andere grootte orde. Dit kan betekenen dat uw bestaande elektrische
beveiligingen niet of te laat gaan reageren met mogelijk levensgevaar voor uw personeel en
brandgevaar voor uw installaties tot gevolg.
Zorg er dus voor dat uw installatie niet onveilig en onbetrouwbaar wordt door het installeren
van noodstroomvoorzieningen.
Een herberekening van uw elektrische installatie kan in dit geval veel onheil voorkomen.
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 10
4.
Keuze van een noodgenerator
Indien men overweegt om een generator te plaatsen kan men hem manueel of automatisch
gaan aansturen.
De bijgevoegde checklist is nuttig bij het maken van uw keuze.
4.1.1. Volautomatische sturing van de generator
De generator zal volledig automatisch opstarten bij netuitval.
Hiervoor zijn volgende sturingen/componenten van belang:

monitoren van de voedingsspanning

automatische start/stop van de generator

hulpvoeding voor het realiseren van de omschakeling

batterijlader en monitoring

elektrische beveiligingen
4.1.2. Manuele aansturing van de generator
De generator wordt door een gekwalificeerde operator manueel ingeschakeld. Hij wordt
gebruikt als hulpbron, meestal in geïsoleerde opstelling zonder specifieke
veiligheidsvoorwaarden.
4.1.3. Checklist
Volgende factoren zijn belangrijk bij de keuze van een noodstroomvoorziening:






som van de aangeschakelde belastingen = belastingscapaciteit
simultaniteitsfactor van de aangekoppelde verbruikers
schakelpatroon van de verbruikers
dynamische respons en belastingsrespons van de generator
milieuvoorwaarden op de installatieplaats
zijn gedrag bij kortsluiting
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 11
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 12
TEL: +32 498/70.19.29
MAIL: [email protected]
www.energy-design.be
www.energyweb.eu
ENERGY DESIGN bvba
DOMENTSTRAAT 3
9310 MELDERT (AALST)
pag. 13