Cold Load Pickup · Woordenlijst

Cold Load Pickup (CLPU, letterlijk ongeveer „opname van koude belasting”) is de verhoogde vermogens- en stroomvraag die optreedt wanneer een netgedeelte na een langdurige onderbreking van de voeding opnieuw wordt ingeschakeld. De term komt uit de netexploitatie en de beveiligingstechniek. Hij beschrijft geen energiebron, maar een gedrag van de belasting: na de herstelling van de voeding is de vraag meestal hoger dan vóór de storing. Ze kan zelfs hoger liggen dan alles wat voordien ooit op dezelfde feeder is gemeten. Het woord „koud” betekent hier dat de belasting tijdens de onderbreking in een afgekoelde of onbevredigde toestand is geraakt. Met de winter heeft dat niet noodzakelijk iets te maken.

Twee componenten: inschakelstromen en verlies van spreiding

Technisch bestaat Cold Load Pickup uit twee processen. Het eerste zijn inschakelstromen. Transformatoren moeten hun ijzerkern opnieuw magnetiseren, motoren lopen aan, condensatoren laden op en koude gloeidraden hebben een lage weerstand. Deze stromen kunnen een veelvoud van de nominale stroom bereiken, maar klinken meestal binnen milliseconden tot enkele seconden af. Het tweede en langer durende deel is het verlies van de belastingsspreiding (diversiteit). Veel toestellen worden geregeld op temperatuur, druk of vulniveau en schakelen in normaal bedrijf onafhankelijk van elkaar en willekeurig in de tijd in en uit. Typische voorbeelden zijn verwarmingen, koelkasten, airconditioners, pompen en warmwatertoestellen. Na een langere uitval staan ze allemaal tegelijk op „vraag” en trekken ze bij het opnieuw inschakelen op hetzelfde moment stroom. Deze verhoogde belasting kan vele minuten tot uren aanhouden, tot de willekeurige schakelcyclus zich weer instelt.

Een beeld daarvoor: normaal draait in een straat met honderd koelkasten telkens maar een deel van de compressoren. Valt de stroom langer uit dan een typische schakelcyclus, dan lopen na het terugkeren van de spanning bijna alle compressoren tegelijk aan. Het IEEE-rapport geeft een voorbeeld: toestellen die ongeveer om de 30 minuten één keer schakelen, verliezen bij een uitval van meer dan 30 minuten hun volledige spreiding. Daarom hangt het effect nauw samen met de gelijktijdigheidsfactor. Netten worden niet ontworpen alsof alle verbruikers voortdurend op vol vermogen draaien. Precies die veronderstelling geldt bij Cold Load Pickup tijdelijk niet meer.

Daarvan te onderscheiden is de zogenoemde Hot Load Pickup: het opnieuw inschakelen na zeer korte onderbrekingen, bijvoorbeeld bij een automatische herinschakeling na enkele seconden. In dat geval is de spreiding nauwelijks veranderd en overheersen de inschakelstromen. Inschakelstroom en Cold Load Pickup zijn dus niet hetzelfde. De inschakelstroom is wel een bestanddeel van Cold Load Pickup.

Ordes van grootte en invloedsfactoren

Hoe groot het effect is, hangt sterk af van de afzonderlijke feeder. Een IEEE-rapport berekent een hypothetische winterfeeder met overwegend woongebouwen na twee uur uitval. Het komt uit op ongeveer 4,8 keer de normale stroom op het eerste moment, circa 3 keer na 0,2 seconden en ongeveer 2,1 tot 2,2 keer na 2 seconden tot 15 minuten. Oudere proeven van een Amerikaanse netbeheerder in 1960 en 1962 gaven vergelijkbare resultaten. Na 39 minuten uitval in de winter lag de inschakelstroom op 3,4 keer de stroom vóór de storing. Na 80 minuten in de zomer lag de piek op 6,7 keer. In beide gevallen kwam de spreiding na ongeveer 1000 seconden weer merkbaar op gang. Bij een uitval van negen uur op een feeder met veel elektrische ruimteverwarming bereikte de stroom pas na ruim een uur opnieuw het niveau van vóór de storing.

Een technisch rapport over onderstationstransformatoren in netten met een hoog aandeel elektrische verwarming vermeldt bij volledig verlies van spreiding een belasting van ongeveer 200 procent. Daarvoor zou al 20 minuten uitval bij min 40 graden Celsius of 40 minuten bij min 10 graden Celsius kunnen volstaan. Cold Load Pickup kan daar de beperkende factor worden voor transformatoren en beveiligingstoestellen. Deze cijfers komen uit Noord-Amerikaanse netten en deels uit tientallen jaren oude metingen. Ze tonen ordes van grootte, maar zijn niet zonder meer overdraagbaar op Europese netten.

