Jordfel i högohmigt jordadade nät

Innehåll

I Sverge drivs de flesta högspänningsnäten högohmigt jordade.

Därmed ökas säkerheten för person och egendom.

Normalt är systemjordpunkten förbunden med jord via en spänningtransformator.

Olika metoder för att minska jorflelströmmen beskrivs

 

Sidan är under utabetande!

 

 

Allmänt

Allmänt

 Definition av jordfel

Med jordfel i reläskyddssammanhang avses att en ledare fått kontakt med jord d.v.s. marken, som vi står på. Detta kan t.ex. bero på brister i isolationen eller att en luftledning fallit ner på marken eller ännu värre att en människa kommit i kontakt med spänningsförande ledare.

Ibland uppstår direkt kontakt (kortslutning) ibland finns ett övergångsmotstånd till jord.

Reläskyddens uppgift är att så snabbt som möjligt koppla bort den del som har jordfel. I vissa sammanhang tillåts fortsatt drift med bestående fel, men det skall indikeras och signaleras.

Avsnittets omfattning

De elektriska föreskrifterna innehåller vilka krav som gäller vid jordfel.

Kraven är beroende på anläggningens typ och hur systemnollpunkten jordats.

I princip finns skilda regler för olika typer av nät:

  • Mycket låg spänning (< 50 volt)
  • Lågspänning (upp till 1000 V) - berörs inledningsvis
  • Högspänning upp till 25 kV – detta avsnitt
  • Högspänning över 25 kV - delvis i detta avsnitt
  • Direktjordade högspänningsnät
  • Högspänning över 400 kV
  • Järnväg, spårväg, tunnelbana, trådbuss
  • Fartyg och luftfartyg
  • Andra fordon

Detta avsnitt behandlar normala eldistributionsanläggningar framförallt högohmigt jordade fördelningsledningar för 6, 12, 24 kV. Det baseras på trefassystemets speciella egenskaper.

Normal direktjordad lågspänning behandlas under det separata avsnittet utlösningsvillkoret.

Specialutrustningar för industrins högohmigt jordade lågspänningsnät behandlas inte.

Direktjordade högspänningsnät (>130 kV) behandlas inte.

Järnvägens direktjordade 1 * 15 kV, 2 * 15 kV och 2 * 66 kV anläggningar för 16 2/3 Hz berörs inte; ej heller den problematik som uppkommer vid sambyggnad av högohmigt jordade 12 och 24 kV fördelningsledningar med dessa (järnvägens hjälpkraft).

 

Konventioner i detta dokument

+ plus addition                                   m = milli tusendel

- minus subration                               k = kilo tusen 103

* kryss multilplikation                         M = mega miljon 106

/ snedsstreck division

= lika med

L1, L3, L3 är beteckning på faserna (R, S, T / u, v, w / a, b, c). Faser indexeras med 1, 2, 3.

Elektriska storheter

Komponenter

Resistor R (Motstånd) vanligen svart

Induktans L (Spole) vanligen grön

Capacitans C (Kondensator) vanligen blå

Motstånd [Ohm, mΩ ,Ω, kΩ, MΩ]

Impedans Z,     Resistans R,      Reaktans XL = wL Xc= 1 / wC

w = vinkelfrekvens = 2 * p * f, där f är frekvensen vanligen 50 [Hz]

Spänning U [volt, mV, V, kV]

fas f         Uf fasspänning

huvud  Uh huvuddspänning: Uh = V3 * Uf   (V3 är roten ur 3)

Ex Ur, UL, Uc Spänningskomponenter

Ex: UL2f = fasspänning i fas 2 (Fas 2 är ofta märkt med ”S”)

Visas med (röd) öppen pil

Ström I [Ampere, mA, A, kA]

Ex. Ir, IL, Ic Strömkomponenter

Visas med (blå /violett) sluten pil

 

