Netsystemer forsyningssystemer og jordforbindelser. Transientbeskyttelse, skal/skal ikke.

Transkript

1 IDA Elteknik Status på de nye stærkstrømsbekendtgørelser Netsystemer forsyningssystemer og jordforbindelser. Transientbeskyttelse, skal/skal ikke. Indlæg ved konference d. 12. og 20. juni 2018, af; Ernst Boye Nielsen, ERNEL.dk; 1

2 Normative definitioner! Systemjording er ikke definitionsmæssigt anvendt konsekvent i standarderne. Betegnelsen; strømkildens jording og forsyningsnettets jording, jordingssystem, i samskrivning til systemets jording gennem en eller flere jordelektroder samt strømkildens jordforbindelse og også anvendt. Inden for den sammen installation eller et afgrænset område, kan der være mange strømforsyningssystemer og dermed mange systemjordinger. Vigtigt er det, at disse er forbundet sammen til et fælles jordings- og udligningssystem af hensyn til berøringsfare, EMC og den generelle driftssikkerhed! Systemjorden eller en jordforbindelse af en strømkilde vil altid være en del af beskyttelses kredsen, og kan tillige være beskyttelsesjord for mange forskellige strømforsyningssystemer og spændingsniveauer, når betingelserne for fællesjord er overholdt. Men det primære er, at det betegner, hvordan strømforsyningssystemet er forbundet til jord! 2

3 Forsyningssystemer, Strømsystemer: Som strømforsyningssystem kan defineres alle generatorer, transformere med adskilte viklinger, UPS- anlæg, konvertere, invertere (vekselrettere) ensrettere med galvanisk adskillelse og batterier, uanset spændingsniveauer. Eks. G UPS DC DC DC AC Normative definitioner! Systemjordinger udtrykker, hvordan strømforsyningssystemer er forbundet til jord. jf T- forbundet direkte til jord eller I- ikke forbundet direkte til jord. Det andet bogstav hvordan udsatte dele i den forsynede installation er jordforbundet, T-direkte til jord, uafhængigt af systemets jord, eller N- forbundet direkte til systemjorden med elektrisk leder; PE eller PEN, (PE kan mange steder være forbundet til jord). (PEN vil være forbundet til jord mange steder, og der kan under visse betingelser opstå problemer med vagabonderende nulstrømme) Eks. Tr. Direkte jordforbundet T Eks. Tr. Z Ikke direkte jordforbundet I Normalt udføres systemjorden jordforbindelsen så tæt på forsyningen som muligt, men det er ikke et krav. 3

4 I den nye udgave af standardserien DS/HD Bind 1 2. udgave 2017, er de danske afvigelser fra BEK nr medtaget i indledningen med angivelse af og det relevante punkt i standardserien. For Netsystemer, eller Forsyninger, og Systemjordinger , er der i den danske afvigelse fra BEK præciseret: 27. En elektrisk installation, der forsynes fra et lavspændingsdistributionsnet, må udføres som TN-system i følgende tilfælde, såfremt det elektriske anlæg, der forsyner installationen, er udført som TN-system. 1. Hvor den elektriske installation forsynes fra egen transformer. 2. Hvor stikledningen udgår direkte fra transformerstationen og er udført med kabel. 3. Hvor TN-system allerede anvendes i den elektriske installation. 4. Hvor ejeren af det elektriske anlæg har givet en særlig tilladelse. Stk. 2. Ejeren af det elektriske anlæg kan kun nægte tilladelse til anvendelse af TNsystem i de i stk. 1, nr. 1 og 2, nævnte tilfælde, hvis der er større tekniske vanskeligheder forbundet med at udføre TN-system i lavspændingsdistributionsnettet. Stk. 3. TN-system må anvendes uden tilladelse fra ejeren af det elektriske anlæg i det i stk. 1, nr. 3, nævnte tilfælde. Standardserien for installationer og normerne for anlæg forholder sig ikke til hvilke systemjordinger der er den bedste for en given applikation, her må man søge hjælp andet sted, f.eks. i tekniske rapporter eller rekommandationer. Som nyt er 28 i BEK 1082; 28. I bygninger er det ikke tilladt at anvende TN-C-system efter første tavle eller fordelingspunkt. Stk. 2. Ved udvidelse eller ændring af en eksisterende installation samt for transformerstationer, finder stk. 1 ikke anvendelse. 4

