Hoe is een laagspanningsverdeler opgebouwd? Van trafo tot afgaande groep

Elk gebouw, elke fabriek en elke grote machine heeft er een: een laagspanningsverdeler. De verdeler neemt de energie over van de transformator of de netaansluiting, verdeelt die over de installatie en beveiligt elke afgaande groep tegen overbelasting en kortsluiting. Van buiten ziet een verdeler eruit als een rij stalen kasten. Van binnen is het een zorgvuldig opgebouwd systeem van velden, rails en functionele eenheden. In dit artikel lopen we die opbouw door, van de trafo tot de afgaande groep. Ook leest u welk type verdeler waar thuishoort en wat u in de specificatie vastlegt voordat een paneelbouwer kan beginnen.

Waar zit de laagspanningsverdeler in de installatie?

Een laagspanningsverdeler (in normtaal een verdeelinrichting, in de spreektaal ook verdeelkast of verdeelbord) werkt met spanningen tot 1.000 V wisselspanning. In een typische industriële installatie ziet de energiestroom er zo uit:

• Middenspanning komt binnen via de netbeheerder.
• De transformator zet die om naar laagspanning, meestal 400/230 V.
• De hoofdverdeler (hoofdverdeelinrichting) staat zo dicht mogelijk bij de trafo en verdeelt de energie over de grote afnemers en de onderverdelers.
• Onderverdelers verdelen verder per gebouwdeel, productielijn of machine.
• Aan het eind van de keten zitten de verbruikers: motoren, verlichting, en de besturingskasten die machines aansturen.

Hoe dichter bij de trafo, hoe groter de stromen en hoe hoger de kortsluitstroom die de verdeler moet kunnen doorstaan. Daarom verschilt een hoofdverdeler technisch flink van een onderverdeler, ook al lijken ze op elkaar.

Het inkomend veld: van trafo naar verdeler

De verbinding tussen trafo en hoofdverdeler loopt via parallelle kabels of via een railkoker (een geprefabriceerd railsysteem in een eigen behuizing). Bij grote vermogens en korte afstanden kiest men vaak een railkoker, omdat die compact is en minder warmte ontwikkelt dan een bundel parallelle kabels.

In het inkomend veld van de verdeler zit de hoofdschakelaar. Bij grotere stromen is dat meestal een open vermogensschakelaar (ACB). In ons project voor een recyclinginstallatie was dat een Siemens 3WA-vermogensschakelaar voor een inkomende voeding van 3.200 A. Verder zitten in of naast het inkomend veld vaak:

• de meting: stroomtransformatoren en een energiemeter, eventueel gekoppeld aan een energiemanagementsysteem;
• overspanningsbeveiliging;
• bij twee voedingen (bijvoorbeeld twee trafo's of trafo plus noodstroomaggregaat) een koppelveld met een koppelschakelaar, zodat de ene voeding de andere kan overnemen.

Het railsysteem: de ruggengraat van de verdeler

Vanaf de hoofdschakelaar loopt de energie via het railsysteem: koperen rails die de stroom over de velden verdelen. Meestal is er een horizontale hoofdrail door alle velden heen, met per veld verticale verdeelrails waarop de functionele eenheden aansluiten. Daarnaast is er een PE-rail (of PEN-rail, afhankelijk van het netstelsel) voor de aarding.

Het railsysteem wordt op twee waarden gedimensioneerd:

• de nominale stroom: hoeveel stroom de rails continu mogen voeren zonder te warm te worden;
• de kortsluitvastheid: welke kortsluitstroom de rails en hun steunen moeten weerstaan zonder te vervormen. Die wordt uitgedrukt als kortstondig toelaatbare stroom (Icw, bijvoorbeeld gedurende 1 seconde) en piekstroom (Ipk).

De kortsluitvastheid hangt af van de plaats in het net. Vlak achter een grote trafo kan de kortsluitstroom tientallen kA bedragen. Daarom is deze waarde een van de eerste dingen die vastliggen voordat het ontwerp begint.

Afgaande velden en functionele eenheden

De afgaande velden voeden de installatie. Elk afgaand circuit zit in een functionele eenheid: de schakel- en beveiligingscomponenten voor één groep, met de aansluitklemmen voor de uitgaande kabel. Veelgebruikte uitvoeringen:

• vermogensschakelaars voor grote afgaande groepen;
• smeltpatroonlastscheiders (NH-patronen) voor groepen waarbij selectiviteit en een lage prijs per groep belangrijk zijn;
• motorstarters in een motor control centre (MCC), als de verdeler ook motoren direct voedt.

