Isolatiecoördinatie voor MS/HS — Um, BIL en de veiligheidsmarge (IEC 60071-1)

De [gids over kruipweg/luchtweg-isolatiecoördinatie volgens IEC 60664-1](/guides/cable/kruipweg-luchtweg-isolatiecoordinatie-iec-60664-1) behandelt hoe laagspanningsapparatuur wordt gecoördineerd via fysieke afstandstabellen (kruipweg, luchtweg), afgeleid uit de overspanningscategorie en de vervuilingsgraad van de toepassing. Voor middenspannings- en hoogspanningsapparatuur werkt isolatiecoördinatie fundamenteel anders: niet primair via afstandstabellen, maar via gestandaardiseerde beproevingsspanningsniveaus, vastgelegd in IEC 60071-1.

De drie spanningsniveaus die worden gecoördineerd

Um — de hoogste spanning voor het materieel: de maximale systeemspanning die de apparatuur continu moet kunnen weerstaan, doorgaans iets hoger dan de nominale bedrijfsspanning van het net waarin ze wordt toegepast.
Nominale kortstondige bedrijfsfrequente beproevingsspanning (Ud) — representeert tijdelijke overspanningen op bedrijfsfrequentie, zoals die kunnen optreden bij een aardfout in het net.
Nominale bliksemstootspanning (BIL — basic insulation level, ook aangeduid als Up) — representeert zeer snelle transiënte overspanningen afkomstig van blikseminslag of schakelhandelingen, beproefd met een gestandaardiseerde impulsgolfvorm van 1,2/50 µs.

Voor hogere spanningsniveaus komt daar in sommige gevallen een aparte nominale schakelstootspanning (Us) bij, beproefd met een langzamere golfvorm van 250/2500 µs, voor spanningsniveaus waar schakeltransiënten eerder maatgevend zijn dan bliksemtransiënten.

Waarom een gestandaardiseerde reeks in plaats van een berekende marge per project

In plaats van dat elk project zijn eigen isolatiesterkte-eis uit het niets berekent, legt IEC 60071-1 gestandaardiseerde isolatieniveaus vast — combinaties van Ud en BIL — per Um-spanningsklasse. Dit waarborgt onderlinge uitwisselbaarheid van apparatuur tussen fabrikanten en projecten, en correspondeert statistisch met een vastgelegde beschermingsmarge ten opzichte van het beschermingsniveau van een overspanningsafleider.

De relatie met de overspanningsafleider

De gids over MS-overspanningsafleiders behandelt de restspanning (Ures) die een afleider bij een overspanningsgolf doorlaat. Voor een werkende isolatiecoördinatie moet deze restspanning een adequate beschermingsmarge onder de gekozen BIL van de te beschermen apparatuur blijven — anders biedt de afleider op papier bescherming die in de praktijk niet volstaat. Deze marge moet bovendien rekening houden met:

de inductantie van de aansluitleidingen van de afleider zelf — de spanningsval over die leidingen tijdens de zeer snelle stroomstijging van een bliksemstoot telt op bij de restspanning zoals de beschermde apparatuur die daadwerkelijk ziet;
de afstand tussen de afleider en de beschermde apparatuur — reflecties van de lopende golf langs de verbinding kunnen de werkelijk waargenomen spanning bij apparatuur verder van de afleider doen oplopen boven de nominale restspanning van de afleider zelf.

Praktische relevantie

Bij het specificeren van MS/HS-schakelmateriaal, transformatoren of kabeleindsluitingen moet een isolatiecoördinatiestudie bevestigen dat de gekozen Ud/BIL van de apparatuur voldoende marge biedt ten opzichte van zowel de daadwerkelijke overspanningsbelasting van het net als het beschermingsniveau (inclusief aansluitleiding-inductantie en afstand) van de toegepaste overspanningsafleider — niet uitsluitend het matchen van Um aan de nominale netspanning.

Veelgemaakte fouten

Uitsluitend Um matchen aan de nominale systeemspanning, zonder te verifiëren of de BIL-marge ten opzichte van het werkelijke beschermingsniveau van de afleider voldoende is.
De inductantie van de aansluitleidingen van de afleider negeren bij het berekenen van de effectieve beschermingsmarge — bij een te lange of te bochtige aansluitleiding kan de werkelijke restspanning bij de apparatuur aanzienlijk hoger uitvallen dan de nominale restspanning van de afleider.
De laagspanningslogica van kruipweg/luchtweg-coördinatie (IEC 60664-1) rechtstreeks toepassen op MS/HS-apparatuur, terwijl die een fundamenteel andere, op beproevingsspanning gebaseerde coördinatiemethode gebruikt.
De schakelstootspanning verwaarlozen bij hogere systeemspanningsniveaus waar schakeltransiënten, niet bliksem, de maatgevende belasting kunnen vormen.

Isolatiecoördinatie voor MS/HS — Um, BIL en de veiligheidsmarge (IEC 60071-1)

Isolatiecoördinatie voor MS/HS — Um, BIL en de veiligheidsmarge (IEC 60071-1)

De drie spanningsniveaus die worden gecoördineerd

Waarom een gestandaardiseerde reeks in plaats van een berekende marge per project

De relatie met de overspanningsafleider

Praktische relevantie

Veelgemaakte fouten

Gerelateerd

Verder lezen