EINDWERK: Handleiding ontwerp elektrische installatie

EINDWERK: Handleiding ontwerp elektrische installatie Studiegebied Industriële Wetenschappen en Technologie Opleiding Elektromechanica Optie Elektrotechniek Academiejaar 2005-2006

Kim Stevens

WOORD VOORAF De voorbije vier jaar was een heel boeiende en leerrijke ervaring. Met dit eindwerk kwam dan ook de uitgelezen mogelijkheid om alle opgedane kennis in die vier jaar om te zetten in de praktijk.

Langs deze weg wil ik dan ook iedereen bedanken die mij gedurende deze periode met raad en daad heeft bijgestaan om tot de verwezenlijking van dit eindwerk te komen.

In eerste plaats wil ik dhr. Mark Benaets en dhr. Stijn Vanhaverbeke bedanken voor hun begeleiding en hulp gedurende de stageperiode en tijdens het verder verloop van het eindwerk. Dankzij hun kennis heb ik heel wat bijgeleerd. Niet alleen de theoretische kennis maar vooral de praktische kennis.

Ook moet er zeker een woord van dank uitgaan naar de docenten van de PIH voor de begeleiding en opleiding die ze gegeven hebben gedurende het verloop van de studies. In het bijzonder wil ik dhr. Steve Dereyne bedanken, promotor en begeleider van dit eindwerk.

Als laatste wil ik zeker en vast mijn ouders bedanken, die een voortdurende morele steun geboden hebben om te komen tot waar ik nu ben.

INHOUDSOPGAVE INHOUDSOPGAVE..............................................................................................................................................I LIJST VAN SYMBOLEN EN AFKORTINGEN...............................................................................................V LIJST VAN FIGUREN ...................................................................................................................................... IX LIJST VAN TABELLEN .....................................................................................................................................X 1

INLEIDING ................................................................................................................................................. 1

2

CHECKLIST ELEKTRISCHE INSTALLATIE ..................................................................................... 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13

3

STROOMVOORZIENING .......................................................................................................................... 2 AARDING .............................................................................................................................................. 2 SCHAKELKASTEN .................................................................................................................................. 3 LEIDINGEN ............................................................................................................................................ 3 LEIDINGDISTRIBUTIEKANALEN ............................................................................................................. 3 INSTALLATIEMATERIAAL ...................................................................................................................... 3 VERLICHTING ....................................................................................................................................... 3 AANMELDING PERSONEN ...................................................................................................................... 4 TELEFONIE EN DATA ............................................................................................................................. 4 RADIO + TELEVISIE ............................................................................................................................... 4 BRAND .................................................................................................................................................. 4 ELEKTRISCHE TOESTELLEN ................................................................................................................... 4 SPECIFIEKE TOEPASSINGEN NAARGELANG FUNCTIE GEBOUW ............................................................... 5

LICHTBEREKENINGEN.......................................................................................................................... 6 3.1 INLEIDING ............................................................................................................................................. 6 3.2 BZ – METHODE ..................................................................................................................................... 6 3.2.1 Inleiding .......................................................................................................................................... 6 3.2.2 Voorbeeld ........................................................................................................................................ 7 3.2.2.1 3.2.2.2 3.2.2.3 3.2.2.4 3.2.2.5 3.2.2.6 3.2.2.7

Afmetingen lokaal ................................................................................................................................. 7 Weerkaatsingsfactoren .......................................................................................................................... 7 Gegevens verlichtingstoestel ................................................................................................................. 7 Behoudsfactor........................................................................................................................................ 9 Bepaling van het aantal toestellen ......................................................................................................... 9 Voorstel schikking armaturen.............................................................................................................. 12 Controleberekeningen.......................................................................................................................... 13

3.3 SOFTWARE - BEREKENING ................................................................................................................... 16 3.3.1 Dialux®......................................................................................................................................... 16 3.3.2 Voorbeeld ...................................................................................................................................... 16 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.2.3 3.3.2.4 3.3.2.5 3.3.2.6

3.3.3 4

Kiezen project ..................................................................................................................................... 16 Afmetingen lokaal ............................................................................................................................... 17 Parameters ........................................................................................................................................... 17 Armaturen selecteren........................................................................................................................... 18 Armaturenveld invoegen ..................................................................................................................... 19 Berekening uitvoeren........................................................................................................................... 20

Besluit............................................................................................................................................ 21

BRANDBEVEILIGING............................................................................................................................ 22 4.1 INLEIDING ........................................................................................................................................... 22 4.2 NOODVERLICHTING ............................................................................................................................ 22 4.2.1 Normen en voorschriften............................................................................................................... 22 4.2.2 Indeling ......................................................................................................................................... 23 4.2.2.1 4.2.2.2 4.2.2.3 4.2.2.4

4.2.3

Voorschriften omtrent plaatsing en meting ................................................................................... 25

4.2.3.1

Kim Stevens

Nood – evacuatieverlichting................................................................................................................ 23 Anti – paniekverlichting ...................................................................................................................... 24 Verlichting voor werkplekken met een verhoogd risico ...................................................................... 24 Vervangingsverlichting ....................................................................................................................... 24 Verlichtingssterkten............................................................................................................................. 25

Handleiding ontwerp elektrische installatie

I

4.2.3.2 4.2.3.3

4.2.4

Noodverlichtingssysteem............................................................................................................... 28

4.2.4.1 4.2.4.2 4.2.4.3 4.2.4.4

4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.9.1 4.9.2 4.9.3 4.10 4.11 5

Centraal systeem.................................................................................................................................. 28 Decentraal systeem.............................................................................................................................. 29 Noodverlichtingsfuncties..................................................................................................................... 30 Testen van de installatie ...................................................................................................................... 31

ROOKDETECTORS ............................................................................................................................... 33 Inleiding ........................................................................................................................................ 33 Optische detector .......................................................................................................................... 34 Ionische detector ........................................................................................................................... 35 Thermovelocimetrische detector ................................................................................................... 35 Thermomaximaal detector............................................................................................................. 35 UV vlamdetector............................................................................................................................ 36 HANDBRANDMELDERS ........................................................................................................................ 36 SIRENES .............................................................................................................................................. 37 BRANDHASPELS .................................................................................................................................. 38 DEURMAGNETEN ................................................................................................................................ 38 ROOKKOEPELS .................................................................................................................................... 39 BRANDCENTRALE ............................................................................................................................... 40 Inleiding ........................................................................................................................................ 40 Conventionele brandcentrale ........................................................................................................ 41 Analoog adresseerbare brandcentrale .......................................................................................... 42 BRANDCENTRALE TOEGEPAST OP PROJECT ......................................................................................... 43 BESLUIT .............................................................................................................................................. 44

COMMUNICATIE.................................................................................................................................... 45 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7

6

Signalisatie .......................................................................................................................................... 26 Armatuurafstanden .............................................................................................................................. 27

INLEIDING ........................................................................................................................................... 45 PRINCIPESCHEMA DATANETWERK ...................................................................................................... 45 TYPE DATAKABEL ............................................................................................................................... 47 DATAKAST TOEGEPAST OP PROJECT .................................................................................................... 50 R+TV DISTRIBUTIE ............................................................................................................................. 51 MUZIEK .............................................................................................................................................. 52 BESLUIT .............................................................................................................................................. 52

ONTWERP VAN DE INSTALLATIE VOLGENS TT ........................................................................ 53 6.1 INLEIDING ........................................................................................................................................... 53 6.2 BEPALEN VAN DE KALIBERS VAN DE BEVEILIGINGEN.......................................................................... 54 6.2.1 Verlichting..................................................................................................................................... 54 6.2.1.1 6.2.1.2

6.2.2

Kringen.......................................................................................................................................... 55

6.2.2.1 6.2.2.2

6.2.3 6.3 6.4 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.6 6.7 6.7.1 6.7.2 6.7.3 6.8

Berekenen vermogen ........................................................................................................................... 54 Bepalen beveiliging ............................................................................................................................. 55 Berekenen vermogen ........................................................................................................................... 55 Bepalen beveiliging ............................................................................................................................. 57

Kringen onmiddellijk op binnenkomende aansluiting ................................................................... 58 BEPALEN VAN DE DOORSNEDE VAN DE KABELS .................................................................................. 58 BEREKENING VAN DE MAXIMALE SPANNINGSVAL IN EEN KRING......................................................... 60 BEPALEN KORTSLUITSTROMEN ........................................................................................................... 62 Inleiding ........................................................................................................................................ 62 Bepalen Icc stroomopwaarts in functie van Icc stroomafwaarts ..................................................... 62 Bepalen Icc op een willekeurig punt van de installatie................................................................... 62 KEUZE BEVEILIGINGSINRICHTINGEN ................................................................................................... 66 SELECTIVITEIT .................................................................................................................................... 66 Inleiding ........................................................................................................................................ 66 Selectiviteit bij vermogenschakelaars ........................................................................................... 66 Selectiviteit bij differentieelschakelaars........................................................................................ 67 FILIATIE .............................................................................................................................................. 68

Kim Stevens


II

7

TT – NETSTELSEL TOEGEPAST OP PROJECT............................................................................... 69 7.1 INLEIDING ........................................................................................................................................... 69 7.2 BEPALEN VAN DE KALIBERS VAN DE BEVEILIGINGEN.......................................................................... 70 7.2.1 Verlichting..................................................................................................................................... 70 7.2.1.1 7.2.1.2 7.2.1.3

7.2.2

Stopcontacten ................................................................................................................................ 71

7.2.2.1 7.2.2.2 7.2.2.3

7.2.3

8

INLEIDING ........................................................................................................................................... 91

INLEIDING ........................................................................................................................................... 95 BEVEILIGING TEGEN ONRECHTSTREEKSE AANRAKING ........................................................................ 95

VERGELIJKING TT EN TN NETSTELSEL........................................................................................ 98 10.1 10.2 10.3

11

BEPALEN VAN DE GROOTTE VAN DE KABELS ...................................................................................... 74 BEPALEN MAXIMALE SPANNINGSVAL ................................................................................................. 76 BEPALEN KORTSLUITSTROMEN ........................................................................................................... 77 KEUZE BEVEILIGINGSINRICHTINGEN ................................................................................................... 80 Inleiding ........................................................................................................................................ 80 Automaten ..................................................................................................................................... 80 Differentieelautomaat.................................................................................................................... 81 Vermogenschakelaar..................................................................................................................... 81 CONTROLE VAN DE AFSCHAKELTIJDEN ............................................................................................... 87 SELECTIVITEIT .................................................................................................................................... 88 Differentieelautomaat of lastscheider ........................................................................................... 88 Controle selectiviteit automaten.................................................................................................... 89

TN - NETSTELSEL TOEGEPAST OP PROJECT ............................................................................... 95 9.1 9.2

10

Elektrisch bord polyvalente zaal.......................................................................................................... 72 Elektrisch bord polyvalente diensten................................................................................................... 73 ALSB................................................................................................................................................... 73

ONTWERP VAN DE INSTALLATIE VOLGENS TN ......................................................................... 91 8.1

9


Hoofdbeveiligingen borden ........................................................................................................... 72

7.2.3.1 7.2.3.2 7.2.3.3

7.3 7.4 7.5 7.6 7.6.1 7.6.2 7.6.3 7.6.4 7.7 7.8 7.8.1 7.8.2


TT NETSTELSEL .................................................................................................................................. 98 TN NETSTELSEL .................................................................................................................................. 98 BESLUIT .............................................................................................................................................. 99

CONDENSATORBATTERIJ ................................................................................................................ 100 11.1 ACTIEF EN REACTIEF VERMOGEN ...................................................................................................... 100 11.2 SCHIJNBAAR VERMOGEN................................................................................................................... 100 11.3 NADELEN VAN EEN SLECHTE ARBEIDSFACTOR.................................................................................. 102 11.3.1 Belasting van het voedingsnet ................................................................................................ 102 11.3.2 De kostprijs van reactief vermogen ........................................................................................ 102 11.4 COMPENSATIE VAN REACTIEF VERMOGEN ........................................................................................ 102 11.5 VOOR – EN NADELEN VAN COMPENSEREN ........................................................................................ 103 11.5.1 Voordelen voor de leverancier ............................................................................................... 103 11.5.2 Voordelen voor de klant ......................................................................................................... 104 11.5.3 Nadelen................................................................................................................................... 104 11.6 BEPALEN CONDENSATORBATTERIJ ................................................................................................... 104 11.6.1 Op basis van elektriciteitsfactuur ........................................................................................... 104 11.6.2 Op basis van vermogendriehoek............................................................................................. 105 11.7 CONDENSATORBATTERIJ TOEGEPAST OP PROJECT............................................................................. 106 11.8 WIJZE VAN COMPENSEREN ................................................................................................................ 107

Kim Stevens


III

12

OPBOUW HOOGSPANNINGSCABINE ............................................................................................. 109 12.1 INLEIDING ......................................................................................................................................... 109 12.2 HOOGSPANNINGSCHAKELAARS ........................................................................................................ 109 12.2.1 Vermogenschakelaar .............................................................................................................. 109 12.2.2 Lastschakelaar........................................................................................................................ 110 12.2.3 Scheidingschakelaar............................................................................................................... 110 12.2.4 SF6 – schakelaar..................................................................................................................... 111 12.3 HOOGSPANNINGSCABINE .................................................................................................................. 112 12.3.1 Eisen gesteld aan de hoogspanningscabine ........................................................................... 112 12.3.1.1 12.3.1.2 12.3.1.3 12.3.1.4 12.3.1.5 12.3.1.6

Plaats en toegankelijkheid van de cabine .......................................................................................... 112 Ligging buizen en aansluitkabels....................................................................................................... 112 Verluchting........................................................................................................................................ 113 Verlichting en stopcontacten ............................................................................................................. 113 De aarding ......................................................................................................................................... 114 Compartimenten in de cabine ............................................................................................................ 114

12.3.2 De aankomstcel en vertrekcel................................................................................................. 115 12.3.3 Beveiligingscel........................................................................................................................ 116 12.3.4 Meetcel ................................................................................................................................... 119 12.3.5 Karakteristieken van de HS – schakelapparatuur .................................................................. 120 12.3.6 Bepaling kabeldoorsneden in de cabine ................................................................................. 121 12.3.7 Gekozen HS – apparatuur ...................................................................................................... 126 12.4 COMPACTE HS – SCHAKELEENHEID .................................................................................................. 126 13

UPS ........................................................................................................................................................... 128 13.1 INLEIDING ......................................................................................................................................... 128 13.2 DYNAMISCHE UPS............................................................................................................................ 129 13.2.1 Vliegwiel als energievoorziening............................................................................................ 129 13.2.2 Batterij als energievoorziening .............................................................................................. 130 13.3 STATISCHE UPS................................................................................................................................ 131 13.3.1 Online UPS............................................................................................................................ 131 13.3.2 Offline UPS............................................................................................................................. 132 13.4 TOEGEPAST OP PROJECT .................................................................................................................... 133

14

KOSTPRIJSBEREKENING .................................................................................................................. 134

15

BESLUIT.................................................................................................................................................. 144

LITERATUURLIJST....................................................................................................................................... 146 BIJLAGEN ........................................................................................................................................................ 148

Kim Stevens


IV

LIJST VAN SYMBOLEN EN AFKORTINGEN ∆U

Spanningsval over x meter kabel

ω

Hoekfrequentie

ρ

Soortelijke weerstand van een geleider

φ’

Hoek tussen actief en reactief vermogen na compensatie

δ

Behoudsfactor

ηi

Onderhemisferisch rendement

ηs

Bovenhemisferisch rendement

A

Oppervlakte van een lokaal

A of S

Doorsnede van een kabel of geleider

ALSB

Algemeen laagspanningsbord

AREI

Algemeen reglement op de elektrische installaties

B

Breedte van een lokaal

c

Spanningsfactor

C

Capaciteitswaarde

CIS

Centraal inspectie systeem

d

Herkenningsafstand

DECT

Digital enhanced cordless communications

e

Afstand tussen de armaturen

E

Verlichtingssterkte

EB

Elektrisch bord

EHBO

Eerste hulp bij ongevallen

EMI

Elektromagnetische interferentie

Ftot

Totale lichtstroom

FTP

Foiled twisted pair

Gltf

Gelijktijdigheidsfactor

h

Nuttige hoogte van een lokaal

H

Hoogte van een lokaal

HOV

Hoog onderbrekingsvermogen

HS

Hoogspanning

HUB

Apparaat in een netwerk die een datapakketje doorstuurt naar alle poorten in het netwerk

HVAC Kim Stevens

Heating ventilation and airconditioning Handleiding ontwerp elektrische installatie

V

IT

Isolé terre

IB

Belastingsstroom

Icc

Kortsluitstroom

Idyn

Piekwaarde van de stroom

Imagn

Stroom waarbij het magnetische gedeelte van de automaat wordt aangesproken

Inom

Nominale stroom

Ith

Korteduurstroom

Ir

Toegekende permanente stroom

Iz

Maximum toelaatbare stroom

Iz’

Fictieve maximum toelaatbare stroom

I

Stroom

IGBT

Insulated gate bipolar transistor

ISO

International standard organization

IR

Infra - rood

I²R

Jouleverliezen

k

Lokaalindex

k

Een constante nodig om de afschakeltijd te berekenen

K

Correctiefactor ter bepaling van de doorsnede van een kabel

L

Lengte

LED

Light emitting diode

Lmax

Maximum lengte van een kabel

LS

Laagspanning

LSB

Laagspanningsbord

m

Verhouding tussen de doorsnede van een fase en een beschermingsgeleider.

m

Belastingsfactor

MS

Middenspanning

N

Aantal toestellen per rij

p

De hoogte van een pictogram

P

Actief vermogen

PC

Personal computer

Pcu

Koperverliezen

PE

Beschermingsgeleider

Kim Stevens


VI

PEN

Beschermingsgeleider + nulgeleider

PL

Staat voor spaarlamp of compacte fluorescentielamp

PTC

Positieve temperatuurscoëfficiënt

Ptot

Totaal actief vermogen

Q

Reactief vermogen

Qc

Gecompenseerd reactief vermogen

R+TV

Radio en televisie

R

Weerstand

R

Aantal rijen aan armaturen

RF

Résistance feu

RFI

Radiofrequentie interferentie

Rt

Totale weerstand

S

Schijnbaar vermogen

Sfase

Fasedoorsnede

SKQ

Kortsluitvermogen

SPE

Doorsnede van de beschermingsgeleider

t

Afschakeltijd van een beveiliging

TI

Stroommeettransformator

TL

Staat voor fluorescentielamp of tube light

TN

Terre neutre

TN-C

Terre neutre - combiné

TN-S

Terre neutre - séparé

TP

Spanningsmeettransformator

TT

Terre terre

ui

Onderhemisferische utilantie

us

Bovenhemisferische utilantie

U

Spanning

Uk of Ucc

Kortsluitspanning

Un

Nominale spanning

UPS

Uninterruptable power supply

Ur

Toegekende spanning

UTP

Unshielded twisted pair

UV

Ultraviolet

Vexpl

Exploitatiefactor

Kim Stevens


VII

VOBst

Staat voor soepele geleiders

VREG

Vlaamse reguleringsinstantie voor de elektriciteits – en gasmarkt

VVT

Telefoonkabel

X

Reactantie

X

De verhouding van de afmeting van het lokaal, gemeten loodrecht op de lengterichting, tot de hoogte H

Xt

Totale reactantie

Y

De verhouding van de afmeting van het lokaal, gemeten evenwijdig op de lengterichting, tot de hoogte H

Z

Impedantie

ZQ

Kortsluitimpedantie

Kim Stevens


VIII

LIJST VAN FIGUREN Fig. 3.1 Toegepast verlichtingstoestel..................................................................................................................... 8 Fig. 3.2 Polair lichtsterktekromme gekozen armatuur............................................................................................ 8 Fig. 3.3 Opstelling armaturen............................................................................................................................... 12 Fig. 3.4 Afstanden tussen armaturen .................................................................................................................... 13 Fig. 3.5 Kiezen project.......................................................................................................................................... 16 Fig. 4.1 Onderverdeling noodverlichting.............................................................................................................. 23 Fig. 4.2 Anti -paniekverlichting ............................................................................................................................ 25 Fig. 4.3 Vluchtwegverlichting ............................................................................................................................... 25 Fig. 4.4 Herkenningsafstand ................................................................................................................................. 26 Fig. 4.5 Statusinformatie bij zelftest...................................................................................................................... 31 Fig. 4.6 IR – afstandsbediening ............................................................................................................................ 32 Fig. 4.7 Optische rookdetector.............................................................................................................................. 34 Fig. 4.8 Handbrandmelder.................................................................................................................................... 37 Fig. 4.9 Deurmagneet ........................................................................................................................................... 38 Fig. 4.10 Principeschema rookkoepels ................................................................................................................. 39 Fig. 4.11 Principeschema brandcentrale .............................................................................................................. 40 Fig. 4.12 Schema brandcentrale van het project .................................................................................................. 43 Fig. 5.1 Datanetwerk ............................................................................................................................................ 45 Fig. 5.2 Patch panel.............................................................................................................................................. 46 Fig. 5.3 Maximum afstand tussen onderdelen....................................................................................................... 47 Fig. 5.4 Bandbreedtes ........................................................................................................................................... 47 Fig. 5.5 Invloed storingsbronnen op kabel ........................................................................................................... 48 Fig. 5.6 UTP categorie 6 kabel............................................................................................................................. 49 Fig. 5.7 Categorie 6 connector ............................................................................................................................. 49 Fig. 5.8 Datakast project ...................................................................................................................................... 50 Fig. 5.9 Schema R+TV distributie......................................................................................................................... 51 Fig. 8.1 Kortsluiting fase – aarde ......................................................................................................................... 91 Fig. 8.2 Terugkerende nulgeleiderstroom............................................................................................................. 93 Fig. 11.1 Vermogendriehoek............................................................................................................................... 101 Fig. 11.2 Vermogenstromen................................................................................................................................ 103 Fig. 11.3 Vermogendriehoek met compensatie ................................................................................................... 105 Fig. 11.4 Wijze van compenseren........................................................................................................................ 107 Fig. 12.1 Verlichtingsterkte in cabine................................................................................................................. 113 Fig. 12.2 SF6 - schakelaar................................................................................................................................... 115 Fig. 12.3 HS - cabines in lusstructuur ................................................................................................................ 116 Fig. 12.4 Uitschakelcurve ................................................................................................................................... 118 Fig. 12.5 HS - meting via 3 wattmetermethode................................................................................................... 119 Fig. 12.6 Elastimolds - verbindingstuk ............................................................................................................... 122 Fig. 12.7 Grondplan HS - cabine........................................................................................................................ 123 Fig. 12.8 Detailtekeningen transformator en HS - cellen ................................................................................... 124 Fig. 12.9 HS – ééndraadschema ......................................................................................................................... 125 Fig. 12.10 Compacte eenheid.............................................................................................................................. 127 Fig. 12.11 Geprefabriceerde HS - cabine ........................................................................................................... 127 Fig. 13.1 Netvervuiling ....................................................................................................................................... 128 Fig. 13.2 Dynamische UPS ................................................................................................................................. 130 Fig. 13.3 Online UPS.......................................................................................................................................... 131 Fig. 13.4 Offline UPS.......................................................................................................................................... 132 Fig. 13.5 UPS voor kantoorgebruik ................................................................................................................... 133 Fig. 14.1 Kostprijsanalyse .................................................................................................................................. 143

Kim Stevens


IX

LIJST VAN TABELLEN Tabel 3.1 Gegevens armatuur ................................................................................................................................. 9 Tabel 4.1 Afstandstabellen - voorbeeld................................................................................................................. 27 Tabel 6.1 Richtwaarden vermogens ...................................................................................................................... 56 Tabel 6.2 Binnenkomende aansluitingen .............................................................................................................. 58 Tabel 6.3 Bepalen kabeldoorsnede ....................................................................................................................... 60 Tabel 6.4 Maximale spanningsval......................................................................................................................... 61 Tabel 6.5 Correctiefactor ( m ) voor Kortsluitstroom........................................................................................... 63 Tabel 6.6 Selectiviteit bij differentieels ................................................................................................................. 67 Tabel 7.1 Bepalen doorsnede en type van de kabel............................................................................................... 75 Tabel 7.2 Berekening weerstanden en reactanties ................................................................................................ 78 Tabel 12.1 Karakteristieken HS - apparatuur..................................................................................................... 120 Tabel 12.2 Keuze HOV - smeltzekeringen........................................................................................................... 120 Tabel 12.3 Gegevens HS - apparatuur................................................................................................................ 126

Kim Stevens


X

1 INLEIDING Zoals de titel aangeeft, is het hoofddoel van dit eindwerk het uitwerken van een handleiding om te komen tot een ontwerp van een elektrische installatie die voldoet aan alle opgelegde reglementeringen en wetten, gaande van lichtberekeningen tot het plaatsen van een hoogspanningscabine.

Het eindwerk startte tijdens de stage bij studiebureau De Klerck met de toewijzing van een project. Studiebureau De Klerck is toonaangevend binnen het gebied van het ontwerpen en opvolgen van de realisatie van stabiliteitsprojecten, HVAC en elektrische installaties.

Mijn eindwerk situeert zich in het gebied van de elektrische installaties. Het toegewezen project was een sportcomplex met twee sportzalen en een aantal lokalen met algemene functie. De bestaande situatie moest aangepast worden zodat er in plaats van de bestaande hockeyzaal een cultuurzaal kwam. Tevens dienden de nodige polyvalente diensten te worden voorzien. Oorspronkelijk was het gebouw uitgevoerd in TT, 3x230V+N. Het type netstelsel moest behouden blijven maar een omschakeling naar 3x400V+N was noodzakelijk.

Om te komen tot het hoofddoel van het eindwerk, namelijk het aanleggen van een handleiding voor beginnende ontwerpers, werd gebruik gemaakt van bovenstaand beschreven project. Zo heeft de lezer niet enkel de theoretische achtergrond maar kan hij deze onmiddellijk toetsen aan de praktijk.

Lichtberekeningen, brandveiligheid, communicatie, hoogspanningscabine, situatieschema, ééndraadsschema, elektrische borden, plaatsen van een UPS,… zijn allemaal aspecten die inherent aanwezig zijn in een ontwerp van een elektrische installatie. Hieruit blijkt dus ook onmiddellijk dat men niet enkel en alleen maar te maken heeft met elektriciteit. Als ontwerper van een elektrische installatie moet men van alles op de hoogte zijn om te voldoen aan de gewenste eisen zodat men het gewenste resultaat bekomt.

Kim Stevens


1

2 CHECKLIST ELEKTRISCHE INSTALLATIE Het ontwerpen van een installatie wordt dikwijls belemmerd door welbepaalde eisen die de opdrachtgever en/of architect eisen. Daarom is het belangrijk een nauw contact te hebben met de architect. Als ontwerper krijgt men meestal de architectuurplannen van de architect. Op deze plannen kan men dan de elektrische installatie ontwerpen. Dit betekent dat wanneer de plannen plotseling aangepast worden, dat de ontwerper zijn reeds ontworpen installatie moet aanpassen aan de eisen van de architect. Meestal begint men met een voorontwerp. Het kan dan zijn dat dit ontwerp volgens de architect moet aangepast worden. Bijvoorbeeld de architect wil een bepaalde sfeerverlichting of accentuatieverlichting invoeren. Als ontwerper dient men natuurlijk ook voorstellen te doen naar de architect toe. Daarom is het belangrijk dat men bij de aanvang van het project zoveel mogelijk informatie kan achterhalen. Volgende checklist is daarbij een goed hulpmiddel. Op deze manier is er een goede verstandhouding tussen de ontwerper en de architect en vermijdt men eventuele problemen die na het ontwerp kunnen optreden.

2.1 Stroomvoorziening •

Waar staat het voedingsbord?

•

Waar staat de teller?

•

Welk vermogen is er beschikbaar? Contacten met nutsmaatschappijen

•

3x230V of 3x400V+N?

•

Tracé?

•

Binnenkomst kabels?

•

Hoogspanningscabine: compact of apart gebouwtje?

2.2 Aarding •

TT, TN of IT aardingsnet?

•

Moet de aardingsweerstand worden uitgemeten? Aardingslus of aardingspen

Kim Stevens


2

2.3 Schakelkasten •

Plaats elektrisch bord?

•

Meerdere borden?

2.4 Leidingen •

Waar leidingen inbouw en waar opbouw? Overleg met de architect.

2.5 Leidingdistributiekanalen •

Moeten er kabelgoten, wandgoten, vloergoten voorzien te worden?

2.6 Installatiemateriaal •

Inbouw, hermetische opbouw in bergingen en technische ruimtes?

•

Meerfasige toestellen?

•

CEE?

•

Bewegingsdetectoren ( toiletten, burelen,… )?

