Fördelningsteknik LSP

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Fördelningsteknik LSP

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Fördelningsteknik LSP

Ralf Späth,projektledare

Magnus Engström, produktchef

Ingemar Malmland,produkt- och marknadschef

Bo Borgquist,Sverigeansvarig

Leif Lundberg, specialist

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd i nät med övertoner

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Olika typer av jordfelsskydd

Traditionella jordfelsbrytare

Elektroniska jordfelsreläer

Jordfelsmodulerför effektbrytare

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Hur fungerar jordfelsskyddNL2 L3

L1

L1

NL2 L3

1

23

4

5

6

7

8

1. Mekanism 2. Tripprelä 3. Motstånd (testkrets)4. Testknapp 5. Testkrets 6. Primärlindning7. Toroid 8. Sekundärlindning

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Hur fungerar jordfelsskydd

A0

2

8

6

Olika primärströmmar = jordfel = utlöst JFB

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Olika typer av jordfelsbrytare

• Typ AC– Enbart skydd mot växelströmsfel

• Typ A– Skydd mot växelströmsfel samt pulserande likströmsfel

• Typ B– Skydd mot växelströmsfel, pulserande likströmsfel samt rena

likströmsfel

• Typ S– Selektiva versioner av typ AC och A, med korttidsfördröjning

• Immuna varianter– Immuniserade varianter av typ A, anpassade för svårare drifter

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

När måste jordfelsskydd användas?

• Generellt gäller kapitel 413 i SS 436 40 00

– Skydd mot indirekt beröring, max beröringsspänning

• Specifika krav finns dels i kapitel 55 (nödkraft, generatorer) samt i del 7 (särskilda slag av elinstallationer)

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd i nät med störningar

• Störningar som kan lösa ut jordfelsskydd

– 50 Hz och transienta läckströmmar

– Högfrekventa läckströmmar

– Åsknedslag

– Startströmmar/inkopplingsströmmar

• Störningar som inte har någon effekt på jordfelsskydd

– Övertoner

– Spänningsvariationer

– Kortslutningar (mellan aktiva ledare)

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

R

Jordfelsskydd i nät med störningar

• 50 Hz och transienta läckströmmar

– Källa: kabelkapacitansen och kondensatorer i t.ex. EMC-filter

– Risk: obefogade utlösningar vid start, frånslag eller under drift

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd i nät med störningar

• Högfrekventa läckströmmar

– Källa: kabelkapacitans och t.ex. switchade nätaggregat, frekvensomformare o.s.v.

– Risk: obefogade utlösningar under drift

Switchatnätaggregat

Last

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd i nät med störningar

• Åsknedslag

– Källa: blixtström som leds till jord

– Risk: obefogade utlösningar under åskväder

Last

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

0s 0.2s 0.4s

0

A

Jordfelsskydd i nät med störningar

• Startströmmar/inkopplingsströmmar

– Källa: transient överström (t.ex. spänningssättning av transformator)

– Risk: obefogad utlösning vid start

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd i nät med störningar

• Övertoner

– Källa: övertonsgenererande utrustning i nätet

– Risk: den naturliga läckströmmen inkluderar övertoner, men övertonerna i sig har ingen inverkan på jordfelsskydd

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd i nät med störningar

• Spänningsvariationer

– Källa: inkoppling av stora laster kan generera spänningsfall

– Risk: ingen inverkan på jordfelsskydd

• Kortslutningar (mellan aktiva ledare)

– Källa: isolationsfel, handhavandefel eller annat fel som skapar kontakt mellan aktiva ledare (faser och neutralledare) och löser ut kortslutningsskyddet

– Risk: ingen inverkan på jordfelsskydd

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Frekvensomformarens funktionssätt

• Frekvensomformarens kritiska egenskaper:

– 50 Hz läckström

– Högfrekvent läckström

– Fel på motorsidan

• Rekommendationer för kombination av jordfelsskydd och frekvensomformare

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

+

-

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Principskiss över en frekvensomformares funktion

Likriktare DC buss MotorVäxelriktare

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

0.0s 0.02s

0

0.0s 0.02s

0

Enfas: Trefas:

Övertonsströmmar är inte en orsak till obefogade utlösningar!

