jording av stasjonsinstallasjoner med spenning over 1 kv ... · kee feilstrøm ved dobbelt jordfeil...

Jording av

stasjonsinstallasjoner med

spenning over 1 kV AC

NEK 440:2010

Kåre Espeland

REN AS

2

3.4.11 impedans til jord, ZE

impedance to earth (of an earthing system), ZE

impedans ved en gitt frekvens mellom et jordingssystem

og referansejord

3.4.12 jordpotensialstigning (EPR), UE

earth potential rise (EPR), UE

spenning mellom et jordingssystem og referansejord

3.4.14 (effektiv) berøringsspenning UT

(effective) touch voltage (UT) (195-05-11, modified)

spenning mellom ledende deler når de berøres samtidig

3.4.29 strøm til jord

current to earth (IE)

strøm som flyter til jord via impedansen til jord (se

Figur 2)

Kap 3 Termer og definisjoner

2

IE

UE

UT

ZE

Kap 3 Termer og definisjoner• a) Jordfeilstrøm i et system med

isolert nøytralpunkt

3

L3

L2

L1

IC - L3IC - L2

Ce CeIC

IF = IC

4.3 Sikkerhetskriterier

• NEK 440 henviser

til Tillegg A og B

som beskriver

hvordan man har

komt frem til Utp

kurven.

• Kurven har noe

avvik fra FEF 06

4

Tilatt berøringsspenning U Tp

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1 000

10 100 1 000 10 000

Tid i ms

Spenning i V

4.4 Funksjonkrav• Jordingssystemet, dets komponenter og

utjevningsforbindelser skal kunne distribuere og

avlede feilstrømmer uten at termiske og mekaniske

konstruksjonsverdier overstiges basert på reserve

beskyttelsens betjeningstid.

• Jordingssystemet skal opprettholde funksjonaliteten

i den beregnede installasjonens levetid med de

mekaniske påkjenninger som det må regnes med

og i de korrosive omgivelser som må påregnes.

5

5.2 Dimensjonering med hensyn

til korrosjon og mekanisk styrke

• Jordelektrode

– Tillegg C

• Jordingsledere

– kobber: 16 mm²

– aluminium: 35 mm²

– stål: 50 mm²

6

Annex CMateriale Type av elektrode

Minste størrelse

Leder Belegg/mantel

Diamet

er (mm)

Tverrsn

itt (mm2)

Tykkelse

(mm)

Enkelt-

verdier (μm)

Middelverdie

r

(m)

Stål

Varm-galvanisert

Bånd b 90 3 63 70

Profil (inkl. plater) 90 3 63 70

Rør 25 2 47 55

Rund stang for jord–

elektrode (jordspyd)

16 63 70

Rund leder for

horisontal jord-

elektrode

10 50

Med blymantel a

Rund leder for

horisontal jord–

elektrode

8 1000

Med ekstrudert

kobbermantelRund stang for jord-


15 2000

Med elektrolytisk

kobbermantelRund stang for jord-


14,2 90 100

Kobber

Blank

Bånd 50 2

Rund leder for

horisontal jord-

elektrode

25 c

Flertrådet leder 1,8 d 25

Rør 20 2

Fortinnet Flertrådet leder 1,8 d 25 1 5

Galvanisert Bånd 50 2 20 40

Med blymantel a Flertrådet leder 1,8 d 25 1000

Rund leder 25 1000

a. Ikke egnet for direkte innstøping i betong. Bruk av bly er ikke anbefalt av miljøgrunner.

b. Bånd, rullet eller avklippet med avrundede kanter

c. Ved ekstreme forhold hvor erfaring viser at risiko for korrosjon og mekanisk skade er svært liten kan16 mm² anvendes.

d. For enkelt leder 7

5 Design av jordingssystem• Tabell 1 - Relevante strømmer for

utførelse av jordingsanlegg

• b Om det ikke er automatisk utkopling av jordfeil, er behovet

for å vurdere dobbel jordfeil avhengig av driftserfaringer.

• I"kEE Feilstrøm ved dobbelt jordfeil beregnet i henhold til NEK EN 60909 (for

I“kEE kan 85 % av den initielle symmetriske kortslutningsstrøm brukes som en

høyeste verdi)

• r Reduksjonsfaktor (se Tillegg I)

• IC Beregnet eller målt kapasitiv jordfeilstrøm

8

Type høyspenningssystem

Relevant for termisk

belastning a eRelevant for jord-

potensialstigning og

berøringsspenninger

Jord

elektrode

Jordings-

leder

Systemer med isolert nøytralpunkt

I"kEE I"kEE IE = r ∙ IC b

Flere samtidige feil

• Jordfeil vil føre til

spenningstigning mot jord på

friske faser. Dette kan føre til

overslag der man ikke har nok

isolasjon.

