Het elektrische energiesysteem vormt het hart van vrijwel alle technische installaties aan boord van een vissersvaartuig. Zonder een betrouwbare elektriciteitsvoorziening kunnen essentiële systemen, zoals de voortstuwing, navigatie-, communicatie-, verlichting-, koel-, visverwerkings- en veiligheidsinstallaties, niet functioneren. De schakelborden vervullen hierin een centrale rol door de opgewekte elektrische energie veilig te ontvangen, te verdelen, te beveiligen en te bewaken.
Op vissersvaartuigen met een lengte van minder dan 75 meter bestaat de elektrische installatie doorgaans uit één of meerdere dieselgeneratoren die via het hoofdschakelbord (Main Switchboard, MSB) de elektrische energie verdelen naar de verschillende verbruikers aan boord. Afhankelijk van het ontwerp kan daarnaast een noodschakelbord (Emergency Switchboard, ESB) aanwezig zijn, dat bij uitval van de hoofdvoeding de elektriciteitsvoorziening aan essentiële systemen waarborgt. Ook kunnen er aanvullende schakelborden aanwezig zijn voor specifieke toepassingen, zoals boegschroeven, elektrische voortstuwing, koelinstallaties, visverwerking of frequentieregelaars (Variable Frequency Drives, VFD's).
Naast de verdeling van elektrische energie hebben schakelborden een belangrijke veiligheidsfunctie. Zij zijn voorzien van beveiligingen tegen onder andere overbelasting, kortsluiting, aardfouten en – afhankelijk van de installatie – onderspanning, overspanning en frequentieafwijkingen. Daarnaast maken zij het mogelijk generatoren synchroon te schakelen, de belasting tussen generatoren te verdelen en installaties gecontroleerd in- en uit bedrijf te nemen.
2 Materialen en types
Hoofdschakelbord
Noodschakelbord
Met dieselelektrische voorstuwing én een accupakket wordt een Power Management Systeem (PMS), een Battery Energy Storage System (BESS) en een Battery Management System (BMS) gebruikt.
Vermogenselektronica
Frequentieregelaar (Variable Frequency Drives - VFD)
Omvormen van wisselstroom (AC) naar gelijkstroom (DC) gebeurt door middel van een Active Front End (AFE)
Softstarters voor het gecontroleerd starten van zware elektromotoren, zoals pompen, ventilatoren, compressoren en sommige dekwerktuigen om te voorkomen dat er een te grote piekstroom ontstaat die kan leiden tot overmatige (mechanische) belasting, spanningsdippen en slijtage.
3 Onderhoud en certificering
Certificering van schakelborden geschiedt door een Factory Acceptance Test (FAT) bij de fabrikant van het schakelbord en een Site Acceptance Test (SAT) aan boord van het vissersvaartuig, beide in aanwezigheid van een ILT inspecteur conform IEC 60092-302. Bij een FAT wordt gecontroleerd op de constructie, de veiligheid en de werking. Bij een SAT wordt gecontroleerd of het systeem intact is, de installatie goed is uitgevoerd en alle systemen goed samenwerken.
Bij goedkeur komt er een slagstempel van ILT samen met de initialen van de inspecteur en de datum op een veilige zichtbare plaats in de kast.
3.1 Total Harmonic Distortion (THD)
De THD(U) is de harmonische vervorming van de spanning (belangrijk voor het boordnet) en de THD(I) is de harmonische vervorming van de stroom (belangrijk voor de belasting). Indien het schakelbord voor dieselelektrische voortstuwing is, is een registrerende meting van de harmonische vervuiling (THD) op het net verplicht. Bij een registrerende meting wordt een power quality analyzer aangesloten op het hoofdschakelbord.
VFD's, AFE's en softstarters kunnen harmonische vervuiling veroorzaken op het net (de 3e, 5e en 7e orde zijn het schadelijkst – een orde is een veelvoud van 50 Hz2). Deze harmonische vervuiling dient gemeten te worden aan boord tijdens SAT of proefvaart. Daarbij mag het totaal aan harmonische vervuiling niet meer dan 5% bedragen, een enkele harmonische (3, 5, of 7) mag maximaal 8% bedragen ten opzichte van een schoon net.
Kasten dienen schoon en opgeruimd te zijn. Alle bedrading in draadkokers. Tekeningenpakket aanwezig aan boord van het vissersvaartuig.
