Bekabeling van zonnepanelen: DC-kabel, MC4-connectoren, aarding en overspanningsbeveiliging

Gids zonnepanelen installeren — hoofdstuk 11/16

Tussen de modules en de omvormer is de gelijkstroomkring het meest blootgestelde deel van de installatie: spanning zodra er licht is, weer en wind, UV, en geen enkele automaat die een slecht contact opvangt. Vandaar specifieke regels van goed vakmanschap, van de keuze van de solarkabel 4 of 6 mm² over de MC4-connectoren tot de aarding van de frames en de DC-overspanningsafleider. Opgesteld door Atlas Contrôle, erkend keuringsorganisme BELAC ISO 17020 nr. 663-INSP.

Goed om weten: de DC-bekabeling wordt grondig nagekeken bij de AREI-keuring van uw installatie. Niet-conforme kabel, gemengde connectoren, niet-geaarde frames of ontbrekende signalisatie zijn non-conformiteiten die wij geregeld vaststellen — Atlas Contrôle keurt installaties volledig onafhankelijk en plaatst er zelf geen.

De solarkabel: een specifieke kabel, geen gewone installatiekabel

De verbinding modules–omvormer wordt uitsluitend uitgevoerd in solarkabel conform de norm EN 50618, van het type H1Z2Z2-K (de benaming die de oude aanduiding PV1-F verving). Ons uitgewerkte voorbeelddossier steunt op een Belgische solarkabel waarvan de technische fiche samenvat wat hem onderscheidt van een klassieke installatiekabel:

Geleider: vertind, soepel koper (klasse 5 volgens IEC/EN 60228) — de vertinning voorkomt corrosie aan de crimppunten.
Isolatie en mantel: vernette polyolefinen, halogeenvrij, niet-vlamverspreidend (Cca-s1,d2,a1).
Dubbele isolatie: bruikbaar in klasse II — de filosofie van het DC-veld is versterkte isolatie in plaats van automatische onderbreking.
Spanningsvastheid: toegekend DC 1,5/1,5 kV (max. 1,8/1,8 kV) — ruim boven de 750 V van een huishoudelijke generator.
Klimaatbestendigheid: −40 °C tot +90 °C omgevingstemperatuur (120 °C aan de geleider), gecertificeerde bestandheid tegen UV, ozon en weersinvloeden; geschatte levensduur > 25 jaar, in lijn met die van de modules.
Minimale buigradius: 3 × de buitendiameter.

Een XVB of een VOB hoort niet thuis aan DC-zijde op het dak: niet voorzien op UV, niet op hoge gelijkspanning en niet op 25 jaar blootstelling. Om de families installatiekabels te situeren, zie onze gids over de kabeltypes van een elektrische installatie.

Doorsneden en nuttige waarden: solarkabel 4 mm² of 6 mm²?

In residentiële installaties beperkt men zich vrijwel altijd tot de doorsneden 4 en 6 mm²:

Doorsnede (mm²)	Weerstand bij 20 °C (Ω/km)	Toelaatbare stroom in open lucht	2 aangrenzende kabels op een oppervlak
4	5,09	55 A	44 A
6	3,39	70 A	57 A
10	1,95	98 A	79 A

Met stringstromen van 8 tot 14 A is het thermische criterium nooit bepalend — pas niettemin de correctiefactoren voor temperatuur toe (0,92 bij 70 °C, 0,84 bij 80 °C), want onder de modules wordt het warm. Wat de doorsnede bepaalt, is de beperking van de verliezen: de som van de DC- + AC-verliezen is beperkt tot 2 % van het geïnstalleerde vermogen (en de AC-spanningsval tot 1 %), een criterium dat al aan bod kwam in hoofdstuk 6 (dimensionering).

