KASER møde Af; Ernst Boye Nielsen DESITEK A/S

Transkript

1 KASER møde Grundlæggende jordings- og udligningsprincipper for elektriske forsyninger, lavspænding, højspænding samt elektriske baner, herunder problemstillinger ved nærføring mellem de forskellige systemer Af; Ernst Boye Nielsen DESITEK A/S Normativ sikkerhed! Normer, standarder og bekendtgørelser, nationale såvel som internationale vil altid udtrykke kompromisser mellem mange forskellige holdninger, opfattelser og interesser, og dette afspejles også tydeligt i teksterne! Når det drejer sig om den grundlæggende sikkerhed ved produktion, distribution og brug af elektricitet, er der dog nogle grundlæggende sikkerheds områder, hvor der ikke kan gås på kompromis! 1

2 Risiko for elektrisk chok! Farlige strømme gennem mennesker og dyr der kan forårsage patiofysiologiske skader! IEC Protection against dangerous body current, IEC TS Ed.2 Touch voltage threshold values for protection against electric shock! Det vi normalt betegner berøringsspændinger! Beskyttelse mod termiske og termodynamiske overbelastninger; Overbelastnings- og kortslutningsbeskyttelse! Bekendtgørelserne i Danmark er overvejende baseret på internationale standarder, hovedsagelig harmoniseringsdokumenter fra CENELEC og dermed fælles europæiske, administreres af: 2

3 UDLIGNINGSFORBINDELSER er stadig et problem Siden 1994 har der været krav om forskellige udligningsforbindelser og nye bygninger. Men eftersyn og henvendelser fra elinstallatører tyder på, at der stadig er problemer med at forstå de forskellige typer udligningsforbindelser og dimensioneringen af dem. electra, august 2004 JORD kært barn mange navne! 3

4 JORD? Adskilt JORD Beskyttelses JORD Uafhængig JORD Drifts JORD Data JORD System JORD God JORD Funktions JORD Støjfri JORD Elektronik JORD Neutral JORD EDB JORD Fjern JORD Reference JORD Krypto JORD Lyn JORD Arbejds JORD Neutral JORD Medicinsk JORD Abstrakt: Jord, jordingsanlæg, jordforbindelse eller blot jording, har gennem tiderne været genstand for megen diskussion og interesse, helt fra opfindelsen af lynaflederanlæg for mere end 200 år siden, gennem udvikling af elforsyningen og elektroniske styringer og til den moderne IT- kommunikation i dag. Grunden til dette er; at jorden som klode kan betragtes som én enorm elektrisk leder, og da mennesker, dyr huse og elektriske installationer har mere eller mindre kontakt med denne leder, vil de også være udsatte, hvis de kommer i kontakt med et elektrisk potentiale der er forskelligt fra dette jordpotentiale. Derfor er jordforbindelsen eller potentialudligning en vigtig del af el-beskyttelsen af sikkerhedsgrunde! 4

5 Formål og virkning: Formålet med jordforbindelsen er, ved fejl, hvor udsatte og fremmed ledende dele sættes under spænding, at beskytte personer og dyr mod farlige berøringsspændinger. Beskyttelsen opnås ved en kombination af; begrænsning af berøringsspændingen og afbrydelse af forsyningen inden for en angivet tid i forhold til berøringsspændingen. Kravene til jordforbindelsen og jordingsanlæg vil afhænge af forsyningssystemet og det anvendte beskyttelsesudstyr. Kun fejlstrømme der ledes over neutral jord, giver anledning til jordpotentialestigninger i forhold til neutral (fjern) jord. Strøms fordeling i homogen jord; Høj skridtspænding Potentialebjerg Us I E Stor strømtæthed på lille tværsnit > 20 m intet potentiale Lille strømtæthed på stort tværsnit 5

6 Jord som elektrisk leder? Specifik modstand: Er en materiale bestemt konstant som angiver modstanden i Ω x m, for en kubus af materialet på 1m x 1m Fremkommer som: R = ρ x L (længde) A (tværsnit) i Ω Ω x m 2 m = ρ = Ω x m 6

7 Specifik modstand: Da strømmen i jorden ledes elektrolytisk via frie ioner, har følgende betydning for den specifikke modstand: Jordtype: sand, ler, tørvejord, klipper Saltkoncentration i jorden Fugtighed i jorden Temperatur Specifik jordmodstand Havvand ferskvand Beton Mose og marsk jord Agerjord ler Sandjord fugtig Sandjord tør Stenet jord Grus og ral Kalk jord Klipper og granit ρ (Ω x m) 7