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Vågform: matningsström

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

0 0.005s 0.01s 0.015s 0.02s

0

I ch

V ch

Switchfrekvensen genererar störningar

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Vågform: motorspänning och -ström

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Frekvensomformarens kritiska egenskaper:

– 50Hz läckström

– Källa: kondensatorer i EMC filter

– Risk: obefogad utlösning av jordfelsskydd

EMC filterJordfelsskydd

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Frekvensomformarens kritiska egenskaper:

– Högfrekvent läckström

– Källa: kabelkapacitansen och switchningen

– Risk: obefogad utlösning av jordfelsskydd

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Exempel:

Omformare: 2,2 kW

Huvudspänning: 400 V trefas

Jordningssystem: TN-S

Motorfrekvens: 40 Hz

PWM frekvens: 4 kHz

Skärmad kabel: 5 m

Resultat

RMS: 85 mA

0-1 kHz: 3 mA

1-10 kHz: 50 mA

10-150 kHz: 70 mA

> 150 kHz: 10 mA

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Frekvensomformarens kritiska egenskaper:

– Högfrekvent läckström

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Relevanta parametrar

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Frekvensomformarens kritiska egenskaper:

– Högfrekvent läckström

Spänning

400 V 1

230 V 0,2

Effekt

2,2 kW 1

0,75 kW 0,7

Jordningssystem

TN-S 1

TT 0,8

IT 0,2

Switchfrekvens

1 kHz 0,7

4 kHz 1

16 kHz 2,2

Motorfrekvens

5 Hz 2,25

10 Hz 1,5

20 Hz 0,75

30 Hz 0,75

40 Hz 1

50 Hz 0,6

Kabel

skärmad 1

oskärmad 0,8

Kabellängd

2 m 1

5 m 1

20 m 4

135 m 20

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

M o to r

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Frekvensomformarens kritiska egenskaper:

– Fel på motorsidan

– Konsekvens: felström med mycket komplex vågform

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

0.0s

A

0.02s

0

0.1

0.3

0.0s 0.02s

0

0.1

0.3

A

Enfas Trefas

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Frekvensomformarens kritiska egenskaper:

– Fel på motorsidan

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Rekommendationer för kombination av jordfelsskydd och frekvensomformare:

– Ta reda på om ett 30 mA jordfelsskydd verkligen är nödvändigt

– Anslut endast en frekvensomformare till ett 30 mA jordfelsskydd

– Använd “immuna” jordfelsskydd

– Ta reda på om ett extra EMC-filter verkligen är nödvändigt

– Sänk PWM frekvensen

– Använd så korta kablar som möjligt

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd och frekvensomformare

• Rekommendationer för kombination av jordfelsskydd och frekvensomformare:

– Säker utlösning i händelse av fel på motorsidan:

• Felström med mycket komplex vågform

• Ingående komponenter har olika amplitud beroende på frekvensomformarens driftläge

– Standardisering av jordfelsskydd

• Den existerande standarden (SS EN 61008/9) som definierar de olika typerna av jordfelsskydd tar inte hänsyn till felströmmar med dessa vågformer ...

Arrangeras av Voltimum.se – portalen för elproffs

Jordfelsskydd i nät med störningar

• Slutligen, tänk på att:

– Övertoner är inte en orsak till obefogade utlösningar av jordfelsskydd. Jordfelsskydd ser bara läckströmmar till jord

– Jordfelsskydd ger en betydligt större personsäkerhet i en anläggning, men undvik att installera dem i anläggningsdelar med kända störkällor

– Alla apparater och kablar har en naturlig läckström till jord, därför kan man behöva dela upp anläggningen på flera jordfelsskydd

– Decentralisera jordfelsskydden!

– En bra anläggning har hög säkerhet och hög tillgänglighet - du väljer!