Design og utførelse data-/kommunikasjonsrom - Jording - EMC - Strømforsyning

Transkript

1 UNINETT kurs 6 desember 2005 Tema: Foredragsholder: Design og utførelse data-/kommunikasjonsrom - Jording - EMC - Strømforsyning Arne Jorde Avdelingsleder MRIF, Sivilingeniør COWI AS Grenseveien 88 Postboks 6412 Etterstad 0605 Oslo Telefon: / 9307 Mobil tlf.: Telefax: aj@cowi.no 1

2 Agenda Regelverk Spenningssystemer spenningssystem.ppt 230V IT 230/400 TN Strømforsyning/kraftkategorier Reservekraftforsyning Dieselaggregater UPS Jording/EMC Generell jording Hva er EMC EMP og single entry Ny NEK 400 kap.444!!! Hva kommer av krav Overharmoniske., hva betyr det for design/utførelse!!! Kommunikasjons-/datarom Trusselbilde, sikkerhetskrav, risikovurdering Fordelinger, kursopplegg Jording (eksempler) Overspenningsbeskyttelse 2

3 Installasjonsnormer NEK Beskyttelse mot elektrisk støt 4-44 Beskyttelse mot overspenninger og elektromagnetiske forstyrrelser 5-54 Jordingssystemer og beskyttelsesledere 6-6x Verifikasjon,. EN Jording av IT-utstyr EN Kablingsinstallasjoner (IT) IEC /2 Installasjonsretningslinjer IEC serien Lynbeskyttelse i bygninger IEC Generell informasjon om overspenninger/-beskyttelse Draft IEC /2: Lynbeskyttelse av telekommunikasjonslinjer.osv.. 3

4 Strømforsyning/kraftkategorier Normalkraft > 15s Prioritert < 15s UPS < 2ms 4

5 Strømforsyning i yrkesbygg 5

6 Eksempel strømforsyning i sykehus 6

7 Reservekraft Diesleaggregat Bruksområde Egenskaper Dieseltank Generator Automatikk Dimensjonering UPS Online Redudans A og B system Bypass Panikkbryter Dim.ytelse i forhold til utgående kurssikringer Overharmoniske Batterier Test og vedlikehold 7

8 Jordingens hensikt Menneske i et elektrisk miljø Fig. 1 8

9 HVA ER JORD? jord (kontakt med "globusen ) signalreferanse (0-nivå) strømretur ekvipotensial (bonding) skjermavslutning 9

10 Jordingens siktemål 1) Redusere berøringsspenninger (forskriftsbelagt) 2) Kanalisere kraftfrekvente feilstrømmer 3) Dempe overspenninger i elektriske nett 4) Kanalisere lynstrømmer 5) Gi returvei for tele- og datatekniske signaler 6) Gi gunstige EMC-forhold ved nærhet til ledende omgivelser 10

11 Jordingens hensikt Det elektriske fordelingssystemet låse spenningene mot jord og redusere påkjenninger på isolasjon. sikre store nok strømmer ved jordfeil Liv og eiendom redusere strøm gjennom mennesker og dyr kanalisere jordfeilstrømmer for reduksjon av brannfare Lynutladninger kanalisere lynstrømmer for å unngå lysbuer og skader oppnå potensialutjevning for å sikre funksjonsdyktighet av utstyr 11

12 Jordingens hensikt Elektromagnetisk miljø redusere utstrekning av el.magnetiske felter fra kraftsystemet under feil unngå utilsiktede strømveier unngå utilsiktede potensialdifferanser redusere korrosjon på bygningskonstruksjoner. redusere elektromagnetiske felt Arbeidssikkerhet kortslutning og jording av arbeidsstedet for sikring av personer og utstyr 12

13 EMC 13

14 Kilder til elektromagnetisk interferens koblingsutstyr for induktive laster elektromotorer lysstoffrør sveiseaggregater Datamaskiner likerettere pulsgivere frekvens omformere/regulatorer heiser transformatorer brytere skinnesystemer for strømforsyning 14

