Jording i elektriske anlegg

IFEA Oslo 14 FEBRUAR 2012 Jording i elektriske anlegg Forskrifter/normer og utførelse onshore/ offshore, systemavklaring Jording system i lavspenning og høyspente anlegg Praktisk gjennomføring, el sikkerhet i ulike system Konsekvenser og krav til risiko vurderinger FSE 10 SJA Systemvalg/løsninger påvirker driftskvalitet og personsikkerhet Per Mikalsen OPTIEL AS, Stavanger

Jording et omfattende felt Funksjoner og krav med basis i NEK400 2010 og flere IEC normer Et omfattende regelverk for land og maritime anlegg Noen avgjørende forskjeller i systemkrav, land og maritimt Risiko vurdering og konsekvenser ved system valg Avklare system krav for personsikkerhet og driftssikkerhet Kort om de forskrifter og normer/standard som legges til grunn Erfaring med gode jordingssystemer i kontrollanlegg Page 2

Grunnlag og gjennomtenkt filosofi All jording handler om et system som også ivaretar personsikkerhet God jording er en stor utfordring og ofte krevende å opprettholde. Det er viktig å ha en gangbar gjennomførbar handlingsplan for jording Systemfilosofi er viktig og å gjennomføre det jordingssystem en satser på og den risiko en har valgt i jordings systemet. System valg gjøres med vekt på: FEL for teknisk utførelse, 16 Planlegging og vurdering av risiko FSE for å ivareta personsikkerheten, 10 Planlegging av arbeid med risikovurdering av det aktuelle arbeid og utførelse NEK EN 50110. Page 3

PSU for kontroll nett Isolert eller jordet sekunder 1 fase vikling for en gruppe motor startere VALG & KONSEKVENSER 2 polt sikring valgt 1 polt sikring valgt Page 4

Jording i lavspenning og høyspente anlegg Omfang NEK 400 2010 og 400-5-54 omhandler jordingssystemer, beskyttelsesledere og utjevningsforbindelser for beskyttelsesformål for å ivareta sikkerheten i den elektriske installasjonen, hovednorm IEC 60364. Normen dekker alle vanlige El -systemer TN, IT og TT på land For boliger i Norge gjelder TNC-S og relevante delder av NEK BOLIGNORMEN 825 NORSOK E 001, - basert på IEC 61892 og omhandler jordingssystemer offshore, faste innretninger FME omhandler jordingssystemer i det maritime feltet og er basert på NEK 410 med utvalgte deler fra IEC 60092 Page 5

Sikkerhet ved jording i elanlegg Sikkerhet Fra et sikkerhetsmessig synspunkt er jordingens oppgave å bidra til utkobling av strømtilførsel ved feil og å holde forventet berøringsspenning på et forsvarlig nivå. Risikovurderinger er nødvendig og må gjøres før valg av jordings utførelse. Normalt er krav at berøringsspenningen ikke skal overskride 50V (spesielle steder 25V). I høyspent fordeling 75 V Når dette ikke kan overholdes må automatisk utkobling skje etter kravene i Nek 411.6.4, utkoblingskravene 434.5 og tabell 41A Page 6

Jording i elektriske anlegg onshore/offshore Nett og Jording systemer Hovedsystemer for kraftdistribusjon og forbrukerstrøm, kan skjønnsmessig fremstilles med: Type av hovedsystem i fordelingen og system for ledere (en og 3 fase med kombinasjoner) Type av system jording drifts og funksjonsjording beskyttelse jord og støy jording EMC/EMI jording og nett filter. (Direkte, isolert jording, kombinert og separat N, PE og PEN systemer) I følge IEC 60364-3 og NEK 400, deles dette vanligvis inn i TN, IT og TT hovedsystemer, en rekke andre system er ofte valgt. Page 7

Bruk og utbredelse av nett system -1 System IEC Norm Ledere i system Nominell V Mest brukt i TN, IT, og TT IEC 60364-3 Direkte jordet IEC 60364-3 3 fase, 5 ledere 230/400V Europa alminnelig TN-S system NEK 400 Sep. PE og N Max 400V i fordeling. Forbruker nett Direkte jordet IEC 60364-3 Fordeling som TN-S 230/400V Europa alminnelig TN-C-S NEK 400 Forsyning som TN-C Max 400V i fordeling. Komb./m forsyning Direkte jordet IEC 60364-3 3 fase, 4 ledere 230/400V Europa alminnelig TN-C NEK 400 Felles PEN leder Max 400V i fordeling. Kun for forsyning Ikke direkte jordet IEC 60364-3 3 fase, 4 ledere 230 V Norge+10 land IT (isolert system) NEK 400 Kun PE, uten N 400, 690, 1000V Industri, hele verden TT med systemjord og IEC 60364-3 3 fase, 4 ledere 230 V i fordeling Norge, Danmark forbrukerjord avskilt NEK 400 PE leder i fordeling og flere land Page 8

