Risk för personskada vid fel i elanläggningar

TSN Seminarium

2018-11-07

Elektriska krav på elanläggning

> Elanläggning skall vara så utförd att vid fel på anläggningen otillåtna spänningar i utsatta delar förebyggs både till storlek och varaktighet.

> Luftledning och jordfel

Vad är jordfel?

> En strömgenomgång från en faslina till jord – normalt via stolpen.

Varför blir det jordfel?

> Spänningen över t.ex. en isolatorkedja blir för hög

> Blixnedslag direkt i faslina

> Blixtnedslag i topplina eller stolpe (backöverslag)

> Kopplingar i nätet (kopplingsöverspänningar)

> Isolationen blivit försvagad

> Nedsmutsning

> Is och snö

Blixtnedslag

> A – Jordelektrod

> Låg impedans till jord

> B – Topplina

> Fångar upp blixten

> Skyddar faslinorna

> Leda bort blixtströmmen

Jordfel i en direktjordadhögspänningsanläggning> Stolpen blir spänningssatt p.g.a. en ljusbåge från faslinan

> Mycket höga jordfelströmmar

> Kan ge stora konsekvenser om det är fel på jordningen

Direktjordad anläggning

Transformator TransformatorLedning

> Systemspänning

0,4 kV och >100 kV

Direkt- och impedansjordat

> Direktjordat

> 0,4 kV och >100 kV

> Impedansjordat

> 1 kV – 100 kV

Z

Risk för personskada vid jordfel

> Vid jordfel i en direktjordad anläggning finns en risk för person- eller sakskada

> Lag, förordning och föreskrifter

> Elsäkerhetslag (2016:732)

> Elsäkerhetsförordning (2017:218)

> 7 § Om en högspänningsledning ingår i en direktjordad anläggning där det vid enfasigt fel kan uppkomma jordslutningsström med större styrka än 500 ampere, får ledningen inte tas i bruk innan Elsäkerhetsverket gett tillstånd till det (drifttillstånd).

> ELSÄK-FS 2008:1

Jordfel vid en stolpe

> Lokala problem vid stolpe eller längs linjen

> Steg- och beröringsspänningar

> Problem långt från ledning, minst 1 km

> Beröringsspänningar i lågspänningsnät

> Störningar på teleledningar

Steg- och beröringsspänning

> Enligt ELSÄK-FS 2008:1 skall spänningen inte överskrida 600 V mätt med en voltmeter över 3000 Ωresistans.

> Beröringsspänningen skall vara max 600 V

> Stegspänning skall vara max 600 V

> Gäller för direktjordade högspänningsanläggningar med maximalt 0,5 s frånkopplingstid för jordfel

Statistik Jordfel – direktjordade system

Jordfelsströmmar – utan topplina

> Spänningssättande ström = 3I0

> 3I0 = Ia + Ib + Ic

Strömfördelning vid jordfelStällverk

3I0A3I03I0B

(1 − r)×3I0A

Ström till jord genom marklinenätet

Total ström till jord, IE IE = r×(3I0A + 3I0B)

3I0B 3I0A

(1 − r)× 3I0B

r = reduktionsfaktor

markledare

nedledare

toppledare

Reduktionsfaktor

> TSN meddelande nr 20

Jordfelsströmmar – med topplina> Spänningssättande ström = 40 % till 90 % av 3I0

> Returströmmen går tillbaka till transformatorns nollpunkt via:

> Väg 1: Topp- och markledare, 10% till 60%

> Väg 2: Marken, 40% till 90% (Den andelen är spänningssättande)

Överspänningar vid jordfel

Rj

Markpotential som funktion av avstånd från jordfel

Verklig markpotential som funktion av avstånd från jordfel

Inducerad spänning

E = I * Z * L

Jordresistivitet och tjäle

Beröringsspänning

Närhet till direktjordad kraftledning (130-400 kV)

> Mellanspänning (1-35 kV)

> Lågspänning (0,4 kV)

> Teleledning

> Rörledning av metall

> Stängsel

> Belysningsmast

> Byggnad

Närhet till kraftledning

Jordtagsspänning vid jordfel

> Stegspänning (A)

> Spänning mellan fötter

> Beröringsspänning (B)

> Spänning mellan hand och fot

Rod electrode

Surface potentialwith rod electrode

Touch voltage (VT)

Step voltage (Vs)

B A

Ground potential rise VE

IF

Exempel på potentialyta vid jordfel

Jordfelets påverkan långt från felstället

Beröringsspänning

Beröringsspänning

Innehavarens allmänna skyldigheterInnehavaren ska;

> Fortlöpande kontrollera starkströmsanläggningen eller elektrisk utrustning så att den ger betryggande säkerhet på person eller sakskada (§§ 6, 19 Elsäkerhetslagen)

Åtgärder mot spänningssättning

> Isolertransformator

> Särjordning av lågspänningsnät

> Isolering av längre metallstrukturer

> Jordning på fastigheten

> Isolering och potentialutjämning

> Mer genomtänkt jordningsstrategi

> (mätning)

Lågspänning (0,4 kV)

> Samjordad, särjordad eller isolerad?

> Medföljande marklina?

> Korsningar, avstånd (TSN nr 21)

Direktjordade system

> Stor jordfelsström

> Hög potentialhöjning av mark

> Steg- och beröringsspänning

> Lägre spänningshöjning på friska faser vid jordfel medför låga isolationskrav relativt isolerade system

> Ingen självsläckning av ljusbåge

> Inducerade störningar på teleledningar

Jordfelsströmmar längs en ledning