8 Specifik modstand: Sammenlignet med normale elektriske ledere (metaller) hvor strømmen ledes af fri elektroner, er jorden en meget dårlig elektrisk leder. Til sammenligning er den specifikke modstand i kobber 1,6 x 10-8 Jordens meget store tværsnit kompenserer dog i nogen grad for den dårlige ledeevne. Beregning af overgangsmodstand: I beregningerne af overgangsmodstanden er det overvejende den specifikke modstand ρ og elektrodens udstrækning som dybde, længde, diameter (maskejord) og volumen (fundamentsjord), der har betydning. Derfor er de tilpassede formler (Faustformler) tilstrækkelig for daglig brug. 8

9 Beregning af overgangsmodstande med tilpassede Faustformler Jordelektrode Faustformel Hjælpeformler Overfladeelektrode 2 x ρ E R A = (horisontaljord) I Dybdeelektrode ρ E R A = (lodret) I 2 x ρ E 2 Ringelektrode R A = D = 1,13 x A 3 x D Maskeelektrode Pladeelektrode Halvkugleelektrode (Fundamentsjord) R A = R A = R A = ρ E 2 x D ρ E 4,5 x a ρ E π x D 2 D = 1,13 x A 3 D = 1,57 x V R A Overgangsmodstand (Ω) p E Specifikke jordmodstand (Ωm) l Længde af elektrode (m) D Diameter for en ringelektrode, diameteren for en erstatningsoverflade for en maskeelektrode eller diameteren for en halvkugleelektrode (m) A Fladen (m²) af det omsluttede areal for en ring - eller maskeelektrode a Kantlængden (m) for en kvadratisk pladeelektrode, ved rektangulære plader kan a indsættes: a= b x c, hvor b og c er de rette sider i rektanglen V Volumen (m³) i et enkeltfudament / 2913 Udførelse: Dybdejord: Fordele: Pladsbesparende og effektiv med aftagende specifik modstand i dybden, påvirker kun potentialet i en relativ afstand (ca m) uafh. af temp.. Ulemper: Kræver specialværktøj, kan brydes i dybden og kun effektiv over for HF i en relativ dybde (lyn). Båndjord/vandret elektrode: Fordele: Er let at etablere sammen med udgravninger, giver potentialstyring, og gennemgående reduceres jordfejlsreststrømmen. Ulemper: Kan variere med årstiden og temperaturen, og er kun effektiv over for HF i relativ længde. 9

10 Udførelse: Jordplader ( jordingsnet eller ringjord): Fordele: Giver god potentialestyring HS-stationer, og er effektiv over for HF ex. Lyn. Ulemper: Relativ dyr at etablere. Fundamentsjord: Fordele: Samme fordele som for maskenet, billig at etablere og korrosionsstabil i fundamentets levetid. Ulemper: Skal planlægges på projekteringsstadiet, sådan har vi aldrig gjort før!! Kap 44. Afsnit 6. 10

11 Typer af Jordelektroder: Alle ledende dele og ledende konstruktioner i elektrisk kontakt med jorden, kan defineres som jordelektrode eller jordingsanlæg, hvis nogle grundlæggende krav til dimensioner og stabilitet er overholdt. Der nævnes i Afsnit 6 følgende: Stang eller rørelektroder (dybde elektroder) Bånd- eller trådelektroder (overflade elektroder) Jordplader ( jordingsnet eller ringjord) Jordelektroder indstøbt i fundamenter (uarmerede) Metalarmering i beton i jord (fundamentsjord) Vandrør og andre egnede konstruktionsdele i jord er også nævnt. Typer af Jordelektroder Afsnit 6: Der er ingen specifikke krav på dimensioner på jordelektroder p.t. Der er udgivet et; FINAL DRAFT prhd , 2005, hvor der er fastlagt dimensioner på elektroder. I 2007 udgives en IEC som CD 64/1610, projekt nr. IEC Ed.3, hvor der henvises til DS/IEC/EN 62305, som reference og med identiske krav til dimensioner. I IEC CD er der i et annex F, angivet forskellige noter fra de enkelte medlemslande. Kravene til udførelsen af jordingsanlæg er stort set identiske med DS/IEC/EN Nyeste Lynbeskyttelses norm 11

