Bijlage CC523 - Invloed van hogere harmonischen (informatief)

C1 - Reductiefactoren voor hogere harmonische stromen in vier- of vijfaderige kabels met vier belaste aders

Het bepaalde in 523.5.3 houdt in dat de stroom in de nul in rekening moet worden gebracht bij het bepalen van de hoogst toelaatbare stroom in een stroomketen als de warmte, opgewekt door de stroom in de nul, niet wordt gecompenseerd door een overeenkomstige reductie van de warmteopwekking in de fasen.

Deze bepaling heeft betrekking op situaties waarbij stroom vloeit in de nul van een driefasensysteem met symmetrische belasting. Dergelijke stromen in de nul zijn het gevolg van fasestromen met hogere harmonische componenten die niet in de nul worden geneutraliseerd.
De derde harmonische is de meest voorkomende harmonische die niet in de nul wordt geneutraliseerd. De grootte van de stroom in de nul veroorzaakt door de derde harmonische kan groter zijn dan de fasestroom. Dit heeft dan ook een aanzienlijke invloed op de hoogst toelaatbare stroom in de stroomketen.

Toestellen die een belangrijk aandeel kunnen hebben in het veroorzaken van hogere harmonische stromen zijn bijvoorbeeld TL-verlichtingslijnen en gelijkrichters zoals gebruikt in computers.
Nadere informatie betreffende de invloed van hogere harmonischen kan worden gevonden in NEN 11000.

De reductiefactoren vermeldt in tabel C52-1 hebben slechts betrekking op vier- of vijfaderige kabels waar de nul deel van uitmaakt waarbij de nul van hetzelfde materiaal is en dezelfde doorsnede heeft als de fasen. Deze reductiefactoren zijn berekend voor de derde harmonische. Indien een aanzienlijk aandeel van nog hogere harmonischen wordt verwacht (meer dan 10 %, 9e, 12e harmonische enz.) zijn kleinere reductiefactoren van toepassing.

Als de belasting van de fasen meer dan 50 % in onbalans is, kunnen kleinere reductiefactoren van toepassing zijn.

Als de reductiefactoren worden toegepast op een kabel met drie belaste aders gelden de hoogst toelaatbare stromen ook voor een kabel met vier belaste aders, waarbij de stroom in de vierde ader wordt veroorzaakt door hogere harmonischen.
De reductiefactoren houden ook rekening met de extra verwarming in de fasen veroorzaakt door de hogere harmonischen.

Als de te verwachten stroom in de nul groter is dan die in de fasen moet de kerndoorsnede van de nul gebaseerd zijn op de stroom in de nul.

Als de kerndoorsnede wordt bepaald aan de hand van een stroom in de nul die ongeveer gelijk is aan die in de fasen is het noodzakelijk de aangegeven toelaatbare stroom voor drie belaste aders te verlagen.

Als de stroom in de nul groter is dan 135 % van de fasestroom en de kerndoorsnede wordt bepaald aan de hand van de stroom in de nul heeft dit tot gevolg dat de faseaders onderbelast worden. De verminderde warmteontwikkeling in de fasen neutraliseert de warmteontwikkeling in de nul in die mate dat geen reductiefactor hoeft te worden toegepast op de toelaatbare stroom voor drie belaste aders.

Tabel C52-1: Reductiefactoren voor hogere harmonischen in vier- en vijfaderige kabels

Aandeel 3e harmonische in de fasestroom % Reductiefactor
Kerndoorsnede gebaseerd op fasestroom Kerndoorsnede gebaseerd op nulstroom
0 - 15 1  
15 - 33 0,86  
33 - 45   0,86
> 45   1

C2 - Voorbeelden van de toepassing van reductiefactoren voor hogere harmonischen

Algemene gegevens:

Volgens tabel 52-C3 is de toelaatbare stroom van een kabel met aders van koper en een doorsnede van 6 mm² 41 A hetgeen toepasbaar is indien geen hogere harmonische stromen vloeien.

  1. Als het aandeel van de 3e harmonische 20 % van de fasestroom bedraagt, moet volgens tabel C52-1 een reductiefactor van 0,86 worden toegepast en wordt de werkelijke stroom:
    39A/0,86 = 45A
    Bij deze belasting moet een kabel worden gekozen met een kerndoorsnede van 10 mm².
  2. Als het aandeel van de 3e harmonische 40 % van de fasestroom bedraagt, moet volgens tabel C52-1 de kerndoorsnede worden bepaald aan de hand van de stroom in de nul. De werkelijke stroom wordt dan:
    39A x 0,4 x 3 = 46,8A
    Bovendien moet volgens tabel C52-1 een reductiefactor van 0,86 worden toegepast. Uiteindelijk wordt de werkelijke stroom dan:
    46,8A/0,86 = 54,4A
    Bij deze belasting moet een kabel worden gekozen met een kerndoorsnede van 10 mm².
  3. Als het aandeel van de 3e harmonische 50 % van de fasestroom bedraagt, moet volgens tabel C52-1 de kerndoorsnede wederom worden bepaald aan de hand van de stroom in de nul. De werkelijke stroom wordt dan:
    39A x 0,5 x 3 = 58,5A
    Bovendien moet volgens tabel C52-1 een reductiefactor van 1 worden toegepast. Uiteindelijk wordt de werkelijke stroom dan:
    58,5A/1 = 58,5A
    Bij deze belasting moet een kabel worden gekozen met een kerndoorsnede van 16 mm².

Alle hierboven vermelde selecties van kabels zijn uitsluitend gebaseerd op de hoogst toelaatbare stroom onder de gegeven omstandigheden; spanningsverliezen en andere aspecten zijn buiten beschouwing gebleven.