•

Zijn er ruimtes aanwezig die specifieke voorzieningen nodig hebben?

•

Bankcontact voorziening?

2.7 Verlichting •

Waar verlaagd plafond?

•

Type verlaagd plafond?

•

Verlichtingsvoorstel architect bekijken

•

Buitenverlichting?

•

Sfeerverlichting?

•

Accentuatieverlichting?

•

Noodverlichting! Veiligheidsverlichting!

Kim Stevens


3

2.8 Aanmelding personen •

Binnen – belet aan burelen?

•

Videofonie?

•

Parlefonie?

•

Toegangscontrole ( badge?)

2.9 Telefonie en data •

Telefonie over UTP – bekabeling?

•

Plaatsen DECT zender?

•

Telefooncentrale?

•

Aantal digitale en analoge lijnen?

•

Patch – of datakast? Plaats?

2.10 Radio + televisie •

Waar dienen er R+TV stopcontacten voorzien te worden?

•

Luidsprekers?

•

Dienen er geluidsinstallaties voorzien te worden?

•

Digitale TV

2.11 Brand •

Welke is de bestaande brandcentrale in het gebouw?

•

Type brandcentrale? Analoog adresseerbaar of conventioneel?

•

Waar dient er gedetecteerd te worden?

•

Bij brand zelfsluitende deuren?

•

Detectoren, brandhaspels,… Zie brandweerverslag!

2.12 Elektrische toestellen •

Te voorzien?

•

Keukentoestellen?

•

Andere?

Kim Stevens


4

2.13 Specifieke toepassingen naargelang functie gebouw •

Verpleegoproep ( ziekenhuizen / rusthuizen )

•

Multimediavoorzieningen?

•

Theateruitrustingen?

Kim Stevens


5

3 LICHTBEREKENINGEN 3.1 Inleiding De eerste stap om aan het elektrisch gedeelte van een project te starten is het maken van de nodige lichtberekeningen. Aan de hand van deze berekeningen kan men te weten komen of men in die bepaalde ruimte voldoende verlichtingssterkte hebben. Met andere woorden, hoeveel armaturen moeten er in de ruimte aanwezig zijn om aan de gewenste verlichtingssterkte te voldoen? Hierbij komen heel wat parameters aan bod waar men rekening mee moet houden en die een invloed uitoefenen op de verlichtingssterkte. Denkt men maar aan de verblinding, behoudsfactor, weerkaatsing,… De klassieke methode om de berekeningen uit te voeren maakt gebruikt van een gestandaardiseerde methode ( NBN 672, terug te vinden in BIJLAGE 10 ), maar tegenwoordig bestaan er al heel wat programma’s die de berekeningen voor ons uitvoeren. Aan de hand van een voorbeeld zullen beiden methoden uitgewerkt worden.

3.2 BZ – methode 3.2.1

Inleiding

De BZ – methode is een algemeen erkende methode om de nodige lichtberekeningen uit te voeren op de desbetreffende ruimte.

Natuurlijk zijn er een aantal basisgegevens nodig, zoals daar zijn: •

De afmetingen van het lokaal waarvan je de lichtberekeningen wil uitvoeren.

•

De weerkaatsingsfactoren van het plafond, de wanden en de vloer.

•

Welke type verlichtingstoestel er wordt gebruikt. ( TL, PL, halogeen,… )

Kim Stevens


6

•

De behoudsfactor. Deze factor heeft betrekking op het algemeen onderhoud van het verlichtingstoestel en van de atmosferische condities in het lokaal. Denkt men maar aan de concentratie van de stofdeeltjes. Voorts hebben hier ook betrekking op, het lamptype, de ventilatie van het verlichtingstoestel en de aard van de diffusor. Deze laatste betekent of men te maken heeft met een raster of vast materiaal.

•

De fotometrische steekkaart van het verlichtingstoestel.

Het type van verlichtingstoestel wordt ook altijd afgewogen ten opzichte van de werkzaamheden die uitgevoerd zullen worden in het lokaal.

Naast de basisgegevens zijn er ook een aantal technische documenten beschikbaar, conform de norm NBN 672, die het mogelijk maken de controleberekeningen uit te voeren nadat men het aantal armaturen berekend heeft en een schikking van armaturen gevonden heeft. Hierbij zal men onder andere de factor e/h ( verhouding afstand tussen armaturen en de nuttige hoogte van het lokaal ) en de verblindingsfactor controleren zodat deze een vooropgestelde waarde niet overschrijdt.

3.2.2

Voorbeeld

3.2.2.1 Afmetingen lokaal

De ruimte betreft een bureel met volgende afmetingen: lengte is 6.06m, breedte is 4.40m en de hoogte bedraagt 2.95m. De nuttige hoogte van het lokaal is een factor 0.8 lager ( NBN 672 ), namelijk 2.15m ( = werkvlakhoogte ).

3.2.2.2 Weerkaatsingsfactoren

De weerkaatsingsfactoren, met betrekking tot wand / vloer / plafond, zijn heel moeilijk te bepalen. Men zal deze daarom kiezen op de standaardverhoudingen van 70/50/20.

3.2.2.3 Gegevens verlichtingstoestel Het gekozen verlichtingstoestel betreft een TL armatuur 4x18W. Dit type van armatuur is ideaal voor in kantooromgevingen. Kim Stevens


7

Fig. 3.1 Toegepast verlichtingstoestel

Ieder verlichtingstoestel heeft een lichtsterktekromme die weergeeft hoeveel licht de lichtbron zal uitzenden in een bepaalde richting. Hoe breder de curve, hoe groter de hoek wordt waaronder het toestel zijn licht zal uitstralen. Aan de hand van deze diagrammen is men gekomen tot verschillende BZ klassen. Gaande van BZ1 tot BZ10. Men heeft hierin twee grote categorieën. De klassen BZ1-BZ5 betreffen de fijnstralers. Deze zullen het licht slechts onder een heel kleine hoek kunnen uitstralen. BZ1 bijvoorbeeld zal zijn licht loodrecht naar beneden uitstralen. De andere klassen, BZ6-BZ10, betreffen de breedstralers.

Fig. 3.2 Polair lichtsterktekromme gekozen armatuur

Kim Stevens


8

De overige gegevens die door de fabrikant gegeven worden zijn de volgende:

Tabel 3.1 Gegevens armatuur

Lichtstroom

5400 lm

Reflectiewaarden

70/50/20


0%


64%

BZ type

BZ2

Vermogen armatuur

77W

Meestal wordt een opdeling gemaakt in de uitgestraalde lichtstroom. Een deel van het totaal aan geïnstalleerde lichtstroom zal naar boven en een deel naar onder worden uitgestraald. In deze optiek wordt er daarom gesproken van een bovenhemisferisch en onderhemisferisch rendement zijnde respectievelijk de verhouding van naar boven uitgestraalde lichtstroom op de geïnstalleerde lichtstroom en de verhouding van het naar onder uitgestraalde lichtstroom op de geïnstalleerde lichtstroom. De classificatie valt hier onder de BZ2 methode. Dit wil zeggen dat men dus werkt onder de noemer van fijnstralers.

3.2.2.4 Behoudsfactor

De behoudsfactor zal hier meestal op een standaard waarde van 0.85 vastgesteld worden. ( tabel VII in norm )

3.2.2.5 Bepaling van het aantal toestellen

Het aantal toestellen dat aanwezig zal moeten zijn zal logischerwijze de verhouding zijn van de vereiste totale lichtstroom op de lichtstroom van het toestel. Men moet dus de totale lichtstroom bepalen afhankelijk van de verlichtingsterkte die aanwezig zal moeten zijn. Daarom is er in de norm een tabel opgenomen met vooraf bepaalde minimum vereisten aan verlichtingsterkten in verschillende types van lokalen. Aangezien het hier gaat om een bureel zal de gewenste verlichtingssterkte minimum 500 lux moeten bedragen. ( Zie norm in bijlage 10 ).

Kim Stevens


9

De algemene formule om de verlichtingssterkte in een lokaal te bepalen beantwoordt aan:

E=

Met:

Ftot .Vexp l A

waarbij

E:

Gewenste verlichtingssterkte ( lux )

Ftot:

De totale lichtstroom ( lumen )

Vexpl = U .δ

Vexpl: Exploitatiefactor A:

Oppervlakte van het lokaal ( m² )

U:

Nuttigheidsgraad

δ:

Behoudsfactor

1. Berekenen nuttigheidsgraad U = U i + U S = (u i .η i ) + (u s .η s )

Met:

ui:

Onderhemisferische utilantie

us :

Bovenhemisferische utilantie

η i:


η s:


Om de onder – en bovenhemisferische utilantie te bepalen moet men opnieuw gebruik maken van de norm die tabellen ter beschikking stelt om de utilantie waarden te bepalen in functie van de lokaalindex en de weerkaatsingsfactoren van het lokaal. ( tabellen IV-5 en VI )

Hierbij bedraagt de lokaalindex:

k=

Met:

L.B 6,06.4,4 = = 1.19 H .( L + B) 2,15.(6,06 + 4,4)

L:

Lengte van het lokaal

B:

Breedte van het lokaal

H:

Nuttige hoogte van het lokaal

Kim Stevens


10

Met de lokaalindex berekent en de reeds gegeven weerkaatsingsfactoren bedragen de bovenhemisferische en onderhemisferische utilanties respectievelijk 0.47 en 0.74.

Zodoende bekomt men voor de nuttigheidgraad U = U i + U S = (u i .η i ) + (u s .η s ) = (0,74.0,64) + (0,47.0) = 0.4736

2. Bepalen exploitatiefactor Vexpl Deze factor houdt dan nog eens rekening met de behoudsfactor. Deze bedraagt hier 0.85, zodat men een exploitatiefactor Vexpl uitkomt van 0,4736 . 0,85 = 0.40256. 3. Vereiste lichtstroom

Uit (2.1) haalt men de vereiste lichtstroom:

Ftot =

E. A 500.(4,4.6,06) = 33118 lumen = Vexp l 0.40256

Het aantal lampen nodig om aan deze lichtstroom te komen wordt dan het quotiënt van de totale lichtstroom met de lichtstroom uitgestraald door de armatuur zelf:

Aantal lampen =

Kim Stevens

Ftot 33118 = ≅6 5400 Flamp


11

3.2.2.6 Voorstel schikking armaturen

Fig. 3.3 Opstelling armaturen

Men probeert een zo gelijkmatig mogelijke afstand te bekomen tussen de armaturen onderling zowel in dwars – als in langsrichting om zodoende een goede lichtverdeling te bekomen.

Stel dat N het aantal toestellen is per rij, R het aantal rijen aan armaturen, L de lengte van het lokaal en B de breedte van het lokaal.

De afstand tussen de armaturen in één rij moet gelijk zijn aan L/N terwijl de afstand van de eerste armatuur tot de wand gelegen in y - richting gelijk moet zijn aan L/2N. Hetzelfde geldt voor de afstand tussen de rijen. Deze moet gelijk zijn aan B/R terwijl de afstand van de eerste armatuur in de rij tot de wand gelegen in x – richting gelijk moet zijn aan B/2R. Toegepast op ons voorbeeld wordt dit dan:

Kim Stevens


12

Fig. 3.4 Afstanden tussen armaturen

3.2.2.7 Controleberekeningen

1. Controle van de gelijkmatige verlichtingssterkte

Om de gelijkmatigheid van de verlichtingsterkte in het lokaal te verifiëren moet men de verhouding van e/h kennen. Hierbij stelt e de afstand voor tussen de armaturen in 1 rij of de afstand tussen de rijen armaturen. Hierbij moet altijd gekozen worden voor de kleinste waarde. De factor h betekent de hoogte op werkvlakniveau. Deze laatste betekent dat men de werkelijke hoogte van het lokaal moeten verminderen met een hoogte van 1.2m. Deze verhouding ( e/h ) moet te allen tijde kleiner of gelijk zijn aan de waarde van e/h opgegeven door de fotometrische steekkaart.

In ons voorbeeld moet e/h te allen tijde kleiner of gelijk zijn aan 1.5. Controleert men dat even dan komen we uit dat 2.02/2.15 = 0.94 inderdaad kleiner is dan de waarde die opgegeven is door de steekkaart. Dit betekent dan ook dat ons lokaal volledig voldoet aan gelijkmatigheid van verlichtingssterkte.

Kim Stevens


13

2. Controle van de verblindingsindex

De norm schrijft ook hier een maximum waarde aan verblinding op. Deze bedraagt voor kantooromgevingen 19 ( tabel XVII ). Nu men al de berekeningen uitgevoerd heeft, moet men die waarde controleren. Men gaat hierbij als volgt te werk.

X en Y bepalen:

Deze vinden we door in de lengterichting te kijken van de armaturen. X wordt dan de verhouding van de afmeting van het lokaal, gemeten loodrecht op de lengterichting, tot de hoogte H en Y de verhouding van de afmeting van het lokaal, gemeten evenwijdig op de lengterichting, tot de hoogte H.

X =

4.4 = 2H en 2.15

Y=

6.06 = 3H 2.15

φ en 1-φ bepalen:

Deze waarden kan men ook aflezen van de fotometrische steekkaart als zijnde de fracties van de hemisferische lichtstromen. Deze bedragen hier 0.78 en 0.22

Verblindingsindex aflezen:

De norm stelt ons opnieuw tabellen ( tabel XV - 5 ) ter beschikking waaruit we de verblindingsindex kunnen aflezen in functie van de weerkaatsingsfactoren en de waarden berekent in de vorige twee punten. Deze levert ons dan een waarde van 18.4.

Kim Stevens


14

Correctie van de bekomen verblindingsindex:

De waarde bekomen in vorig punt moet nog driemaal gecorrigeerd worden in verband met: •

De onderhemisferische lichtstroom

•

Het stralende oppervlak van het toestel

•

De opstellingshoogte van het toestel

De tabellen van de norm helpen ons hierbij ( tabel XVI ):

De totale lichtstroom van het toestel bedraagt 5400 lumen. Rekening houdend met het onderhemisferische rendement die 0.64 bedraagt, bekomen we een lichtstroom van 3456. De tabel schrijft ons voor dat de verblindingsindex stijgt met 2.9

Het stralende oppervlak van het toestel bedraagt 0.3172m² ( zie fotometrische steekkaart ). De verblindingsindex zal een factor 5.3 dalen.

De laatste correctie heeft betrekking op de hoogte. Als we zitten bedraagt de afstand van de grond tot de ogen ongeveer 1.2m. Aldus wordt de hoogte 2.95-1.2 = 1.75m De verblindingsindex zal nog een factor 0.5 dalen.

De totale verblindingsindex wordt dan uiteindelijk 18.4 + 2.9 -5.3 – 0.5 = 15.5 Deze waarde blijft dus ruimschoots onder de vooropgestelde waarde van 19.

Kim Stevens


15

3.3 Software - berekening 3.3.1

Dialux®

Er zijn heel wat verlichtingsprogramma’s op de markt. De twee meest gebruikte zijn relux® en dialux®. De verschillende fabrikanten van verlichtingsarmaturen bieden dan ook de mogelijkheid om een zogenaamde data - plugin te gebruiken. Die bevat een catalogus van al de armaturen die zij ter beschikking stellen. Zo is het handig dat je het type van armatuur die je nodig hebt, voor die bepaalde ruimte, gewoon kan invoegen in het programma. In dit project is gekozen voor dialux wegens zijn gebruiksvriendelijkheid.

3.3.2

Voorbeeld

Aan de hand van een bepaalde ruimte wordt kort geïllustreerd welke stappen we moeten doorlopen in het programma om de uiteindelijke gegevens te verkrijgen. De ruimte betreft een bureel waarvan de afmetingen reeds gegeven zijn. De minimale verlichtingssterkte in een bureel moet 500 lux bedragen.

3.3.2.1 Kiezen project

Wanneer we dialux 4.1 openen krijgen we volgend venster

Fig. 3.5 Kiezen project

Aangezien het hier gaat om een bureel, kiezen we voor “nieuw binnenproject”.

Kim Stevens


16

3.3.2.2 Afmetingen lokaal In de ruimte - editor geven we de afmetingen van het lokaal in.

Fig. 3.6 Afmetingen lokaal

Eens we de afmetingen ingevuld hebben klikken we op “OK”. Nu komt het venster “Projectbeheer” te voorschijn. Om een duidelijke visualisatie toe te laten, biedt het programma naast de standaard 2D voorstelling tevens een 3D voorstelling.

3.3.2.3 Parameters

Fig. 3.7 Parameters van het lokaal

In het tabblad “Onderhoudsschema-methode” kunnen we de behoudsfactor invullen. Deze houdt rekening met de algemene atmosferische omstandigheden in het lokaal en hangt af van het type verlichtingssysteem, het lamptype, de aard van de diffusor en de ventilering van het verlichtingstoestel. Meestal wordt die waarde op 0.85 vastgelegd. Kim Stevens


17

In het tabblad “Ruimtevlakken” leggen we de weerkaatsingsindexen van het plafond, de wanden en de vloer vast. Indien we deze gegevens niet kennen kunnen we de standaard nemen, namelijk 70-50-20.

3.3.2.4 Armaturen selecteren

Fig. 3.8 Armaturen selecteren

In deze stap selecteren we de armaturen. Er komt een menustructuur te voorschijn met daarin de catalogussen van de fabrikanten. We klikken op “zumtobel staff”. Volgend venster komt te voorschijn.

Fig. 3.9 Kiezen armaturen in functie van het lokaal

Kim Stevens


18

We kiezen voor een darklight 4x18W. De darklights zijn speciaal ontworpen om in administratieve lokalen te gebruiken waar meestal computers aanwezig zijn. Deze houden rekening met de reflectie van de beeldschermen van de computers, zodat we daar niet te veel hinder van ondervinden.

3.3.2.5 Armaturenveld invoegen

We klikken in de menustructuur links van het scherm op “Armaturenveld invoegen”. Volgend menu komt te voorschijn. De algemene gegevens van de gekozen armatuur vinden we daar terug.

Fig. 3.10 Fotometrische steekkaart armatuur

Het tabblad “montage” is hierbij heel belangrijk. Hier vullen we namelijk onze gewenste verlichtingssterkte in.

Kim Stevens


19

Fig. 3.11 Gewenste verlichtingssterkte kiezen

We stellen deze waarde in op 500 lux, aangezien deze volgens de norm moet gehaald worden, en klikken op “toevoegen”. Nu krijgen we een ruimtelijke voorstelling van het lokaal met de armaturen.

3.3.2.6 Berekening uitvoeren

Berekening

Fig. 3.12 Lichtberekeningen van het project

Kim Stevens


20

Aan de hand van deze bewerking krijgen we alle parameters ter beschikking van het lokaal. Dit gaande van de verlichtingssterkten op het werkvlak, vloer, plafond en muren, tot het specifieke vermogen in functie van de oppervlakte van het lokaal.

Aanwezig: 549 lux

Fig. 3.13 Samenvatting van het project

3.3.3

Besluit

We zullen altijd naar de gemiddelde verlichtingssterkte streven op werkvlakniveau. In het voorbeeld zitten we ruimschoots boven de geëiste norm. Op een zeer eenvoudige manier kan dan voor het hele project, ruimte per ruimte, de gewenste verlichtingssterkte en zo het type en aantal armaturen bekomen worden. Hierbij zal de gewenste verlichtingssterkte dan wel afhankelijk zijn van het type ruimte. Het spreekt vanzelf dat we geen zo’n grote eisen stellen aan de verlichtingsterkte in een stookplaats dan in een sportzaal bijvoorbeeld.

Kim Stevens


21

4 BRANDBEVEILIGING 4.1 Inleiding Als ontwerper van een elektrische installatie volstaat het niet om enkel maar verlichtingsarmaturen te voorzien. Een heel belangrijk aspect bij industriële installaties is de brandveiligheid. Dit kan in twee grote categorieën opgedeeld worden. Enerzijds hebben we al het branddetecterende materiaal ( rookdetectors en sirenes ) en hulpmiddelen ( handbrandmelders, brandhaspels en rookkoepels ) en anderzijds hebben we de noodverlichting die natuurlijk een deel uitmaakt van de brandveiligheid. In wat volgt wordt besproken wat er nu juist allemaal moet aanwezig zijn naar brandbeveiliging toe en ook de reglementering betreffende de plaatsing om tot veilige situaties te komen. Algemeen moeten zowel de noodverlichting als de brandveiligheid beantwoorden aan de koninklijke besluiten van 7 juli 1994, 4 april 1996, 18 december 1996, 19 december 1997 en 4 april 2003. BIJLAGE 4 geeft de lengtes van de kabels weer die nodig zijn voor de brand, telefonie, R+TV, data en muziek.

4.2 Noodverlichting 4.2.1

Normen en voorschriften

De noodverlichting bestaat uit verschillende onderdelen die elk hun specifieke normen en voorschriften kent.

Veiligheidsverlichting:

NBN EN 1838

Fotometrische voorschriften en signalering:

NBN L 13 – 005

Noodverlichting met centrale bron en installatieregels:

NBN C 71 – 100

Autonome verlichtingsapparatuur:

NBN C 71 – 598 - 222

Europese norm voor noodverlichtingsarmaturen:

EN 60598 – 2 – 22

Kim Stevens


22

4.2.2

Indeling

In dit deel van de brandveiligheid geldt dat we een onderscheid kunnen maken volgens volgende afbeelding.

Fig. 4.1 Onderverdeling noodverlichting

4.2.2.1 Nood – evacuatieverlichting

Dit deel van de noodverlichting heeft als doel de veiligheid te garanderen voor personen die bij een stroomuitval de uitgang willen bereiken.

Deze verlichting, die op een hoogte van ten minste twee meter geplaatst wordt, wordt geplaatst op volgende punten: •

Iedere uitgang die bedoeld is als vluchtweg in geval van nood

•

Trappen met als bedoeling dat iedere trede duidelijk verlicht wordt

•

Ieder niveauverschil in het gebouw

•

Elke richtingsverandering

•

Elke splitsing van gangen in het gebouw

•

Aan de buitenkant van het gebouw bij de deuren die bedoeld zijn als nooduitgang

•

Nabij de EHBO post

•

Nabij ieder elektrisch bord

•

Nabij brandhaspels en brandmelders

Kim Stevens


23

Met ‘nabij’ wordt bedoeld op ten minste twee meter afstand. Deze groep van noodverlichting kan dan nog eens opgedeeld worden in vluchtwegverlichting en vluchtwegsignalering. De vluchtwegverlichting verlicht de vluchtweg die het mogelijk maakt de personen op een veilige manier naar een uitgang te loodsen. Terwijl de vluchtwegsignalering aanwezig is om instructies mee te delen.

4.2.2.2 Anti – paniekverlichting

Deze verlichting is aanwezig om paniek te voorkomen en de nodige verlichting te leveren aan de personen die een vluchtroute willen bereiken. Eens de vluchtroute bereikt neemt de vluchtwegverlichting de taak over.

4.2.2.3 Verlichting voor werkplekken met een verhoogd risico

Deze verlichting maakt het mogelijk om, personen die zich in een gevaarlijke ruimte bevinden of bezig zijn met een gevaarlijk proces, een gepaste procedure uit te voeren voor dat bepaald gevaarlijk proces om daarna de ruimte veilig te kunnen verlaten.

4.2.2.4 Vervangingsverlichting

Als laatste heeft men nog de vervangingsverlichting. Deze heeft niet zozeer een veiligheidaspect maar gewoonweg de functie de nodige verlichting te leveren zodat normale activiteiten in bijna ongewijzigde omstandigheden verder kunnen gezet worden wanneer we te maken hebben met een spanningsuitval.

Kim Stevens


24

4.2.3

Voorschriften omtrent plaatsing en meting

4.2.3.1 Verlichtingssterkten

In functie van de ruimte waarin men zich bevindt, gelden volgende verplichte verlichtingswaarden waaraan men moet voldoen:

0.5 lux:

Publieke zalen en ruimten: anti – paniek verlichting

Fig. 4.2 Anti -paniekverlichting

Deze verlichting dient om de weg te vinden naar de vluchtroutes. Hierbij dient op de vloer minimaal 0.5 lux aanwezig te zijn met uitzondering van een randzone van 0.5m.

1 lux:

Vluchtwegen, brandtrappen, traphallen, liften, lokalen waar zich stroombronnen bevinden, trappen, stookruimten en verdeelborden.

Fig. 4.3 Vluchtwegverlichting

Eens de vluchtroute bereikt, neemt de vluchtwegverlichting de taak over van de anti – paniekverlichting. Hierbij dient de verlichtingsterkte volgens de as van de vloer en volgens de vluchtweg 1 lux te bedragen met in de randzones een verlichtingssterkte van 0.5 lux.

Kim Stevens


25

5 lux:

Richtingsveranderingen, kruisingen van gangen, aan het begin van trappen en niveauveranderingen.

15 lux:

Plaatsen waar zich gevaarlijke situaties kunnen voordoen. Deze verlichtingssterkte is een minimum. De verlichtingssterkte hier moet ten minste 10% van de nominale verlichtingsterkte bedragen.

4.2.3.2 Signalisatie

De signalisatie kan gebeuren op twee manieren. De ene bestaat uit een externe signalisatie die in de buurt van de noodverlichtingsarmatuur geplaatst wordt. De andere maakt gebruikt van directe signalisatie die op noodverlichtingsarmatuur gekleefd wordt.

Naar leesbaarheid, herkenning en zichtbaarheid van deze aanduidingen geldt dat we moeten voldoen aan volgende formule:

d=Z.p

Met:

d:

Herkenningsafstand in meter

p:

De hoogte van het symbool in meter

Z:

Constante

De constante in de formule bedraagt 200 indien het intern aangelichte pictogrammen betreft, 100 in het geval van extern aangelichte pictogrammen.

Fig. 4.4 Herkenningsafstand

Kim Stevens


26

Wanneer we bijvoorbeeld een pictogramhoogte van 10cm hebben, dan wordt de herkenningafstand 200.0,1m = 20m bij een intern aangelicht pictogram. Bij een extern aangelicht pictogram bedraagt deze afstand 10m. Hieruit kunnen we dan besluiten dat men met het oog op de herkenningafstand best kiest voor een intern aangelicht pictogram daar deze er voor zorgt dat de herkenningsafstand verdubbelt.

4.2.3.3 Armatuurafstanden

Verschillende noodverlichtingsproducenten bieden per type van armatuur afstandstabellen aan. Hieruit kan direct afgelezen worden wat de maximaal toegelaten montageafstand is in relatie tot de montagehoogte tussen de armaturen onderling en tussen de armaturen en de wanden. In de onderstaande figuur ziet men de afstandstabellen voor een bepaalde armatuur. Hierbij wordt er rekening gehouden met welke functie de armatuur heeft. We hebben namelijk respectievelijk een tabel voor 0.5 lux, 1 lux en 5 lux.

Tabel 4.1 Afstandstabellen - voorbeeld

Aan de hand van een klein voorbeeldje wordt deze tabel duidelijk:

Stel dat de hoogte in een lokaal 6m bedraagt. In de eerste kolom kan men dan aflezen op hoeveel meter de armatuur moet verwijderd zijn van de wand, er mee rekening houdend dat de armatuur evenwijdig met de wand geplaatst wordt. Deze afstand bedraagt 6.5m. De volgende armatuur mag dan op een afstand van 21.1m van de vorige armatuur geplaatst worden. Deze tabel is zeer handig omdat men op een heel eenvoudige manier de geëiste verlichtingssterkte, vastgelegd in de norm, creëert op de vluchtweg.

Kim Stevens


27

4.2.4

Noodverlichtingssysteem

4.2.4.1 Centraal systeem

Er bestaan twee soorten noodverlichting: centrale en decentrale. Het centrale systeem is dan nog eens onder te verdelen in conventioneel en analoog adresseerbaar. In beide gevallen geldt dat er minimum een autonomietijd van 1 uur moet zijn van de batterijen

Het centrale systeem maakt gebruik van een centraal opgestelde voedingskast waar alle armaturen op aangesloten zijn. In deze voedingskast bevinden zich de batterijen en de nodige elektronica. In geval van netuitval neemt deze voedingskast het net over en wordt er verder gewerkt op noodstroomvoorziening. De mogelijkheid bestaat er dan ook in om andere systemen, die een back-up nodig hebben wanneer de spanning uitvalt, op dit systeem aan te sluiten. Eigenlijk kunnen we dit beschouwen als een UPS systeem. Met het verschil dat er wel geen filters aanwezig zijn die de netspanning verbeteren. Een groot voordeel van dit systeem is het onderhoud. Er bevinden zich heel wat minder componenten in de noodverlichtingsarmaturen, wat helemaal niet het geval is bij een decentraal systeem. Het nadeel is dat de installatie duur is en de uitvoeringstijd groot is omdat de armaturen via een afzonderlijke bekabeling moeten aangesloten worden.

