Spesifikasjon 122-13 Vedlegg 1 Metode for å kontrollere og bestemme tilstand på stasjonsjord Dok. ansvarlig: Jan-Erik Delbeck Dok. godkjenner: Asgeir Mjelve Gyldig fra: 2013-01-22 Distribusjon: Åpen Side 1 av 9 INNHOLDSFORTEGNELSE SIDE 1 MÅL... 1 2 HENSIKT... 1 3 TIDSPUNKT FOR UTFØRELSE... 1 4 KONTROLL AV JORDINGSANLEGGETS TILSTAND... 1 5 ANBEFALTE TILTAK... 2 6 MÅLING AV STRØMFORDELING I JORDINGSANLEGGET... 2 7 MÅLINGER/BEREGNINGER AV MULIGE SKRITTSPENNINGER... 4 8 MÅLINGER/BEREGNINGER AV MULIGE BERØRINGSSPENNINGER... 6 9 NØDVENDIGE BEREGNINGER VED MÅLINGER... 7 10 BRUK AV UTSTYR UNDER MÅLINGENE... 8 1 Mål Målet er å kontrollere og bestemme tilstanden på jordingsanlegget, samt at dette er i samsvar med de til en hver tid gjeldende forskriftene. 2 Hensikt Det skal kontrolleres at de berørings- og skrittspenningene som ved enpolet jordslutning kan oppstå i stasjoner og på terrenget rundt disse begrenses til rimelige og så vidt mulig ufarlige verdier. Som veiledning med hensyn til hva som kan anses for rimelige verdier, settes 125 V i de tilfeller hvor jordslutningsstrømmen ikke utkobles automatisk eller hvor utkoblingstiden ved automatisk utkobling overstiger 0,5 sekunder. På mindre beferdede steder kan denne verdien økes til 250 V. I de tilfeller hvor jordslutningsstrømmen utkobles automatisk etter høyst 0,5 sekunder, kan en berøringsspenning på 250 V og en skrittspenning på 500 V anses for rimelige verdier. 3 Tidspunkt for utførelse Kontrollene skal utføres iht. definert eventuelt korrigert fremdriftsplan for ettersyn. Med bakgrunn i de berørings- og skrittspenningene som ved enpolet jordslutning kan oppstå i stasjoner og på terrenget rundt disse, skal kontroll av jordingsanlegget for den enkelte stasjonen tilpasses de tider av året som gir høyeste mulige berørings- og skrittspenning. Dette vil normalt gjelde med langvarig tørke eller langvarig tele i jordsmonnet. 4 Kontroll av jordingsanleggets tilstand En viktig del av arbeidet er å kontrollere at eksisterende tegninger av jordingsanlegget stemmer med de faktiske forholdene i og rundt stasjonen.
Spesifikasjon: 122-13 Vedlegg 1 Metode for å kontrollere og bestemme tilstand på stasjonsjord Side 2 av 9 Ved feil og mangler på tegningene tilbakemeldes dette Netteier med enkle og forklarende anmerkninger etter at utfører har oppdatert tegningene. Mangler tegninger i sin helhet skal det utarbeides en skisse av jordingsanlegget som et ledd i kontrollen og overleveres Netteier. For å nå det definerte målet med kontrollen deles det videre arbeidet inn i tre hovedpunkter: Målinger av strømfordeling i jordingsanlegget. Målinger/beregninger av mulige skrittspenninger. Målinger/beregninger av mulige berøringsspenninger. Måleoppsett og metode som beskrives skal være den primære metoden til bruk for kontroll av jordingsanlegget i innførings- og transformatorstasjonene. Ved ønsket bruk av måleoppsett med avvik fra dette, må dette først avklares med Netteier. 5 Anbefalte tiltak Kontrollfunksjonen og resultatet fra målingene skal rapporteres tilbake til Netteier med følgende: 1. Målt/beregnet maksimal skrittspenning = Uskritt 2. Målt/beregnet maksimal berøringsspenning = U B, maks 3. Stasjonens totale overgangsmotstand = R J T 4. Dokumentert hvor det eventuelt er avdekket definerte jordelektrodeledninger med mistenkelig lite strøm i målingene 6 Måling av strømfordeling i jordingsanlegget Figur 1. Generelt måleoppsett for kontroll av jordingsanlegget i en stasjon (Her: Stasjon A). Her brukes en av forsyningslinjene (eventuelt forsyningskablene) mellom stasjon A og stasjon B som strømførende hjelpejordelektrodeleder.
