NETWERKKOFFER
Docentenhandleiding
DOEL, DOELGROEPEN EN LESINFORMATIE Wegwijs in Energieland
Algemeen doel en tijdsduur
Tijdens deze interactieve les doen de leerlingen kennis op over het aanleggen en onderhouden van een elektriciteitsnet. Dit leren ze door samen in een team opdrachten uit te voeren en een elektriciteitsnet aan te leggen in de ‘gemeente’ Nexdam.
Het lesmateriaal ‘Wegwijs in Energieland’ geeft uw leerlingen een indruk van een distributienet en de bijbehorende werkzaamheden. Het werkboek bevat leerstof en opdrachten voor 50 tot 150 minuten (1 tot 3 lesuren), afhankelijk van het niveau van de leerlingen. WATT? adviseert eerst zelf te beoordelen welke opdrachten uw leerlingen kunnen maken, welke daarvan ze zelfstandig kunnen uitvoeren op papier en/of in de koffer, en bij welke opdrachten ze ondersteuning nodig hebben.
In deze handleiding vindt u suggesties voor de les, geven we de antwoorden en lichten we toe hoe de koffer werkt. Veel plezier! Doelgroepen • technische vmbo’ers en havo/vwo-onderbouw • mbo-scholen met opleidingen elektrotechniek en installatietechniek
INHOUDSOPGAVE Doel, doelgroep en lesinformatie
3
ANTWOORDEN, TOELICHTING BIJ DE OPDRACHTEN EN SLEUTELS Hoofdstuk 1: het middenspanningsnet
5
Hoofdstuk 2: het laagspanningsnet
8
Hoofdstuk 3: duurzame energie
12
Hoofdstuk 4: storing in het middenspanningsnet 14 Toelichting bij de koffer
2
16
Leerdoelen • de leerling kan de drie belangrijkste onderdelen van een netstation aangeven • de leerling kan het principe van een middenspanningsring uitleggen • de leerling kan uitleggen wat een laagspanningsnet is • de leerling kan uitleggen wat de functie van een verdeelkast is • de leerling kan uitleggen wat een aftakmof is • de leerling kan vertellen wat een ‘eigen richting’ is • bij extra opdracht: de leerling kan in eigen woorden beschrijven hoe zonne- en windenergie worden teruggevoed in het net • bij extra opdracht: de leerling kan vertellen wat een ringopening is Benodigdheden • werkboeken en pennen voor de leerlingen • netwerkkoffer(s) • draad vds rood 1 mm² • draad vds grijs 1 mm² • aftakklemmen en AMP-doorverbinders rood • 4 st. AMP-tangen • 4 st. strip-/kniptangen • 4 st. schroevendraaiers • demomateriaal zoals: aftakmof, ringklem, mespatroon, enz. • kabelhaspel t.b.v. opladen accu’s koffers • internetverbinding en een medium om filmpjes te kijken
3
Lesopbouw Als didactisch concept is gekozen voor opdrachtgestuurd onderwijs. Door samenwerking en activerende werkvormen verwerven leerlingen kennis over de opbouw en het onderhoud van het distributienet. De les begint met een korte plenaire instructie van ongeveer 10 minuten waarin de energieketen wordt besproken. De leerlingen kunnen de tekst lezen en/of u kunt gebruik maken van www.watt.nl/energieketen om toelichting te geven. Vervolgens gaan de leerlingen in teams van idealiter 2 en maximaal 4 personen deels zelfstandig, deels gezamenlijk aan de slag met het uitvoeren van opdrachten. De laatste 5 minuten zijn voor een centrale afsluiting. Elke opdracht begint met het bestuderen van een tekst over een specifiek gedeelte van het elektriciteitsnet. Deze tekst heeft betrekking op de uit te voeren opdracht en reikt de nodige voorkennis aan. Daarna kunnen de leerlingen gezamenlijk korte films bekijken waarin medewerkers van energiebedrijven vertellen over hun werk in relatie tot het elektriciteitsnet. Over de tekst worden ter verwerking van de informatie enkele vragen gesteld die ingevuld moeten worden in het werkboek. In hoofdstuk 1 worden de teams samengesteld en genummerd. Iedere leerling krijgt een rol: of die van werkvoorbereider of die van monteur. Afhankelijk van wat u denkt dat uw leerlingen aankunnen, gaan de leerlingen aan de slag. Tip: Hoofdstuk 1, over de middenspanning, zou uitsluitend op papier kunnen worden uitgevoerd, waarbij u zelf het middenspanningsnet aanlegt.
