|
||||||||||||||||||
|
IT-systemjording
IT-systemet er en af 3 systemjordinger, hvorved elektriske lavspændingsnet udføres. De øvrige systemjordinger kaldes for henholdsvis TT og TN. Et af de få steder i Europa, hvor IT-systemet er anvendt i større udstrækning, er i Norge. Ellers finder det primært anvendelse i enkelte installationer, eller evt i dele af en installation, i fx virksomheder, hospitaler, lufthavne mv. IT-systemjording karakteriseres ved, at forsyningstransformatoren, til forskel fra øvrige nævnte systemjordinger, er isoleret fra jord, evt forbundet til jord gennem en større modstand (1000 ohm eller mere).
Hvorfor IT-systemjording?Hovedmotivet for valg af IT-systemjording, i fx en virksomhed, er driftssikkerhed. Har en virksomhed en produktion, hvor et pludseligt nedbrud pga en elektrisk fejl er kostbar, kan IT-systemet vise sig fordelagtigt. En første isolationsfejl får nemlig ikke umiddelbart nogle følger. Først ved isolationsfejl nummer 2 kobler overstrømsbeskyttelsesudstyr, eller en fejlstrømsafbryder, elektriciteten fra i fejlramte strømkredse. En indikation af optisk eller akustisk art ved første fejl gør, at produktionen kan afsluttes kontrolleret og den opståede defekt kan rettes ved førstkommende lejlighed.Det elektriske system på skibe er af sikkerhedsmæssige årsager ligeledes baseret på et isoleret net. En uvarslet udkobling af fx et styremaskinanlæg ved manøvrer gennem snævert farvand kunne blive skæbnesvanger. Elektriske fejl i form af direkte kortslutninger mellem spændingsførende ledere, eller ødelagte komponenter, kan IT-systemjording dog ikke råde bod på. Om IT-systemjording kan gøre en forskel i en given installation, må bero på, hvilken type fejl der typisk opstår. Systemjordinger og første fejlBåde ved TT- og TN-systemjording resulterer 1. afledningsfejl i en øjeblikkelig afbrydelse af elektriciteten i den fejlramte strømkreds.
Ifølge SB-A6 § 413.1.5.3 skal følgende betingelse være opfyldt ved første fejl i et IT-system: RA x Id ≤ 50 VProduktet af summen af jordelektrodens overgangsmodstand til jord og modstanden i beskyttelseslederen til de udsatte dele RA, og fejlstrømmen ved den første fejl med ubetydelig impedans mellem en faseleder og en udsat del Id, skal være mindre end eller lig med 50 V. Man vil med andre ord ikke risikere, at der kan opstå berøringsspændinger i systemet på over 50 V ved den første fejl. Modstanden i beskyttelsesledere (fx 12,1 ohm pr km for 1,5 mm2 Cu) er almindeligvis ubetydelig i forhold til en jordelektrodes overgangsmodstand til jord, så formlen siger i høj grad noget om, hvilken overgangsmodstand til jord, der er påkrævet, afhængig af størrelsen af den kapacitive jordslutningsstrøm, der opstår ved en afledningsfejl i installationen. På en eksisterende IT-installation kan denne jordslutningsstrøm (ladestrøm) måles ved at lægge en fase til jord og måle den strøm der går gennem fejlstedet, en strøm der fx forøges kontrolleret ved hjælp af en variabel modstand. Målingen kan vise sig forskellig afhængig af, hvilken fase der lægges til jord. Beregning af et isoleret nets kapacitive jordslutningsstrømVed en IT-installation på tegnebrættet kan kablernes kapacitive jordslutningsstrøm IC ved en afledningsfejl beregnes.IC = 3·IC0IC0 er Et kabel kan fx jf datablad have en driftskapacitans C på 0,2 µF pr km (også benævnt synkronkapacitans eller drejestrømskapacitans). Det er imidlertid nulkapacitansen C0, der har interesse. For et kabel, der har en skærm omkring hver enkelt leder, er