5 Installations standarderne DS/HD serien, er udvidet betydeligt i forhold til tidligere bestemmelser SB afsnit 6, se og alle figurerne fra 31.A til 31.M.2 TN-S-system TN-C-S-system TN-C-system i hele systemet (med forbehold i DK) TN-C-S-system med flere strømkilder TT-system med en eller flere strømkilder IT-system med fælles jord til udsatte dele TN-S-d.c.-system TN-C-d.c.-system TN-C-S-d.c.-system TT-d.c.-system IT-d.c.-system Anneks A (informativt); TN-S-system med separat jordforbundet faseleder og PE i hele systemet (Delta koblet transformer) TN-S-system med jordforbundet PE uden nulleder i hele systemet (stjerne) TN-C-S-system med 3 faser, 4 ledere, hvor PEN er adskilt i PE og N (stjerne) TN-C-S-systemmed en enkelt fase, 2 ledere, hvor PE og N er adskilt TN-system med flere strømkilder, med PE og uden N i hele systemet TT-system med jordforbundet PE og uden N i hele installationen IT-system med udsatte ledende dele jordforbundet i grupper eller enkeltvis IT-system med kunstigt nulpunkt og alle udsatte ledende dele forbundet samlet IT-system med kunstigt nulpunkt og udsatte ledende forbundet i grupper eller enkeltvis TN-S-d.c.-system med adskilt M og PE ledere TN-S-d.c.-system med fælles PEM leder TN-C-S-d.c.-system med PE og M adskilt i installationen TT-d.c.-system med jordforbundet M og udsatte dele separat jordforbundet IT-d.c.-system 5

6 TN-C-S system L1 L2 L3 PEN PE N Er ofte anvendt uden problemer ved korte forbindelser mellem transformer og hovedtavle Udsatte dele Systemjord Nulleder og beskyttelsesleder kombineret i en del af systemet TN-C kun tilladt til første tavle eller fordelingspunkt Jordforbindelser: Den måske største udfordring? NYT! Jf. 54 BEK 1082, skal beskyttelseslederen i boliger opført efter 1. juli 2017 overføres til transportabelt stikkontakttilsluttet klasse I materiel! 6

7 Nyt i installationsstandarden DS/HD ; jordingsanlæg og beskyttelsesledere Fundamentselektrode eller jordlagt fundamentselektrode er nu sat øverst, som eksempler på jordelektroder der kan anvendes! Der henvises til omfattende Anneks C med anvisninger (informativt) til udførelse! Jordingslederen, som pr. definition er den leder der forbinder jordingsanlægget med et givent punkt i installationen, normalt hovedjordskinnen, skal minimum have et tværsnit svarende til 6 mm 2 for kobber og 50 mm 2 for stål! I henhold til tabel 54.1, (dimensioner på jordingsanlæg) er den mindste diameter på en jordelektrode nu 16 mm. (½ tomme må ikke mere anvendes for installationer)! Der er i standardserien ingen krav på en bestemt min. modstand for jordingsanlæg! (fælles for installationer og anlæg)! Hvis der etableres en funktionsjord (EDB-elektronik) så skal den tilsluttes hovedjordskinnen! Meget vigtig! Transientbeskyttelse, skal/skal ikke Følgende slides er, med tilladelse og tak, fra en præsentation af DEHN, DESITEK A/S DESITEK A/S 7

8 443.1 Generelt Punkt 443 fastlægger krav til beskyttelse af elektriske installationer mod transiente overspændinger af atmosfærisk oprindelse transmitteret i forsyningsnettet, herunder direkte nedslag i forsyningssystemet, og mod koblingsoverspændinger. Punkt 443 indeholder ikke krav til beskyttelse mod transiente overspændinger forårsaget af direkte lynnedslag i bygningen eller konstruktionen eller lynnedslag i nærheden. Note 1 Se IEC (lynbeskyttelsesnormen) for risikostyring af beskyttelse mod transient overspænding som følge af direkte lynnedslag i eller lynnedslag i nærheden af konstruktionen Generelt Beskyttelse mod transiente overspændinger sker ved installation af overspændingsbeskyttelsesudstyr (SPD er). Effektiv transientbeskyttelse er et samspil af nedenstående iht. DS/EN , Protection measures to reduce failure of electrical and electronic systems Earthing and bonding measures (udligning det vigtigste) Magnetic shielding Line routing Isolating interfaces Coordinated SPD system 8

9 443.1 Generelt Hvis der er behov for SPD er på forsyningslinjer, anbefales yderligere SPD er på andre linjer, såsom telekommunikationslinjer. Krav til beskyttelse mod transiente overspændinger, som overføres via datatransmissionssystemer, er ikke dækket af punkt Regulering af overspænding (Skærpede krav til vurdering af behovet for transientbeskyttelse) Beskyttelse mod transient overspænding skal anvendes i tilfælde, hvor konsekvenserne af overspænding påvirker: a) Menneskeliv (fx nødforsyninger, faciliteter til lægebehandling) b) Offentlige serviceydelser og kulturarv (fx mistede offentlige serviceydelser, it-centre, museer) c) Kommercielle eller industrielle aktiviteter (fx hoteller, banker, industrier, handel, landbrug) d) Et stort antal personer (fx store bygninger, kontorer, skoler) 9