ANTWOORDEN, TOELICHTING BIJ DE OPDRACHTEN EN SLEUTELS Hoofdstuk 1: het middenspanningsnet De opdrachten in dit hoofdstuk kunnen uitsluitend op papier worden uitgevoerd, waarbij u de middenspanningsring al hebt aangelegd. U kunt dan in de koffer laten zien hoe de aansluitingen zijn gemaakt, en dat de lampjes gaan branden (zie de sleutel bij opdracht 3). De opdrachten zouden ook al gemaakt kunnen worden ter voorbereiding van een gastles, opdat de gastlesgever verder kan gaan met het laagspanningsnet.
Opdrachten 1.1 en 1.2 (10-15 minuten) U bent hier vooral coachend bezig om te zorgen dat de teams voortgang maken terwijl ze naar elkaar blijven luisteren. Sleutel opdracht 1.1a Alle stations moeten met elkaar verbonden worden, zodat een middenspanningsring ontstaat. Het klantstation van het zwembad is aangesloten op een uitloper.
Door de opdrachten deels in de koffer en deels op papier uit te voeren, verkrijgen alle leerlingen inzicht in de werkzaam heden die nodig zijn om een elektriciteitsnet aan te leggen en te beheren. De koffer en opdrachten zijn zo ontworpen dat meerdere leerlingen tegelijk bezig kunnen zijn. Iedere team legt vanuit een eigen ‘netstation’ bedrading aan en levert zo een aandeel aan een compleet werkend distributienet. Het afsluiten van de les gebeurt klassikaal. Hierbij kijkt u na of het werk goed is gedaan (als alle lichtjes gaan branden) en geeft u waar nodig toelichting.
4
5
Opdracht 1.1b Bij een ringstructuur is er de mogelijkheid om van twee kanten klanten van elektriciteit te voorzien. Dan is er bij een storing altijd bij zoveel mogelijk klanten stroom. Opdracht 1.2 Leg klaar bij de koffer: Benodigdheden: • montagedraad rood • strip-kniptang • schroevendraaier Montage: Trek de draden door de buisjes. Tip: Hou iets lengte over bij de gaten halverwege het bord. Sluit nu de draden aan op de kroonsteen. Als de ring rond is, branden alle rode lampjes op de stations. Juiste werkbrief monteur: Locatie: netstation > ieder team vult hier de straatnaam van het netstation in van waaruit wordt gewerkt. Werkzaamheden: aanleggen van MS-ring in Nexdam door verbinding te maken met:
Team 4 werkt vanaf netstation Schoolstraat naar de Fabriekslaan samen met team 3 en samen met team 2 aan de verbinding Industrieweg-Schoolstraat. 1) Netstation _____ Fabriekslaan __________________ (straatnaam netstation) 2) Netstation _____ Industrieweg __________________ (straatnaam netstation) 3) Voedingstation Marktplein ja / nee 4) Klantstation voor zwembad ja / nee
Benodigde materialen: Helm met gelaatsbeschermer Middenspanningskabels (= montagedraad rood) Plattegrond wijk
Rubberen handschoenen Schroevendraaier Strip-kniptang
Aan de slag! Als alle stations in het bord met elkaar zijn verbonden en alle schakelaars aan staan, gaat in alle netstations een rode en een gele LED branden. De rode LED geeft aan dat de middenspanning overal aanwezig is. De gele LED brandt als de schakelaar van het ‘trafoveld’ aan staat. Nu staat er spanning op het ‘LS-rek’. Zie ook de ‘Toelichting bij de koffer’ op pagina 16 en verder.
