PV systeem en aarding volgens NEN, hoe zit het?

[kaasmakert]

Beste Tweakers,
Ik ben bezig mijn pv installatie te ontwerpen. Heb alles vrij helder op 1 punt na; de aarding van de installatie.

Ik heb de laatste NEN1010, NPR5310 en het ISSO handboek zonne-energie doorgeplozen, alsnog kom ik er niet uit.
Het gaat om een standaard opstelling met 1 fase trafoloze (TL) omvormer.

De volgende dingen weet ik zeker:
- Zonnepanelen worden niet geaard (want klasse II, dubbel geïsoleerd)
- Frames moeten onderling worden vereffend EN daarnaast geaard.
- Aardleiding wordt parallel aan de DC kabels naar binnen gehaald, bij omvormer hangt een aardrail die naar de hoofdaardrail gaat. Hierop zit ook de omvormer.
- De omvormer wordt op deze aardrail geaard met dezelfde diameter als de fasedraad, in mijn geval 2,5mm2

Dan rest de vraag over de diameter van de overige leidingen.

Het onderling verbinden van de frames/rails moet worden gedaan met 6mm2, zoals in NEN1010 en ISSO beschreven.

- De aardleiding heeft minimaal dezelfde diameter als de DC leiding, in mijn geval 4mm2.
Er is echter ook ergens een regel dat je niet van klein naar groot mag gaan. Dit zou betekenen dat je dus toch met 6mm2 moet aarden.

Dan komt er op de aardrail bij de omvormer dus 2,5mm2 en 6mm2 samen en moet ik dus met nog een grotere maat naar de aardrail in groepenkast??
Er is volgens mij geen enkele installateur die zich hieraan houdt. Toch wil ik me netjes aan de regels houden, hoewel het erg onduidelijk is.
Kan er iemand licht op deze zaak schijnen?

[205Gutmann]

@kaasmakert Je moet de PV-panelen voorzien van een vereffening, dit doe je bij voorkeur met een vertinde draad. Gebruik hiervoor RVS boutjes en moeren en kartelringen welke zorgen voor een deugdelijke verbinding met het aluminium.
Hiervoor kun je prima 4mm2 gebruiken.

Het verhaal van de 2,5 en 4mm2 op de aardrail maakt niet uit, bij vereffening op een badkamer kom je vanuit je centraaldoos met een 2,5mm2 welke je vervolgens vertakt naar 4mm2 voor de vereffening van de vreemd geleidende delen, eigenlijk hetzelfde als wat je met je PV-installatie gaat doen.

[kaasmakert]

Hoi gutman,

Bedankt voor de reactie, je hebt inderdaad gelijk over de badkamer. Omdat daar de faseleiding 2.5mm2 is, heeft de beschermingsleiding ook die diameter.
Bij PV zou dat dan 4mm2 moeten zijn, helemaal naar de groepenkast. (Ervan uitgaande dat DC kabels 4mm2 zijn)
Op de badkamer mag je ook vereffenen met 2.5mm2, zolang de leiding mechanisch beschermd is (bv vd draad door buis).

[TNW]

Zijn zonnepanelen zelf een klasse II apparaat? Het zijn geen apparaten die aan de netspanning hangen, vallen ze dan wel onder die klassen?

Omvormers die 220v genereren vallen logischerwijs wel onder een klasse.

Dat alle metalen delen van een installatie naar de aarde vereffend moeten zijn lijkt me inderdaad ook vrij logisch. Zelfs laagvoltage DC van een zonnepaneel wil je daar niet op hebben, zometeen raakt iemand het met natte handen aan en krijgt ie >30 mA door zn lijf.

[Jim423]

205Gutmann schreef op woensdag 19 juni 2019 @ 20:43:
@kaasmakert Je moet de PV-panelen voorzien van een vereffening, dit doe je bij voorkeur met een vertinde draad.

Heb je hier ook een bron voor? Volgens mij hoef je de panelen helemaal niet te voorzien van vereffening namelijk. Mits ze natuurlijk dubbel geïsoleerd zijn en er geen BBI aanwezig is <60cm. Het alu frame moet natuurlijk wel compleet vereffend en geaard worden. (tenzij je een niet geleidend frame gebruikt).

