Jording og jordingssystemer TEKNA-kurs Forskrifter og normer Krav og behov for dokumentasjon

Transkript

1 Jording og jordingssystemer TEKNA-kurs Forskrifter og normer Krav og behov for dokumentasjon Stein Kotheim - DSB

2 Forskrifter og normer Forskriftenes krav til jording Organisering av tilsynsarbeidet Statistisk bearbeidelse av kontrollresultatene Ulykkesstatistikk Eksempler på typiske tilfeller Brannfaren er større fare for liv og helse enn direkte berøring Krav til og behov for dokumentasjon.

3 Forskrifter og normer

4 Litt historikk Tidligere har forskrifter for forsyningsanlegg (Forskrifter for elektriske anlegg forsyningsanlegg (fea-f 1995)) gitt spesifikke tekniske krav Forskrift om elektriske forsyningsanlegg (fef) trådte i kraft Forskriften stiller kun funksjonskrav (som fel) - Forskriften inneholder imidlertid omfattende veiledning som gir løsninger og informasjon. - I vedlegg 1 til forskriften er det angitt en del normer og publikasjoner som ofte er benyttet (de fleste for høyspenningsanlegg), herunder NEK 440, IEC og NEK 400

5 Aktuelle normer og standarder NEK EN 61936/NEK 440 (HD 637): Stasjonsanlegg over 1 kv NEK EN 50341: Luftlinjer over 45 kv NEK EN 50423: Luftlinjer under 45 kv NEK EN 400:2006: Lavspenningsinstallasjoner og (NEK EN 420) NEK EN 50160: Spenningskarakteristikker NEK EN 50110: Sikkerhet ved arbeid i og drift av elektriske anlegg REN-publikasjoner (Rasjonell Elektrisk Nettvirksomhet ): Bransjestandarder REF-publikasjoner ( forløper til REN)

6 Hierarki generelt Lov Bindende Forskrifter Veiledning Norm/Standarder Frivillig Spesifikasjoner, bransjestandarder etc.

7 2-1 Prosjektering, utførelse, drift og vedlikehold Elektriske anlegg skal prosjekteres, utføres, driftes og vedlikeholdes slik at de sikkert ivaretar den funksjon de er tiltenkt uten å fremby fare for liv, helse og materielle verdier. Anlegg og utstyr skal være robust og egnet for alle påregnelige påkjenninger. Anlegg skal være fagmessig utført.

8 2-2 Vurdering av risiko Det skal gjennomføres en risikovurdering for å kartlegge risiko i og i tilknytning til det elektriske anlegget. Ved utførelsen skal risikovurderingen legges til grunn for valg av løsninger. Dette skal dokumenteres.

9 2-3 Grunnleggende sikkerhetskrav ved feil Elektriske anlegg skal være slik at sikkerheten opprettholdes ved første feil eller første feilbetjening. Alle feil skal frakoples eller rettes snarest mulig slik at sikkerheten opprettholdes.

10 2-4 Beskyttelse mot elektrisk sjokk Anlegg skal være slik at det hindrer utilsiktet berøring ring eller farlig nærhet til spenningssatte anleggsdeler, eller være isolert slik at det er berøringssikkert. ringssikkert. Ved feil på anlegget skal det ikke forekomme farlige berøringsspenninger ringsspenninger på utsatte anleggsdeler. NEK 440 beskriver jordingssystemer. Aktuelle deler av NEK 400 kan være - Del 41, Beskyttelse mot elektrisk sjokk - Del 54, Jordingssystemer, beskyttelsesledere og utjevningsforbindelser

11 4-11: Jordingssystem Jordingssystem skal være tilpasset det elektriske anlegget og være dimensjonert og utført slik at det ved feilsituasjoner i det elektriske anlegget ikke oppstår fare for liv, helse og materielle verdier, i eller utenfor selve anleggene. Dimensjoneres for hele levetiden for det elektriske anlegget. Nødvendig tilsyn og vedlikehold