Het centraal conventionele systeem maakt gebruik van zelftestende armaturen. Wanneer er zich een fout voordoet dan zal alleen de fout gemeld worden aan het centraal opgesteld paneel. We krijgen geen informatie omtrent situering van de fout en welke armatuur deze fout veroorzaakt. De analoog adresseerbare systemen bieden de mogelijkheid om via signaalkabels de aard van de fout en plaats te bepalen. Daarom is het van belang dat iedere armatuur, aangesloten op het centrale systeem, voorzien is van een adresmodule. Dit maakt het dan mogelijk om informatie uit te wisselen tussen de armaturen en de centraal opgestelde voedingskast. Dit systeem zorgt voor een grotere zekerheid en gebruiksvriendelijkheid. Dit uit zich in efficiëntie en besparing van tijd en kosten.

Kim Stevens


28

4.2.4.2 Decentraal systeem Het decentrale systeem kenmerkt zich in het feit dat iedere armatuur afzonderlijk voorzien is van een energiebron, meer bepaalt een batterij, die de functie van energielevering op zich neemt wanneer men met een netuitval te maken hebben. Deze armaturen werken dus volledig autonoom. Het voordeel van dit systeem is dat iedere armatuur onafhankelijk werkt, wat bij het centrale systeem zeker het geval niet is. Deze laatste heeft als gevolg dat wanneer er een defect is in één van de armaturen de hele kring sneuvelt. Nog kenmerkend voor dit type van noodverlichtingsysteem is de flexibiliteit wanneer men moet uitbreiden. Wat men ook nog dikwijls gebruikt zijn de zogenaamde noodunits. Deze zorgen ervoor dat een gedeelte van je verlichtingsarmatuur dienst doet als noodverlichting.

Toegepast op project:

Er zal dus gebruik gemaakt worden van een decentraal systeem. De noodverlichtingstoestellen zijn gewoon aangebracht in de verlichtingkringen van de installatie. Sommige van deze noodverlichtingsarmaturen zullen van het permanente type zijn. Wanneer de verlichting om één of andere manier uitgeschakeld wordt, dan zal de batterij in de noodverlichtingsarmatuur de taak van energielevering op zich nemen. In het project zal de kostprijs van deze armaturen zo’n 7000 euro bedragen. Indien men zou gebruik maken van een centraal opgestelde voedingskast zou de kostprijs rond de 3000 euro liggen. Zonder de noodverlichtingsarmaturen inbegrepen.

Opmerking:

Er zijn een aantal gevallen waarbij men het centrale noodverlichtingssysteem gaat verkiezen boven het decentrale systeem:

1.

Als men met ruimten te maken heeft waar hoge temperaturen heersen zal de levensduur van de in de decentrale armaturen bevindende NiCd batterijen drastisch verminderen. Aangezien bij een centraal systeem de batterijen zich centraal in een ruimte bevinden hebben we hier geen last van.

Kim Stevens


29

2.

Op werkplaatsen waar een hoge lichtopbrengst vereist is opteert men voor een centraal systeem.

3.

Wanneer bepaalde armaturen moeilijk toegankelijk zijn, is de vervanging van de batterij in het geval van een decentraal systeem niet zo simpel. Bij een centraal systeem moet men niet telkens iedere armatuur overlopen om de batterij te vervangen.

4.2.4.3 Noodverlichtingsfuncties

Afhankelijk van de functie die de armatuur in een bepaalde ruimte zal vervullen zijn er verschillende manieren over hoe deze toegepast kunnen worden.

Noodarmaturen: ( niet permanent )

In dit geval zal de armatuur nooit branden. Enkel in het geval van een netspanningsuitval zal deze armatuur geactiveerd worden waarbij deze dan overschakelt op de batterij.

Nood – continu: ( permanent )

In deze situatie zal de armatuur altijd branden. Als de netspanning aanwezig is zal deze armatuur door deze spanning gevoed worden. In geval van netuitval schakelt hij dan opnieuw over op de batterij.

Geschakeld continu:

Dit is een speciaal geval. Deze armaturen zullen geactiveerd worden telkens wanneer de normale verlichting in het gebouw aan gaat. Is deze verlichting uitgeschakeld, dan spreekt het voor zich dat de noodarmatuur ook niet zal branden. In geval van netuitval en wanneer de verlichting niet aan is, schakelt hij wel aan. Ditmaal als functie van noodverlichting.

Kim Stevens


30

4.2.4.4 Testen van de installatie

Decentraal systeem In een decentraal systeem is het noodzakelijk dat iedere armatuur afzonderlijk getest wordt. Hierbij bieden de noodarmaturen standaard een aantal testfuncties aan:

LED - test:

Normaal worden alle noodarmaturen voorzien van een groene LED – indicatie en een testdrukknop. Aan de groene LED – indicatie kan vastgesteld worden dat de netspanning aanwezig is en dat de batterij aan het opladen is. De testdrukknop biedt de mogelijkheid om een netspanningsuitval te simuleren om zodoende na te gaan of de armatuur gaat branden (noodarmatuur) of blijft branden (nood – continue).

Zelftest:

Niet alle noodarmaturen bieden deze functie aan. Stel dat er zich een fout voordoet, dan biedt deze functie u de mogelijkheid te bepalen wat de aard is van de fout. Aan de hand van een paar LED – indicaties kan er vastgesteld worden of de fout te maken heeft met de batterijen, de lamp in de armatuur of de aanwezige elektronica. In sommige gebouwen en bedrijven worden deze zelftesten dikwijls uitgevoerd. Op geregelde tijdstippen in de week zal de armatuur een zelftest uitvoeren om zodoende te bepalen of er fouten opgetreden zijn. Dit biedt dan de mogelijkheid aan derden om bij een eventuele fout de nodige herstellingen door te voeren.

Fig. 4.5 Statusinformatie bij zelftest

Kim Stevens


31

Meestal zal bij gebruik van dergelijke armaturen wekelijks een test gedaan worden op het functioneren van de armatuur. De autonomietijd wordt meestal halfjaarlijks getest.

Infrarood afstandsbediening:

Deze methode van testen is vooral belangrijk op plaatsen waar men de armaturen moeilijk kan bereiken en de statusinformatie door de armatuur weergegeven moeilijk af te lezen is. Denken we hierbij maar aan noodverlichting die boven een bepaalde productielijn hangt.

Fig. 4.6 IR – afstandsbediening

Het concept bestaat er in de IR afstandsbediening te richten naar de armatuur en een controletest uit te voeren. Als er een fout optreedt zal automatisch één van de LED’s een indicatie geven op de afstandsbediening. Op deze manier kan men toch op een veilige en gemakkelijke manier de moeilijker beschikbare armaturen gaan testen.

Centraal inspectie systeem (CIS):

Dit systeem wordt vooral toegepast in grote gebouwen waar de controle van de verschillende armaturen heel wat tijd en geld kan kosten. Met dit systeem kunnen, op een heel eenvoudige manier, alle decentrale noodverlichtingstoestellen getest worden en de daarbij horende visualisatie van de fout vermeld worden. Iedere armatuur wordt voorzien van een adres. Het centraal opgestelde systeem kan voortdurend de status van elke aangesloten armatuur controleren en verschillende testen uitvoeren op de armaturen. Deze testen bevinden zich in de vorm van bestanden op een PC die met het CIS verbonden is. Wanneer er zich dan een fout voordoet in één van de armaturen zal dit gemeld worden aan het CIS en bijgevolg ook aan de PC.

Kim Stevens


32

Centraal systeem

De centraal opgestelde voedingskast beschikt over een controlefunctie waarmee hij de batterijvoorziening en elektronica controleert. Ook de centrale armaturen dienen natuurlijk getest te worden.

De armaturen worden in een centraal systeem geordend per groep en die verschillende groepen worden dan aangesloten op de voedingskast. Wanneer men fouten wil lokaliseren bij een groep, dan zal de kast aangeven in welke groep een armatuur niet meer naar behoren functioneert. Bovendien kan men door het systeem in een noodfunctie te plaatsen, zien welke armatuur in die groep niet meer brandt.

Een gesofisticeerder systeem zal de controle uitvoeren per armatuur. Dit is gemakkelijker en vooral betrouwbaarder. Hierbij moeten de armaturen dan wel voorzien worden van een adresmodule. Door middel van een digitale plattegrond van het gebouw kan dan vastgesteld worden, door LED indicaties, waar de armatuur zich juist bevindt die een foutmelding geeft.

4.3 Rookdetectors 4.3.1

Inleiding

Algemeen kan over de detectoren gezegd worden, welke type het ook is, dat er een batterij aanwezig is in de melder. Dit biedt als voordeel dat wanneer er een brand ontstaat wegens kortsluiting in het elektriciteitsnet, dat deze melders nog altijd de brand kunnen detecteren. Ook wordt meestal een uniforme detectorsokkel gebruikt. Dit heeft als doel dat, wanneer een bepaalde ruimte van functie verandert, we de detector in het lokaal ook kunnen aanpassen, door gewoon een ander type detector op de sokkel te monteren. De rookdetectors toegepast in het project zijn van het type analoog adresseerbaar.

Kim Stevens


33

4.3.2

Optische detector

In een optische rookmelder bevindt zich een fotodiode en een lichtbron. Wanneer er rook in de detector komt, wordt het licht verstoord dat door de detector wordt gezien. In fysicatermen spreken we over lichtverstrooiing. Bij de directe methode staan de lichtbron en de detector recht tegenover elkaar. Bij afwezigheid van rook kan het licht de fotodiode probleemloos bereiken. Als er rookdeeltjes aanwezig zijn tussen de lichtbron en de fotodiode zal de hoeveelheid opvallend licht verminderen en zal de melder alarm slaan. De meeste rookmelders werken volgens de indirecte methode. Daarbij staan de lichtbron en de detector schuin tegenover elkaar. Bij rook weerkaatst het licht op de rook, waardoor er meer licht op de detector valt en deze alarm slaat. De sensor in deze melder reageert niet op stof of vuil onderaan de detector. Daar bevindt zich meestal stof of kleine insecten die een vals alarm zouden te weeg brengen. Een optische detector reageert iets trager dan een ionische detector.

Fig. 4.7 Optische rookdetector

1.

Kamer

2.

Afscherming

3.

Behuizing

4.

Fotodiode

5.

Infrarode LED

Kim Stevens


34

4.3.3

Ionische detector

Een ionisatie rookdetector bevat een radioactieve bron (meestal kobalt of americum) die continu alfadeeltjes uitstraalt. Deze alfadeeltjes kruisen een ionisatieruimte waarover twee elektroden zijn aangebracht. Bij afwezigheid van rook zal er een stroom lopen tussen de elektroden. Wanneer er rookdeeltjes in de ionisatiekamer komen, worden de alfadeeltjes geblokkeerd en wordt de stroomkring onderbroken, waarna de melder alarm slaat. Wegens het aanwezig zijn van een radioactieve bron mogen deze detectoren niet meer gebruikt worden. Dit type melder werd veelvuldig toegepast in open ruimten (atriums, fabriekhallen). Optische melders kunnen het beste worden toegepast in situaties waarin smeulende branden met zichtbare rookontwikkeling kunnen ontstaan ( overal dus ). We denken hierbij aan een smeulende sigaret op de vloerbedekking.

4.3.4

Thermovelocimetrische detector

Deze detector wordt vooral gebruikt in ruimten waar snelle temperatuursstijgingen kunnen voorkomen. We denken hierbij aan keukens en stookplaatsen. Deze detector wordt gekenmerkt door zijn uitstekend detectiegedrag, niet alleen bij trage temperatuurschommelingen maar ook bij snelle temperatuurstijgingen. Wanneer bijvoorbeeld de temperatuur in een lokaal van 20° in 2 minuten tijd naar 50° graden stijgt, zal deze detector onmiddellijk reageren.

4.3.5

Thermomaximaal detector

De werking van deze detector is bijna identiek aan de thermovelocimetrische detector. De detector wordt ingesteld op een bepaalde temperatuur. Wanneer de omgevingstemperatuur deze vooraf ingestelde waarde overschrijdt, dan gaat de melder af.

Kim Stevens


35

4.3.6

UV vlamdetector

Voor het detecteren van een beginnende vuurhaard vanaf grote hoogte, maakt men gebruik van een UV detector. Deze detector reageert enkel op ultraviolet licht. Dit licht ontstaat bij vlammen. Het detectie – element van deze melder is een speciaal voor deze doeleinden ontworpen UV lamp die zeer gevoelig is voor ultraviolette straling, veroorzaakt door vlammen. Het spectrum van dit licht ligt tussen de 190nm en 270nm van het elektromagnetische spectrum. De detector is zodanig samengesteld en opgebouwd dat alle andere stralingen buiten dit toegelaten spectrum gefilterd zullen worden. Dit betekent dat er niet op zal gereageerd worden en zodoende een storingvrije werking garandeert.

Opmerking:

Naargelang het systeem ( conventioneel of analoog adresseerbaar ) is de opbouw van de rookdetectoren iets anders. De rookdetector wordt best niet gebruikt in badkamers. De detector zou te veel een vals alarm te weeg brengen omwille van stoom en warmte. In dezelfde optiek worden ze ook niet geplaatst bij een ventilatieopening, een radiator en verwarmingstoestellen. Ook in de garage wordt best geen detector geplaatst. Wegens de uitlaatgassen van de auto’s zou deze een vals alarm kunnen geven.

4.4 Handbrandmelders De handbrandmelder die vroeger gebruikt werden waren voorzien van een klein glazen venstertje dat men moest inslaan om dan alarm te slaan. Dit type is niettemin nog altijd toegestaan. Vandaag de dag zijn diezelfde handbrandmelders voorzien van een kunststoffen polycarbonaat venster. Dit venster breekt niet maar klikt gewoon weg wanneer we er op drukken. De microswitch die in de handbrandmelder aanwezig is, verandert dan van toestand. Dit wil zeggen dat de melder en tevens het alarm geactiveerd is. Kim Stevens


36

De handbrandmelders in het project worden voorzien van een tweedraadssysteem om zo op het analoge net van de centrale te aangesloten kunnen worden. De handbrandmelder zal dan aan de centrale kunnen meedelen welk type het is waardoor hij dan door de centrale kan gevalideerd worden.

Fig. 4.8 Handbrandmelder

4.5 Sirenes Hier zijn er een aantal beperkingen naar het geluid toe. Het is namelijk zo dat er geen piëzoelektrische geluidsbron mag aanwezig zijn in de sirene. Deze kan namelijk geluiden genereren met een frequentie die hoger is dan de wettelijk toegelaten frequenties. Deze ligt tussen de 500 en 1200Hz. Als men gebruik maakt van meerdere sirenes, dan moeten ze allemaal gesynchroniseerd worden. Hiermee bedoelen we dat bij een brand niet alle sirenes door elkaar loeien maar mooi synchroon loeien. Hierbij is het niet nodig een extra synchronisatiedraad te voorzien tussen de onderlinge sirenes. In de sirenes zijn namelijk kristaloscillatoren aanwezig. Dit zijn kristallen die de functies van synchronisatie op zich nemen. De sirenes moeten overal in het gebouw te horen zijn. Dit betekent dat de sirenes dus zeker onder het verlaagde plafond moeten geplaatst worden.

Kim Stevens


37

4.6 Brandhaspels Er zijn verschillende types van brandhaspels. Gaande van 30m lengte tot 100m lengte. In principe geldt dat bij iedere brandhaspel tevens een sirene, een handbrandmelder en een noodverlichting moet aanwezig zijn.

Stel dat de brandhaspel 30m bedraagt van lengte. In die optiek moet hij in een straal van 30m rondom hem alles kunnen bereiken om een brand te kunnen bestrijden. Als er op een bepaalde plaats een brand optreedt, is het ook zo dat die plaats ten minste door twee brandhaspels moet bereikt kunnen worden.

4.7 Deurmagneten Dit wordt ook nog vermeld daar er in het project op iedere mogelijke deur magneten voorzien zijn. Deze zullen zoals de handbrandmelders, de rookdetectoren en de sirenes ook aangesloten moeten worden op de brandcentrale. Bij alarm zal de spanning op de deurmagneten wegvallen en zullen de deuren automatisch dicht gaan.

Fig. 4.9 Deurmagneet

Opmerking:

Indien er een te groot stroomverbruik zou aanwezig zijn, omwille van deurmagneten of sirenes, dan zal men meestal naast de brandcentrale ( zie 1.7 ) ook een extra voeding voorzien om deze gebruikers te voeden. Deze voedingen werken meestal op 24V. Het vermogen ervan zal bepaald worden afhankelijk van de stroom die ze verbruiken.

Kim Stevens


38

4.8 Rookkoepels Hieronder wordt een principeschema voorgesteld van een rookkoepel. Rookkoepels dienen om in geval van brand voor een rookafvoer te zorgen. Hierbij moet de drukknop die de rookkoepel bedient zich altijd op het evacuatieniveau bevinden. Ze worden onder andere toegepast in traphallen.

Fig. 4.10 Principeschema rookkoepels

Ook de rookkoepels kunnen aangesloten worden op de brandcentrale. Meestal hebben we ook hier een centrale batterij voor handen die continu opgeladen wordt door het elektriciteitsnet. In geval van spanningsuitval zal de batterij de taak van energielevering overnemen en zodoende zorgen dat de motor kan aangedreven worden en de rookkoepel kan bediend worden.

Kim Stevens


39

4.9 Brandcentrale 4.9.1

Inleiding

Analoog, als bij de noodverlichting, kan men de centrales indelen volgens conventionele of analoog adresseerbare centrales. De normen ( NBN S21 – 100 ) in verband met beide types wijken iets van elkaar af. Vooral naar het aantal lussen die kunnen aangesloten worden op de centrale en tot hoever die lussen mogen uitreiken in het gebouw.

Fig. 4.11 Principeschema brandcentrale

Bovenstaande figuur schetst heel principieel hoe een dergelijk systeem wordt opgebouwd. De verschillende types detectoren, de handbrandmelders, sirenes en deurmagneten zoals voorheen besproken worden aangesloten in lussen die dan met de centrale verbonden zijn. De mogelijkheid bestaat er natuurlijk ook in om een rechtstreekse verbinding met de brandweer te verwezenlijken. Wanneer het alarm afgaat wordt de brandweer direct gewaarschuwd.

Dikwijls worden op andere plaatsen in het gebouw herhaalborden geplaatst. De informatie die op het centrale paneel te voorschijn komt wordt dan ontdubbeld en naar de herhaalborden verstuurd. Indien gewenst kan er natuurlijk ook een PC met de brandcentrale verbonden worden, zodat ook hier de informatie kan binnengelezen en gemanipuleerd worden.

Kim Stevens


40

4.9.2

Conventionele brandcentrale

De conventionele centrale, ook wel zone centrale genoemd, werkt volgens het principe van “identificatie per lus”. In een lus zijn dan verschillende elementen ( detectoren, brandmelders,… ) met elkaar verbonden. Het aantal in een lus hangt af van het feit of we te maken hebben met detectoren of brandmelders. Dit wil zeggen, als er bijvoorbeeld een rookdetector een alarm meldt, dat deze een signaal zal verzenden naar de centrale. De centrale weet dan in welke lus, dus ook in welke lokalen, er een alarm afgaat. Let wel, de centrale kan wel niet bepalen welke rookdetector in de lus nu juist een signaal doorstuurt. Om dit te kunnen weten moeten we een analoog adresseerbare centrale gebruiken.

Afhankelijk van het type brandcentrale zal het aantal detectielussen, dat op de centrale aangesloten kunnen worden, variëren. Elke lus zal uitgerust zijn met een mogelijkheid tot aanduiding van brand, storingen en buiten dienst zijn van de lus. De verschillende lussen kunnen uitgerust worden met rookdetectoren, handbrandmelders, sleutelschakelaars, sirenes, deurmagneten, …

De centrale zal vanuit het openbare elektriciteitsnet gevoed worden. In het project zal dat 230V zijn.

Een lus met detectoren mag zich enkel uitstrekken tot de eerste verdieping en dit met maximaal 30 detectoren per lus. Handbrandmelders worden geplaatst op een afzonderlijke lus en dit met maximaal 10 melders per lus. Hier is er geen beperking tot uitstrekken naar verschillende verdiepingen. Wanneer we te maken hebben met een traphal, liftkoker en luchtkoker, dan moeten we telkens een afzonderlijke lus voorzien voor zowel de rookdetectors als de handbrandmelders.

We kunnen beginpunt en eindpunt van de lus laten samenvallen of niet. Wanneer er een lijnbreuk optreedt en de lus wordt van beide kanten gevoed, dan garandeert het systeem ten minste dat niet alle componenten op de lus aangesloten, buiten werking zijn.

Kim Stevens


41

4.9.3

Analoog adresseerbare brandcentrale

Dit type van centrale werkt volgens het principe van “identificatie per meldpunt”. Hierbij hebben de detectors de mogelijkheid hun analoog opgemeten signaal te verzenden naar de centrale. Deze laatste zal dit signaal omzetten naar een digitaal signaal om dan tenslotte uitgelezen te worden op de display.

In tegenstelling tot het conventionele systeem weten we nu wel welke detector een alarm doorgeeft. Er is een bidirectionele communicatie mogelijk tussen de centrale en zijn detectoren. De detectoren zullen dus voortdurend hun signaal, dat gemeten werd, doorsturen naar de centrale, die deze signalen dan opslaat in zijn databank.

Aan de hand van een digitale plattegrond kan ook bepaald worden waar deze detector zich juist bevindt. Hierbij moet dan wel gekozen worden voor detectoren met een adresmodule. Er zal dan door middel van een LED indicatie een foutmelding te voorschijn komen op het digitale plattegrond. We werken hier ook niet meer met lussen, maar met netten. Volgens de norm van brandveiligheid ( NBN S21 – 100 ) mag een analoog adresseerbare centrale maximaal 512 meldpunten beheren. Dit is uit te breiden door verschillende centrales met elkaar te verbinden. Een net van detectoren mag zich ook hier maar uitstrekken tot de eerste verdieping, maar met het verschil dat op een net 99 detectoren geplaatst mogen worden. Handbrandmelders worden op een afzonderlijk net geplaatst met maximaal 99 handbrandmelders per net en opnieuw onafhankelijk van hoeveel verdiepingen er in het gebouw aanwezig zijn.

Opmerking:

Er zijn meestal twee eisende partijen: een brandweer en een verzekeraar. De brandweer zet zich in voor de veilige ontvluchting van de mensen en de verzekeraar zet zich in voor het behoud van het gebouw en inventaris.

De brandweer bepaalt niet zelf wanneer en welke brandcentrale er geplaatst moet worden. Ze bepalen wel de melding ( drukknoppen ) en bestrijding ( brandhaspels ) van branden. In de Kim Stevens


42

gemeentelijke bouwverordening staat wanneer en welk type brandcentrale er geplaatst moet worden. Voor een ziekenhuis gelden er andere eisen dan voor een kantoorgebouw. In een ziekenhuis zul je in iedere ruimte een automatische rookdetector zien en bij iedere brandhaspel een handbrandmelder. In een kantoorpand zul je alleen maar rookmelders op de gang zien en handbrandmelders bij de brandhaspels. Misschien is het kantoorpand wel zo klein dat de rookdetectors op de gang niet eens verplicht zijn.

4.10 Brandcentrale toegepast op project Aan de hand van het situatieschema kan men alle componenten bepalen die moeten aangesloten worden op de brandcentrale. Dit gaande van detectoren, handbrandmelders en sirenes tot rookkoepels en ontgrendeling van de elektrische deuren.

Onderstaande afbeelding illustreert wat er nu juist allemaal wordt aangesloten op de brandcentrale betreffende het project.

Fig. 4.12 Schema brandcentrale van het project

Kim Stevens


43

De brandcentrale die zal toegepast worden op het project zal een analoog adresseerbare brandcentrale zijn. Dit wil zeggen dat het mogelijk zal zijn om te identificeren in welk lokaal de brand zich voordoet. We zullen een brandcentrale met 8 lussen nemen waarvan de kostprijs rond de 2000 euro zal liggen. Deze kan wel oplopen tot meer dan 25000 euro. Wanneer men een conventionele brandcentrale zou toepassen, dan zou de prijs schommelen tussen de 350 en 2000 euro.

4.11 Besluit Zoals blijkt is het ontwerpen van een elektrische installatie niet alleen maar het tekenen maar tevens het rekening houden met wetgevingen en normen in verband met brandveiligheid en noodverlichting. Het is daarom nodig om als ontwerper altijd up-to-date te zijn met de laatste ontwikkelingen in verband met wetgevingen en reglementeringen voor het ontwerpen van een elektrische installatie.

Kim Stevens


44

5 COMMUNICATIE 5.1 Inleiding Dit hoofdstuk handelt over de communicatie binnen het bedrijf. Hoe wordt nu juist een datanetwerk opgebouwd en wat is er allemaal nodig om dit te verwezenlijken. De werking van een datakast en zijn onderdelen worden besproken alsook welk type van kabels we nodig hebben om de data op een storingsongevoelige en vlugge manier te transporteren.

5.2 Principeschema datanetwerk Onderstaande figuur illustreert hoe een datanetwerk wordt opgebouwd en wat er allemaal nodig is in de datakast om dit te realiseren.

Fig. 5.1 Datanetwerk

In het project dat uitgewerkt wordt zijn er een aantal ruimtes waar data en telefonie aanwezig zijn. Veronderstellen we een bureel, waar een computer en telefoon moet aangesloten worden op het netwerk. In de ruimte zal een telecom outlet voorzien zijn die bestaat uit twee RJ45 connectoren. We maken de verbinding van de computer en de telefoon met de connectoren met een zogenaamde ‘patch cord’. We merken hier wel op dat de ingang van de telefoon een RJ11 aansluiting bevat in tegenstelling tot de computer die voorzien is van een RJ45 aansluiting. Kim Stevens


45

Van deze telecom outlet loopt er horizontale bekabeling enerzijds door de muren ( inbouw ) anderzijds via wand – en kabelgoten. De bekabeling betreft UTP kabels van categorie 6. De eindbestemming van de UTP kabels is de datakast die zo centraal mogelijk opgesteld wordt. Al de UTP kabels die komen van de computers en telefoons in de verschillende ruimtes worden aangesloten op een ‘patch panel’. Van daar uit wordt er een opsplitsing gemaakt tussen het telefonienetwerk en datanetwerk. In de kast wordt er een verbinding gemaakt, van alle data, tussen de patch panel en een HUB of switch met een ‘data patch cord’. Deze laatste maakt het mogelijk het dataverkeer tussen de verschillende posten te ontvangen en terug te versturen. Onderstaande figuur geeft mooi weer hoe de kabels komende van de verschillende computers en telefoons op de patch panel worden aangesloten. We zien duidelijke dat we al gauw met een wirwar van draden te maken hebben.

Fig. 5.2 Patch panel

Wat betreft de telefonie wordt er een analoge verbinding gemaakt tussen de patch panel en voice patch panel. Deze verbinding wordt hier opnieuw gerealiseerd door een patch cord. Van hier uit vertrekt dan meestal een VVT kabel van X paar naar de telefooncentrale die meestal dicht bij de datakast opgesteld staat. In ons project betreft het een VVT kabel van 2 paar.

Om een zo goed mogelijk verkeer aan data te verkrijgen mag de afstand tussen de telecom outlet en het patchpanel maximum 90m bedragen. Samen met de patch cords komen we tot een maximale lengte van 100m om het dataverkeer te verwezenlijken.

Kim Stevens


46

Fig. 5.3 Maximum afstand tussen onderdelen

5.3 Type datakabel Met de steeds vooruitstrevende technologie bekomen we telkens kabels die nog meer bestand zijn tegen ongewenste storingsinvloeden en nog vluggere datacommunicatie. In het project wordt gebruikt gemaakt van UTP kabels categorie 6. Op de meeste plaatsen is nog steeds categorie 5e aanwezig maar meer en meer wordt de tendens gemaakt om over te stappen naar categorie 6. Onderstaande figuur toont de evolutie van kabels waarbij categorie 7 nog maar pas in kinderschoenen staat en voor eenvoudige toepassingen nog te duur is.

Fig. 5.4 Bandbreedtes

Zoals we kunnen aflezen bezit een categorie 6 kabel reeds een bandbreedte van 250 MHZ. Wat een aanzienlijke verbetering is in vergelijking met de 5e kabels.

Een datakabel is opgebouwd uit verschillende getwiste paren. De twisting zorgt ervoor dat ongewenste stoorsignalen zo weinig mogelijk interferentie hebben met het datasignaal.