Bedieningselementen zijn compleet en onbeschadigd.
3.2 Koelpasta
Er zit koelpasta tussen het elektronicacomponent wat hitte genereert en het koellichaam om de warmte te geleiden/ af te voeren. Bij VFD's en AFE's degradeert de koelpasta na verloop van jaren waardoor er warmteproblemen kunnen ontstaan. Om de koelpasta te vervangen zal de VFD of AFE gedemonteerd moeten worden. Dit is specialistisch werk en kan niet zelf gedaan worden, tevens is de koelpasta erg giftig.
Bij het inspecteren van diesel elektrische voorstuwing moet hier specifiek op gelet worden.
4 Eisen klasse
4.1 Eisen voor het hoofdschakelbord
Het hoofdschakelbord wordt rechtstreeks gevoed door de elektrische hoofdkrachtbron en is bestemd voor de verdeling van energie.
Navigatielichten
Deze moeten worden gevoed via een apart schakelbord met adequate controlevoorzieningen.
Bewaking noodaccu's
Indien de noodkrachtbron uit accumulatorenbatterijen bestaat, moet op een geschikte plaats op het hoofdschakelbord (of in de machinecontrolekamer) een aanwijsinrichting aanwezig zijn die aangeeft wanneer deze batterijen in ontlading zijn.
4.2 Plaatsing en installatie
Locatie
Schakelborden moeten zo geplaatst zijn dat ze gemakkelijk toegang bieden tot de apparatuur zonder gevaar voor het personeel. De zijkanten, achterzijde en waar nodig de voorzijde moeten doelmatig beschermd zijn.
Het hoofdschakelbord moet zodanig ten opzichte van de generatoren worden geplaatst dat de normale stroomvoorziening alleen in gevaar komt bij brand of schade in die specifieke ruimte.
Toegankelijkheid
Er moet voldoende ruimte (gangpaden) aan de voorzijde zijn voor de bediening. Als panelen aan de achterzijde toegankelijk moeten zijn voor onderhoud, moet ook daar voldoende ruimte zijn.
Isolatie
Voor schakelborden met een spanning van meer dan 50 V moeten isolerende matten of roosters voor (en waar nodig achter) het bord aanwezig zijn.
Aan de voorzijde mogen geen onbeschermde stroomvoerende delen aanwezig zijn met een spanning ten opzichte van de aarde hoger dan 50 V.
4.3 Constructie-eisen
Identificatie
Alle apparaten, instrumenten en bedieningsorganen moeten permanent voorzien zijn van coderingen en/of naamplaten, bij voorkeur met duidelijke tekst. Gegevens over de toelaatbare stroomsterkte en beveiligingsinstellingen moeten duurzaam zijn aangebracht zoals breakerinstellingen. Niet-geïsoleerde geleiders moeten per fase of polariteit gemarkeerd/ gecodeerd zijn.
Veiligheid
-
Deuren van schakelborden moeten aan de buitenzijde zijn uitgerust met geïsoleerde handrails of handgrepen.
-
Componenten gemonteerd in deuren (bij spanningen boven 50 V) moeten beveiligd zijn tegen onbedoeld contact, het metalen gestel en de deuren moeten geaard zijn.
-
Grote deuren moeten voorzien zijn van vastzetinrichtingen.
-
Spanningsvoerende delen zijn afgeschermd.
-
Voor hoofdschakelborden liggen geïsoleerde rubber matten.
Bedrading
De bedrading in het schakelbord moet hittebestendig en vlamvertragend zijn en mag niet over scherpe randen lopen. Bedrading buiten draadkokers dient dubbel geïsoleerd te zijn. Correct gebruik van adereindhulzen en kabelschoenen: maximaal 2 geleiders van dezelfde diameter in 1 adereindhuls of kabelschoen.
4.4 Meetinstrumenten en bedrading
Noodzakelijke meet- en controletoestellen moeten aanwezig zijn, waarbij de hoogst toelaatbare waarden met en rode streep op de schaal moeten zijn aangegeven.
Voor elke generator op het hoofdschakelbord zijn specifieke instrumenten vereist:
Driefasen-wisselstroom
-
Een voltmeter (120% U nominaal) en een ampèremeter (130% I nominaal), (beide omschakelbaar tussen de fasen).
-
Een frequentiemeter met een schaal van +/- 5% f nominaal.