De berekening: P_DC = R_t × I_mpp², met R_t = lineïsche weerstand × totale lengte heen en terug. In het voorbeelddossier (9 × 435 Wp, I_mpp = 13,27 A): 43 m kabel van 4 mm² plus 5,4 m fabrieksbekabeling van de modules geven R_t = 5,09 × 48,4/1000 = 0,246 Ω, dus P_DC ≈ 43 W, af te toetsen aan het budget van 2 % (78,3 W voor 3 915 Wp). Vergeet nooit de vaste kabels van de modules zelf in de lengte (typisch 2 × 0,6 m per module). Lange verbinding of hoge stroom: ga naar 6 mm², de gangbare keuze in typeoffertes.

Gebruik aparte eenaderige kabels voor de + en de −, in verschillende kleuren (rood/zwart in het voorbeelddossier): dat vergemakkelijkt de markering van de polariteiten die het AREI vereist (zie de samenvatting).

De MC4-connectoren: correct crimpen, nooit merken mengen

De DC-verbindingen gebeuren met specifieke insteekbare PV-connectoren: MC3 (verouderd, zonder vergrendeling, niet meer te gebruiken in nieuwe installaties), MC4 (de feitelijke standaard, vergrendelbaar, IP67/IP68), Tyco, Phoenix SUNCLIX… Drie absolute regels:

Crimpen met de tang die bij de connector hoort

Een correcte uitrusting omvat specifieke crimptangen voor MC3, MC4 en Tyco, een automatische striptang en de MC4-sleutelset. Een geïmproviseerde crimp creëert een contactweerstand die opwarmt: het slechte contact in de connectoren staat bovenaan de klassieke montagefouten en duikt bij de diagnose op als oorzaak van een foutieve DC-spanning, productieverlies en ongewenste uitschakelingen van de omvormer — vaak zichtbaar in thermografie als hotspot.

Nooit connectoren van verschillende merken koppelen

Zelfs als een « MC4-compatibele » connector past, verschillen de toleranties van de contacten en de dichtingen: het gemengde koppel is door niemand gecertificeerd, veroudert slecht en is een erkende oorzaak van hotspots en DC-branden. Op eenzelfde punt: mannelijk en vrouwelijk van dezelfde fabrikant, dezelfde reeks.

Nooit ontkoppelen onder belasting

Een DC-boog dooft niet vanzelf en PV-connectoren zijn geen schakelaars: eerst de DC-schakelaar openen, dan pas ontkoppelen. Dat is de betekenis van het opschrift « Niet ontkoppelen onder belasting » dat het AREI oplegt — een punt dat we uitwerken in hoofdstuk 9 (veiligheid).

De stringbekabeling: polariteit en inductielussen

De polariteit

Een string is een serieschakeling: de + van een module op de − van de volgende. Vóór de aansluiting op de omvormer meet men de spanning U_oc van elke string en controleert men de polariteit met de voltmeter — twee vaste punten op elke degelijke indienststellingschecklist. Omgewisselde DC-polariteiten staan bovenaan de klassieke indienststellingsfouten; recente omvormers hebben een ingebouwde beveiliging tegen ompoling, maar daar rekent men nooit op. De gemeten waarde moet overeenkomen met n × U_oc van de module, gecorrigeerd voor temperatuur; een afwijking wijst op een slecht aangesloten module, een defecte connector of een defecte bypassdiode (zie hoofdstuk 2 over de technologie van de modules).

Inductielussen beperken

Een blikseminslag, zelfs veraf, induceert overspanningen in elke geleidende lus, evenredig met de oppervlakte van de lus. Zet drie bekabelingen van eenzelfde string naast elkaar, en twee ervan zijn uit den boze:

✔

Beperkte lus

De + en − geleiders lopen over het hele traject naast elkaar, getwist waar mogelijk.

✘

Lus tussen de polariteiten

+ en − vertrekken elk langs een kant van het veld en tekenen een grote lus.

✘

Lus tussen polariteiten en massa

De beschermingsgeleider loopt ver van de actieve geleiders.

