Elektrische installaties alsmaar zwaarder belast: hoe voorkom je overbelasting?

Huishoudelijke elektrische installaties worden steeds zwaarder belast, onder meer door de integratie van zonnepanelen, laadpalen, batterijen en warmtepompen. Dat is in se geen probleem als de complete installatie daarop is ingericht. Het is aan de elektrotechnicus om te beoordelen welke aanpassingen er nodig zijn en om de installatie waar nodig te verzwaren en van de juiste beveiligingen te voorzien.

Zonnepanelen, batterijen, warmtepompen en laadpalen vinden steeds vaker hun weg naar gebouwen. Ze produceren en verbruiken elektriciteit, of slaan die op, en stellen daardoor bijkomende eisen aan de elektrische installatie. Die moet hierop worden afgestemd en waar nodig worden uitgebreid of verzwaard.

STAP 1: Welke meterkastaansluiting?

De meterkast bepaalt de maximale hoeveelheid stroom die het huis binnenstroomt. Er zijn drie soorten meterkastaansluitingen:

• Monofasige aansluiting (1x230V): Het vermogen is meestal afgezekerd op 40A of 63A, wat een maximaal vermogen levert van respectievelijk 9,2 kW of 14,5 kW.

• Driefasige aansluiting zonder nulleider (3x230V): Bij een standaard afzekering van bijvoorbeeld 32A levert dit een maximaal vermogen van circa 12,7 kW.

• Driefasige aansluiting met nulleider (3x400V + N): Bij een standaard afzekering van 25A levert dit al direct 17,3 kW aan bruikbaar vermogen.

Ga altijd eerst na of de meterkast (= de hoofdautomaat van de netbeheerder) de zwaardere belasting wel aankan. Indien niet, kan er bij de netbeheerder een offerte worden opgevraagd voor een verzwaring.

Bij de installatie van pv-panelen

Hier is het vermogen van de omvormer bepalend. In België mag het maximaal vermogen van de omvormer die op een standaard 1-fase aansluiting (230V) wordt aangesloten niet meer dan 5 kVA bedragen. Van zodra er een grotere installatie wordt geplaatst waarbij het vermogen van de omvormer boven de 5 kVA uitkomt, moet er worden overgestapt naar een 3-fasen aansluiting (3x230V of 3x400V + N).

Bij het installeren van een laadpaal

Om een elektrische auto op een comfortabele snelheid te kunnen opladen, wordt er in veel gevallen voor gekozen om de meterkastaansluiting te verzwaren naar een 3-fasen aansluiting (meestal 3x400V + N). Dat is zo omdat wie een standaard 1-fase 40A aansluiting heeft, maar over een totaal vermogen van maximaal 9,2 kW beschikt. Een laadpaal die bijvoorbeeld oplaadt op 11 kW (3-fasen 16A) trekt in zijn eentje al meer stroom dan de hele 1-fase aansluiting kan leveren. Een verzwaring naar 3x400V + N met 25A levert ruim 17 kW.

Een kanttekening hierbij: bij moderne laadpaal wordt het laadvermogen teruggeschroefd (via een load balancing systeem) wanneer andere apparaten zoals een warmtepomp of kookplaat ook stroom verbruiken. Dat drukt verbruikspieken (en dus ook het capaciteitstarief) en maakt een zwaardere aansluiting misschien niet nodig. Het nadeel is wel dat de elektrische auto er hierdoor langer over doet om op te laden.

Bij de installatie van een warmtepomp

Net zoals de laadpaal is een warmtepomp een grote stroomverbruiker die, zeker op koude winterdagen, een flinke hap uit het beschikbare elektriciteitsvermogen neemt. Of een verzwaring nodig is, is afhankelijk van het piekvermogen van de warmtepomp. Dat piekvermogen is de som van het maximale verbruik van de warmtepomp bij een normaal bedrijf (bv. 3.500 W) en het verbruik van het elektrisch bijverwarmingselement (bv. 6.000 W). Dat piekvermogen (= 9.500 W), omgerekend in A (9.500 W/230 V = 41,30 A) geeft aan hoeveel A er op een ijskoude winterdag nog over is. Bij een standaard 40 A aansluiting is er zelfs een tekort. Dan is de warmtepomp in zijn eentje al genoeg om de hoofdzekering te laten springen, nog voordat er een lamp of de oven is aangezet.