Bruk og utbredelse av nett system -2 System IEC Norm Ledere i system Nominell V Mest brukt i TN, IT, og TT IEC 60364-3 Ikke direkte jordet 2 fase (*IT isolert) Ikke direkte jordet 2 fase (*TN dir. jordet) Med NER (Neutral Earthed Resistance) Med NER type HRE (High Resistance Earthed) Med NER type LRE (Low Resistance Earthed) Med NER type HRE (High Resistance Earthed) IEC 60364-3 IEC 60364-3 I EC 601892 (NORSOK) IEC 601892 IEC 601892 NEK 400 Norm gaiden 2 fase, 3 leder M, felles mitt leder 100/200 V 120/240 V Østen, Japan USA, øvrig Amerika 2 faser, 5 leder 100/200 V Ikke kjent PE, N og M leder 120/240 V utberedning 3 fase, 4 ledere Høyspenning Offshore Lavspenning Produksjons anlegg 3 fase, 4 ledere HV 6,6, 13,8 kv Offshore HV 20 A, LV 100 A 400, 500,690 V Maritime anlegg 3 fase, 4 ledere In jord HV 6,6, 13,8 kv Offshore/land HV 20 A, LV 100 A LV400, 500,690 V Maritime anlegg 3 fase, 4 ledere Rn norm 5-6 ggr Ikke spesifisert HRE Rn 2-3 kώ nettspenning Page 9

System utbredelse IEC 60364-3 og NEK 400 nettsystemer -1 Det brukes langt flere varianter av dette ute i fordeling systemer og for ulike bruker grupper: TN systemet utføret som: TN-C System med N-leder og beskyttelse leder (PE) kombinert i en enkel leder PEN, som drift og funksjon leder gjennom hele systemet. Nå kun tillatt frem til fordelings anlegg i Norge, elverket 4 ledersystem. Systemet, 4 leder PEN er mye brukt også til forbruker nett (320/380V, nå 230/400V) i Europa. I Sverige (i bruk til 1995) har ca 3.5 mill boenheter dette system, der stuer, soverom o.l ikke har jordet stikkontakter ( ref. ikke ledende omgivelser ). Kun ca 300 000 boliger (etter 1995) har 5 leder, PE+N, TN-S i Sverige. TN-C er det mest vanlige system i boliger i Europa. TNS kom på 1990 tallet. Page 10

IEC 60364-3 og NEK 400 + IEC 61892/NORSOK nettsystemer -2 IT - System med isolert nullpunkt (eller over gjennomslags vern i fordeling - elverk) Brukes i Norge for 230 V forbruker anlegg, (70 % av alle husstander i Norge har dette system). I sykehus og nød forsynings anlegg. Og til 500 V, og nå mye også i 690 V IT anlegg i industrien. Resistans jord system med Høy ohmig (=IT?)jording brukes i Norge mest offshore og maritimt. Resistans jord system med Lav ohmig (=TT?) jording brukes lite i Norge og fungerer mest som et TT system, men er i bruk for industri og offshore. IT /spole jord System med Spole jording brukes i Norge mest maritimt. Var ment som et godt system for å bedre personsikkerheten Page 11

NER for lavspenning, inkludert 1000V Etter NORSOK krav, for plattformer og skip Page 12

NER over 1000V - NER for lavspenning, inkludert 1000V Etter NORSOK krav, for plattformer og skip Page 13

Utforming i Praksis NER from MBE BARTEL Elektrotechnik 1 pcs. Earthing resistors Type GRO 0,4/0,4-SG-23/VA 690/root3=400 V, initial current 100 A, 10 sec. Continuous current 20 A, Continuous power 1600 W 4,0 Ohms +- 5% at 25 C, 50/60 Hz Page 14

Page 15

Page 16

Page 17

IEC 60364-3 og NEK 400 nettsystemer -3 TT- System med direktejordet 0 punkt og eget jordingssystem ute i fordeling. anlegg. Stiller store krav til jordingsnettet og er i dag mindre brukt i nye I fordelings anlegg hos vanlig forbruker kreves jordfeilvern Page 18

