Høy spenning i lavspenningsanlegg

Transkript

1 Høy spenning i lavspenningsanlegg Jording etter FEF 06 og NEK 440:2011 Kåre Espeland Prosjektleder REN AS

2 NEK 440 NEK 440:2011 tråde i kraft som norsk norm NEK 440 er en norsk implementering av: 1. NEK EN :2010 Power installations exceeding 1kV a.c. (stasjonsnormen) og 2. NEK EN 50522:2010 Earthing of power installations exceeding 1 kv a.c. (jordingsnormen). 2

3 Ulike funksjoner for jording 3

4 4 Situasjonen ved HS jordfeil Isolert nøytralpunkt Den ene fasen ligger til jord, og de friske fasene driver en strøm gjennom kapasitetene til jord (C j ).

5 5 Jordfeilstrøm Isolert nullpunkt 24 kv kabel gir 40 til 110 ganger så stor jordfeilstrøm som linje Forventningsverdier for jordfeilstrøm til typiske fordelingsnett med isolert nullpunkt: Luftnett 3A 100A Kabelnett 10A 400A I = 3 U ω j C j U= linjespenning [V]. ω= 2πf, hvor f=frekvensen[hz]. Cj= jordkapasitet Kapasitet fase jord C j nf/km Jordfeilstrøm A/km Linje 24 kv 4,5-6,2 0,058-0,080 Kabel 24 kv ,5-9,0

6 Spolejording Spolejordet nett. (Slukkespole/Petersen spole). Petersen spole settes inn i nøytralpunktet på transformatoren L3 L2 L1 I L I C C e C e 6

7 7 Direktejording eller lavimpedansjording

8 8 Personsikkerhet I E I E Motstand i kroppen Motstand i skotøy Motstand i til jord Jordelektrode U E Sann jord

9 9 Personsikkerhet I E I E U E

10 10 Isolerende matte I E I E U E

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. REN kommentar: Dette gjelder installasjoner og ikke rene HS luft anlegg. Nettstasjon i mast og betjeningsplasser i linjenettet inngår i installasjoner. 11

12 Design av jordingssystem Det er fire områder som man må dimensjonere jordingsanlegget etter: 1. Korrosjon og mekanisk styrke 2. Termisk dimensjonering 3. Dimensjonering med hensyn på berøringspenning 4. Overført potensiale til LS nettet 12

13 Design av jordingssystem Det er fire områder som man må dimensjonere jordingsanlegget etter: 1. Korrosjon og mekanisk styrke 2. Termisk dimensjonering 3. Dimensjonering med hensyn på berøringspenning 4. Overført potensiale til LS nettet 13

14 veiledning Tillatt berøringsspenning U TP ved gitt utkoblingstid U TP er tillatt spenningen som påtrykkes menneskekroppen, fra utsatt anleggsdel gjennom naken hånd og naken fot, gjennom jordsmonn, til jord (NEK440, Tillegg C)

15 Utregning Berøringsspenninger/ overgangsmotstand U E Jordpotensialhevning. Berøringsspenning fra utsatt anleggsdel til sann jord. U T Aktuell berøringsspenning fra hånd til hånd eller hånd til fot, som kroppen påkjennes med U TP Tillatt berøringsspenning (Kurven) U E U T I E 15 15

16 16 Dimensjonering med hensyn på berøringsspenning Tilfredsstillende jordingsanlegg: 1. Global jord 2. U E <2*U Tp 3. U E <4*U Tp + tiltak U T I E 4. Bevise at U T <U Tp U E Spenning i V Tilatt berøringsspenning U Tp U Tp 300 Z E Tid i ms

17 Design av jordingssystem Det er fire områder som man må dimensjonere jordingsanlegget etter: 1. Korrosjon og mekanisk styrke 2. Termisk dimensjonering 3. Dimensjonering med hensyn på berøringspenning 4. Overført potensiale til LS nettet 17

18 18 Overføring av spenninger til LS nettet Det skal ikke overføres høye spenninger fra HS distribusjonsnettet til lavspenningsanlegg eller andre gjenstander og anlegg. Dette må tas hensyn til under prosjektering av HS installasjonsjord for resultatet kan bli dimensjonerende for jordelektrode i nettstasjon. Dette gjelder ikke global jording.

19 4-11 Overførte spenninger til LS Forutsetninger for et felles jordingssystem for høy og lavspenningsanlegg. Lavspenningsviklingens nøytralpunkt, PEN-leder, eller nøytralpunktsavleder kan forbindes med jordingssystemet for høyspenningsanlegget dersom følgende forutsetninger oppfylles i forbindelse med jordfeil: 132/22 kv 22/0,23 kv 19

20 Overførte spenninger til LS 1. Farlige berøringsspenninger skal ikke oppstå i lavspenningsnettet eller hos sluttbruker. Dette kravet oppfylles dersom spenningsstigningen i jordingssystemet ikke overstiger verdiene i tabell Farlige spenningspåkjenninger skal ikke oppstå i sluttbrukers lavspenningsutstyr som følge av potensialstigning i lavspenningsanleggets nøytralpunkt eller jordingssystem. Dette kravet oppfylles dersom spenningspåkjenningen i lavspenningsanlegget ikke overstiger verdiene i tabell 4-6.