Concreet: breng de terugkeer van de string langs de rij terug, onder de modules, en laat +, − én de equipotentiale geleider samen tot bij de omvormer lopen. Het is de doeltreffendste maatregel tegen overspanningen en ze kost niets — de overspanningsafleider vangt enkel op wat overblijft.

Tracé, bevestiging en dakdoorvoeren

Onder de modules en op het dak moeten de kabels 25 jaar op hun plaats blijven:

Bevestiging aan de rails en frames met speciale clips of UV-bestendige kabelbinders (inox of gestabiliseerd nylon — een standaardbinder breekt na twee of drie zomers). Geen hangende kabels en geen kabels los op de dakbedekking.
Geen enkel contact met scherpe randen van rails en haken (zie hoofdstuk 10 over de bevestiging); buigradius (3 × Ø) gerespecteerd.
Connectoren beschut: vastgemaakt onder de modules, buiten de zones waar water afloopt of blijft staan, nooit in de dakgoot.
Op een plat dak: kabelgoten of buizen, nooit losse kabels op het membraan.
Compatibiliteit van de materialen (een klassieke fout): slecht beheerste contacten alu/inox/zink = galvanische koppels.

Een degelijke jaarlijkse onderhoudschecklist voorziet trouwens uitdrukkelijk het nazicht van de staat en de bevestiging van de kabels, samen met de verankering van haken, rails en modules — zie hoofdstuk 15 (onderhoud).

Dakdoorvoeren en wartels

De doorgang van de kabels naar binnen moet twee vormen van dichtheid vrijwaren:

Waterdicht: doorvoer via een doorvoerpan, een dakdoorvoer of een speciale nokdoorvoer — nooit zomaar een gat in het onderdak.
Luchtdicht: een punt waarop wij in deze gids blijven hameren. Elke doorboring van het onderdak, het dampscherm of de isolatie wordt afgewerkt met geschikte zelfklevende manchetten, tapes of kitten, of met een luchtdichte doorvoerkoker met mantelbuis. Een niet-afgedichte doorvoer creëert een convectiebrug en een risico op condensatie in de isolatie.

Onderaan gebeuren de invoeren in de omvormer en de kasten via kabelwartels die op de diameter zijn afgestemd en op de mantel worden aangespannen: zij waarborgen de beschermingsgraad van het materieel (IP65 voor de omvormer van het voorbeelddossier) en de mechanische fixatie. Voorzie buiten vóór elke kastinvoer een druppellus (lage lus).

De DC-lastscheidingsschakelaar en de gPV-zekeringen

De DC-schakelaar

Tussen het PV-veld en de omvormer laat een DC-lastscheidingsschakelaar toe de omvormer van de generator te scheiden. Drie gangbare configuraties: een draaischakelaar in een kast buiten, een modulaire lastscheidingsschakelaar in een kastje, of een schakelaar geïntegreerd in de omvormer — het geval bij de meeste huidige omvormers (zie hoofdstuk 3 over de onderdelen). Het materieel moet voorzien zijn op gelijkstroom en op de stringspanning (tot 750 V DC in huishoudelijke installaties).

De bedieningsvolgorde is een basisprincipe:

Indienststelling

De DC-schakelaar inschakelen
De AC-automaat/automaten inschakelen
Controleren dat de omvormer zich op het net synchroniseert

Buitendienststelling

Eerst AC uitschakelen, dan DC. « DC uitschakelen vóór AC » is een klassieke onderhoudsfout: zolang de omvormer vermogen levert, komt het openen van de DC neer op onderbreken onder belasting.

De stringzekeringen (gPV)

Met één of twee parallelle strings is geen enkele DC-zekering vereist. De regel (zie ook de AREI-samenvatting verderop): een zekering op de + én op de − is verplicht als

I_{max terugstroom} van de module < (n − 1) × I_sc × 1,25

met n = aantal parallelle strings

Rekenvoorbeeld: een module die 16 A terugstroom verdraagt, I_sc = 9,05 A. Bij 3 strings: (3 − 1) × 9,05 × 1,25 = 22,6 A > 16 A → zekeringen verplicht. Materieel: zekeringhouders met scheidingsfunctie en gPV-patronen bestand tegen 750 tot 1 000 V DC (bv. 15 A / 1 000 V DC); het maximale kaliber staat in de fiche van de modulefabrikant (« maximum series fuse rating », 25 A voor de module van 435 Wp uit het voorbeelddossier). In residentiële installaties met één of twee strings op aparte MPPT's — het gangbare geval, zie hoofdstuk 7 (omvormer) — plaatst men er simpelweg geen.