12 12

13 pren Fundamentsjord rustfrit (V4A) Maskestørrelse 10x10 m For lynbeskyttelse 13

14 Fundamentsjord rustfrit (V4A) Maskestørrelse 10x10 m For lynbeskyttelse Udføring med MV-maxi klemme fra Ø 8 til Ø 35 14

15 MV Ø8-Ø14 Udførelse: Hvem sagde Jordelektrode? 15

16 CD IEC CD IEC

17 CD IEC Normativ definitioner! Grundlæggende definitioner Termer Forsyningssystemer, Strømsystemer: Systemjordinger: 17

18 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 En eller flerfaset En eller flerfaset UPS En eller flerfaset DC DC En eller flerfaset DC AC En eller flerfaset En eller flerfaset Normative definitioner! Systemjordinger udtrykker, hvordan strømforsyningssystemer er forbundet til jord, samt i f.eks. Afsnit 6., hvorledes de udsatte dele i den forsynede installation er jordforbundet. Tr. En eller flerfaset Direkte jordforbundet T Tr. En eller flerfaset Z Ikke direkte jordforbundet I Normalt udføres systemjorden så tæt på forsyningen som mulig 18

19 Normative definitioner! Systemjordingen benævnes i de danske oversættelser i Afsnit 2 og Afsnit 6 som Driftsjord, selv om de definitionsmæssigt betegnes Systemjording. I DS/EN Jernbaneanvendelser, har man oversat Traction system earthing til; Banebeskyttelsesjording? I princippet vil systemjorden altid være en del af beskyttelseskredsen, og kan tillige være beskyttelsesjord for transformernes eller forsyningernes primærsider, når der er fællesjord. Men det primære er, at det betegner, hvordan strømsystemet er forbundet til jord! Normative definitioner! Forsyningsanlæg Afsnit 2; Direkte/ effektivt jordet net: 1. fejl = enfaset kortslutning! Ikke anvendt i DK 60/10 kv 10/0.4 kv Fælles jord I E = r x I K 19

20 Normative definitioner! Forsyningsanlæg Afsnit 2; Kompenseret/ slukkespole-jordet net, mest anvendt i DK 60/10 kv 10/0.4 kv Nulpunktstransformer med slukkespole Fælles jord N L 1 L 2 L 3 I E = r x I 2 L + I 2 Res Normative definitioner! Forsyningsanlæg Afsnit 2; Isoleret net, anvendes i en del større byer i DK 60/10 kv 10/0.4 kv Fælles jord I E = r x I C 20

21 Normative definitioner! Elektriske installationer Afsnit 6; Symboler: 21

22 Normative definitioner! Elektriske installationer Afsnit 6; TN-S system L1 L2 L3 N PE Driftsmæssig Jordforbindelse Systemjord Udsatte dele Separat nulleder og beskyttelses- Leder i hele systemet Systemjording TN-C- S med jordforbundet N kombineret med PE, som PEN i en del af systemet TN-C-S system L1 L2 L3 PEN PE N Udsatte dele Driftsmæssig Jordforbindelse Systemjord Nulleder og beskyttelsesleder kombineret i en del af systemet 22

23 Systemjording TN- S med jordforbundet L3 TN-S system L1 L2 N L3 PE Driftsmæssig Jordforbindelse Systemjord Udsatte dele Separat jordforbundet faseleder og beskyttelsesleder i hele systemet 23

24 24

25 Systemjording TN- C med jordforbundet N og PE kombineret i hele systemet L1 L2 L3 PEN Driftsmæssig Jordforbindelse Systemjord Udsatte dele 25

26 Potentialforskydning ved jordslutning I F L 1 L 2 L 3 N U F U 1 U 2 U 3 U N R B U F R E U E L1 U 1 = 180 V U 2 = U 3 = 258,4 V U F = 50 V U N = 230 V 400 V 258,4 V 36,4 V 50 V 230 V 250 V 113,6 V 150 V 163,6 V L3 400 V L2 TN-C-system PEN L ΔU= R S x I PEN Δ U Udstyr 1 Udstyr 2 T:\PP\FIG TNC.PPT 26