Als invloedsfactoren noemt de vakliteratuur vooral de volgende:

Duur van de uitval: Hoe langer de onderbreking, hoe vollediger de spreiding verloren gaat. Vanaf een bepaalde duur neemt vooral de tijd toe die nodig is voordat de belasting weer normaliseert.
Belastingmix: Ruimteverwarming, warmtepompen met elektrische verwarmingsstaven, airconditioners en kleine motoren zonder contactor versterken het effect. Grote industriële motoren vallen daarentegen vaak af via contactoren en lopen niet vanzelf weer aan.
Weer, tijdstip van de dag en belastingsniveau: Extreme koude of hitte verhoogt de hoogte en de duur. Als referentiewaarde beveelt het IEEE-rapport de gebruikelijke belasting op het inschakelmoment op een vergelijkbare dag aan, niet de belasting op het moment van de uitval.
Decentrale opwekking: Als opwekinstallaties bij de storing van het net loskoppelen, moet de voorgeschakelde voeding bij het opnieuw inschakelen ook de belasting overnemen die voordien ter plaatse werd gedekt. Ten opzichte van de eerder gemeten netbelasting valt de Cold Load Pickup dan hoger uit.
Spanning en blindvermogen: Aanlopende motoren trekken een sterk inductieve stroom. Dat kan de spanning doen dalen en de stroomvraag verder verhogen. In extreme gevallen dreigen spanningsinstorting of uitschakeling van de feeder.

Betekenis voor het distributienet en de beveiligingstechniek

Cold Load Pickup is vooral relevant in het distributienet, want daar hangen de vele kleine, temperatuurgestuurde verbruikers. Het kernprobleem is de overstroombeveiliging. De aanspreekdrempel van een feederbeveiliging ligt doorgaans op een veelvoud van de hoogste verwachte normale belasting. De Cold-Load-Pickup-stroom kan die drempel overschrijden. Dan interpreteert de beveiliging een gezonde, foutvrije feeder als kortsluiting en schakelt hem opnieuw uit. De beveiligingstechniek staat hier voor een tegenstrijdige doelstelling. Hoge instelwaarden vermijden foutieve uitschakelingen, maar verlagen de gevoeligheid voor echte fouten. Lage waarden detecteren fouten betrouwbaar, maar bemoeilijken de herstelling van de voeding. Bovendien moeten de instellingen de selectiviteit ten opzichte van voor- en nageschakelde beveiligingstoestellen behouden.

Moderne digitale beveiligingstoestellen hebben daarom vaak een eigen Cold-Load-Pickup-functie. Een tijdsfunctie detecteert dat de vermogensschakelaar langer dan een vastgelegde tijd open was. Voor het opnieuw inschakelen worden dan de aanspreekwaarden tijdelijk verhoogd of onvertraagde trappen kortstondig geblokkeerd. Zodra de stroom onder de normale drempel zakt of een maximumtijd verstrijkt, keert het toestel terug naar de normale instellingen. Bij een variant wordt alleen de aanspreekdrempel verhoogd, terwijl de uitschakelkarakteristiek gelijk blijft. Zo blijft de coördinatie met voorgeschakelde toestellen behouden. Oudere elektromechanische relais laten zulke automatische omschakelingen niet toe. Hier moet Cold Load Pickup al bij het vastleggen van de vaste instelwaarden in rekening worden gebracht. Meer functies betekenen tegelijk meer complexiteit en dus het risico op foutieve of uitblijvende uitschakelingen.

Operationeel het meest verspreid is de sectiegewijze herstelling van de voeding. De feeder wordt via scheidingspunten in delen opgesplitst. Eerst wordt één sectie ingeschakeld, de volgende volgen pas wanneer de stroom van de vorige is afgeklonken. Waar op afstand bedienbare of automatische schakeltoestellen aanwezig zijn, kan deze gefaseerde inschakeling worden geautomatiseerd. Sommige netbeheerders zetten vóór de herstelling van de voeding bovendien de automatische herinschakeling buiten werking. Anderen vragen klanten om toestellen tijdens de uitval uit te schakelen en nadien stapsgewijs weer in te schakelen.