Het belang van de gelijktijdigheidsfactor

Om te vermijden dat een elektrische installatie onnodig zwaar wordt gedimensioneerd hanteert men in het AREI de gelijktijdigheidsfactor. Deze houdt er rekening mee dat alle elektrische apparaten in een woning nooit tegelijkertijd op vol vermogen aanstaan. Elke stroomkring krijgt daarom een gelijktijdigheidsfactor.

Voor normale huishoudelijke kringen (verlichting, stopcontacten, wasmachine) geldt in de praktijk meestal een gelijktijdigheidsfactor van 0,5 tot 0,8. Neem bijvoorbeeld de kring van een inductieplaat met een maximale stroomvraag van 16A. Die krijgt na toepassing van een gelijktijdigheidsfactor van 0,6 maar een gewicht meer van 9,6A. Voor de stopcontacten en verlichting met een maximale stroomvraag van 10A is dat na toepassing van een gelijktijdigheidsfactor van 0,5 maar 5A meer.

Een warmtepomp en een laadpaal vallen echter onder een andere categorie en kunnen urenlang op hun maximale vermogen draaien. Voor deze apparaten is een gelijktijdigheidsfactor van 1 verplicht. Een warmtepomp met een piekvermogen van 42A telt dus na de gelijktijdigheidsfactor van 1 toch mee voor 42A.

Om de realistische stroomvraag te berekenen worden alle door de gelijktijdigheidsfactor gecorrigeerde stroomvragen opgeteld (9,6 A + 5 A + 42A + …). Zo kan de vraag worden beantwoord of de 1-fase 40A aansluiting voldoet (wat in dit geval dus niet zo is).

STAP 2: Hoe moet de verdeelkast worden opgebouwd?

De verdeelkast splitst de stroom die van de meterkast komt op richting de verschillende kringen.

De hoofdkabel naar de verdeelkast

De dikte van de hoofdkabel die van de meterkast naar de verdeelkast loopt, moet afgestemd zijn op de hoofdautomaat van de meterkast.

• Bij een 1-fase aansluiting (tot 40A / 63A): Hier wordt standaard een 3G10 mm² of 3G16 mm² kabel gebruikt (Fase + Nulleider + Aarding).

• Bij een 3-fasen aansluiting (bijv. 3x25A of 3x32A): Hier gebruikt men een 4G10 mm² of 5G10 mm² kabel (3 Fases + Nulleider + optioneel Aarding).

De juiste differentieelschakelaars

De stroom komt de verdeelkast binnen via de hoofddifferentieelschakelaar (de verliesstroomschakelaar). Deze staat dus aan het begin van de installatie en beschermt de woning tegen brandgevaar veroorzaakt door isolatiefouten en biedt een basisbescherming tegen elektrocutie. In België schrijft het AREI voor dat in een huishoudelijke installatie minstens één hoofddifferentieel met een aanspreekstroom van 300 mA moet worden geplaatst. Een aanhoudende lekstroom van meer dan 300 mA kan lokaal immers zoveel hitte genereren dat er vonken ontstaan en omliggende materialen (zoals isolatiemateriaal of hout) vlam vatten. Door bij 300 mA al in te grijpen, elimineert de schakelaar dit brandrisico.

Daarnaast dient er ook minstens één gevoeligere differentieelschakelaar te worden voorzien. Deze differentieelschakelaars schakelen al uit bij een lekstroom van 30 mA. Dit was vroeger enkel verplicht voor natte ruimtes. Dat betekende dat enkel de badkamer, de wasmachine, de droogkast en de vaatwasser achter een 30 mA-schakelaar moesten staan.

