PV-omvormer — reststroommonitoring (RCMU) en aardfoutdetectie volgens IEC 62109-2

De gids over anti-eilandbedrijf behandelt hoe een PV-omvormer reageert op het wegvallen van het openbare net. Dit artikel behandelt een ander, intern beveiligingsmechanisme van de omvormer dat los daarvan werkt: de reststroommonitoring-unit (RCMU), zoals gespecificeerd in IEC 62109-2, die bij een transformatorloze omvormer de functie van een aardlekschakelaar aan de AC-zijde deels overneemt.

Waarom een transformatorloze omvormer een intern aardfoutmechanisme nodig heeft

Een transformatorloze PV-omvormer heeft, in tegenstelling tot een omvormer met scheidingstransformator, geen galvanische scheiding tussen de DC-zijde (panelen) en de AC-zijde (net). Dit betekent dat een aardfout aan de DC-zijde — bijvoorbeeld een beschadigde paneelisolatie — een lekstroom kan veroorzaken die via de aarding terugloopt zonder dat deze zich als een klassieke fasefout aan de AC-zijde gedraagt. IEC 62109-2 verplicht daarom dat een transformatorloze omvormer een eigen, continue reststroommonitoring uitvoert die zowel AC- als DC-componenten van de lekstroom detecteert, ongeacht of er aan de AC-zijde een externe RCD aanwezig is.

Wat de RCMU meet en wanneer die uitschakelt

De RCMU bewaakt de reststroom continu en onderscheidt daarbij twee situaties:

• Een geleidelijk opgebouwde, continue reststroom: de omvormer moet loskoppelen van het net wanneer deze een vaste drempel overschrijdt (in de orde van 300 mA, binnen een tijd van enkele honderden milliseconden), vergelijkbaar met de functie van een type‑B-hoofdaardlekschakelaar.
• Een plotselinge sprong in de reststroom: bij een abrupte toename van de reststroom (kenmerkend voor een nieuw ontstane fout) moet de omvormer sneller en op een lagere absolute drempel loskoppelen — doorgaans in de orde van 30 tot 150 mA, binnen slechts tientallen tot enkele honderden milliseconden, afhankelijk van de grootte van de sprong.

Dit onderscheid tussen een langzaam opgebouwde en een plotselinge reststroom is functioneel vergelijkbaar met het onderscheid dat een type-B RCD maakt, maar wordt bij een RCMU volledig intern in de omvormer-software afgehandeld in plaats van door een apart, extern toestel.

Waarom de RCMU geen volledige vervanging is van een externe RCD

Let op: de RCMU beschermt primair de omvormer en de installatie tegen een intern gedetecteerde aardfout, en is niet zonder meer gelijk te stellen aan de reguliere RCD-beveiliging die NEN 1010 voor aanraakveiligheid van personen voorschrijft. Of, en in welke vorm, een externe RCD in de AC-groep naar de omvormer nog vereist is, volgt uit de installatie-eisen van NEN 1010 §712 en de specificatie van de omvormerfabrikant — de RCMU is een aanvullende interne beveiliging, geen automatische vrijstelling van de externe RCD-eis.

Daarnaast dekt de RCMU van een transformatorloze omvormer doorgaans niet elke denkbare DC-reststroom volledig af: een kleine, aanhoudende DC-lekstroom onder de triggerdrempel kan onder omstandigheden onopgemerkt blijven, wat een van de redenen is waarom de installatie-eisen van §712 een op de omvormertopologie afgestemde beoordeling vereisen in plaats van een generieke aanname.

Praktische relevantie

Bij het beoordelen van een PV-installatie met een transformatorloze omvormer is het van belang te controleren of de RCMU-functie volgens IEC 62109-2 aantoonbaar aanwezig en actief is (dit staat doorgaans in het typeplaatje of de conformiteitsverklaring van de omvormer), en of de installatie-eisen voor een eventuele externe RCD aan de AC-zijde correct zijn toegepast op basis van de specifieke omvormertopologie — niet uitsluitend op basis van een algemene aanname dat "de omvormer het zelf wel regelt".

Veelgemaakte fouten

1. Aannemen dat een transformatorloze omvormer met RCMU geen externe RCD meer nodig heeft — de installatie-eis voor de AC-groep volgt uit §712 en de omvormerspecificatie, niet automatisch uit de aanwezigheid van een interne RCMU.
2. De RCMU-functie verwarren met een volledige type-B RCD-vervanging voor aanraakveiligheid van personen — de RCMU is in de eerste plaats bedoeld om de omvormer zelf te beschermen tegen een intern gedetecteerde aardfout.
3. Niet controleren of de RCMU daadwerkelijk actief en volgens IEC 62109-2 gecertificeerd is bij het beoordelen van een transformatorloze omvormer — niet elke omvormer op de markt voldoet automatisch aan dezelfde triggerdrempels.
4. Een kleine, aanhoudende DC-lekstroom onder de triggerdrempel over het hoofd zien als mogelijke, sluipende oorzaak van een onderliggend isolatieprobleem, enkel omdat de RCMU niet heeft uitgeschakeld.

Gerelateerd

• PV-omvormer — anti-eilandbedrijf (NEN-EN 50549)
• §712 — PV/zonnepanelen
• RCD-typen classificatie AC/A/F/B
• Isolatieweerstandsmeting PV-strings (DC-zijde)