12 4-11 Jordingssystem Krav til jordingsanlegg for å overholde tillatte berøringsspenninger ved jordfeil Tillatt berøringsspenning ringsspenning U Tp i figur 4-2 ansees være overholdt dersom en av følgende forutsetninger er oppfylt: - Jordingsanlegget er en del av et utbredt jordingssystem (global jording) - Jordpotensialhevningen U E ved jordfeil skal ikke overstige 2 ganger tillatt berøringsspenning ringsspenning - Jordpotensialhevningen U E ved jordfeil skal ikke overstige 4 ganger tillatt berøringsspenning ringsspenning samtidig som tiltak beskrevet under avsnittet Tiltak for å redusere berøringsspenning ringsspenning skal være iverksatt.

13 Jording i installasjoner for høyspenning Tillatt berøringsspenning U TP ved begrenset utkoblingstid

14 Ja Krav til utførelse Fastsette I E, Ze U E = I E x Z E U E <= 2 U Tp Flytskjema for konstruksjon av et ikke globalt jordingssystem i installasjoner Ja U E <=4U Tp Nei Bestemme U T Ekstra tiltak Nei U T <= U T p Ja Godkjente spesifiserte tiltak Korrekt utførelse for U Tp

15 Tiltak for å redusere berøringsspenning (U E > 2 U TP og U E <= 4 U TP ) Yttervegg på bygning med innendørs installasjon Bruk av ikke ledende materiale i yttervegger (mur, betong, tre) og unngå metalldeler som kan berøres fra utsiden Potensialstyring av horisontale jordelektroder plassert ca 1,0 m fra yttervegg og ikke dypere enn 0,5 m Isolering av betjeningsplassen - 0,1 m knust stein - Asfalt med underlag av grov sand - Isolerende matte

16 Dimensjonering av jordingssystemet ved kraftfrekvens Jordingssystemet, unntatt arbeidsjordinger, skal konstrueres for å oppfylle følgende krav: - gi sikkerhet mot farlige berøringsspenninger, ringsspenninger, også ved høyeste jordfeilstrøm - forhindre skade på eiendom og utstyr - dimensjoneres for å tåle korrosjon og mekaniske påkjenninger i hele det elektriske anleggets levetid - dimensjoneres for å tåle termisk påkjenning fra feilstrømmer Jordingstiltak mot lynoverspenninger Disse kravene gjelder for hvert enkelt spenningsnivå.

17 Dimensjonering av jordelektroder Jordelektroder skal være av kopper, stål eller stål med koppermantel. Jordelektroder skal kunne motstå korrosjon og mekanisk påkjenning i levetiden til det elektriske anlegget. Jordelektroden skal ha minste tverrsnitt på 25 mm 2 kopper eller 50 mm 2 stål. Utover dette skal jordelektroden velges i henhold til NEK 440. Dimensjonering av hovedjordleder og potensialutjevningsleder Hovedjordleder og potensialutjevningsleder skal være av kopper, stål eller stål med koppermantel. Hovedjordleder og potensialutjevningsleder skal kunne motstå korrosjon og mekanisk påkjenning i levetiden til det elektriske anlegget. Hovedjordleder og potensialutjevningsleder skal ha minste tverrsnitt på 16 mm 2 kopper eller 50 mm 2 stål.

18 Dimensjonering med hensyn på temperatur Jordledere og jordelektroder skal med hensyn på temperatur dimensjoneres slik at materialet ikke svekkes og omgivelsene ikke tar skade. De strømmer det skal taes hensyn til er gitt i tabell i NEK 440. Feilstrømmen i jordelektrodesystemet er ofte oppdelt, derfor kan en enkelt jordelektrode dimensjoneres for den del av jordstrømmen som vil gå i denne elektroden.