SYMBOLER i detta dokument

De vanligaste ekvationerna

Motstånd, Ström och Spänning

Induktiv Reaktans, Induktan

Spole: XL = w * L      UL = I * XL

Spänningen UL ligger en ¼ period före strömmen I     UL = I * wL      Vinkeln är + 90o

Resistans UR = I * R    Spänningen UR ligger i fas med strömmen I.   Vinkeln är 0o

Kapacitiv Reaktans, Kapacitans, Kondensator

UC = I * XC                 Spänningen UC ligger en ¼ period efter strömmen

XC = 1 / w * C         UC = I * wC        Vinkeln är - 90o

 

Nollpunktens jordning

Tre huvudprinciper

  • Direktjordad (direkt förbunden med jordplåt e.d.)
  • Impedansjordad (relativt hög- eller lågohmigt jordad)
  • Ojordad (mycket högohmigt d.v.s. jordad via spänningstransformator)
  • Dessutom finns en modernare variant, där jordfelströmmen är helt elliminerad och det kan göras automatiskt anpassat till nätets storlek 

Direktjordad                 Impedansjordad             Ojordad

Nollpunktens förbindelse med jord
Samma bild som ovanstående men visat på annat sätt. Till höger visas uppsidans transformatorlindningar (symboliskt). Till vänster visas aktuella lindningar med nollpunktens jordning. Den högra delen i figurerna symboliserar matande transformators uppsida. Den vänstra delen i varje figur symboliserar aktuellt nät med faserna L1, L2 och L3 (R, S, T): utgående ledningar och matande transformators nedsida. Nollpunkterna är förbundna (Y – koppling). Direktjordning används vid normal lågspänning och högre spänning än 100 kV. Högohmig jordning (via impedans eller spänningstransformator beskrivs nedan). Den är vanlig i de flesta fördelnings – och transmissionsnät (1 ---77 kV).
Bilden visar en normal distributionstransformator D/Yn. Lågspänningsidans nollpunkt ärdirektjordad.
Matning från generator via transformator till högspänning.

Jordffel vid litet högspänningsnät (bilden ovan)

Samma transformator som i föregående exempel, men matningsriktningen är omvänd, d.v.s från lågspänning mot högspänning.

Transformatorn står på förrådet och matas från ett reservaggregat.

Spänningen har höjts till 400 V (huvudspänning). Höjts sakta annars går kanske säkringarna.

Inga ledningar är anslutna till högspänningssidan.

Vad visar en voltmeter ?      

Vad visar en amperemeter ?

Överlever gubben ?   

Här har vi huvudtemat i detta avsnitt !

Hur går strömmen ?         

Svar: Om ingen koppling till jord finns på högspänningssidan går det ingen ström. 

Spänningen beror på eventuell statisk uppladdning, men voltmetern visar nog ingenting.

Gubben har stor chans att klara sig, om inte ett annat jordfel inträffar samtidigt.

Han märker sannolikt ingenting ! Det är alltså ofarligt att ta på högspänning i detta fall.

Det är dit vi skall sträva!

Risken för ett dubbelt jordfel gör att man inte bör försöka ty det kan bli ”rysk rolett”.

Inträffas ett jorfel i någon annan fas erhålls höga strömmar (dubbelt jorfel).

Normalt ar ett ledningsnät anslutet till högspänningsisdan. Då uppkommer capacitva strömmar, som kan anta höga vörden. De beskrivs senare. 

Högspänningsnätet ovan är inte förbundet med jord (Ojordat).

Nät bör ha någon form av potentiotalförbindning med jord t.ex. en spänningstransformator. 

Jämfört med ett direktjordat lågspänningsnät där felströmmen kan bli 3 á 30 kA

har fördelningsnäten i allmänhet låga felströmmar (0 á 100 A).

Det finns en strävan att hålla felströmmarna så låga som möjligt.

Detta förklaras nedan. 

Tillåten spänningssättning                                           

Ett högspänningsnät (11 kV) matas från en D/Y- kopplad transformator. Vad blir spänningen på gubbens hand?