De DC-overspanningsafleiders

België kent een niet te verwaarlozen bliksemdichtheid — de bliksemkaarten van het land laten daar weinig twijfel over. De DC-verbindingen op het dak vangen geïnduceerde overspanningen op; de eerste remedie is geometrisch (beperkte lus), de tweede is de DC-overspanningsafleider: varistoren/vonkbruggen aangesloten tussen +, − en de aarde, geplaatst dicht bij de omvormer (en, bij grote lengtes, ook dicht bij het veld).

Op recente installaties is hij vaak geïntegreerd in de omvormer: de omvormer van het voorbeelddossier bevat DC- en AC-overspanningsafleiders van type II volgens EN/IEC 61643-11. Controleer de technische fiche; zo niet, voorzie hem in een kastje (een courante optie in installatieoffertes).

Onthoud: een overspanningsafleider is maar doeltreffend als zijn verbinding met de aarde kort en direct is — vandaar het belang van de aarding die hierna volgt.

Equipotentiale verbinding van de frames en aarding

Het AREI Boek 1, hoofdstuk 7.112 (huishoudelijke PV-installaties ≤ 10 kVA, editie 01.06.2020) legt bij zijn specifieke maatregelen onder meer op:

De aarding, behalve indien verboden door de fabrikant, van de metalen frames van de modules en van hun draagstructuren, via een beschermingsgeleider met een doorsnede die minstens gelijkwaardig is aan die van de beschermingsgeleider van de AC-voeding, met een minimum van:

2,5 mm² indien mechanisch beschermd;

4 mm² indien niet mechanisch beschermd.

In de praktijk:

Verbind alle rails en alle frames onderling. De anodisatie van de profielen waarborgt geen elektrische continuïteit: gebruik de aardingsklemmen of -plaatjes van de fabrikant van het montagesysteem (tandjes die door de anodisatielaag prikken) of speciale verbindingsshunts.
Breng een groen/gele geleider (typisch 4 of 6 mm²) naar beneden tot aan de aardingsklemmenstrook en laat hem samen met de DC-kabels lopen (beperkte lus). Het voorbeelddossier vermeldt zo « solarkabel 2 × (1 × 4 mm²) + PE 1 × 4 mm² » op zijn eendraadschema.
Controleer de spreidingsweerstand van de aarding: R_t ≤ 30 Ω, gemeten bij de keuring (6 Ω in het voorbeelddossier — een comfortabele waarde). Ligt ze hoger, dan komt het conform maken van de aarding bovenop de werf. Onze gids over de aardingsweerstand behandelt de meting en de remedies.
Let op galvanische koppels aan de bevestigingen (scheidingsmembranen zink/alu of zink/inox op een plat dak): corrosie vernietigt ook de continuïteit van de aarding.

Deze equipotentiale verbinding beschermt tegen onrechtstreekse aanraking, voert de door de frames opgevangen overspanningen af (en dient als referentie voor de overspanningsafleiders) en maakt de isolatiebewaking van de omvormer mogelijk. Een DC-isolatiefout lokaliseert men trouwens door de spanning tussen een uiteinde van de string en de aarde te meten — ongeveer 40 V per module tussen het meetpunt en de fout, een diagnosemethode die aan bod komt in hoofdstuk 15 (onderhoud en probleemoplossing).