Volgens mij kun je het beste 6mm² voor de PV aardrail naar de HAR gebruiken. Dit staat bij sommige fabrikanten ook in de garantievoorwaarden. Het is sowieso een beetje een wassen neus want dit hangt natuurlijk ook gewoon af van de aardverspreidingsweerstand en de lengte van de aardleiding aardrailtje<>HAR. De badkamer kun je vergeten want daar staat geen opwekeenheid. Ook lijkt het mij onwenselijk om het frame onderling en naarbinnen met 6mm² te doen en de uiteindelijke aardleiding maar 4mm².

411.3.1.1 Veiligheidsaarding: Elke stroomketen moet een beschermingsleiding hebben die met de relevante aardklem is verbonden.

Als er geen bliksemafleiderinstallatie is 6mm2

[kaasmakert]

Jim423 schreef op donderdag 20 juni 2019 @ 10:00:
[...]

Ook lijkt het mij onwenselijk om het frame onderling en naarbinnen met 6mm² te doen en de uiteindelijke aardleiding maar 4mm².
[...]

Exact dit lijkt mij dus ook. Toch raadt bv de isso aan om de aardleiding net zo groot als de DC kabel te nemen, meestal dus 4mm2. Dat rijmt niet met min. 6mm2 uit de NEN. Vandaar dus mijn verwarring.
Ook kan ik me niet voorstellen dat installateurs overal een 6mm2 naar de groepenkast trekken, vooral omdat er dan in een 16mm buis bijna niks meer bij mag. Iemand met een pv installatie die hier iets over kan zeggen?

[Rukapul]

Ik wilde het netjes doen, maar liep (in ~2012) tegen soortgelijke vragen aan. Heb het uiteindelijk maar getokkiewokkied: met "KOPERDRAAD VERTIND 6MM2" panelen onderling vereffend en vervolgens naar binnen geleid en daar aan de reguliere 2.5m2 aardedraad gekoppeld van de omvormergroep.

[ Voor 22% gewijzigd door Rukapul op 20-06-2019 12:41 ]

[Basement]

kaasmakert schreef op donderdag 20 juni 2019 @ 12:05:
[...]


Exact dit lijkt mij dus ook. Toch raadt bv de isso aan om de aardleiding net zo groot als de DC kabel te nemen, meestal dus 4mm2. Dat rijmt niet met min. 6mm2 uit de NEN. Vandaar dus mijn verwarring.
Ook kan ik me niet voorstellen dat installateurs overal een 6mm2 naar de groepenkast trekken, vooral omdat er dan in een 16mm buis bijna niks meer bij mag. Iemand met een pv installatie die hier iets over kan zeggen?

Ik heb een training gevolgd voor het installeren van zonnepanelen met Enphase micromvormers.

En daar werd verteld dat je de frames met vertind 4 mm of soepel 6 mm moet aarden, en de dikte van die kabel is voor de mechanische sterkte. Voor als er bv iemand met zn lompe bouwklompen op gaat staan!

Onderstaand stuur ik je de link van z'n Enphase training op 19.38 komt het verhaal van aarding voorbij.

YouTube: Training Enphase: iQ7 Systeem Ontwerp en dimensie engineering (deel ...

Volgens mij geldt voor string omvormers hetzelfde.

[205Gutmann]

@Jim423

Zie onderstaande quote uit NPR5310: 2017.


6.3.1 Aarding van metalen delen van een PV-systeem

Met ‘metalen delen’ worden in dit deel bedoeld de metalen frames rond de PV-panelen, met inbegrip van de

daaronder liggende metalen draagconstructie, overig metalen bevestigingsmateriaal en metalen kabelgoten

die redelijkerwijs aanraakbaar zijn.

Of aarding (potentiaalvereffening) van deze metalen delen noodzakelijk is, hangt af van het type omvormer

en of de metalen delen met een bliksemopvanginstallatie zijn verbonden.

Bij PV-systemen met transformatorloze stringomvormers is aan DC-zijde een common-mode-wisselspanning

ten opzichte van aarde aanwezig, gesuperponeerd op de DC-spanning. Deze wisselspanning kan door de

capacitieve eigenschap van de PV-panelen een niet verwaarloosbare aardlekstroom veroorzaken bij

aanraking van panelen of daarmee verbonden metalen delen.