Tillåten spänningsättning. Mätning av av spänning oh ström

Spänningen mellan hand och fot blir: Uj = Ij * Rj                     

Gubben med instrumentet utsätts för spänningen Uj.

  • Spänningen beror på:
  • Jordfelssströmmen, Ij
  • Jordmotståndet, Rj 

Föreskrifterna (STEV-FS 1988:1 § 73a) tillåter en viss spänning, som beror på: 

v                   Dels hur snabbt jordfelet bortkopplas:

  •  inom 2 sekunder
  •  inom 5 sekunder
  •  längre tid jämförs med enbart signal: manuell bortkoppling. 

v                 Dels det skyddsjordade föremålets klassificering

  • Samjordning (hög- och lågspänningsjordning är förbundna).
  • Särjordning

      -         Lågspänningsnolla (skyddsledare och PEN-ledare)

      -         Högspänning: utsatt del i driftrum eller på plats där människor ofta vistas

      -         Övrig högspänning 

Den av jordslutningsströmmen förorsakade spänningen i de jordade delarna får uppgå till högst följande värden: 

Enpolig jordslutning frånkopplas inom:            2 s                 5 s             signaleras

–  gemensam jordning                                100 V            100 V              50 V

– skilda jordningar                                     200 V            200 V            100 V

– utsatt del i driftrum m.m.                          400 V            300 V            100 V

–  övriga delar                                            800 V            600 V            200 V

 

Uppmätning av nollpunktsspänning

Uppmätning av jorfelsström

UN: Nollpunktens spänning kan mätas på två olika sätt: Endera med en spänningstransformator i nollpunkten Eller med tre spänningstransformatorer mellan fas och jord med sekunärlindningarna kopplade i öppet delta.
Ij = Jordfelsströmmen kan uppmätas på två olika sätt: Endera med tre strömtransformatorer vars sekundärlindningar är "summaströmkopplade". eller med en kabelströmtransformator vars järnkärna omsluter alla tre faserna. (gul fyrkantt resp. grön ring på bilden).

Felfritt ojordat nät

Först studeras ett felfritt högohmigt jordat nät. Spänningen till jord hålls på nivån 0 volt genom att en spänningstransformator är ansluten i transformatorns nollpunkt.

Jorfelströmmen är 0 om det råder full symmetri.

Därefter visas förhållandena vid ett jordfel i en fas.

Inverkan av reaktor (Petersenspole) och nollpunktsmotstånd visas.

 

I ett trefassystem är fasernas spänningar förskjutna 120 grader Normalt ligger systemnollpunkten på jordpotential och fasspänningarna är lika stora. Geometriska summan av de tre fasernas strömmar noll vid ett felfritt nät.
I alla nät har ledarna en viss kapacitans till jord. Kabel mycket. Luftledning mindre (enligt litet enligt 6.11 nedan)
Jordfel i en fas vid mycket högohmigt jordat nät
Strömmar vid ett jorfel

Stumt jorfel

Övergångsmotståndet i felstället antas vara litet (Rj = 0). 

Kapacitansen Xc2 blir kortsluten.

När fasen L2 hamnar på jordpotential får nollpunkten fasspänning till jord. (UN = -UL2f).

Övriga faser får huvudspänning till jord. (UL1h = V 3 * UL1, UL2h = 0, UL3h = V3 * UL3f)

Trefassystemets symmetri är rubbad. Nu flyter ström genom felstället (Nollföljdsström). 

Strömmarna i de två faserna L1 och L2 adderas och blir vinkelrät mot                                                  

nollpunktsspänningen UN  = Uf             Ic = 3 *  UN / Xc     

 De kapacitiva strömmen Ic går via felstället genom den felaktiga fasens transformatorlindning till nollpunkten. Strömmen kan mätas av reläer och utnyttjas för borkoppling av felet.

Urladdningen av Xc2 och uppladdningen av Xc1 och Xc3 från fasspänning till huvudspänning kan mätas av snabba reläer för indikering och utlösning av felet.

