Jording av stasjonsanlegg etter den nye 2011...F1 + R F2) R F1 For eksempel motstand av fottøyet...
39
Jording av stasjonsanlegg etter den nye: NEK 440:2011 Stasjonsanlegg med nominell spenning over 1 kV AC Kåre Espeland REN AS
Transcript of Jording av stasjonsanlegg etter den nye 2011...F1 + R F2) R F1 For eksempel motstand av fottøyet...
Jording av stasjonsanlegg
etter den nye:
NEK 440:2011
Stasjonsanlegg med nominell spenning
over 1 kV AC
Kåre Espeland
REN AS
OM REN AS • REN skal på forretningsmessig basis levere
kundene bransjeretningslinjer, standard
metoder, verktøy og kunnskap.
– REN blad
– Åpne kurs
– Intern kurs
– Web kurs
– Konferanser
• REN har i dag alle nettselskap, mange.
entreprenører og konsulenter som kunde.
Eksempel på kurs
• FSE
• FEF
• Veilys
• Risikovurdering
• Oversp. Vern & Jording
• Måling av jording
• Råtekontroll
• NEK 400
• NEK 440
• Kabel/Nettstasjon
prosjektering
• Vedlikehold
(sertifisering)
• Internkontroll
• Planlegging
• Småkraft
• NetLin
Konferanse • REN teknisk konferanse
– Årlig
– 21-22 November. 150-200 deltagere
• El måledagene
• Vedlikehold
•REN Metodedager
– 2011 ca 700 deltagere
– Neste 2013
• Forum for driftsleder? Høst 2012
Lover
Forskrifter
Normer
Bransje retningslinjer
Veiledning
Lov om tilsyn med elektriske anlegg og
elektrisk utstyr. (1929) http://www.lovdata.no/all/tl-19290524-004-
0.html#1
Løsninger for å oppfylle forskriften
Detaljerte løsninger som er mer tilpasset de praktiske forhold
Bygger på forskrifter og normer. Fokus på arbeidsprosesser.
Utdyper forskrift gjennom ”bør” og ”skal”.
Direktoratet for
samfunnsikkerhet og
beredsskap, DSB http://www.dsb.no
Norsk Elektroteknisk
komité http://www.nek.no
REN,
EBL
Hierarkiet
5
NEK 440 • NEK 440:2011 tredde i kraft som norsk
norm 2011-09-01.
• NEK 440 er en norsk implementering
av:
– NEK EN 61936-1:2010 Power installations
exceeding 1kV a.c. (stasjonsnormen) og
– NEK EN 50522:2010 Earthing of power
installations exceeding 1 kV a.c.
(jordingsnormen).
6
NEK 440 • Normativ tekst:
Tekst som inneholder de krav som skal tilfredsstilles ved
erklæring om samsvar med normen.
• Merknader: Tekst som eventuelt gir tilleggsinformasjon til det
aktuelle kravet og som også kan inneholde anbefalinger.
Slike anbefalinger er ikke å betrakte som normative og
behøver ikke følges.
• Veiledning: Tekst som er lagt inn i normen og som gir ytterligere
informasjon vedrørende norske forhold og norske
anbefalinger. Anbefalinger gitt i en veiledning er ikke
normative i den forstand at de skal etterleves, men de er
ment å være retningsgivende.
7
NEK 440 • Tillegg (normativt):
Tekst som gir ytterligere krav knyttet til et emne. Det
vil vanligvis allerede være krav knyttet til det aktuelle
emne i selve normteksten. Et normativt tillegg har
samme status i normen som den gjennomgående
normative teksten.
• Tillegg (informativt): Tekst som gir ytterligere beskrivelse av
problemområder eller eventuell
bakgrunnsinformasjon. Informative tillegg inneholder
ingen krav som må etterleves.
8
9
3.4.11 impedans til jord, ZE
impedance to earth (of an earthing system), ZE
impedans ved en gitt frekvens mellom et jordingssystem
og referansejord
3.4.12 jordpotensialstigning (EPR), UE
earth potential rise (EPR), UE
spenning mellom et jordingssystem og referansejord
3.4.14 (effektiv) berøringsspenning UT
(effective) touch voltage (UT) (195-05-11, modified)
spenning mellom ledende deler når de berøres samtidig
3.4.29 strøm til jord
current to earth (IE)
strøm som flyter til jord via impedansen til jord (se
Figur 2)
Kap 3 Termer og definisjoner
9
IE
UE
UT
ZE
Kap 3 Termer og definisjoner • a) Jordfeilstrøm i et system med
isolert nøytralpunkt
10
L3
L2
L1
IC - L3IC - L2
Ce CeIC
IF = IC
4.3 Sikkerhetskriterier
• NEK 440 henviser
til Tillegg A og B
som beskriver
hvordan man har
komt frem til Utp
kurven.
