THEMA'S
SERVICE & ADVIES

Netimpedantie bij aansluiten toestellen en installaties

Datum:03-10-2014

Een belangrijke factor bij het bepalen van de aansluitmogelijkheden, is de netimpedantie. De netimpedantie bepaalt in hoeverre stromen de spanning beïnvloeden. Bij spanningsverlies in een installatie of net zal naast uiteraard de grootte van de stroom, de netimpedantie bepalen hoe groot het  spanningsverlies zal zijn.

Bij decentrale opwekkers is de spanningsopdrijving medeafhankelijk van de netimpedantie. Ook de invloed van harmonische stromen op de spanning is afhankelijk van de netimpedantie. Hetzelfde geldt voor de invloed van inschakelstromen op de spanningsvariatie. Het is dan ook verwonderlijk dat er in regelgeving nog weinig aandacht is voor de netimpedantie. Met het aansluiten van toestellen en installaties op het net zou de netimpedantie een belangrijkere rol moeten krijgen. Om dit verder toe te lichten werken we twee voorbeelden verder uit: het aansluiten van een station voor snellading van elektrische auto’s en de aansluiting van een motor met bijbehorende inschakelstromen.

Harmonische stromen en spanningen

Voor het snelladen van een elektrische auto is een vermogen nodig wat circa 50 KW kan bedragen. Stel dat een bepaald type snellader nog in de categorie toestellen met een nominale stroom tot en met 75 A valt. De eisen ten aanzien van harmonische stromen zijn dan opgenomen in NEN-EN-IEC 61000-3-12: Limietwaarden voor harmonische stromen geproduceerd door materieel aangesloten op het openbare laagspanningsnet met ingangsstroom > 16A en ≤ 75 A per fase. In deze norm zijn voor de limieten de waarden opgenomen zoals weergegeven in tabel 1.

Tabel 1: Maximale harmonische stromen voor symmetrische belastingen.

De maximale waarde van de harmonische stromen zijn afhankelijk van de factor Rsce, die een maat is voor de sterkte van het net en dus voor de netimpedantie Z. Deze factor kan berekend worden met de formule:

Stel dat op het net, zoals geschetst in figuur 1 een aansluitpunt voor een snellader wordt aangevraagd. Het vermogen van de snellader is 50 kVA. De nominale stroom is:

De netimpedanties zijn weergegeven. De impedantie van het middenspanningsnet inclusief transformator is (omgerekend naar laagspanning) respectievelijk 5 mΩ ohmse weerstand en 20 mΩ inductieve weerstand. De netkabel heeft de impedantie zoals aangegeven. In onderstaande figuur is de gemeten stroom weergegeven (onderste golfvormen) samen met de spanning op het aansluitpunt van de snellader (bovenste golfvormen).

Gemeten stroomvormen van een snellader.

Kijkend naar de stroomvormen dan is aan de ingang van de snellader vermoedelijk een 6-pulsige brug aangebracht om te komen tot een gelijkspanning. Typische harmonische stromen die dan verwacht kunnen worden zijn: h=n(k±1). In de analyse van de golfvorm blijkt er ook sprake te zijn van:

Kijkend naar de gemeten waarde van de 5e harmonische is een Rsce van 250 noodzakelijk. De waarde van de netimpedantie Z moet dan gelijk aan of kleiner zijn dan:

In feite betekent dit dat de snellader niet op een LS-net kan worden aangesloten waarop ook andere klanten aangesloten zijn. De benodigde impedantie wordt immers op de LS-rail van het station al overschreden. Deze netimpedantie Z is op de LS-rail van het station:

De waarde van Rsce is op dit, rekenend met de bedrijfsstroom van de snellader:

Voor aansluiting van de snellader op de LS-rail van de ruimte zouden de harmonische stromen moeten worden beperkt tot ongeveer 19% 5e harmonische en 12% 7e harmonische en zo verder. Dus de grootte van de 5e harmonische is bij dit type snellader een probleem.

Inschakelstromen en flikker

Een ander voorbeeld waarbij de netimpedantie een grote rol speelt is de aansluiting van toestellen met een grote inschakelstroom op het net. Grote inschakelstromen veroorzaken grote spanningsvariaties en dit geeft dan weer klachten met flikkerende verlichting. De formule waarmee de spanningsvariatie kan worden berekend is:

In de netcode staan de eisen opgenomen die gelden voor het optreden van de spanningsvariatie. Een van de eisen is een maximale (snelle) spanningsvariatie van 3% op het aansluitpunt. Stel dat we dit als uitgangspunt nemen. Een ander uitgangspunt voor de stroomvariatie zou de aansluitwaarde van de installatie kunnen zijn. Bij een 3*50 A aansluiting is de inschakelstroom die als uitgangspunt genomen wordt dan 50 A.

Voor de aanloopstroom van een motor kan cosɸ 0,4 worden genomen. Dat betekent dat de sinɸ gelijk wordt aan:

Als we een net, zoals geschetst in figuur onderstaande figuur weer als uitgangspunt nemen dan kan de totale netimpedantie (en de lengte van de netkabel) worden berekend. De resultaten hiervan zijn vermeld in tabel 2.

Aansluiting van snelleader op LS-net.

Tabel 2:  Maximale netimpedantie voor 3% spanningsvariatie (aansluitwaarde = aanloopstroom).

Voor de 50 A aansluiting kan de spanningsvariatie worden berekend: 

In de netcode is naast een maximale spanningsvariatie nog een aantal eisen opgenomen ten aanzien van de snelle spanningsvariaties (zie ook onderstaande  figuur).

