Wat is spanningsval bij een lange voedingsleiding? Spanningsval is het deel van je spanning dat onderweg in de kabel verloren gaat, tussen het punt waar de stroom vertrekt en het punt waar hij aankomt. De kabel heeft weerstand, die weerstand zet een stuk van je spanning om in warmte, en wat er aan het einde overblijft is minder dan wat er aan het begin stond. Over twintig meter merkt niemand dat. Over driehonderd meter is het het hele probleem.
Het korte antwoord: vanaf ongeveer honderd meter tussen de meter en de zekeringkast begint het te knellen, en bij tweehonderdvijftig tot driehonderd meter wordt het onhoudbaar. De lampen dimmen, toestellen slaan af, en je betaalt elke maand voor warmte die in je eigen weide verdwijnt. De goedkoopste oplossing is bijna nooit een dikkere kabel.
Welke factoren beïnvloeden de spanningsval
Er zijn er zes, en meer zijn het er niet.
De stroom. Recht evenredig. Verdubbel je verbruik en je spanningsval verdubbelt mee. Dit is de factor die verandert zonder dat er iets aan de kabel gebeurt, en daarom duiken deze problemen op zodra er een warmtepomp of een laadpaal bij komt.
De lengte. Ook recht evenredig, en het is de lengte van het werkelijke tracé, niet de rechte lijn op het plan.
De doorsnede. Omgekeerd evenredig. Dubbel zo dik is half zoveel val. Dit is de duurste knop om aan te draaien, want de kabel ligt al in de grond.
Het geleidermateriaal. Koper geleidt beter dan aluminium. Voor dezelfde spanningsval heb je in aluminium ongeveer anderhalve maat meer nodig, maar per meter is het een fractie van de prijs.
De temperatuur van de geleider. Een warme kabel geleidt slechter. Tussen twintig en zeventig graden loopt de weerstand ongeveer twintig procent op, en dat is precies wanneer je hem het hardst belast.
Enkelfasig of driefasig. De belangrijkste, en de meest onderschatte. Bij hetzelfde vermogen daalt de stroom per fase fors op driefasig, en omdat het verlies met het kwadraat van de stroom gaat, keldert het. Dezelfde kabel, zes keer minder verlies.
Bij lange kabels speelt daarnaast ook de arbeidsfactor mee, omdat de reactantie van de kabel dan begint te tellen naast de weerstand. Voor een gewone woning met een arbeidsfactor dicht bij één maakt dat weinig verschil, in de industrie wel.
Ik krijg hier geregeld telefoons over. Het patroon is altijd hetzelfde. Groot perceel, meter aan de straatkant omdat de netbeheerder daar zijn kabel heeft liggen, en een woning die tweehonderd of driehonderd meter verder staat. Alles ertussen is van de eigenaar.
Waarom die verliezen op jouw factuur komen
Dit is het punt dat bijna nooit uitgelegd wordt.
De meter staat aan de straat. Alles wat daarna in de kabel verloren gaat, is al gemeten en al aangerekend. De warmte die je aansluitkabel produceert tussen de weg en je woning staat dus gewoon op je jaarafrekening.
Stond die meter aan de gevel van je huis, dan zat datzelfde verlies aan de kant van de netbeheerder en betaalde jij het niet. Dezelfde kabel, dezelfde fysica, een andere factuur. Alleen door waar de meter hangt.
Wat het AREI hierover zegt, en wat het niet zegt
Hier gaat veel informatie op het internet de mist in, dus laat ik het precies citeren.
Het voorschrift staat in AREI Boek 1, afdeling 5.2.5, Spanningsval, op pagina 142. Daar staat dat de spanningsval in elektrische leidingen beperkt moet worden tot de waarden beschreven in de regels van goed vakmanschap.
Het AREI legt hier dus geen algemeen maximaal percentage vast. Wie beweert dat het AREI drie procent of vijf procent oplegt, citeert iets wat er niet staat. Die percentages komen uit normen, uit ontwerpregels of uit bijzondere toepassingen, en ze zijn nuttig als richtlijn, maar ze zijn geen artikel uit het reglement.
Aanvullend bepaalt onderafdeling 5.2.1.2 dat leidingen zo gekozen moeten worden dat de spanningsval onder de normale bedrijfsvoorwaarden verenigbaar is met de bedrijfszekere werking van de gevoede machines en toestellen.
En dat is eigenlijk de scherpste formulering die er bestaat. Niet een getal, maar een resultaat: het moet werken zoals het hoort te werken. Een installatie waarbij de warmtepomp afslaat of de laadpaal terugregelt, voldoet daar niet aan, ongeacht welk percentage je uitrekent.