27 TN-C-S-system PEN L ΔU= R S x I PEN Δ U Udstyr 1 Udstyr 2 T:\PP\F IG TNCS.PPT TN-S-system Eventuel udligningsforbindelse PE N L ΔU= R f x I f kun ved fejl Δ U Udstyr 1 Udstyr 2 T:\PP\FIG TNS.PPT 27

28 Systemjording TT med jordforbundet N og udsatte dele i installationen til separat jord L1 L2 L3 N PE Udsatte dele Driftsmæssig Jordforbindelse Systemjord Systemjording TT med jordforbundet L3 og udsatte dele i installationen til separat jord L1 L2 (N) L3 PE Udsatte dele Driftsmæssig Jordforbindelse Systemjord 28

29 Systemjording IT har alle spændingsførende dele isoleret fra jord, eller forbundet gennem en impedans. L1 L2 L3 N Impedans Driftsmæssig Jordforbindelse Systemjord Udsatte dele Udsatte dele i installationen er enten jordforbundet enkeltvis, samlet eller til forsyningssystemets jord, under visse betingelser Afs. 6, 442. Systemjording IT har alle spændingsførende dele isoleret fra jord, eller forbundet gennem en impedans. L1 L2 L3 Impedans Udsatte dele i installationen er enten jordforbundet enkeltvis, samlet eller til forsyningssystemets jord Driftsmæssig Jordforbindelse Systemjord Udsatte dele 29

30 Normative definitioner! DS/EN Jernbaneanvendelser; Direkte Ved AC systemer foretrækkes den Direkte systemjording, sammenlignet med definitioner i Afsnit 6, TN, returstrømskredsen er direkte jordforbundet og udlignet løbende til andre jordforbundne dele og systemer. Systemjording direkte 25 kv AC Det betyder at en del af forsyningskredsen (returstrømskredsen) er direkte jordforbundet 30

31 AC-system 25 kv AC Systemjordinger til øvrige forsyninger og installationer på stationer og serviceområder bør overvejes nøje. Det vil give returstrøm via jorden, afhængig af de resistanser der indgår Kan afhjælpes med returleder og sugetransformer samt udligning til parallelførte ledende dele (reducering af modstand i returkredsløb). Systemjorden bør kun udføres ved tilslutning til skinne 31

32 AC-system 25kV AC HS- jord HS- stationsjord Vagabonderende returstrøm Udligning baneområde Baneområde Station AC-system 25kV AC Indsættelse af gnistgab med I k funktion, kan beskytte ved transformer Skærme på fødekabler må kun jordforbindes i koblerstationen og ved tilslutning til skinne og returleder Baneområde Station 32

33 Normative definitioner! DS/EN Jernbaneanvendelser; Åben Ved DC systemer foretrækkes den Åbne systemjording, for at minimere de vagabonderende DC strømme. Der anvendes spændingsbegrænsende udstyr til de åbne forbindelser mellem jordforbundne udsatte dele og returstrømskredsen, kan sammenlignes med det definerede IT- net i Afsnit 6. Systemjording åben S-bane 1650VDC og Metro 750VDC + Det betyder at returstrømskredsen ikke forbindes direkte til jord, men søges isoleret i forhold til jord 33

34 DC-system Afhængig af skinne isolation og spændingsfald på forsyningsstrækning vil det give anledning til lækstrømme via jord DC-system Hvis spændingsgrænserne under drift eller ved fejl ikke kan overholdes skal der anvendes foranstaltninger, eks øget tværsnit i returkreds samt kortsluttere (gnistgab) for potentialudligning og eller potentialstyring 34

35 Nærføring af AC og DC baner De væsentligste problemstillinger for danske baner i hovedstadsområdet er ikke kun nærføring mellem baner med forskellige forsyningssystemer og systemjordinger, men at banerne også er nærførte til andre og offentlige forsyningssystemer. Banegårde, stationer, værksteder, servicecentre, signalanlæg, Forbindelse til udsatte dele inden for køreledningszonen der jo alle kræver forsyning. AC F-bane SDS DC S-bane Der kan både være højspænding og lavspænding indført i baneområde, og ikke nødvendigvis fra samme transformer - eller forsyningssystem! Isolation Hvordan er disse forsyninger systemjordet? Forbindelse til udsatte dele inden for køreledningszonen SDS AC/DC Isoleret kabel 1797e_e 1797e.ppt / / PWO Omformerstationer: Forsyning til S-banen: Åben systemjording med indirekte forbindelse over masteventiler Bitumen for isolering til neutral jord 35

