Door: Redactie - 4 maart 2022 |
Een veilige elektriciteitsvoorziening is van doorslaggevend belang voor de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van datacenters, fabrieken en gebouwen. Storingen worden echter niet altijd veroorzaakt door een gebruiker of de voeding. Het traject van de generator tot de gebruiker bevat meerdere risico’s waarmee rekening moet worden gehouden voor een veilige stroomvoorziening. Vooral het optreden van kortsluiting heeft een grote impact op de beschikbaarheid van systemen, zelfs na de feitelijke gebeurtenis. Normconforme maatregelen tijdens de kabelinstallatie kunnen de veiligheid aanzienlijk helpen te verhogen.
Elektrische kortsluiting leidt in slechts enkele milliseconden tot een enorm verhoogde stroom door laag- en middenspanningskabels. De stroomsterkte kan bij zo’n gebeurtenis oplopen tot 200.000 A. De stroompiek en het daaruit voortvloeiende verhoogde magnetische veld rond kabels veroorzaken dynamische krachten als gevolg van de 50 Hz wisselwerking. Als gevolg daarvan gaan kabels trillen. In het ergste geval van een driefasige kortsluiting kunnen de door het magnetische veld veroorzaakte krachten tussen de kabels oplopen tot 45.000 Newton en zich in 1/100 van een seconde ontwikkelen. Er kan aanzienlijke schade ontstaan voordat stroomonderbrekers de kortsluiting kunnen uitschakelen. Correct geïnstalleerd kabelmanagement helpt zowel mensen als de infrastructuur te beschermen en de uitvaltijd te beperken.
Zoals te zien is in beide simulaties worden de optredende dynamische krachten geabsorbeerd door de kabelklemmen en het kabeldraagsysteem. De klemmen, die aan het draagsysteem zijn bevestigd, voorkomen dat afzonderlijke kabels door de trillingen losraken en als gevolg daarvan de elektrische installatie en daarop aangesloten systemen beschadigen. Toch komt het nog regelmatig voor dat men in nieuwe of bestaande installaties op zoek gaat naar de schijnbaar snelste maar vaak slechte manier om kabels te bevestigen. Mensen beelden zich de ergst mogelijke scenario’s waarschijnlijk liever niet in. Toch is het relatief eenvoudig om een professionele en veilige installatie te realiseren.
Stroomkabels zijn op verschillende manieren te installeren en te beveiligen in datacenters, fabrieken en gebouwen. De nieuwe kabelklemmen van Panduit, bijvoorbeeld, beschermen als een structurele mechanische oplossing tegen kortsluiting en verhogen daarmee aanzienlijk de veiligheid van zo’n installatie. Dit onderwerp is belangrijker geworden sinds de publicatie van de internationale norm IEC 61914:2015 (en DIN EN 61914:2016) voor kabelhouders voor elektrische installaties. Deze norm documenteert nauwkeurig de testopstelling waarmee de weerstand tegen elektromechanische krachten wordt gesimuleerd en hoe op basis daarvan de optredende krachten op zowel de kabels als kabelhouders moeten worden berekend.
De R&D-afdeling van Panduit gebruikt een geavanceerd simulatieprogramma om te visualiseren hoe de elektromagnetische krachten zich ontwikkelen bij kortsluiting en welke materiaalsamenstelling van de kabelklemmen het meest geschikt is. Deze virtuele observatie is een goede voorbereiding op de fysieke test volgens de IEC 61914:2015-norm. Pas na de computersimulatie worden de componenten onderworpen aan echte kortsluitproeven in een gecertificeerd laboratorium om te bevestigen dat zij aan deze norm voldoen. Met behulp van de genoemde simulatiesoftware hebben R&D-ingenieurs van Panduit de dynamische 3-fasige AC-kortsluitingstest gemodelleerd. Deze virtuele test gebeurt over een periode van slechts een tiende van een seconde (zie IEC 61914:2015). Uit die simulatie blijkt dat onderdelen snelheden van ruim 50 m/s kunnen ontwikkelen, materialen ernstig kunnen vervormen en catastrofale storingen met kostbare schades kunnen ontstaan.
