STRØM OG FEJLSTRØM - SKRØNE ELLER REALITET? Specialkonsulent Erik Damsted, SEGES Lektor Esben Larsen, DTU Kongres 25. oktober 2016
AGENDA 1. Baggrund 2. Skridtspændinger 3. Regler for staldbyggeri 4. Problembesætning 1. Indretning 2. Drift og driftsresultater 5. Hvad har vi gjort? 6. Resultater 1. Hvad påvirker dyrene - hvad skal vi kigge efter? 2. Korrelationer til kilder og hændelser 3. Gylle batteriet 7. Målinger af vagabonderende strømme 8. Konklusioner 9. Anbefalinger for videre arbejde RAPPORT NR 50 Gårdejeren, Aalborg Universitet, Energinord, Dyrlæge, Elektriker, LandboNord og andre interessenter
ADFÆRDSÆNDRINGER = SUM AF BELASTNINGER
MÅLING AF DET ELEKTRISKE/ELEKTROMAGNETISKE MILJØ I EN BESÆTNING UDEN HALEBID
MÅLING AF DET ELEKTRISKE/ELEKTROMAGNETISKE MILJØ I BESÆTNING MED HALEBID
SKRIDTSPÆNDING Alternativ strømvej gennem grisen Potential-udligning U s 6 24-10-2016
SKRIDTSPÆNDINGER Homogen jord Inhomogen jord med høj specifik modstand i dybden 7.. SOURCE: KASER / DESITEK
STRØMFØLSOMHED Størrelse og varighed for strømmen gennem kroppen Berøringsspænding = Strøm gennem kroppen * elekt. modstand af kroppen I impedansen indgår mange komponenter: Hud Blod Muskler Led Andet væv Impedansen afhænger således af Strømvej Berøringsspænding Varighed af strømpåvirkning Frekvens Fugtighedsgrad på huden Kontaktareal og kontakttryk Temperatur 8
REGLER FOR STALDBYGGERI POTENTIALE-UDLIGNING Udligningsforbindelser i en installation er ledere, der sikrer potentialudligning, og de er dermed en del af den samlede beskyttelse. Potential-udligning udføres mellem alle ledende dele Sikre personale og dyr mod farlige spændinger, som kan forekomme ved berøring af forskellige ledende dele. Sikre følsomme elektroniske installationer mod fejl og ødelæggelse. LANDBRUGSINFO.DK BYGGERI/BYGGEBLADE BB_104_03_01_DATO280403.PDF STRÆKSTRØMSBEKENDTGØRELSEN, AFSNIT 6, ELEKTRISKE INSTALLATIONER 9 24-10-2016
ALTID POTENTIALE-UDLIGNING I PRAKSIS Metalliske rørledninger til forsyning inde i bygningen, f.eks. foder og vand Metalliske konstruktionsdele 1), centralvarme- og ventilationssystemer Stålspær Staldinventar med elektrisk ledende forbindelse til jord HYPPIGT OVERSET Metallisk hovedarmering i betonkonstruktioner, hvis det er praktisk gennemførligt 1) Armeringsjern i gulve og fundamenter, der er støbt på byggepladsen Jordingsanlæg for lynbeskyttelse. Metallisk væg- / tagbeklædning 10... 1) I Danmark er det ikke krav, men det anbefales at forbinde disse dele til hovedudligningsforbindelsen
PROBLEMBESÆTNING 290 årssøer + slagtesvin Problemer: 1. Halebid 2. Manglende vandoptag v. søer 3. Kredsløbsforstyrrelser 4. Organvridninger 5. Diarré 6. Ødemsyge 7. Staldpersonale ondt i leddene 8. Problemer med klimacomputere
MULIGE ÅRSAGER 1. Det lokale el-net 2. Potential-udligninger 3. Naboliggende vandingsanlæg og lignende installationer 4. HVDC forbindelsen Kontiscan mellem Nordjylland og Sverige 5. Jordstrømme grundet lav-resistive jordlag 6. Forbindelse mellem nul-leder (N) og jord (PE) 7. Staldforhold 8. Inducerede strømme fra elektromagnetiske felter
HVAD HAR VI GJORT? Langtidsmålinger: Oktober 2014 December 2015 Måling af skridtspændinger i 3 stier Farestald / Slagtesvinestald Videoovervågning af samme stier - adfærdsændringer Potentiale-målinger på jordspyd vagabonderende strømme fra eksterne kilder Power Quality (Spændingskvalitet) på gårdens hovedtavle Korttidsmålinger: Timer Diverse målinger for undersøgelse af mulige sammenhænge Log-bog: Event log med grads-bedømmelse udarbejdet af svineavleren
RESULTATER Hvad påvirker dyrene hvad skal vi kigge efter? Berøringsspænding AC (vekselspænding) / DC (jævnspænding) Varighed af strømpåvirkning Frekvens 14 24-10-2016
FARESTALD Farestald 4 Vindue 1,0 Vindue EL _ Sti 10 _ Vindue _ Sti 8 _ EL Jordspyd ref. spænding Målesti EL Vindue Udsugning Reference sti - Lysarmatur Vægventil 47 x 26 EL _ Sti 1 _
MÅLING AF POTENTIALER I STIER Farestald 4, sti nr. 8 Sti 10 anvendes som referencestald og har samme dimensioner
Video-overvågning Adfærdsændringer Videooptagelserne lagret på en computer, og regelmæssigt overført til eksterne harddiske