Nettsystemer og NORSOK STANDARD E 001 Electrical systems Norsok referer til IEC 61892-2, 5.4 (under 1000V) Norsok referer til IEC 61892-2, 5.5 (over 1000V) Under 1000V Resistans jord system med Høyohmig jording. NER- Neutral earthed resistance, skal begrense jordfeilstrømmen til 100 A per transformator og per generator (kraftkilden). For eks. 690V, NER blir 4 Ohm Over 1000V Resistansjord System med Høyohmig jording. NER- Neutral earthed resistance, skal begrense jordfeilstrømmen til 20 A per transformator og per generator (kraftkilden). For eks. 11kV, NER blir 320 Ohm NEK anbefaler =>1kohm, eller 5-6 ggr Uf for at IT egenskapene skal være ivaretatt. Page 19

Praktisk gjennomføring av god jording Sikker forbindelse med lavest mulig overgang til jord er her det viktigste krav til best mulig personvern, som ivaretas av PE og utgjevningsleder. Rett utført jording - FEL krav og relevante normer oppfylt, I NEK400 2010 m.f. er dette den viktigste del i et elektrisk anlegg sammen med risikovurdering og system- og funksjonskrav Sammenkoblet, potensial utjevnet jordings nett gir oftest lavest mulig risiko ved drift av el. anlegg. Utjevnings jording. Ofte nyttig med en egen faggruppe som legger felles jordings trategi. Page 20

Jording i elektriske anlegg Omfang NEK 400-5-54 omhandler jordingssystemer, beskyttelsesledere og utjevningsforbindelser for beskyttelsesformål for å ivareta sikkerheten i den elektriske installasjonen. Nek 400 Normen, 2010, omhandler alle El-systemer TN, IT og TT på land Sikkerhet Fra et sikkerhetsmessig synspunkt er jordingens oppgave å bidra til utkobling av strømtilførsel ved feil og å holde forventet berøringsspenning på et forsvarlig nivå Page 21

Nett System Page 22

Typisk industrielt IT system Dekker sikkerhetskravene i FEL og NEK 400 2010 ved å oppfylle 411.6 Normen for: IT systemer er godt egnet for industri over 400V til 690V og 1000V Isolasjonsovervåking (411.6.1.01.03&-3.2) Internkontroll system (ref. FEL 12 og 16) Berøring spenningen holdes under farlig nivå Automatisk utkobling ved feilstrøm Best driftssikkerhet gir nødvendig driftstabilitet i produksjonen, samtidig med høy personsikkerhet. Page 23

IT IT TN-C Større industri overordnet Nett Page 24 IT 400V TNC-C, (4 leder 3fase) er brukt på Hele prosess anlegget som er kjøpt ferdig fra Sverige

Jordingssystemer 542.1 Generelle krav Jordingssystemene kan være felles eller separat for beskyttelse eller funksjonelle formål i samsvar med de krav som er satt til installasjonen. Beskyttelsesformål skal ha prioritet framfor funksjonelle formål. VEILEDNING Det må tas hensyn til at jordingssystemet skal være beregnet for andre typer anlegg, For eks. for informasjonsteknologi og EMC/EMI (eks. filter og lekk kapasitanser) 542.1.2 Hvor det er krav om jordelektroder i en installasjon skal disse være forbundet via en jordingsleder til hovedjordskinne eller klemme. All hoved jord, knyttet til same elanlegg i industrien, bør kobles sammen til et felles globalt jordingssystem, som utgjør anleggets hoved jord. Page 25

Jordingssystemer (fors.) 542.1.4 Jordingssystemer skal være slik at de gir en forbindelse til jord som: Er pålitelig og hensiktsmessig mhp. sikkerhetskravene som er satt til installasjonen Kan føre jordfeilstrømmer og strømmer i beskyttelsesledere til jord uten fare, spesielt med sikte på termiske, termomekaniske påkjenninger Er tilstrekkelig robust eller har tilstrekkelig mekanisk beskyttelse til å motstå de ytre påvirkninger som kan opptre, herunder korrosjon, jfr. NEK 400-5-51, avsnitt 512 Et bra eksempel på global jord og utjevningsjording er neste bilde: Page 26

Eksempel på bruk av filter for EMC/EMI støyreduksjon Page 27

Detaljert bruk av nett filter for jording av høyfrekvent støy Page 28

Eksempel på globalt jordingsnett mellom produksjonssteder Page 29

Page 30

Page 31

Page 32

Krav til god jording for å takle ulike drifts feil Page 33

Jordelektroder 542.2 Jordelektroder 542.2.1 Jordelektrodens materialer og dimensjoner skal være slik valgt at den er motstandsdyktig mot korrosjon og har tilfredsstillende mekanisk styrke. For nye bygninger anbefales å montere en fundamentelektrode. Hvor denne elektroden støpes ned i betong for å hindre korrosjon, anbefales det bruk av en spesiell betongkvalitet og en minsteavstand på 5 cm mellom elektroden og betongoverflaten. Page 34

