1. Beschrijving van het probleem en de toepassingsgebied

Oververhitting van verdeelkasten en bedieningskasten is een van de meest voorkomende oorzaken van noodstoppen op industriële ondernemingen. Overtollig warmteontwikkeling leidt tot vroegtijdige veroudering van de isolatie van geleiders, onjuiste activering van beschermende apparatuur, storingen in frequentieomzetters en PLC's, en in kritieke gevallen tot fase-afhankelijke kortsluitingen en branden.

Deze handleiding omvat krachtverdelingskasten (NN) met een nominale stroom tot 4000 A, motorcontrolecentra (MCC) en automatiseringskasten volgens de eisen DSTU EN 61439-1 (Laagspanningscomplexe distributie- en besturingsapparatuur). Classificatie van het probleemniveau:

Kritisch (klasse A): Temperatuur van de componenten overschrijdt +85°C of de temperatuurverschil ($\Delta T$) bedraagt meer dan 50°C in vergelijking met het omgevingsklimaat. Vereist onmiddellijke ingreep en vermindering van belasting.
Zelfstandig (klasse B): Temperatuur in het bereik van +65°C ... +85°C ($\Delta T$ van 30°C tot 50°C). Het is nodig om een onderhoudsvenster te plannen binnen de komende 48 uren.
Licht (klasse C): Temperatuur binnen normatieve toegestane waarden, maar er is een lokale anomalie waargenomen ($\Delta T$ van 10°C tot 30°C). Plan een controle tijdens het plannings technisch onderhoud.

2. Veiligheidsmaatregelen

GEVAAR VAN ELEKTRISCH STROOMVERBRANDING EN BOOGSCHADE!

Werken onder spanning is verboden, tenzij bij metingen die een ingeschakeld apparaat vereisen, volgens de veiligheidsregels (DSTU EN 50110-1). Gebruik persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM):

Kostuum voor bescherming tegen elektrische boog (minimaal 8 cal/cm²).

Elektrische handschoenen klasse 0 of 1 (getest op doorbraak volgens EN 60903).

Beschermer voor het gezicht met boogbeschermingsklasse (EN 166 / EN 170).

Elektrisch gereedschap met isolatie tot 1000 V (EN 60900).

Voor het uitvoeren van mechanische werkzaamheden (verstrakken van aansluitingen, vervanging van apparatuur) moet u de blokkering/merking (Lockout/Tagout - LOTO) uitvoeren: de hoofdschakelaar moet volledig worden uitgeschakeld, deze moet worden vastgezet met een hangslot, een waarschuwingsplaat moet worden geplaatst en u moet ervoor zorgen dat er geen spanning aanwezig is met behulp van een betrouwbare tweepolige spanningssensor (EN 61243-3).

3. Noodzakelijke diagnostische gereedschappen

Naam van het gereedschap	Specificatie / Model	Meetbereik	Toepassing
Thermografiecamera	Resolutie niet lager dan 320x240 pixels, brandpuntsafstand met handmatig/automatisch brandpunt	-20°C ... +650°C, gevoeligheid (NETD) < 0.05°C	Detectie van warme punten op busleidingen, klemmen en automatische uitschakelaars
Digitale multimeter	True RMS, CAT IV 600V / CAT III 1000V	0 ... 1000 V AC/DC, 0 ... 10 A, 0,1 Ω ... 40 MΩ	Meetspanning, controle van de bedrijfsstromen en isolatieweerstand
Stroommetingenklemmen	True RMS, flexibele slingers (type Rogowski) voor grote doorsneden	0 ... 3000 A AC, resolutie van 0,1 A	Meet van belasting per fase en stroom in de neutrale geleider
Analyseerder van elektrische energie kwaliteit	Klasse A volgens IEC 61000-4-30	Spanning tot 1000 V, frequentie van harmonischen tot 50-deel	Harmonisch verlies (THD), onsymmetrie van spanningen en stromen
Micro-ohmmeter	Vierdraadmeetmethode (Kelvinmethode)	0,1 µΩ ... 200 Ω, toetsstroom van 10 A	Meetwaarde van overgangsweerstand van boutverbindingen en contactverbindingen
Digitale temperatuurmeter (contact)	Met een type K thermoelement en een magnetische oppervlakssensor	-50°C ... +300°C	Kalibratie en puntcontrole van temperaturen, verkregen door een infraroodbeeldsensor

