Tavler og vern Ifea, oktober 2011

Transkript

1 Tavler og vern Ifea, oktober 2011

2 Krav til tavler

3 Program Gjeldende normer Virkeområdet for disse normene Generelt om EN og -3 Hva må avtales mellom selger og kjøper

4 Gjeldende normsamlinger NEK-EN serien Skal på sikt utgå og er en komplett serie NEK 439, 2010 er basert på NEK-EN serien Skal overta, men er foreløpig ikke komplett Jeg anbefaler å forholde dere til 2006 utgaven inntil 2010 er komplett

5 Hva om tavlen skal styre en maskin? EN regulerer bygging av skap og tavler for alle typer fordeling, styring og kontroll I tillegg kommer NEK -EN som setter krav til tavler når de inngår som en del av maskinen. Utløser strengere krav til utforming og sikkerhet Overlapper og henviser til både NEK 400 og EN60439

6 Distribusjon Styring Måling Melding Regulering Beskyttelse Hva er egentlig en tavle? En tavle er en kombinasjon av en eller flere koblingsenheter for : Inklusive alle interne elektriske og mekaniske forbindelser og konstruksjonsdeler

7 Formål og gyldighetsområde Formålet med normen er : Klarlegge driftsforhold Sette krav til prøver av et tavlesystem Belyse punkter som er til avtale mellom selger og kjøper av tavlen Gyldighetsområdet er for tavler V AC og 1500V DC I vanlig installasjon på land Ombord i skip og tog For heiseanlegg

8 Hvilken type personell kan betjene tavlen? Normen skiller mellom to typer personell : Sakkyndig personell kan betjene alle tavler både tavler etter EN og -3 Usakyndig personell kan kun betjene tavler som er etter del 3 ( NEK-EN ) av normen Dette innebærer følgende begrensninger: Største "innmatende" vern 250 Amp. Største utgående kurs 125 Amp. Beskyttelse mot direkte berøring ved minst IP 2XC Skal være såkalt TTA, dvs. typetestet tavle.( ikke "delvis typetestet") Kun vern testet etter EN ( hentet fra NEK 400)

9 Ytre påkjenninger Vibrasjoner og støt Fuktighet/sprut Støv, gasser o.l. Skadedyr Store variasjoner I temperatur og fuktighet Kraftige magnetfelt Transportbelastning

10 Klarlegge driftsforhold Punkter som må avtales Personell som skal betjene tavlen Tavler for usakkyndig personell skal tilfredstille NEK EN Setter strengere krav for belastningsgrad og beskyttelse Belastning Normalt forbruk Overharmoniske strømmer Kortslutningsstrømmer Overspenninger Størrelse på N-leder Plassering av skinner i tavlen

11 Klarlegge driftsforhold Punkter som må avtales Driftsforhold Minimal og maksimal temperatur i tavlerom/kott Maksimal temperatur inne i tavlen Maksimal fuktighet Luftkvalitet - forurensning i luften Spesielt sterke magnetfelt Skadedyr Vibrasjoner og støt

12 Klarlegge driftsforhold Punkter som må avtales Metode for beskyttelse mot direkte berøring (Gjelder kun for sakkyndige) Isolasjon av spenningsførende deler Avskjerminger eller kapsling Bruk av hindre

13 Klarlegge driftsforhold Punkter som må avtales Tilgjengelighet Ved normal drift for sakkyndig personell For inspeksjon og termografering For vedlikehold

14 Klarlegge driftsforhold Punkter som må avtales Kapslingsgrad Hvilken IP-grad skal ønskes på betjeningspunkt Del 1 har noen føringer Del 3 regulerer dette til minimum IP2XC Hvilken IP-grad ved lukket dør/ skjult utstyr Kapslingsgrad når uttrekkbart utstyr er fjernet

15 Klarlegge driftsforhold Punkter som må avtales Form for indre oppdeling Hvilken grad av indre oppdeling skal tavlen ha?

16 Hvilke temperaturbegrensninger gjelder? Ytre overflate som ikke skal berøres under normal drift.maks 75 grd C!!!!! Komponenter som skal berøres under normal drift Maks 65 grd C. Alle ledere som skal benyttes skal tåle den temperatur de kommer til å få under drift som følge av egenoppvarming pga. strøm og omgivelsetemperatur

17 Hvilke temperaturbegrensninger gjelder for utstyr i tavlen? Eks 60 grd C Utstyrets funksjonsområde er sterkt begrensende Utstyr reagerer forskjellig på omgivelsestemperaturen: Effektbrytere maks. 70 grd C Automatsikringer maks. 55 grd C Elektronikkomponenter maks. 45 grd C Eks 20 grd C

18 Dimensjonering av ledere i en tavle Normen inneholder ingen klare krav og det er opp til den som bygger å velge mht følgende faktorer : - Mekanisk belastning Og strømføringsevne som bestemmes av: - Isolasjonstype - Omgivelsestemperatur - Forlegning NEK 400 har mange tabeller for strømføringsevne og noen av de kan benyttes IEC har også tabeller som kan benyttes - se neste side!!! Det viktigste er at ledere ikke blir for varme!!