– Feiljusterte gnistgap

– Skog som er for nærme

– Defekte isolatorer

– osv

R S

T

24 kV

Friskt nett

R S

T

24 kV

Jordfeil

9

2-polt jordfeil• Eksempel:

– Tre på ene fasen som fører til spenningstigning på friske

faser og tenning av feiljustert gnistgap ved transformator.

UE

UE

132/22 kV 22/0,23 kV

10

11

NEK440 – Tillegg D.

A= er arealet i kvadratmillimeterI = er lederens strøm i ampere (effektivverdi)t = er feilstrømmens frakoblingstid i sekundK = er en konstant avhengig av materialet i den strømbelastede delen. Tabell B.1 gir verdien for de vanligste materialtypene ved en antatt starttemperatur på 20˚Cβ = er den inverse temperaturkoefficienten ved 0˚C for materialet i den strømbelastede delen (se tabell B.1)Θi = er starttemperaturen i grader Celcius. Verdiene kan hentes fra bilag A i IEC 60287-3-1. Om verdier mangler i de nasjonale tabellene skal 20˚C antas som grunnens temperatur ved 1 meters dybde Θf = er sluttemperaturen i grader Celcius.

i

f

t

K

IA

ln

• Formel skal anvendes primært under 5

sekunder, men kan også anvendes for tider

over:

• Ved utkobling på 1 sekunder og I’’kEE = 500

A er kravet til tverrsnitt =2,8 mm2 Cu

• Formelen blir kun dimensjonerende ved

høye strømmer og lang utkoblingstid. For

eks. Ved HS topolt jordfeil.

Tillegg D

12

Tabell D2

• Linjene 1, 3 og 4 gjelder for

en sluttemperatur på 300 oC, linje 2 gjelder for 150 oC

• 1 Kobber, blank eller

forsinket

• 2 Kobber, fortinnet eller med

blymantel

• 3 Aluminium, bare

jordingsledere

• 4 Galvanisert stål

13

5.4 Dimensjonering med

hensyn på berøringsspenning

• Tilfredsstillende jordingsanlegg:

1. Global jord

2. UE<2*UTp

3. UE<4*UTp

4. Bevise at UT<UTp

14

IE

UE

UT

ZE

Tilatt berøringsspenning U Tp

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1 000

10 100 1 000 10 000

Tid i ms

Spenning i V

UTp

IE

UE

Personsikkerhet

IE

Motstand i kroppen

Motstand i skotøy

Motstand i til jord Jordelektrode

Sann jord

15

Potensialutjevning

IE

IE

UE

16

IE

UE

Isolerende matte

IE

17

Hvorfor går dette bra?

22 kV

Dårlige jordingsforhold

IE

IE

UE

UE

UT

UT

19

Dokumentere UT < UTP

• Tema:

– Dokumentere at UT < UTpIE

UE

UT

20

• Ved fastsetting av den reelle berøringsspenningen (UT)

kan tilleggsresistanser som sko, underlag av grus og

lignende inkluderes.


NEK 440 bilag B

UvTp Spenningsforskjell som virker som en

spenningskilde i berøringskretsen (≈UE)

ZT Total kroppsimpedans

IB Strøm som flyter gjennom kroppen

UTp Tillatt berøringsspenning, spenningen over

den menneskelige kropp

RF Tilleggsresistans (RF = RF1 + RF2)

RF1 For eksempel motstand av fottøyet

RF2 Resistans til jord fra stedet der man står

S Resistiviteten av jorden nær overflaten i en

installasjon (i Ωm)

tf Feilens varighet

21

IB

UvTp

ZT UTp

RF1

RF

RF2


Tilleggsresistans :

22

IB

UvTp

ZT UTp

RF1

RF

RF2

IB = per definisjonT

T

Z

U

)1()()(

)()()( 21

T

FfTfvTp

BFFfTfvTp

Z

RtUtU

IRRtUtU

RF = RF 1 + RF 2 = RF1 + 1,5 m-1 x ρS

MERKNAD - RF1 = 1000

representerer en

gjennomsnittverdi for

gamle og våte sko. Høyere

verdier for fottøyresistans

kan bli brukt om det er

hensiktsmessig.

Kurven viser berøringsspenning ved ulike verdier for tilleggsresistanser som funksjon av tiden


23

Forventet tillatt berøringsspenning UvTp

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

10 100 1000 10000

Tid i ms

Sp

en

nin

giV

(5)

(1)

(2)

(3)

(4)

(1): Tillatt berøringsspenning i følge 4

(2): RF =750 (RF1 =0 , s =500m)

(3): RF =1750 (RF1 =1000,s =500 m)

(4): RF =2500 (RF1 =1000,s =1000 m)

(5): RF =4000 (RF1 =1000,s =2000 m)


• Eksempel:

– Du skal bygge ut et hyttefelt der

jordresistiviteten er høy og det er problem

å få til lav nok berøringspenning i

nettstasjonen.