Dat de capaciteit van PV-panelen naar de omgeving groot is, komt door het grote oppervlak en de geringe

afstand tussen cellen en buitenkant. Vooral panelen met een kunststof voor- of achterzijde kunnen een grote

capaciteit vertegenwoordigen. Indien de panelen op metalen vlakken zijn gemonteerd, is er duidelijk een

grote capaciteit naar aarde. Maar ook als er geen metalen vlak aanwezig is, kan toch een groot geleidend

contactvlak ontstaan door condensvorming. Deze condens kan in geleidend contact met de frames en

constructie komen, waardoor bij aanraking aardstromen van enkele mA/m2 kunnen ontstaan. Voor een

gemiddeld systeem kan dit oplopen tot tientallen mA. Als het systeem niet geaard is, zal die stroom door de

persoon lopen die de constructie aanraakt. Alleen al door de schrikreactie kunnen op een dak zeer

gevaarlijke situaties ontstaan. Aarding is in dit geval noodzakelijk.


Mijn voorbeeld van de vereffening op de badkamer is zeker relevant bij dit onderwerp, we praten hier over een potentiaalvereffening niet te verwarren met een veiligheidsvereffening.

Zie ook onderstaande quote


De minimale kerndoorsnede van de vereffeningsleiding wordt als volgt bepaald:

Omdat de doorsnede van de beschermingsleiding 2,5 mm2 is, moet op grond van 544.2 van NEN 1010:2015

de kerndoorsnede van de vereffeningsleiding ≥ 2,5 mm2 zijn. Met een dergelijke doorsnede wordt tevens

voldaan aan 415.2.2 van NEN 1010:2015.

Indien rekening wordt gehouden met 543.1.3 van NEN 1010:2015 moet de kerndoorsnede van de

vereffeningsleiding ten minste zijn:

a) 2,5 mm2 indien de leiding tegen mechanische beschadiging is beschermd, of

b) 4 mm2 indien de leiding niet tegen mechanische beschadiging is beschermd.

[Jim423]

Ik vind het een vreemde tekst (en volgens mij is NEC81 nog in discussie hierover).
Het idee is dus dat alleen het (geleidend) oppervlak of frame vereffen+aarden waarop de metalen frame panelen liggen onvoldoende is. Ook de panelenframes zelf moeten geaard/vereffend worden. Dit omdat alle panelen samen een lekstroom kunnen genereren via condensvocht (enkel paneel zal weinig doen) welke de constructie kunnen laden. Echter omvat die constructie dan wel alleen de frames vd panelen en niet het alu bevestiging frame want deze is immers wel vereffend/geaard. Het condensvocht maakt dus alleen contact tussen de panelenframes en niet met het alu/metalen frame waar ze op liggen. Vind het nogal vergezocht. Zelfs als de panelen geisoleerd op het alu frame zouden liggen.

Ook dit:

en of de metalen delen met een bliksemopvanginstallatie zijn verbonden.

Volgens mij is dit in geen enkel geval toegestaan. Afleiders mogen niet in verbinding komen te staan met de elektrische installatie van het pand. Dus waarom dat erbij staat?

Mijn voorbeeld van de vereffening op de badkamer is zeker relevant bij dit onderwerp, we praten hier over een potentiaalvereffening niet te verwarren met een veiligheidsvereffening.

Omdat het hier een opwekeenheid betreft praten we ook over een veiligheidsvereffening. De aarding moet namelijk voldoende zijn om een volle DC sluiting naar de aarde af te vloeien zonder dat het frame of de behuizing van de omvormer een gevaarlijke potentiaal aanneemt. Naast natuurlijk de vereffening voor statisch/capacitieve lekstromen.

Wat wel duidelijk wordt is dat de vereffeningsader (6mm²) groter mag zijn dan de beschermingsleiding (4mm², minimaal gelijk aan de grootste AC/DC leiding). Dat gezegd hebbende doe ik alsnog liever 6mm² om het gewoon overal gelijk te hebben in de constructie. Vind de NEN1010 toch een stuk duidelijker dan de NPR5310 hierin.

[205Gutmann]

@Jim423 Zo zitten er wel meer hiaten tussen NPR5310 en NEN1010, in de NEN praat men over een DC lastscheider welke tussen de streng en de omvormer geplaatst moet worden, volgens de NPR mag deze ook in de omvormer zijn geïntegreerd.

