sluiten

Inloggen

Log hieronder in met uw gebruikersnaam en wachtwoord.

Deze ontvangt u van ons bij het afsluiten van een (proef)abonnement.

Nog geen inlog? meld u gratis aan


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een (proef)abonnement?.
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice:

sluiten

Welkom bij de Kennisbank Schakel- en Verdeelinrichtingen

Om de uitgebreide informatie op de kennisbank te kunnen lezen heeft u een inlogcode nodig. Deze ontvangt u bij het afsluiten van een abonnement.

Waarom de Schakel- en Verdeelinrichtingen-kennisbank

  • Kennis van experts altijd beschikbaar
  • Antwoorden, oplossingen en tools
  • Toevoegen van eigen notities mogelijk
  • Praktijkcases, veelvuldig aangevuld
  • Handige formules en interactieve berekeningen
Neem nu een abonnement >

Abonnement € 255,- per jaar, ieder moment opzegbaar. Meer over een abonnement op Schakel- en Verdeelinrichtingen

 

Inloggen voor abonnees


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een abonnement?
Neem dan contact op met Vakmedianet Klantenservice: 088 58 40 888

Of stuur een e-mail naar: klantenservice@vakmedianet.nl

Thermografie van schakel- en verdeelinrichtingen

Bij controles of inspecties van schakel- en verdeelinrichtingen wordt frequent gebruikgemaakt van een thermografische camera. Op voorhand kan gesteld worden dat dit nuttig is, maar de inspecteur moet wel goed weten wat hij doet.

 

Auteur: Ir. Roel Ritsma, Entheq

 

Met het goedkoper worden van thermografische camera’s is het uitvoeren van een thermografisch onderzoek binnen handbereik van veel partijen gekomen. Ook de laatste versie van de NEN 3140 noemt deze methodiek als ondersteunende meting. En zo moet het ook gezien worden. Een verificatie van een schakel- en verdeelsysteem middels een thermografische opname wordt in de norm NEN-EN-IEC 61439 niet genoemd. Het feitelijke thermisch gedrag treedt op bij een gesloten verdeelsysteem, met andere woorden de afschermplaten geplaatst en de deuren gesloten. Voor het uitvoeren van een thermografisch onderzoek dienen deuren geopend te worden en afschermingen verwijderd. Dit betekent dat er direct afkoeling gaat optreden. De temperatuur van de lucht in een schakel- en verdeelsysteem is in veel praktijksituaties, aangenomen dat er sprake is van structurele belasting, zo’n 15 tot 25 graden hoger dan de omgevingstemperatuur.

 

Dit laat onverlet dat een thermografische inspectie heel nuttig is. Situaties van overbelasting of, en dat is belangrijk, het detecteren van slechte verbindingen met een verhoogde overgangsweerstand kunnen gedetecteerd worden. Voorwaarde bij de inspectie is wel dat met kennis en inzicht gemeten wordt. Een thermografische foto van een blank koperen railsysteem zegt niets zolang er geen correctie voor de lage emissie coëfficiënt is gemaakt.

 

Belangrijk is dat er desgewenst een meting van de stroom gedaan kan worden. Als algemeen uitgangspunt kan gesteld worden dat de temperatuurverhoging recht evenredig is met de dissipatie. De dissipatie op haar beurt is recht evenredig met de stroom in het kwadraat (I2). Wordt in een schakel- en verdeelinrichting bijvoorbeeld een component erg warm terwijl de belasting van die component ook hoog is, dan is dat conform verwachting. Is echter de stroom laag en de temperatuur hoog, dan geeft dat aanleiding tot verdere analyse.

 

Voor toegestane temperaturen en temperatuurstijgingen wordt verwezen naar de artikelen betreffende thermisch gedrag elders in deze kennisbank.

 

Voordat hierna een aantal praktische cases behandeld worden, hierbij de verwijzing naar de NEN 3140. Neem de veiligheid in acht bij het wegnemen van afschermplaten van schakel- en verdeelinrichtingen. De NEN 3140 maakt de opmerking Voor het openen van kasten met een elektrisch gevaar zijn geen persoonlijke beschermingsmiddelen nodig als vaststaat dat door het openen van de kast geen direct aanrakingsgevaar of kortsluitgevaar bestaat. Voor het weghalen van afschermingen bij aanraakbare actieve delen zijn persoonlijke beschermingsmiddelen nodig zoals bij het onder spanning werken’.