Wat het concreet kost
Koper, enkelfasig 230 volt, gerekend bij veertig ampère. Dat komt overeen met een aansluiting van ongeveer negen komma twee kilowatt.
| Lengte | Doorsnede | Spanningsval | Verlies bij 40 A |
|---|---|---|---|
| 100 m | 10 mm² | 14,0 V, 6,1 % | 560 W |
| 100 m | 16 mm² | 8,8 V, 3,8 % | 350 W |
| 100 m | 25 mm² | 5,6 V, 2,4 % | 224 W |
| 250 m | 16 mm² | 21,9 V, 9,5 % | 875 W |
| 250 m | 25 mm² | 14,0 V, 6,1 % | 560 W |
| 250 m | 35 mm² | 10,0 V, 4,3 % | 400 W |
| 300 m | 16 mm² | 26,3 V, 11,4 % | 1050 W |
| 300 m | 25 mm² | 16,8 V, 7,3 % | 672 W |
| 300 m | 35 mm² | 12,0 V, 5,2 % | 480 W |
| 300 m | 50 mm² | 8,4 V, 3,7 % | 336 W |
Driehonderd meter op zestien vierkante millimeter verliest dus meer dan een kilowatt zodra je vol trekt. Dat is een elektrisch vuurtje van duizend watt, ondergronds, waar niemand iets aan heeft.
Welke doorsnede jij nodig hebt kan niemand uit het hoofd zeggen. Dat volgt uit twee dingen: het aangesloten vermogen en de lengte van de kabel. Daarom is deze web sit voorzien van een rekentool in plaats van een vuistregel.
Het gaat kwadratisch, en dat verandert alles
Het verlies volgt de stroom in het kwadraat. Verdubbel de stroom en het verlies wordt vier keer zo groot.
Daarom merkt een gezin met een gewoon verbruik hier weinig van. Vijf ampère gemiddeld over driehonderd meter zestien vierkante millimeter kost je ongeveer zestien watt, dus zo’n honderdveertig kilowattuur per jaar. Vervelend, geen ramp.
Maar zet er een warmtepomp bij, of een laadpaal, of elektrische verwarming, en je zit uren aan een stuk op dertig of veertig ampère. Dan wordt hetzelfde stuk kabel plots een grote kostenpost, en tegelijk een technisch probleem, want bij elf procent spanningsval werkt een laadpaal niet meer naar behoren.
Dat is ook waarom dit probleem de laatste jaren zoveel vaker opduikt. De kabel is niet veranderd. Wat eraan hangt wel.
De goedkoopste ingreep zit niet in de sleuf
Als iemand hoort dat de kabel het probleem is, denkt hij meteen aan een dikkere kabel en dus aan opnieuw graven. Dat is de duurste weg, en meestal niet de eerste die je moet bekijken.
Overschakelen naar driefasig 400 volt. Bij hetzelfde vermogen daalt de stroom per fase fors, en omdat het verlies kwadratisch met de stroom gaat, keldert het verlies. Dezelfde driehonderd meter op dezelfde zestien vierkante millimeter geeft driefasig een spanningsval van zeven komma zes volt, dus één komma negen procent, en een verlies van honderdvierenzeventig watt in plaats van duizendvijftig.
Zes keer minder verlies, in dezelfde sleuf, met dezelfde kabel.
Aluminium in plaats van koper. Als er toch een nieuwe leiding moet komen, weegt de materiaalprijs zwaar op driehonderd meter. Aluminium vraagt een grotere doorsnede maar kost per meter een fractie. Op deze afstanden wint aluminium vaak, ook al voelt het als een compromis.
De sleuf. Kabel, sleuf, zandbed met signalisatielint, en het herstel van wat je hebt opengebroken. Dat laatste wordt onderschat: een oprit of een terras terugleggen kost soms meer dan de kabel. Bekijk of het tracé rond die verhardingen kan lopen, ook al wordt de leiding daardoor wat langer.
De meter verplaatsen. Technisch de properste oplossing, want dan verdwijnen de verliezen naar de kant van de netbeheerder. In de praktijk vaak de duurste, en de netbeheerder beslist. Vraag altijd een offerte op met een opsplitsing per post, zodat je ziet waar het geld naartoe gaat.
Welke kabel en hoe diep
Voor een ondergrondse voedingsleiding gebruik je een echte grondkabel, geen installatiekabel die toevallig in een buis ligt.
In België is dat een EXVB kabel. In Nederland is het equivalent YMvK-as.
De voorgeschreven minimale diepte is zestig centimeter onder het maaiveld. Meet tot de bovenkant van de kabel, niet tot de bodem van de sleuf. Zandbed onder en boven, en een signalisatielint erboven zodat wie later graaft gewaarschuwd is.
Als niemand meer weet wanneer die kabel gelegd is, weet ook niemand of dat allemaal gebeurd is. Dat is op zich al informatie.