Zo ook met het vereffenen van de frames, in de NEN wordt gesproken over het vereffenen van de onderconstructie zoals jij aangeeft, in de NPR wordt weer gesproken over het vereffenen van alle vreemd geleidende delen op het dak.

De NPR behoort een verduidelijking te zijn van de NEN, in sommige gevallen roept het enkel meer vragen op.
De nieuwe NEN4010 zou het handboek moeten zijn voor de woningbouw, hier komt echter het hele PV verhaal niet aan bod, terwijl dit nu juist in de woning sector een hot item is.

Wat betreft de opwekeenheid, de voeding is aangesloten middels 2,5mm2, voor de veiligjeidsaarde van de opwekeenheid is 2,5mm2 voldoende, iedere andere aparte eindgroep in een woning is toch ook maar voorzien van een 2,5mm2 aarddraad, waarom zou een opwekeenheid dan op een dikkere aarddraad aangesloten moeten worden?

Disclaimer: bovenstaande is niet bedoeld als kritiek, maar ik hoop dat we er een nette discussie over kunnen voeren.

[Jim423]

Tuurlijk, geen stress.
Het komt door de regel dikst voorkomende lastdragende ader. DC 4mm² in dit geval.
De theorie is dan volgens mij dat de 4mm² bijvoorbeeld 25A mag dragen (in dit voorbeeld). Bij een volle aardsluiting moet de aarding dus ook 25A kunnen afvloeien (en blijven afvloeien gezien de PV panelen niet uitgaan) naar de aarde om alle geleidende delen rond aardpotentiaal te houden. Hieruit is bedacht dat de beschermingsleiding dus ook 4mm² moet zijn. Deze sluiting zou bijvoorbeeld kunnen gebeuren als de DC- met een zinken dak contact maakt en de DC+ met je metalen frame. Dak en frame zijn dan geisoleerd van elkaar vanwege gal. corrosie. Je moet het dus bekijken vanuit de panelen, puur vanuit de AC kant gezien gezien zou 2,5mm² wel voldoende zijn. Met microinverters is 2,5mm² geloof ik wel weer voldoende omdat er geen DC installatie van betekenis is. (zie video).

Stel je zou je badkamer voeden met een omvormer 115VAC 25A en alles aansluiten met 3x4mm². Dan maak je de beschermingsleiding CAP naar groepenkast ook 4mm².

Op mijn werk hebben alle kasten een 48Vdc 80/160A voeding (2x) vanuit een andere ruimte via 50mm². Deze voeding zweeft tegenover de aarde. Toch zijn alle kasten geaard (en vereffend) met 50mm² voor het geval er sluiting komt met een andere plek via de metalen kast. Stel dit gebeurde met 6mm² (want dat wordt gebruikt voor netspanning) smelt die draad direct weg.

[kaasmakert]

Allen bedankt voor de goede bijdrages! In elk geval goed te lezen dat ik niet de enige ben die de verschillende normen nogal onduidelijk hierover vindt.

De reden dat diameter van de beschermingsleiding gelijk gekozen wordt aan de DC leidingen lijkt me inderdaad om in het geval van een fout te zorgen dat dit veilig afgevoerd kan worden, vandaar ook de referentie naar de "dikste lastdragende ader/fasedraad" regel.

Dit zou wel betekenen dat je vanaf de aardrail bij de omvormer met een nog dikkere ader naar de groepenkast moet (immers, op de aardrail bij omvormer zit 4mm2 van de alu frames en 2.5mm2 van de omvormer).
Van hieruit met 4mm2 naar hoofdaardrail is niet genoeg (want in theorie zou er een gelijktijdige sluiting kunnen zijn in de omvormer en in de DC kant van de panelen)

Wel heel blij met de discussie, al een hoop van opgestoken!

[205Gutmann]

@Jim423 Helder verhaal, van die kant had ik het nog niet bekeken.

In veel gevallen zou dit wel betekenen dat er een dikkere aarddraad naar de meterkast moet worden getrokken, maar wat is de kans dat er tegelijk een aardfout optreedt in het AC deel van de omvormer, alsmede in het DC deel?
In theorie zou dit ook betekenen dat bij een grotere installatie met meerdere parallelle strings de foutstroom nog hoger kan oplopen.