Kim Stevens


47

Als je een signaalspanning wil detecteren, moet je altijd een referentie hebben. Aangezien een netwerk maar met spanningen van 1.5V werkt, is dit moeilijk te detecteren en ook veel meer storingsgevoelig omdat de spanning kan stijgen of dalen ten gevolge van externe storingsbronnen. Om deze storingsinvloeden zo veel mogelijk te minimaliseren wordt er bij iedere draad een referentiedraad bijgevoegd. We hebben dus 4 signaalparen aanwezig in de kabel. Net door het feit dat we de draadparen twisten, zullen beide draden gemiddeld genomen evenveel interferentie ondervinden van eventueel aanwezige storingsbronnen. Omdat de storing op beide draden zal inwerken, zal de spanning in beide draden dus evenveel stijgen of dalen. Het verschil in spanning tussen beide draden zal dus ongewijzigd blijven door de twisting. We zien dit duidelijk op volgende twee figuren. In de bovenste figuur hebben we een niet getwiste kabel met als gevolg dat de stoorspanningen allemaal in de zelfde richting wijzen. In de onderste figuur hebben we met een getwiste kabel te maken. Hier zien we duidelijk dat de stoorspanning in iedere lus anders gericht is. Globaal gezien krijgen we dus geen verschil in spanning tussen de twee draden.

Fig. 5.5 Invloed storingsbronnen op kabel

Een categorie 6 kabel maakt nu juist van deze techniek gebruik om nog meer twists te maken per meter om zodoende nog betere bescherming te verkrijgen van stoorsignalen. Bovendien worden alle paren samen nog eens getwist.

Kim Stevens


48

Fig. 5.6 UTP categorie 6 kabel

Het polyethyleen kruis dat we zien op bovenstaande figuur zorgt er voor dat de verschillende paren gescheiden worden van elkaar en op die manier een grotere afstand houden ten opzichte van elkaar. Ook in het geval van druk blijven ze voldoende van elkaar gescheiden zodat ze onderling niet zouden storingen te weeg brengen. Onder de buitenste isolatie van de kabel bevindt er zich een aardingsgeleider ( om nog meer te storende invloeden te neutraliseren ), daarna volgen twee in de tegengestelde richting getwiste aluminiumfolies. Onder deze folies bevindt zich dan terug een plastiekfolie totdat we uiteindelijk bij de verschillende draadparen terecht komen. In tegenstelling tot de cat. 5 kabel is de connector metalisch uitgevoerd. Deze worden dan ingeplugd in de eveneens in metaal uitgevoerde patch panel. Uiteindelijk zal dan de datakast geaard worden.

Fig. 5.7 Categorie 6 connector

Opmerking:

Er werd reeds aangehaald dat het aantal twists per meter bij een categorie 6 kabel meer bedraagt dan bij een categorie 5 kabel. Maar bij categorie 6 geldt tevens dat het ene paar meer dan het andere getwist is. Het kan dus goed zijn dan dat het paar groen/wit zes meter langer is dan bijvoorbeeld het paar blauw/wit voor één en dezelfde kabellengte.

Kim Stevens


49

Meestal eist de bouwheer een kwaliteitscertificaat van de installatie, in dit geval categorie 6. Zodoende zal de installateur de nodige metingen verrichten volgens de normen van de fabrikant van de databekabeling om een certificaat te bekomen van de geldende specificaties van deze categorie. Daardoor staat de fabrikant een kwaliteitsgarantie toe voor een periode van tien jaar.

5.4 Datakast toegepast op project We zullen gebruik maken van categorie 6 kabels. Alle informatie in verband met het type en hoeveel meter bekabeling we nu juist nodig hebben is terug te vinden in de kostprijsberekening. Deze kostprijsberekening bevat ook de bekabeling die nodig is voor telefonie, muziek, brand en R+TV. Welk type van datakast en de schikking van de onderdelen in de kast hangt natuurlijk af van de aannemer die deze werken uitvoert. Onderstaande figuur toont een heel accuraat beeld van hoe de datakast er zal uitzien. Deze kast werd namelijk getekend aan de hand van een template van Nexans, fabrikant in data - apparatuur. De prijs van dergelijke datakast opgebouwd uit twee patch – panels, 1 telefonie patch – panel, patchkabels en metingen ter plaatse brengt ons al gauw op een kostprijs van zo’n 4000 euro.

Fig. 5.8 Datakast project

Kim Stevens


50

5.5 R+TV distributie In het project zijn er uiteraard ook voorzieningen voor radio en televisie. Deze bestaat uit een algemene R+TV verdeler en een aantal versterkers die voorzien worden in het gebouw. Deze moeten voldoen aan de eisen van de distributiemaatschappij. Alle R+TV stopcontacten in het gebouw aanwezig moeten dan allemaal in ster verbonden worden met de algemene verdeler die meestal zo centraal mogelijk opgesteld staat.

Onderstaande figuur illustreert welke lokalen juist voorzien zijn van een R+TV stopcontact en hoe deze via een versterker dan uiteindelijk in ster verbonden worden met de algemene verdeler.

Fig. 5.9 Schema R+TV distributie

Kim Stevens


51

5.6 Muziek Op het situatieschema van het project zijn ook in verschillende burelen muziekkeuzeklavieren terug te vinden. Deze klavieren zijn met FTP kabels van categorie 5 verbonden met de muziekcentrale die centraal in het gebouw opgesteld staat. Via deze kabels wordt het dus mogelijk in de verschillende burelen de muziek luider of stiller te zetten en om van muziekzender te wisselen. In de muziekcentrale zijn alle onderdelen aanwezig die te maken hebben met de muziekverspreiding in het gebouw, gaande van tuners en versterkers tot CD – spelers. Van hieruit gebeurt dan ook de bekabeling ( 2x1.5mm² ) naar de verschillende luidsprekers in het gebouw. De FTP kabels ( Foiled Twisted Pair ) zijn bijna identiek aan de UTP kabels. Het enige verschil is dat al de draadparen bij FTP omhult zijn door een metaalfolie terwijl dat bij een UTP een plastiekfolie is.

5.7 Besluit Om tot een eenvoudig en vlug dataverkeer te komen waarbij het aantal clients al aanzienlijk oploopt, moeten we gebruik maken van een datakast. Uit de bespreking van de verschillende onderdelen van de communicatie blijkt al duidelijk dat een ontwerp al heel wat meer omvat dan enkel het elektrische gedeelte ervan. Bovendien moet alle communicatie aan welbepaalde vooropstelde eisen voldoen. Men krijgt dus te maken met zowel sterkstroom als zwakstroom.

Kim Stevens


52

6 ONTWERP VAN DE INSTALLATIE VOLGENS TT 6.1 Inleiding Gezien het gebouw in het project vroeger werd uitgevoerd in TT, zullen we hierop verder bouwen. We gaan beveiligingen plaatsen omwille van twee grote redenen: overbelasting en kortsluiting. In het geval van overbelasting kan deze zorgen dat de kabels een te hoge temperatuur krijgen waardoor uiteindelijk de isolatie begint door te smelten. Naar het geval kortsluiting toe, zijn we vooral geïnteresseerd naar de kortsluiting fase – aarde. Deze kan er immers voor zorgen dat er een onrechtstreekse aanraking gebeurt. Denken we maar aan een geleidend contact van een fase met het omhulsel van een elektrisch apparaat ( massasluiting ). Om dit op te lossen zouden we er eventueel voor kunnen zorgen dat de aardingsovergangsweerstand voldoende laag is zodat er een potentiaalverschil is met de aarde die kleiner of gelijk is aan de absolute conventionele grensspanning. Deze laatste is de maximum spanning die voor onbeperkte tijd over een persoon mag staan zonder dat er kans is op elektrocutie. Maar in de praktijk is voor een TT - net dergelijk lage aardingsovergangsweerstand economisch niet haalbaar. Stel dat we een foutstroom hebben van 75A. De aardingsovergangsweerstand bedraagt hierbij dan: Rb =

U L 50 = = 0.666Ω 75 If

Hierbij is UL de absolute conventionele grensspanning. Deze bedraagt bij wisselspanning 50V. Dergelijke lage aardingsovergangsweerstand is heel moeilijk te behalen. Daarom opteert men voor differentieelschakelaars die zelfs heel lage foutstromen detecteren en onderbreken. Ondanks het feit dat je bij een spanning van 50V in BB1 toestand onbeperkt in contact mag komen met deze spanning, bepaalt het AREI toch dat bij dergelijke contactspanningen de beveiliging binnen de 5s moet aangesproken worden.

Kim Stevens


53

Voor het ontwerp van een elektrische installatie kan men volgende stappen volgen om tot een goed resultaat te komen.

1. Bepalen van de kalibers van de vermogenschakelaars 2. Bepalen van de doorsnede van de kabels 3. Bepalen maximale spanningsval 4. Bepalen van de kortsluitstromen 5. Keuze van de beveiligingen 6. Toepassen van selectiviteit op de beveiligingen 7. Filiatietechniek toepassen

6.2 Bepalen van de kalibers van de beveiligingen 6.2.1

Verlichting

6.2.1.1 Berekenen vermogen

De beveiliging van de verschillende verlichtingskringen is vastgelegd op 16A. We gaan nooit meer dan 2300W aan verlichting op één kring aansluiten. Dus bij het opstellen van het ééndraadsschema moeten we ervoor zorgen dat deze waarde niet overschreden wordt. Wanneer we te maken hebben met TL en PL lampen moeten we rekening houden met een bepaalde factor. Het is namelijk zo dat het werkelijke vermogen meer bedraagt dan dat de lampen aangeven. Onder gelijkblijvende spanning betekent dit dat we meer stroom nodig hebben dan aangegeven. Dit heeft te maken met de ballast aanwezig in de TL of PL lamp. We moeten dus houden met dit feit in de vermogenbalans om de totale stroom in de installatie te bepalen. Dit geldt echter alleen als we werken met klassieke ballasten. In het project zal van dit regeltje dus geen sprake zijn. Elektronische ballasten bezitten namelijk het voordeel dat er haast geen verliezen zijn en dat de cosφ praktisch 1 is. Toch zal je wel altijd een zeker vermogen verloren zien gaan door inwendige verliezen in de verlichtingsarmaturen maar er kan wel gegarandeerd worden dat de cosφ groter of gelijk zal zijn aan 0,96. Sommige fabrikanten garanderen zelfs een waarde van 0,98. Om de algemene beveiliging te bepalen van de verlichting (differentieelautomaat), moeten we gewoon de vermogens van de verschillende verlichtingstoestellen optellen.

Kim Stevens


54

6.2.1.2 Bepalen beveiliging

Afhankelijk van de beschikbare spanning (230 mono, 230 driefasig en 400 driefasig) zullen de formules om de nominale stroom te bepalen, die naar de verschillende verlichtingskringen loopt, anders zijn. Met “bepalen beveiliging” bedoelt men dan de beveiliging die de verlichtingskringen beveiligt. De verlichtingskringen zullen dan ook achtereenvolgens over de verschillende fasen verdeeld worden.

Met

Ptot

-

230 3-f:

I=

-

400 3-f:

I=

I:

Nominale stroom ( A )

Ptot:

Totaal vermogen van al de kringen ( W )

230. 3. cos ϕ Ptot 400. 3. cos ϕ

De stroom die berekend wordt, is de belastingsstroom die vloeit in een bepaalde kring. Bij de keuze van de losser van de beveiliging volstaat het rekening te houden met de betrekking IN ≥ IB. Men zal dus de tabellen van de beveiligingen van een bepaalde producent raadplegen om de losser van de beveiliging vast te leggen. Stel dat er een belastingsstroom van 29A in de kring vloeit dan zal men het eerst volgende kaliber nemen die net boven de belastingsstroom ligt, namelijk een kaliber van 32A.

6.2.2

Kringen

6.2.2.1 Berekenen vermogen

Wanneer we te maken hebben met een driefasig toestel zullen we gewoon het vermogen, dat aangegeven is door het toestel, in rekening brengen. Wat betreft de vaste monofasige verbruikers is volgende tabel een goede richtwaarde om het vermogen in rekening te brengen.

Kim Stevens


55

Tabel 6.1 Richtwaarden vermogens

Soort apparaat

Vermogen (W)

Vaatwasmachine

2800 à 3400

Wasmachine

2000 à 3700

Fornuis + oven

5900 à 11100

Frituurketel

2000

Fornuis: 4 kookplaten

7100

Fornuis: 2 kookplaten

3500

Braadoven

2800

Microgolfoven

600 à 1200

Waterpomp

500

Olieradiator

500 à 2500

Televisie

75 à 100

Boiler 50 l

2200

100 l

2200 à 4000

150 tot 200 l

4500

Koelkast

90 à 210

Diepvries

120 à 280

Koffiezetapparaat

2000

Wanneer men te maken heeft met de klassieke kleine verbruikers zoals daar zijn parlefonie, brandcentrale, telefooncentrale, binnen belet en muziekcentrale, dan hebben hun vermogens een te verwaarlozen impact op het totale vermogen. Hetzelfde geldt voor zonneweringen op voorwaarde dat er niet te veel zijn. Dit is wanneer het niet meer te verwaarlozen is. De algemene regel die in de praktijk wordt toegepast om een geschat vermogen te krijgen van de stopcontacten is de volgende: 1ste kring:

3300W

2de-9de kring:

330W

de

10 kring:

Kim Stevens

3300W


56

Indien tussen de 1ste en de 10de kring een driefasig toestel is aangesloten, bijvoorbeeld kring 3, dan neemt men uiteraard de waarde van het vermogen die het toestel verbruikt. Vanaf kring 4 neemt men dan gewoon weer 330W indien het om een kring gaat met gewone stopcontacten. Hierbij geldt dat er per kring maximum 8 enkelvoudige of 8 tweevoudige stopcontacten mogen aangesloten worden.

6.2.2.2 Bepalen beveiliging De beveiliging van de afzonderlijke stopcontactkringen is vastgelegd op een waarde van 20A. Wat betreft de beveiliging van al de stopcontactkringen samen, geldt het volgende: er moet opnieuw een onderscheid gemaakt worden afhankelijk van de beschikbare spanning.

Met

-

230 Mono:

I=

-

230 3-f:

I=

-

400 3-f:

I=

Ptot . gltf 230

Ptot 230. 3. cos ϕ

Ptot 400. 3. cos ϕ

I:

Nominale stroom

Ptot:

Totaal vermogen

Gltf:

Gelijktijdigheidsfactor

. gltf

. gltf

De gelijktijdigheidsfactor bij stopcontacten bedraagt zo’n 0.3.

Als beveiliging wordt dan gekozen voor die waarde die standaard net boven de berekende nominale stroom ligt. Als men bijvoorbeeld voor de nominale stroom 30.5A uitkomt, dan neemt men een beveiliging van 32A. Wat betreft de gevoeligheid van de differentieelschakelaar wordt er voor vochtige ruimtes een aanspreekstroom genomen van 30mA. Wanneer we te maken hebben met verlichting, stopcontacten, brandcentrale, telefooncentrale, datakast, lift of een bord voor de HVAC dan kiest men meestal voor een aanspreekstroom van 300mA. Kim Stevens


57

Wat betreft de selectiviteit, moet men er voor zorgen dat de nominale stroom van de beveiliging direct stroomopwaarts van de berekende beveiliging, een factor 1.6 groter is. Op deze manier zijn we zeker van stroomselectiviteit.

6.2.3

Kringen onmiddellijk op binnenkomende aansluiting

De kringen die onmiddellijk aangesloten worden op het ALSB hebben een beveiliging die volgens onderstaande tabel gekozen wordt. De waarde voor de lift ( 32A ) hangt uiteraard af van de startstroom van de lift.

Tabel 6.2 Binnenkomende aansluitingen

Type kring

In (A)

Gevoeligheid (mA)

Bordverlichting

16

300

Datakast

20

300

Inbraakdetectie

20

300

Lift

32

300

Bord HVAC

32

300

Brandcentrale

20

300

Telefooncentrale

20

300

6.3 Bepalen van de doorsnede van de kabels Om de sectie van een geleider te bepalen mogen we niet enkel en alleen rekening houden met de stroom, maar moeten we ook rekening houden met een zekere correctiefactor K. Deze correctiefactor kan opgedeeld worden in 3 delen ( K1, K2 en K3).

•

K1 heeft betrekking op de plaatsingswijze

•

K2 heeft betrekking op de onderlinge beïnvloeding van naast elkaar lopende geleiders

•

K3 heeft betrekking op de omgevingstemperatuur en het gebruikte isolatiemateriaal van de geleiders.

Kim Stevens


58

Aangezien bij het ontwerp we nooit zeker weten hoe de verschillende kabels lopen en geïnstalleerd worden maken we een veronderstelling met voldoende reserve. Uit praktische ervaringen is gebleken dat de correctiefactor meestal tussen de 0.65 en 0.75 ligt. We nemen voor het project een waarde van 0.73. De stromen die eerder berekend zijn, moeten dan door deze correctiefactor gedeeld worden. We krijgen dan de fictieve maximum toelaatbare stroom Iz’. Gebruik makend van tabellen (zie BIJLAGE 2) leest men dan de waarde van de sectie van de geleider af in functie van de stroom Iz’. De sectie van kabels die men moet gebruiken bij de verlichting en stopcontacten is vastgelegd door het AREI. Deze bedragen respectievelijk 1.5mm² en 2.5mm². Men moet hier wel opletten: het kan namelijk zijn dat sommige TL armaturen zich op een lange afstand bevinden van de beveiliging in het elektrisch bord. Hierbij kan de spanning enorm zakken waardoor de goede werking van de armaturen in gedrang komt. Bij dit probleem is men dan dikwijls genoodzaakt grotere secties van de kabels te nemen. Dit is natuurlijk opnieuw een meerkost waar we zeker en vast moeten mee rekening houden in het ontwerp van de elektrische installatie.

Let wel op: een beveiliging staat er in hoofdzaak niet omwille van het beveiligen van personen maar om de kabel te beveiligen. Wegens veel testen op kabels met verschillende doorsneden is men gekomen tot maximale stroomwaarden die de kabels aankunnen zonder schade te veroorzaken. Aan de hand van deze waarden heeft men dan ook kalibers van de beveiligingen bepaald die daarbij horen. Of omgekeerd, welke sectie van kabel gebruiken we bij dat bepaalde kaliber van beveiliging? De tabel hieronder is eigenlijk een afleiding van de tabel die gebruikt wordt om rekening te houden met de correctiefactoren.

Kim Stevens


59

Tabel 6.3 Bepalen kabeldoorsnede

Doorsnede(mm²)

Iz

Beveiliging

1.5

16

16

2.5

20

20

4

25

25

6

31

32

10

43

40

16

75

63

25

100

100

35

125

125

50

160

160

70

200

200

95

240

240

120

280

250

150

325

300

6.4 Berekening van de maximale spanningsval in een kring Om de goede werking van de verschillende verbruikers in de installatie te kunnen garanderen is het noodzakelijk de spanningsval te berekeningen in de verschillende kringen. We weten immers dat over een stroomvoerende kabel die een zekere impedantie bezit een spanningsval ontstaat waardoor de uiteindelijke spanning die aangeboden wordt aan de verbruikers verminderd en zodoende de goede werking van de verbruikers kan afnemen. Aan de hand van de tabel op volgende pagina kan heel eenvoudig de spanningsval bepaald worden in een kring. De waarden in de tabel zijn de spanningsvallen tussen fase en nulleider in een driefasennet + nulleider waarbij de lengte 100 meter bedraagt en de stroom 1 A is. Wanneer men met éénfasige kringen te maken heeft moet men de waarde in de tabel vermenigvuldigen met twee. Wanneer de lengte en de stroom andere waarden aannemen hanteert men volgende formule.

u(kring) =

Kim Stevens

u (tabel ).I b .L 100

∆u (%) =

u (kring ).100 230


60

Om een goede werking van de verbruikers toe te laten mag de maximale spanningsval voor verlichtingskringen niet meer bedragen dan 6% terwijl voor de andere kringen de waarde van 8% niet overschreden mag worden.

Voorbeeld:

Gegeven:

Verlichtingskring met volgende gegevens: S = 95 mm², cosφ = 1, L = 120m en Ib = 140A

Gevraagd:

Bereken aan de hand van deze gegevens de spanningsval die optreedt in die kring.

Oplossing:

u(kring) =

0,024.140 A.120m = 4.032V 100

of

1.75% spanningsval

Met de vooropstelling dat een verlichtingskring slechts 6% spanningsval mag hebben, zitten we dus ruimschoots goed.

Tabel 6.4 Maximale spanningsval

Kim Stevens


61

6.5 Bepalen kortsluitstromen 6.5.1

Inleiding

De nominale waarden van de automaten zijn reeds bepaald. Nu rest ons nog de kortsluitstromen te bepalen. Dat is in principe nodig, want de automaten moeten hierop gedimensioneerd worden. Binnen huishoudelijke installaties doet men dit niet omdat men hier aanneemt dat de kortsluitstroom steeds beneden de 3000A zal blijven, wat door de grote voorgaande impedanties in de praktijk ook zo is. Tegenwoordig neemt men zelfs meestal automaten van 4.5kA voor huishoudelijke installaties. Men kan om de kortsluitstroom te bepalen in feite gebruik maken van twee methodes.

6.5.2

Bepalen Icc stroomopwaarts in functie van Icc stroomafwaarts

Deze methode bestaat erin de kortsluitstroom stroomafwaarts van een bepaald punt in de installatie te bepalen mits men over volgende gegevens beschikt.

•

De kortsluitstroom stroomopwaarts van het punt dat je beschouwt.

•

De lengte van de kabel stroomafwaarts

•

De doorsnede van de kabel stroomafwaarts

Als men deze gegevens ter beschikking heeft, kan men dan door gebruik te maken van de tabel in BIJLAGE 1 op een eenvoudige manier de kortsluitstroom bepalen.

6.5.3

Bepalen Icc op een willekeurig punt van de installatie

We moeten rekening houden met de weerstanden en de reactanties stroomopwaarts van het punt waar men de kortsluitstroom wil bepalen.

De som van de weerstanden:

Rt = R1 + R2 + R3 + …

De som van de reactanties:

Xt = X 1 + X 2 + X 3 + …

Kim Stevens


62

Zodoende wordt de kortsluitstroom gelijk aan:

Icc =

Met

m.c.U n 3. Rt + X t 2

Rt en Xt in mΩ

2

m:

Belastingsfactor onbelast = 1.05 ( zie tabel 6.4 )

c:

Spanningsfactor = 1.05

Un :

De nominale spanning tussen de fasen van de transformator ( V )

De correctiefactoren c en m houden onder andere rekening met de spanningsvariaties in tijd en plaats, verwaarlozing belastingen, verwaarlozing lijn – en kabelcapaciteiten,… De waarde van deze twee factoren is afhankelijk van de toegepaste spanning. Onderstaande tabel laat ons de correctiefactor bepalen volgens de IEC 909 norm. Dit is de officiële norm van kortsluitstroomberekeningen. Als men de berekeningen uitvoert volgens deze norm dan moet men gebruik maken van deze factor.

Tabel 6.5 Correctiefactor ( m ) voor Kortsluitstroom

Correctiefactor voor de berekening van:

Nominale spanning Unom

Maximale kortsluitstroom

Minimale kortsluitstroom

230 / 400 V

1.00

0.95

400 V tot 1000V

1.05

1.00

1kV tot 35kV

1.10

1.00

35kV tot 230kV

1.10

1.00

Indien we stroomopwaarts vertrekken naar het punt waar we de kortsluitstroom willen bepalen, dan moeten we rekening houden met de impedantie van het stroomopwaarts net, de impedantie van de transformator en de impedantie van de kabels. De impedantie van de vermogenschakelaars is te verwaarlozen.

Kim Stevens


63

Impedantie stroomopwaarts net:

Het kortsluitvermogen van het stroomopwaartse net is meestal gegeven en in dit geval gelijk aan 500MVA. Bij twijfel kan dit altijd worden nagevraagd bij de distributienetbeheerder. Met dit gegeven kan men eenvoudig de kortsluitimpedantie in dit punt van de installatie bepalen. ZQ =

Met

Z Q:

Kortsluitimpedantie (ohm)

SKQ:

Kortsluitvermogen (MVA)

Un :

De nominale spanning ( V )

(m.U n ) 2 S KQ

Aan de hand van de kortsluitimpedantie bepaalt men dan de weerstand en de reactantie.

Weerstand:

R = 0.1. ZQ

Reactantie:

X = 0.995. ZQ

Impedantie transformator:

Uit

en

S= 3.U n .I n

Rtransfo =

Pcu .U n . 10-3 S

Pcu = 3. Rtransfo . In²

volgt voor de weerstand van de transformator

2

Weerstand:

Met

Pcu:

Koperverliezen in de transformator (W)

S:

Schijnbaar vermogen transformator (KVA)

Un:

Hier is Un niet gelijk aan de nominale spanning tussen de fasen van de transformator maar gelijk aan de omlaaggetransformeerde spanning van de hoogspanning ( V ).

Kim Stevens


64

Reactantie:

Met

Ucc:

X=

Z 2 − R2

waarbij

Z=

U cc U 2 . 100 S

Kortsluitspanning van de transformator (in %)

De formule voor Z wordt gevonden als volgt:

uit

Uk =

3.Z.I n

en

S= 3.U n .I n

en

Ucc = Uk% =

volgt

U cc U 2 Z= . 100 S

Uk .100% Un

Impedantie kabels:

Weerstand: Met:

ρ:

R=

ρ .L A

Soortelijke weerstand van Koper (17.5mΩ.mm²/m) of Aluminium (28.5mΩ.mm²/m).

L:

Lengte van de kabel

A:

Doorsnede van de kabel

Deze formule staat beter bekend als de wet van Pouillet.

Reactantie:

X = 0.09.L of X = 0.13L

Indien men de kabels bundelt, gebruikt men de factor 0.09. In het geval de kabels verspreid zijn, gebruiken we factor 0.13. Meestal zal men de kabels bundelen en zal de eerste formule gelden.

Kim Stevens


65

6.6 Keuze beveiligingsinrichtingen In de vorige paragrafen werd uitgelegd hoe we de nominale waarden van de beveiligingen bepalen alsook de kortsluitstromen die kunnen optreden in dat bepaald punt van de installatie. Eens men deze twee gegevens berekend heeft, kan men een keuze maken welke beveiliging men nu juist gaat toepassen. Er bestaan veel verschillende producenten van beveiligingsinrichtingen. Denken we maar aan Vynckier, Merlin Gerin, F&G, Hager, Hardy,… In de toepassing die volgt zal gebruik gemaakt worden van de beveiligingen van Merlin Gerin.

6.7 Selectiviteit 6.7.1

Inleiding

Er treedt selectiviteit op tussen twee beveiligingsinrichtingen als bij een fout, dit kan zowel een overbelasting of een kortsluiting zijn, enkel dat toestel dat direct stroomopwaarts van de fout staat, uitschakelt. Selectiviteit is redelijk gemakkelijk te realiseren bij overbelasting maar wordt moeilijker bij kortsluiting. We hebben tijdsselectiviteit, stroomselectiviteit en energieselectiviteit. Hierbij zal energieselectiviteit enkel van toepassing zijn bij vermogenschakelaars.

6.7.2

Selectiviteit bij vermogenschakelaars

Om selectiviteit te bekomen bij een overbelasting moet de verhouding van de magnetische drempels van de beveiligingen gelijk zijn aan 1.6. In dit geval spreken we van stroomselectiviteit. Bij een zwakke kortsluiting maken we gebruik van het begrip tijdsselectiviteit door ervoor te zorgen dat we een instelbare tijdsvertraging realiseren in de beveiliging direct stroomopwaarts. Bij hoge kortsluitstromen, krijgen we al problemen daar de tijden waarop de beveiligingen op een kortsluiting reageren zodanig dicht bij elkaar liggen dat je niet kan zeggen welke beveiliging nu eerst reageert. Sommige vermogenschakelaars bezitten een reflex -uitschakeling. De-

Kim Stevens


66

ze zijn heel gevoelig voor de energie die door een kortsluiting in het apparaat gedissipeerd wordt. Daardoor zal een hoge kortsluitstroom, die door beide beveiligingen gedetecteerd wordt, door de meest stroomafwaartse beveiliging begrensd worden. Hierdoor zal de energie die dan door de beveiliging stroomopwaarts gedissipeerd wordt onvoldoende zijn om uitschakeling ervan te veroorzaken. Dit is wat men noemt energieselectiviteit en kan gegarandeerd worden indien de verhouding tussen de kalibers van de beveiligingen groter is dan 2.5.

Het blijft in ieder geval een moeilijke zaak om selectiviteit te garanderen bij kortsluiting. Men gaat dan meestal de twee curven van de beveiligingen naast elkaar leggen en bepalen tot welke stroom we selectiviteit kunnen garanderen. Eens voorbij deze stroom kan men niet meer zeggen welke van de beveiligingen eerst zal reageren.

