Wat is overspanningsbeveiliging? Waarom je laadpaal en woning een SPD nodig hebben

Kort antwoord: Een overspanningsbeveiliging (SPD) beschermt apparaten door korte spanningspieken van duizenden volts, veroorzaakt door bliksem of schakelhandelingen in het net, naar aarde af te leiden. Installatieautomaten en aardlekschakelaars houden zulke pieken niet tegen; zij beschermen tegen overstroom en lekstroom. De laadpaal, de auto en de elektronica in huis zijn gevoelig voor overspanning. Bij ENGN-installaties in Bursa is een overspanningsbeveiliging standaard, samen met een aardlekschakelaar type A van 40 A en een installatieautomaat van 40 A. In Nederland geldt NEN 1010.

Waar komt overspanning vandaan?

• Bliksem: een inslag op het gebouw, een paal, een boom of een bovengrondse lijn veroorzaakt een zeer korte maar zeer hoge spanning in bekabeling en aarding. Ook een inslag in de buurt induceert een piek.
• Schakelhandelingen: schakelen in het distributienet en het in- en uitschakelen van grote motoren, compressoren of lasapparaten geven kleinere maar vaker voorkomende pieken.
• Storingen: kortsluiting in het net of een onderbroken nul. Een onderbroken nul geeft langdurige overspanning; die wordt niet door een SPD maar door een over-/onderspanningsrelais afgehandeld (zie verder).

Deze pieken duren microseconden. Ze lijken op een knippering van de lampen, maar zijn genoeg om de stuurprint van de laadpaal, de laadelektronica in de auto, de router, de cv-ketel of de print van een huishoudapparaat te beschadigen.

Hoe werkt een SPD?

Bij normale spanning heeft de SPD een zeer hoge weerstand en doet hij feitelijk niet mee. Stijgt de spanning boven een drempel, dan wordt hij binnen nanoseconden geleidend en leidt hij de stootstroom naar de aardleiding af; daarna wordt hij weer isolerend. Daarom wordt hij aangesloten tussen fase (en nul) en aarde. Zonder aarding, of met een hoge aardverspreidingsweerstand, kan de stootstroom nergens heen en beschermt de SPD niet. Eerst wordt de aarding gemeten en zo nodig verbeterd.

Type 1, type 2 en type 3

SPD's worden ingedeeld naar hun beproevingsklasse volgens NEN-EN-IEC 61643-11:

• Type 1 (T1): beproefd met directe bliksemstroom (golf 10/350 µs, waarde Iimp). In de hoofdverdeelinrichting als het gebouw een bliksemafleider heeft of via een bovengrondse lijn wordt gevoed.
• Type 2 (T2): beproefd tegen indirecte bliksem en schakelpieken (golf 8/20 µs, waarde In). Het meest gebruikte type in woningen en bedrijven en de basisbeveiliging van de laadgroep.
• Type 3 (T3): fijnbeveiliging direct bij het gevoelige apparaat (combinatiegolf, waarde Uoc). Laag afleidvermogen, nooit alleen; er moet een type 2 vóór zitten.

Gecombineerde type 1+2-afleiders voeren in de hoofdverdeling bliksemstroom af en bieden tegelijk een beschermingsniveau als type 2.

Waarden op het etiket: Uc, Up, In, Imax, Iimp

• Uc (maximale continue bedrijfsspanning): de spanning die de SPD continu verdraagt. Gekozen boven de netspanning; bij 230/400 V minstens 1,1 × 230 V fase–nul, in catalogi meestal circa 275 V.
• Up (beschermingsniveau): de spanning die tijdens de piek over de SPD blijft staan, dus wat bij het apparaat aankomt. Hoe lager hoe beter; hij moet onder de stootspanningsvastheid van het apparaat liggen. In 230/400 V-installaties valt vast geïnstalleerd materieel in de categorie 4 kV, gewone apparaten in 2,5 kV en gevoelige elektronica in 1,5 kV.
• In (nominale ontladingsstroom): stroom die een type 2 herhaaldelijk met golf 8/20 µs kan afleiden (bijv. 5, 10, 20 kA).
• Imax (maximale ontladingsstroom): de hoogste stroom die hij eenmalig kan afleiden. Wordt in catalogi benadrukt, maar de keuze gebeurt op In en Up.
• Iimp (stootstroom): de 10/350 µs-waarde van een type 1.

Waar komt hij?