19 Krav til berøringsspenninger Reell berøringspenning ringspenning (U T ) skal være mindre enn tillatt berøringsspenning ringsspenning ). (U Tp ). Tillatt berøringsspenning ringsspenning (U Tp ) ved jordfeil er angitt i figur 4-2. Figuren angir maksimal spenning som tillates fra bar hand til bare føtter. Ved fastsetting av den reelle berøringsspenningen ringsspenningen (U ) kan T tilleggsresistanser som sko, underlag av grus og lignende inkluderes. NEK 440 bilag C gir mer informasjon. Jordfeil skal utkoples automatisk eller manuelt for å tidsbegrense berøringsspenningen ringsspenningen ved jordfeil. For skrittspenning er det ikke nødvendig å beregne verdier. Tillatte verdier for skrittspenninger er høyere enn berøringsspenninger. ringsspenninger. Jordingssystem som tilfredsstiller kravene for berøringsspenning ringsspenning vil derfor også samtidig gi ufarlige skrittspenninger.

20 4-11 Jordingssystem i høyspenningsanlegg Den nye forskriften sammen med normer setter de forskjellige anlegg inn i en felles sammenheng slik at det eksempelvis er klare regler for hvor høye spenninger som kan overføres fra høyspenningsanlegg til lavspenningsanlegg i feilsituasjoner. Bestemmelsen er gjort vesentlig mer fleksibel. Hensikten er særlig å unngå at spenningsstigninger i feilsituasjoner trenger inn i lavspenningsanlegg og forårsake skader og branntilløp hos sluttbruker.

21 Kontroll av jordingssystem Viktige og utsatte deler av jordingssystem skal kontrolleres periodisk, og minst hvert 10. år. Dette skal gjøre ved visuell kontroll, måling og eventuelt nødvendige etterberegninger. Disneuter og annet nullpunktsvern skal kontrolleres årlig. Metoder for måling av jordingssystemet og berøringsspenninger er angitt i NEK 440.

22 Enkel jordfeil på et høyspenningsanlegg 132/22 kv 22/0,23 kv

23 Fef 4.2: Isolasjon Isolasjonstilstand Elektriske anlegg skal være utstyrt med: - utrustning som varsler isolasjonsfeil og jordslutninger i anlegget - utrustning for utkobling ved enpolet jordslutning - utrustning for hurtig og automatisk utkobling ved topolet jordslutning

24 4-2 Isolasjon Sikker detektering av jordfeil og isolasjonssvikt Høyspennings kabel- og luftnett med spenning inntil 24 kv skal ha en minimum overgangsmotstand mot jord. Underskrides denne grensen, skal det automatisk varsles, alternativt kan anlegg utkobles. Grensene er: - For kabelnett minimum 1000 ohm - For luftnett og blandet nett minimum 3000 ohm

25 4-3 Tiltak ved isolasjonsfeil i høyspenningsnett Topolet jordfeil og kortslutning skal koples ut hurtig og automatisk. Enpolet jordfeil skal utkoples hurtigst mulig og innen følgende tider. Tidene inkluderer ikke eventuelle gjeninnkoplinger: - Direktejordet nett: 8 sek - Motstandsjordet nett: 30 sek

26 4-3..fortsetter Isolert og spolejordet nett: - Luftnett og blandet kabel/luft-nett med tilknyttet distribusjonstransformator: 10 sek - Luftnett og blandet kabel/luft-nett uten tilknyttet distribusjonstransformator: 120 min - Industrinett med luftnett og blandet kabel/luft-nett: 120 min - Kabelnett (uten luftledning) med global jording: 240 min Nett skal overvåkes kontinuerlig, og klarering for bortkopling av jordfeilen igangsettes umiddelbart.

27 Hva med topolte jordfeil?? Begrenset tid før enpolet jordfeil må frakobles!! 132/22 kv 22/0,23 kv

28 2-7 Overførte spenninger til telenett Anlegg skal være slik at det i normal drift og i feilsituasjoner ikke blir overført for høye spenninger til elektronisk kommunikasjonsnett Post- og teletilsynet fastsetter krav til maksimale induserte og overførte spenninger i forskrift av 23. september 2005 om elsikkerhet i elektronisk kommunikasjonsnett

29 2-8 Elektriske og magnetiske felt Installasjoner skal tåle påvirkning fra elektriske og magnetiske felt som kan oppstå Statens strålevern fastsetter grenser for elektriske og magnetiske felt for anlegg med hensyn til eventuell helsefare

