Anti-eilandbedrijf van PV-omvormers — waarom de omvormer zich binnen 2 seconden moet afkoppelen (NEN-EN 50549-1)

De gids over §712 — PV-installaties en de gids over de PV-brandweerschakelaar behandelen beide beveiligingsmaatregelen rond een PV-installatie, maar op verschillende niveaus: het brandweerschakelaar-artikel gaat over het snel spanningsloos maken van de DC-strings op modulniveau voor hulpverleners. Dit artikel gaat over een andere, aan de netzijde gesitueerde beveiligingsfunctie: anti-eilandbedrijf.

Wat eilandbedrijf is

Eilandbedrijf (Engels: islanding) treedt op wanneer een deel van het laagspanningsnet, na het wegvallen van de voeding vanaf het net (gepland onderhoud of een storing), toch onder spanning blijft staan — gevoed door lokale opwekking (PV-omvormers, WKK, batterijopslag) die binnen dat netdeel is aangesloten. Dat is om twee redenen gevaarlijk:

• Veiligheid van monteurs: een netbeheerder-medewerker die uitgaat van een spanningsloze leiding tijdens onderhoud of een storing, kan onverwacht toch spanning aantreffen.
• Synchronisatierisico: wanneer de netbeheerder de voeding herstelt zonder dat het geïsoleerde net-deel exact in fase en frequentie gesynchroniseerd is met het herstelde net, ontstaat bij het opnieuw samenvoegen een schadelijke stroomstoot voor de apparatuur in dat netdeel.

De eis: detectie en afkoppeling binnen 2 seconden

NEN-EN 50549-1 ("Eisen voor generatoren die parallel aan laagspanningsverdeelnetten worden aangesloten") schrijft voor dat een omvormer (of het bijbehorende beveiligingsrelais) het verlies van het net detecteert en de installatie binnen maximaal 2 seconden loskoppelt. Dit gebeurt met een combinatie van:

• Passieve detectie: bewaking van spannings- en frequentiegrenzen, en van de snelheid van frequentieverandering (ROCOF — rate of change of frequency) of een faseverschuiving (vector-shift), die kenmerkend afwijkt zodra het net wegvalt.
• Actieve detectie: bij omvormergebaseerde opwekking wordt vaak bovendien actief een kleine, opzettelijke verstoring in frequentie of impedantie geïnjecteerd, waarvan de respons van het net verschilt van de respons van een geïsoleerd eilandnet — een methode die ook werkt in situaties waarin de passieve detectie te weinig afwijking oplevert (bijvoorbeeld bij een lokale belasting die toevallig goed aansluit bij het opgewekte vermogen).

Verschil met de DC-brandweerschakelaar

Anti-eilandbedrijf en de PV-brandweerschakelaar lossen twee verschillende problemen op: anti-eilandbedrijf is een AC-zijdige, automatische netbeveiligingsfunctie die voorkomt dat een deel van het net onbedoeld onder spanning blijft na het wegvallen van de netvoeding; de brandweerschakelaar is een DC-zijdige, modulniveau-functie die bij het uitschakelen van de AC-zijde de resterende spanning op de DC-strings zelf reduceert, specifiek voor de veiligheid van hulpverleners die bij het dak of de omvormer moeten werken. Beide functies zijn nodig; de ene vervangt de andere niet.

Praktische relevantie

Voor een monteur die schakelwerkzaamheden verricht in de buurt van een circuit met lokale opwekking is het belangrijk te beseffen dat het uitgangspunt "de netvoeding is uitgeschakeld, dus de leiding is spanningsloos" niet zonder meer klopt zolang lokale PV- of WKK-opwekking op dat netdeel is aangesloten — de anti-eilandbedrijf- functie moet dan binnen de gespecificeerde tijd hebben aangesproken, en dat blijft een automatische functie die, net als elke beveiliging, kan falen of vertraagd kan reageren. Een spanningstest vóór het aanraken blijft daarom onmisbaar, ook wanneer bekend is dat anti-eilandbedrijf aanwezig is.

Veelgemaakte fouten

1. Aannemen dat een uitgeschakelde inkomende voeding altijd spanningsloos betekent zonder een eigen spanningstest, terwijl lokale PV- of WKK-opwekking het betreffende netdeel nog kortstondig onder spanning kan houden.
2. Anti-eilandbedrijf verwarren met de DC-brandweerschakelaar — de ene is een AC-zijdige, automatische netbeveiligingsfunctie, de andere een DC-zijdige, modulniveau-functie voor de veiligheid van hulpverleners; ze lossen verschillende problemen op.
3. De netbeveiligingsinstellingen (spannings-/frequentiedrempels) van een omvormer wijzigen of versoepelen zonder toestemming van de netbeheerder — deze instellingen zijn doorgaans vastgelegd en gecertificeerd volgens de netcode.
4. Geen rekening houden met het detectievenster van maximaal 2 seconden bij werkzaamheden vlak na het uitschakelen van een circuit met lokale opwekking — gedurende dat venster kan het netdeel nog kortstondig onder spanning staan.

Gerelateerd

• §712 — PV-installaties
• PV-brandweerschakelaar
• Netcongestie & batterijopslag
• DC-vlamboogdetectie voor PV-strings