1. Hoofdverdeelinrichting (aansluiting van het gebouw): beschermt de hele installatie. Type 1 of 1+2 bij bliksemafleider of bovengrondse voeding, anders type 2.
2. Onderverdeler of groep van de laadpaal: staat de laadpaal ver van de hoofdverdeling (ruwweg meer dan 10 meter), dan kan de piek langs de kabel opnieuw oplopen; dan komt er een tweede type 2 bij de laadpaal. Bij parkeergarages, tuinen en gemeenschappelijke garages is dat vaak nodig.
3. Bij het gevoelige apparaat: zo nodig type 3 (stopcontact- of DIN-railmodel).

Aansluitdraden worden zo kort mogelijk gehouden: de aanbevolen totale lengte van de verbinding fase–SPD–aarde is 0,5 meter. Lange, geluste draden voegen hun eigen inductieve spanning toe en verminderen het effect.

Stelsel en aansluitschema

Het aansluitschema hangt af van het aardingsstelsel. In een TN-S-stelsel komt er een module tussen elke fase, de nul en de beschermingsleiding; in een TT-stelsel is de 3+1-schakeling gebruikelijk (drie modules fase–nul, een vonkbrugmodule nul–aarde). Een verkeerd aangesloten SPD beschermt niet of laat de aardlekschakelaar afslaan. Het juiste schema wordt in het ontwerp bepaald.

Voorbeveiliging

Aan het einde van zijn levensduur of na een zeer grote piek kan een SPD kortsluiten. Om brand of volledige uitval te voorkomen, komt er een zekering of automaat vóór met de waarde die de fabrikant opgeeft. Sommige producten hebben die ingebouwd; dat staat in de catalogus.

Levensduur en indicator

Elke piek slijt de SPD een beetje. De meeste DIN-railmodellen hebben een kijkvenster: groen werkt, rood betekent module vervangen. Bij insteekmodules wordt alleen de module vervangen. Na een onweersbui en eens per jaar even kijken is genoeg. Modellen met een signaleringscontact zijn handig in appartementencomplexen en bedrijven.

Wat een SPD niet doet

• Hij vervangt geen aardlekschakelaar: persoonsbescherming komt van de aardlekschakelaar. Waarom de laadgroep een type A gebruikt, leggen we in een aparte gids uit.
• Hij vervangt geen installatieautomaat: overbelasting en kortsluiting zijn diens taak.
• Hij stopt geen langdurige overspanning: een onderbroken nul of een net dat lang op 250–260 V staat, vraagt een apart over-/onderspanningsrelais dat buiten de grenzen afschakelt en daarna weer inschakelt. Bij ENGN is dat optioneel en apart in de offerte opgenomen.
• Hij beschermt het gebouw niet tegen een directe inslag: dat doet de bliksemafleiderinstallatie; de SPD beschermt de binneninstallatie.

Waarom een laadpaal hem nodig heeft

Een laadpaal bevat communicatie-, meet- en stuurelektronica en hangt vaak in garage, carport of parkeerkelder aan het eind van een lange kabel. Lange kabels zijn kwetsbaarder. Tijdens het laden hangt de auto aan dezelfde groep en krijgt de boordlader de piek direct te verwerken. De installatienorm IEC 60364-7-722 eist overspanningsbeveiliging voor publiek toegankelijke laadpunten; thuis is het niet overal verplicht, maar het kost weinig vergeleken met laadpaal en auto. Daarom plaatsen we hem standaard.

ENGN-beveiligingspakket in Bursa

Bij onze installaties heeft elk laadpunt een eigen groep; een aardlekschakelaar type A van 40 A, een installatieautomaat van 40 A en een overspanningsbeveiliging zijn standaard. Type en plaats van de SPD (hoofd- of onderverdeler), de aardingsmeting en de kabeldoorsnede worden bij het locatiebezoek bepaald en in het ontwerp vastgelegd. Onze installatieservice is alleen beschikbaar in Bursa (Turkije); het locatiebezoek is betaald en wordt bij opdracht van de schriftelijke offerte afgetrokken, en elke installatie gebeurt met een elektrisch ontwerp.

• → Laadpaalinstallatie in Bursa
• → Waarom een laadpaal een aardlekschakelaar type A gebruikt
• → Aarding in de woning
• → Groepenkast en zekeringen
• → Kosten laadpaal installatie thuis
• → Laadpalen voor thuis