driftskapacitansen lig med nulkapacitansen. For et kabel med fælles skærm omkring de spændingsførende ledere, er nulkapacitansen lig med det halve af driftskapacitansen. Øvrige andele af driftskapacitansen udgøres i dette tilfælde af kapacitanser mellem lederne indbyrdes. Et almindeligt installationskabel uden skærm hører snarere til sidstnævnte kategori fremfor førstnævnte og denne antagelse ligger til grund for nedenstående regnestykke. Er der fx i et IT-system udlagt 10 km uskærmet kabel med en driftskapacitans på 0,2 µF pr km, må disse kabler i alt repræsentere en driftskapacitans på 2 µF og en nulkapacitans på 1 µF. Nulkapacitansen C0 repræsenterer følgende impedans XC0 ved 50 Hz: XC0 = 1/(2 · π · f · C0) = 1/(2 · π · 50 · 1 · 10-6) = 3183 ΩHermed kan IC0 udregnes. Mellem hver fase og jord er der fasespændingen Uf lig med 230 V. IC0 = Uf / XC0 = 230/3183 = 0,072 AEndelig kan kabelsystemets samlede kapacitive ladestrøm IC ved en afledningsfejl beregnes: IC = 3·IC0 = 3· 0,072 = 0,217 ADiverse komponenter og brugsgenstande på nettet vil bidrage med yderligere lækstrømme. Endvidere kunne en forvrænget spændingskurve med overharmoniske også forøge ladestrømmen. Hvis ovenstående udregning var udtryk for den jordfejlstrøm, der kunne opstå ved en afledningsfejl, ville en overgangsmodstand til jord for installationens jordelektrode på højst 230 ohm være påkrævet, jf tidligere nævnte formel. IsolationsovervågningsudstyrVed IT-systemjording skal der etableres et isolationsovervågningsudstyr, jf SB-A6 § 413.1.5.4. Herved gives der melding om en første afledningsfejl, der således kan afhjælpes inden en evt fejl nummer 2 ville få en del af systemet til at koble ud. Fejlindikationen kunne i princippet udføres med 3 glødelamper koblet i stjerne med en fase til hver lampe.
IT-systemjording og nulledereOvenstående lampesystem ville ikke give indikation af en afledningsfejl fra nullen, såfremt denne var fremført. Ifølge SB-A6 § 473.3.2.2 anbefales det kraftigt at undlade fremføring af nullederen ved IT-systemjording. Hvis den alligevel fremføres skal der foretages overstrømsdetektion i nullederen. Det vil i praksis sige brug af 4-polede automatsikringer (efter sigende skelnes der mellem 4-polede automater og automater mærket 3-pol + N, hvor sidstnævnte type ikke detekterer overstrømme i nullen) eller maksimalafbrydere. Smeltesikringsgrupper har af gode grunde aldrig en sikring i nullen.Hvis en IT-systemjordingsinstallation bliver udført med nullen fremført, og med overstrømsbeskyttelsesudstyr i form af smeltesikringer, kunne man forstille sig, at der på en brugsgenstand skete en fejl fra nul til stel (1. fejl), fx på en strømkreds med en 10 A gruppe med 1,5 mm2 ledning. Skulle der opstå en fejl nummer 2, en fase blev fx lagt til stel på en anden brugsgenstand, for eksemplets skyld en 63 A gruppe, ville førstnævnte 1,5 mm2 kabel være kortslutningsbeskyttet af en 63 A sikring med risiko for et for stort energigennemslip I2t i fejltilfælde (opvarmning af kablet). Fejlsløjfen ville gå fra fase til stel på den ene brugsgenstand, videre gennem beskyttelsesledere til den anden brugsgenstands stel og endelig nå nullen. Sløjfen, med fasespændingen som drivkraft, ville først blive brudt når 63 A sikringen smeltede pga den manglende overstrømsdetektion i nullen i 10 A gruppen. Hvis nul- og PE-leder er kortslutningsbeskyttet med de forskellige kombinationer af fejl der kan opstå, kunne der i princippet godt bruges smeltesikringer, jf nævnte § 473.3.2.2.