30 5-2 Jordfeil i lavspenningsanlegg Anleggets isolasjonsnivå skal være tilpasset anleggets utførelse slik at pålitelig drift sikres. Anlegget skal ha automatisk utkobling eller feilindikasjon ved jordfeil i anlegget eller tilknyttede installasjoner Ved jordfeil i anlegget eller tilknyttede installasjoner må jordfeilen utbedres eller utkoples snarest mulig og senest innen 4 uker

31 6-7 Luftlinjer, høyspenning Jordingssystem kurver spenning/tid 1000 Volt 100 0,1 1,0 8,0 Tid

32

33 Hvordan brukes de fire kurvene over spenning/tid Nederste kurven anvendes på steder hvor det kan forventes at personer går barbent, eksempelvis på lekeplasser, svømmeanlegg, campingplasser, visse friluftsområder og lignende Kurve to anvendes på steder hvor folk bruker sko, eksempelvis fortau, parkeringsplasser og lignende Kurve tre anvendes på steder hvor folk bruker sko og hvor jordresistiviteten er høy Kurve fire anvendes på steder hvor folk bruker sko og hvor jordresistiviteten er svært høy

34 Organisering av tilsynsarbeidet. Regionkontorer utfører tilsynet Risikobasert tilsyn Det velges temaer for tilsyn (TeFT) for hvert år Statistikk

35 Ulykker

36 Elulykker i Norge omkomne og personskader med fravær Antall År Antall ulykker Antall omkomne

37 Antall omkomne i Norge - grunnet elektrisitet Berøring med elektrisitet Brann grunnet elektrisk feil Brann grunnet feil bruk av elektrisitet

38 Antall døde av elektrisk strøm vs samlet generatorytelse Antall døde / GW År Antall døde Generatorytelse -Tid før sikkerhetsforskrifter (ca. 1977) var preget av langt flere ulykker. - Vi mener å ha dekning for at informasjon, fokus og den innførte organiseringen hjelper.

39 Vanlige årsaker til ulykker lavspenning Lærlinger og skoleelever deltar i arbeid uten sikker oppfølging Arbeid på spenningssatt anlegg uten sikkerhetstiltak Manglende spenningskontroll før arbeid på spenningsløst anlegg - Feil kurs utkoblet - Medarbeider eller anleggseier kobler inn kursen mens arbeidet pågår - Dårlig merking, dokumentasjon eller feilkoblet anlegg - Berøring/kortslutning av spenningssatt anlegg som ligger nær ved Anlegg med feil (isolasjonssvikt) Feilbetjening - Drar ut plugg med for stor belastning (lysbue) - Skillebrytere dras ut med full effekt (lysbue)

40 Vanlig årsak til HS-ulykker Mange mennesker uten høyspenningskompetanse mangler kunnskap om berøringsspenninger, skrittspenninger og at høye spenninger kan slå over et luftgap Mangelfull dokumentasjon, risikovurdering og planlegging

41 Oppsummering årsak til ulykker - Virksomheter elektrofagfolk: - Brudd på fse i 2 av 3 ulykker - Oppfølging av lærlinger og skoleelever for dårlig - De utgjør 8 av 25 ulykker på lavspent - Det blir ikke gjort nødvendige tiltak for anlegg nær ved - Deler som ikke skal være med spenning har blitt det - Frakoblede kabler er spenningsatt - Jordpotensial blir spenningsatt - Manglende sikkerhetsbarriærer og/eller spenningskontroll - Ikke elektrofagfolk: - Feil på anlegg - Jordfeil - Manglende kunnskap om risiko: - Særlig berøringsspenninger, skrittspenninger og at høye spenninger kan slå over et luftgap