NPR 8040-1 en NEN/EN/IEC 61439

Bij het inspecteren van schakel- en verdeelinrichtingen kan gebruik worden gemaakt van de NPR 8040-1: Inspectiemethode - Beoordelen van de gemeten temperatuur in elektrische installaties met behulp van infraroodthermografie.

 

De doelstelling van de NPR 8040 wordt feitelijk in de inleiding van deze praktijkrichtlijn verwoord.

 

Met een thermografische camera wordt de temperatuur gemeten van aansluitingen en componenten in de elektrische installatie. Na beoordeling van de gemeten temperatuur wordt aanbevolen of directe actie is vereist of aanvullend onderzoek noodzakelijk is met betrekking tot de veiligheid en de betrouwbaarheid van de elektrische installatie.

 

Er is gekeken naar:

  • de voorwaarden om een representatieve temperatuurmeting uit te voeren;
  • vijf beoordelingsmethoden:
  1. maximale toelaatbare temperatuur van een aansluiting;
  2. maximale toelaatbare temperatuur van het elektrisch isolatiemateriaal van een component;
  3. maximale toelaatbare temperatuurstijging van een component;
  4. toelaatbare temperatuurverschil tussen twee aansluitingen van één component, als de stroom door de twee aansluitingen gelijk is;
  5. beoordeling van het temperatuurverschil tussen de gemeten en de berekende temperatuur van een component.

 

Opgemerkt moet worden dat de NPR 8040-1 niet is bedoeld als methodiek om te beoordelen of een ontwerp van een verdeelsysteem thermisch correct is. De productnorm NEN/EN/IEC 61439 geeft daar specifieke verificatie methoden voor. De NPR 8040-1 is bedoeld zoals feitelijk in de titel wordt gesteld: inspectiemethoden voor elektrische installaties, in het bijzonder thermografie en het beoordelen van de gemeten temperaturen.

 

Op voorhand moeten wel een paar aantekeningen bij de NPR 8040 worden gemaakt.

De NPR 8040 spreekt over ‘directe actie’ en ‘aanvullend onderzoek nodig’. Met deze tweede term wordt klaarblijkelijk onderkend dat bepaalde metingen zonder specifieke kennis niet op voorhand kunnen worden goed- of afgekeurd. Zo wordt bij methode 4 ‘maximale toelaatbare temperatuurverschil bij vergelijkbare aansluitingen of omhulde contacten van één component’ bij een te groot verschil tussen vergelijkbare aansluitingen over ‘aanvullend onderzoek nodig’ gesproken. Dit is verklaarbaar gezien mogelijke beïnvloeding door specifieke plaatsing / opstelling of vanwege verschillen in individuele componenten zoals smeltzekeringen.

 

Ten aanzien van een thermografische inspectie van schakel- en verdeelirichtingen is methode 5 van belang. Eén van de gehanteerde uitgangspunten is niet geheel correct en voor het juist interpreteren van de eisen van de NEN/EN/IEC 61439 is een toelichting op zijn plaats.

 

Het ‘stappenplan’ voor methode 5 van de NPR 8040-1 is in onderstaande tabel weergegeven.

 

Stappenplan’ voor methode 5 van de NPR 8040-1.

 

Bij methode 5 stap 6 spreekt de NPR 8040-1 over ‘Bepaal de nominale stroom van de component, Ir [A], met behulp van de datasheet van de component of zoals deze is vermeld op de component’. Hierbij volgt de NPR 8040-1 de NEN/EN/IEC 61439 niet, hetgeen feitelijk tot grote afwijkingen kan leiden.

De NEN/EN/IEC 61439 heeft het in deze context over een Inc waarde die feitelijk lager kan zijn van de Ir van de desbetreffende componenten (zie specificaties). Tevens stelt de NEN/EN/IEC 61439  dat daarnaast bij gelijktijdige belasting rekening moet worden gehouden met de gelijktijdigheidsfactor. Dit is een essentieel verschil. Voor het verband tussen stroom en temperatuurstijging geeft de NPR 8040-1 in methode 5 aan de temperatuurstijging evenredig is met de stroom tot de macht 1,6 .. 2, waarbij voor de meeste situaties van een macht 1,8 kan worden uitgegaan.