Samenvatting van de AREI-eisen aan DC-zijde

De PV-generator is een uitbreiding van de elektrische installatie: het AREI is er integraal op van toepassing en de keuring door een erkend keuringsorganisme is verplicht vóór elke injectie op het net. De Synergrid-voorschriften C10/11 en de materiaallijst C10/26 dekken het luik netaansluiting bij uw distributienetbeheerder — Fluvius in Vlaanderen, Sibelga in Brussel, ORES of RESA in Wallonië (zie hoofdstuk 4 over de regelgeving) — hun edities evolueren, controleer dus altijd de geldende versie — dat geldt voor elke administratieve eis die in deze gids wordt aangehaald; sommige referentiewaarden dateren van vóór 2022.

Eis	Waarde / regel
Max. spanning van de huishoudelijke PV-generator	≤ 750 V DC (laagspanning van de eerste categorie)
Markering	DC-geleiders duidelijk gemarkeerd (polariteiten + / −)
Signalisatie	Waarschuwingen + opschriften « Niet ontkoppelen onder belasting » en « Elektrische installatie steeds onder spanning » op de gepaste plaatsen
Aarding van de frames	PE ≥ doorsnede van de PE van de AC-voeding; min. 2,5 mm² (mechanisch beschermd) / 4 mm² (niet beschermd)
Aardingsweerstand	Rₜ ≤ 30 Ω
Isolatieweerstand	Rᵢₛ ≥ 500 kΩ
DC-zekeringen	gPV op + en − als max. terugstroom van de module < (n − 1) × Iₛᶜ × 1,25
Technisch dossier	Eendraadschema + situatieschema, technische fiches, raadpleegbaar (sectie 9.1.2 van het AREI)
Bijbehorende AC-zijde	Aparte automaat voor de omvormerkring, differentieel van minstens 300 mA type A op het PV-gedeelte, automatische scheiding van de omvormer

Bij de indienststelling overloopt een goede checklist het DC-luik punt voor punt: kabeldoorsneden, U_oc en polariteit van elke string, daarna inschakelen DC → AC. Bewaar die metingen schriftelijk: ze dienen als referentie bij het onderhoud en voor het erkend keuringsorganisme bij de AREI-keuring (hoofdstuk 13).

Laatste opmerking: de modules staan onder spanning zodra er licht op valt. Behandel de DC-bekabeling als permanent werken onder spanning (BA4/BA5-bekwaamheid, geïsoleerd gereedschap, nooit koppelen onder belasting — zie hoofdstuk 9 over veiligheid): zelfs bij dageraad levert een string genoeg om een boog te onderhouden. Die handelingen leert u onder meer in de RESCert-opleiding van Atlas Academy.

Onthoud

✓Aan DC-zijde uitsluitend solarkabel H1Z2Z2-K (EN 50618) — vertind koper, dubbele isolatie klasse II, UV-bestendig, 1,5 kV DC, levensduur > 25 jaar; doorsneden 4 of 6 mm² (5,09 / 3,39 Ω/km), gedimensioneerd op het criterium DC- + AC-verliezen ≤ 2 %, modulekabels inbegrepen.
✓Connectoren gecrimpt met de bijhorende tang, nooit merken mengen, nooit ontkoppelen onder belasting: het slechte connectorcontact is montagefout nummer 1.
✓Strings bekabeld met beperkte lus (+, − en PE samen, getwist waar mogelijk); U_oc en polariteit van elke string gecontroleerd vóór de aansluiting.
✓UV-bestendige bevestigingen onder de modules; dakdoorvoeren waterdicht én luchtdicht; kabelwartels die de IP-graad van de kasten vrijwaren.
✓DC-lastscheidingsschakelaar (vaak geïntegreerd in de omvormer): bij het uitschakelen eerst AC, dan DC; gPV-zekeringen enkel als (n − 1) × I_sc × 1,25 de toelaatbare terugstroom van de module overschrijdt; DC-overspanningsafleider type II kort verbonden met de aarde.
✓AREI 7.112: ≤ 750 V DC, markering en signalisatie verplicht, frames geaard (min. 2,5/4 mm²), R_t ≤ 30 Ω, R_is ≥ 500 kΩ, keuring door een erkend keuringsorganisme vóór injectie op het net.