Anden fejl ved IT-systemjordingHvis en første fejl ikke bliver afhjulpet inden en fejl nummer 2 når at indtræde (en 2. afledningsfejl fra en spændingsførende leder forskellig fra første fejl), skal der ske en øjeblikkelig udkobling ved fejl nummer 2.Der skelnes mellem IT-systemjording, hvor udsatte dele er jordforbundet i grupper eller enkeltvis, og installationer, hvor alt er jordforbundet samlet. Jordforbindelse gruppe- eller enkeltvisI tilfælde af gruppe- eller enkeltvis jordforbindelse gælder betingelser for TT-systemjording ved udkobling af fejl nummer to. Fx en maksimal udkoblingstid for smeltesikringer på 5 sekunder. Endvidere gælder for TT-systemer, jf SB-A6 § 413.1.4.2:RA x Ia ≤ 50 VProduktet af jordelektrodens overgangsmodstand til jord og modstanden i beskyttelseslederen til de udsatte dele RA og beskyttelsesudstyrets udløsestrøm Ia (ved 5 sekunder for smeltesikringer, ved øjeblikkelig udkobling for automater og maksimalafbrydere og mærkeudløsestrømmen IΔn i tilfælde af, at en fejlstrømsafbryder skal sørge for den automatiske udkobling), skal være mindre end eller lig med 50 volt. Formlen minder om formlen nævnt ved betingelsen ved første fejl, og det er den samme jordelektrodes overgangsmodstand til jord, der indgår i de to formler. Jordforbindelse samletI varianten, hvor alt i installationen er indbyrdes jordforbundet, skal en række udkoblingstider, der dels afhænger af nominel spænding, dels afhænger af, om nullederen er fremført eller ikke, overholdes, jf SB-A6 § 413.1.5.6. Fx tiden 0,8 sekunder ved et 230/400 V system med nulleder fremført og 0,4 sekunder uden nulleder fremført. Da IT-systemjording i denne konfiguration efter første fejl betragtes som et TN-system, tillades i visse tilfælde tider op til 5 sekunder, jf SB-A6 § 413.1.3.5Hvis nullederen ikke er fremført gælder følgende betingelse (undersøgelse af, om beskyttelse mod indirekte berøring ved anden fejl ved automatisk afbrydelse af forsyningen er opfyldt): ZS ≤ U / (2 x Ia)Impedansen i fejlsløjfen bestående af faselederen og beskyttelseslederen i strømkredsen, ZS, skal være mindre end eller lig med netspændingen U divideret med 2 gange den strøm Ia, der vil forårsage afbrydelse af strømkredsen indenfor tilladelig tid. Faktoren 2 i formlen tager højde for, at fejlene sker i to forskellige strømkredse, hvorfor ledningslængden i fejlkredsen forøges (dog ikke nødvendigvis til det dobbelte, som faktoren 2 antyder). Faktoren tager ikke højde for eventuelle forskellige kabellængder og tværsnit i de forskellige strømkredse, men hvis udsagnet er sandt for samtlige strømkredse (udgående fra samme tavle) vil mindst én af de fejlramte grupper ved fejl nummer to koble ud og man er tilbage ved situationen med kun én afledningsfejl i systemet. Hvis nullederen er fremført ændres formlen til følgende: Z'S ≤ U0 / (2 x Ia)Impedansen i fejlsløjfen bestående af nullederen og beskyttelseslederen i strømkredsen, Z'S, skal være mindre end eller lig med fasespændingen U0 divideret med 2 gange den strøm Ia, der vil forårsage afbrydelse af strømkredsen indenfor tilladelig tid. Netspændingen U er her skiftet ud med fasespændingen U0, da fejl nummer 2 med nullederen fremført risikerer at skulle brydes med denne spændingsforskel som drivkraft. Interne links til emner i denne artikel:
|