15 Ledningsbundne- og feltbårne forstyrrelser Elektromagnetiske forstyrrelser Ledningsbundne Lavfrekvente (f<10khz) forstyrrelser Mellomfrekventer (10kHz<f<3MHz) Høyfrekvente (f>3mhz) Årsak Elkraft Kraftelektronikk, atmosfæriske utladninger kob. transienter Kob. releer/kontaktorer Feltbårne Elektromagnetiske felt Elkraft, osv. forstyrrelser Elektrostatiske utladninger ESD Høyfrevente forstyr. (27- Radiostøy! 1000MHz) 15

16 Tiltak for å redusere elektromagnetisk interferens (EMI) Systemjording, utjevningsforbindelser (bonding) og skjerming Avstand/segresjon, isolering og systemavgrensning Systematisk ledningsføring, tilkobling og filtrering Transientbeskyttelse (overspenningsvern mv.) Bruk av støyresistente komponenter og robust signaloverføring Foreta nettforsterkninger Benytte avbruddsfri strømforsyning (UPS), og eventuelt reservekraftaggregat 16

17 Hovedprinsipp for EMC-gunstig utførelse minimere sløyfeareal unngå potensialforskjeller avstand og/eller skjerming/galvanisk skille mellom «kilde» og «offer» 17

18 Virkemidler for å begrense EMC-problemer!!! Elektrisk jording, bonding og skjerming Avstand, isolering og systemavgrensning Systematisk ledningsføring, tilkobling og filtrering Transientbeskyttelse, avledning og nivåbegrensning Bruk av støyresistente komponenter og robust signaloverføring Benytte avbruddsfri strømforsyning (UPS), og eventuelt reservekraftaggregat Foreta nettforsterkninger 18

19 EMC strukturering - ivaretagelse av jording i grensesnitt f.eks. Sone 1.1 (Rom 1.1) Sone 1 (Bygg 1) Kabelforbindelser Grensesnittkrav Sone XYZ (Rack ) Sone XY (Rom) Sone X (Bygg) Sone O (Området som helhet) 19

20 Felles kabelinnføring gir felles jordreferanse!!!! Telefon El. forsyning Fundamentjord Fundamentjord Telefon El. forsyning Hovedjordskinne Antennekabel Vann, avløp etc. V Antennekabel V Vann, avløp etc. God utførelse Dårlig utførelse 20

21 Prinsippskisse EMC gunstig utførelse [Kilde:NEK 400 / IEC ] Utjevningsforbindelse (ved behov) PE N L PE, N, L U 1) 2) Annen ledende del 21

22 Jordingsstruktur i yrkesbygg PE-skinne i eventuell uttakssentral PE-skinne i lokal el.fordeling IT-Rom IT-utstyr 1 PE-skinne i gruppesentral Lokalt jordnett i IT-rom Hoved-PE-skinne i hovedtavle Hovedutjevningsskinne 1 = Beskyttelsesjordleder 2 = Hovedutjevninsforbindelse 3 = Hovedjordleder 4 = Tilleggsutjevningsforbindelse 22

23 Trestruktur SRJ (UTGÅTT!!!!!) Te le Data Beskyttelsesjord ERP (etasje ref. punkt) Te le Data Beskyttelsesjord Fordelingsskap 230 V ERP etasjeref.punkt CPU (Data) Hovedkopl. Te le PABX Datagulv Beskyttelsesjord Hovedtavle 230 V SRP ( sig na l ref. p unkt) Rød/ gul Beskyttelse sjord Gul/ grønn Vann Avløp Byggets hovedjord Armering Jordelektrode 23

24 Jordelektroder [444.5] Protective and functional earthing conductor Down conductors from lightning protective system Main earthing terminal Joint for verification Anbefales Interconnected earth electrodes Anbefales ikke Functional earth electrode Protective earth electrode Lightning protective system earth electrode Separate earth electrodes 24