Spänningen i nollpunkten kan uppmätas med ett relä och ge signal eller utlösning.

Detta behandlas i ett senare avsnitt.

Fördelningsstation med utgående ledningar (ojordat nät).

Flera trefasledningar utgående från en fördelningsstation

Strömmar i de olika trefasledningarna vid fel i en ledning

Ovanstående bild visar ett enlinjeschema för samma felfall som föregående bild, men med fyra utgående ledningar från en fördelningsstation. Jordfelet är i ledning D (Fas L2). 

Ledningarna A, B och C generar kapacitiva strömmar (i fas L1 och L2), som via felstället går tillbaka till transformatorn i ledning D (via den jordade fasen L2). 

Strömmen i ledning D blir alltid större än i någon av de övriga ledningarna. Om differensen till den största genererade kapacitiva strömmen är tillräcklig för säker reläinställning kan summa kapacitiv ström användas för indikering av felaktig ledning. Oriktat relä kan användas. Det inställs på en ström, som är högre än ledningens egna kapacitiva generering. 

Metoden kan användas vid många snarlika utgående ledningar och för jordfelsskydd i nätets yttre delar t.ex. luftledningsavgrening från ett kabelnät.

Felindikatorer, som spikas på luftledningsstolpar eller sätts i ställverk utnyttjad denna princip. 

Om ovanstående metod inte går att tillämpa måste någon annan metod användas. 

Nollpunktsspänning, UN uppstår och indikerar att det finns ett jordfel.

Man kan manuellt koppla in/ur ledningarna till dess indikeringen av jordfel försvinner. Automatik finns som gör detta.

Metod 1: Alla ledningar urkopplas och därefter inkopplas ledningarna en efter en.  När nollpunktsspänning återuppstår urkopplas den ledningen definitivt.

Metod 2: Ledningarna ur- och inkopplas en efter en. Den felaktiga urkopplas definitivt.

Den senare metoden kan tillämpas om drift med bestående jordfel är tillåten (se nedan). 

Riktade reläer för kapacitiv ström (90 o) kan införas.

De skall känna riktningen mellan nollpunktsspänningen och jordfelsströmmen. 

Nollpunktsmotstånd kan införas när strömmarna är för små för reläfunktion (se nedan).

 Kondensator i nollpunkten ökar jordfelsströmmen (rekommenderas ej).

Den kapacitiva genereringens storlek (A/ km) 

Kabel

En fabrikant uppger följande värden

                      -------------  10 kV ---------------           ----  20 kV ------

Area mm2       Papper           PEX               PVC              Papper           PEX 

10                  0,44               0,8                 1,3                                   1,18              

16                  0,50               0,9                 1,6                                   1,31

25                  0,50               1,oo               1,9                1,9               1,45

35                  0,66               1,13               2,1                 2,1              1,61

 

50                  0,77               1,24               2,4                 2,4               1,74

70                  0,89               1,44               2,7                 2,6                2,01

95                  1,00               1,61               3,0                 2,9                2,22

120                1,10               1,78               3,4                 3,1                2.42

 

150                1,16               1,93               3,6                 3,3                 2,62

185                1,21               2,11               4,1                 3,5                 2,84

240                1,25               2,34               4,6                 3,9                 3,13

300                                     2,57                                    4,2                 3,42              

Justering till aktuell spänning bör göras. 

Generellt

I äldre litteratur och föreskrifter ser man ofta formeln: 

Ic = U * Lf / 300 + U * Lk / 10

där

U är nätets huvudspänning

Lf och Lk är ledningslängden för friledning respektive kabel 

Av tabellen ovan framgår att detta endast stämmer för 95 mm2  FCJJ

För övrigt är approximationen så stor att formeln inte bör användas. 

För friledning kan värdet uppskattas med formeln: Ic = U * L / 300, men värdena påverkas av ledningens utförande, vegetation m.m. 

Ofta föreslås att teoretiskt beräknade värden skall ökas  med 10 %. 