42 sak Skadet Spenning (V) Hendelse Konsekvens 07/3432 Elektriker 230 Spenning lagt inn uten at alle ble varslet Strømgjennomgang 07/1054 Elektriker 230 Fase var feilaktig koblet til PEN i TN-C-S, berøring PEN-stillas Strømgjennomgang 07/2842 Elektriker 230 Montasje av brytere i boks, og bare den ene tilførselen lagt ut Strømgjennomgang 07/4126 Elektriker 230 Under skifte av lysrør i sengeheis, kom bort i spenningsatt Strømgjennomgang 07/4789 Elektriker 230 Tilkobling av automat i sp. satt skap uten bruk av aus verktøy Strømgjennomgang 07/5863 Elektriker 230 Tok i skap og fikk strømstøt grunnet jordfeil på byggskap Strømgjennomgang 07/7226 Elektriker 230 Hadde glemt å skru av strøm, kom bort i spenningsførende Strømgjennomgang 07/7420 Elektriker 230 Berøring av spenningsatte deler i forbindelse med feilsøking Strømgjennomgang 07/8018 Elektroreparatør 230 Kom bort i sp.satte deler under feilsøking på storkjøkken Strømgjennomgang 07/3051 Kjølemontør 230 Fikk strømstøt ved montasje av rør. Skyldtes jordfeil Strømgjennomgang 07/6213 Kjølemontør 230 Kom bort i ledning som hang løst og fikk strømstøt Strømgjennomgang 07/4068 Lærling 230 Skulle spenningsprøve avgravd kabel Lysbue - forbrenning 07/4072 Lærling 230 Kom bort i fase ved omkobling og holdt hånd i ventilasjonsrør Strømgjennomgang 07/1602 Lærling 230 Berøring av begge faser ved kobling av stikkontakt Strømgjennomgang 07/6713 Lærling 230 Kom bort i ledere som stakk 5 cm ut av boks og hadde sp. Strømgjennomgang 07/8383 Lærling 230 Ledninger ble frakoblet uten å gjøre disse spenningsløse først Strømgjennomgang 07/8513 Lærling 230 Jobbet i umerket skap som han ikke visste var spenningsatt Strømgjennomgang 07/3064 Montør 230 Kortsluttet to faser da plastbit ble forsøkt fjernet med skrutr. Lysbue - forbrenning 07/1867 Montør 230 Kom bort i spenningssatt kabel som han hadde lagt inn ved feil Strømgjennomgang 07/4074 Montør 230 Kom under arbeid i sikringskap bort i bunnskinne Strømgjennomgang 07/1603 Rørleggerlærling 230 Kom bort i defekt pære som var hengt opp provisorisk Strømgjennomgang 07/973 Skoleelev 230 Brøt innstruks koblet med spenning på Strømgjennomgang 07/437 Skoleelev 230 Koblet fra jordleder, potensialforskjell mot "sann" jord på 100V Strømgjennomgang 07/4636 Ukyndig 230 Bardun for oppsetting av festtelt ble slått ned i kabel Strømgjennomgang 07/6387 Ukyndig 230 Renholder drev grovrengjøring og fikk vann inn i åpen kobling Strømgjennomgang 07/3226 Elektriker 400 Boret i kabel som førte til kortslutting Lysbue - forbrenning 07/4392 Elektriker 400 Kortslutning ved sjekk av faserekkefølge i hovedtavle Lysbue - forbrenning 07/4067 Elektriker 400 Flyttet på drossel under feilsøking.det var jordfeil i drossel Strømgjennomgang 07/4953 Elektriker 400 Feil kurs utkoblet, startet uten spenningsprøving, sp.fase-fase. Strømgjennomgang og fall 07/8015 Ingen 400 Kortslutning i kontaktor ved innlegging av 80 kw effektbryter Nestenulykke 07/4065 Lærling 400 Ble distrahert ved feilkobling og glemte å legge ut sikring Strømgjennomgang 07/8017 Lærling 400 Kom bort i kabel som lå spenningsatt på kabelbru Strømgjennomgang 07/8016 Signalmontør 400 Fikk strømstøt da kabel som var spenningsatt skulle avmantles Strømgjennomgang 07/6486 Lærling 440 Kabel som lå løst ble ved feil spenningsatt og senere berørt Strømgjennomgang 07/4557 Montør 440 Kom i berøring fase-jord under åpning av koblingsboks Strømgjennomgang 07/784 Ingen 600 Kjøreledning for trikk ramlet ned ved avsporing, vern la ikke ut Nestenulykke 07/6385 Energimontør 5000 DC Kappetest(megger) uten at kabel ble utladet før montør tok i den Strømgjennomgang 07/2841 Operatør DC Feil bruk av kappetestutstyr på hsp kabel Strømgjennomgang 07/2690 Ingen Skillebryter dratt ut med full effekt Nestenulykke 07/2639 Ingen Skillebryter dratt ut med full effekt Nestenulykke 07/5340 Ingen Mast på seilbåt tok oppi ledningen Nestenulykke 07/2582 Ingen Skarp test av jordfeilvern førte til branntilløp i bolig grunnet 2. feil Nestenulykke-Branntilløp 07/7227 Ukyndig Paraglider kjørte inn i høyspentlinje Død