Team 1 werkt vanaf netstation Stationsplein naar het zwembad en het voedingsstation: 1) Netstation _________n.v.t.____________________ (straatnaam netstation) 2) Netstation _________n.v.t.____________________ (straatnaam netstation) 3) Voedingstation Marktplein ja / nee 4) Klantstation voor zwembad ja / nee
Team 2 werkt vanaf netstation Industrieweg naar Stationplein en samen met team 4 aan de verbinding IndustriewegSchoolstraat. 1) Netstation ______ Stationsplein ________________ (straatnaam netstation) 2) Netstation ______ Schoolstraat ________________ (straatnaam netstation) 3) Voedingstation Marktplein ja / nee 4) Klantstation voor zwembad ja / nee
Team 3 werkt vanaf netstation Fabriekslaan naar het voedingsstation en zo nodig samen met team 4 aan de verbinding Fabriekslaan-Schoolstraat. 1) Netstation ______ Schoolstraat ________________ (straatnaam netstation) 2) Netstation ________n.v.t. ____________________ (straatnaam netstation) 3) Voedingstation Marktplein ja / nee 4) Klantstation voor zwembad ja / nee
6
7
Hoofdstuk 2: het laagspanningsnet Voorbereiding opdracht 2.1 De leerlingen lezen eerst de tekst over het laagspanningsnet en bekijken daarna de film ‘monteur onderhoud & storingen elektra bij Enexis’ op www.watt.nl/media/video. Hier zien ze onder andere hoe een mof wordt gemaakt.
Opdracht 2.2 Vanuit de netstations dienen lijnen getrokken te worden naar de witte blokjes. De blokjes staan voor de aftakmoffen per huisaansluiting. Zie de plattegrond hoe de aansluitingen dienen te lopen.
Opdracht 2.1 De ampères worden berekend door op te tellen hoeveel nodig is per gebouw/ woning / appartement. Netstation Stationsplein
Berekening/ antwoorden
7 (eigen richting) kantoor met winkels: 200A
1x200A, NIET op richting 2.
9 +10 appartementen: 4 appartementen met elk 25A
4x25A = 100A, x2 (nr. 9 + nr. 10) = 200A, NIET op richting 2.
reserve
richting 2
naar VK Stationsplein (is al aangesloten!) Netstation Industrieweg
Berekening/ antwoorden
28+29+30+31 vrije-sectorwoningen, allemaal 60A
4x60A = 240A, kan op richting 3 of 4.
32 (eigen richting) bedrijfspand: 220A
1x220A, kan op richting 3 of 4.
33 (eigen richting) flat: 5 flats met ieder 40A
1x 180A, kan op richting 1.
reserve
richting 2
Netstation Schoolstraat
Berekening/ antwoorden
47 (eigen richting) schoolgebouw: 160A
1x160A, kan op richting 1, 3 of 4.
lichtmasten openbare verlichting: 64A
1x 64A, voorkeur richting 2.
34 (eigen richting) flat: 5 flats met ieder 40A
5x40A = 200A, kan op richting 1, 3 of 4.
naar VK bij Kerkstraat (is al aangesloten!) Netstation Fabriekslaan
Berekening/ antwoorden
48+49+51 vrije-sectorwoningen: allemaal 80A
3x80A = 240A, kan op richting 3 of 4.
52+50 vrije-sectorwoningen: beide 80A
2x80A = 160A, kan op richting 1, 3 of 4.
54 (eigen richting) boerderij: 160A
1x160A, kan op richting 1, 3 of 4.
reserve
Afkortingen: VK = verdeelkast A = Ampère
8
9
Opdracht 2.3 Juiste werkbrief monteur: Locatie: Netstation station > ieder team vult hier de straatnaam van het netstation en/of de locatie verdeelkast in van waaruit wordt gewerkt. Werkzaamheden: aanleggen van LS-ring in Nexdam door verbinding te maken met: Zie de antwoorden in de tabel op pagina 8 voor het juist invullen van de bon.
Benodigde materialen: Aftakklemmen AMP-doorverbinders AMP-tang Gaasband Kunsthars Laagspanningskabels (= montagedraad grijs) Laagspanningsrek Meszekering
Mof laagspanning Plattegrond wijk Ringklem Rubberen handschoenen Schroevendraaier Spuitmond Strip-kniptang Tape
Opdracht 2.5 Leg klaar bij de koffer: Benodigdheden: • montagedraad grijs • strip-kniptang • schroevendraaier • doordruk- of snelverbinders Montage: De werkvoorbereiders sluiten aan de hand van de matrix alle woningen aan. De kabels moeten vanaf het LS-rek via de sleuven naar de betreffende gebouwen worden getrokken en aangesloten worden op de huisaansluitingen (zie de ‘Toelichting’). Waar nodig kunnen ze een ‘aftakmof’ maken m.b.v. de doordruk- of snelverbinder (eenmalig gebruik). Als alle gebouwen van een richting zijn aangesloten, dan kan die richting worden ingeschakeld. Nu moet er op elk huisje een lampje gaan branden.