25 TN system - systemjording når en installasjon forsynes fra flere kilder [444.4] Source 1 Installation Source 2 AP E Exposed-conductive-parts 25

26 forts. TN system -systemjording Source n Source 2 a) Source 1 L1 L2 L3 N a) PE b) c) d) 26 Earthing of the sources Exposed-conductive-parts Installation

27 Jording av IT utstyr [Kilde:NEK 400 / IEC 364] PE Signal kabel PE Signal kabel PE IT IT IT Hovedfordeling Hovedjordskinne Utjevningsforbindelser 27

28 Eksempel på strukturering av el. og tele-/data i bygg 28

29 Utjevningsnettverk i bygninger med flere etasjer [444.5] Ringformet utjevningsnettverk Maskeformet utjevningsnettverk Flere maskede utjevningsnettverk i stjerne Hovedjordskinne(s) stjerne utjevningsnettverk Jordelektrode i fundament Jordforbindelse/utjeningsforbindelse 29

30 Forslag til jordingsnett i prioriterte rom 30

31 31

32 forts. segresjon av kabler. Atskillelse av kabler i et ledningssystem Ikke anbefalt Strømforsyning Auxiliary circuits (e.g. fire alarm, door opener) IIT kabling Anbefalt Korrekt følsomme kretser (f.eks. målekretser eler iinstrumentering) Strømforsyning Hjelpekretser IT kabling Metalliske kabelkanaler Målekretser 32

33 Eksempel på skjøting av kabelkanaler [444.7] Uakseptabel Ikke anbefalt Beste utførelse 33

34 Kabelbro gjennom brannskille [444.7] - er dette praktisk mulig mhp. branntetting?? A B C Dårli Good Bedre 34

35 Eksempel på skjermavslutninger Meget god God Dårlig Dårlig 35

36 Anbefalte avstander mellom IT- og kraftkabler Avstand i kabelkanaler, broer, etc., jfr. EN : - skjermet kraftkabel og uskjermet IT-kabel : 30 mm - skjermet kraftkabel og skjermet IT-kabel : 0 (10mm) Sentrale føringsveier (kabelbroer), jfr. EFI TR3869: Type kraftkabel < 2 KVA 2-5 KVA > 5 KVA Uskjermet kraftkabel på ikke-metallisk føringsvei 150 mm 300 mm 600 mm Uskjermet kraftkabel på jordet, metallisk føringsvei 75 mm 150 mm 300 mm Kraftkabel med jordet metallkappe - 75 mm 150 mm Kravene er avrundet og hentet fra EIA/TIA 569: Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways and Spaces og EFI- rapport TR 3869: Nettfrekvente magnetfelt fra elektriske lederføringer og utstyr. 36

37 Segregering av kretser [444.6] Skille mellom kabler for strømforsyning og informasjonsteknologi > 35m Kabinett Uttak > 20 m: krav om skille 15 m: Intet skille er påkrevd Kabel for strømforsyning Kabel for informasjonsteknologi Skille (min. 30 mm eller metallisk skille) 37

38 Beskyttelse mot atmosfæriske overspenninger - oppsummering NEK kap.443 Klassifisering av kategorier for støtspenningsholdfasthet (tabell 44B) Klassifisering av ytre påvirkning - lyn (AQ) Kost- nytte vurdering sannsynlighetsvurdering basert statistisk materiale konsekvens basert på bruk/funksjon økonomi (utstyr og tap ved avbrudd ) Tiltak utvendig lynvernanlegg innvendig lynvernanlegg/overspenningsvern Utførelse Vedlikehold 38

39 Overspenningsbeskyttelse - referansejord!!! Tele Utstyr Strømforsyning R jord 39

40 Overspenningsvern - montasje T-avgrening V-avgrening 40