Noodstroomaggregaat stapbelasting — load acceptance en prestatieklassen ISO 8528-5

De gids over de load-bank-test behandelt waarom een dieselaggregaat periodiek onder voldoende belasting moet draaien om "wet stacking" te voorkomen. Deze gids behandelt een ander, evenzeer praktisch aspect van hetzelfde aggregaat: hoeveel belasting het in één keer mag aannemen zonder dat de motor afslaat of de spanning/frequentie tijdelijk buiten toelaatbare grenzen zakt.

Waarom een aggregaat niet zomaar de volle belasting in één stap aankan

Een dieselaggregaat dat van onbelast (of licht belast) naar een grote belastingstap wordt geschakeld, ondervindt een plotselinge vraag naar mechanisch vermogen van de motor. De motorregeling (governor) en de brandstoftoevoer hebben een eindige responstijd om het toerental — en daarmee de netfrequentie — te herstellen. Tijdens die overgangsperiode zakt de frequentie tijdelijk (frequency dip) en zakt vaak ook de spanning, doordat de generatorbekrachtiging eveneens tijd nodig heeft om bij te regelen. Bij een te grote belastingstap ineens kan de dip zo diep worden dat de motor afslaat, of dat aangesloten apparatuur (met name gevoelige elektronica of motoren met een ondertoerenbeveiliging) buiten de norm valt of zelfs uitschakelt.

De prestatieklassen G1 t/m G4 van ISO 8528-5

ISO 8528-5 definieert vier prestatieklassen voor generatoraggregaten, die onder meer bepalen hoe groot een toelaatbare frequentie- en spanningsafwijking bij een belastingstap mag zijn, en hoe snel het aggregaat weer binnen de toleranties moet zijn:

• G1 — basiskwaliteit, bedoeld voor toepassingen waar spanning/frequentie tijdens een belastingstap fors mogen afwijken (bijvoorbeeld eenvoudige weerstandsbelasting zoals verlichting of verwarming, zonder gevoelige elektronica).
• G2 — de afwijking bij een belastingstap is beperkter en het herstel sneller dan bij G1; geschikt voor de meeste algemene toepassingen waarbij normale netkwaliteit wordt verwacht.
• G3 — nog strengere grenzen voor frequentie- en spanningsafwijking; toegepast waar apparatuur gevoeliger is voor transiënte afwijkingen (bijvoorbeeld bepaalde datacenters of medische omgevingen zonder aparte UPS-buffering op elk niveau).
• G4 — de strengste klasse, met de kleinste toelaatbare afwijking en het snelste herstel; bedoeld voor de meest kritieke, vermogenselektronica- gevoelige belastingen waar zelfs een korte, kleine frequentie- of spanningsafwijking problemen kan geven.

Hoe hoger de klasse, hoe zwaarder gedimensioneerd (en doorgaans duurder) de motor, governor en bekrachtigingsregeling moeten zijn om diezelfde belastingstap met minder afwijking op te vangen.

Praktische consequentie: gefaseerd opstarten (sequentiële belasting)

Omdat een aggregaat een beperkte capaciteit heeft om een enkele grote belastingstap in één keer te verwerken, wordt bij grotere installaties vaak gewerkt met gefaseerd (sequentieel) opstarten: na de omschakeling door de automatische omschakelautomaat worden niet alle belastingen tegelijk teruggeschakeld op het aggregaat, maar in een vooraf bepaalde volgorde met een korte tijdvertraging tussen elke stap (bijvoorbeeld eerst kritische IT-belasting, dan koeling, dan overige belasting), zodat elke individuele stap binnen de load-acceptance- grens van het aggregaat blijft. Dit is met name relevant bij grote motorbelastingen (zoals koelcompressoren), waarvan de aanloopstroom een veelvoud van de nominale stroom kan bedragen en dus een onevenredig grote belastingstap voor het aggregaat vormt.

Verband met de dimensionering van het aggregaat

De nominale (continue) vermogenscapaciteit van een aggregaat is niet hetzelfde criterium als de load-acceptance-capaciteit: een aggregaat kan qua continu vermogen ruim voldoende zijn voor de totale belasting, maar toch de grootste enkele belastingstap niet zonder overmatige frequentie-/spanningsdip kunnen verwerken als de stapgrootte relatief groot is ten opzichte van het aggregaatvermogen. Bij de selectie van een aggregaat moet daarom, naast het totale vermogen, ook expliciet worden gekeken naar de grootste enkele belastingstap die kan optreden (met name bij motorbelasting) en de bijbehorende vereiste prestatieklasse.

Typische fouten

1. Een aggregaat uitsluitend dimensioneren op het totale kVA-vermogen zonder rekening te houden met de grootste enkele belastingstap — het aggregaat kan dan wel voldoende continu vermogen hebben, maar toch afslaan of buiten tolerantie raken bij het terugschakelen van een grote motorbelasting in één keer.
2. Alle belasting in één keer laten terugschakelen na een ATS-omschakeling, in plaats van een gefaseerde sequentie toe te passen — vooral riskant bij meerdere grote motoren die gelijktijdig aanlopen.
3. De vereiste prestatieklasse niet afstemmen op de gevoeligheid van de belasting — kritische elektronica op een G1-aggregaat aansluiten kan leiden tot herhaalde storingen tijdens elke belastingstap, ook al functioneert het aggregaat verder naar behoren.
4. Load-acceptance-gegevens van de fabrikant niet controleren bij vervanging van een aggregaat door een ander (kleiner of ander merk) model — een schijnbaar gelijkwaardig kVA-vermogen garandeert niet dezelfde stapbelastingcapaciteit.

Gerelateerd

• Noodstroomaggregaat testdraaien — load-bank-test en "wet stacking"
• Noodstroomaggregaat kortsluitvermogen en beveiligingsselectiviteit
• Automatische omschakelautomaat (ATS) voor noodstroom
• Noodstroomaggregaten parallelschakeling en synchronisatie