Opdracht 2.4 De hoofdkabel staat onder spanning, dus je sluit eerst alles binnen aan uit veiligheidsoogpunt. Doordruk- of snelverbinder
De monteurs gaan de inleidende tekst bij hoofdstuk 2 lezen en daarna de voorbereiding op opdracht 2.1 (film) en opdrachten 2.1 en eventueel 2.2 uitvoeren.
10
11
Hoofdstuk 3: duurzame energie Tip: De leerlingen kunnen deze opdrachten zelfstandig of per team uitvoeren.
Duurzame energiebronnen Opdracht 3.1 Mogelijke antwoorden: waterkracht, biomassa (gft-afval, snoeihout, mest, houten bouwafval, landbouwrestproducten: hier valt ook gisting tot biogas onder), golfkracht, aardwarmte, zoutgradiënt (potentiaalverschil tussen zoet en zout water), etc.
Proefjes met zonnepanelen Opdracht 3.2 De opzet van de proef is dat leerlingen laten zien dat zonnepanelen het net voeden op LS-niveau en dat er in een storingssituatie (wegvallen netspanning) geen teruglevering meer mag plaatsvinden. Wanneer leerlingen met de zaklamp op het zonnepaneeltje schijnen, gaan alle gele LED’s uit. De groene gaan branden in alle gebouwen die zijn aangesloten op netstation Industrieweg. Dit visualiseert het omschakelen naar groene stroom. Op het moment dat LS-richting 2 in het station wordt uitgeschakeld, valt de netspanning weg in het gebouw met de zonnepanelen. Dan is het dus niet meer mogelijk om de groene lampjes te laten branden.
Windturbines en het middenspanningsnet Leg klaar bij de koffer: Benodigdheden: • montagedraad rood • strip-kniptang • schroevendraaier • handgenerator Montage : Trek de kabel vanaf de windturbines naar station Fabriekslaan en sluit deze aan op de vrije MS-richting. Opdracht 3.3 Doel is te laten zien dat windturbines zijn aangesloten op het middenspanningsnet en dat evenals bij de zonnepanelen geen voeding mogelijk is bij netspanningsuitval. Eerst sluiten leerlingen de windmolens aan op de vrije richting in netstation Fabriekslaan. Er gaat dan een rode LED branden op de windturbines. In de koffer kan de energie uit windmolens worden gesimuleerd door de handgenerator aan te sluiten op de plug bij de windmolens. Als leerlingen er aan draaien, zorgt de opgewekte spanning van de handgenerator dat naast de rode LED ook een groene LED gaat branden. Bevinding proef: Als de MS-richting waarop de windmolens zijn aangesloten, wordt uitgeschakeld, is het niet mogelijk om met de handgenerator de groene LED weer te laten branden.
Conclusie: Na het wegvallen van de netspanning is het terugleveren van energie niet meer mogelijk.
12
13
Hoofdstuk 4: storing in het middenspanningsnet
Los de puzzel op
Plaats het splitsingspunt
Opdracht 4.3
Opdracht 4.1 Doel is het begrip splitsingspunt of ringopening duidelijk te maken. Het splitsingspunt komt in het midden van de ring. Deze kennis heeft men namelijk in de volgende opdracht nodig.
2
M
6
VS
A
M
P
4
M
3
Z
O
N
N
E
E
P
A
N
E
E
L 10
A
splitsingspunt
R
T 7
1
G
R
5
T
R
A
N
I
R
I
J
S
C
O
I
Los de MS-storing op
Benodigdheden: • montagedraad rood • strip-kniptang • doorverbinder(s) (mof) • AMP-perstang
R
S
F
Opdracht 4.2 Leg klaar bij de koffer:
È
S
F
O
H R
M
A
T
O
T
R
N
G
I N
K 9
L
A
A
G
S
P
A
N
N
I
N
G
T
A
T
I
O
N
E 8
C
O
M
P
A
C
T
S
Doel is een indruk te geven hoe een kabeldeel in- en uitgeschakeld kan worden in bijvoorbeeld een storingssituatie. Dit doen we door de MS-kabel (de rode draad) tussen station Schoolstraat en station Fabriekslaan nabij nummer 48 door te knippen (in het ronde gat links ‘halverwege’ de koffer). LET OP dat de leerlingen vooraf het splitsingspunt (ringopening) hebben ingezet in het station Industrieweg richting Schoolstraat! Vervolgens kan worden omgeschakeld en gerepareerd. Als docent kunt u er voor kiezen iets over veiligheidsmaatregelen (in de werkelijke beroepspraktijk) te vertellen tijdens de opdracht. Dit hoeft echter niet om de opdracht begrijpelijk te maken.