Functionele eenheden kunnen vast zijn ingebouwd, insteekbaar of uitneembaar (uittrekbaar). Een uitneembare eenheid kunt u wisselen zonder de rest van de verdeler spanningsloos te maken. Dat is handig bij installaties die altijd moeten draaien, maar het is wel duurder.

Hoe de rails, functionele eenheden en aansluitklemmen van elkaar zijn gescheiden, legt de bouwvorm vast (bouwvorm 1 t/m 4b). Dat onderwerp werken we uit in ons artikel Bouwvorm 1 t/m 4b: vormen van interne scheiding uitgelegd.

Hoofdverdeler, onderverdeler of energieverdeler?

De opbouw is in de basis gelijk, maar de eisen verschillen per plek in de installatie:

SPARQ bouwt laagspanningsverdelers tot 4.000 A, van compacte onderverdelers tot grote energieverdelers.

IEC 61439: wie verifieert wat?

Laagspanningsverdelers vallen onder de normenreeks NEN-EN-IEC 61439. Deel 1 bevat de algemene eisen, deel 2 gaat over vermogensschakel- en verdeelinrichtingen, en andere delen behandelen onder meer verdeelinrichtingen voor openbare distributienetten (deel 5) en railkokers (deel 6).

De norm maakt onderscheid tussen twee rollen:

• De oorspronkelijke fabrikant van het systeem (bijvoorbeeld Siemens) doet de ontwerpverificatie. Hij toont aan dat het systeem voldoet aan onder meer temperatuurstijging, kortsluitvastheid, isolatie-eigenschappen en bescherming tegen aanraking.
• De paneelbouwer die de verdeler assembleert, doet de routineverificatie van elke gebouwde verdeler: controle van de bedrading, aanhaalmomenten, isolatie en werking.

Werkt de paneelbouwer met een geverifieerd systeem en volgt hij de voorschriften van de fabrikant, dan blijft de ontwerpverificatie geldig. SPARQ is Siemens Alpha+ partner en werkt veel met Siemens-systemen, zoals de S4-verdeler in ons recyclingproject. Bij oplevering hoort een CE-conformiteitsverklaring.

Wat legt u vast in de specificatie?

Hoe beter de uitgangspunten, hoe sneller en nauwkeuriger het ontwerp. Deze punten zijn het belangrijkst:

• Netstelsel en spanning, bijvoorbeeld TN-S, 400/230 V.
• Nominale stroom van de inkomende voeding en het type hoofdschakelaar.
• Kortsluitstroom op de plaats van opstelling (Icw/Ipk), af te leiden uit trafo en netgegevens.
• Afgaande groepen: aantal, stromen, type beveiliging, plus reserveruimte voor uitbreidbaarheid.
• Bouwvorm en de gewenste uitvoering van de functionele eenheden (vast, insteekbaar of uitneembaar).
• Opstelling: tegen de wand of vrijstaand, toegang van voren of ook van achteren, kabelinvoer van boven of van onderen, beschikbare ruimte.
• Beschermingsgraad (IP) en omgevingscondities, zoals temperatuur, stof en vocht.
• Klimatisering: het verliesvermogen van de componenten bepaalt of ventilatie volstaat of dat er filterventilatoren of een koelaggregaat nodig zijn.
• Meting en communicatie: energiemeters, koppeling met een gebouwbeheer- of energiemanagementsysteem.

Heeft u al een single line schema? Dan is dat een goed vertrekpunt. Is het er nog niet, dan kan de paneelbouwer helpen met het opstellen ervan. Bij SPARQ gebeurt het ontwerp in EPLAN, inclusief een 3D-model van de complete verdeler. Zo ziet u voor de bouw al hoe alles past.

Een goede verdeler begint bij heldere uitgangspunten

Een goede laagspanningsverdeler begint bij heldere uitgangspunten: de voeding, de kortsluitstroom, de afgaande groepen en de ruimte voor uitbreiding. Wie die op tijd vastlegt, krijgt een verdeler die veilig is, goed te onderhouden en klaar voor de toekomst. Wilt u weten hoe wij hoofdverdelers, onderverdelers en energieverdelers engineeren en bouwen? Bekijk onze pagina over verdeelsystemen en laagspanningsverdelers of lees hoe we een 3.200 A-verdeler voor een recyclinginstallatie bouwden. We denken graag mee over uw specificatie.

Terug naar het overzicht