36 Nye og ombyggede omformerstationer, 6-8 mangler stadig! Returkredsen er nu isoleret helt ind til ensretteren, og der er indsat en spændings overvågning med kortslutningsfunktion. Det overvejes om gnistgabet til HS- skærmen skal være standard igen! LV indføringen som TT S-bane værksted og depot 36

37 S-bane værksted og depot S-bane værksted og depot Det blev meget hurtig klart, at ikke var muligt at isolere skinner i området, og samtidig blev til mere eller mindre dokumenteret, at der var direkte forbindelse mellem skinner og bygningsjord, armering, samt dermed direkte forbindelse til hele Dong s forsyningsnets jord! I øvrigt ville en isolation af skinner betyde en forøget risiko for personel i området, samt være i konflikt med anbefalingerne i DS/EN

38 På baggrund af dette, samt en henvendelse fra Hovedstadens Naturgas, nedsættes en arbejdsgruppe. Arbejdsgruppen er ud over Banedanmark repræsentanter og undertegnede, sammensat af; Atkins, Dong samt Balslev som repræsenterende; Hovedstadens Naturgas. Arbejdsgruppen har udarbejdet en rapport, der anbefaler at etablere separate strømforsyninger til rangering i værksteder, depoter og servicecentre, med isolations stød i skinner og køreledninger til strækningerne, i overensstemmelse med DS/EN Det betyder at skinner kan jordforbindes og potentialudlignes i disse områder, uden at give vagabonderende uden for områderne, og samtidig give en høj sikkerhed for personel under arbejde på togene. Der iværksættes løbende projekter omkring jordløbere, sporskifte varme og sporimpedanser. Der udføres diverse målinger samt udskiftninger af defekte Banegnistgab (Masteventiler). SKB Hundige Servicecenter Ved dispensation kortsluttes de isolerede skinner til bygningsjord, som en sikkerhed mod termiske skader, ved utilsigtet kortslutning med værktøj. Atkins måler meget betydelige vagabonderende DC strømme over bygningsjorden. Dong måler betydelige vagabonderende DC strømme over HS kablets skærm i transformerstation. Atkins arbejder med alternativ løsning til Hundige! Undertegnede har udarbejdet et forslag til Dong for nedbringelse af DC strømme over kabelskærme! 38

39 Der blev målt helt op til 60 A DC over HS- jordingsanlæg (skærm) 39

40 10/0.4 kv Beskyttelse Gnistgab eller ZnO PE- HS Adskilt HS/LV jord Min. 20 m afstand Systemjord LS 40

41 For DC Baner kunne følgende være retningsgivende: Hvis HS forsyningen er inden for baneområdet, kan der systemjordes som TN-C-S, men med galvanisk adskillelse til forsyningsselskabets jord. Hvis LS forsyningen er indført i baneområdet, bør det være systemjordet som TT, og der kan anvendes skilletransformer med forstærket eller dobbelt isolation på primærsiden, systemjordet som TN-C-S på sekundærsiden. Alternativ hvis LS forsyningen er indført i baneområdet, kan der anvendes en maksimalafbryder med FI modul i et indgangsfelt med forstærket eller dobbelt isolation. Hele installationen systemjordes som TT. Disse forslag eller retningslinier ændrer ikke på de øvrige krav om isolation af returstrømsvej eller separate banestrømforsyninger for værksteder, depoter og servicecentre OMF HS indføring Offentlig forsyning 10/ 0,4kV PEN LS systemjording TN-C-S Internt baneforsyningsnet L1 L2 L3 N PE SDS Kortslutter Vand- og gasledninger Varmeanlæg Lynbeskyttelse Bygningens hovedjord ME I>> I>> I>> M RCCB SDS 2) 3) 1) 1) Fejlstrømsafbryder med kondensator og modstand i serie med PE 2) Kortslutter med automatisk tilbagekobling og alarm 3) Banegnistgab, ved kortslutning betydelig risiko for stigende vagabonderende strømme Overvågning af Banegnistgab bør overvejes! 41