14
15
TOELICHTING BIJ DE KOFFER Het aansluiten van de koffer MS-ring De koffer bestaat uit 1 hoofdverdeelstation aan de Molenweg (figuur 1), 4 netstations (zoals de Industrieweg bij figuur 2), een klantstation (zwembad) en 2 verdeelkasten (als in figuur 3). Tot slot zijn er huisaansluitingen (figuur 4).
figuur 6
figuur 7
Zorg dat alle schakelaars waar een ‘T’ bij staat, zijn ingeschakeld. De gele led zal nu ook overal branden als teken dat er “laagspanning” op het “LS-rek” staat (figuur 7).
figuur 1: hoofdverdeelstation
figuur 2: netstation of MS-ruimte
figuur 3: verdeelkast
figuur 4: aansluiting
LS-net Als de MS-ring gereed, is kan worden begonnen met het LS-net (laagspanningsnet). Hiervoor wordt grijze VDS-draad gebruikt en aangesloten op het LS-rek (zie figuur 8) en via de sleuven op de huisaansluitingen (zie figuur 4). Niet alle gebouwen en huisjes hebben een eigen aansluiting. Er zijn ook huisjes die zijn aangesloten op een verdeelkast (zie figuur 3). Er hoeft maar één verbinding te worden gemaakt vanuit een LS-rek naar een verdeelkast. Als alle leidingen zijn gelegd en de schakelaars op ‘aan’ worden gezet, gaan de lampjes bij de huizen branden. Als die niet branden, is wellicht de draad niet goed aangesloten op de kroonsteen.
Om overal elektriciteit te krijgen, dient de koffer te zijn aangesloten op het 230-Volt elektriciteitsnet met de bijgeleverde transformator. Vervolgens kunnen rode draden door de leidingen worden geduwd tussen de netstations en worden aangesloten op de kroonsteentjes waar MS bij staat behalve bij de T. Deze is van de denkbeeldige transformator. Als alles is aangesloten, is het middenspanningsnet klaar. Als de schakelaars om worden gezet, moeten de rode lampjes in de stations gaan branden (figuren 5 en 6).
Schakelaars t.b.v. Voeding + ring in/uit
Spanning aanwezig
MS-schakelaar Richting 4 = T schakelt het LS-net in Richting T niet aansluiten: is van de denkbeeldige transformator
figuur 5
16
“LS-rek”
Denkbeeldige transformator
Begin of einde van de middenspanningsring
Middenspanningsring
4 LS-richtingen aansluiten met grijze VDS-draad.
MS-schakelaar figuur 8
17
Notities
18
19
NETWERKKOFFER - DOCENTENHANDLEIDING
Colofon Energiebedrijven zijn op zoek naar vmbo’ers, mbo’ers, havisten, vwo’ers en hbo’ers met passie voor techniek. Om te zorgen dat scholieren de energiesector weten te vinden, begon in 2006 de voorlichtingscampagne WATT?. WATT? is een structureel initiatief van het O&O-fonds Netwerkbedrijven, het O&O-fonds Productie- & Leveringsbedrijven en het O&O-fonds Afval- & Milieubedrijven. In het bestuur van deze O&O-fondsen zijn werkgevers- (WENb) en werknemersorganisaties (Abvakabo FNV, CNV Vakmensen en MHP) vertegenwoordigd. Meer weten? Kijk op www.watt.nl.
Watt? p/a O&O fonds Postbus 9009 6800 DL Arnhem (026) 356 95 63
[email protected] www.watt.nl
Concept en realisatie: Concept en realisatie: DST - het experience bureau, Baarn © O&O fonds NWb, Arnhem 2015