Typer jordelektroder 542.2.3 Følgende typer jordelektroder kan benyttes: spyd eller rør bånd eller tråd plater elektroder eller elektrodenettverk i fundament armering i betong (unntatt prefabrikkert betong) som går ned i jorden metallskjermer eller armering i kabler andre anvendelige metallkonstruksjoner 542.2.4 Type og nedgravingsdybde av jordelektrode skal være slik at uttørking eller frost ikke gir så høy overgangsresistans at besyttelsestiltakene mot elektrisk sjokk blir svekket. Page 35

Jordingsledere 542.3 Jordingsledere 542.3.1 Jordingslederes tverrsnitt skal tilfredsstille avsnitt 543.1. Jordingsledere forlagt i jord skal være minst 25mm2 Cu eller 50mm2 korrosjonsbeskyttet Fe, og eventuelle skjøter skal være varige og beskyttet mot korrosjon. VEILEDNING 1 Korrosjonsbeskyttelsen av Fe-leder skal være i henhold til omgivelsene, for eksempel ved bruk av varmgalvanisert stål, rustfritt eller syrefast stål. VEILEDNING 2 Bruk av kobberkledd stålline/-leder anbefales ikke forlagt i jord og anvendt som jordingsleder. Page 36

Hovedjord og EMC jording 542.4 Hovedjordklemmer eller skinner 542.4.1 I alle installasjoner skal det være en klemme eller skinne for hovedjordingen. Følgende ledere skal være tilkoblet denne klemmen/skinnen: utjevningsledere for beskyttelse jordingsledere beskyttelsesledere (PE-ledere) funksjonsjording når det er krav om slik jording Spesiell utforming for EMC krav Page 37

Page 38

Eksempel på utførelse i praksis med støy dempende drossel Page 39

God gjennomført jording og merking Page 40

Om Hovedjord nek 400-542.4 Grupper av beskyttelsesledere forbindes til hovedskinnen eller enkeltvis via andre beskyttelsesledere. Hovedskinnen (-klemmen) kan benyttes for funksjonsformål, for IKT, EMC/EMI, osv. For informasjonsteknologiformål kan hovedjordskinnen betraktes som tilkoblingspunkt til jordelektrodenettverket. EMC/EMI jording er ofte et ansvar og utforming fra leverandør og eget EMC direktiv skal oppfylles Page 41

Page 42

Beskyttelsesledere 543.1 Beskyttelsesledere 543.1.1 Minstetverrsnitt Tverrsnittet for enhver beskyttelsesleder skal tilfredstille betingelsene for automatisk utkobling av strømtilførselen spesifisert i NEK 400-4-41 avsnitt 411 og skal kunne tåle beregnet feilstrøm. Page 43

Beskyttelsesjording og funksjonsjording. 543.5 Kombinert beskyttelsesjording og funksjonsjording. 543.5.1 Hvor det benyttes en kombinert leder for beskyttelsesformål og funksjonsformål, skal den tilfredsstille kravene til en beskyttelsesleder. I tillegg skal den tilfredsstille relevante funksjonskrav i NEK 400-4-44 avsnitt 444. Page 44

544 Utjevningsforbindelser for beskyttelsesformål 544.1 Utjevningsforbindelser for beskyttelsesformål som skal forbindes til hovedjordskinnen. 544.1.1 Tverrsnitt på utjevningsforbindelse for beskyttelsesformål som skal utgjøre hovedbeskyttelses formål i samsvar med NEK 400-4-41 avsnitt 411.3.1.2 og som er forbundet til hovedjordskinnen i samsvar med avsnitt 542.4 skal ikke være mindre enn: 6 mm2 Cu, eller 16 mm2 Al. eller 50 mm2 stål. Page 45

Typisk kontrollkrets starter funksjon for el motor Uten og med skille transformator. System valg er alltid en del av anleggsutførelsen som inngår i Risikovurderingen - FSE. Person og funksjon sikkerhet må avklares før valget Page 46

Motorstarter i MCC God sikkerhet og minst 2 Barrierer. Page 47

IEC 529 For sakkyndig betjening IP 2X Page 48

Sikkert arbeide med låst merket hovedbryter?? Page 49

Motorstarter i starter tavle, felles styrestrøms trafo 2,5 kva Page 50 Her har vi tenkt på alt også driftsikkerheten i anlegget??? Hva faller ut ved første jordfeil? Risikovurderinger skal avklare dette.