42 OMF- bynet, mindre stationer, teknik- og relæhytter Offentlig forsyning LS Bynet 3 x 400 V, som TT Dobbelt isolation PEN Kortslutter Vand- og gasledninger Varmeanlæg Lynbeskyttelse Bygningens hovedjord LS systemjording TN-C-S ME Internt baneforsyningsnet I>> I>> I>> M RCCB SDS 2) 3) 1) L1 L2 L3 N PE 1) Fejlstrømsafbryder med kondensator og modstand i serie med PE 2) Kortslutter med automatisk tilbagekobling og alarm 3) Banegnistgab, ved kortslutning betydelig risiko for stigende vagabonderende strømme OMF- bynet, mindre stationer, teknik- og relæhytter Offentlig forsyning LS Bynet 400/ 230 V, som TT RCCB Dobbelt isolation Kortslutter Vand- og gasledninger Varmeanlæg Lynbeskyttelse Bygningens hovedjord ME Internt baneforsyningsnet I>> I>> I>> M SDS 2) 3) RCB L1 L2 L3 N PE 2) Kortslutter med automatisk tilbagekobling og alarm 3) Banegnistgab, ved kortslutning betydelig risiko for stigende vagabonderende strømme Alternativt med RCCB, maksimal afbryder med FI, S- modul, 500 ma, med alarm 42

43 Offentlig forsyning BIB for elektrisk udstyr inden for køreledningszonen forsynet fra et TN- system med isolations- adskillelse og PE- leder bundet via banegnistgab 1) til returstrømskinne? LS systemjording TN-C-S L1 L2 L3 N PE SDS RCB RCB RCB RCB Vand- og gasledninger Varmeanlæg Lynbeskyttelse Bygningens hovedjord ME I>> I>> I>> M 1) PFI- afbryder Første isolation Anden isolation SDS SDS 1) Fejlstrømsafbryder med kondensator og modstand i serie med PE Pause! 43

44 Beskyttelse mod direkte og indirekte berøring Formål og virkning: Det grundlæggende er, at mennesker og dyr ikke må udsættes for fare, på grund af fejl i de elektriske anlæg, inst. og apparater, som kan medføre elektrisk stød og chokstrøm Grænserne for de ikke strøm begrænsede spændinger, der anses for farlige for mennesker og dyr er fastlagte i IEC 60479, bl. a. på baggrund af omfattende målinger af typiske kropsmodstande Kravene er differentierede for mennesker og dyr, samt for de omgivelser, de befinder sig i, lige som tiden for påvirkningen har betydning for den risiko, mennesker og dyr udsættes for. 44

45 Formål og virkning: Ud over de lovmæssige krav for beskyttelse af mennesker og dyr, er der i bestemmelserne og i normer krav på jordforbindelse med formål som: Systemmæssige jordforbindelse Driftsmæssig jordforbindelse (vil naturligt være en del af den beskyttende jordforbindelse) Jordforbindelse for lynbeskyttelse (fælles med den beskyttende) Jordforbindelse for beskyttelse mod elektrisk støj (opnåelse af EMC) Abstrakt: Tidligere var der meget fokus på jordelektrodens effektivitet eller overgangsmodstand til neutral jord, og opfattelsen var at hvis bare den var lav nok var man beskyttet, men det er grundlæggende impedansen og forholdet mellem de jordmodstande der indgår i fejlkredsen og den strøm som forsyningskilden kan generere der er bestemmende for de berøringsspændinger der opstår. R j x I j 50 VAC; Ved 2 Ω overgangsmodstand må største fejlstrøm ikke være over 25 A. 45

46 Konklusion: Der er i bestemmelserne i dag ikke angivet krav på specifik, eller max overgangsmodstand for jordelektroder. Undt. er: Generatoranlæg og UPS, nødforsyninger, max 100 Ω. Bestemmelsernes krav på beskyttelse af sikkerhedsgrunde, som er min lovkrav, har derimod angivet specifikke krav til max berøringsspænding og jordpotentiale stigning som funktion af tiden for afbrydelse. Derfor skal man kende strømmen der kan optræde ved fejl, sammenholdt med koblingsudstyrets brydekarakteristik, samt den resulterende jordfejlsreststrøm for at kunne fastlægge kravene til jordelektrode og beskyttelsesledere. Sammenfatning: Forsyningsanlæg: Der tillades en jordpotentiale stigning U E på 2 x U TP (Fig. 9.1) dog max 150 V ved fejl tider > 10 sek. Ved jordpotentiale stigninger > 2 < 4 x U TP, skal der anvendes forholdsregler som anført i Bilag D (potentialstyring eller isolering). Ved jordpotentiale stigning > 4 x U TP, kræves yderlig måling og beregning af berøringsspændingen U T U TP som dokumentation af sikkerheden. Potentialstyring må foretrækkes! 46