 

Onderstaand is als functie van de hoogte van de gelijktijdigheidsfactor de temperatuurstijging weergegeven. Alleen al het hanteren van een gelijktijdigheidsfactor van 60% levert een zeer groot verschil op. Stel dat bij 60% gelijktijdige belasting de temperatuurstijging 100% is, dan wordt deze bij een gelijktijdige belasting van 100% gelijk aan 250%. Met andere woorden: 2,5 maal zo hoog.

 

Relatief hoge temperatuur van de patroonhouder

 Gemeten wordt onderstaande situatie.
Relatief hoge temperatuur van de patroonhouderRelatief hoge temperatuur van de patroonhouder.


Er is sprake van een relatief hoge temperatuur van de patroonhouder en de smeltveiligheid. De temperaturen, gecorrigeerd voor het feit dat de kast geopend is, overschrijden de toegestane waarden uit het voorschrift nog niet. Uit de meting van de stroom blijkt dat deze 16,7A is. De component is voorzien van een 16A smeltveiligheid, hetgeen correspondeert met de tekening. Er is hier sprake van een overbelasting.

Erg warme patronen

Gemeten wordt onderstaande situatie:
Erg warme patronenErg warme patronen.

 

Uit de thermografische foto blijkt dat de patronen erg warm zijn. De temperaturen van de aansluitdraden zijn verhoogd, maar acceptabel. De bron is de patronen zelf. Deze temperaturen zijn overigens nog niet zo hoog dat versnelde veroudering van het patroonbandje gaat optreden. Uit de stroommeting blijkt dat deze 120A bedraagt.
 

Nadere analyse levert op dat de toegepaste patronen 160A gF zijn. De nominale waarde volgens tekening is 160A, maar de karakteristiek is een aandachtspunt. De aanduiding gF staat voor ‘snelle patroon’. De toepassing van gF patronen komt frequent voor in de praktijk, overigens zonder dat hier bewust een keuze voor gemaakt is. In vergelijking tot een standaard gG patroon hebben gF patronen een veel hogere dissipatie (lees: interne weerstand). Het verschil kan oplopen tot een factor 3, exceptioneel zelfs nog hoger. Schakel- en verdeelinrichtingen worden door fabrikanten altijd getest met toepassing van gG patronen.
 

Een advies in deze kan zijn om een gG patroon toe te passen, gesteld dat de gF patroon geen specifieke achtergrond heeft (bijvoorbeeld voor bescherming specifieke apparatuur of foutbescherming).

Temperatuur ruim boven 70 graden

Temperatuur ruim boven 70 graden:
Temperatuur ruim boven 70 gradenTemperatuur ruim boven 70 graden.
 

Een temperatuur van ruim boven de 70 graden Celsius wordt gemeten. Bij nadere analyse blijkt deze op te treden bij de in het schakel- en verdeelsysteem toegepaste din-modulaire relais. Ook hier geldt dat de temperaturen nog niet de limieten van het voorschrift overschrijdt, maar op de levensduur van de din-modulaire relais zal deze temperatuur een negatief effect hebben. Een mogelijk advies kan zijn het op een halve of hele moduulbreedte uit elkaar plaatsen van de relais. Dit zal een aanzienlijke invloed hebben op de optredende temperaturen.

 

Slechte verbinding

Gemeten wordt onderstaande situatie:
Slechte verbindingSlechte verbinding.
 

Dit is een voorbeeld van een slechte verbinding. In deze specifieke situatie is in feite is de thermografische foto niet nodig. Visueel is al duidelijk herkenbaar dat de verbinding is aangetast. Dit hoeft echter niet altijd zo te zijn in de praktijk.


Onderstaand nogmaals een voorbeeld van een slechte verbinding.

Slecht verbindingSlechte verbinding.

De gemeten waarde van circa 350 graden Celsius laat natuurlijk geen enkele discussie over. Het geeft wel mooi de ontwikkeling van een slechte verbinding weer. Het komt al in de buurt van ontbrandingstemperaturen van mogelijk toegepaste kunststoffen. Uiteindelijk zal deze een temperatuur van circa 850 graden Celsius kunnen bereiken: het smeltpunt van koper. Bij het versmelten / verbreken van de verbinding zal een elektrische lichtboog ontstaan met alle gevolgen van dien.

 

 

Gerelateerd aan Thermografie van schakel- en verdeelinrichtingen