6.7.3

Selectiviteit bij differentieelschakelaars

Hier zal de fout van het type verliesstroom zijn. Wanneer is er nu juist selectiviteit tussen differentieels? We moeten voldoen aan twee voorwaarden om totale selectiviteit te bekomen. Ten eerste moet de gevoeligheid stijgen met ten minste een factor x2 ( stroomselectiviteit ) en ten tweede moet de differentieel die telkens stroomopwaarts staat van de vorige ten minste 50ms trager reageren ( tijdsselectiviteit ). Hierbij mag de tijdsvertraging niet meer bedragen dan 1s. De tabel 6.5 illustreert deze voorwaarden.

Tabel 6.6 Selectiviteit bij differentieels

Kim Stevens

Gevoeligheid

Tijdsvertraging

30mA

0s

100mA

50ms

300mA

100ms

1A

160ms

3A

350ms

10A

630ms

30A

1s


67

6.8 Filiatie De filiatietechniek houdt in dat het mogelijk wordt stroomafwaarts een vermogenschakelaar te installeren die een kleiner onderbrekingsvermogen bezit dan de werkelijke kortsluitstroom. Voorwaarde is wel dat direct stroomopwaarts van deze vermogenschakelaar een vermogenschakelaar geplaatst wordt met wel voldoende onderbrekingsvermogen. Deze werkt dan eigenlijk als een soort blokkering. De energie die uiteindelijk nog doorgelaten wordt door deze vermogenschakelaar mag niet groter zijn dan de energie die de stroomafwaartse vermogenschakelaar kan verdragen. Deze techniek brengt veel voordelen met zich mee vooral naar de kostprijs van de beveiligingen en het maken van de borden. Het grote nadeel bij deze techniek is het opgeven van de selectiviteit.

Kim Stevens


68

7 TT – NETSTELSEL TOEGEPAST OP PROJECT 7.1 Inleiding De werkwijze besproken in hoofdstuk 6 ‘Ontwerp van een installatie volgens TT’ passen we nu toe op het project. Aan de hand van de ééndraadschema’s (zie BIJLAGE 7) en het onderstaand, vereenvoudigd ééndraadsschema vindt men alle gegevens terug, die nodig zijn om onze beveiligingen te bepalen. ( De cijfers tussen haakjes die men terugvindt op de volgende pagina’s verwijzen naar het onderstaand schema ). Hierbij worden eerst de algemene beveiligingen bepaald die de verlichtings – en stopcontactkringen beveiligen alsook de hoofdbeveiligingen van de EB’s ( elektrische borden ). Daarna bepalen we de beveiligingsinrichtingen die onder andere de toevoerleidingen naar de verschillende EB’s beveiligen alsook de beveiliging van de transformator. Als waarde voor de cosφ van de installatie wordt 0.95 genomen.

Fig. 7.1 Vereenvoudigd ééndraadsschema

Kim Stevens


69

7.2 Bepalen van de kalibers van de beveiligingen 7.2.1

Verlichting

7.2.1.1 Elektrisch bord polyvalente zaal

Zoals we al weten is de beveiliging die de verschillende verlichtingskringen moet beveiligen genormaliseerd op 16A. Het zal duidelijk worden dat verlichting in ons geval eigenlijk niet zo’n grote impact heeft op het totale vermogen.

Het totale vermogen van alle verlichtingskringen samen bedraagt 7435W. De verlichting wordt symmetrisch verdeeld over de drie fasen. We hebben voor de algemene beveiliging van de verlichtingskringen een 4-polige differentieelautomaat (2). We nemen voor de beschikbare spanning 400V driefasig. Dit wetende komen we tot een nominale stroom van:

I =

Ptot Ptot 7435 = = = 11.34A 230.3. cos ϕ 400. 3. cos ϕ 400. 3.0.95

We zien dus duidelijk dat de stroom, nodig voor de verschillende verlichtingskringen, niet veel bedraagt. Maar om aan selectiviteit te komen moeten we hier toch kiezen voor een differentieelautomaat die een factor 1.6 groter is dan de automaat onmiddellijk stroomafwaarts ervan. Het kaliber van deze beveiliging wordt dan 25A. We kiezen voor een gevoeligheid van

∆300mA (2).

7.2.1.2 Elektrisch bord polyvalente diensten

Het totale vermogen hier bedraagt 9007W. Met als beschikbare spanning 400V driefasig bekomen we voor de nominale stroom:

I=

Ptot 400. 3. cos ϕ

=

9007 400. 3.0.95

= 14.1A

Ook hier kiezen we voor een differentieelautomaat van 25A, ∆300mA (5).

Kim Stevens


70

7.2.1.3 ALSB

De verlichting aanwezig op dit bord neemt een vermogen in van 24740W.

I=

Ptot 400. 3. cos ϕ

=

24740 400. 3.0.95

= 37.6A

Als beveiliging kiezen we dan logischerwijze voor een kaliber net boven de bedrijfsstroom, namelijk 40A en dit met een gevoeligheid van ∆300mA (8).

7.2.2

Stopcontacten


Op dit bord hebben we enkel met 1-fasige verbruikers te maken, namelijk de stopcontacten. We weten ook dat we voor de afzonderlijke stopcontactkringen een automaat van 20A nemen. De stopcontacten nemen een vermogen in van 4290W. Als nominale stroom bekomen we:

I=

Ptot 400. 3. cos ϕ

. gltf =

4290 400. 3.0.95

. 0.3 = 1.95A

Keuze: differentieelautomaat 32A, ∆300mA (3). We nemen een differentieelautomaat van 32A om een selectiviteit te bekomen met de automaten van 20A.


Het vermogen bedraagt hier 17430W. De nominale stroom wordt aldus:

I=

Ptot 400. 3. cos ϕ

. gltf =

17430 400. 3.0.95

. 0.3 = 7.94A

Keuze: differentieelautomaat 32A, ∆300mA (6).

Kim Stevens


71

7.2.2.3 ALSB

Totaal vermogen aan stopcontacten op dit bord bedraagt zo’n 29520W plus nog zo’n 9000W die op een aparte differentieel is aangesloten. Het betreft een vaatwasmachine, droogkast, wasmachine en automatische spoeling van de urinoirs.

We krijgen aldus voor het vermogen van 29520W een nominale stroom van:

I=

Ptot 400. 3. cos ϕ

. gltf =

29520 400. 3.0.95

. 0.3 = 13.46A

Keuze: differentieelautomaat 32A, ∆300mA (10).

Voor het vermogen van 9000W krijgen we een nominale stroom van:

I=

Ptot 400. 3. cos ϕ

. gltf =

9000 400. 3.0.95

. 0.3 = 4.1A

We kiezen een differentieelautomaat van 32A, ∆30mA (11), gezien de natte delen, omdat de automaat onmiddellijk stroomafwaarts 20A bedraagt. Zodoende bekomen we opnieuw selectiviteit. Let wel op: we hebben alleen stroomselectiviteit. Of we ook tijdsselectief werken wordt verder behandelt.

7.2.3

Hoofdbeveiligingen borden


Hierbij beschouwen we het algemene vermogen van het totale bord. Zowel het vermogen opgenomen door verlichting als het vermogen dat de stopcontacten verbruiken. De nominale stroom bedraagt: 11.34A + 1.95A = 13.29A Vanwege de selectiviteitseis zouden we theoretisch een automaat moeten plaatsen die een factor 1,6 groter is dan 32A, namelijk één van 50A. Maar gezien de gevraagde stroom maar rond de 13A ligt besluiten we hier een differentieelautomaat te plaatsen van 40A, ∆300mA met een ingestelde tijdsvertraging ten opzichte van de differentieelautomaten die de verlich-

Kim Stevens


72

tings – en stopcontactkringen beveiligt (1). Zodoende zijn we zeker ook nog de selectiviteit. Direct stroomopwaarts van deze differentieelautomaat plaatsen we dan een automaat van 40A (9).


Het stroomaandeel van de verlichtingskringen en stopcontactkringen bedraagt respectievelijk 14.1A en 7.94A. Deze gegevens vertellen ons dat de stroom gevraagd door de verbruikers van dit bord 22.04A bedraagt. Hier kiezen we idem als in vorige paragraaf voor een differentieelautomaat van 40A,

∆300mA (4). Opnieuw met een automaat van 40A direct stroomopwaarts ervan (9) zodat de toevoerleiding naar het bord polyvalente diensten beveiligt is.

7.2.3.3 ALSB

Op dit bord hebben we niet alleen de verlichtingskringen en stopcontactkringen maar ook de verschillende voedingskringen voor o.a. brandcentrale, muziekcentrale, voeding borden,… (9) Het stroomaandeel van de verlichtingskringen en stopcontactkringen weten we intussen. Deze bedragen respectievelijk 37.6A, 13.46 en 4.1A. Het vermogen dat opgenomen wordt door de direct binnenkomende aansluitingen (9) bedraagt 175725W. Dit is een aanzienlijk deel van de totale installatie. Dit is logisch, want het betreft onder andere de voedingen voor de verschillende borden. Deze laatste nemen natuurlijk ook een niet te verwaarlozen vermogen op. Wetende dat het vermogen 175725W is, bekomen we een stroomaandeel uit van:

I=

Ptot 400. 3. cos ϕ

. gltf =

175725 400. 3.0.95

. 0.7 = 186.9A

Als totale stroom, die door de algemene beveiliging van de installatie moeten kunnen vloeien, bekomen we 31.6A + 13.46A + 4.1A + 186.9A = 236.06A De keuze valt hier op een vermogenschakelaar ( disjoncteur ) ditmaal met losser die een kaliber bezit van 250A met daaraan een Vigi differentieelmodule gekoppeld regelbaar tussen 300mA en 1A (7).

Kim Stevens


73

Opmerking:

Er werd dus besloten om aan kop van de verschillende borden een differentieelautomaat te plaatsen. Deze moet wel van het type selectief zijn. Deze beveiliging is dan reeds verzien van een vooraf ingestelde tijdsvertraging. Wanneer er zich dan een verlies voordoet in een verlichtingskring ( de verlichtingskringen zijn beveiligd door een differentieelautomaat ) dan zal enkel de differentieelautomaat uitschakelen die de verlichtingskringen beveiligd en niet de hoofdbeveiliging ( selectieve differentieel ) van het bord aangezien deze trager zal reageren op de fout. Hierop moet duidelijk gelet worden.

7.3 Bepalen van de grootte van de kabels De kalibers die bepaald werden uit de beveiligingen gebruiken we nu om de grootte van de verschillende kabels in de installatie te bepalen. Hierbij stellen we de maximaal toelaatbare stroom Iz in de kabel gelijk aan het kaliber van de beveiliging. Mits dan nog rekening te houden met de correctiefactoren bekomen we de fictieve maximaal toelaatbare stroom Iz’. Als laatste stap gebruiken we BIJLAGE 2 die ons de grootte van de kabel oplevert in functie van deze fictieve stroom. Volgende tabel geeft ons de verschillende secties van de kabels in de installatie alsook het type kabel die gebruikt wordt. Wegens het niet nauwkeurig kennen van de correctiefactor wordt een vaste waarde van 0.73 genomen. De keuzeletter hierbij is E. Het betreft PR3 – isolatiemateriaal. Dit komt eigenlijk overeen met een XVB kabel.

Kim Stevens


74

Tabel 7.1 Bepalen doorsnede en type van de kabel

Kaliber (A)

Iz’

Doorsnede (mm²)

Verlichtingskring

16

21.9

1.5

Stopcontacten en voedingen

20

27.39

2.5

Voeding EB bewoner

40

54.79

10

40

54.79

10

40

54.79

10

Voeding EB HVAC 1

32

43.84

6

Voeding EB HVAC 2

25

34.25

4

Voeding EB HVAC 3

25

34.25

4

Voeding EB HVAC stookplaats

25

34.25

4

Voeding Brandcentrale

20

27.39

2.5

16

21.9

2.5

63

86.3

16

125

171.23

50

Voeding EB lift

40

54.79

10

Voeding ALSB

250

342.47

120

Identificatie kabel

Voeding EB polyvalente zaal Voeding EB polyvalente diensten

Voeding CEE stopcontact 16A Voeding CEE stopcontact 63A Voeding CEE stopcontact 125A

Type kabel XVB (F2) 2x1.5mm² + 1.5mm² XVB (F2) 2x2.5mm² + 2.5mm² XVB (F2) 4x10mm² + VOB gl/gr 10mm² XVB (F2) 4x10mm² + 10mm² XVB (F2) 4x10mm² + 10mm² XVB (F2) 4x6mm² + 6mm² XVB (F2) 4x4mm² + 4mm² XVB (F2) 4x4mm² + 4mm² XVB (F2) 4x4mm² + 4mm² XVB (F3) 2x2.5mm² + 2.5mm² XVB (F2) 4x2.5mm² + 2.5mm² XVB (F2) 4x16mm² + 16mm² XVB (F2) 4x50mm² + VOB gl/gr 16mm² XVB (F3) 4x10mm² + 10mm² EXVB (F2) 2x(4x50mm²) + VOB gl/gr 25mm²

Opmerking:

Bij het type kabel staat er F2 of F3. F2 betekent normale brandbestendigheid van de kabel. F3 betekent een grotere brandbestendigheid. Meestal spreekt men van RF ( Resistance Feu) 1 uur of RF 2 uur.

Kim Stevens


75

In het ALSB en EB polyvalente diensten hebben we te maken met al heel wat stopcontactkringen. Al deze stopcontactkringen moeten samen aangesloten worden op een 4-polige beveiliging. Het spreekt voor zich dat dit zal leiden tot een wirwar van draden. Dit probleem kan heel eenvoudig opgelost worden. Er bestaat immers de mogelijkheid om een geprefabriceerd railstel te koppelen aan de 4polige beveiliging. Van op dit railstel vertrekken we dan naar een VBS railsysteem. Dit railsysteem biedt de mogelijk alle automaten daar op aan te sluiten en biedt tevens een stroomvoorziening voor al de automaten. We hoeven dus enkel van het railstel bij de 4-polige automaat te vertrekken en de vier geleiders ( L1, L2, L3 en N ) op dit VBS railsysteem aan te sluiten. Dit heeft als positief gevolg dat er veel minder bekabeling moet gebeuren.

Fig. 7.2 VBS – rail

Bij de voeding van het ALSB, de toevoerleiding afkomstig van de hoogspanningscabine, moet er normaal gekozen worden voor een sectie van 120mm². We zullen twee kabels gebruiken van 50mm². Dit levert ons geen problemen aangezien door de twee aparte kabels een grotere stroom kan vloeien dan door 1 enkele kabel van 120mm².

7.4 Bepalen maximale spanningsval In bijlage 9 staan alle spanningsvallen in procenten weergegeven die de verschillende kringen ondergaan.

Kim Stevens


76

7.5 Bepalen kortsluitstromen Gebruik makend van de formules in punt 6.5 gaan we achtereenvolgens de kortsluitstroom bepalen in punt 1 en 2 van het onderstaande schema alsook de kortsluitstroom op het einde van de installatie. Hiertoe zullen we de weerstand en reactantie moeten bepalen van achtereenvolgens het stroomopwaarts net ( het net nog voor de transformator ), de transformator en de kabels die de verbindingen maken tussen de beveiligingen. Zoals reeds gezegd mogen we de vermogenschakelaars verwaarlozen in de berekening van de kortsluitstroom. Om deze berekening te kunnen uitvoeren moeten een aantal gegevens ter beschikking zijn.

Fig. 7.3 Bepalen kortsluitstromen

Kim Stevens


77

Gegeven:

De lengte van de toevoerleiding naar het ALSB bedraagt ongeveer 100m. We hebben hier 2 kabels van 50mm² voor handen. De lengte van de toevoerleiding naar het LSB bedraagt ongeveer 65m en dit met een sectie van 10mm². Alle overige gegevens met betrekking tot de transformator zijn opgenomen in het schema.

Tabel 7.2 Berekening weerstanden en reactanties

Gedeelte van de

Weerstand (mΩ)

Reactantie (mΩ)

Stroomopwaarts net

0.03528

0.351

Transformator

9.094

25.928

Toevoerleiding ALSB

17.51

9

Toevoerleiding LSB

111.48

5.85

installatie

Met behulp van bovenstaande berekende waarden met behulp van de formules in punt 6.5, kunnen we nu achtereenvolgens de kortsluitstroom bepalen in punt 1 en 2.

Punt 1:

Rt = 0.03528 + 9.094 + 17.51 = 26.639mΩ Xt = 0.351 + 25.928 + 9 = 35.279mΩ

De kortsluitstroom wordt dan:

Icc =

Kim Stevens

m.c.U n 3. Rt + X t 2

2

=

1.05 2.400 3. 26.639 2 + 35.279 2


= 5.76 kA

78

Punt 2:

Rt = 0.03528 + 9.094 + 17.51 + 111.48 = 138.119mΩ Xt = 0.351 + 25.928 + 9 + 5.85 = 41.129mΩ

De kortsluitstroom zal in dit punt logischerwijze lager zijn omdat het stroompad een grotere impedantie tegenkomt:

Icc =

m.c.U n 3. Rt + X t 2

2

=

1.05 2.400 3. 138.119 2 + 41.129 2

= 1.77 kA

Kortsluitstroom aan het einde van de installatie:

Dit is het punt waar de verbruikers aanwezig zijn. Hierbij wordt deze kring genomen die de kleinste lengte bezit. In het project bedraagt de afstand van deze kring 5m. We nemen uiteraard de kleinste afstand omdat al de kringen die een grotere afstand bezitten een nog grotere impedantie bezitten die dan uiteindelijk leidt tot een nog kleinere kortsluitstroom. We hebben te maken met een sectie van 2.5mm² en een lengte van 5m. De weerstand wordt dan uiteindelijk, door gebruik te maken van de wet van Pouillet, 35mΩ. De reactantie bedraagt 0,9 . 5m = 4.5mΩ

Rt = 0.03528 + 9.094 + 17.51 + 111.48 + 35 = 173.119mΩ Xt = 0.351 + 25.928 + 9 + 4.5 = 45.629mΩ

De kortsluitstroom zal ditmaal nog lager zijn, namelijk:

Icc =

Kim Stevens

m.c.U n 3. Rt + X t 2

2

=

1.05 2.400 3. 173.119 2 + 45.629 2


= 1.42 kA

79

7.6 Keuze beveiligingsinrichtingen 7.6.1

Inleiding

Rekening houdend met de berekende kortsluitstroom en het gekozen kaliber van de beveiliging kunnen we nu een beveiliging kiezen die voldoende onderbrekingsvermogen bezit om deze kortsluitstroom te onderbreken.

7.6.2

Automaten

Deze beveiligingen gebruiken we voor de verlichtings – en stopcontactkringen alsook voor de toevoerleiding van de verschillende elektrische borden. Hierbij maken we gebruik van de serie Multi 9. Dit zijn gewone automaten met stroomsterkten gaande tot 125A. We kiezen voor de automaat C60x. De letter x is afhankelijk van het gewenste onderbrekingsvermogen gelijk aan a, N, H of L. In dit deel van de installatie is de grootste kortsluitstroom die nog kan optreden gelijk aan 1.42kA. We kiezen voor de letter N. Dit betekent dat we een kortsluitstroom kunnen onderbreken tot 6kA. Uit de berekeningen van de kortsluitstromen is gebleken dat er nergens, in de installatie stroomafwaarts van de kortsluitstroom die aan de transformator kan heersen, een grotere kortsluitstroom zal optreden dan 5.76kA. Hieruit kunnen we dus besluiten dat we overal een beveiliging mogen kiezen met een onderbrekingsvermogen van 6kA.

Fig. 7.4 Multi 9, C60N automaat

Kim Stevens


80

7.6.3

Differentieelautomaat

Dit type van beveiliging is nodig aangezien we werken in een TT installatie waar beveiliging van personen tegen onrechtstreekse aanraking noodzakelijk is. Deze beveiliging zal in het project toegepast worden als algemene beveiliging van de verlichting en van de stopcontacten.

Opmerking:

Wat hier ook vermeld moet worden, is dat deze beveiliging opgebouwd is uit een automaat met daaraan gekoppeld een differentieel – module. Een zogenaamde differentieelautomaat. We hebben hierin twee mogelijkheden. Ofwel is de differentieel – eenheid mechanisch gekoppeld aan de automaat ofwel is hij verbonden met geleiders. Dit laatste betekent dat als er zich een verliesstroom voordoet de differentieel wel reageert maar dat de automaat niet uitschakelt. Vandaag de dag is het verplicht dat we een mechanische koppeling hebben tussen beide zodat wanneer er zich een fout voordoet beide eenheden uitschakelen. Dit vooral naar veiligheid toe gericht. Het komt er dus op neer dat een 4 – polige Vigi differentieelmodule mechanisch zal gekoppeld worden aan een 4 – polige automaat.

7.6.4

Vermogenschakelaar

De vermogenschakelaar wordt gebruikt voor de hoofdbeveiliging van het ALSB en voor de beveiliging van de transformator.

Beveiliging ALSB:

Deze beveiliging moet een kaliber bezitten van 250A en een kortsluitvermogen van minimum 6kA. De keuze valt hier op de reeks Compact, namelijk een Compact NS250N. Deze heeft een kortsluitvermogen van 36kA, wat dus ruimschoots voldoende is. Als losser wordt een elektronische losser STR22SE genomen van 250A zonder verdere afregeling. Verder wordt er ook nog een differentieelmodule aan deze vermogenschakelaar gekoppeld regelbaar tussen 300mA en 3A.

Kim Stevens


81

Fig. 7.5 Compact NS250N

Beveiliging transformator ( toevoerleiding ALSB ):

Om daartoe te komen zullen we eerst de grootte van de te plaatsen transformator bepalen. Dit doen we uitgaande van het totale vermogen die de installatie vraagt. Rekening houdend met een eventuele uitbreiding van de installatie nemen we voor het totale vermogen 300kW.

Het schijnbaar vermogen wordt uiteindelijk:

S=

Ptot 300000 . gltf = . 0.7 = 221kVA cos ϕ 0.95

Op basis van het schijnbaar vermogen is een oliegekoelde transformator (DOTE) gekozen met een schijnbaar vermogen van 250kVA. We beschikken hierbij over een primaire spanning van 10 000V en een secundaire spanning van 400V. Een heel belangrijk gegeven van de transformator is de procentuele kortsluitspanning. Deze waarde toont immers aan welke spanning je aan de primaire kant van de transformator moet aanleggen om aan de secundaire kant, wanneer deze zich in kortsluitmode bevindt, de nominale stroom te krijgen. De gekozen transformator, zie verder, bezit een procentuele kortsluitspanning van 4%. Toegepast op het project betekent dit dat wanneer we een spanning aanleggen van 10 000V. 0.04 = 400V we een secundaire nominale stroom verkrijgen van:

Kim Stevens


82

Inom =

S 400. 3

=

250000 400. 3

= 360A

Deze waarde kunnen we al gebruiken om de nominale waarde van de beveiliging te bepalen. Nu rest ons alleen nog de kortsluitstroom te berekenen die ontstaat net na de klemmen van de transformator.

Icc =

I nom 360 = = 9000A uk 0.04

We zullen voor de beveiliging van de transformator een vermogenschakelaar plaatsen net na de transformator. De vermogenschakelaar zal dus een nominale stroom van 360A moeten kunnen doorlaten en een kortsluitstroom van 9kA kunnen onderbreken. Om een kost uit te sparen opteert men hier voor een gewone lastscheidingsschakelaar met HOV – zekeringen. Als keuze zouden we ook Compact NS400N kunnen nemen. Deze kan dus een nominale stroom van 400A laten vloeien en een kortsluitstroom van 45kA onderbreken. Hiermee hebben we dus ruimschoots genoeg om onze transformator te beveiligen.

Losser Fig. 7.6 Compact NS400N + Vigi differentieelmodule

Hier moet wel heel goed opgelet worden. Als je kiest voor een vermogenschakelaar die 400A kan doorlaten, betekent dit automatisch dat de beveiliging direct stroomafwaarts ervan ( de algemene beveiliging van het ALSB: 250A ) deze 400A ook moet kunnen doorlaten. Met als gevolg dat de sectie van de kabel moet toenemen, de vermogenschakelaar in het ALSB moet aangepast worden en de stroomrails in het bord moeten ook voor deze stroom gedimensioKim Stevens


83

neerd worden. Dit alles betekent al gauw een stijging van de prijs van installatie. Voor het project zijn er geen verdere uitbreidingen nodig.

We kunnen dit probleem oplossen door gebruik te maken van een zogenaamde ‘losser’. Met de losser bedoelen we een elektronische beveiligingsunit waarvan men de nominale stroom en uitschakeltijd kan regelen binnen bepaalde grenzen. Deze unit is modulair opgebouwd en wordt gewoon in de vermogenschakelaar gemonteerd. De losser kan dus gewoonweg uit de vermogenschakelaar verwijderd worden en vervangen worden door een ander type van losser. Bij de kleine vermogenschakelaars is er ook een losser aanwezig in het toestel maar met het verschil dat de waarden van deze losser vastgelegd zijn en niet veranderd kunnen worden. De losser is namelijk inwendig ingebouwd.

Fig. 7.7 Instelmogelijkheden van een losser

Wijzigen van één van deze knoppen aanwezig op de losser zorgt voor een verandering van de tijdstroomkarakteristiek.

Fig. 7.8 Tijdstroomkarakteristiek beveiliging

Kim Stevens


84

Figuur 7.8 stelt de uitschakelcurve voor van een vermogenschakelaar. Door middel van de losser is het dus mogelijk, wijzigingen aan te brengen in deze curve. Met ‘1’ kunnen we de beveiliging met lange vertraging bij overbelasting instellen. Met ‘3’ kunnen we de beveiliging instellen tegen korte vertraging ( beveiliging tegen kortsluitingen ) en dit met een instelbare drempel. ‘4’ tenslotte doet identiek hetzelfde als ‘3’ maar ditmaal met een vaste vertraging.

Een mogelijke oplossing als losser voor de Compact NS400N is de STR23SE van 400A. Deze kunnen we dan instellen van 0.5 tot 1 x Inom. In onze toepassing zal deze moeten ingesteld worden op ongeveer 0.6 x Inom = 240A. Deze waarde zal dus ingesteld moeten worden door middel van de draaischakelaars op de losser. Eerst een grove instelling en daarna een fijne instelling. Zodoende hebben we ook geen probleem meer met de beveiliging van 250A.

Wanneer dus de keuze valt op deze vermogenschakelaar gaat dit natuurlijk heel wat meer kosten dan een gewone combinatie van lastscheidingschakelaar met HOV – zekeringen.

De figuur op de volgende pagina illustreert een globaal overzicht van alle gebruikte beveiligingen. We vertrekken helemaal stroomafwaarts bij de verlichtingskringen en eindigen stroomopwaarts bij de beveiliging die geplaatst wordt in de hoogspanningscabine.

Kim Stevens


85

Fig. 7.9 Algemeen schema beveiligingen

Kim Stevens


86

7.7 Controle van de afschakeltijden Het AREI definieert dat de beveiligingen in geval van kortsluiting moeten afschakelen vooraleer de maximum temperatuur van de kabel bereikt is en zeker en vast binnen een tijd van 5s. Om dit te controleren moeten we voldoen aan volgende voorwaarde:

I².t < k².S²

Met:

I:

De kortsluitstroom ( A )

t:

De tijd waarbij afgeschakeld wordt. Maximum 5s

k:

Een constante die afhankelijk is van de kern en van het isolatiemateriaal van de kabel.

S:

Sectie van de kabel ( mm² )

Als voorbeeld nemen we de toevoerleiding naar het ALSB. Net na de klemmen van de beveiliging treedt er een kortsluitstroom op van 5.76kA. De k – waarde bedraagt ongeveer 115 en de sectie van de kabel bedraagt 2x50mm². We krijgen:

5760².5 < 115². 100²

16128000 < 132350000

We voldoen aan de voorwaarde: de kabel zal in geval van kortsluiting voldoende snel afschakelen. Indien de minimale kortsluitstroom die kan optreden kleiner zou zijn dan de magnetische drempel van de beveiliging dan zal het langer duren dan 5s vooraleer de beveiliging uitschakelt. Met als gevolg een overdreven opwarmen van de kabel met alle gevolgen van dien. We moeten er dus voor zorgen dat de minimale kortsluitstroom boven de magnetische drempel ligt. Zoniet, kan men een nog altijd een automaat of vermogenschakelaar nemen met een andere curve of losser.

Kim Stevens


87

7.8 Selectiviteit Als beveiliging voor de borden kunnen we kiezen tussen een differentieelautomaat en een lastscheider. Beide mogelijkheden worden even besproken alsook de eventuele problemen die kunnen optreden.