19 Dimensjonering av ledere I en tavle - Utdrag fra IEC 60890

20 Jord- og kortslutningssikker forlegning Ved å benytte en av disse forlegningsmetodene kan kortslutningsvernet utelates (tab 5 i normen) Alt.1 Vanlig PN som blir montert ved hjelp av holdere avtandsstykker etc. Alt.2 90 grd C eller varmebestandig PN som monteres uten berøring med skarpe kanter Alt 3 Dobbeltisolert PN eller vanlig PN trukket Individuelt I rør Alt 4 Spesielt høyverdig isolasjon som angitt i tavlenormen Alt 5 Enlederkabel med en ytre kappe

21 Prøver Det skilles mellom Typeprøver og rutineprøver Typeprøver skal utføres på fabrikantens initiativ og omfatter prøving av : Temperaturstigningsgrenser Spenningsholdfasthet Kortslutningsholdfasthet, ikke nødvendig for tavler som har Icw mindre enn 10 ka eller tavler beskyttet med utstyr som begrenser gjennomsluppet peakverdi til under 17 ka. Effektiviteten av beskyttelseskretsen Krype- og luftavstander Mekanisk funksjon Kapslingsgrad Rutineprøver utføres av tavlebygger og omfatter : Inspeksjon av tavlen, ledningsføringer og om nødvendig elektr. funksjonsprøving. Spenningsprøving - se Kontroll av beskyttelsesforanstaltninger og at det kontinuitet i beskyttelseslederen.

22 Krav til dokumentasjon for tavler Merking av tavlen Fra EN Fabrikantens navn eller varemerke ( dvs. tavlebygger ) Typebetegnelse eller id.nummer Fra NEK 400,810 (egentlig ikke krav for maskin) Merkedriftsspenning Hvert vern skal merkes med vernstørrelse eller maks innstilling Komponenter skal merkes med sin identifikasjon Tavler som forsynes fra flere forsyninger skal tydelig merkes Tavler som fortsatt kan være under spenning etter frakobling av hovedtilførsel(ene) skal spesiellt merkes

23 Krav til dokumentasjon Teknisk dokumentasjon skal minimum inneholde følgende : NEK- EN Strømart ( ac el. dc ) Merkedriftsspenning Isolasjonsmerkespenning Merkespenninger for hjelpekretser Funksjonsgrenser - Hvilke driftsoforhold gjelder. Ics/Icn komponenter etc. Merkestrøm Kortslutningsholdfasthet (for selve tavlesystemet) Kapslingsgrad Nettsystem ( systemjording ) Form for indre oppdeling

24 Vern

25 Valg og Innstilling av vern Hva må vi vite om kursen som skal beskyttes? Viktige valgkriteria for vern Krav fra NEK 400 Hva kan innstilles på elektroniske vern? Hvordan dokumentere innstillingene? Selektivitet og Backup Magne Holdhus, ABB AS Divisjon Automasjon

26 Valg og Innstilling av vern Hovedproblem fortsatt. Vernet blir ikke innstilt i det hele tatt av elektroentrepenør/montør Eller de blir feil innstilt Konsekvenser er: Ikke utkobling ved feil manglende elsikkerhet Ikke selektivitet Driftsavbrudd ABB AS Divisjon Automasjon

27 Hva må vi vite om kursen som skal beskyttes? Belastningsstrøm Ib Strømføringsevne Iz på lederen Ikmaks der vernet er plassert Backup er unntaket mye brukt Ikmin på enden av kursen Startstrømmer Krav til selektivitet ABB AS Divisjon Automasjon

28 Hva må vi vite om kursen? Ik-min bestemmer verntype Termomagnetiske vern Stillbare termisk 0,7.1xIn Ofte fast elektromagnetisk kortslutningsutløser Elektroniske vern for kabelbesk. Stillbare 0,4.1xIn for overbelastning Stillbare 1.10(12)xIn for kortslutning Med eller uten tidsforsinkelse? Elektroniske vern for motorbesk.