Sinds de wijziging in Boek 1 van het AREI op 1 juni 2023 dienen ook alle andere ‘droge’ kringen zoals stopcontacten en verlichting in de living of slaapkamers ook achter zo’n gevoeligere differentieelschakelaar te staan. Omdat er nu veel meer kringen achter een 30 mA-schakelaar moeten, heeft het AREI wel bepaald dat je maximaal 8 automaten per 30 mA differentieelschakelaar mag aansluiten. Dat voorkomt dat bij een kleine, natuurlijke lekstroom van meerdere apparaten de schakelaar constant ongewenst afslaat. Sommige vaste toestellen die op een specifieke, daarvoor bestemde kring zitten (zoals een elektrisch kookfornuis, een vaste oven, een warmtepomp of centrale verwarming) hoeven niet achter de 30 mA-schakelaar, maar mogen rechtstreeks achter de hoofddifferentieel van 300 mA blijven staan.

Behalve het verschil tussen de 300 mA en 30 mA schakelaar zijn er bij de keuze voor een differentieelschakelaar nog drie zaken van belang:

• de nominale stroomsterkte van de differentieel in A (bijv. 40A of 63 A): dat is de maximale stroom die continu door de differentieel mag vloeien zonder dat de interne contacten smelten. Deze moet altijd groter zijn of gelijk zijn aan de stroomsterkte van de stroomopwaarste hoofdautomaat (in dit geval de hoofdautomaat van de meterkast). Als de hoofdautomaat 40 A is dan moet de hoofddifferentieel minimaal 40A bedragen.

• het aantal polen (tweepolig of vierpolig): bij een standaard monofasige aansluiting (1x230V) hoort een tweepolige differentieelschakelaar, terwijl er met een driefasige netaansluiting (2x230V of 3x400V + N) een vierpolige differentieelschakelaar nodig is.

• het type differentieelschakelaar (type A of type B): in standaard huishoudelijke installaties wordt een type A differentieelschakelaar gebruikt, die feilloos wisselstromen en pulserende gelijkstromen detecteert. De komst van laadpalen en driefasige pv-omvormers verandert de zaak. Bij een defect kunnen deze toestellen namelijk een pure DC-foutstroom (gelijkstroom) lekken. Als zo'n lekstroom groter is dan 6 mA, raakt een standaard type A differentieelschakelaar verzadigd en kan die een extra wisselstroomlek (bijvoorbeeld door een defecte broodrooster of een isolatiefout in de badkamer) niet meer registreren. Deze type A differentieelschakelaar schakelt dan niet meer automatisch uit, wat levensgevaarlijk is. Het AREI verplicht daarom dat een laadpaal beveiligd wordt door een type B differentieelschakelaar, tenzij de laadpaal zelf al is uitgerust met een ingebouwde DC-lekstroombeveiliging van 6 mA (RDC-DD). Ook voor bepaalde driefasige pv-omvormers schrijft de fabrikant een type B voor om de veiligheid te garanderen.

De geschikte automaten (zekeringen) kiezen

Per kring is er een automaat nodig die de kring beschermt tegen:

• overbelasting (= te veel A die door de kring stroomt, waardoor de kabel gevaarlijk heet kan worden)

• kortsluiting (= een plotse stroompiek).

De automaat wordt gekozen in functie van kabeldikte (sectie) van de kring. Bijv. Een standaard kabel van 2,5 mm² naar de stopcontacten kan technisch gezien zo'n 25 A aan stroom verdragen voordat hij gevaarlijk heet wordt. De automaat wordt expres lichter afgesteld: in de verdeelkast wordt op die kabel een automaat van 20 A gezet. Zo krijgt de stroom nooit de kans om 25A te bereiken waarbij de kabel zou smelten.

De dikte van de kabel bepaalt dus altijd hoe zwaar de zekering mag zijn. Je mag nooit zomaar een zwaardere zekering plaatsen zonder de kabel te vervangen:

• 1,5 mm² = automaat van max. 16A (schakelaars en lampen)

• 2,5 mm² = automaat van max. 20A (standaard stopcontacten, gemengde kringen (licht + stopcontact), vaatwasser, wasmachine en droogkast)

• Voor zwaardere verbruikers zoals een laadpaal of warmtepomp wordt al snel 4 mm² (max. 25A), 6 mm² (max. 32A-40A) of zelfs 10 mm² (max. 40A-50A) gebruikt, afhankelijk van het vermogen en de afstand.