4. Beginchecklist voor de toestandsevaluatie van de station

Parameter / Gebeurtenis	Wat controleren en vastleggen	Normatief waarde / Toegestaan afwijking
Omgevingsomstandigheden	Temperatuur in de schakelkast en relatieve vochtigheid	Temperatuur < +35°C, vochtigheid < 80% (zonder condensatie)
Werking van de koelsysteem	Efficiëntie van koelventilatoren, schoonheid van luchtfilters	Filter schoon, luchtstroom vrij, geen stof en olie aanwezig
Geschiedenis van het belastingprofiel	Maximaal belastingprocent van de automaat in de laatste 24 uren	Tot 80% van In voor continue belasting (volgens IEC 60947)
Noodregisters (SCADA / Relaisbescherming)	Aanwezigheid van activering van thermische bescherming, fouten van frequentieomzetter	Geen frequentie van noodstoppen in de afgelopen week
Wijzigingen in de technologische proces	Heeft het nieuwe apparatuur aangesloten of zijn de werkomstandigheden van de aandrijvingen gewijzigd?	Elke wijziging moet worden weergegeven in de ontwerpdoocumentatie

5. Systeematische blokschema voor diagnose

Symptoom: Lokale of algemene verhoging van de temperatuur van de schakelkastwand of interne componenten boven de norm.
- Stap 1: Voer een thermografische inspectie uit onder belasting (minstens 80% van de nominale werking).
  - *Indien een lokale warme plek op een klem, bus of contact van een apparaat is gevonden ($\Delta T > 30^\circ C$):*
    - Ga naar Diagnose van overgangsweerstand (zwakke verbinding).
  - *Indien een gelijkmatige oververhitting van de gehele automaat of groep zonder lokale punten wordt waargenomen:*
  - *Indien de neutrale leiding (N) of de neutrale kabelen opwarmen:*

6. Matrix van storingen en oorzaken

Symptoom	Waarschijnlijke oorzaken (volgens waarschijnlijkheid)	Diagnostische test	Geplande resultaat bij bevestiging van de oorzaak
Lokale warme plek op het schroefverbinding van de bus ($\Delta T > 40^\circ C$)	1. Verlies van de spanning van de bouten 2. Oxideermatte op de contactvlakken 3. Onjuiste keuze van moer (geen veerplaat)	Meet van overgangsweerstand met een micro-ohmmeter of thermografie onder belasting	Overgangsweerstand is meer dan twee keer het nominaalwaarde.
Oververhitting van de automatische uitschakelaar bij stroom onder de nominale waarde	1. Slecht binnencontact van de boogdoefammer of de sterkteplaten 2. Hoog overgangsweerstand op de ingang-/uitgangsklemmen	Meet van de spanningverval per pol van de schakelaar bij nominale stroom	Vallingspanning op de pol is hoger dan de waarde aangegeven in de fabrikantencatalogus (> 50-100 mV).
Intensieve verhitting van de neutrale geleider en de schacht N	1. Beschikbaarheid van sterke niet-lineaire belastingen (impulspoelblokken, frequentieomvormers) 2. Fasenbelastingongelijkheid	Meetstroomen in fasen en neutraal met behulp van True RMS klauwen / harmonische analyser	Stroom in de neutraal bedraagt 1,3 - 1,7 van de fasestroom door de triplette harmonischen (3-de, 9-de, 15-de).
Algemene oververhitting van de bedieningskast	1. Verontreiniging van de luchtfilters van de ventilatoren 2. Gebroken koelventilatoren 3. Overtrekking van de omgevingstemperatuur in de ruimte	Visueel inspectie van filters, controle van luchtverbruik, meting van temperatuur binnen de kast	De temperatuur binnen de kast is hoger dan de omgevings temperatuur met 15°C en meer, en de luchtcirculatie is afwezig of beperkt.

7. Oorzaakanalyse van elke storing

7.1. Zwakke contactverbindingen

Waarom ontstaat dit: Cyclische thermische vervormingen (verwarming onder belasting, afkoeling bij uitschakelen van apparatuur) veroorzaken geleidelijk afzwakken van de schroefverbindingen door "plastische vervorming" van het metaal (koper of aluminium). Trillingen van aangrenzende transformators, motoren of starters versnellen dit proces.

Hoe te bevestigen: Met een infraroodcamera wordt een lokaal temperatuurverhoging vastgesteld juist in de klemplaat of het boutverbinding. Tijdens een planningsde-energiseerprocedure toont een dynamometer sleutel de hoekverschuiving van de moer/bout bij controle van de momenten.