29 Tid ---> Hva må vi vite om kursen? Startstrømmer bestemmer verntype 1E4s Strøm tid kurve for kabel og vern 1E3s -QF7, Kurs 633 -WC9 Ik min 100s 10s Vern Kabel 1s 0.1s 1E-2s Startstrøm 0.1kA 1kA 10kA Strøm ---> ABB AS Divisjon Automasjon

30 Spesielle utfordringer Hvilke type last gir vanskelige startstrømmer? 1. Små transformatorer opptil 50 x In 2. Lyskilder med elektronisk og konvensjonell start opptil 20 x In 3. Motorer opptil 20 x In 4. Kondensatorbatterier opptil 40 x In 5. Ladelikerettere opptil 40 x In 6. PCèr 7. Etc.Etc.Etc ABB AS Divisjon Automasjon

31 Startstrøm for 12 armaturer, 400W,230V likt fordelt mellom L1,L2,L3 og N ABB AS Automasjonsprodukter

32 Vernenes oppgave Overbelastning 1. Sørge for at etterkoblede og forankoblede ledere ikke antar overtemperatur som følge av overstrøm 2. Beskytte utstyr og apparater mot overstrøm 3. Beskytte motorer mot for rask gjenninnkolbling etter overlast ABB AS Divisjon Automasjon

33 Vernets oppgave i en installasjon ved overbelastning Betingelser som må oppfylles: Ib In Iz og I 2 1,45xIz Se NEK 400, for tverrsnitt 1,5 mm2 til 4 mm2 Samt nye NEK400, 823 for boliginstallasjon hvor kravet er I2 Iz (neste slide) Kabel Iz 1,45xIz Ib Overbelastning Vern Maks In ----Maks I 2 ABB AS Divisjon Automasjon

34 Endringer i NEK 400, 2010 Nye krav til boliginstallasjon, Kap. 8, 823 Beskyttelse mot overbelastning Betingelser som må oppfylles: Ib In Nytt krav : I 2 Iz tom. 4 mm 2 (Krav for andre installasjoner: I2 1,45 x Iz) Kabel Ib Iz Overbelastning Vern Maks I Maks In Strøm større enn I2 gir utkobling Ib=Laststrøm Iz=Lederens strømføringsevne In=Vernets nominelle amperstørrelse eller innstilte verdi I2=Vernets øvre garanterte utløsestrøm

35 ABB AS Divisjon Automasjon Endringer i NEK 400, 2010 Nye krav til boliginstallasjon, Kap. 8, 823 Følgende krav gjelder for beskyttelse av kabler/ledninger: For tverrsnitt t.o.m 4 mm 2 : For bolig i.h.t I2<Iz For alle andre installasjoner: i.h.t ,5 mm 2 : maks 10A skjult og 13A åpent 2,5 mm 2 : maks 16A skult og åpent 4 mm 2 : maks 20A skjult og 25 A åpent For tverrsnitt f.o.m 6 mm 2 : I2<1,45xIz

36 TN-S og overharmoniske i TV studio L1 L2 L3 N PE ABB AS Divisjon Automasjon

37 Beskyttelse ved kortslutning og jordslutning 1. Bryte kortslutningsstrømmen 2. Beskytte etterfølgende ledere mot overtemperatur 3. Koble ut jordslutninger slik at farlige berøringsspenninger ikke står for lenge 4. Forhindre brann og skade på feilstedet 5. Sørge for selektivitet i anlegget ved feil 6. Beskytte etterfølgende komponenter og utstyr mot skade ABB AS Divisjon Automasjon

38 ABB AS Divisjon Automasjon Beskyttelse av ledere ved kortslutning For kortslutningsbeskyttelse av ledere gjelder følgende alternative betingelser : Vernets I 2 t Kabelens K 2 xs 2 ( når vernets brytetid blir mindre enn 0,1 sek) eller Kabelens maks tid t= K 2 xs 2 /I 2 ( når vernets brytetid blir større enn 0,1 sek) Hvor K= faktor avhengig av ledermatriale og isolasjon S= tverrsnittet på lederen t= den maksimale tid lederen tåler kortslutningsstrømmen I= Ik Maks Data for vernets I 2 t skal opplyses av fabrikanten av vernet Husk at også kabler blir utsatt for dynamiske krefter ved kortslutning som følge av magnetfeltet som kabelen omgir seg med når den fører stor strøm.