• Kurven har noe
avvik fra FEF 06
11
Tilatt berøringsspenning U Tp
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1 000
10 100 1 000 10 000
Tid i ms
Spenning i V
4.4 Funksjonkrav • Jordingssystemet, dets komponenter og
utjevningsforbindelser skal kunne distribuere og
avlede feilstrømmer uten at termiske og mekaniske
konstruksjonsverdier overstiges basert på reserve
beskyttelsens betjeningstid.
• Jordingssystemet skal opprettholde funksjonaliteten
i den beregnede installasjonens levetid med de
mekaniske påkjenninger som det må regnes med
og i de korrosive omgivelser som må påregnes.
12
5.2 Dimensjonering med hensyn
til korrosjon og mekanisk styrke
• Jordelektrode
– Tillegg C
• Jordingsledere
– kobber: 16 mm²
– aluminium: 35 mm²
– stål: 50 mm²
13
Tillegg C Materiale Type av elektrode
Minste størrelse
Leder Belegg/mantel
Diamet
er (mm)
Tverrsn
itt (mm2)
Tykkelse
(mm)
Enkelt-
verdier (μm)
Middelverdie
r
(m)
Stål
Varm-galvanisert
Bånd b 90 3 63 70
Profil (inkl. plater) 90 3 63 70
Rør 25 2 47 55
Rund stang for jord–
elektrode (jordspyd)
16 63 70
Rund leder for
horisontal jord-
elektrode
10 50
Med blymantel a
Rund leder for
horisontal jord–
elektrode
8 1000
Med ekstrudert
kobbermantel Rund stang for jord-
elektrode (jordspyd)
15 2000
Med elektrolytisk
kobbermantel Rund stang for jord-
elektrode (jordspyd)
14,2 90 100
Kobber
Blank
Bånd 50 2
Rund leder for
horisontal jord-
elektrode
25 c
Flertrådet leder 1,8 d 25
Rør 20 2
Fortinnet Flertrådet leder 1,8 d 25 1 5
Galvanisert Bånd 50 2 20 40
Med blymantel a Flertrådet leder 1,8 d 25 1000
Rund leder 25 1000
a. Ikke egnet for direkte innstøping i betong. Bruk av bly er ikke anbefalt av miljøgrunner.
b. Bånd, rullet eller avklippet med avrundede kanter
c. Ved ekstreme forhold hvor erfaring viser at risiko for korrosjon og mekanisk skade er svært liten kan16 mm² anvendes.
d. For enkelt leder 14
5 Design av jordingssystem • Tabell 1 - Relevante strømmer for
utførelse av jordingsanlegg
• b Om det ikke er automatisk utkopling av jordfeil, er behovet
for å vurdere dobbel jordfeil avhengig av driftserfaringer.
• I"kEE Feilstrøm ved dobbelt jordfeil beregnet i henhold til NEK EN 60909 (for
I“kEE kan 85 % av den initielle symmetriske kortslutningsstrøm brukes som en
høyeste verdi)
• r Reduksjonsfaktor (se Tillegg I)
• IC Beregnet eller målt kapasitiv jordfeilstrøm
15
Type høyspenningssystem
Relevant for termisk
belastning a e Relevant for jord-
potensialstigning og
berøringsspenninger
Jord
elektrode
Jordings-
leder
Systemer med isolert nøytralpunkt
I"kEE I"kEE IE = r ∙ IC b
Flere samtidige feil
• Jordfeil vil føre til
spenningstigning mot jord på
friske faser. Dette kan føre til
overslag der man ikke har nok
isolasjon.
– Feiljusterte gnistgap
– Skog som er for nærme
– Defekte isolatorer
– osv
R S
T
24 kV
Friskt nett
R S
T
24 kV
Jordfeil
16
2-polt jordfeil • Eksempel:
– Tre på ene fasen som fører til spenningstigning på friske
faser og tenning av feiljustert gnistgap ved transformator.
UE
UE
132/22 kV 22/0,23 kV
17
18
NEK440 – Tillegg D.
