Door Richard Mooi

De kabelberekening is onlosmakelijk met de NEN 1010 verbonden. Kon je vroeger nog wel eens wegkomen met vuistregels of een snelle berekening op de rekenmachine, tegenwoordig zijn de infrastructuren complexer en de apparatuur gevoeliger. Blijft het spanningsverlies onder de vijf procent en ontstaat er geen hotspot van warmte in volle kabelgoot? Vragen waarop de kabelberekening antwoord geeft. Minder vaak wordt de kabelberekening in verband gebracht met de impedantie.

Invoergegevens kabelberekening

Om de berekening te kunnen uitvoeren, meestal via software of online-tools zijn de volgende invoergegevens van belang.

1. Belastingstroom/bedrijfsstroom

De belastingstroom, ook wel bedrijfsstroom genoemd, is meer dan alleen de nominale stroom, en houdt ook rekening met de inschakelstroom. Vaak is de inschakelstroom, of aanloopstroom onbekend, maar het is wel bepalend voor de keuze van de beveiliging. Je wilt niet dat de beveiliging tript door de aanloopstroom. De beveiliging heeft daarom meestal een hogere waarde dan de nominale stroom.

2. Type zekering of beveiligingstoestel

De waarde van de zekering of automaat is sterk bepalend voor de doorsnede van de aders. De beveiliging bepaalt de maximale stroom die gedurende lange tijd door de kabel kan lopen. De kabel mag dan in die periode niet te warm worden. Achteraf een automaat  vervangen door een zwaarder type, omdat die de inschakelpiek steeds uitschakelt, betekent ook het maken van een nieuwe kabelberekening. En indien nodig een zwaardere kabel trekken of er één bijleggen.

3. Impedantie (Iz) in verband met aanraakgevaar

Een vergeten onderdeel van de kabelberekening, de Iz (impedantie) van de kabel. De impedantie bepaalt de maximale lengte van de kabel, en is ook afhankelijk van de smeltzekering of instelling van een automaat. En of het beveiligingstoestel binnen 0,4 of 5 seconden moet afschakelen. Bij een te hoge impedantie loopt er bij een kortsluiting of aardfout onvoldoende stroom voor een snelle uitschakeling van de automaat. Er ontstaat aanraakgevaar.

In een kabelgoot met meerdere kabels geldt als maximum isolatietemperatuur die van PVC (70°C), ook al heeft de te berekenen kabel XLPE (90°C) als isolatie. Stuurstroomkabels met minder dan 30% belasting doen niet mee in de berekening.

Algemene parameters

Daarnaast moeten ook de volgende algemene parameters worden ingevoerd:

• –           Lengte van de kabel
• –           Maximale omgevingstemperatuur
• –           Soort isolatie
• –           Maximale spanningsverlies (NEN 1010: 5%)
• –           Installatiemethode

Oververhitting

De installatiemethode bepaalt in grote mate de thermische belasting. Een kabel in beton of onder de grond kan prima zijn warmte kwijt, een kabel in een bomvolle kabelgoot wordt veel sneller warm waardoor de mantel kan smelten.  In de NEN 1010:2015 staan 73 installatiemethodes beschreven. Vooral in schakelkasten is het een hele toer om de juiste installatiewijze te bepalen om te voorkomen dat er geen oververhitting ontstaat.

 Kabel bijleggen

Vooral in bestaande gebouwen is het lastig om een goede kabelberekening te maken bij uitbreiding van de elektrotechnische installatie. De maximale kabeltemperatuur voor PVC-mantels ligt op 70 graden, terwijl XLPE-kabels een temperatuur mogen bereiken tot 90 graden. Als in de kabelgoot diverse kabels liggen, moet 70 graden worden aangehouden.

De kabelberekeningsprogramma’s gaan uit van het worst-case-scenario, de situatie waarbij alle kabels 100 procent belast. Vaak is er nauwelijks piekbelasting waardoor er minder warmte vrijkomt. Bij een belasting van 70 procent, daalt de warmteontwikkeling met de helft. Als een kabel minder dan 30 procent wordt belast, hoeft die niet mee te tellen in de berekening.

Dikker soms duurzamer

De berekening leidt nu naar de doorsnede van de aders. Een dikkere kabel mag natuurlijk altijd en leidt tot minder spanningsverlies. De kabelkosten zijn weliswaar hoger, maar door de lagere bedrijfskosten is er sprake van een terugverdientijd. Bij installaties die 24/7 draaien is die natuurlijk korter dan bij een machine die af en toe wordt ingeschakeld.

In de NEN 1010 van 2015 moet de nulgeleider in bepaalde situaties worden meegenomen in de kabelberekening. Bovendien moet die net zo dik zijn als de fasedraden. Een nulgeleider die de helft dik is dan de fasegeleiders is niet meer toegestaan. In  situaties met veel derde harmonischen kan de stroom door de nulgeleider groter zijn dan door de fasegeleiders. Het kan zijn dat de nulgeleider dan dikker is dan de fasegeleiders. Derde harmonischen ontstaat vooral bij ledverlichting. Omdat kabels met een afwijkende doorsnede van de nulgeleider niet te koop zijn, betekent dit dat ook de fase-draden dikker worden.

Bronnen: Uitleg en toepassingen NEN 1010 (uitgave van Installatie Journaal), Schneider Electric, Wikpedia, Whitepaper Stappenplan voor leidingberekeningen en diverse interviews.

Meer over kabelberekeningen:

NEN 1010: software voor kabelberekeningen