Gevolgen: Een toename van de overgangsweerstand leidt tot de wet van Joule-Lenz ($P = I^2 \cdot R$): toename van het warmteverlies veroorzaakt verbranding van de contacten, oxidatie van het metaal, toename van de boogvorming, smelten van de isolatie en volledige storing van het apparaat of brand.

7.2. Harmonische verstoren en oververhitting van de neutrale draad

Waarom ontstaat dit: Moderne industriële apparatuur met tiristorenvermogteververs, pulsbronnen en frequentieomvormers genereert niet-sinusvormige stromen. Oneven harmonischen, veelvouden van drie (3e, 9e, 15e — zogenaamde tripletsharmonischen), worden niet uitgeschakeld in de neutrale leiding van een driefasenstelsel, maar worden opgeteld in een rekenkundige rij. Hierdoor kan de stroom in de neutrale leiding 173% van de fasestroom bereiken, zelfs bij ideaal symmetrisch belasting op de basisfrequentie van 50 Hz.

Hoe bevestigen: Aansluiten van een elektriciteitskwaliteitsanalyseur (IEC 61000-4-30) op de ingang van de kast toont een harmonisch vervormingsfactor stroom ($THDi$) boven 15-20% en een overschrijding van de stroom in de neutrale geleider boven de fasestromen.

Gevolgen: Verhitting van de isolatie van het neutrale kabel, smelten van de klemmen op de nulbalk, onjuiste activering van differentiële beveiligingen (PZV/diffautomaten).

7.3. Interne contactfouten van automatische uitschakelaars

Waarom ontstaat dit: Meervoudig schakelen van kortsluitstromen of werkingstromen veroorzaakt erosie van de contactvlakken van de metaalkeramiek (op basis van zilver), het ontstaan van vuil en het verstoren van de veerkracht van de aandrijfmechanisme.

Hoe bevestigen: Meten van de spanningval met een micro-ohmmeter op elk pol naar een krachtig gesloten automaat. Waarden die de fabrieksgewijze toleransen met meer dan 50% overschrijden, wijzen op beschadiging van de contacten.

Gevolgen: Lokale verwarming binnen het lichaam van de automaat vervormt de bimetaalvervormers, wat leidt tot onjuiste activering van de thermische bescherming bij normale belastingen of, omgekeerd, tot het verlies van de vermogen om het stroomuitval te onderbreken.

8. Stappenplan voor foutopsporing

Procedure 1: Herstel en verlengen van contactverbindingen

Volledig uitstroomen van de elektrische kast en uitvoeren van de procedure LOTO (zie paragraaf 2).
De beschermkapjes en de deelplaten verwijderen om een vrij toegang te garanderen tot de busleidingen en de klemmen.
Visueel inspecteren van de contactvlakken op aanwezigheid van witte vlekken (voor aluminium), zwartwerken, smelten of corrosie.
Met zandpapier met fijn zand of een speciale borstel de verroeste oppervlakken reinigen tot een metaalglans. Bij werken met aluminium een dun laagje neutrale geleidende pasta aanbrengen om herroesting te voorkomen.
Gebruik een kalibreerde dynamometrische sleutel om de boutverbindingen vast te zetten volgens de voorgeschreven momenten (bijvoorbeeld voor koperen platen: M8 — 15-20 Nm, M10 — 30-35 Nm, M12 — 50-60 Nm, overeenkomstig de instructies van de apparatuurfabrikant).
Installeer veerplaten (golver) of schijfplaten van type DIN 6796 voor het compenseer van thermische trillingen.
Verificatie na reparatie: Meten van de overgangsweerstand met een micro-ohmmeter (de weerstand moet minder zijn dan 20 µΩ) en uitvoeren van een controlethermografie na 2 uur werken van het apparaat onder belasting.

Procedure 2: Vermindering van de invloed van harmonischen en belastingvermindering van de neutraal

Voer metingen uit met een harmonisch analyseerapparaat om de dominante harmonischen (meestal de 3e en 5e harmonischen) te bepalen.
Als de doorsnede van de neutrale geleider kleiner is dan de fase geleider, moderniseer de kabellijn en verhoog de doorsnede van de neutrale geleider tot 150-200% van de fase geleider (volgens de aanbevelingen IEC 60364-5-52 voor niet-lineaire belastingen).
Installeer harmonisch filters (passieve of actieve harmonisch filters - AHF) op de voeding van de kast of groep van niet-lineaire belasters.
Harmonische filters-reactoren installeren op de voedingslijn van frequentieomzetters.
Verificatie na reparatie: Hermeten van stromen in de neutrale en bepaling van het nieuwe waarde $THDi$ (doelwaarde $THDi < 8\%$ voor industriële netten).

