Tema: Spenningssystemer Foredragsholder: Arne Jorde Avdelingsleder MRIF, Sivilingeniør COWI AS Grenseveien 88 Postboks 6412 Etterstad 0605 Oslo Telefon: 21009200 / 9307 Mobil tlf.: 959 48 764 Telefax: 21009201 E-mail: aj@cowi.no www.cowi.no 1
Spenningssystemer i Norge 230 V IT 230 V TT 230/400 V TN-S (TN-C-S) 690 V IT 1000 V IT 2
Bruksområder for de ulike systemer i dag 230 V IT - boliginstallasjoner (rehabilitering) - mindre yrkesbygg (rehabilitering) - operasjonsrom på sykehus - nødstrømforsyning 230/400 V TN-S (TN-C-S) - boliger i nye byggefelt - yrkesbygg og lett industri - industri 690 V og 1000 V (IT eller motstandsjordet) - industri - tunneler 3
230 V IT system 4
IT-system, enpolt jordfeil 5
IT-system, topolt jordfeil 6
IT system - karakteristiske trekk Spenninger mot jord styrt av kapasitanser mot jord Direkte jordfeil på en fase gir små strømmer (1,5-2 ma pr. kva transformator ytelse) Varsling/utkobling av første feil kreves Feilkilder jordfeilbryter/varsler: Kapasitiv usymmetri Smånett Feil i ytre nett Innkoblingsstrømstøt 7
230 V TT-system 8
TT-system - karakteristiske trekk Spenninger mot jord bundet i transf. N-punkt Lokal beskyttelsesjord Strøm ved direkte jordfeil vesentlig bestemt av overgangsmotstanden på feilstedet Berøring av utsatt del under spenning gir lave feilstrømmer Krav om jordfeilbryter Problemområder: Transf.nære nett (TT TN) Topolte jordfeil 9
230/400 V TN-C system 10
230/400 V TN-S system 11
230/400 V TN-C-S system 12
TN-system - karakteristiske trekk Spenninger mot jord bundet i transf. N-punkt Beskyttelsesjordingen ført tilbake til transf. N- punkt Enpolte feil gir kortslutningsstrømmer og blir normalt utkoblet av forankoblet bryter/sikringer Berøringsspenninger ref. FEL99/NEK400 må ivaretas TN-C system er ikke tillatt inne i bygningsinstallasjoner 13
Fordeler med 230 V IT system Spenning kan opprettholdes selv ved en jordfeil (fordel kun der hvor avbrudd kan være kritisk for liv eller virksomhet) Enklere utførelse gir mindre koblingsfeil og skader i utbyggingsperioden 3-lederkabler er billigere en 4-lederkabler Norske forskrifter favoriserer IT system til spesielle formål 14
Ulemper med 230 V IT systemer Elektrisk utstyr (UPS, frekvensomf., med.tek.utstyr, etc.) er ikke alltid tilpasset 3-fase 230V IT, og krever skilletransformator Stående jordfeil gir ukontrollerbare strømmer og potensial forskjeller, som kan medføre EMC-problemer Støyfilter (RFI, varistorer, etc.) i enkelte typer elektronisk utstyr, er ikke konstruert med tanke på IT-system, og kan ikke brukes Fare for overspenninger ved jordfeil over drossel, som kan medføre skade på utstyr, varmgang i overspenningsvern, etc. To samtidige jordfeil (topolig) medfører ukontrollerbare og tildels store strømmer i tilfeldige jordforbindelser, som kan medføre varmegang og mulig branntilløp Mer utsatt for lynoverspenninger og isolasjonsskader ved atmosfæriske utladninger 15
Fordeler med 230/400 V TN-S system Internasjonalt mer brukt spenningssystem, som det meste av utstyr er tilpasset og konstruert for, dvs. skilletransformatorer foran utstyr er ikke nødvendig Bedre teknisk/økonomiske egenskaper enn 230 V IT (Større overføringskapasitet og bedre utnyttelse av kabler, mindre effekttap og spenningsfall) Kobler ut feilkilden automatisk ved jordfeil EMC gunstig, pga. lavere strømmer gir lavere magnetiske felt, etc. Mindre utsatt for skader knyttet til lynoverspenninger 16
Ulemper med 230/400 V TN-S system Store feilstrømmer ved jordfeil, som krever utkobling av forankoblet vern Fare for overspenning og derav utstyrshavari på 230V utstyr ved brudd på nøytralleder, (ref. skisse) Usymmetri- og overharmoniske strømmer (3-,9-,27- harm.) summeres i nøytralleder, (ref. skisse). Hvis nøytralforbindelser blir koblet til jord/chassis ute i installasjonen, vil belastningsstrømmer sirkulere i jordingsanlegget og ledende konstruksjoner, (ref. skisse) Kompetanse/forståelse for spenningssystemet fortsatt dårlig hos utførende Krever tilpasninger og ekstra dokumentasjon for å tilfredsstille myndighetskrav for nødstrømforsyning og strømforsyning i medisinske områder 17
Brudd i N-leder (TN-C-S) 18
Sammenkoblinger/isolasjonsfeil mellom N og PE i utstyrsenheter gir belastningsstrømmer i jordforbindelser 19
TN-C system gir belastningsstrømmer i jord!!! N 20
Linære og ulinære lastkilder ϕ U I t Lineære lastkilder: Strøm og spenning har samme form og er sinusformet Kan være induktive eller kapasitive Ohmske lastkilder (varmeovner, etc) I U t Ulineære lastkilder: Strøm og spenning har ulik kurveform. Ikke sinusformet strøm Harmonisk innhold er avhengig av karakteristikken på lasten Datautstyr, UPS er, lysarmaturer, frekvensomformere, etc. 21
Overharmoniske strømmer.. Maling 1: 10 stk PC'er January 11, xxxx at 15:57:33 Local Phase A Current [A] [A] 15 10 5 0-5 -10-15 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Time (m Seconds) 0 5 10 15 20 25 30 Harm onic Fund 3.25 RMS 5.23 CF 2.86 Min -14.98 Max 14.84 THD 125.7 HRMS 4.09 TIF/IT 265 ICG 22
3-harmonisk strøm i nøytrallederen IL1 Fund. IL3 Fund. 3-harm. 3-harm. t t IL2 IN 3-harm. 3-harm. t t Fund. 23
Reduksjonsfaktor for 3-harmoniske.. Benyttes TNsystem? NEI JA Er lasten ulinær og enfase? NEI JA Reduksjonsfaktor for 3-harmoniske er IKKE NØDVENDIG Har kabel 4- eller 5-ledere? NEI JA Er 3-harmonisk strøm > 15%? NEI JA Benytt reduksjonsfaktor for 3- harmoniske ihht. NEK 24
Viktige punkter for utførelse av 230/400 V TN-system Rendyrket TN-S system, dvs. separat N- og PE-ledere uten sammenkoblinger ute i selve installasjonen Benytte min. faseledertverrsnitt på nøytralleder Nærføring av N- og PE-ledere til faseledere Benytte 100% vern av N-leder Jordfeilvarsling på avganger i hovedfordeling Gjennomtenkt og strukturert jordingsanlegg 25