21 4-11 Overførte spenninger til LS Type lavspenningsanl egg Varighet av feil Krav ved felles jordingssystem HS LS For berøringsspenning For spenning på utstyr TT 4) Luftnett- kabelnett - skjerm ikke tilk. kunde t F <=5 s Ikke anvendbart U E <=1200V t F > 5 s U E <=250V TN 5) 400V nett PEN tilkoblet hos kunde U E <=U Tp 6) U E <=XU Tp 7) Ikke anvendbart IT 8) t F <=5 s Ikke anvendbart U E <=1200V Luftnett- kabelnett - skjerm ikke tilk. kunde t F > 5 s U E <=250V IT 9) Kabelnett Skjerm tilkoblet kunde IT 10) Kabelnett Skjerm tilkoblet kunde + jording diverse plasser - forsyningsnett t F <=5 s U E <=U Tp U E <=1200V t F > 5 s U E <=250V t F <=5 s U E <=XU Tp U E <=1200V t F > 5 s U E <=250V 21

22 22 TT nett +Ingen forb. mel. HS jord og sluttbruker Farlige berøringsspenninger Ikke anvendbart Farlige spenningspåkjenninger U E 1200V, t f 5 s. U E 250V, t f 5 s. 132/22 kv 22/0,23 kv U E U E

23 23 IT nett luft + Ingen forbindelse mellom HS jord og sluttbruker Farlige berøringsspenninger Ikke anvendbart Farlige spenningspåkjenninger U E 1200V, t f 5 s. U E 250V, t f 5 s. 132/22 kv 22/0,23 kv U E U E

24 24 IT nett + Forbindelse mellom HS jord og sluttbruker Farlige berøringsspenninger U E U TP U E X*U TP Hvis jordet flere plasser. (X= 2-5, standard 2) Farlige spenningspåkjenninger U E 1200V, t f 5 s. U E 250V, t f 5 s. 132/22 kv 22/0,23 kv U E U E

25 25 TN nett Farlige berøringsspenninger U E U TP, U E X*U TP, Hvis jordet flere plasser. (X= 2-5, standard 2) Farlige spenningspåkjenninger Ikke anvendbart for spenning på utstyr. Blir krav i ny norm. 132/22 kv 22/0,4kV PEN U E U E

26 26 Metoder - Atskilt jordingssystem. Standard minsteavstand er 20 meter for anlegg under 52kV, men kan beregnes detaljert ved å anvende NEK440, annex M Løsning ved å anvende isolert kabel som trekkes minst 20 meter unna høyspenningsjordingsanlegget. Isoleres godt og merkes

27 27 Metoder - Atskilt jordingssystem. Løsning ved å føre bort isolert ledning ved hjelp av master minst 20 meter unna høyspenningsjordingsanlegget. Isoleres godt og merkes

28 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 R Friskt nett 24 kv T Jordfeil 24 kv T S S 28

29 Eksempel: 2-polt jordfeil Tre på ene fasen som fører til spenningstigning på friske faser og tenning av feiljustert gnistgap ved transformator. 132/22 kv 22/0,23 kv U E U E 29

30 2-polt jordfeil? 30

31 Dokumentasjon av jordingsanlegg DSB har siden 2006 hatt stort fokus på jording og dokumentasjon av jordingsanlegg

32 Status Feil på ca 20 % av anleggene. Enkle feil. Billig å reparere. Usikre målinger: Feil tiltak. Dyre tiltak Usikkerhet fører til at man ikke gjør noe.

33 Hvor er det best jording?

34 Er det noe rart her?

35 Linjer med gjennomgående jord Måling på gjennomgående jord 60,0 50,0 52,9 51,8 40,0 30,0-0,6 x a 20,0 22,3 22,4 0,6 x a 10,0 0,0 9,1 10,8 4,5 3,8 6,0 1,5 12,1 13,9 9,1 7,3 8,9 5,1 2,7 2,9 3,0 3,0 3,3 13,0 4,7 10,2 3,9 9,2 2,2 4,6 7,5 6,8 2,8 3,8 5,7 1,8 3,7

36 Topolt jordfeil 36

37 REN blad nr REN blader jording 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 Driftsmerking av jordingssystem 80?? Dokumentasjon av jordingssystem 80?? Planlegging og utførelse 37 37