Netherstel na grote storingen

Cold Load Pickup mag niet worden gelijkgesteld met black start. Black start beschrijft hoe opwekking en net zonder externe spanning weer worden opgestart. Cold Load Pickup beschrijft de belastingzijde van dat proces. Na grootschalige uitval treden beide samen op. In de EU verplicht Verordening (EU) 2017/2196, de netcode inzake noodtoestand en herstel van het elektriciteitsnet, elke transmissiesysteembeheerder om een herstelplan voor het net op te stellen. Daarbij moet hij onder meer rekening houden met het gedrag en de mogelijkheden van belasting en opwekking. Bij het herstel bepaalt de transmissiesysteembeheerder in overleg met de distributiesysteembeheerders hoeveel nettobelasting in de distributienetten weer wordt ingeschakeld. De distributiesysteembeheerders houden zich daarbij aan de voorschriften voor het getrapt inschakelen van belasting en houden rekening met de automatische herinschakeling van belasting en opwekking. De verordening vermeldt Cold Load Pickup niet uitdrukkelijk. Het getrapt inschakelen is echter precies het middel waarmee dergelijke belastingssprongen met betrekking tot frequentie en netbelasting beheersbaar blijven. Hoe dat in detail wordt uitgevoerd, wordt geregeld door de nationale herstelplannen en de operationele voorschriften van de netbeheerders.

Afbakeningen en veelvoorkomende misverstanden

Vermogen in plaats van energie: Doorslaggevend is de kortstondige vermogens- en stroompiek in kilowatt of megawatt, respectievelijk ampère, niet de energiehoeveelheid in kilowattuur. Een deel van het extra verbruik is slechts ingehaalde vraag, bijvoorbeeld voor het opnieuw opwarmen van gebouwen.
Geen normale piekbelasting: De piekbelasting is de hoogste belasting in een gewone beschouwde periode. Cold Load Pickup is daarentegen een storingsgebonden belastingpiek met een eigen oorzaak. Voor beveiligingsinstellingen en herstelplannen is ze centraal, over het langetermijnstroomverbruik zegt ze nauwelijks iets.
Geen teken van een te zwak net: Een net ontwerpen voor volledige gelijktijdigheid zou duur en meestal onnodig zijn. De opgave bestaat erin zeldzame maar plausibele herinschakelsituaties operationeel beheersbaar te maken. Het IEEE-rapport benadrukt dat daarvoor elke feeder afzonderlijk moet worden beschouwd.
Collectief fenomeen: Een afzonderlijk toestel is verwaarloosbaar. Pas duizenden verbruikers die gelijktijdig starten, veranderen de belasting van een netgedeelte duidelijk.

Elektrificatie en vooruitzichten

Met meer warmtepompen, laadinfrastructuur en elektrische procesverwarming verandert de samenstelling van de belasting. Het IEEE-rapport wijst in het bijzonder op warmtepompen met elektrische bijverwarmingsstaven. Zij kunnen na een uitval extra belasting veroorzaken wanneer de verwarmingsstaven inschakelen. Of elektrificatie het effect verscherpt of afzwakt, valt echter niet algemeen te beantwoorden. Stuurbare toestellen zouden na een uitval vertraagd, willekeurig gespreid of op signaal van de netbeheerder weer kunnen opstarten. Niet-gestuurde toestellen starten daarentegen onmiddellijk. Doorslaggevend zijn toestelkenmerken, communicatiemogelijkheden, aansluitvoorwaarden en operationele voorschriften. Hoe netbeheerders Cold Load Pickup in hun planning opnemen, blijft een afweging tussen sterkere bedrijfsmiddelen, betere beveiligingsconcepten en meer automatisering en sturing.

Kort gezegd: na een langdurige onderbreking van de voeding kan de terugkerende belasting hoger, meer gelijktijdig en operationeel veeleisender zijn dan vóór de uitval. Herstel van de voeding is daarom een gestuurd proces en geen eenvoudige terugschakeling naar de oude toestand.

Bronnen

Cold Load Pickup Issues – A report to the Line Protection Subcommittee of the Power System Relay Committee — IEEE Power Engineering Society, Power System Relay Committee, Working Group D1; unbekannt. Abschnitte 1.0–2.4, 3.1–3.8, 4.0 (Tabellen 4.0–4.2), 6.0–6.5, 7.0, Anhang A.1 und A.3
Verordnung (EU) 2017/2196 der Kommission vom 24. November 2017 zur Festlegung eines Netzkodex über den Notzustand und den Netzwiederaufbau des Übertragungsnetzes — Europäische Kommission / Amtsblatt der EU L 312/54; 2017-11-24. Art. 23 Abs. 1 und 2 Buchst. a (Netzwiederaufbauplan); Regelungen zur Wiederzuschaltung der Netto-Last durch VNB (Artikelnummer nicht im Volltext geprüft)
Effects of cold load pickup at the distribution substation transformer (Technical Report) — OSTI / ETDEWEB (Autor: R. L. Wilde); unbekannt. Abstract
Understanding and Analyzing Event Report Information — Schweitzer Engineering Laboratories (David Costello); unbekannt. Abschnitt zu Figure 16, Cold Load Pickup Scheme (laut Suchauszug)

Gerelateerde begrippen

Edited by eCMS on 11.11.2026 17:47