Jording og skjerming i elektro og automatiseringsanlegg Gardermoen 2012

Transkript

1 Jording og skjerming i elektro og automatiseringsanlegg Gardermoen

2 AUTOMATISERINGSPRISEN

3 De nominerte, fra venstre Svein Vatland ABB, på vegne av Norske Shell, Eric Veng Andersen Glava og Erik Holst Larsen fra Tomra 3

4

5 JORDING OG SKJERMING Være oppdatert på normer, regler og føringer

6 SENTRALE EU - DIREKTIVER Sentrale direktiver for maskinsikkerhet vil være: Maskin direktivet MD /42/EC EMC direktivet EMC /108/EC Lavspenningsdirektivet LVD- 2006/95/EC For tiden finnes det 21 sentrale direktiver etter den nye metoden. -

7 DIREKTIV, NORM OG FORSKRIFT MD LVD EMCD IEC NS EN NS EN NS EN NS EN 418 NS EN 294 NS EN NS EN. FM Direktiv Forskrift Norm NEK EN.. FEU NEK EN FUSEX NEK EN NEK 400 NEK 420 ATEX 95 NEK EN. FEL IK

8 EN Verdens mest solgte elektrotekniske norm Verdens mest solgte elektrotekniske norm er klar i ny norsk utgave. Den nye NEK EN om elektrisk utrustning på maskiner er harmonisert iht. både det nye maskindirektivet og lavspenningsdirektivet. Derfor er NEK EN en sentral norm for alle som arbeider med elektriske installasjoner i industri og næringsbygg. Mange i elektrobransjen arbeider med elektriske installasjoner i tilknytning til maskiner uten å kjenne til hvilket regelverk som gjelder og at de kan bli sittende med et ansvar som maskinbygger. Elektrisk utrustning på maskiner omfatter alle effektkretser og styringssystemer for mskiner helt fra den faste installasjonen i bygninger. Også ventilasjonsanlegg regnes som maskiner i denne sammenheng. Et sentralt krav i maskinforskriften er at maskiner skal risikovurderes mht. alle farekilder. Først og fremst gjelder dette mekaniske farer, men også farekilder som elektrisk sjokk, termiske virkninger, eksplosjonsfare og elektromagnetisk støy skal vurderes. NEK EN spesifiserer beskyttelseskrav for å ivareta maskindirektivets og lavspenningsdirektivets grunnleggende sikkerhetskrav. NEK EN er generell og gjelder i prinsippet elektrisk utrustning på alle maskiner.

9 Utfordringer for noen ti-år siden Før var 50Hz brum i forbindelse med ulineære forsterkere den mest fremtredene kilde til støy av overførte signaler. Mangelfull utførelse av beskyttelsesjording med sine utjevnings-forbindelser medførte potensialforskjeller i PE-nettverket. Derfor ville en konsekvent unngå å ha andre tilknytninger til PE-nettverket av automatiseringssystemene enn det en opprettet i det såkalte sentrale jordingspunkt.

10 Tidligere (og eksisterende) praksis Signalreferanse (SRJ) og skjermtilkoblings skinnene (s) ble montert isolert fra skapene. Jording av signallederskjermene i bare en ende var et sentralt bud.

11 I dag Dagens signalbearbeidende utrusninger arbeider med frekvenser i 100 MHz-området og høyere, slik at det er høyfrekvent elektromagnetisk støy som er blitt hovedfienden. Det forut beskrevne konseptet er dårlig egnet til å beskytte systemene mot høyfrekvent støy. Tvert i mot er flerpunksjording ønskelig.

12

13 Jording og utjevning hvorfor? Jording og utjevningsforbindelser har flere funksjoner: 1. Redusere berøringsspenninger til ufarlig nivå (<50VAC) 2. Sikre utkobling før det blir farlig elsjokk og brann 3. Ivareta EMC krav 4. Hindre sløyfestrømmer 5. Referanse for funksjonsformål 6. Håndtere overspenninger (lyn-/koblingsoverspenninger) 7. Beskytte utstyr mot skade 8. Hindre at farlige spenningsnivåer slipper ut av installasjonen. -

14 Måling av lekkstrøm på smelteovn Effekt 2 x 5,3 MW

15 Tilkobling til frekvensomformer

16 Symmetrisk dobbel skjermet EMC kabel

17 EMC Skinne

18 Skap montering

19 Alle installasjoner skal ha en jordklemme eller skinne for hovedjording (hovedjordskinne) der følgende ledere skal være tilkoblet: Utjevningsledere for beskyttelsesformål Jordingsledere Beskyttelsesledere Jordingssystemer Funksjonsjording når det er krav om slik jording SRJ Funksjonsjording er aktuelt for datasystemer og systemer for styring, automasjon og lignende. Hensikten er å ha et stabilt referansenivå for å sikre korrekt funksjon.