-
Een wattmeter (120% P nominaal) (voor generatoren van 50 kVA en groter).
Gelijkstroom
Een voltmeter en een ampèremeter.
Indicatoren
Op het hoofdschakelbord moet een controle-inrichting zitten die aangeeft of de automatische uitschakeling van minder belangrijke groepen (bij parallelbedrijf van generatoren) in werking is getreden.
Voor vermogensschakelaars is een groene lamp (verbonden) en een rode lamp (getript) verplicht.
Isolatiebewaking
Elk niet-geaard systeem moet voorzien zijn van een inrichting die continu de isolatieweerstand ten opzichte van de romp bewaakt en een alarm geeft bij een te lage waarde.
4.5 Beveiliging en schakelapparatuur
Selectiviteit
De beveiliging moet zo zijn gecoördineerd dat bij een fout alleen de beveiliging die het dichtst bij de fout zit uitschakelt, om de stroomvoorziening naar essentiële verbruikers te waarborgen.
Generatoren
Deze moeten beveiligd zijn tegen kortsluiting en overbelasting. Bij parallelbedrijf is bovendien een terugwatt-beveiliging (reverse-power protection) verplicht. Bij gebruik van meerdere generatoren van meer dan 100 kVA heeft elke generator in het hoofdschakelbord een afgeschermde sectie.
Verbruikers
Elke niet-geaarde geleider in een distributiecircuit moet beschermd zijn tegen overbelasting en kortsluiting.
4.6 Noodschakelbord
Het noodschakelbord wordt gevoed door de onafhankelijke elektrische noodkrachtbron.
Plaatsing
Het noodschakelbord moet boven het bovenste doorlopende dek zijn opgesteld (voor vaartuigen ≥ 45 meter) en mag in principe niet voor het aanvaringsschot staan.
Het moet zodanig ten opzichte van het hoofdschakelbord zijn opgesteld dat een brand of ongeval in de machinekamer de voeding en verdeling van de noodstroom niet beïnvloedt.
Het moet zo dicht mogelijk bij de noodkrachtbron worden opgesteld. Indien de noodbron een generator is, staat het bord doorgaans in dezelfde ruimte, tenzij dit de werking nadelig beïnvloedt. Deze locatie moet in elk geval buiten de ruimten voor machines liggen, maar vanwege explosiegevaar niet in dezelfde ruimte als een noodaccu.
Koppeling met hoofdschakelbord
-
Bij normaal bedrijf wordt het noodschakelbord gevoed vanaf het hoofdschakelbord via een koppelkabel.
-
Deze kabel moet in het hoofdschakelbord beveiligd zijn tegen overbelasting en kortsluiting.
-
Bij uitval van de hoofdvoeding moet het noodschakelbord automatisch worden ontkoppeld van het hoofdschakelbord.
Handbediening bij batterijvoeding
Indien een accumulatorenbatterij als noodbron dient, moet het noodschakelbord voorzien zijn van een hulpschakelaar om de batterij handmatig te kunnen koppelen als de automatische koppelschakelaar uitvalt.
Opmerking
Voor vaartuigen met een totale generatorcapaciteit van meer dan 500 kVA moet bovendien een kortsluitberekening ter goedkeuring worden ingediend volgens IEC 60909.
Bij diesel elektrische voortstuwing moet altijd een DC kortsluitberekening (volgens IEC 61660-1) en sterkteberekening (volgens IEC 61660-2) ter goedkeuring worden ingediend.
6 Voorbereiding inspectie en inspectie aan boord
Kasten schoon en opgeruimd aanbieden (geen opslag voor laselektrodes o.i.d.), draadkokers dicht, tekeningpakket in de kast, alle coderingen aanwezig, aansluitkasten generatoren open.
7 Afkeurwaarden
- Verkleuring van geleiders
- Verkleuring van aansluitklemmen
- Beschadigde isolatie
- Aanrakingsgevaar door het ontbreken van afscherming
- Loszittende componenten
- Beschadigde componenten zoals schakelaars, controlelampjes en paneelmeters(ruitjes)
- Aangetaste constructie/metalen gestel door corrosie
- Vastzetinrichting deur defect
- Ontbreken handrails buitenzijde kastdeur
- Niet gedocumenteerde aanpassingen/wijzigingen die invloed kunnen hebben op Klasse conditie