7.8.1

Differentieelautomaat of lastscheider

Differentieelautomaat:

Laten we eens de beveiligingen van het bord analyseren. Stel dat er een fout optreedt in één van de verlichtingskringen. Deze fout zal onmiddellijk gedetecteerd worden door de automaat direct stroomopwaarts van de fout. Alleen deze kring zal uitschakelen. Wanneer de fout een isolatiefout is, dan zal de differentieelautomaat 25A,

∆300mA die de verlichtingkringen beveiligt reageren op voorwaarde dat de differentieelautomaat die het bord beveiligt trager in tijd ingesteld is. Dit is nodig want als er een verliesstroom zich voordoet in één van de verlichtingskringen dan zal 9 kansen op 10 de differentieelautomaat die de toevoerleiding beveiligd ook uitschakelen.

We moeten hier wel opmerken dat we geen stroomselectiviteit hebben (beide differentieels hebben dezelfde gevoeligheid, namelijk ∆300mA), maar we voldoen wel aan tijdsselectiviteit.

In het geval van kortsluiting moet de automaat van 40A die de toevoerleiding naar het bord beveiligt trager reageren dan de differentieelautomaat anders zal de beveiliging die de toevoerleiding beveiligt eerst uitschakelen met als gevolg dat we naar het bord stroomopwaarts moeten gaan om het secundaire bord terug in te schakelen.

Lastscheider:

Eventueel kan er hier ook gekozen worden voor een gewone lastscheider aan kop van het bord. Deze zal dan enkel functie hebben om het bord af te schakelen of het bord in te schakelen. Als nadeel brengt dit wel met zich mee dat wanneer er zich een fout voordoet en de be-

Kim Stevens


88

veiliging van de toevoerleiding afschakelt we helemaal naar het stroomopwaarts bord moeten gaan om dit bord terug in te schakelen. Ook geldt dat wanneer we een lastscheider toepassen, deze totaal niet beschikt over enig onderbrekingsvermogen. Hieruit kunnen we dus afleiden dat de differentieelautomaat als voordeel heeft dat wanneer er zich een fout voordoet in het bord de differentieelautomaat wel degelijk uitschakelt in tegenstelling tot de lastscheider die totaal geen onderbrekingsvermogen heeft.

7.8.2

Controle selectiviteit automaten

Zoals reeds uitgelegd kunnen we niet altijd de totale selectiviteit garanderen. Meestal zullen we aanduiden tot welke stroom de ene automaat vlugger zal uitschakelen dan de andere. Eens voorbij deze stroom kunnen we niet meer garanderen welke automaat eerst zal reageren. Dit zal duidelijk worden aan de hand van volgend voorbeeld.

Fig. 7.10 Gedeeltelijke selectiviteit

Kim Stevens


89

Figuur 7.10 geeft de uitschakelcurves weer van een automaat van 25A en van 40A. Door middel van deze curves kunnen we duidelijk de mate aan selectiviteit bepalen tussen beide. Als we de thermische gedeelten van de curves met elkaar vergelijken, zien we duidelijk dat de automaat van 25A altijd eerst zal reageren dan de automaat van 40A. Het magnetische gedeelte van de curves is een heel andere zaak. We zien dat de automaat van 25A altijd vlugger zal reageren tot en met een stroomwaarde van ongeveer 200A. Eens voorbij deze stroomgrens kunnen we niet meer garanderen welke automaat eerst zal reageren aangezien beide automaten voorbij deze stroomgrens allen even vlug zullen uitschakelen.

Kim Stevens


90

8 ONTWERP VAN DE INSTALLATIE VOLGENS TN 8.1 Inleiding In het TN – netstelsel hebben we met andere beveiligingen te maken dan bij een TT – netstelsel. De oorzaak hiervan ligt in de manier van aarden. In een TT - net zijn de massa’s van de verbruikers via een beschermingsgeleider verbonden met de aardelektroden. Dit betekent dus als er een fout optreedt tussen fase en aarde, dat de stroom die hiermee gepaard gaat, voldoende verminderd wordt, door enerzijds de impedantie van het stroompad, maar vooral door de weerstand van de aarde. Hierdoor kunnen we in een TT - net, wanneer er een onrechtstreekse aanraking gebeurt, gebruik maken van differentieelschakelaars. Nadeel hiervan is natuurlijk een grote meerkost aan beveiligingen.

In een TN - net is de situatie helemaal anders. Hier zijn de massa’s van de verbruikers verbonden met de beschermingsgeleider van het net, al of niet voorzien van een nulgeleider. Dit betekent dus als de situatie van indirecte aanraking voorkomt dat de stroom die gepaard gaat met deze fout alleen gereduceerd wordt door de impedantie van het stroompad. Er zal dus tengevolge van deze stroom een potentiaalverschil ontstaan met de aarde. Dit potentiaalverschil Uc zorgt dan uiteindelijk dat er een stroom zal vloeien door je lichaam. Volgende figuur illustreert deze situatie.

Fig. 8.1 Kortsluiting fase – aarde

Kim Stevens


91

1.

Aardingweerstand

2.

Massa verbonden met PEN geleider in TNC

3.

Onderbreking door smeltzekeringen of automaten bij het optreden van fout. Het is verboden hierbij om de PEN geleider in een TNC net te onderbreken.

4.

Gescheiden PE en nulgeleider in TNS

5.

Differentieelschakelaar mogelijk en onderbreking van de nulgeleider is verplicht.

Deze stroom zal dus in tegenstelling met het TT - net, een heel grote stroom zijn. Iedere isolatiefout die optreedt, zal dan aanzien worden als een kortsluitstroom. Daarom zijn we genoodzaakt om bij een TN - net te grijpen naar de vermogenschakelaars. Dit is kenmerkend voor dit type van net. We zullen zowel de fouten bij overbelasting, kortsluiting als bij indirecte aanraking uitschakelen met vermogenschakelaars.

Belangrijk hierbij is dat men ook zeker nooit de beschermingsgeleider mee mag onderbreken. Dit is ook duidelijk te zien in figuur 8.1.

We zullen zeker ook nog de lengte van de leidingen moeten controleren. Indien deze te lang worden, kan de stroom zodanig verminderd zijn door de weerstand van de leiding dat de vermogenschakelaar te traag of helemaal niet zal reageren bij indirecte aanraking. Een typisch voorbeeld hiervan zijn de verlengkabels die men aansluit op wandcontactdozen. Men kan namelijk niet vooraf bepalen wat deze lengte zal zijn en dus ook niet de extra impedantie dat deze kabel veroorzaakt. De mogelijke oplossingen worden behandeld in punt 9.2

Men zal in dit net vertrekken stroomopwaarts van TN - C. De nulgeleider en beschermingsgeleider zijn samengebundeld tot een PEN - geleider. Deze situatie mag niet toegepast worden voor geleiders met een doorsnede kleiner dan 10mm² en wanneer er gebruik gemaakt wordt van soepele geleiders ( VOBst geleiders ). Meer stroomafwaarts kan het zijn dat we te maken hebben met 1-fasige verbruikers. Dit betekent dus dat we de PEN zullen ontdubbelen in de beschermingsgeleider en nulgeleider. Dit stelsel is verplicht bij doorsneden kleiner dan 10mm².

Het is hierbij ten strengste verboden terug te keren naar een TN – C net indien men reeds overgeschakeld is op TN – S. Er zijn verschillende redenen:

Kim Stevens


92

1. Een eerste reden heeft te maken met de terugkerende nulgeleiderstroom. Indien je beide geleiders terug samenbrengt na opsplitsing en er bevindt zich stroomafwaarts van de (samenbrengende) verbinding een éénfasig toestel, dan zal in het gedeelte waar beiden gescheiden zijn, een gedeelte van de nulgeleiderstroom langs de nulgeleider terugvloeien, maar het andere deel zal langs de beschermingsgeleider terugvloeien. Men weet intussen dat wanneer er een stroom vloeit in de beschermingsgeleider dat deze aanzien zal worden als een verliesstroom. Als er differentieels in dit gedeelte aanwezig zijn, dan zullen deze de verliesstroom detecteren en dus ongewenst uitschakelen. Bovendien is het niet toegelaten om een actieve (nulgeleider)stroom te sturen door een beschermingsgeleider. Door een PEN geleider mag dit wel.

Fig. 8.2 Terugkerende nulgeleiderstroom

2. Het AREI schrijft dit voor.

3. Er zou een lus kunnen ontstaan ( gevaar voor koppelingen! ).

4. De beschermingsgeleider zou een stroom kunnen voeren in normaal bedrijf, waarbij de stroom eigenlijk via de nulgeleider moet lopen in een TN – S net. Dit betekent dat de rol van de beschermingsgeleider als passieve geleider dus vervalt.

Kim Stevens


93

5. Als laatste reden kan nog vermeld worden dat de secties van de beschermingsgeleider en de nulgeleider verschillend kunnen zijn.

Terzijde kan nog verteld worden dat uit oogpunt van ‘Power Quality’ men meer en meer over gaat op een TN - S net met een volwaardige sectie van de nulgeleider. Daar de stroom door de nulgeleider zelfs waarden kan aannemen van

Kim Stevens

3 maal de fasestroom.


94

9 TN - NETSTELSEL TOEGEPAST OP PROJECT 9.1 Inleiding De procedures die moeten gevolgd worden zijn identiek aan deze bij een TT – netstelsel. Het enige verschil is dat we niet meer met differentieels werken en zodoende de beveiliging van de personen moeten controleren aan de hand van de maximaal toelaatbare lengte van de kabels. Het waarom werd reeds in vorige paragraaf behandeld. Natuurlijk is de bewering van het niet gebruiken van differentieels niet helemaal juist. Als we de toelaatbare lengte van de kabels overschrijden en zodoende geen veiligheid meer kunnen garanderen aan de personen betrokken in de installatie, dan is natuurlijk één van de oplossingen het plaatsen van differentieels. Men probeert dit natuurlijk zoveel mogelijk te vermijden om een meerkost uit te sluiten.

9.2 Beveiliging tegen onrechtstreekse aanraking We weten reeds dat de beveiliging tegen onrechtstreekse aanraking in een TN – netstelsel slechts zal verzekerd zijn als we de maximale lengte van de kabel, die de automaat beveiligd, zijn maximale lengte niet overschrijdt. De formule die deze lengte bepaalt is als volgt:

Lmax =

Met:

0,8.U .S fase

ρ .I magn

.

1 1+ m

U:

230V

Sfase:

Sectie van de fasegeleider ( mm² )

ρ:

Soortelijke weerstand bij normale werkingstemperatuur

m:

Sfase / SPE

Automaten kunnen onderverdeeld worden in een B, C of D curve. Voor verlichting en stopcontacten nemen we normaal curve C automaten. Imagn zal in dit geval liggen tussen 5 en 10 keer Inom. Waarbij Inom de waarde aangeeft van de kaliber van de automaat.

Kim Stevens


95

In de formule gebruiken we voor Imagn, 8.Inom.

Aan het ééndraadsschema verandert er niet veel. De differentieelautomaten die gebruikt werden in het TT – netstelsel zullen vervangen worden door automaten. Het enige wat ons dan rest is de maximale lengte van de kabel berekenen en controleren of de automaat deze kabel nog beveiligt tegen onrechtstreekse aanraking.

In BIJLAGE 5 vindt men de lengte van de kabels terug van alle kringen met daarnaast de maximale lengte van de kabel die niet overschreden mag worden. De cijfers in het blauw geven aan dat er geen problemen zijn met de onrechtstreekse aanraking. De cijfers in het rood geven aan dat er wel een probleem is.

Dit geeft dus aan dat de lengte van de kringen de maximale lengte overschrijdt. Om aan dit probleem tegemoet te komen, kunnen we volgende maatregelen treffen:

1. Kiezen van een automaat of vermogenschakelaar met een lagere magnetische drempel. Een lagere magnetische drempel laat dan toe de beveiliging van de personen te verzekeren. Voor automaten betekent dit een andere curve van automaat kiezen. Voor een vermogenschakelaar betekent dit het plaatsen van een andere losser. 2. Een grotere kabeldoorsnede nemen. Deze zal er immers voor zorgen dat de impedantie zal dalen met als gevolg dat de foutstroom zal stijgen en bij een zekere kabeldoorsnede groter zal zijn dan de magnetische stroom. Eens groter dan de magnetische stroom zal de automaat uitschakelen. 3. Plaatsen van een differentieelinrichtring. Dit wordt enkel gedaan wanneer vorige methoden niet helpen om de beveiliging te garanderen. Een differentieelinrichting zal de foutstroom, in een TN net heel groot, ogenblikkelijk detecteren en onderbreken. Deze methode kan aangeraden worden wanneer kringen stopcontacten voeden waarop soepele geleiders op aangesloten zijn. De lengte van deze geleiders is meestal onbekend waardoor de berekening van de maximale lengte niet meer voorspelbaar zal zijn.

De kringen van het project ( verlichting en stopcontacten ) waar de maximale lengte overschreden wordt, zullen voorzien worden van een automaat met een B curve. We krijgen dan een Imagn die tussen 3 en 5 keer de Inom ligt. Dit betekent dat de noemer in de formule zal dalen met als gevolg een grotere maximale lengte van de kabel.

Kim Stevens


96

De kabeldoorsneden vergroten zullen we zoveel mogelijk vermijden. Het spreekt voor zich dat dit een aanzienlijke meerkost zal teweegbrengen op de kostprijs van de installatie.

Enkel kring 14 van de verlichting in het ALSB zal door een verandering in de curve van de automaat nog niet beveiligd zijn, waardoor we dus genoodzaakt zijn om een differentieelinrichting te plaatsen.

Kim Stevens


97

10 VERGELIJKING TT EN TN NETSTELSEL Aangezien het vroegere gebouw van het project uitgevoerd was in TT, zal de aanpassing van het gebouw naar zijn nieuwe situatie ook uitgevoerd worden in TT. De installatie werd zowel uitgerekend in TT en TN. Al gauw merkt men dat er voordelen en nadelen in het spel zijn wanneer men voor één van de netstelsels kiest.

10.1 TT netstelsel De veiligheid van de personen in dergelijke netstructuur kan pas gegarandeerd worden wanneer men gebruik maakt van differentieelschakelaars. De ideale veiligheid kan geboden worden wanneer men een differentieelschakelaar aan kop van de installatie plaatst. Dit heeft dan wel als nadeel dat wanneer er een fout optreedt, b.v. een massasluiting in een elektrisch apparaatje, de volledige installatie uitgeschakeld wordt.

Door afzonderlijke delen van de installatie dus te voorzien van een differentieelautomaat zal natuurlijk ook de kostprijs in de hoogte gaan, wat dan weer een nadeel is.

Aan de aardingsovergangsweerstand worden in dit netstelsel geen strenge eisen gesteld.

Indien men van een ander netstelsel wil overstappen op een TT netstelsel, dan brengt deze omschakeling veel minder berekeningen met zich mee.

10.2 TN netstelsel De veiligheid van de personen in dit netstelsel kan gegarandeerd worden door gewone automaten of vermogenschakelaars, wat een aanzienlijke vermindering van de kostprijs met zich meebrengt. Maar aan dit voordeel hangt natuurlijk ook een nadeel gebonden. Door het feit dat we rekening moeten houden met maximale lengtes van de kabels, moeten we veel meer berekeningen

Kim Stevens


98

doorvoeren om te controleren of de automaat of vermogenschakelaar wel degelijk voldoende is om de onrechtstreekse aanraking te voorkomen.

Een voordeel in deze structuur is dat we heel wat lengtes kabels kunnen besparen doordat we kunnen vertrekken van een TN - C net. De functie van de nulgeleider en de beschermingsgeleider worden niet door 2 maar door slechts 1 kabel vervult. Eens we aan de 1-fasige kringen komen moeten we natuurlijk overstappen op een TN – S net. Dit voordeel moet zeker ook in rekening gebracht worden aangezien we natuurlijk een kabel uitsparen ten opzichte van TT. En niet te vergeten, we sparen ook wat centjes uit.

10.3 Besluit Als ontwerper zal men meestal zelf moeten bepalen welke netstructuur men toepast aangezien de opdrachtgever weinig of helemaal niets over distributienetten kent. Hierbij moet men dan als ontwerper goed stilstaan bij de gevolgen en de voor – en nadelen die bij een bepaalde netstructuur kunnen optreden. Ook de aard en functie van het gebouw speelt een belangrijke rol bij de keuze.

Kim Stevens


99

11 CONDENSATORBATTERIJ 11.1 Actief en reactief vermogen Vooraleer we de benodigde condensatorbatterij berekenen staan we best eens stil waarom we juist een condensatorbatterij moeten plaatsen. Het is namelijk zo, dat transformatoren, motoren, verlichtingsarmaturen ( TL of PL ) naast een actieve energie voor de levering van de nuttige arbeid ook een reactieve energie nodig voor de opbouw van de magnetische velden. Deze stroom neemt niet mee aan de energieomzetting maar pendelt als het ware tussen het voedingsnet en de gebruiker. We krijgen bij een reactieve belasting te maken met een faseverschuiving tussen de stroom en de spanning. De hoek tussen beide wordt de cos φ genoemd. We krijgen dan voor het actief en reactief vermogen:

P=

3 . U . I . cos φ ( W )

Q=

3 . U . I . sin φ ( Var )

In het project hebben we niet te maken met motoren, de voornaamste oorzaak van reactief of blindvermogen, maar we hebben wel te maken met heel wat verlichtingsarmaturen van het type TL of PL. Beide armaturen bezitten een ballast. In het project is bewust gekozen voor elektronische ballasten. Zodoende hebben we ook geen problemen met de waarde van onze cos φ. Het is nu de bedoeling eens na te gaan hoe groot de condensatorbatterij moet zijn wanneer we werken met conventionele ballasten. Met deze ballasten krijgen we namelijk met een heel slechte cos φ te maken.

11.2 Schijnbaar vermogen We hebben reeds het nut van het reactief en actief vermogen besproken. Nu rest ons nog het schijnbaar vermogen. Deze bepaalt namelijk de belasting van het net en van het transportmedium. Alle apparatuur aanwezig in de elektrische installatie moet namelijk op dit vermogen worden gedimensioneerd. Kim Stevens


100

Dit vermogen is het product van de effectieve spanning en stroom zonder rekening te houden met de faseverschuiving tussen beide.

S=

3 . U . I ( VA )

Uit de vermogendriehoek kunnen we duidelijk het verband zien tussen het actief, reactief en schijnbaar vermogen.

S

Q

Fig. 11.1 Vermogendriehoek

Drie belangrijke formules kunnen uit bovenstaande driehoek worden afgeleid:

cos φ =

P S

S² = P² + Q²

Tg φ =

Kim Stevens

Q P


101

11.3 Nadelen van een slechte arbeidsfactor 11.3.1 Belasting van het voedingsnet

Het is zo dat wanneer een installatie meer reactief vermogen vraagt dat de cos φ kleiner wordt, met als gevolg dat we voor eenzelfde opgenomen actief vermogen een groter schijnbaar vermogen zullen nodig hebben. Dit betekent dan ook dat we een grotere stroom nodig hebben. Het net zal dus een hogere stroom moeten transporteren waardoor natuurlijk ook de verliezen aanzienlijk zullen verhogen. Want de verliezen zijn namelijk evenredig met het kwadraat van de stroom ( I²R: jouleverliezen ).

11.3.2 De kostprijs van reactief vermogen

Naast het feit dat we een hoger vermogen zullen moeten transporteren dan dat er nodig is, zal de energieleverancier natuurlijk dit vermogen ook moeten opwekken. Dit betekent automatisch dat we grotere energiecentrales nodig hebben, andere dimensionering van kabels en transformatoren of tot het plaatsen van hoogspanningscondensatorbatterijen. Omdat de leverancier dit allemaal moet verwezenlijken, zullen ze de klant beboeten naarmate hun cos φ slechter is dan 0.9. Het komt er dus op neer dat de klant zo veel mogelijk moet proberen zijn cos φ te verbeteren of met andere woorden het reactief vermogen zoveel mogelijk beperken of compenseren.

11.4 Compensatie van reactief vermogen Uit de vermogendriehoek kunnen we dus afleiden dat de stroom kan opgesplitst worden in een actieve en reactieve component. De reactieve component zal dus inductieve of capacitieve energie opslaan in de belasting om deze daarna terug af te geven aan het net. We hebben dus te maken met een pendelend vermogen. Wanneer we nu gebruik maken van een condensator dan zal deze de eigenschap bezitten om datzelfde vermogen terug te geven aan het net wanneer een belasting om dit vermogen vraagt. Omgekeerd zal wanneer de belasting het vermogen teruggeeft aan het net, de condensator inspringen en het vermogen leveren aan de belasting.

Kim Stevens


102

Wanneer we nu zodanig onze condensator gaan dimensioneren dat hij evenveel vermogen afgeeft en opneemt als dat de belasting afgeeft en opneemt, dan zorgen we ervoor dat dit vermogen niet meer langs de bron moet passeren maar dat het vermogen binnen de kring condensator en spoel blijft. Meestal worden beide parallel geplaatst. Soms past men seriecompensatie toe. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen bij een duo – schakeling van TL – armaturen.

Fig. 11.2 Vermogenstromen

In bovenstaande figuur zien we duidelijk het verschil tussen niet gecompenseerd en gecompenseerd reactief vermogen. In het linkerdeel zien we dat wanneer de belasting reactief vermogen nodig heeft, dat dit rechtstreeks door het net moet geleverd worden. In het rechterdeel wordt het grootste deel van reactieve energie nodig voor de belasting geleverd door een bijgeschakelde condensatorbatterij. Er zal altijd iets van reactief vermogen overblijven dat door het net moet geleverd worden. Want een cos φ gelijk aan 1 verkrijgen is natuurlijk een utopie.

11.5 Voor – en nadelen van compenseren 11.5.1 Voordelen voor de leverancier

-

De kabels worden ontlast

-

De transformatoren kunnen gebruikt worden voor het vermogen waarop ze gebouwd zijn.

-

Opwekken van minder vermogen

Kim Stevens


103

11.5.2 Voordelen voor de klant

-

De transformator kan beter benut worden

-

We kunnen gebruik maken van kleinere kabels

-

We vermijden een boete van de leverancier

11.5.3 Nadelen

Er kunnen zich problemen voordoen in een net met een sterke vervuiling. We krijgen te maken met harmonischen die een veelvoud zijn van de netfrequentie. Het kenmerk van een condensator is dat hij een lage impedantie heeft voor spanningen met een hoge frequentie want de impedantie van een condensator is omgekeerd evenredig met de frequentie. Wanneer we nu te maken hebben met stromen met een hoge frequentie dan kan het gevaar optreden dat de condensatorbatterij sterk gaat verhitten met een daling van de levensduur als gevolg.

11.6 Bepalen condensatorbatterij 11.6.1 Op basis van elektriciteitsfactuur

Dit is de meest toegepaste methode. Hierbij neemt men de facturen van de laatste 12 maanden. Op de factuur vindt men het te factureren kVarh terug. We nemen hierbij de hoogste waarde van de 12 maanden. Vervolgens bepaalt men de gemiddelde gebruiksduur van de elektrische installatie tijdens deze maand. Het gecompenseerde vermogen dat nodig is, wordt dan als volgt bepaald:

Qc = aangerekende kVarh / werkingsduur

Kim Stevens


104

11.6.2 Op basis van vermogendriehoek

Aangezien in het project een volledige verandering van de elektrische installatie verwezenlijkt wordt, kan men zich niet baseren op de elektriciteitsfacturen. Men zal zich dan baseren op de vermogendriehoek met compensatie.

Qc

S

Q Q'

' P

Fig. 11.3 Vermogendriehoek met compensatie

Hierbij kan men dan afleiden dan het benodigd gecompenseerde vermogen Qc gelijk wordt aan:

Qc = P . ( Tg φ – Tg φ’ )

Er zal dus eerst een reactieve vermogenbalans opgemaakt worden van de enige en belangrijkste bron van reactief vermogen in de installatie. Namelijk de TL en PL armaturen. We gaan hierbij uit dat we men niet compenseerde ballasten te maken hebben. Gemiddeld genomen kan men zeggen dat de cos φ van TL en PL armatuur 0.5 is. We wensen een waarde van 0.95 te bereiken.

De nodige capaciteit van deze condensatoren wordt bepaald aan de hand van volgende formule:

Qc = 3 . ω . C . U²

Kim Stevens

C=

Qc 3.ω.U ²


105

11.7 Condensatorbatterij toegepast op project Zoals reeds gezegd zullen de enige verbruikers die aanleiding geven tot reactief vermogen de TL en PL armaturen zijn. Er zijn namelijk geen motoren aanwezig in het gebouw. Uit de vermogenbalans ( zie bijlage ) kunnen we eenvoudig bepalen welk vermogen we hebben aan TL en PL armaturen. Met dit gegeven kunnen we het reactief vermogen gaan bepalen.

We hebben zo’n 36986W aan TL en PL armaturen. We zullen ongeveer 45kW in aanmerking nemen. We moeten namelijk ook rekening houden met de verliezen door de ballast veroorzaakt. Het totale vermogen van de installatie bedraagt 238985W.

Als cos φ voor de armaturen nemen we een gemiddelde van ongeveer 0.5. We wensen een waarde van 0.95 te bereiken. Een cos φ van 0.5 stemt overeen met een tan φ van 1.73 en een cos φ van 0.95 stemt overeen met een tan φ van 0.329

Het reactief vermogen Q wordt dan als volgt bepaald:

Tg φ =

Q Q = Tg φ . P = 1.73 . 45kW = 77.85kVar P

Het benodigde gecompenseerde vermogen om aan een cos φ te geraken van 0.95 bedraagt dan:

Qc = P . ( Tg φ – Tg φ’ ) = 45kW . ( 1.73 – 0.329 ) = 63.05kVar

Deze waarde stemt overeen met een capaciteitswaarde van:

C=

Qc 63050 = = 418µF/fase 3.ω.U ² 3.2.π .50.400²

Het is wel aan te raden een gespecialiseerde firma te contacteren voor de plaatsing van de condensatoren. Hierbij dient dan ook rekening gehouden te worden met anti – resonantiespoelen ter beveiliging van de condensatorbatterij.

Kim Stevens


106

Kostprijs

Het plaatsen van een condensatorbatterij voor een gecompenseerd vermogen van 65kVar kost zo’n € 1000. Deze batterij bezit dan 6 trappen. De stroommeettransformator is dan in de prijs inbegrepen. Deze TI dient dan over 1 fase of over een rail van het barenstel geschoven te worden. De secundaire van de TI is dan verbonden met de meeteenheid van de condensatorbatterij. Afhankelijk van het reactief vermogen worden dan meer of minder trappen ( condensatoren ) ingeschakeld.

11.8 Wijze van compenseren In het project wordt geopteerd voor globale compensatie. De condensatorbatterij staat dan aan kop van de installatie ( aan de klemmen van de transformator ). We kunnen nu kiezen tussen vaste compensatie of een variabele compensatie. Het vaste type zal een constant reactief vermogen leveren ongeacht de belasting. Een variabele condensatorbatterij zal met behulp van een regelaar het reactief vermogen leveren afhankelijk van de op dat moment aanwezige belasting. Hierbij wordt er constant de waarde van de stroom en de cos φ in het oog gehouden. Afhankelijk van deze waarden zal de regelaar in trappen meer of minder condensatoren inschakelen. Het inschakelen van deze condensatoren gebeurt met behulp van contactoren. De stroom wordt hierbij gemeten met een stroomtransformator met een verhouding van een bepaalde stroomwaarde op 5A.

Fig. 11.4 Wijze van compenseren

Kim Stevens


107

Individueel:

Hierbij zal de reactie energie ter plaatse aan de verbruikers toegediend worden. We krijgen hier een optimale benutting want het schijnbaar vermogen wordt op een minimum gebracht alsook de jouleverliezen. Niet economisch genoeg voor kleine verbruikers. Dikwijls wordt het onderhoud verwaarloosd.

Gegroepeerd:

Deze compensatie wordt vooral doorgevoerd wanneer we met een productieafdeling of ateliers te maken hebben. Nadeel is dat de voedingskabels naar de verbruikers niet gecompenseerd worden. In het stroomopwaartse gedeelte worden de kabels wel gecompenseerd.

Globaal:

De compensatie wordt hier geplaatst aan kop van de installatie. Dit met het nadeel dat de kabels van de ganse installatie niet ontlast worden van de blindstroom. Het biedt wel het voordeel dat het onderhoud heel wat gemakkelijker kan uitgevoerd worden.

Gecombineerd:

Deze manier is de meest toegepaste. Aan de hand van de voordelen en nadelen van vorige besproken compensatiemogelijkheden bekomt men door combinaties te maken de optimale compensatie van de elektrische installatie.