Twee gevallen uit de praktijk
De factuur die niemand kon verklaren. Een eigenaar belde met de vraag waarom zijn afrekening zoveel hoger lag dan bij de buren, met ongeveer hetzelfde huis en hetzelfde gezin. Zijn eerste vraag was niet of de kabel vervangen moest worden, maar of er nog iets anders bestond dan opnieuw graven. Dat is precies de juiste vraag, en het antwoord is meestal ja. In zijn geval zat het verschil in de lange voedingsleiding, en de oplossing zat in de aansluiting, niet in de sleuf.
De deur die niet openging. Een appartementsgebouw had een nieuwe en niet goedkope videofoon laten plaatsen. Alles werkte, behalve het openen van de voordeur vanuit het bovenste appartement. Wat mij meteen opviel was de kabel: er lag UTP, en UTP is gemaakt voor communicatie, niet voor het transporteren van energie.
Ik heb gemeten. De transformator stond op ongeveer vierendertig volt en vlak achter die transformator mat ik tweeëndertig volt. Beneden aan de deur, aan de deuropener, was daar zeven volt van over.
Die eerste meting is het bewijsstuk. De transformator zakte nauwelijks in, dus die vijfentwintig volt verdwenen niet in de voeding maar onderweg, in de kabel.
En dan wordt het interessant. De geleiders in UTP zijn ongeveer nul komma twee vierkante millimeter, wat neerkomt op ruim zeventien honderdsten ohm per meter, heen en terug gerekend. Over achttien meter is dat iets meer dan drie ohm. Om daar vijfentwintig volt over te verliezen moet er ongeveer acht ampère lopen.
Acht ampère, door draadjes die gemaakt zijn voor signalen van enkele milliampères. Die kabel wordt warm, en dat was hier het echte gevaar, niet de deur die niet openging.
Het antwoord op de vraag waar die acht ampère vandaan komt zit in wat voor toestel er aan hangt. Een deuropener is een spoel, en een spoel op wisselspanning gedraagt zich heel anders wanneer hij nog niet aangetrokken is. Zolang het anker openstaat is er een luchtspleet, is de zelfinductie laag, en trekt de spoel een veelvoud van de stroom die hij in aangetrokken toestand nodig heeft. Vijf tot tien keer zoveel is normaal.
En daar ontstaat de val die alles vastzet. De spoel vraagt zijn aanlooptroom. De dunne kabel en de kleine transformator kunnen die niet leveren, dus de spanning zakt in. Door die lage spanning trekt het anker niet aan. En omdat het anker niet aantrekt, blijft de spoel diezelfde hoge stroom trekken. Het systeem gaat niet stuk, het blijft gewoon hangen in de verkeerde toestand. Vandaar die zeven volt op je meter in plaats van een deur die opengaat.
De installateur had niets fout gedaan aan de videofoon zelf. Hij had de voeding behandeld als een signaal.
De les die verder gaat dan deze deur: een voeding voor een spoel bereken je nooit op de stroom in aangetrokken toestand, maar op de stroom bij het aantrekken. Wat helpt is meerdere paren van de UTP kabel parallel zetten, wat de weerstand deelt, of beter nog een aparte voedingskabel met een fatsoenlijke doorsnede en een transformator die de aanloop aankan. Wat niet helpt is enkel een zwaardere transformator plaatsen, want dan verplaats je het knelpunt naar de kabel.
Wat ik als keurder controleer
De echte lengte van het tracé, niet de rechte lijn op het plan. Een leiding volgt de sleuf, en die gaat rond bomen, putten en opritten. Driehonderd meter op papier is vaak driehonderdtachtig meter in de grond.
De diepteligging en het kabeltype, met signalisatielint erboven.
De klemmen aan beide uiteinden. Een slechte klem op een lange leiding is dubbel vervelend, want de spanningsval was al krap. Warm bij aanraking betekent altijd nakijken.
De aarding aan de woning. Bij een lange voeding is dit het punt waar het vaakst iets ontbreekt of losgekoppeld is geraakt bij latere werken.
De werkelijke spanning aan het verste punt, onder belasting. Niet in rust. Meten met alles uit zegt niets, want dan is er geen stroom en dus geen val.
Wat je zelf kan doen voor je iemand belt
Meet je spanning aan het stopcontact dat het verst van de kast ligt, één keer met alles uit en één keer terwijl er flink verbruik is. Het verschil tussen die twee metingen is je spanningsval, en dat cijfer zegt meer dan welke schatting ook.
Zoek daarna op wat er in je grond ligt: de lengte, de doorsnede en of het koper of aluminium is.
Deze tekst is algemene informatie over elektrische installaties en geen keuring, geen goedkeuring en geen advies over één specifieke installatie. Laat werken altijd uitvoeren door een vakman en laat de installatie keuren door een erkend organisme.