Spesifikasjon: 122-13 Vedlegg 1 Metode for å kontrollere og bestemme tilstand på stasjonsjord Side 3 av 9 Alle fasene på denne forsyningslinjen sammenkobles i begge ender. I stasjon A kobles forsyningslinjen mot en strømkilde som igjen er koblet mot jordingsanlegget i stasjon A. I stasjon B kobles forsyningslinjen sammen med jordingsanlegget i stasjon B. Som hovedregel skal strømmen som påføres være en-fase vekselstrøm, 50 Hz og 50 A. Strømkilden som brukes må derfor kunne påtvinge målekretsen minst 50 A. Hensikten med målingene er å avdekke eventuelle oppståtte dårlige jordingsforbindelser. Med dårlige jordforbindelser menes her (Ref. Figur 2 nedenfor): Brudd i jordelektroder. Brudd i elektrodeledninger. Dårlige forbindelser mellom jordelektroder og fjern jord. Dårlige forbindelser mellom elektrodeledninger og jordelektroder. Dårlige forbindelser mellom hovedjordskinner og elektrodeledninger. Dårlige forbindelser fra utsatte anleggsdeler og frem til hovedjordskinner. Avdekking av dette siste punktet vil for de fleste forhold ivaretas ved kontroll av berøringsspenninger og vil derfor ikke beskrives nærmere under dette avsnittet. Figur 2. Jordingsanleggets oppbygging. Strømmen som er påtrykket i stasjon A til hjelpejordelektroden i stasjon B måles og beregnes. Denne strømmen må returnere til strømkilden på et eller annet vis: Retur via fjern jord. Retur via toppliner/jordkapper for hjelpejordelektrodelederen. Retur via fjern jord og dernest toppliner/jordkapper/jordlinjer for andre forsyningslinjer/kabler. Retur via fjern jord og dernest jordliner/kapper for 11 kv avganger. Målinger/beregninger: I P Strøm påtrykket i hjelpejordelektrodelederen. Up Spenning påsatt for å påtrykke strømmen til hjelpejordelektroden. I 1 Sum returstrøm i elektrodeledninger. I 2 Sum returstrøm i toppliner/jordkapper for hjelpejordelektrodelederen. Sum returstrøm i toppliner/jordkabler/jordliner for andre forsyninglinjer/kabler. I 3
Spesifikasjon: 122-13 Vedlegg 1 Metode for å kontrollere og bestemme tilstand på stasjonsjord Side 4 av 9 I 4 Sum returstrøm i toppliner/jordkapper/jordliner for 11 kv avganger Returstrøm via kun fjern jord skal i prinsippet bli lik sum strøm målt i alle elektrodeledningene. Dette viser seg i mange sammenhenger å være noe unøyaktig idet en del strøm returnerer fra fjern jord til hovedjordskinner via armeringer, rørledninger etc. Dersom målingene/beregningene viser at det i en eller flere elektrodeledninger går mistenkelig lite strøm ift. andre elektrodeledninger, kan dette indikere dårlige jordforbindelse for denne delen av jordingsanlegget. Dette bør dermed undersøkes nærmere ved å redusere antallet elektrodeledninger og gjøre test- målinger/beregninger for å forvisse seg om at jordelektroder og tilhørende forbindelser er intakt 7 Målinger/beregninger av mulige skrittspenninger For å måle/beregne mulige skrittspenninger utenfor stasjonen er det nødvendig å først bestemme jordingsmotstanden. Til bruk for å beregne jordingsmotstanden beregnes strømmen: I Z = I P - I 2 - I 3 - I 4 (Eventuelt, I Z I 1, merk: I Z I 1 ) I Z representerer sum returstrøm fra fjern jord som fordeles på jordelektroder, armeringer, rørledninger etc. Videre måles potensialutjevningen ut fra stasjonen og frem til fjern jord. Dette skal gjøres ved å måle i mest mulig hensiktsmessig retning vist av figur 3 og figur 4 nedenfor. Figur 3. Forskjellige måleretninger for potensialutjevningen ut fra stasjon A.
