PV-installatie ontwerp en montage; enkele valkuilen

• juni 04, 2018
• Advies elektrotechniek

PV-installaties worden in rap tempo aangebracht en aangesloten op het reguliere net. Dat vindt zowel plaats met relatief kleine installaties bij particulieren als met grotere installaties bij bedrijven en instellingen. PV-leveranciers claimen op de hoogte te zijn van de eisen en schrijven in de offerte dat de installatie zal voldoen aan de voorschriften. U bent een leek op dat gebied en gaat er dus van uit dat uw PV-installatie veilig wordt ontworpen en aangesloten. Maar, is dat ook zo?

Voorschriften PV-installatie

Voor een PV-installatie gekoppeld aan het net gelden evenals voor de elektrische installatie voorschriften. Voor particuliere woningen gelden, behalve enkele product normen met betrekking tot de PV-installatie zelf, in ieder geval de voorschriften uit de geldende normeditie NEN 1010. In hoofdstuk 712 van deze norm worden specifieke voorschriften gegeven voor de PV-installatie zelf. De toelichting op NEN 1010, de NPR 5310, geeft in hoofdstuk 712 een praktische uitleg van de voorschriften, uitgewerkt in enkele voorbeelden.
Voor installaties in niet voor bewoning bestemde gebouwen gelden behalve de genoemde normen ook normen met betrekking tot veiligheid in het kader van de ARBO-wetgeving. Denk dan aan de norm NEN 3140, die voorschriften geeft over veilig werken aan, met en nabij elektrische installaties.

Aandachtspunten PV-installatie

Behalve de aandacht voor een goed rendement, de juiste opstelling, een geschikte omvormer, de dakbelasting en brandscheidingen zijn er meer zaken die aandacht verdienen. Bij het ontwerpen en aanleggen van een PV-installatie dient bovendien aandacht te worden besteed aan de wijze van aansluiten op het reguliere net, de potentiaal vereffening van draagframes, beveiliging tegen directe en indirecte blikseminslag en de aanleg van de bekabeling aan AC- en DC-zijde. Aandachtspunten die helaas niet altijd de aandacht krijgen die ze verdienen.

Netaansluiting PV-installatie

Of het nu gaat om een installatie in woningen of in de utiliteit, elke PV-installatie moet worden gezien als een tweede voedingsbron van de betreffende elektrische installatie. De primaire voeding is de aansluiting van de netbeheerder, de PV-installatie is een aanvulling daarop en staat altijd parallel geschakeld aan het net. Dat houdt in dat de energie die kan worden afgenomen in de betreffende elektrische installatie kan worden geleverd door zowel het reguliere net als door de PV-installatie. Dat stelt eisen aan de installatie.

Railsysteem verdeelkast

Het railsysteem in een verdeelkast is afgestemd op het vermogen dat door de daarop aangesloten groepen kan worden afgenomen. Zodra op een verdeelkast ook een PV-installatie wordt aangesloten wordt het af te nemen vermogen gewijzigd door de optelsom van de beveiliging door de netbeheerder en het aangesloten PV-vermogen op die verdeelkast. Daarmee is overbelasting van het railsysteem een direct risico. Een railsysteem met een capaciteit van 250A, dat is beveiligd met 250A en wordt belast via meerdere afgaande groepen, is dus niet zomaar geschikt voor het aansluiten van een PV-installatie van bijvoorbeeld 100kW (145A). Dat 100kW PV-vermogen maakt het in principe mogelijk, verdeeld over de verschillende afgaande groepen, 250A+145A=395A af te nemen zonder dat de beveiliging van het railsysteem aanspreekt. De beveiliging in de eindgroep waarop het PV-systeem is aangesloten verandert daar niets aan. Een beoordeling van het railsysteem dient dus altijd onderdeel te zijn van het ontwerp van de PV-installatie.

Noodstroomaggregaat

Een noodstroomaggregaat (NSA) kan niet samenwerken met een PV-installatie. De omvormers van een PV-installatie zullen de aangeboden spanning willen verhogen om het leveringsproces, of laadproces zo u wilt, te blijven volhouden. Het reguliere net heeft voldoende capaciteit om deze spanningsopdrijving te elimineren. Een NSA kan dat niet en zal bezwijken. Een PV-installatie dient dus te worden afgeschakeld bij NSA-bedrijf of te worden aangesloten op een niet-preferent deel van de elektrische installatie. Zie ook de uitleg elders op deze site.

