Kursdagene 2014: Jording og jordingssystemer 2014 Trondheim, 9. og 10. januar 2014. Metodikk for tiltak mot høgfrekvent støy av Nils Arild Ringheim, Statnett SF
Innhald Innleiing Definisjonar og terminologi EMP-kjelder og -påkjenningar Elektromagnetisk topologi Soneinndeling Jordingsstrategi Metallisk skjerm Generalisert (metallisk) skjerm Verknad jordplan
Definisjonar og terminologi EMP-kjelder omfattar Lynutladningar Elektromagnetisk puls frå lynkanalen (LEMP) Kjernefysisk sprenging (NEMP) Over atmosfæra (HEMP) Radiofrekvente våpen (RFW) Menneskeskapt puls frå EMP-generator (MEMP) Høgeffekt mikrobølgekjelde (HPM)
Overspenningsavleder EMP-kjelder og -påkjenningar EMP-kildene kan være årsak til følgende typer EMP-påkjenning: LEMP HEMP RFW (1),(2) (1),(2),(3),(4),(5) (4),(5) HEMP (4) LEMP Kraftstasjon (1) (5) (4) Kontrollanlegg Generator Transformator (3) RFW (2) EMP-påkjenninger: (1) - Indusert strøm-/spenningspuls på linjer/kabler med mulighet for overslag fase-fase eller fase-j ord når UN < 66 kv (2) - Strømpuls inn i jordsystemet via overspenningsvern: Kan forårsake potensialforskjeller i jordanlegget (3) - Strøm-/spenningspuls på faseledere etter overspenningsvern: Kopling inn i bygning avhengig av b l a avkopling og filtrering ved gjennomføring vegg (4) - Direkte stråling gjennom bygninger: Kan forårsake induserte strømmer og spenninger i innendørs lederføringer og utstyr Øvrige konsekvenser av EMP på kraftsystemet: (5) - Utfall av større laster eller lastkompenserende utstyr (power line conditioner) mm. som kan påv irke stabiliteten i kraftsystemet Frå [1]
EFFEKTIVE ANTENNER EMP-påkjenningar: Frekvensområde og typisk utstyr som pulsane kan kople over på LEMP HEMP RFW EMP- KILDER Ytre lederføringer (jordkabel og luftledning) Lederføring i bygning Tegnforklaring: Typisk frekvensområde Lederføring i utstyr Type EMP Maksimalt frekvensområde Kretskort 100 khz 1 MHz 10 MHz 100 MHz 1 GHz 10 GHz f Frå [1]
Elektromagnetisk topologi - soneinndeling Hjelpemiddel for å ha oppnå ei veldefinert systematisering av hhv jording, skjerming og avleiing Fordelar med soneinndleing Pedagogisk beskrivelse Systematisk metode Sikker kryssing av sonegrensene Analyse av komplekse system kan brytast ned i mindre oversiktlege delsystem Den topologiske representasjonen kan beskrivast matematisk Kraftig analyseverktøy for td designfasen av system Krev høg spesialistkompetanse for å ta i bruk den matematiske analysedelen
Prinsipp for soneinndeling S1 S2 S3 Sone 0 Sone1 Sone 2 Sone 3 S3 S2 S1 Frå [1]
Leiarføring mellom ulike soner Sone 0 - prinsippskisse Skjerm 1 Sone 1 Skjerm 2 Sone 2 Jord 1 Skjerm 3 Jord 3 Sone 3 Potensialisering Signal Kraft Potensialisering Jord 2 PE = avledning evt. filter = gjennomføringsplate = jordingstilkopling Frå [1]
Jordingsstrategi Val av jordingsstrategi er ein fundamental del av tiltaksdelen Jording har ulike funksjonar Personsikkerheit Beskytte apparat og anlegg Redusere EMC-problem
Soneinndeling i kraftforsyningsanlegg Utendørsanlegg Stasjonsjord (maskenett) Felles innføringspunkt Ringelektrode bygning Bygning Sone 2 Sone 1 Sone 0 Ringelektrode trafocelle Transformatorcelle Potensialutjevning (min 70 mm2 Cu) Maskenett under bankett (typ. under SF6-anlegg e l) Frå [1]
Skjerming av rom/bygningar med metallisk skjerm Vegg med metallisk skjerm Sone 2 Skap Skap Skap Sone 1 Skjerma signalkabel Skjerma kraftkabel PE Potensialutjevningsleiar = Avledning evt. filter, = Gjennomføringsplate, = Tilkoplingspunkt Frå [1]
Skjerming av rom/bygningar vha generalisert (virtuell) skjerm Vegg utan metallisk skjerm Generalisert (virtuell) skjem Skap Skap Skap Sone 1 Sone 2 Skjerma signalkabel Skjerma kraftkabel PE Potensialutjevningsleiar Lokalt jordplan (maskenett) = Avleiing ev. filter, = Gjennomføringsplate, = Tilkoplingspunkt Frå [1]
Effekt av jordplan på ledere E-felt 90 på jordplanet B-felt kryssar aldri jordplanet Frå [2]
Effekt av jordplan på ledere (forts.) L1 D L2 h 1 h 2 Jordplan V 1 - spenning L1 (kilde) V 2 - resulterende spenning L2 (offer) C 12 - kapasitansen mellom L1 og L2 C g1 - kapasitans mellom L1 og jordplan C g1 - kapasitans mellom L1 og jordplan Frå [2]
Referansar 1. EMP-sikring av kraftforsyningsanlegg. Håndbok. EBL-kompetanse publikasjon nr 445-2000 (i dag EnergiNorge). ISBN 82-436-0405-7. 2000. 2. Berstad, Hans: Kapittel 3 Elektromagnetisk topologi. Dokumentasjon NTNU-kurs: EMC, Elektromagnetisk sameksistens i jernbaneanlegg, kapittel 3, s. 70-97. trv.jbv.no/pdf/felles%20elektro/vedlegg/t1004e00.pdf 3. Karlsson, Torbjørn: The topological concept of a generalized shield. Interaction note 461, January 1988. http://www.ece.unm.edu/summa/notes/in/0461.pdf 4. Tesche, F. M.: Electromagnetic topology: Analysis of RF effects on electrical systems. Prepared under AFOSR MURI Grant with University of Illinois at Chicago & al. June 13 2001. Link.