Deze week in het Installatiejournaal

Eerder behandelde Installatie Journaal het selecteren van een batterijkabel op basis van een spanningsverliesberekening. In dit artikel geeft Stephan van Berkel van Switch2Solar een aanvulling
Een kabelberekening volgens NEN 1010 bestaat uit meerdere onderdelen. Voor de dimensionering van een kabel dienen de volgende drie zaken bekeken te worden:

Spanningsverlies

Een grotere kerndoorsnede zorgt voor minder spanningsverlies en daarmee ook minder vermogensverlies. Bij korte kabels, zoals bij batterijen vaak het geval is, speelt spanningsverlies echter niet altijd een bepalende rol.

Kortsluitlengte

Door de impedantie (weerstand) die een kabel heeft, ligt de maximaal haalbare kortsluitstroom dichtbij de stroombron – bijvoorbeeld het net of de batterij – vanzelfsprekend hoger dan aan het einde van de kabel. Aan het einde van een kabel kan de impedantie zelfs zó hoog liggen dat er niet voldoende kortsluitstroom meer gaat lopen om de gebruikte kortsluitbeveiliging, bijvoorbeeld een installatieautomaat, op tijd of zelfs überhaupt aan te laten spreken. NEN 1010 heeft hiervoor in Bijlage 53.F tabellen waarin terug te vinden is hoe lang een kabel van een bepaalde doorsnede mag zijn achter een bepaalde kortsluitbeveiliging. Maar bij batterijen is ook dit meestal niet relevant aangezien de gebruikte kabels vaak vrij kort zijn, ervan uit gaande dat de batterij zelf een voldoende hoge kortsluitstroom kan leveren om de ingebouwde of externe beveiliging te laten aanspreken.

Toegelaten stroomsterkte

Een aspect dat nog wel eens over het hoofd gezien wordt, is de opwarming van een kabel als gevolg van de stroomsterkte die hij voert. De beperkende factor hierbij is niet zozeer de geleider zelf (bijvoorbeeld koper of aluminium), maar de gebruikte mantel. Hiervoor geldt in veel gevallen een maximaal langdurig toegelaten temperatuur van 70°C of 90°C. Helaas kan niet zo eenvoudig gezegd worden hoe zwaar een 2,5 mm², 4 mm² of bijvoorbeeld 6 mm² kabel belast mogen worden.

Dat hangt af van een aantal zaken, zoals:

• de installatiemethode: hoe goed kan een kabel zijn warmte kwijt aan de omgeving;
• het gebruikte mantelmateriaal: voor PVC geldt normaliter max. 70°C terwijl voor XLPE een hogere maximum van 90°C geldt;
• de omgevingstemperatuur: hoe hoger deze is hoe eerder de maximale temperatuur al bereikt is;
• verzameling van leidingen: als kabels niet alleen maar gebundeld liggen kunnen ze minder stroom voeren omdat ze elkaar opwarmen.

Voorbeeldberekening

Stel, we maken gebruik van een batterijmodule met een maximaal vermogen van 10 kilowatt bij een accuspanning van 48 volt. Een eerste inschatting van de maximale stroomsterkte door de batterijkabels naar de omvormer levert op: 10.000 W / 48 V = 208 ampère. Op de datasheet van de batterijmodule vinden we echter een maximum van 230 ampère terug, wat verklaarbaar is gezien het feit dat het gebruikelijk is dat de accuspanning wat zakt gedurende afname bij hoog vermogen.We gebruiken dus deze 230 ampère conform de specificaties als uitgangspunt voor onze kabelberekening. Spanningsverlies speelt geen grote rol aangezien de kabellengte maar 2 x 3 meter bedraagt, maar toegelaten stroomsterkte weldegelijk.We gaan uit van installatiemethode nummer 31 uit NEN 1010:2015 bijlage 52.A: Eenaderige kabel aangebracht op draadgoot (blz. 585). Bij deze installatiemethode wordt doorverwezen naar basisinstallatiemethode E of F in bijlage 52.B van NEN 1010. Hier vinden we dat we voor een batterijkabel samengesteld uit koper en een XLPE-mantel naar Tabel 52.B.12 moeten (blz. 595).

Daar vinden we in kolom 4 voor een configuratie met twee belaste aders de volgende maximale stroomsterktes (blz. 606):

In eerste aanleg lijkt dus de kabel van 50mm² een geschikte keuze. We hebben echter nog geen rekening gehouden met de benodigde correctiefactoren. We gaan ervan uit dat er maar één paar batterijkabels in de draadgoot ligt, dus we hoeve niet te corrigeren voor verzameling van leidingen.

Maar in de batterijruimte kan de temperatuur toch wel oplopen tot 40°C, waardoor we een correctiefactor van 0,91 moeten toepassen conform Tabel 52.B.14 (blz. 608).

Dat levert de volgende maximaal toegelaten stroomsterktes op:

Conclusie: de in dit geval minimaal toe te passen kerndoorsnede bedraagt 70mm².

Bronvermelding: Installatiejournaal