Eisen in netcode rondom snelle spanningsvariaties.

In de netcode wordt als referentie-impedantie een waarde aangehouden van 283 mΩ. Als we dit zouden aanhouden als impedantie voor elke aansluiting dan is de maximale inschakelstroom ongeveer 40 A (zie tabel 2 bij de impedantie van 279 mΩ), ongeacht de aansluitwaarde.

Conclusie

Aangezien de netimpedantie bepaalt hoe groot de invloed van stromen op de spanning is kan deze bij het aansluiten van toestellen of installaties op het net niet buiten beschouwing worden gelaten. Zeker bij grotere installaties, waarop ook toestellen zijn aangesloten met grote stroomvariaties of veel harmonischen is het zaak goed te kijken naar de maximale netimpedantie. In sommige gevallen wordt dit ook door de leverancier van de toestellen gespecificeerd. Het klakkeloos aansluiten van dit soort toestellen kan veel hinder veroorzaken. Achteraf moeten dan weer corrigerende maatregelen worden genomen. Dus voorkom problemen en overleg met de netbeheerder over de mogelijkheden van de aansluiting en de netimpedantie.

Vragen over dit artikel?
Stel uw vraag
Details
Gerelateerd
NEN 1010 Efficiënte en slimme installaties NEN 1010 uitgebreid met delen 8.1 - energiebesparing en 8.2 slimme installaties
30-07-2020
Machineveiligheid Wetgeving Machineveiligheid Samenhang normen
23-07-2020
Power Quality Harmonischen Waarop is de 8% maximale THD-normering gebaseerd?
29-05-2020
NEN 1010 Wetgeving NEN 1010 Voorwaarden met betrekking tot aansluitpunt (Netcode)
09-05-2020
Power Quality Harmonischen Harmonische fasehoek berekenen
07-04-2020
Power Quality Harmonischen Harmonische vormen berekenen
07-04-2020
Power Quality Meten van Power Quality Kosten bij Power Quality-problemen
21-02-2020
Power Quality Flikker Eisen in Netcode
01-08-2017
Power Quality Wetgeving Power Quality Kwaliteitsvereisten voor geleverde spanning
13-06-2017
Power Quality Wetgeving Power Quality Netcode, randvoorwaarden voor spanning
05-05-2017
Power Quality Wetgeving Power Quality Richtlijnen spanningskwaliteit
21-03-2017
Power Quality Wetgeving Power Quality Normen en wetgeving
14-02-2017
Power Quality Harmonischen Leidingberekening en harmonischen
24-01-2017
Power Quality Zwakke netten Definitie zwakke netten
10-11-2016
Power Quality Zwakke netten De installatie op schepen
10-11-2016
NEN 1010 Elektrisch materieel Leidingberekening en harmonischen
13-06-2016
NEN 1010 Beschermingsmaatregelen Hogere harmonischen en blindvermogen
25-01-2016
Power Quality Transiënten en EMC Meerpuntsaarding
10-06-2015
Power Quality Wetgeving Power Quality Vervorming - Verliezen - Limieten
24-09-2014
Power Quality Harmonischen Resonantie geeft een serieus probleem met harmonischen
18-08-2014
Power Quality Wetgeving Power Quality Het belang van de netimpedantie
05-06-2014
Power Quality Meten van Power Quality Kwaliteit van de spanning in Nederland
01-04-2014
NEN 1010 Wetgeving NEN 1010 Werkingssfeer en definities netcode
12-12-2013
Power Quality Asymmetrie Algemene verdieping asymmetrie
08-11-2013
Power Quality Harmonischen Algemene verdieping harmonischen
08-11-2013
Power Quality Wetgeving Power Quality De sterkte van het elektriciteitsnet
08-11-2013
Verdeelsystemen Prestatie-eisen De kortsluitketen
26-09-2013
Power Quality Asymmetrie Stroomverschillen door leidingen
12-07-2013
Power Quality Wetgeving Power Quality NEN-EN 50160
12-04-2013
Power Quality Harmonischen Problemen door harmonischen
31-10-2012
Power Quality Spanningsniveau Spanningsniveau en energiebesparing
31-10-2012
Power Quality Meten van Power Quality Ken je toestel!
10-08-2012
Power Quality Meten van Power Quality (Net)impedantie berekenen en meten
31-05-2012
NEN 1010 Elektrisch materieel Maximale impedantie berekenen
13-03-2012
Power Quality Harmonischen Harmonische spanning berekenen
13-03-2012
Verdeelsystemen Prestatie-eisen Kortsluitstromen
23-12-2011
Power Quality Harmonischen Zuiveringsinstallatie
11-08-2011
Power Quality Harmonischen Oplossingen voor harmonischen
14-07-2011
Power Quality Meten van Power Quality Eisen aan de installatie
28-06-2011
Power Quality Meten van Power Quality Introductie Power Quality
22-06-2011
Power Quality Wetgeving Power Quality Randvoorwaarden voor aansluitpunt
22-06-2011
Power Quality Wetgeving Power Quality Verantwoordelijkheden
15-06-2011
Power Quality Wetgeving Power Quality Normen voor toestellen
15-06-2011
Power Quality Harmonischen Elektrische installatie op een jacht
15-06-2011
Power Quality Harmonischen Industriële installatie
15-06-2011
Power Quality Harmonischen Gehele belasting bestaat uit verlichting
15-06-2011
Power Quality Flikker Oplossingen voor flikker
11-05-2011
Inhoudsopgave