Mätning 

Det rekommenderas att den kapacitiva strömmen uppmätes.

Detta kan ske på två sätt: 

  • Jorda en fas och mät upp strömmen (kan göras vid riktningskontroll av reläerna) 
  • Variera reaktorns inställning och ta upp resonanskurvan (Xc = XL).

Kontrollera att reaktorn är riktigt inställd. 

 

Fördelningsstation med utgående ledningar och nollpunktsmotstånd. 

 

Strömmar vid fel i en ledningsfas och ett resistivt motstånd inkopplat i systemnollpunkten.
Nollpunktsmotståndet blir parallellkopplat med ledningarnas kapacitiva generering.
Reläer med olika karakteristik
Med en reaktor i nollpunkten kan den kapacitva strömmen i felstället ellimineras (minskas). Strömmen genom felstället kan bli = 0. Då kan inte ett strömrelä känna av felet!

Resistans och rektans jordade nät

Spänningen på ett jordat föremål: Uj = Ij * Rj

Den blir hög vid hög kapacitiv ström.                                                     

Den kapacitiva strömmen kan minskas med en reaktor i nollpunkten.

Om nollpunktsreaktorn ger lika stor ström IL som den totala kapacitiva genereringen Ic så blir den resulterande strömmen Ij = 0 (resonans).

Då erhålls ingen ljusbåge i felstället och ingen spänningssättning.

Nackdelen är att det blir svårt att lokalisera felet med konventionella reläer.

Transientmätande skydd behövs.

Den traditionella lösningen är att inkoppla ett nollpunktsmotstånd parallellt med reaktorn. 

Nollpunktsreaktorer brukar vara omkopplingsbara spolar (kallas ofta Petersenspole).

Alternativt kan reaktansen ändras med ett variabelt luftgapluftgap (Glidkärnereaktor eller Dykarreaktor). De kan förses med automatik för inställningen XL = XC.                                                                          

Reaktorn skall kompensera för den kapacitiva genereringen. Mollpunktsmotståndet skall ge tillräcklig ström för jordfelsreläet
Figuren visar hur resulterand ström bildas (idealiskt)
Skilnad mellan oriktat och riktat relä för aktiv ström
Det riktade jordfelskyddet känner vinkeln mellan summa ström och nollpunktsspänning. Transientmätande relä har en liknde inkoppling.
Bilden visar förhållandena i ett nät före och efter det att ett jorfel inträffat. Reläet känner av förändringen.

Transient-mätande relä

När jordfelet inträffar urladdas ”kondensatorn” i fas L2 (Xc2)och

uppladdas ”kondensatorerna” i L1 och L3 genom att spänningen stiger från 6 till 10 kV.

Enligt formeln: Q = C * U   där

v                       C är kapacitansen (oförändrad)

v                       U är spänningen till jord: 6 à 10 kV 

Denna uppladdning känner ett relä till både storlek och riktning.

Riktningen är åt ena hållet i fas L1 och L3 samt omvänd i fas L2. 

Eftersom riktningsbestämningen sker under det transienta insvängningsförloppet ( < 0,o1 s), som uppstår direkt efter det att jordfelet inträffat, kan funktion bli fel eller utebli ibland.

Detta har gjort många tveksamma till att utbyta befintliga skydd mot denna moderna princip. 

Men en kombination med det gamla skyddet som reserv bör införas. 

Val av jordfelsskydd 

Systemjordning                    ORIKTAT SKYDD            RIKTADE  SKYDD           Anm.

                                            Nollpunkt       Summa           Reaktiv          Aktiv

                                            spänning         ström            +/- 90 o          0 o 

1. Isolerat nät                         U                   I                   Ic                   -                    (Ojordat) 

2. Motstånds jordat                U                   I                     -                  Ir 

3. Reaktor                            U                   -                    -                    -                    Transientm. 

4. Motst. + Reaktor              U                   (I)                  -                    Ir 

5. Direkt jordat nät            -                    Ij = Ik1         -                    -            0,4  130 kV 

Alla nät 1- 4 är högohmigt förbundna med jord via spänningstransformator. 