Procedure 3: Vervanging van het defecte automatische uitsluiterschakelaar

Deel de sectie van de distributiekast af en installeer het blokkade LOTO.
Los de ingang- en uitgangkabels/leidingen van de aansluitingen van de schakelaar af, met de aanduiding vastzetten met kenmerkplaatjes.
Demontageer het defecte automatische uitschakelapparaat van de montageplaat of DIN-steel.
Installeer een nieuwe automatische uitschakelaar van het juiste nominaal, doorsnede-eigenschappen (type B, C of D) en uitschakelvermogen (bijvoorbeeld 35 kA of 50 kA volgens IEC 60947-2).
Verbinden van de busleidingen en kabels, met de schroeven van de klemmen vastzetten met een dynamometrisch gereedschap met het aanbevolen moment van vastzetten, aangegeven op het apparaatlichaam.
Verificatie na reparatie: Blokkade LOTO verwijderen, spanning toepassen, controleer de werking van het mechanisme met handmatig inschakelen/uitschakelen, uitvoeren van spanningvervalmetingen onder belasting en controleerende thermografische inspectie na 1 uur werking.

9. Preventieve maatregelen

Oorzaak	Voorkomingsstrategie	Monitoringsmethode	Aanbevolen interval
Zwakke contacten	Geplande klemverlenging met toepassing van dynamometrisch gereedschap	Thermische beeldvorming en selectieve controle van moment van vastzetten	Elke 6 maanden (voor kritieke schachten – elk kwartaal)
Harmonische vervormingen	Instellen van harmonische filters en controle van de spectrumcompositie van stroom	Vaste monitoring van de kwaliteit van elektrische energie (Power Meter) of audit met een analyser	Jaarlijks of bij aansluiten van nieuw apparatuur
Verontreiniging van het koelsysteem	Opruimen en vervangen van luchtfilters van bedieningskasten, controle van ventilatoren	Visueel overzicht van de luchtstroomindicatoren en temperatuursensoren in de kast	Maandelijks

10. Vervangdeel en componenten

Beschrijving van de onderdeel	Specificatie	Wanneer vervangen	Categorie UNITEC
Krachtige automatische uitschakelaars in gegoten lichaam (MCCB)	Nominaal 100A - 630A, 3P/4P, uitschakelvermogen 36-50 kA (IEC 60947-2)	Bij het detecteren van een verhoogd spanningverlies, smelten of na activering bij kortsluiting	Commutatieapparatuur
Ventilatoren voor koeling van kasten	230V AC / 24V DC, productie vanaf 100 tot 850 m³/uur, met filter IP54	Bij afnemende productie, het optreden van buitengewone geluiden of het defecteren van de lagers	Klimaatcontrole-systemen voor kasten
Contactvetten en smeringen	Stroomgeleidende pasten voor koper- en aluminiumverbindingen, bescherming tegen oxidatie	Bij elke demontage en reiniging van de sterktecontacten en de schijven	Montage materialen en chemie
Diagnostisch uitrustingsmateriaal (Thermografie, Spanningsmetingen)	True RMS, CAT IV, geattesteerde meetapparatuur	Volgens het kalenderingsschema (meestal 1 keer per jaar)	Meetapparatuur

Voor het selecteren van het volledige spectrum componenten voor reparatie en modernisatie van elektrische schakelkasten bezoek onze elektronische catalogus op UNITEC-D E-Catalog.

11. Referentie

DSTU EN 61439-1: Laagspanningsinstallaties voor distributie en beheer. Deel 1: Algemene eisen.
DSTU EN 50110-1: Exploitatie van elektrische installaties.
IEC 60947-2: Niederspanningsinstallaties voor distributie en beheer. Deel 2: Automatische uitschakelaars.
IEC 61000-4-30: Elektromagnetische compatibiliteit. Methoden voor het meten van de kwaliteit van elektrische energie.
Handleidingen voor onderhoud van krachtige automatisering van leidende Europese fabrikanten (Schneider Electric, ABB, Siemens).
Technische materialen en handleidingen UNITEC-D voor het gebruik van industriële elektrische apparatuur.