AC- en DC-schakelaars

Een PV-omvormer dient te zijn voorzien van een mogelijkheid de AC- en DC-voeding te scheiden, lees spanningsloos te kunnen maken, om de omvormer veilig te kunnen onderhouden of vervangen. In veel gevallen is de groepsschakelaar of installatie-automaat waarop de PV-installatie is aangesloten geschikt om de PV-installatie te scheiden van het net. De DC-zijde van veel omvormers kan worden gescheiden door een ingebouwde DC-schakelaar. Mits dit een mechanische lastscheider is mag deze als DC-schakelaar worden gebruikt. De veiligheid is daarmee overigens niet 100% afgedekt. De DC-bekabeling kan daarmee stroomloos worden afgekoppeld. Maar, op die afgekoppelde DC-bekabeling staat nog steeds de systeemspanning van enkele honderden volt gelijkspanning. Tenzij speciale optimizers zijn toegepast, die de DC-spanning reduceren tot een veilige spanning, is de DC-spanning van afgekoppelde DC-bekabeling een potentieel gevaar.

Potentiaal vereffening

Een in metaal uitgevoerd draagframe van een PV-installatie dient te worden voorzien van potentiaal vereffening. PV-panelen zelf behoeven niet te worden geaard, maar moeten wel een goede galvanische verbinding met het draagframe hebben. Als gevolg van een capacitieve werking kan op het metalen draagframe een spanning ten opzichte van aarde komen te staan. Daarom dient een metalen draagframe via een potentiaal vereffeningsleiding te worden aangesloten op de hoofdaardrail van het gebouw. In grotere installaties mag ter plaatse van de (dak)opstelling gebruik gemaakt worden van meerdere potentiaal vereffeningsrails (PVR) die onderling zijn verbonden. Het aansluiten van elk afzonderlijk frame op een PVR verdient de voorkeur boven het doorkoppelen van afzonderlijk opgestelde frames. Het aansluiten van de metalen frames op een externe bliksemafleider installatie is niet correct en geldt niet als potentiaal vereffening.

Bliksembeveiliging

De noodzaak van beveiliging van een PV-installatie tegen blikseminslag en overspanning is afhankelijk van diverse factoren. In een PV-installatie aangebracht op een gebouw voorzien van een externe bliksemafleider installatie dienen overspanningsbeveiligingen te worden aangebracht in de AC- en DC-bekabeling. Ook in een PV-installatie op een gebouw zonder bliksemafleider installatie kunnen deze beveiligingen zijn voorgeschreven. Dit hangt met name af van de gebruiksfuncties binnen het gebouw en de lengte van de DC-bekabeling.

DC-bekabeling

De aanleg van DC-bekabeling is een belangrijk aandachtspunt. Zo dienen de plus- en mindraden hetzelfde tracé te volgen. Bundelen van deze bekabeling dient echter per polariteit te worden aangehouden. Voor aanleg in kabel- of draadgoten geldt hetzelfde, de bundels plus- en minbekabeling gescheiden monteren. Ook in een doorvoer door (brandwerende) bouwkundige constructies dienen de plus- en minkabels gescheiden te worden doorgevoerd. Bij de berekening van de DC-kabeldoorsnede zijn de reductie factoren, zoals genoemd in NEN 1010, die gelden bij gebundelde kabels ook van toepassing. Bij de inpandige plaatsing van omvormers verder weg van het dak met de PV-panelen moet rekening gehouden worden met het gevaar van DC-bekabeling binnen het gebouw waarop een hoge, vooralsnog niet af te schakelen, gelijkspanning aanwezig kan zijn.

Een veilige aanleg van een PV-installatie is meer dan alleen apparatuur plaatsen. Let op, in dit artikel zijn alleen hoofdlijnen beschreven. Iedere situatie kan anders zijn waardoor detail engineering van belang is. Uw onafhankelijk elektrotechnisch adviseur helpt u graag bij het ontwerp of de controle van een PV-installatie.

Gerard Wessels

Adviseur elektrotechniek bij Wesselektro advies in Houten. Gespecialiseerd in ontwerp, advies, beoordeling en technisch beheer van elektrische installaties in gebouwen en de volledige technische inrichting van server- of computerruimten. Hij stelt uw PvE op, schrijft uw Functioneel Bestek of verzorgt projecttoezicht.