43 Hva DSB kan bidra med Drive generelt informasjonsarbeid Utarbeide tekniske forskrifter som gir sikre anlegg Utarbeide sikkerhetsforskrifter som gir virksomhetene et godt grunnlag for å etablere sikre arbeidsrutiner Delta aktivt med informasjon ved sikkerhetskurs og opplæring i nye forskrifter

44 Gamle jordingsanlegg Dimensjonering og kvalitet kontrolleres ved utbygginger i nettet m.v. Eksempel: økte kortslutningsberegninger

45 Eksempel på tilstandskontroll - Transformatorer Kontroll av olje For større transformatorer gassanalyse. Anbefalt tid mellom prøvene - anbefaling i norm det skilles på transformatorstørrelse, alder m.v. Krav til tiltaksplan og dokumentasjon

46 Krav og behov for dokumentasjon.

47 3-1 Kontroll, erklæring om samsvar og dokumentasjon Før nye og ombygde anlegg settes i drift, skal anlegget inspiseres og i nødvendig omfang testes for å verifisere at de oppfyller kravene i denne forskriften. Anleggene skal også funksjonsprøves i den grad det er praktisk mulig. Inspeksjon, tester og funksjonsprøver skal dokumenteres.

48 3-1.fortsetter Enhver som er ansvarlig for prosjektering, utførelse eller endring av anlegg skal utstede en erklæring ring om at anlegget er i samsvar med kravene i denne forskriften. Som underlag for en slik erklæring ring skal det være utarbeidet en oversikt over anvendte normer, publikasjoner og spesifikasjoner og annen dokumentasjon som gjør det mulig å vurdere om anlegget er i samsvar med forskriftens krav. Det skal foreligge en detaljert beskrivelse av løsninger l som er valgt for å oppfylle forskriftens krav når normer ikke er anvendt. Erklæring ring om samsvar skal ha vedlagt dokumentasjon av inspeksjoner, tester og funksjonsprøver i tillegg til teknisk dokumentasjon av anlegget. Erklæring ring om samsvar og vedlegg skal overleveres eier/driver av anlegget.

49 3-2 Oppbevaring av dokumentasjon Eier/driver av anlegg skal til enhver tid oppbevare erklæring ring om samsvar og oppdatert dokumentasjon som angitt i 3-1.

50 4-11 Jordingssystem krav til dokumentasjon For jordingssystem skal følgende utføres og dokumenteres: - Vurderinger og valg - Beregninger - Målinger - Utforming - Kontroll

51 3-4 Melding av ulykker/uhell Eier/driver av et elektrisk anlegg skal snarest mulig melde til tilsynsmyndigheten personskader og større materielle skader som er forårsaket rsaket direkte eller indirekte av elektriske anlegg.

52 FEF 4-10 Vern, kontroll- og hjelpesystemer. Installasjoner skal ha nødvendige hjelpesystemer og utstyr for overvåkning, kontroll, regulering og beskyttelse, slik at drift, gjenoppretting av funksjon og vedlikehold kan gjennomføres på en effektiv og sikker måte. Til FEF Vern- og kontrollutrustning skal være installert og utstyrt slik at de kan funksjonstestes, innstilles rutinemessig og vedlikeholdes på en sikker måte. - Vern- og kontrollutrustning skal innstilles og funksjonstestes rutinemessig.