20 Hovedjordskinne

21 C-press

22 Utjevning

23 EMC og faste installasjoner Fel 33 elektriske og elektromagnetiske forstyrrelser regulerer de forhold som nevnes i EMC-direktivet. Fel 9 angir at den som prosjekterer og utfører, endrer eller foretar vedlikehold av elektrisk anlegg er ansvarlig for at arbeidet er i samsvar med forskriftens krav og dermed er ansvarlig for at direktivets EMC krav er tilfredsstilt. NEK 400 kom i revidert utgave i 2010 og del 444 Beskyttelse mot elektromagnetiske forstyrrelser er omarbeidet for å møte kravene i det nye EMC direktivet -

24 Meget god EMC skinne

25 Jording inntak TN anlegg PEN- leder må bare jordes ett sted sammen med deler av installasjon nemlig gjennom hovedjordskinnen. L1 L2 L3 PEN N PE-nettselskap PE

26 EMC tilkobling av motor

27 NEK Beskyttelse mot elektromagnetiske forstyrrelser Beskriver grunnleggende krav for å hindre EMI (elektromagnetisk interferens). EMI kan forstyrre eller ødelegge systemer for informasjonsteknologi og annet utstyr med elektroniske komponenter eller strømkretser. Strømmer indusert av lyn, koblingsutstyr, kortslutning og andre elektromagnetiske fenomener kan forårsake EMI. Problemområder: Ledningssløyfer: Utjevningsforbindelser, metalliske bygningsdeler, rørsystemer osv. Fellesføring av signalkabler og kraftkabler -

28 EMI Electromagnetic interference Å finne kilden til EMI kan være meget utfordrende. Derfor lønner det seg alltid å gjøre jobben riktig i utgangspunktet. NEK 400 avsnitt 444 er en guide med eksempler på hvordan man kan gå frem for å redusere farene for EMI. Normen beskriver tiltak som Filtrering Utjevningsforbindelser, nettverk og grid Føringsveier Elektromagnetisk skjerming Funksjonsjording Ringformet jordingsbus -

29 EMC støy og feilfunksjon

30 EMC støy og feilfunksjon

31 Riktig tilkobling av motor og Profibus

32 ELEKTRISK SIKKERHET EN har spesifiserte krav for å ivareta berøringssikkerhet, termiske effekter og verifikasjon. Har også tilleggskrav for : Utjevningsforbindelser for forsterket sikkerhet mot berøring og sikkerhet mot elektromagnetisk støy. Elektrisk atskillelse for styrekretser for å unngå feilfunksjon ved jordfeil (jordsløyfer). Skilleinnretning for å kunne frakople maskinen (4 pol). Sikkerhetsbryter for frakopling ved service Dokumentasjon og identifikasjon av installasjon, utstyr, ledere og kabler -

33 EMC riktig sikkerhetsbryter i plast Moeller-info Nr. Dato: Nytt fra Moeller Electric AS Montasjevinkel for EMCbeskyttelse Følgende produkt er nå lagt inn for registrering: Type MBS-I2 El.nr Pris kr 260,00 For montasje i kapslede sikkerhets- og lastbrytere opp til 32 A. Med denne montert tilfredsstilles kravet til EMC. (elektromagnetisk kompabillitet) Mer enn produkter Alltid et skritt foran

34 EMC riktig kobling av sikkerhetsbryter

35 Tavlenormen NEK EN Tavlenormen er en elektromekanisk norm Gjelder for tavler som inngår i en Elektrisk installasjon som følger EN (NEK 400) Maskin med tilleggskrav gitt i NEK EN serien men; maskinprodusenten kan velge om tavler skal være i henhold til serien eller bare serien Tavler i EX områder med tilleggskrav i EN serien (NEK 420) og IEC serien (også NEK 420) -

36 Føring av enleder koblingskabel i tavler og styreskap

37 Online diagnosis of the PROFIBUS cable Quality of the bus systems Startzeitpunkt der Statistikdaten (Baugruppenzeit): Fehlerrate [%] :31:17 Statistic information in STEP7 or PLC program 100 Too many interferences are present. Operation of the segment no longer possible. 50 Line interferences are present. Operation of the segment is still possible. 08:26:17 26:27 26:37 26:47 26:57 27:07 27: No line interferences are present. Operation of the segment is optimal. Zeit [m:s] Export the readings into file The scales are linear. x is always the time base of 60 Seconds, y the rate 0-100%