Spesifikasjon: 122-13 Vedlegg 1 Metode for å kontrollere og bestemme tilstand på stasjonsjord Side 5 av 9 Figur 4. Prinsipiell potensialutjevning ut fra stasjon A iht. måleretninger angitt i figur 3. Fra figur 3 og figur 4 finner man at for måleretningene b og c vil potensialet stige og stige med avstanden til stasjonen, for deretter å flate helt ut. Man har dermed funnet fjern jord. Man bør derfor søke å finne måleretninger som i størst mulig grad samsvarer med måleretningene b eller c fra figur 3. NB! Dersom avstanden mellom stasjon A og hjelpejordelektroden (her: stasjon B) er tilstrekkelig lang kan også retningene a og d vurderes. Man må da forvisse seg om at man får en ensbetydende utflating av potensialet. Dette indikerer da fjern jord. Målingenes utstrekning i avstand fortsetter helt til potensialet ved måling nr. n er marginal større enn måling nr. n-1. Man kan da interpolere seg frem til potensial forskjellen U T mellom stasjon A og fjern jord. Hensiktsmessige intervaller ut fra stasjonene kan være som følger: Spenningsmåling U J-0 U J-1 U J-5 U J-10 U J-25 U J-50 U J-100 U J-150 U J-200 U J-n-1 U J-n U T Avstand fra yttervegg på stasjonen. 0 m 1 m 5 m 10 m 25 m 50 m 100 m 150 m 200 m + 50 m + 50 m Interpolert Impedans i hele målekretsen blir da: R T = U P / I P Stasjon A `s totale jordingsmotstand R J-T beregnes dermed av: R J-T = U T / I Z Tilsvarende beregnes jordingsmotstanden i umiddelbar nærhet av stasjonen av : R J-10 = U J-10 / I Z Denne brukes videre for å beregne skritt - motstanden i umiddelbar nærhet av stasjonen: R SKRITT = R J-10 / 10 For å beregne mulig skrittspenning må man bruke den maksimale jordstrømmen som kan oppstå ved en enpolet jordfeil. Denne strømmen I F finnes for hver enkelt stasjon av vedlegg 4 tilhørende denne vedlikeholdsanvisningen. Vedlegg 4 må derfor revideres i takt med endringer i Regionalnettet som kan påvirke verdiene nevneverdig. Skrittspenningen er da gitt av : U SKRITT = R SKRITT x I F Alle verdier (målte og beregnede) som er nevnt her skal gjengis i rapporten se 122-13 Vedlegg 3 Resultat fra målinger og bergninger.
Spesifikasjon: 122-13 Vedlegg 1 Metode for å kontrollere og bestemme tilstand på stasjonsjord Side 6 av 9 8 Målinger/beregninger av mulige berøringsspenninger Maksimal berøringsspenning er gitt av: U B, Maks. = R J-T x I F Dersom man finner U B, Maks. > 125 V må det utføres kontroll av mulige berøringsspenninger på utsatte anleggsdeler. Berøringsspenningen sjekkes da på alle utsatte anleggsdeler som oppfyller følgende kriterier: Kan bli satt under spenning ved en enpolet jordfeil. Har en viss sannsynlighet for berøring i en jordfeilsituasjon. Berøring kan gi kortslutning gjennom menneskekroppen mot annen del av det totale jordingsanlegget. Eksempler på dette, både på utsiden og innsiden av stasjonen, kan være: dører, skap, stativer, gjerder, porter, stengsler etc. Figur 5. Oppsett for måling av berøringsspenninger på utsiden av stasjonen. Figur 6. Oppsett for måling av berøringsspenning innenfor stasjonen.
Spesifikasjon: 122-13 Vedlegg 1 Metode for å kontrollere og bestemme tilstand på stasjonsjord Side 7 av 9 U bn Målt spenningen over motstanden på 1000 Ohm. Denne spenningen representerer spenning over en menneskekropp som tar bort i den utsatte anleggsdelen, men da ved en jordstrøm lik I Z. Denne spenningen må derfor korrigeres mot den dimensjonerende strømmen for den enkelte stasjonen ved en eventuell enpolet jordslutning. Berøringsspenningen beregnes derav av: U Bn = ( U bn / I Z ) x I F U Bn for hver utsatt anleggsdel testet videre mot kravet < 125 V. I F finnes fra vedlegg 4 tilhørende vedlikeholdsanvisningen. I Z (se tidligere avsnitt i dette vedlegget) 9 Nødvendige beregninger ved målinger Ofte kan det være induserte strømmer i målekretsen som stammer fra nærliggende strømførende ledere. For å avdekke størrelse og retning på eventuelle induserte strømmer, skal strømkilden også snu strømretningen med 180 0. På 220 V siden av spenningstransformatoren innføres derfor ved målinger en komponent som automatisk, og med definerte tidsintervaller, skal kunne både bryte kretsen og snu polariteten. Eksempel gitt nedenfor. 