10 443.4 Regulering af overspænding I alle andre tilfælde skal der gennemføres en risikovurdering i henhold til for at fastslå, om beskyttelse mod transient overspænding er nødvendig. Hvis risikovurderingen ikke gennemføres, skal den elektriske installation udstyres med beskyttelse mod transient overspænding. Det gælder dog ikke for en-familieboliger, hvor den samlede økonomiske værdi af den elektriske installation, der skal beskyttes, er mindre end 5 gange den økonomiske værdi af det overspændingsbeskyttelsesudstyr, der er placeret ved installationens forsyningspunkt Regulering af overspænding Note 1 Nationale komiteer kan tilpasse undtagelseskriteriet, der gælder for en-familieboliger, eller undlade at anvende det. Beskyttelse mod koblingsoverspændinger bør tages i betragtning i tilfælde af materiel, der kan skabe koblingsoverspændinger eller forstyrrelser, der overstiger værdierne for installationens overspændingskategori, fx i tilfælde hvor en lavspændingsgenerator forsyner installationen, eller hvor induktive eller kapacitive belastninger (fx motorer, transformere, kondensatorbatterier osv.), lagerenheder eller belastninger med høje strømme er installeret. 10

11 443.4 Regulering af overspænding Note 2 Anneks B indeholder vejledning om overspændingsregulering, hvor SPD er er installeret på luftledninger. For en lavspændingsinstallation, der forsynes fra et højspændingsforsyningsnet via en særskilt transformer (dvs. en industriel anvendelse), bør der installeres yderligere beskyttelse mod overspændinger forårsaget af lynnedslag på højspændingssiden af transformeren Risikovurderingsmetode Det beregnende risikoniveau (CRL) bruges til at fastlægge om beskyttelse mod transiente overspændinger af atmosfærisk oprindelse er påkrævet. CRL bestemmes ved følgende formel: CRL = f env / (L p * N g ) 11

12 443.5 Risikovurderingsmetode f env er en miljømæssig faktor, og værdien af f env skal beregnes i henhold til tabel Værdien af koefficient F skal sættes lig med 1 for alle installationer. Nationale komitéer kan dog justere værdien af koefficient F fra 1 til 3 for beboelsesejendomme Risikovurderingsmetode N g er lyntætheden (lyn pr. km 2 pr. år) relevant for placeringen af forsyningsledningen og den forbundne konstruktion Note 2 I henhold til IEC : 2010, svarer 25 dage om året med tordenvejr til 2,5 lyn pr. km 2 pr. år. Dette er udledt af formlen N g = 0,1 x T d, hvor T d er antallet af dage om året med tordenvejr (det kerauniske niveau). I DK regnes med 10 dage om året med tordenvejr, det svarer til 1 lyn pr. km 2 pr. år. Det reelle tal er ved lynregistreringen er dog noget lavere, ca. 0,5 lyn pr. km 2 pr. år? 12

13 443.5 Risikovurderingsmetode Risikovurderingslængden L p beregnes som nedenfor: L p = 2 L PAL + L PCL + 0,4 L PAH + 0,2 L PCH L PAL er længden (km) af lavspændingsluftledning L PCL er længden (km) af nedgravet lavspændingskabel L PAH er længden (km) af højspændingsluftledning L PCH er længden (km) af nedgravet højspændingskabel Den samlede længde (L p ) er begrænset til 1 kilometer eller afstanden fra den første overspændingsafleder (læs overspændingsbeskyttelse) i forsyningsnettet til installationens indgang, idet den mindste afstand gælder Risikovurderingsmetode 13

14 443.5 Risikovurderingsmetode Hvis CRL 1000 er beskyttelse mod transiente atmosfæriske overspændinger ikke nødvendig. Hvis CRL < 1000 er beskyttelse mod transiente overspændinger af atmosfærisk oprindelse nødvendig. Grundet den lave lynhyppighed, er der ved CRL (Calculated Risk Level) ikke generelt krav på transientbeskyttelse i DK for boliger, let industri og landbrug! En økonomisk og forsikringsmæssig vurdering og beregning kan dog berettige overspændingsbeskyttelse! Beregningseksempel Anneks A, (informativt) 14

15 Ny i IEC : Økonomiske vurdering og beregning Omkostninger ved en realistisk skade (brand/ overspændinger X Sandsynlig forekomst uden beskyttelses foranstaltninger = Årlig omkostning uden beskyttelse Omkostninger ved en realistisk skade (brand/ overspændinger X Sandsynlig forekomst med installeret beskyttelses foranstaltninger + Årlig omkostning for installeret beskyttelse (levetid) + Årlig omkostning for inspektion og vedligeholdelse og reparation af installeret beskyttelse = Årlig omkostning med installeret beskyttelse Hvis omkostningerne uden beskyttelse er højere end med beskyttelse berettiger det transientbeskyttelse! Spørgsmål? 15