39 Beskyttelse i feilsituasjon (besk.mot indirekte berøring) (hvis alternativet utkobling i 411 benyttes) Utkobling må skje innen tidene gitt i tab.41a i NEK 400 for kurser t.o.m. 32 A Uo er fasespenning og bestemmer utkoblingstiden i tabellene. (Uo er fase-fase spenning i IT-nett) For forbrukerkurser over 32A og hovedkurser gjelder generelt 5 sek utkoblingstid (TT-nett maks 1 sek) ABB AS Divisjon Automasjon

40 Hva kan innstilles på elektroniske vern? Beskyttelse mot overbelastning - L- Innstilles i forhold til Iz Beskyttelse mot kortslutning med tidsforsinkelse - S Innstilles i forhold til Ikmin Tidsforsinkelse velges for selektivitet eller tåle startstrøm Beskyttelse mot kortslutning uten tidsforsinkelse - I Innstilles i forhold til Ikmin ABB AS Divisjon Automasjon

41 Generelt om vernfunksjoner for elektroniske vern fra ABB SACE Bokstav Funksjon Nytte Innstillingskriteria L Langtidsforsinket "termisk" utløser Overbelastningsbeskyttelse av leder og apparater/maskiner Iz lederens strømføringsevne L stilles lavere eller maks lik Iz S Korttidsforsinket kortslutningsutløser Kortslutningsbeskyttelse med mulighet for tidsforsinkelse Ikmin minste kortslutningsstrøm på enden av den kabelen vernet skal beskytte. Istart lastens startstrøm I Momentant-utløsende Kortslutningsbeskyttelse momentan Som S-delen av vernet G kortslutningsutløser Jordfeilfunskjon med mulighet for tidsforsinkelse Utkobling ved jordslutning med tidsforsinkelse Minste jordslutningsstrøm eller ønsket nivå for utkobling på TN-system I1 t1 I2 I 2 t 1 0 t2 I3 1 2 ABB AS Divisjon Automasjon

42 Innstilling av vern på ABB SACE Tmax I1 er innstilling av overbelatsningsbeskyttelse Eksempel: Vernets størrelse er 100 A Kabelen etter bryteren tåler en strøm Iz= 87 Amp I1 skal stilles på 87/100= 0,87xIn Innstilling 0,16 ned, resten opp gir innstilling 0,84x100= 84A T1 er innstillingen for tregheten på bryteren ved overbelastning Eksempel: Velger 6 sek fordi det er små kortvarige overbelastninge r i anlegget I2 og I3 er innstilling av kortslutningsutløseren. Innstilles lavere enn beregnet Ikmin Eksempel : Ikmin er beregnet til 475A I2/I3 skal stilles på 475/100=4,75xIn Innstilling + 5,5 settes i nedre pos og innstillingen blir da 4,5xIn = 450A T2 er innstilling av tidsforsinkelse ved kortslutning. Virker kun når S=I2 er valgt og tiden velges ut fra startstrømmer og selektivitet

43 Vern med display Innstillingene gjøres ved enkle tastetrykk - Gir langt bedre oppløsning - Bruker samme betegnelser (L, S og I) - Viser innstilling både i faktor x In- og i fakstisk strøm ABB AS Divisjon Automasjon

44 ABB AS Divisjon Automasjon Eksempel og forklaring på innstilling av vern

45 Selektivitet Hvilke krav har NEK 400 eller FEL? NEK 400 har ingen krav til selektivitet men..."anlegget skal være egnet..." i.h.t. FEL 16 Bruker eller eier av en installasjon er ofte uten kompetanse og blir ofte ikke forelagt problemstillinger i forbindelse med selektivitet. ABB AS Divisjon Automasjon

46 Selektivitet A B Ved feil etter vern B skal kun vern B løse ut! Selektivitet oppnådd fordi resten av vernene i fordelingen har spenning ABB AS Divisjon Automasjon

47 Back-up / Kaskading A B Vern A sin oppgave er å beskytte vern B for en kortslutningsstrøm som overstiger vern B sin bryteevne Test av Back-up skal fabrikanten utføre og dokumentere i.h.t. den normen apparatet sertifiseres etter. Det holder ikke kun å betrakte strømbegrensning! BackUp fra Just Erik.ppsx ABB AS Divisjon Automasjon

48 Selektivitet og Back-up i kombinasjon? NEK 400 åpner for bruk av Back-up og dermed blir kombinasjonen aktuell For mange anlegg er dette den riktige løsning. Gir ofte den beste personsikkerheten ABB AS Divisjon Automasjon

49 Selektivitet og Back-up i kombinasjon A B Hoved tavle Stiger 25 ka Underford. 17 ka Eksempel : Beregning viser at selektivitet oppnås til 8 ka mellom A og B og Back-up oppnås til 30 ka. Vern B har bryteevne på 10 ka. Er denne løsningen OK?? ABB AS Divisjon Automasjon

50 Hvordan dokumentere selektivitet? ABB AS Divisjon Automasjon Rene kurvebetraktninger er som regel altfor dårlige -går kun bra i termisk område og ved tidsforsinkelse på matende bryter Avhengig av samme fabrikat for å kunne dokumentere Fabrikanten må fremlegge tabeller eller annen dokumentasjon Selektiviteten er ofte avhengig av hvordan vernene er innstilt

51 Back-up

52 Selektivitet ABB AS Divisjon Automasjon

53