Kim Stevens


108

12 OPBOUW HOOGSPANNINGSCABINE 12.1 Inleiding In dit gedeelte spitsen we ons toe op de hoogspanningscabine. De elektrische installatie is reeds volledig berekend. Nu rest ons nog de uiteindelijke aansluiting op het hoogspanningsnet. Hiertoe vertrekt er een kabel 2x(4x50mm²) + 25mm² van de beveiliging in het ALSB naar de HS – cabine. Daar wordt ze aangesloten op de beveiliging die de transformator beveiligt. Hoe de hoogspanningscabine in elkaar steekt en hoe de verschillende onderdelen opgebouwd zijn en met elkaar samenwerken, wordt verderop in het hoofdstuk behandeld. Eerst is het noodzakelijk dat we een korte kennis verschaffen over welke hoogspanningsschakelaars men kan gebruiken en welke effecten er optreden wanneer men deze opent. Hierbij hebben we het dan voornamelijk over de boog die ontstaat bij het openen van een hoogspanningschakelaar. Hetgeen besproken wordt in dit hoofdstuk is conform het AREI, de VREG en BFE.

12.2 Hoogspanningschakelaars De schakelaars kan men in 3 groepen indelen als men ze indeelt volgens hun onderbrekingsvermogen. We hebben:

•

Vermogenschakelaar

•

Lastschakelaar

•

Scheidingsschakelaar

12.2.1 Vermogenschakelaar

Deze schakelaars zijn in staat om kortsluitstromen te onderbreken. Ze moeten dit bovendien een aantal keer na elkaar kunnen doen. Hierbij kunnen we opnieuw een onderscheid maken volgens het onderbrekingsmilieu waarin de schakelaar zich bevindt.

Kim Stevens


109

1. De schakelaar bevindt zich in SF6 2. De schakelaar bevindt zich in lucht ( persluchtschakelaars ) 3. De schakelaar bevindt zich in olie ( klein – olievolumeschakelaars ) 4. Vacuümschakelaars.

Waar men vroeger vooral persluchtschakelaars op hoogspanningsgebied gebruikte, maakt men nu meestal gebruik van SF6 – schakelaars. Op middenspanningsgebied gebruikt men vooral SF6 – schakelaars en vacuümschakelaars. Deze laatste hebben de klein – olievolumeschakelaars verdrongen. Maar in wat oudere HS – cabines vindt men deze voornamelijk nog terug. Op laagspanningsgebied weten we intussen al dat we een grote variëteit aan schakelaars ter beschikking hebben.

12.2.2 Lastschakelaar

Met deze schakelaar kan men slechts gewone belastingsstromen onderbreken. Kortsluitstromen onderbreken is met deze onmogelijk. Daarom zal men deze altijd in combinatie met zekeringen moeten uitvoeren. Het principe is eigenlijk identiek aan de vermogenschakelaar maar ditmaal met een lager onderbrekingsvermogen. Een variante op deze schakelaar is de lastscheidingsschakelaar.

12.2.3 Scheidingschakelaar

Deze schakelaars hebben niets van onderbrekingsvermogen. Dit betekent dat ze enkel mogen bediend worden in de stroomloze toestand. Ze worden altijd gecombineerd met ofwel lastschakelaars of vermogenschakelaars daar deze niet altijd de volledige onderbreking verzekeren. Met de scheidingschakelaar heeft men trouwens een visuele scheiding van de keten.

Ze zijn van vitaal belang om onderhoudswerken of inspecties uit te voeren. De eigenlijke uitschakeling gebeurt als volgt: Een persoon maakt gebruik van een geïsoleerde stok met een open ring aan het uiteinde ervan. Deze haakt in het oog van de messen op de schakelaar, dit alles terwijl de persoon gummihandschoenen draagt en geïsoleerd van de grond op een bankje staat.

Kim Stevens


110

12.2.4 SF6 – schakelaar

Aangezien heden ten dage vooral gebruik gemaakt wordt van SF6 – schakelaars op MS en HS, zal deze ook van toepassing zijn voor het project. Daarom volgt er een korte beschrijving van de werking van deze schakelaar zodat we achteraf een goed idee verkrijgen van wat er nu juist gebeurt wanneer een kortsluitstroom moet onderbroken worden.

SF6 - schakelaars hebben heel wat voordelen ten opzichte van andere schakelaars. De boog die ontstaat bij het uit elkaar gaan van de contacten is voor dezelfde stroomsterkte kleiner in doorsnede. Dit betekent automatisch een kleiner boogvolume. Hieruit volgt dat de warmte die ontstaat tijdens de boogfase sneller kan afgevoerd worden. Nog een voordeel is dat wanneer men het gas onder lichte overdruk gebruikt, de contacten van de schakelaar minder onderhoud vereisen en dat we hogere kortsluitstromen kunnen onderbreken.

Wanneer een kortsluitstroom gedetecteerd wordt, zullen de messen ( contacten ) van de schakelaar zich van elkaar verwijderen en zal er een boog ontstaan. Er zijn twee manieren waarop het blusgas kan toegevoerd worden aan de bluskamer in de schakelaars. Enerzijds voeren we het gas onder een verhoogde druk toe aan de bluskamer vanuit een uitwendig reservoir. Anderzijds kunnen we gebruik maken van de stroom ( boog ) om een gasstroming vanuit de bluskamer naar de boog te verkrijgen. De stroom zal dan voor een voldoende drukverschil zorgen in de bluskamer.

De schakelaar zal dus eigenlijk de energie inherent aanwezig in de boog gebruiken om een drukverschil te verwezenlijken in de bluskamer om zo uiteindelijk de boog te blussen bij de nuldoorgang van de stroom.

Tijdens het aanwezig zijn van de boog, zal de warmte van de boog aangewend worden om aan één kant van de drukkamer de druk op te bouwen zodat we een drukverschil krijgen. Het SF6 gas kan niet langs de contacten ontsnappen omdat de boog die ruimte tussen de contacten inneemt. De schakelaar is nu zodanig opgebouwd dat wanneer het gas een drukverschil heeft opgebouwd, het gas tijdens de stroomnuldoorgang de aanwezige gassen zal deïoniseren en zo de boog zal doven en tevens voorkomen dat de boog heropkomt.

Kim Stevens


111

De boog bevindt zich namelijk in een ionisatie toestand. Met behulp van het gas zullen de aanwezige en ontstane ladingsdragers in de boog verwijderd worden en wordt er gedeïoniseerd.

12.3 Hoogspanningscabine 12.3.1 Eisen gesteld aan de hoogspanningscabine 12.3.1.1 Plaats en toegankelijkheid van de cabine

De cabine bevindt zich op het gelijkvloers van een gebouw of langs de openbare weg. De afstand tussen de cabine en de openbare weg moet zo klein mogelijk zijn. Als deze afstand groter is dan 20m, dan kan de distributienetbeheerder eisen dat langs de openbare weg een schakelcabine moet geplaatst worden. Indien de cabine op een redelijke afstand verwijderd is van de bebouwde zones dan kan men telesignalisatie van het elektrische materieel opleggen. In speciale omstandigheden mag de cabine ook geplaatst worden op de kelderverdieping van het gebouw. Dit alleen als de distributienetbeheerder daar toestemming voor gegeven heeft. In het project zal de cabine geplaatst worden los van het gebouw langs de openbare weg.

12.3.1.2 Ligging buizen en aansluitkabels

De ligging van de buizen en aansluitkabels wordt afgesproken met de beheerder van het net en zodanig dat de voedingsleidingen naar de cabine zo kort mogelijk worden gehouden. De ligging moet ook altijd zodanig zijn dat over de volledige lengte van de kabels gemakkelijk herstellingen kunnen uitgevoerd worden. Per aansluitkabel moet er in de buitenmuur van de cabine een buis voorzien worden met een minimale diameter van 150mm. Dit is duidelijk te zien in figuur 12.7. Deze figuur geeft het grondplan weer van de cabine. In de buitenmuur zijn er 3 buizen van 160mm en 1 buis van 75mm aangebracht. Deze zijn de drie aansluitkabels en de aardingskabel. De kabels die in de cabine aangebracht zijn moeten goed vastgeankerd worden om eventueel te kunnen weerstaan aan de hoge elektrodynamisch krachten die kunnen optreden bij fouten in de cabine.

Kim Stevens


112

12.3.1.3 Verluchting

Aangezien er geëist wordt dat de temperatuur in de cabine niet boven de 40° C mag komen, zal er een noodzakelijke ventilatie aangebracht moeten worden. Daarvoor zullen er in de cabine twee openingen voorzien worden. Het ene ventilatierooster zal op ongeveer een hoogte van 2m komen ter hoogte van de transformator. Het andere ventilatierooster zal aangebracht worden in de deur van de cabine. Op deze manier zullen we een natuurlijke luchtcirculatie bekomen. Afhankelijk van het vermogen van de transformator zal er een geforceerde ventilatie noodzakelijk zijn. Aangezien we maar met een transformator van 250kVA zitten, zal dit niet nodig zijn.

12.3.1.4 Verlichting en stopcontacten

Aangezien het gebruik van vensters verboden is moet er kunstmatige verlichting aangebracht worden. Hierbij moeten we in het lokaal een minimum verlichtingsterkte van 120 lux bekomen. Bovendien moeten we twee verlichtingsarmaturen plaatsen zodat er geen hinderlijke schaduw aanwezig is. Ze mogen ook niet boven transformator en het HS – gedeelte hangen. Onderstaande fiche toont een berekening van de verlichtingssterkte in de cabine. Hieruit volgt dat we met twee armaturen van 58W ruimschoots aan de vereiste verlichtingsterkte komen.

Fig. 12.1 Verlichtingsterkte in cabine

Kim Stevens


113

De stopcontacten en de verlichting moeten uitgevoerd worden in isolatieklasse 2. Beiden worden bij voorkeur ook best aangesloten stroomopwaarts van de algemene laagspanningsschakelaar. Er moet dan wel duidelijk een bord aanwezig zijn die aanduidt dat beiden onder spanning staan zelfs als de laagspanningsschakelaar onderbroken is.

12.3.1.5 De aarding

Volgende onderdelen moeten aan de HS – aardingselektrode worden verbonden:

•

De hoogspanningsmassa

•

De aardingsklemmen van de verschillende transformatoren

•

Eventueel de secundaire wikkelingen van de meettransformatoren

•

De schermen van de verschillende HS – kabels

•

De aarding van de verlichting en stopcontact

•

…

De hoofdaardingsklem moet zich buiten de cellen bevinden en moet gemakkelijk bereikbaar zijn. Bovendien moet er ook voldaan worden aan het AREI in verband met het ontstaan van gevaarlijke contactspanningen en stapspanningen.

12.3.1.6 Compartimenten in de cabine

De cabine zal opgebouwd worden met een compartiment voor de transformator een tussenwand en tenslotte de hoogspanningscellen. De cellen bevatten achtereenvolgens een aankomstcel, vertrekcel, beveiligingcel en meetcel. De cellen aanwezig moeten een minimum breedte bezitten van 500mm. Figuur 12.8 toont de schikking van de cellen in de cabine terwijl figuur 12.9 het vooraanzicht weergeeft van de cellen. Iedere cel moet afgesloten worden met een deur. In de deur is een opening voorzien die toelaat de schakelaar te bedienen. Op iedere deur moet ook een elektrisch schema aangebracht worden die de situatie beschrijft van die bepaalde cel en ook de naam van de cel.

Kim Stevens


114

12.3.2 De aankomstcel en vertrekcel

Toegepast op het project vinden we in de aankomstcel en de vertrekcel bevindt een lastscheidingschakelaar in SF6 gas ( Q01 en Q02 ) met aardingsmessen en een spanningsaanduider ( H01-H06). Deze laatste geeft via LED's een aanduiding of er spanning aanwezig is in de drie fasen.

Fig. 12.2 SF6 - schakelaar

In figuur 12.9 wordt alles duidelijk geïllustreerd. De driehoek in de figuur stelt de hoogspanningsmof voor. Deze dient om de toekomende hoogspanningskabel aan te sluiten om dan uiteindelijk de verbinding te kunnen maken met de schakelaar.

Om concreet te zijn maken de aankomst – en vertrekcel eigenlijk deel uit van een lus waarop meerdere hoogspanningscabines zijn op aangesloten. Zie figuur 12.3. Stel nu dat de hoogspanningscabine van het project HS – cabine 2 is en de lastscheidingsschakelaar moet onderbroken worden. We schakelen deze dus uit. We moeten ook nog de lastscheidingschakelaar in de aankomstcel van HS – cabine 3 uitschakelen. Wanneer we dit gedaan hebben, krijgen we geen stroom meer via de HS – cabine 3. Maar dit betekent niet dat onze installatie zonder stroom komt te zitten want we krijgen nog altijd stroom via HS – cabine 1. De stroom komt gewoon via de vertrekcel in HS – cabine 1 aan in de aankomstcel van HS – cabine 2. Dit alles omdat de cabines aangesloten zijn in een lusstructuur. Nu moet wel goed opgelet worden. Het betekent niet omdat de schakelaar uitgeschakeld is dat we er nu gewoon mogen aan werken. Er komt namelijk nog altijd stroom toe op de contacten van de schakelaar. In de figuur aangeduid met de pijl. Om dit op te lossen zijn er op de schakelaar ook aardingsmessen aangesloten. Wanneer we deze nu inschakelen kan de stroom via de aarde afvloeien. We sluiten dus eigenlijk de kabels Kim Stevens


115

kort naar de aarde. Dit kan indien het om grotere vermogens gaat, gepaard gaan met een luide knal wegens de grote energie die vrijkomt. We hebben als het ware te maken met een condensator. Tussen de aardingsmessen en schakelaar zelf is er een mechanische afhankelijkheid. Dit betekent dat de schakelaar nooit kan inschakelen als de aardingsmessen ingeschakeld zijn. Het omgekeerde geldt ook. Zolang de schakelaar ingeschakeld is kunnen de aardingsmessen niet ingeschakeld zijn.

Fig. 12.3 HS - cabines in lusstructuur

12.3.3 Beveiligingscel

Deze cel is identiek als de aankomst – en vertrekcel opgebouwd uit een lastscheidingschakelaar met aardingsmessen maar ditmaal ook uitgevoerd met HOV – zekeringen. Aangezien een lastscheidingschakelaar enkel normale belastingstromen kan onderbreken moet deze schakelaar dus altijd voorzien worden samen met zekeringen zodat er ook kortsluitstromen kunnen onderbroken worden. Wanneer er dan een kortsluitstroom optreedt dan zullen de HOV – zekeringen doorsmelten. Deze doorsmelting geeft als gevolg dat er een mechanisme in werking treedt die uiteindelijk de lastscheidingschakelaar uitschakelt. De combinatie van deze schakelaar met de zekeringen geldt tot en met transformatoren van 800kVA en indien de dienstspanning groter of gelijk is aan 10kV. Indien we met een groter vermogen te maken hebben dan 800kVA, dan moeten we in plaats van de schakelaar en de zekeringen gebruik maken van een HS – vermogenschakelaar met een autonome beveiligingsketen zonder externe voedingsbron. De schakelaar die hierbij gebruikt wordt zal van het type SF6 zijn of zal een klein – olievolumeschakelaar zijn.

Kim Stevens


116

De instelling van deze schakelaar wat betreft de tijd waarop gereageerd moet worden vergt een kleine berekening. Deze instelling moet niet gebeuren door de hoogspanningsklant maar zal door de distributienetbeheerder uitgevoerd worden. Er geldt trouwens altijd dat de aankomst – en vertrekcel nooit mogen betreden worden door onbevoegden en enkel door de netbeheerders.

In het HS – ééndraadsschema zien we ook een spoel. Wanneer de transformator thermisch overbelast geraakt en dus te warm krijgt, zal dit gedetecteerd worden aan de hand van een PTC weerstand. Door dit feit zal de spoel in de beveiligingscel bekrachtigd worden en zal door inductieve werking van de spoel op de schakelaar deze laatste uitschakelen. Hierbij zal Q05 dienst doen als beveiliging van de spoel.

HS – vermogenschakelaar met indirecte beveiliging

De indirecte beveiliging kan op twee vermogenschakelaars gemonteerd worden: de SF6 – schakelaar en de olie – arme vermogenschakelaar. Dit geheel is uit drie grote delen opgebouwd: stroomtransformatoren, een beveiligingsrelais en een uitschakelspoel. Het beveiligingsrelais zal niet gevoed worden vanuit een externe bron maar rechtstreeks door de stroomstransformatoren die in de beveiliging zijn aangebracht. Het is niet de bedoeling de volledige werking van de vermogenschakelaar uit te leggen. Het kan wel handig zijn om te kunnen berekenen in welke tijd de schakelaar zal uitschakelen wanneer er een foutstroom optreedt. Daarom volgt er nu een klein voorbeeld. Om aan de slag te kunnen moeten we wel over de uitschakelcurven beschikken. Welk type curve men moet gebruiken moet nagevraagd worden bij de distributienetbeheerder.

Kim Stevens


117

Voorbeeld:

Gegeven:

We beschikken over een vermogenschakelaar met een tijdsvermenigvuldigingsfactor van ti = 0.1s. De dienststroom bedraagt 750A en we gebruiken een stroomtransformator van 300/1. De curve die men nagevraagd heeft is een normal inverse curve.

Gevraagd:

Met welke tijdsvertraging zal een foutstroom I van 1500A onderbroken worden?

Oplossing:

Fig. 12.4 Uitschakelcurve

Uit de curve zien we dat we de verhouding I op Is nodig hebben. Dit wordt dan 1500 op 750. We hebben een verhouding van 2. Samen met de tijdsvermenigvuldigheidsfactor van 0.1s bekomen we een tijdsvertraging van ongeveer 1s. Een foutstroom van 1500A zal na 1s onderbroken worden.

Kim Stevens


118

12.3.4 Meetcel

Een hoogspanningsmeting is noodzakelijk wanneer het vermogen van de transformator 250kVA bedraagt. Toegepast op het project is een meting noodzakelijk. De meetcel is opgebouwd uit 3 stroommeettransformatoren ( TI ) en 3 spanningsmeettransformatoren ( TP). De secundaire van de TI’s dienen om de eigenlijke stroom te kunnen meten. Hierbij geldt een verhouding van 50/5. De secundaire van de TP’s dienen om de teller te kunnen voeden. Hierbij geldt dan een verhouding van 11000/110. De nauwkeurigheid van de TI bedraagt 5VA en van de TP 15VA. Onderstaande figuur schets duidelijk hoe we de meting moeten realiseren. Bruin, grijs, rood en blauw zijn dus de verbindingen van de TP naar de teller, de eigenlijke voeding. De verbindingen met S1 en S2 stellen dan de stroommeting voor. We hebben dus 4x2.5mm² voor de TP’s en 6x2.5mm² voor de TI’s.

Fig. 12.5 HS - meting via 3 wattmetermethode

Kim Stevens


119

12.3.5 Karakteristieken van de HS – schakelapparatuur

Onderstaande tabel geeft de algemene minimum vereisten weer dat de HS – schakelapparatuur moet bezitten gebaseerd op het VREG.

Tabel 12.1 Karakteristieken HS - apparatuur

Specificatie

Waarde

Toegekende spanning Ur

17.5kV

Toegekende permanente stroom Ir

630A

Korteduurstroom Ith

20kA – 1s

Piekwaarde van de stroom Idyn

50kA

Korteduurstroom van de aardingskringen

2kA – 1s

Weerstand tegen interne boog

14kA – 1s

Spanningsaanduiders bij netten ≥ 10kV

10-16kV

netten < 10kV

5-11 kV

Opwarmingsproef – gedissipeerd vermogen van de smeltveiligheden

63W

De waarde van de HOV – smeltzekeringen in de beveiligingscel worden bepaald aan de hand van volgende tabel. Hierbij hebben we enkel het schijnbare vermogen van de transformator nodig om de stroomwaarde van de zekeringen te weten te komen. We hebben gekozen voor een transformator van 250kVA. Deze bezit een primaire nominale stroom van 13.1A. Inderdaad:

Inom =

S 11000. 3

=

250000 11000. 3

= 13.12A

Tabel 12.2 Keuze HOV - smeltzekeringen

Kim Stevens


120

Gecombineerde lastscheidingschakelaar met Schijnbaar vermogen transformator Primaire nominale stroom

HOV - smeltzekeringen Beveiliging tegen

Beveiliging tegen

kortsluiting

overbelasting

50

2.6

10

100

5.3

12.5

160

8.4

20

250

13.1

25

genschakelaar of met

315

16.6

32

andere schakelaars.

400

21

40

Volgens AREI arti-

500

26.3

50

630

33.1

63

800

42

80

1000

52.5

Vanaf 800kVA gebruik maken van HS –

1250

65.7

vermogenschakelaar i.p.v. lastscheidingscha-

Met LS – vermo-

kel 134

kelaar met HOV - zekeringen

12.3.6 Bepaling kabeldoorsneden in de cabine

De kabel die gebruikt wordt om een verbinding te maken tussen de LS – klemmen op de transformator en de LS – vermogenschakelaar direct stroomafwaarts van de transformator, moet de volledige stroom die de transformator kan geven, kunnen laten vloeien. De transformator van 250kVA in het project zal een secundaire nominale stroom kunnen voeren van 360A. Een kabel met een doorsnede van 185mm² kan een stroom voeren van 380A. We zullen hier geen kabel nemen van 185mm² maar twee kabels van 70mm². Deze kabel kan een stroom voeren van 200A. We nemen dus als verbinding 3 keer 2 kabels van 70mm². Deze kabel is van het type XVB. De hoogspanningskabel tussen de meetcel en de HS – klemmen van de transformator moet minimum 16mm² bedragen. Mits enige reserve nemen we 25mm². Deze kabel is van het type EXECVB.

Kim Stevens


121

Opmerking:

Normaal bevinden er zich doorvoerisolatoren op de transformator om de verbinding te maken tussen de wikkelingen van de transformator en de uitwendige klemmen. Het uitwendige oppervlak van deze isolatoren is meestal geribd. Dit heeft als doel om het kruippad te vergroten om zo de lekstromen te beperken. Bovenaan deze isolatoren bevinden zich aansluitmoeren om de hoogspanningskabel op aan te sluiten. Dit heeft als nadeel dat er geen aanrakingsvrije werking mogelijk is. Om aan dit probleem tegemoet te komen maakt men gebruikt van zogenaamde elastimolds. Dat is eigenlijk een soort verbindingsstuk waarop de HS – kabel kan op aangesloten worden. Het andere uiteinde van het verbindingstuk wordt dan aangesloten op de HS – klemmen van de transformator. Dit zorgt eigenlijk voor een aanrakingsvrije werking. Deze verbindingstukken zijn dan ook zodanig opgebouwd dat lekstromen zoveel mogelijk beperkt worden. Op onderstaande figuren zien we duidelijk het concept ervan. Op de rechtse figuur zien we de drie hoogspanningskabels ( rood, geel en blauw ) toekomen op de elastimold. Deze techniek wordt niet alleen toegepast op de transformator maar ook waar er andere aansluitingen van de HS – kabel moeten gebeuren.

Fig. 12.6 Elastimolds - verbindingstuk

Kim Stevens


122

Fig. 12.7 Grondplan HS - cabine

Kim Stevens


123

HR

DEBA

HR

DEBA

HR

DEBA

DEBA

HR HR

DEBA DEBA

HR HR

DEBA

HR

DEBA

HR

DEBA

Fig. 12.8 Detailtekeningen transformator en HS - cellen

Kim Stevens


124

Fig. 12.9 HS – ééndraadschema

Kim Stevens


125

12.3.7 Gekozen HS – apparatuur

Figuur 12.9 geeft een visueel beeld over hoe de verbindingen gebeuren in de verschillende cellen van de cabine. Aan de hand van dit schema kan men dan in onderstaande tabel terugvinden welk type van schakelapparatuur we gebruiken.

Tabel 12.3 Gegevens HS - apparatuur

H01 tot H09 Q01 en Q02 Q03 Q04 Q05 Q06 Q07 Q08 T01 tot T03 T04 tot T06 T07 F01 tot F03

Spanningsaanduiders: voor elke fase 1 3-polige lastscheidingschakelaar in SF6 gas 17.5kV – 630A – 25kA en aardingsmessen met een inschakelvermogen van 63kA 3-polige lastscheidingschakelaar in SF6 gas 17.5kV – 630A – 25kA en aardingsmessen met een inschakelvermogen van 63kA 4-polige scheider 32A met zekeringen van 10A 2-polige scheider 32A met zekeringen van 10A ( beveiligen van de spoel ) 2-polige scheider 32A met zekeringen van 16A ( beveiligen stopcontacten en verlichting ) 4-polige LS – vermogenschakelaar Compact NS400N Hoofdschakelaar van het ALSB Stroomtransformatoren voor HS – telling 50/5A, nauwkeurigheid van 5VA Spanningstransformatoren voor HS – telling 11000/110V, nauwkeurigheid van 15VA Vermogenstransformator van 250kVA HOV – smeltzekeringen van 25A

12.4 Compacte HS – schakeleenheid Hetgeen hiervoor besproken, betreft een HS – cabine met telkens aparte cellen voor vertrek, aankomst, meting en beveiliging. Tegenwoordig wordt alles geïntegreerd in een compacte vorm die identiek dezelfde functionaliteiten biedt op gebied van reglementering en beveiliging. Deze eenheid verenigt dus in zeer compacte vorm alle middenspanningsfuncties zoals de aansluiting, de voeding en de beveiliging van 1 of 2 HS – transformatoren. Op het gebied van schakelaars is er ook niets anders. De beveiliging wordt opnieuw verzekerd door gecombineerde lastschakelaars met zekeringen tot 800kVA of door vermogenschakelaars met autonoom beveiligingsrelais in geval van zwaardere transformatoren.

Kim Stevens


126

Deze eenheid is ook gemakkelijk uitbreidbaar. Er kunnen namelijk extra modules aan de eenheid gekoppeld worden. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer men ook over een HS – meting moet beschikken ( wanneer het transformatorvermogen boven de 250kVA ligt ). Op onderstaande figuur zie je links en rechts de compacte eenheid vergezelt met de transformator.

Fig. 12.10 Compacte eenheid

Deze techniek gecombineerd met een geprefabriceerde cabine voor buitenopstelling levert een goedkope manier op om de installatie op het HS/MS net aan te sluiten. De compacte eenheid kan simpelweg via het dak in de cabine aangebracht worden.

In het project zal deze techniek toegepast worden. Het betreft een compacte betreedbare prefabcabine.

Fig. 12.11 Geprefabriceerde HS - cabine

Kim Stevens


127

13 UPS 13.1 Inleiding Een UPS ( uninterruptible power supply ) wordt gebruik omwille van twee redenen. Enerzijds zal een UPS dienst doen als back – up wanneer we met een netspanningsuitval te maken hebben, anderzijds is het zo dat tegenwoordig de toegepaste spanning voor de gebruikers heel wat achteruit gegaan is ten opzichte van vroeger. Veel gebruikers bevatten nu schakelende voedingen met als gevolg dat er heel wat hogere harmonischen aanwezig zijn. Deze kunnen als gevolg hebben dat we een slechtere werking verkrijgen van de verbruikers. Een UPS zal hierbij als functie hebben om de kwaliteit van de netspanning te verbeteren. We kunnen te maken hebben met 5 soorten netvervuiling zoals op bijgaande figuur te zien is. De 5 soorten worden kort besproken met als voorbeeld wat de impact kan zijn op een PC.

Fig. 13.1 Netvervuiling

1. Een black – out: dit is het volledig wegvallen van de netspanning gedurende een welbepaalde tijd. Oorzaken hiervan kunnen zijn: een te grote stroomafname, bliksem, menselijke fouten,… Dit kan als gevolg hebben dat bijvoorbeeld de Pc’s in de burelen onherroepelijk beschadigd zijn.

2. Een spanningdip: we krijgen een korte daling in de netspanning. Een mogelijke oorzaak hierbij kan zijn dat er in de buurt zware apparatuur opgestart wordt. De Pc’s kunnen hierbij gaan resetten met alle gevolgen van dien in verband met data die niet opgeslagen werd. Kim Stevens


128

3. Een overspanning: een stijging in de netspanning door bijvoorbeeld zware apparatuur die uitgeschakeld werd. Dit kan leiden tot een kortere levensduur van de Pc en mogelijke defecte componenten van de Pc.

4. Een spanningspiek: we krijgen plots een kortstondige toename in de spanning. Meestal is de bliksem hiervan de oorzaak. Dit kan leiden tot defecte harddisks, voedingen,…

5. Ruis: de elektromagnetische storingen ( EMI ) en radio – frequente storingen ( RFI ). Hierdoor krijgen we fluctuaties in de netspanning. De Pc kan hierbij blokkeren of fouten genereren in data.

Het kan dus heel handig zijn een UPS toe te passen op de elektrische installatie. We kunnen twee grote groepen detecteren. Voor de heel grote vermogens gebruiken we dynamische of roterende UPS’en. Voor de wat kleinere vermogens maakt men gebruik van statische UPS’en. De dynamische kunnen uitgevoerd worden met een vliegwiel of met batterijen voor de energievoorziening. De statische UPS’en kunnen nog onderverdeeld worden in de online en offline UPS’en. Dit hoofdstuk zal de verschillende types wat nader toelichten om dan uiteindelijk met de nodige kennis ervan dit toe te passen op de elektrische installatie ( het project ).