47 U TP Berøringsspænding Afsnit 2: Kapitel 9: Jordingsanlæg V Note 1 Denne kurve omhandler jordfejl i højspændingsnettet. Note 2 Hvis varigheden af strømmen er meget længere end vist i diagrammet, kan en værdi på 75 V anvendes for U TP. 4 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0, Strømmens varighed s Figur 9.1 Tilladelig berøringsspænding U Tp som funktion af strømmens varighed Berørings spændingsgrænser generelt for SB Afsnit 6: Beskyttelse mod direkte berøring: 25 V AC rms eller 60 V DC under normale forhold (PELV/SELV) 6 V AC rms eller 15 V DC under øvrige forhold (ELV) Beskyttelse mod indirekte berøring inst ved fejl med varighed > 5 s: 50 V AC rms eller 120 V DC som k. b. under normale forhold 25 V AC rms eller 60 V DC under særlige forhold (baderum / dyr) Hvor der ved TN- systemer tillades en udløse tid (fejlvarighed) 5 s, (hovedstrømskredse og fastmonteret udstyr) skal det sikres at spændingsfaldet fra fejlen tilbage til nærmeste udligning ikke overstiger 50 VAC, hvis dette ikke overholdes skal der udføres supplerende potentialudligning hvor fejlen kan forekomme. Der er for alle andre anvendelser fastlagt max. udløsetider med reference til de nominelle spændinger; eks. 400 ms ved 230 V og 100 ms ved > 400 V. 47

48 Grundlæggende SB Afsnit 6 del 4 Kap. 41, SB Afsnit 2 Kap. 7 og 9 Hvis de tids definerede spændingsgrænser for berøringsspænding og potentialstigning overskrides, skal der ske afbrydelse af forsyningen! Spændingsgrænser generelt: For Elektriske Baner EN Skinnepotentialer U a ved drift: 60VAC og 120DC undtaget serviceområder/værksteder 25VAC og 60VDC Berøringsspænding U t ved fejl der tidsmæssigt begrænset til < 0,5 sek. 225VAC og 395VDC Der regnes med spænding U t mellem bar hånd og bar fod. 48

49 Spændingsværdier fra EN

50 50

51 AC DC 51

52 52

53 Strøms fordeling i homogen jord; Høj skridtspænding Potentialebjerg Us I E Stor strømtæthed på lille tværsnit Lille strømtæthed på stort tværsnit 53

54 Strøms fordeling i inhomogen jord, med høj specifik modstand i dybden; Potentialebjerg Lille skridtspænding Us I E Stor strømtæthed på lille tværsnit Lille strømtæthed på stort tværsnit Berørings spændingsgrænser generelt Afsnit 2: Berøringssp. og potentialestigninger i HS- anlæg ved fejlvarighed på mere > 5 s: For LV samme grænser for berøringsspændinger som normale inst. For HV 150 V AC rms som jordpotentialstigning ved fælles jord LS/HS 75 V AC rms for TN-net hvor der ikke er potentialudlignet. Der differentieres i højere grad mellem berøringsspændinger og potentialstigninger, med skarpere reference til varigheder af fejl. Berøringsspændingen defineres til at være spændingen mellem bar hånd og bar fod, stående en 1 fra anlægget. 54

55 Eks. Anlæg med ledende bygningsdele/beklædning Berøringsspænding U T Potentialstigning U E U T Potentialudligning SB-6/2 BIB Kap 41 U E 1 m Fejl Forsyning Jordelektrode 10 Ω? Potentialstyring? Forsyningsanlæg Eksempler på potentialestigninger U E og berøringsspændinger U T ved jordfejlsstrøm til neutral jord ved stationsanlæg U T Med potentialstyring Uden potentialstyring U T U E φ U T U S = U T U T Neutral jord 1m E E E S1 S2 S3 1m 1m E Jordelektrode S1, S2, S3 Elektroder til potentialstyring (fx ringelektroder) forbundet til E U E Jordpotentialestigning ved jordfejlsstrøm til neutral jord U S Skridtspænding = berøringsspænding U T Prospektiv berøringsspænding 2 x U TP : Tilladte berøringsspænding Φ Potentialeforløb ved homogen jord Neutral jord 55

56 Spørgsmål? 56