A= er arealet i kvadratmillimeter I = er lederens strøm i ampere (effektivverdi) t = er feilstrømmens frakoblingstid i sekund K = er en konstant avhengig av materialet i den strømbelastede delen. Tabell B.1 gir verdien for de vanligste materialtypene ved en antatt starttemperatur på 20˚C β = er den inverse temperaturkoefficienten ved 0˚C for materialet i den strømbelastede delen (se tabell B.1) Θi = er starttemperaturen i grader Celcius. Verdiene kan hentes fra bilag A i IEC 60287-3-1. Om verdier mangler i de nasjonale tabellene skal 20˚C antas som grunnens temperatur ved 1 meters dybde Θf = er sluttemperaturen i grader Celcius.
i
f
t
K
IA
ln
• Formel skal anvendes primært under 5
sekunder, men kan også anvendes for tider
over:
• Ved utkobling på 1 sekunder og I’’kEE = 500
A er kravet til tverrsnitt =2,8 mm2 Cu
• Formelen blir kun dimensjonerende ved
høye strømmer og lang utkoblingstid. For
eks. Ved HS topolt jordfeil.
Tillegg D
19
Tabell D2
• Linjene 1, 3 og 4 gjelder for
en sluttemperatur på 300 oC, linje 2 gjelder for 150 oC
• 1 Kobber, blank eller
forsinket
• 2 Kobber, fortinnet eller med
blymantel
• 3 Aluminium, bare
jordingsledere
• 4 Galvanisert stål
20
5.4 Dimensjonering med
hensyn på berøringsspenning
• Tilfredsstillende jordingsanlegg:
1. Global jord
2. UE<2*UTp
3. UE<2*UTp
4. Bevise at UT<UTp
21
IE
UE
UT
ZE
Tilatt berøringsspenning U Tp
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1 000
10 100 1 000 10 000
Tid i ms
Spenning i V
UTp
IE
UE
Personsikkerhet
IE
Motstand i kroppen
Motstand i skotøy
Motstand i til jord Jordelektrode
Sann jord
22
Potensialutjevning
IE
IE
UE
23
IE
UE
Isolerende matte
IE
24
Hvorfor går dette bra?
22 kV
Dårlige jordingsforhold
IE
IE
UE
UE
UT
UT
26
Dokumentere UT < UTP
• Tema:
– Dokumentere at UT < UTp
IE
UE
UT
27
• Ved fastsetting av den reelle berøringsspenningen (UT)
kan tilleggsresistanser som sko, underlag av grus og
lignende inkluderes.
Dokumentere UT < UTP
NEK 440 bilag B
UvTp Spenningsforskjell som virker som en
spenningskilde i berøringskretsen (≈UE)
ZT Total kroppsimpedans
IB Strøm som flyter gjennom kroppen
UTp Tillatt berøringsspenning, spenningen over
den menneskelige kropp
RF Tilleggsresistans (RF = RF1 + RF2)
RF1 For eksempel motstand av fottøyet
RF2 Resistans til jord fra stedet der man står
S Resistiviteten av jorden nær overflaten i en
installasjon (i Ωm)
tf Feilens varighet
28
IB
UvTp ZT UTp
RF1
RF
RF2
Dokumentere UT < UTP
Tilleggsresistans :
29
IB
UvTp ZT UTp
RF1
RF
RF2
IB = per definisjon
T
T
Z
U
)1()()(
)()()( 21
T
FfTfvTp
BFFfTfvTp
Z
RtUtU
IRRtUtU
RF = RF 1 + RF 2 = RF1 + 1,5 m-1 x ρS
MERKNAD - RF1 = 1000
representerer en
gjennomsnittverdi for
gamle og våte sko. Høyere
verdier for fottøyresistans
kan bli brukt om det er
hensiktsmessig.
Kurven viser berøringsspenning ved ulike verdier for tilleggsresistanser som funksjon av tiden
Dokumentere UT < UTP
30
Forventet tillatt berøringsspenning UvTp
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
10 100 1000 10000
Tid i ms
Sp
en
nin
g i V
(5)
(1)
(2)
(3)
(4)
(1): Tillatt berøringsspenning i følge 4
(2): RF =750 (RF1 =0 , s =500m)
(3): RF =1750 (RF1 =1000,s =500 m)
(4): RF =2500 (RF1 =1000,s =1000 m)
(5): RF =4000 (RF1 =1000,s =2000 m)
Dokumentere UT < UTP
• Eksempel:
– Du skal bygge ut et hyttefelt der
jordresistiviteten er høy og det er problem
å få til lav nok berøringspenning i
nettstasjonen.
• Jordresistivitet 7000 Ωm
• Utkoblingstid ved jordfeil 5 sek
• Hva blir kravet til berøringspenning?