1) 0-10 sek. Kretsen brutt. 2) 10-15 sek. "Positiv" faserekkefølge. 3) 15-20 sek. "Negativ" faserekkefølge. 4) Returner til pkt. 1) osv. Med bruk av riktige og hensiktsmessige matematiske metoder under resultatbehandlingen kan man dermed begrense unøyaktigheten i målingene. Følgende betraktning brukes: A Måleverdi ved I Po og U Po = 0. Dvs ved kun indusert strøm/spenning. B Måleverdi ved I P+ og U P+. C Måleverdi ved I P- og U P-. D Faktisk verdi av strøm eller spenning i målepunktet. Figur 7. Vektorbetraktninger
Spesifikasjon: 122-13 Vedlegg 1 Metode for å kontrollere og bestemme tilstand på stasjonsjord Side 8 av 9 Ved bruk av Pytagoras og B < C finner man generelt: 1) h 2 + (A - ) 2 = B 2 2) h 2 + (A + ) 2 = C 2 3) h 2 + 2 = D 2 Eliminerer h 2 fra 1 og 2: C 2 - A 2-2A - 2 + A 2-2A + 2 = B 2 Dette gir videre: 2A = (C 2 - B 2 ) / 2 Eliminerer h 2 fra 1 og 3: B 2 - A 2 + 2A - 2 = D 2-2 Dette gir videre: D 2 = B 2 - A 2 + 2A, og innsatt for 2A: D = sqrt( ( B 2-2A 2 + C 2 ) / 2 ) Ved bruk av Pytagoras og B > C finner man tilsvarende generelt: D = sqrt( ( C 2-2A 2 + B 2 ) / 2 ) Avvik: Dersom målingene skulle gi (B + C) < 2A så må det være unøyaktighet i målingene. Et utrykk som er ment å gi en tilfredsstillende størrelse på D kan da være : D = sqrt( ( 2A 2 + B 2 + C 2-2AB 2AC) / 2 ) D kan dermed beregnes av excel-formelen: = hvis((b+c)<2*a;rot(0,5*(2*a*a+b*b+c*c-2*a*b-2*a*c)); hvis(b<c;rot(0,5*(b*b-2*a*a+c*c));rot(0,5*(c*c-2*a*a+b*b)))) For hver av målingene utført i de forutgående avsnittene (eks І po, І p+ og І p -) må man beregne faktisk verdien D (Eks І p = D, І po = a, І p+ = b, І p - = c). 10 Bruk av utstyr under målingene Strøm og spenningskilde for måling av strømfordeling, skrittspenning og berøringsspenning Spenningen skal være 2-fase vekselspenning med frekvens lik 50 Hz. Eksempel transformering fra 220 V (5, 24, 50, 100 V). Trinnløs justering av sekundærspenningen. Merkeeffekt for transformatoren anbefales på minst 7,5 kva. Voltmeter og Amperemeter Det skal her brukes multimeter med en måletang integrert eller tilkoblet. Totalt skal apparaturen kunne måle strømmer opp til 500 A. Totalt skal apparaturen kunne måle spenninger opp til 500 V. Totalt skal apparaturen ha nøyaktighet S2 eller bedre Eksempel: (Måletang 1000T1, Multimeter WAVETEK HD140B) Måling av potensialutjevningen: For målinger av potensialutjevningen ut fra stasjonen brukes en tilstrekkelig lang isolert kabel med et jordspyd i hver ende av kabelen. Første målepunkt er ved yttervegg av stasjonsbygningen. Det ene spydet kontaktes med hovedjordskinne, mens det andre spydet stikkes ned i jord ved ytterveggen av stasjonen. Ved de neste fortløpende målingene utover i terrenget kan et jordspyd holdes stasjonært ved ytterveggen av stasjonen, mens det andre forflyttes. Eventuelt kan man forflytte begge jordspyd og måle bit for bit utover i terrenget. Anbefaler ledningsvinne(r) med opptil ca. 500 meter ledning og uttak for tilkopling av jordspyd i hver ende. Ved bruk av flere vinner må disse kunne sammenkobles.
Spesifikasjon: 122-13 Vedlegg 1 Metode for å kontrollere og bestemme tilstand på stasjonsjord Side 9 av 9 Spydene behøver ikke å stikkes lengre ned enn ca. 5 10 cm. Ved tele i jordsmonn forventes at man stikker spydet ned til gjennomtrengning av telen. For øvrig brukes måleoppsettet fra figur 1. Måling av berøringsspenning: Ohmsk motstand på 1000 ohm, med merkestrøm 2 A eller tilpasset målingene. Jordplate (20 x 20 cm stålplate) Lodd med vekt 75 kg.