Kabels, aarding, schema: check de basis

De DC-bekabeling steunt op dezelfde basis als elke elektrische installatie: de juiste kabels, een goede aarding, een correct schema. Onze elektriciteitsgidsen en onze gratis eendraadschematool helpen u daarbij.

→ Gids kabeltypes → Gids aardingsweerstand Mijn eendraadschema maken

Veelgestelde vragen

Welke kabel gebruik je om zonnepanelen aan te sluiten? ▼

Uitsluitend solarkabel conform de norm EN 50618, van het type H1Z2Z2-K (de oude benaming was PV1-F): soepele vertinde kopergeleider, dubbele isolatie die gebruik in klasse II toelaat, toegekende spanningsvastheid 1,5/1,5 kV DC, gecertificeerde bestandheid tegen UV, ozon en weersinvloeden, geschatte levensduur van meer dan 25 jaar. Een klassieke installatiekabel type XVB of VOB hoort niet thuis aan DC-zijde op het dak: hij is niet voorzien op UV, niet op hoge gelijkspanning en niet op 25 jaar blootstelling.

Solarkabel 4 mm² of 6 mm²: hoe kiezen? ▼

Met stringstromen van 8 tot 14 A is het thermische criterium nooit bepalend: wat de doorsnede bepaalt, is de beperking van de verliezen. De som van de DC- + AC-verliezen is beperkt tot 2 % van het geïnstalleerde vermogen. Men berekent P = R × I²mpp, met R = lineïsche weerstand (5,09 Ω/km bij 4 mm², 3,39 Ω/km bij 6 mm²) vermenigvuldigd met de totale lengte heen en terug — de vaste kabels van de modules inbegrepen (typisch 2 × 0,6 m per module). Lange verbinding of hoge stroom: ga naar 6 mm².

Mag je MC4-connectoren van verschillende merken koppelen? ▼

Nee, nooit. Zelfs als een « MC4-compatibele » connector mechanisch past, verschillen de toleranties van de contacten en de dichtingen van fabrikant tot fabrikant: het gemengde koppel is door niemand gecertificeerd, veroudert slecht en is een erkende oorzaak van hotspots en branden aan DC-zijde. Gebruik op eenzelfde verbindingspunt altijd een mannelijke en een vrouwelijke connector van dezelfde fabrikant en dezelfde reeks, gecrimpt met de tang die bij de connector hoort.

Is de aarding van zonnepanelen verplicht? ▼

Ja, behalve als de fabrikant het verbiedt. Het AREI Boek 1, hoofdstuk 7.112 (huishoudelijke fotovoltaïsche installaties ≤ 10 kVA) legt de aarding op van de metalen frames van de modules en van hun draagstructuren, via een beschermingsgeleider met een doorsnede die minstens gelijkwaardig is aan die van de beschermingsgeleider van de AC-voeding, met minimaal 2,5 mm² indien mechanisch beschermd en 4 mm² indien niet. De spreidingsweerstand van de aarding moet ≤ 30 Ω blijven: ze wordt gemeten bij de keuring door het erkend keuringsorganisme.

Is een DC-overspanningsafleider nodig bij een PV-installatie? ▼

De DC-verbindingen op het dak vangen overspanningen op die door bliksem worden geïnduceerd, zelfs op afstand. De eerste maatregel — gratis — is geometrisch: de strings bekabelen met een beperkte lus, de + en − geleiders naast elkaar. De DC-overspanningsafleider (varistoren/vonkbruggen tussen +, − en de aarde, type II volgens EN/IEC 61643-11) vangt op wat overblijft; hij is vaak al geïntegreerd in recente omvormers. Controleer de technische fiche van uw omvormer; zo niet, voorzie hem in een kastje dicht bij de omvormer, met een korte en directe verbinding naar de aarde.

Verder lezen

☀️