Panduit’s nieuwe productlijn aan kabelklemmen is gecertificeerd in testcentra van KEMA Labs. De piekwaarden van de kortsluitstroom liggen zeer dicht bij die van de simulatie. Verder zijn in de echte test de volgende waarden meegenomen:
De R&D-afdeling van Panduit heeft sneller en beter alle variabelen bepaald die invloed hebben op een driefasige kortsluiting. Met herhaalde simulaties zijn de ontwerpwijzigingen gecontroleerd en piekstroomcertificeringsniveaus bepaald. In zijn totaliteit is de prototype- en testcyclus aanzienlijk verkort.
Uit zowel de simulaties als praktijktests blijkt hoe fundamenteel de kortsluitvaste bevestiging van onder spanning staande laagspannings- en middenspanningskabels is. De IEC definieert de kabelklem als een onderdeel dat kabels vastzet wanneer deze op vaste afstanden langs de lengte van de kabel worden geplaatst. Met andere woorden: Het doel is statische rust- en dynamische krachten op te vangen en de stroomkabels stevig op hun plaats te houden. Bovendien moeten de kabels in geval van kortsluiting onbeschadigd blijven, zodat het gehele systeem weer is in te schakelen voor verder gebruik.
De IEC norm 61914:2015 speelt een bijzondere rol bij de ontwikkeling van kabelklemmen bij Panduit. Deze norm met het achtervoegsel ‘2015’, is momenteel de meest uitgebreide en wereldwijd erkende eis voor het testen van kabelklemmen. Het Amerikaanse familiebedrijf, opgericht in 1955, is de eerste producent die zodanig aan deze hoge eisen voldoet dat de kabelklemmen veilig bestand zijn tegen de enorme mechanische krachten bij een kortsluiting.
Meer in detail: de grootste belasting tijdens kortsluiting treedt op tot 0,005 seconden voordat de stroomonderbrekers en andere beveiligingsinrichtingen uitschakelen. De nieuwe typen kabelklemmen fixeren kabelbundels en zorgen ervoor dat de kabels bij een kortsluiting stevig vastzitten en op hun plaats blijven. Dit biedt de best mogelijke bescherming voor zowel de werkomgeving, als apparatuur en werknemers, en voorkomt uitvaltijd.
Panduit’s nieuwe generatie kabelklemmen variëren in grootte, ontwerp en materialen en zijn geschikt voor een breed scala aan toepassingen voor procestechnische systemen, automatisering en industriële productie. De beschikbare materialen voor deze toepassingen zijn aluminium, kunststof en het zeer corrosiebestendige, dubbel gecertificeerde roestvrij staal 316/316L.
De roestvrijstalen kabelklemmen hebben gevouwen en afgeronde randen, zodat ze de kabels niet beschadigen. De gesp heeft zijn eigen kabelhouder en is geschikt voor kabels in vier- en klaverbladvorm en voor meeraderige kabels. Nadat de kabels zijn geïnstalleerd, is de kabelklem vast te zetten met een montagebeugel die uniek is in de industrie. Deze beugel kan worden gespannen en op lengte gesneden met handbediend installatiegereedschap, of een tool om de spanschroeven aan te draaien.
De bundelbanden worden vaak gebruikt in combinatie met een dempingshuls die tussen de bundelband en de kabel wordt aangebracht voor extra bescherming. Bovendien is voor de roestvrijstalen bundelbanden, naast diverse bevestigingshouders, een kunststofgesp verkrijgbaar. Roestvrijstalen bundelbanden zijn bijvoorbeeld verkrijgbaar voor kabeldiameters van 12 tot 86 mm in breedtes van 12,7 tot 19,1 mm, voor kortsluitstromen van 45 tot 188 kA. Natuurlijk is er ook professioneel gereedschap voor een deskundige en snelle installatie.
Auteur: Dipl.-Ing., MBA Martin Kandziora, Senior Manager Marketing EMEA, Panduit GmbH
Lees ook:
IndustrieVandaag is een onafhankelijk platform met het laatste nieuws over de procesindustrie, industrial processing, productie industrie, maakindustrie en elektronica industrie.
Neem contact met ons op:
Tel +31 (0)23 737 07 63
Email via contactpagina