31
Dokumentere UT < UTP
1000 Ω for sko
32
12671 11087
9098
7265
5242
3367
2299
1382
1052
767
482 463
50
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
0,04 0,08 0,14 0,2 0,29 0,39 0,49 0,64 0,72 1,1 5 10
2*Utp
4*Utp
700 ohm m
3600 ohm m
7000 ohm m
Dokumentere UT < UTP
• Eksempel:
– Du skal dokumentere berøringspenning i
en kraftstasjon uten gjennomgående jord.
• Jordresistivitet 20 000 Ωm
• Utkoblingstid ved jordfeil 10 sek
• Jordfeilstrøm Ic = 30 A
• Overgangsmotstand ca 20 Ω
• UE=30 A* 20 Ω= 600V
• Er dette ok?
33
Dokumentere UT < UTP
1000 Ω for sko
34
13453
8567
5824
3471
2625
1897
1159 1113
50
100
200
400
800
1600
3200
6400
12800
0,04 0,08 0,14 0,2 0,29 0,39 0,49 0,64 0,72 1,1 5 10
2*Utp
4*Utp
700 ohm m
3600 ohm m
7000 ohm m
20000 ohm m
6. Tiltak for å hindre overført potensial
• Hvor jordingssystemer for høy- og lavspenning
befinner seg i nærheten av hverandre og ikke danner
et globalt jordingssystem, kan deler av
jordpotensialstigningen (EPR) i
høyspenningssystemet kunne overføres til
lavspenningssystemet. To måter å håndtere dette på
er:
a) sammenkobling av alle høy- og lavspennings
jordingssystemer;
b) adskillelse av jordingssystemet for høy- og lavspenning.
35
Berøringsspenning/Spenningspåkjenning
36
132/22 kV 22/0,23 kV
Tabell 2 – Minimum krav for sammenkobling av lav- og høyspennings
jordingssystem basert på grensene for jordpotensialstigning (EPR)
Type lavspenningssystem a, b
EPR krav
Berøringsspenning
Spenningspåkjenning c
Feilvarighet
tf ≤ 5 s
Feilvarighet
tf > 5 s
TT Gjelder ikke EPR ≤ 1 200 V EPR ≤ 250 V
TN EPR ≤ F × UTP d, e EPR ≤ 1 200 V EPR ≤ 250 V
IT
Distribuert beskyttende
jordleder Som for TN system
EPR ≤ 1 200 V
EPR ≤ 250 V
Ikke distribuert beskyttende
jordleder Gjelder ikke EPR ≤ 1 200 V EPR ≤ 250 V
a. For type lavspenningssystem, se NEK IEC 60364–1.
b. For IKT-utstyr, vises til direktiver fra ITU.
c. Grensene kan økes om hensiktsmessig LV utstyr er installert eller EPR kan erstattes av lokale potensial forskjeller basert på
målinger eller utregninger.
d. Dersom PEN eller N-leder i lavspenningssystemet kun er forbundet til jord i høyspenningsanleggets jordingssystem, skal
verdien av F være 1.
e. UTp
kan hentes fra figur 4.
MERKNAD – Typisk verdi for F er 2. Høyere verdi for F kan benyttes når PEN-leder er forbundet til jord på flere steder. For visse typer
jordsmonn, kan F ha verdi opp til 5. Det er nødvendig å ta spesielle hensyn ved jordsmonn med store forskjeller i resistivitet og når det øver ste
laget har høyest resistivitet. Berøringsspenningen i slike tilfelle bli over 50 % av EPR.
37
Oppsummering
• Normen gir utvidede muligheter.
• Noen personer må ha ansvaret for
jording.
• Man må ta tak i de virkelige problemene.
• Kunnskap om prosjektering, bygging og
dokumentasjon må ut i hele
organisasjonen.
38
39
• 8008 Utregning av overgangsmotstand til jord - nedlasting av program
• 8010 Jordingsystem - Prosjektering
• 8011 Jordingssystem – Montasje
• 8012 Overspenningsbeskyttelse av anlegg - Prosjektering
• 8020 Overspenningsvern - Valg av HS vern
• 8021 Overspenningsvern - Valg av LS vern
• 8022 Jordelektrode - Montasje
• 8024 Overspenningsvern - Montasje
• 8026 Måling av jordresistiviteten - Wenners metode
• 8027 Logg for måling av jordelektrode
• 8029 Måleprotokoll Wenners metode
• 8028 Måling av jordelektrode/jordsystem
• 8031 Jordfeil søking i 230V nettet
• 8040 LS Distribusjonsnett - Brosjyre jordfeil
• 8073 Driftsmerking av jordingssystem
REN blader jording REN blad nr
39