ADFÆRDSREGISTRERINGER Slagtesvinestald LOG-BOG Event nr. Dato Tid/skala Tid/skala Tid/skala 1 2015-03-13 11:05 / 3 12:55 / 2 19:00 / 1 2 2015-03-21 14:10 / 2 16:35 / 2 3 2015-03-24 13:30 / 2 18:25 / 3 22:25 / 3 Farestald Event nr. Dato Tid/skala Tid/skala Tid/skala 4 2015-02-19 08:50 / 1 5 2015-02-20 12:15 / 1 18:45 / NaN 6 2015-02-21 12:06 / NaN 13:15 / NaN 7 2015-02-22 15:50 / NaN 8 2015-02-23 12:45 / NaN 18:45 / NaN 21:45 / NaN 9 2015-02-24 13:11 / NaN 18:25 / NaN 10 2015-02-25 9:00 / 1 13:05 / 1 3 2015-03-24 18:45 / 2 Stier uden spændingsmålesystem Event nr. Dato Tid/skala Tid/skala Tid/skala 11 2015-03-11 So død i farestalden Nøjagtigt tidspunkt for dødsfald er ukendt 12 2015-03-31 Dødsfald i sti 10 i farestalden Videofilmet dødstidspunkt 23:10
19 24-10-2016 FARESTALD (URO 12:45, 18:45, 21:45)
SLAGTESVINESTALD (URO I FARESTALD 12:45, 18:45, 21:45) 20 24-10-2016
RESULTATER Korrelationer til kilder og hændelser 21 24-10-2016
KONTISKAN FARESTALD (URO 12:45, 18:45, 21:45) 22 24-10-2016
TOTAL SPÆNDINGSAFBRYDELSE AF GÅRDEN MÅLESYSTEM BATTERIFORSYNES
VAGABONDERENDE STRØMME Målesystem for monitorering af DC-spændinger mellem jordspyd Placering af jordspyd RT Elspek HIOKI 36,3m Ref. Elektrode
JORDSPYD, DC Jordstrøm? RT Elspek HIOKI R0 R4 R8-0,05-0,39-0.52 [V] R10 R14 R18-0,42-0,25-0.48 [V]
26 24-10-2016 JORDSPYD (URO I FARESTALD 12:45, 18:45, 21:45)
BELASTNINGSSTRØM VED FORSYNING FRA EL-NETTET OG MED MOBILT EL-VÆRK
RESULTATER GYLLE BATTERI 28 24-10-2016
GYLLE BATTERI Støbejern Galvaniseret jern (Zn) Spændingsmåling typisk V oc 0,6 V (Maks. 0,9 V) Strømmåling typisk I sc 5 ma (Maks. 35 ma) Strøm gennem dummy gris R=1kΩ: I 0,5 ma (Maks. 1,1 ma)
LOKALT GALVANISK ELEMENT (BATTERI) Sti-adskillelser Armering i beton Drikkenippel Gødningsrist Måleelektroder: Galvaniseret gevindstang Galvaniseret jern, dvs. Zn og Fe Jern Fe Rustfast stål Støbejern Zn og Fe Rustfast stål stang Magnesium offerelektrode Fe mm Mg og Fe 0,67 V
EFFEKT AF STRØMME PÅ HUSDYR Strømniveau [ma] Effekt på husdyr 0,05-1 Ved anvendelse af kateter (ingen modstand ved huden) kan hjerteflimmer opstå. 1-3 Tegn på bevidsthed om strøm, men ingen reduktion af mælkeproduktion 3-4 Husdyr bliver vanskelige at håndtere 5-6 Korttidsændringer i føde/vandoptag eller mælkeproduktion >6 Langtidsændringer i føde/vandoptag eller mælkeproduktion Kilde: US Department of Agriculture (USDA) El-Sharkawi: Electric Safety Practice and Standards
HYPOTESE Elektrisk modstand mellem Tryne og Skinke R 0,3 1,0 kω Målt på døde dyr mellem kanyler, således at skindet er gennembrudt Sikkerhedsniveau (HPFI) 30mA Mennesker Grise 3mA Stress niveau 3 ma 0,3 ma Om grisen indgår i et elektrisk kredsløb er statistisk bestemt, f.eks. drikker og gøder samtidigt Ud fra målinger og observationer synes hypotesen at kunne forklare en mulig årsag til den reducerede velfærd blandt grisene
MULIGHED FOR ELEKTRISK KREDS GENNEM DYRET
MÅLING AF VAGABONDERENDE STRØMME FRA POTENTIELLE EKSTERNE KILDER
RESULTATER PÅTRYKT DC SPÆNDING Visualisering af målte spændinger med påtrykt DC
DISKUSSION OG KONKLUSION Problemet er IKKE løst! Husdyrs følsomhed over for skridtspændinger og dermed strømme er større end hos mennesker. Giver det anledning til halebid? Skridtspændinger er målt af størrelser, som kan give reaktioner hos dyrene. Potential-udligning er utilstrækkelig Kvalitetskontrol ved nybyggeri og montage af staldinventar Et galvanisk element (batteri) er fundet ved forskellige metaller i staldinventar med gylle som elektrolyt. Under uheldige omstændigheder er det sandsynliggjort at mærkbare strømme herfra kan gå gennem dyrene. Der er ikke fundet signifikans til fejl i eksterne el-installationer i nærheden af gården. Det kan imidlertid ikke afvises, at der kan være en sammenhæng.
ANBEFALINGER FOR VIDERE ARBEJDE 1. Måling af vagabonderende strømme, hvor jordstrømme detekteres med kobberstænger. Dette arbejde er allerede påbegyndt i samarbejde med EnergiNetDK. 2. Husdyrs følsomhed over for elektriske strømme. Litteraturstudium og om muligt ved kliniske forsøg. 3. Større fokus på kvaliteten af staldbyggeri i forbindelse med etablering af potential-udligning 4. Iværksætte arbejde for fastsættelse af nye rekommandationer for fremtidigt staldbyggeri, således at virkning af galvaniske elementer elimineres.