Daarnaast kan er ook worden gekozen tussen tweepolige en vierpolige automaten. Bij een 1-fasige aansluiting horen tweepolige automaten. Bij een 3-fasige aansluiting kun je onder een vierpolige differentieelschakelaar een mix van tweepolige en vierpolige automaten plaatsen:

• tweepolige automaten: voor alle normale kringen in huis (licht, stopcontacten, vaatwas, enz). De automaat wordt telkens op één van de drie fases aangesloten + de nulleider.

• vierpolige automaten: alleen voor de specifieke, zware apparaten die echt krachtstroom (400 V) nodig hebben (zoals een 3-fasen warmtepomp of laadpaal). De automaat wordt dan aangesloten op alle drie de fases + de nulleider.

STAP 3: Zijn er extra beveiligingen nodig?

Als er stroomproducerende installaties zijn aangesloten op de verdeelkast (bijvoorbeeld zonnepanelen of een thuisbatterij) kan zich stroomoptelling voordoen. In een standaard verdeelkast komt de stroom van het net binnen via de hoofddifferentieel. Stel dat de netaansluiting 40 A is, dan zijn alle componenten in de kast (zoals de opvolgende 30 mA differentiëlen) gekozen op 40 A. Dat is perfect veilig. Als er echter zonnepanelen (of een batterij) worden toegevoegd, wordt er een tweede stroombron aan de kast toegevoegd. Als bv. de omvormer van de zonnepanelen max. 20A kan injecteren, dan kan er op een zonnige dag nu 60 A (40A van het net en 20A van de zonnepanelen) gelijktijdig door de kast lopen naar de automaten. Als de 30 mA differentieelschakelaars of de verdeelrails in de kast maar ontworpen zijn voor 40 A, kunnen ze zwaar oververhit raken.

Om te vermijden dat componenten doorsmelten, eist het AREI dat de kast beveiligd wordt. Er zijn dan twee mogelijkheden:

• Alle differentiëlen en verdeelrails verzwaren naar in dit geval 63 A: Dit is vaak erg duur omdat er meerdere differentiëlen volledig moeten worden vervangen.

• Een remautomaat plaatsen: Er wordt een installatieautomaat van 40 A direct na de hoofddifferentieelschakelaar geplaatst en voor de 30 mA-schakelaars. De remautomaat werkt als een fysieke begrenzer: zodra de gecombineerde stroom richting de 30 mA-differentiëlen de 40 A dreigt te overschrijden, springt de remautomaat af. Zo blijven al je bestaande, lichtere componenten van 40 A perfect beschermd. Let wel automaten die rechtstreeks achter de hoofddifferentieelschakelaar zijn geplaatst (en dus voor de remautomaat) moeten de 60 A wel aankunnen.

Ook het EMS helpt hierbij een handje. Het EMS meet elke seconde exact hoeveel stroom er het huis binnenkomt via het net en hoeveel stroom de zonnepanelen of thuisbatterij opwekken. In de software is de nominale stroomsterkte van de differentieelschakelaars ingesteld (bv. 40 A). Van zodra de optelsom van de netstroom en zelf opgewekte stroom richting de 30 mA-differentiëlen boven de 40A stijgt, dan stuurt het EMS direct een digitaal signaal naar de omvormer of de laadpaal om hun vermogen een fractie terug te schroeven. Een EMS kan ook gebruikt worden om het capaciteitstarief beperkt te houden. De laadpaal of warmtepomp verbruiken dan minder stroom op momenten dat er bijvoorbeeld wordt gekookt (= load balancing), zodat de maandelijkse stroompiek lager blijft.

STAP 4: Vergeet de keuring niet!

Een huishoudelijke elektrische installatie moet in België (volgens het AREI) in de volgende situaties worden gekeurd:

• Vóór de ingebruikname van een nieuwe installatie.

• Bij een belangrijke wijziging of uitbreiding van de installatie (bijv. het plaatsen van een extra kring, van zonnepanelen, een thuisbatterij, een laadpaal). Hier wordt enkel de uitbreiding gekeurd.

• Bij een verzwaring van de meterkast aansluiting.

• Bij de verkoop van een woning (verplicht voor de koper om de elektrische installatie opnieuw te laten keuren).

• Na 25 jaar is een nieuwe keuring vereist om de veiligheid van de huishoudelijke installatie te blijven garanderen.

Met dank aan: ABB, Hager, Legrand en Schneider Electric