• Jordresistivitet 7000 Ωm

• Utkoblingstid ved jordfeil 5 sek

• Hva blir kravet til berøringspenning?

24


1000 Ω for sko

25

1267111087

9098

7265

5242

3367

2299

1382

1052

767

482 463

50

100

200

400

800

1600

3200

6400

12800

0,04 0,08 0,14 0,2 0,29 0,39 0,49 0,64 0,72 1,1 5 10

2*Utp

4*Utp

700 ohm m

3600 ohm m

7000 ohm m


• Eksempel:

– Du skal dokumentere berøringspenning i

en kraftstasjon uten gjennomgående jord.

• Jordresistivitet 20 000 Ωm

• Utkoblingstid ved jordfeil 10 sek

• Jordfeilstrøm Ic = 30 A

• Overgangsmotstand ca 20 Ω

• UE=30 A* 20 Ω= 600V

• Er dette ok?

26


1000 Ω for sko

27

13453

8567

5824

3471

2625

1897

1159 1113

50

100

200

400

800

1600

3200

6400

12800

0,04 0,08 0,14 0,2 0,29 0,39 0,49 0,64 0,72 1,1 5 10

2*Utp

4*Utp

700 ohm m

3600 ohm m

7000 ohm m

20000 ohm m

6. Tiltak for å hindre overført potensial

• Hvor jordingssystemer for høy- og lavspenning

befinner seg i nærheten av hverandre og ikke danner

et globalt jordingssystem, kan deler av

jordpotensialstigningen (EPR) i

høyspenningssystemet kunne overføres til

lavspenningssystemet. To måter å håndtere dette på

er:

a) sammenkobling av alle høy- og lavspennings

jordingssystemer;

b) adskillelse av jordingssystemet for høy- og lavspenning.

28

Berøringsspenning/Spenningspåkjenning

29

132/22 kV 22/0,23 kV

Tabell 2 – Minimum krav for sammenkobling av lav- og høyspennings

jordingssystem basert på grensene for jordpotensialstigning (EPR)

Type lavspenningssystem a, b

EPR krav

Berøringsspenning Spenningspåkjenning c

Feilvarighet

tf ≤ 5 s

Feilvarighet

tf > 5 s

TT Gjelder ikke EPR ≤ 1 200 V EPR ≤ 250 V

TN EPR ≤ F × UTP d, e EPR ≤ 1 200 V EPR ≤ 250 V

IT

Distribuert beskyttende

jordlederSom for TN system

EPR ≤ 1 200 V

EPR ≤ 250 V

Ikke distribuert beskyttende

jordlederGjelder ikke EPR ≤ 1 200 V EPR ≤ 250 V

a. For type lavspenningssystem, se NEK IEC 60364–1.

b. For IKT-utstyr, vises til direktiver fra ITU.

c. Grensene kan økes om hensiktsmessig LV utstyr er installert eller EPR kan erstattes av lokale potensial forskjeller basert på

målinger eller utregninger.

d. Dersom PEN eller N-leder i lavspenningssystemet kun er forbundet til jord i høyspenningsanleggets jordingssystem, skal

verdien av F være 1.

e. UTp

kan hentes fra figur 4.

MERKNAD – Typisk verdi for F er 2. Høyere verdi for F kan benyttes når PEN-leder er forbundet til jord på flere steder. For visse typer

jordsmonn, kan F ha verdi opp til 5. Det er nødvendig å ta spesielle hensyn ved jordsmonn med store forskjeller i resistivitet og når det øver ste

laget har høyest resistivitet. Berøringsspenningen i slike tilfelle bli over 50 % av EPR.

30

Oppsummering

• Normen gir utvidede muligheter.

• Noen personer må ha ansvaret for

jording.

• Man må ta tak i de virkelige problemene.

• Kunnskap om prosjektering, bygging og

dokumentasjon må ut i hele

organisasjonen.

31

32

• 8008 Utregning av overgangsmotstand til jord - nedlasting av program

• 8010 Jordingsystem - Prosjektering

• 8011 Jordingssystem – Montasje

• 8012 Overspenningsbeskyttelse av anlegg - Prosjektering

• 8020 Overspenningsvern - Valg av HS vern

• 8021 Overspenningsvern - Valg av LS vern

• 8022 Jordelektrode - Montasje

• 8024 Overspenningsvern - Montasje

• 8026 Måling av jordresistiviteten - Wenners metode

• 8027 Logg for måling av jordelektrode

• 8029 Måleprotokoll Wenners metode

• 8028 Måling av jordelektrode/jordsystem

• 8031 Jordfeil søking i 230V nettet

• 8040 LS Distribusjonsnett - Brosjyre jordfeil

• 8073 Driftsmerking av jordingssystem

REN blader jordingREN blad nr

32

jording av stasjonsinstallasjoner med spenning over 1 kv ... · kee feilstrøm ved dobbelt jordfeil...

Documents