13.2 Dynamische UPS 13.2.1 Vliegwiel als energievoorziening

Een vliegwiel wordt gekenmerkt door zijn mogelijk om grote hoeveelheden energie op te slaan. Bij deze toepassing zal een synchrone machine parallel op de lijn komen te staan. Het vliegwiel is verbonden met een synchrone machine. Wanneer we in bedrijf zijn zal de synchrone machine het vliegwiel voeden. De energie die daarbij geleverd wordt, zal opgeslagen worden in het vliegwiel. Wanneer nu een spanningsonderbreking optreedt dan zal de energievoorziening door het vliegwiel gebeuren. Deze laatste zal dan de synchrone machine aandrijven. De synchrone machine zal dan als generator werken en de nodige elektrische energie leveren aan de belasting. Meestal zal de energie van het vliegwiel via de synchrone machine aan een smoorspoel gegeven worden die in de lijn staat. Deze heeft als functie om vervuilingen aan netzijde te

Kim Stevens


129

filteren zodat deze niet aan de belastingszijde terechtkomen. Er wordt bovendien geen blindvermogen uit het net onttrokken. Deze wordt door de machine geleverd. Hoe groter het vermogen is des te korter de tijd dat het vliegwiel de energie kan leveren. Voor een langere autonomietijd zal het vliegwiel dan uiteindelijk worden aangedreven door een dieselmotor.

13.2.2 Batterij als energievoorziening

Onderstaande figuur toont de principiële werking van een dynamische UPS met een batterij als energievoorziening.

Fig. 13.2 Dynamische UPS

In dit type werken we met een speciale motor. Deze motor geeft op de stator zowel motorwikkelingen als generatorwikkelingen liggen. Deze machine is een synchrone machine, we zullen dus geen blindvermogen uit het net onttrekken. Wanneer in dit geval een netonderbreking optreedt dan zal de machine zijn spanning krijgen via de aanwezige batterijen. Op de stator zullen de generatorwikkelingen nu de functie hebben om spanning te leveren aan de belasting. Wanneer de spanning terug komt, zal de batterij via de ene tak constant opgeladen worden terwijl via de andere tak de motor gevoed wordt. De bekrachtiging van de machine geschiedt met behulp van draaiende omvormers ( borstelloze bekrachtiging ). Het voordeel van dit type is dat niet de volledige belastingstroom door de gelijkrichter loopt. Op deze manier zal de laadstroom van de batterijen niet voorzien zijn van de hogere harmonische stromen. Dit ten goede van de levensduur van de batterijen. Kim Stevens


130

13.3 Statische UPS 13.3.1 Online UPS

Voor de kleinere vermogens worden vooral statische UPS’en gebruikt. Deze zijn met vermogenelektronica uitgerust. Bij dit type worden de verbruikers constant gevoed door de UPS. De energie die geleverd wordt zal gefilterd en gestabiliseerd aangeboden worden aan de belasting. We krijgen dus een gelijkrichting van de spanning. Deze spanning zorgt ervoor dat de batterij opgeladen wordt. De uiteindelijke spanning wordt dan wisselgericht en aangeboden aan de belasting. Sommige UPS’s zijn uitgevoerd met IGBT’s in de invertorbrug. Dit heeft als voordeel dat de gelijkgerichte spanning bijvoorbeeld naar 230V kan gebracht worden. We krijgen dan goedkopere batterijen. Deze 230V zal met de aanwezige boost in de invertorbrug naar 400V wisselgericht worden. Wanneer we kortstondig met overbelastingen te maken hebben, dan zullen de verbruikers rechtstreeks door het net gevoed worden via de statische schakelaar. Bij het verdwijnen van de overbelasting keren we terug naar de normale mode. Meestal is er nog een manuele bypass aanwezig. Dit biedt het voordeel dat we een onderhoud kunnen uitvoeren aan de UPS zonder dat de verbruikers daar hinder van ondervinden.

Fig. 13.3 Online UPS

Kim Stevens


131

13.3.2 Offline UPS

Dit type zal vooral gebruikt worden in kantooromgevingen. Bijvoorbeeld om de PC te beveiligen tegen spanningsonderbrekingen. Het enige verschil met het vorige type is dat de UPS niet rechtstreeks in de lijn aanwezig is. In het normale bedrijf wordt de belasting gevoed via de statische schakelaar. Wanneer we een netuitval hebben, zal de batterij aangesproken worden om de energie te leveren. In kantooromgevingen bedraagt de autonomietijd van de batterijen meestal zo’n 10 minuten. Zodoende krijgen we de mogelijkheid alle data tijdig te bewaren en om af te sluiten.

Fig. 13.4 Offline UPS

Aangezien de belastingen niet rechtstreeks door de UPS gevoed worden, zal dit type ongeschikt zijn voor kritische verbruikers.

Kim Stevens


132

13.4 Toegepast op project Het zijn vooral offline UPS’en die in het project kunnen gebruikt worden. Ze zijn compact uitgevoerd. De UPS steek je gewoon in het stopcontact. Op de UPS zijn een aantal stopcontacten aangebracht waarin je dan bijvoorbeeld de voeding van de Pc inplugt. Wanneer er meerdere Pc’s in een ruimte aanwezig zijn, plaats men een UPS in de vorm van een toren. Deze is dan gedimensioneerd op het vermogen van de Pc’s die aanwezig zijn. Dit is ook te zien in volgende figuur.

Fig. 13.5 UPS voor kantoorgebruik

Kim Stevens


133

14 KOSTPRIJSBEREKENING Eens de volledige installatie berekent is en wanneer alles voorzien is op de elektrische schema’s kan een kostprijsprijsberekening gemaakt worden. Deze kostprijsberekening omvat alles. Gaande van de stroomvoorziening, het schakelmateriaal en leidingen naar alles wat te maken heeft met de brandveiligheid en communicatie in het gebouw.

Nr.

Omschrijving

EH

#

Eenheids -

Totaal

prijs A

STROOMVOORZIENING

A.1

Tussenkomst maatschappij

Vast

1

5000

5000

A.2

Betreedbare prefabcabine

GP

1

10000

10000

A.3

HS - uitrusting

GP

1

17000

17000

A.4

Transformator 250kVA

St

1

8000

8000

A.5

Tussenteller

St

1

2500

2500

B

AARDINGEN GP

1

100

100

Alle aardingen conform art. B.1 tot B.10

C

SCHAKELKASTEN

1.1

Elektrisch bord ALSB

St

1

1500

1500

1.2

Elektrisch bord EB polyvalente zaal

St

1

2000

2000

1.3

Elektrisch bord EB polyvalente diensten

St

1

2000

2000

2.1

Overspanningsafleider ALSB

St

1

250

250

2.2

Overspanningsafleider verdeelborden

St

4

50

200

2.3

Overspanningsfijnbeveiliging

St

3

250

750

2.4

Overspanningsbeveiliging coax

St

1

50

50

2.5

Overspanningsbeveiliging PC – netwerk

St

1

50

50

3

Schemerschakelaar

St

1

112

112

4

Digitaal sturingssysteem

4.1

Adresseerbare digitale dimmermodule

St

9

480

4320

Kim Stevens


134

4.2

Bedieningstableau

St

3

134

402

4.3

Programmeeraansluiting

St

1

54

54

4.4

Inputmodule

St

1

230

230

4.5

Bekabeling

GP

1

100

100

D

LEIDINGEN

D.1

Hoofdleiding

1.1

Kabel EXVB 4x150mm² in buis + VOB gl/gr 95mm²

m

50

65

3250

1.2

Buis

m

10

3,5

35

1.3

Graafwerk + heraanvulling

m

50

25

1250

D.2

Voedingskabel

2.1

ALSB naar EB conciërgewoning

m

35

24

840

m

67

14

938

m

70

24

1680

m

50

14

700

m

10

16

160

m

50

35

1750

Kabel XVB 4x10mm² + VOB gl/gr 10mm² in buis 2.2

ALSB naar EB polyvalente zaal Kabel XVB 4x6mm² + VOB gl/gr 16mm² in buis

2.3

ALSB naar EB polyvalente diensten Kabel XVB 4x10mm² + VOB gl/gr 10mm² in buis

2.4

ALSB naar EB HVAC Kabel XVB 4x6mm² + VOB gl/gr 6mm² in buis

2.5

ALSB naar brandcentrale Kabel Rf 1h - 4x2.5mm² + 2.5mm² in buis

2.6

ALSB naar EB lift

2.7

Kabel RF 1h - 4x16mm² + VOB gl/gr 16mm² in buis

2.8

Kabel XVB 5G2.5mm² in buis

m

72

4

288

2.9

Kabel XVB 5G4mm² in buis

m

80

6

480

2.10

Kabel XVB 5G16mm² in buis

m

72

12

864

2.11

Kabel XVB 4x50mm² + VOB 25mm² in buis

m

144

21

3024

D.3

Overige leidingen

a

Opbouw

1

Kabel XVB 3G1.5mm² in buis Tth ¾”

m

626

1

626

2


m

313

1,25

391,25

3


m

214

1,25

267,5

4

Buis Tth ¾”

m

1153

3

3459

Kim Stevens


135

b

Inbouw

1


m

2535

1

2535

2


m

835

1,25

1043,8

3


m

1628

1,25

2035

4

Kabel XVB 5G4mm² in buis Tth 1”

m

41

1,25

51,25

5

Buis Tth ¾”

m

4998

2,5

12495

6

Buis Tth 1”

m

41

2,5

102,5

c

Goot

1

Kabel XVB 3G1.5mm²

m

885

1

885

2

Kabel XVB 5G1.5mm²

m

335

1,25

418,75

3

Kabel XVB 3G2.5mm²

m

1082

1,25

1352,5

4

Kabel XVB 5G4mm²

m

65

1,25

81,25

E

LEIDINGDISTRIBUTIESYSTEMEN

1

Kabelgoot 3600x60

m

135

35

4725

2

Kabelladder 300x60

m

5

35

175

3

Wandgoot in aluminium 125x70

m

63

65

4095

F

INSTALLATIEMATERIAAL

F.1

Schakelmateriaal en stopcontacten

a

Hermetisch opbouw

1

Enkelpolige schakelaar

St

15

15

225

2

Wisselschakelaar

St

9

15

135

3

Verlichte drukknop

St

3

15

45

4

Enkel stopcontact 2 P + A

St

26

16

416

b

Inbouw

1

Schakelaar EP

St

23

12

276

2

Schakelaar DP

St

6

12,5

75

3

Wisselschakelaar

St

3

13

39

4

Wisselschakelaar DP

St

3

13

39

5

Drukknop

St

8

14

112

6

Verlichte drukknop

St

55

13

715

Kim Stevens


136

7

Verklikkerlampje

St

2

15

30

8

Contactdoos 2 P + A

St

78

13

1014

9

Dubbel contactdoos 2 P + A

St

58

24

1392

10

Bedieningspaneeltje open/dicht

St

3

14

42

F.2

CEE stopcontact

2.1

CEE stopcontact 3P + N + A – 400V – 16A

St

1

30

30

2.2

CEE stopcontact 3P + N + A – 400V – 63

St

1

30

30

2.3

CEE stopcontact 3P + N + A – 400V – 125

St

2

30

60

2.4

Vrouwelijk CEE stopcontact mono + A – 230V – 25A

St

15

25

375

2.5

Mannelijk CEE stopcontact mono + A – 230V – 25A

St

15

25

375

2.6

Bordje voor montage mannelijke CEE stopcontacten

St

1

150

150

F.3

Bewegingsmelders

3.1

Plafondinbouw

St

12

150

1800

3.2

Wandinbouw

St

22

150

3300

F.4

Dimmers

4.1

Dimmer drukknop

St

3

150

450

4.2

Dimmer drukknop verlicht

St

11

150

1650

F.5

Vast aansluiting

GP

1

100

100

F.6

Bedieningspaneeltje

St

11

50

550

G

VERLICHTINGSTOESTELLEN

G.1

Types van verlichtingsarmaturen

1.1

Toestel type F3.6/2.36W

St

2

144

288

1.2

Toestel type F3.6/4.18W

St

4

144

576

1.3

Toestel type F5.6/4.18W,dim

St

30

309

9270

1.4

Toestel type F6,p/1.36W

St

7

103

721

1.5


St

11

103

1133

1.6


St

3

202

606

1.7

Toestel type F6,0/2.36W

St

7

103

721

1.8

Toestel type F6.6,p/3.18W

St

2

202

404

1.9


St

2

202

404

1.10

Toestel type F7,0/1.18W

St

3

85

255

1.11


St

6

110

660

Kim Stevens


137

1.12


St

2

30

60

1.13


St

11

30

330

1.14


St

27

30

810

1.15


St

10

40

400

1.16


St

9

40

360

1.17


St

1

69

69

1.18


St

1

69

69

1.19


St

52

88

4576

1.20

Toestel type PT1/PL42W

St

2

153

306

1.21

Toestel type PT1/2PL26W,dim

St

24

279

6696

1.22

Toestel type I1/PL18W

St

2

137

274

1.23

Toestel type I1/2PL18W

St

22

137

3014

1.24


St

13

137

1781

1.25


St

1

137

137

1.26

Toestel type I1/2PL24W,dim

St

10

287

2870

1.27


St

32

287

9184

1.28


St

24

387

9288

1.29

Toestel type I2/PL18W

St

20

110

2200

1.30


St

35

125

4375

1.31

Toestel type I8/12V-50W

St

5

95

475

1.32

Toestel type WT3/1.35W

St

5

58

290

1.33


St

2

58

116

1.34


St

8

58

464

1.35

Toestel type W20/PL18WW

St

5

65

325

1.36

Toestel type WT1/PL32W

St

5

73

365

1.37

Toestel type WT2/12V-50W

St

14

55

770

1.38

Toestel type RT1/60W(met rode lamp)

St

6

57

342

1.39

3-fasige spanningsrail met spots RT1

m

5

134,35

671,75

1.40

Toestel type B2/PL26W

St

1

213

213

1.41

Toestel type BT1/12V-35W

St

5

298

1490

1.42

Toestel type BT2/PL18W

St

5

365

1825

1.43

Toestel type N1.1/1.8W

St

9

100

900

1.44

Toestel type N2/1.8W

St

22

105

2310

1.45

Toestel type N2.1/1.8W

St

22

115

2530

Kim Stevens


138

1.46

Toestel type N3/1.8W

St

12

105

1260

1.47

Toestel type FT2/1.28W

St

4

105

420

1.48

Toestel type IT1,dim/HIT358W

St

5

105

525

G.2

Toneelverlichting

a

Lichtbrug bestaande uit

1

Driehoekige eenheid 30cm, lengte 2m

St

1

194,5

194,5

2

Driehoekige eenheid 30cm, lengte 3m

St

4

195,28

781,12

3

Conische koppeling

St

15

6,98

104,7

4

Spil voor conische koppeling

St

15

1,4

21

5

Spil met draad M8 voor conische koppeling

St

15

2,79

41,85

6

Zelfdichtende moer met draad M8

St

15

0,23

3,45

7

Veiligheidsveertje

St

15

0,18

2,7

8

Ophangelementen/ophangconstructie

GP

1

150

150

b

Andere elementen

1

Schijnwerper 1000W

St

2

374

748

2

Alle toebehoren

St

4

270

1080

H

TELECOMMUNICATIE

H.1

Gestructureerde bekabeling

a

Horizontale koperbekabeling

1

Kabel UTP cat.6 in goot

m

1674

1

1674

2

Kabel UTP cat.6 in buis Tth 3/4"

m

73

1

73

3

Buis Tth 3/4"

m

73

2,5

182,5

b

Data patch - panels en datakasten

1

Cat.6 patch - panels

St

2

950

1900

2

Datakast

St

1

1000

1000

c

Aansluitdozen(data - outlets)

1

Dubbele RJ45 data - outlet cat.6

St

22

25

550

d

Telefonie patch - panels

St

1

504

504

e

Patch - en werkplekkabels

1

Patchcords voor verbinding RJ45 met telefonie patch - panels (3m)

St

20

2,85

57

2

Patchcords RJ45-RJ45 cat.6 (1m)

St

20

2,85

57

f

Metingen en testen

GP

1

200

200

Kim Stevens


139

g

Documentatie

GP

1

100

100

h

As - built documentatie

GP

1

100

100

H.2

Interfonie

2.1

Interfonie wandpost

St

4

125

500

2.2

Voeding

St

1

100

100

2.3

Bekabeling

GP

1

400

400

2.4

Aansluiten en in dienst stellen

GP

1

100

100

H.3

Telefooninstallatie

3.1

Hoofdverdeler telefoon

St

1

30

30

3.2

Telefoonstopcontact

St

3

11

33

3.3

VVT 2P in buis

m

52

1,2

62,4

3.4

Tth buis 3/4"

m

52

2,5

130

3.5


Vast

1

1000

1000

I

BEELD -EN GELUIDSDISTRIBUTIE

I.1

R+TV distributie

1.1

R+TV versterker

St

1

150

150

1.2

R+TV verdeler

St

5

100

500

1.3

R+TV stopcontacten

St

11

25

275

1.4

Coaxkabel in buis Tth 3/4"

m

26

1

26

1.5

Coaxkabel in goot

m

136

1

136

1.6

Ruisarme coaxkabel in buis Tth 3/4"

m

22

1

22

1.7

Ruisarme coaxkabel in goot

m

86

1

86

1.8

Buis Tth 3/4"

m

48

2,5

120

1.9


Vast

1

1000

1000

I.2

Geluidsdistributie

2.1

Verzameling klank ( cafetaria )

St

1

20

20

2.2

Verzameling klank ( regie - kamer )

St

1

20

20

2.3

Luidspreker met aan/uit knop en volumeregelaar

St

14

20

280

2.4

Opbouwluidspreker

St

32

38

1216

2.5

Inbouwluidspreker

St

25

38

950

2.6

Microfoonstopcontacten

St

3

11

33

2.7

Bekabeling

2.7.1

FTP cat 5 in Tth buis 3/4"

m

114

1

114

2.7.2

FTP cat 5 in goot

m

79

1

79

Kim Stevens


140

2.7.3

Luidsprekerkabel in Tth buis 3/4"

m

357

1

357

2.7.4

Luidsprekerkabel in goot

m

79

1

79

2.7.5

Tth buis 3/4"

m

471

2,5

1177,5

J

GEBOUWENBEVEILIGING/BRANDDETECTIE

J.1

Branddetectieinstallatie

1.1

Brandcentrale

St

1

2000

2000

1.2

Optische detector

St

74

53

3922

1.3

Kanaaldetectoren

St

4

53

212

1.4

Thermovelocimetrische detector

St

6

53

318

1.5

Beamdetector

St

8

53

424

1.6

Handbrandmelder

St

19

50

950

1.7

Bewakingsmodule

St

4

35

140

1.8

Stuurmodule

St

1

35

35

1.9

Tele - oproep

St

1

35

35

1.10

Sirene

St

8

35

280

1.11

Koppeling met vreemde installaties

1.11.1

Koppeling met ventilatiegroepen

GP

1

100

100

1.11.2

Koppeling met brandkleppen

GP

1

100

100

1.11.3

Koppeling met gasdetectie

GP

1

100

100

1.11.4

Koppeling met lift

GP

1

100

100

1.11.5

Koppeling met elektrische sloten

GP

1

100

100

1.11.6

Koppeling met inbraakbeveiliging

GP

1

100

100

1.12

Bekabeling

3000

3000

1.12.1

Kabel RF 1h in Tth buis 3/4" inbouw

m

78

3,2

249,6

1.12.2

Kabel RF 1h in Tth buis 3/4" opbouw

m

269

3,2

860,8

1.12.3

Kabel RF 1h in goot

m

153

3,2

489,6

1.12.4

Kabel TVVF - F2 in Tth buis 3/4"(inbouw)

m

394

0,9

354,6

1.12.5

Kabel TVVF - F2 in Tth buis 3/4"(opbouw)

m

682

0,9

613,8

1.12.6

Kabel TVVF - F2 in goot

m

170

0,9

153

1.12.7

Tth buis 3/4" inbouw

m

472

2,5

1180

1.12.8

Tth buis 3/4" opbouw

m

951

2,5

2377,5

1.12.9

Aansluiten en in dienst stellen + programmatie

GP

1

250

250

Kim Stevens


141

J.2

Inbraakbeveiliging

2.1

Inbraakcentrale

St

1

1200

1200

2.2

Sleutelschakelaar

St

2

15

30

2.3

Codepaneel

St

1

190

190

2.4

Deurcontact

St

16

19

304

2.5

Bekabeling

GP

1

500

500

2.6

Aansluiten en in dienst stellen

GP

1

250

250

2.7

Synoptisch bord

St

1

500

500

K

ALLERLEI

1

Opstop doorgangen

GP

1

250

250

2

Maken van gaten en openingen

GP

1

250

250

3

Identificatie

GP

1

100

100

4

Uitvoeringstekeningen

GP

1

250

250

5

Keuringskosten

GP

1

500

500

6

Opleveringsdocumenten

GP

1

200

200

7

Veiligheidscoördinatie

GP

1

250

250

8

Regie-uren

u

50

35

1750

TOTALE KOSTPRIJS ELEKRISCHE INSTALLATIE

Kim Stevens


€ 288.789,64

142

Kostprijsanalyse project

90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

Reeks1

stroomvoo schakelkas rziening ten 42600

12018

leidingen 49997,8

installatiem verlichting telecommu gebouw en ateriaal stoestellen nicatie beveiliging 13425

80256,07

15393,4

21418,9

allerlei 3550

Fig. 14.1 Kostprijsanalyse

Uit de analyse van de kostprijs kunnen we duidelijk waarnemen dat de verlichting het grootste aandeel heeft in de totale kostprijs van de installatie. Samen met de leidingen en de stroomvoorziening nemen ze meer dan 50% voor hun rekening.

Opmerking:

Waar wel eens stil bij gestaan kan worden is de prijsvergelijking tussen een armatuur met conventionele ballast en een armatuur met een hoogfrequente elektronische ballast. Het plaatsen van een armatuur met een elektronische ballast kost tweemaal zoveel als het plaatsen van een armatuur met een conventionele ballast. Dit drukt de prijs van de totale installatie natuurlijk heel wat omhoog. Aan de andere kant moet je wel rekening houden dat wanneer je met conventionele ballasten werkt, het plaatsen van een condensatorbatterij onontbeerlijk is. Naar het project toe opteerde het studiebureau voor elektronische ballasten. Wanneer men de totale kostvergelijking zou moeten maken tussen de twee, dan zouden de armaturen met conventionele ballasten en het plaatsen van een condensatorbatterij ongetwijfeld heel wat goedkoper zijn dan het plaatsen van armaturen met elektronische ballasten.

Kim Stevens


143

15 BESLUIT Met dit eindwerk was het vooral de bedoeling de lezer aan de hand van een theoretische achtergrond het praktische bij het ontwerpen van een elektrische installatie te verduidelijken aan de hand van een elektrische installatie toegewezen op de stageplaats. Vooreerst werden alle nodige lichtberekeningen uitgevoerd volgens de functies van het lokaal. Aan de hand van deze berekeningen werd het dan ook duidelijk hoeveel verlichtingsarmaturen er moesten geplaatst worden om aan het gewenste verlichtingsniveau te komen.

Een heel belangrijk aspect binnen het ontwerpen van een elektrische installatie, namelijk de brandveiligheid, is uitvoerig aan bod gekomen. Hierbij kwam enerzijds de noodverlichting aan bod. Welke noodverlichtingsarmaturen moeten er geplaatst worden? Welke noodverlichtingssystemen bestaan er? Anderzijds kwamen ook alle branddetecterende en brandwerende middelen aan bod. Rookdetectoren, brandhaspels, deurmagneten, brandcentrale,… zijn allemaal elementen om de elektrische installatie zo brandveilig mogelijk te maken.

De elektrische installatie werd uitvoerig berekend zowel in TT als in TN-netstructuur. Dit met de bedoeling de duidelijke verschillen, voor – en nadelen aan te tonen bij het toepassen van één van deze netstelsels.

De condensatorbatterij voor de compensatie van het reactief vermogen werd berekend, alsook de theoretische achtergrond over waarom men nu juist moet compenseren en met welke middelen men dit verwezenlijkt.

Het aansluiten van de elektrische installatie op het openbaar elektriciteitsnet via een HS - cabine is natuurlijk gebonden aan welbepaalde normen en reglementeringen. Hoe is een HS – cabine nu eigenlijk opgebouwd? Welke beveiligingen moeten er geplaatst worden? Dit zijn allemaal vragen die ook in dit werk aan bod komen.

Tenslotte werd ook nog het begrip UPS uitgelegd. Wat is een UPS en voor wat dient zo’n toestel?

Kim Stevens


144

Men kan besluiten dat het dus noodzakelijk is dat men als ontwerper van een elektrische installatie een polyvalent persoon is. Men moet naast het sterkstroomgedeelte ook heel goed op de hoogte zijn van de zwakstroom. De ontwerper van een installatie moet voorzien in de veiligheid van de personen en van de installatie zodat men conform alle wetten en reglementeringen kan werken, rekening houdend met de wensen van de opdrachtgever en architect.

Kim Stevens


145

LITERATUURLIJST Merlin Gerin, Gids voor laagspanningsverdeling, Brussel, 2000, 303p.

Merlin Gerin, Gids voor laagspanningsverdeling, Brussel, 2003, 304p.

Hager, Algemene catalogus 2005-2006, Brussel, 2005, T16.01 – T16.33

AREI, Algemeen reglement op de elektrische installaties

VREG, Vlaamse reguleringsinstantie voor de elektriciteits – en gasmarkt

Steve Dereyne, Ontwerp van elektrische installaties, Ontwerp van elektrische installaties, Hogeschool West – Vlaanderen departement PIH, Kortrijk, Niet gepubliceerde cursus, 2004

Steve Dereyne, Ontwerp van industriële installaties, Ontwerp van elektrische installaties, Hogeschool West – Vlaanderen departement PIH, Kortrijk, Niet gepubliceerde cursus, 2004

Jan Desmet, Laagspanningstechnologie, Laagspanningstechnologie, Hogeschool West – Vlaanderen departement PIH, Kortrijk, Niet gepubliceerde cursus, 2004

NBN L14 002/A1, Methoden ter voorafbepaling van verlichtingssterkten, luminanties en verblindingsindices bij kunstmatige verlichting in gesloten ruimten, Brussel, Belgisch instituut voor normalisatie, 1979

Koninklijk besluit van 19 december 1997 inzake brandvoorschriften

Dial GmbH, DIAlux versie 2.0 – De softwarestandaard voor lichtberekeningen, Lüdenscheid, 2001, 59p.

Palevo Systems De Mortel, Noodverlichting, Nederland, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.palevo.nl/noodverlichting.html, [16.11.05]

Kim Stevens


146

Limotec, Handleidingen en lastenboekbeschrijving, België, 2006, Beschikbaar op het World Wide Web: http://users.pandora.be/limotec01/HL0100N01A.pdf, [16.11.05]

Wikipedia, Rookmelders, Nederland, 2006, Beschikbaar op het World Wide Web: http://nl.wikipedia.org/wiki/rookdetector, [18.11.05]

Nexans, Global expert in cables and cabling systems, België, 2006, Beschikbaar op het World Wide Web: http://www.nexans.be, [05.12.05]

MGE UPS systems, UPS topologies and standards, Beschikbaar op het World Wide Web: http://lpqi.copperwire.org/WE5/speechi.html, [25.02.06]

Kim Stevens


147

BIJLAGEN Alle bijlagen zoals hieronder aangegeven, kunnen teruggevonden worden op de bijgeleverde CD – ROM. Bijlage 1:

Bepalen van de kortsluitstroom in functie van de kortsluitstroom stroomopwaarts

Bijlage 2:

Bepalen van het type kabel en de maximum stroom door de kabel

Bijlage 3:

Bepalen van het vermogen van de elektrische installatie

Bijlage 4:

Lengtes van de muziek - , telefonie - , data - , R + TV - en brandkabels

Bijlage 5:

Lengtes van de stroomvoerende geleiders + maximale lengte van de kabels in TN - netstructuur

Bijlage 6:

Tekening EB polyvalente zaal, EB polyvalente diensten en ALSB.

Bijlage 7:

Eéndraadsschema en situatieschema

Bijlage 8:

Roomlist van de elektrische installatie

Bijlage 9:

Maximale spanningsval

Bijlage 10:

Tabellen voor lichtberekeningen

Kim Stevens


148

EINDWERK: Handleiding ontwerp elektrische installatie

Recommend Documents