U = Nollpunktsspänning kan uppmätas med en spänningstransformator i systemnollpunkten eller via tre Y-kopplade spänningstransformatorer med sekundärlindning i Öppet Delta. Nollpunktsspänningen används för att indikera att jordfel finns och frigivning av strömreläer.

Den kan även användas för utlösning efter viss tid (flera steg) samt i riktade reläer (Ic och Ir). 

Nollpunktsspänningen kan även användas vid vid sökning av felaktig ledning via cyklisk bortkoppling  (manuell eller automatiskt). 

Selektiv utlösning (eller indikering) 

I = Oriktat strömskydd kan användas när strömmen i den felaktiga ledningen är (avsevärt) större än någon av de övriga ledningarnas ström. Två fall är intressanta: 

Isolerat nät (1) och många utgående ledningar.

Den utgående ledningen genererar betydligt mindre kapacitiv ström än summan av de övriga ledningarnas kapacitiva strömmar. 

Detta kan även utnyttjas för jordfelsskydd i nätets yttre delar t.ex. för en ansluten luftledning. 

Motståndsjordat nät (2) och relativt liten kapacitiv generering.

Strömmen från nollpunktsmotståndet (inkl. kapacitiv ström) överstiger med marginal  ledningens kapacitiva generering.

Samma resultat kan erhållas om den kapacitiva strömmen  ökas med en kondensator ansluten mellan nollpunkt och jord (rekommenderas inte). 

Ic = Relä riktat för kapacitiv ström dvs. 90 o  

Vid isolerat nät där den enskilda ledningens ström kan bli av samma storlek som total ström måste den kapacitiva strömmens riktning uppmätas. 

Ir = Relä riktat för aktiv ström dvs. 0 o

Vid motståndsjordat nät där den enskilda ledningens kapacitiva ström kan bli större än önskar reläinställning måste den aktiva strömmens riktning uppmätas.

Detta är det vanligaste strömskyddet vid nät med motstånd och reaktor i nollpunkten.

Olika typer av jordfelskydd. Alla har dock en minsta känslighet.

Olika principer för systemjordning

 Systemjordning                      ORIKTAT SKYDD                      RIKTAT SKYDD          ANM

                                       Nollpunkt         Summa                  Reaktiv   Aktiv

                                       spänning            ström       &nbsp

Föreskriftskrav 

Starkströmsföreskrifterna §73 behandlar System och skyddsjordning vid anläggningar med högst 25 kV systemspänning. (omarbetning pågår). Andra länder har andra föreskrifter. 

  1. a.                  Enpolig jordslutning

Anläggning, i vilken ingår luftledning, skall vara så anordnad att enpolig jordslutning automatiskt frånkopplas. Annan anläggning skall vara så beskaffad, att enpolig jordslutning automatiskt antingen frånkopplas eller signaleras.

Jordfelsskydd för anläggning, i vilken ingår friledning i förstärkt utförande, friledning med platsbelagda ledare eller hängspiralkabelledning enligt §B104A, skall

-  ha högsta möjliga känslighet vid detektering av jordfel

-   vara så anordnad att reläfunktionen för frånkoppling är säkerställd för resistansvärden upp till 5000 ohm eller högre om detta är möjligt med hänsyn till risken för obefogade funktioner, t.ex. mätfel i strömtransformatorer eller induktion.

(§B104A:  PEX-isolerad hängspiraralkabelledning med hängspiralkabel utan metallisk skärm) 

Jordfelsskydd för anläggning, i vilken ingår luftledning av annat slag än vad som anges i föreskriftens andra stycke, skall vara så anordnad att reläfunktionen för frånkoppling är säkerställd för resistansvärden upp till 3000 ohm eller högre om detta är möjligt med hänsyn till risker för obefogade funktioner.  

Därefter följer vissa undantag för ett fåtal spann friledning och äldre anläggning. 

§B73a innehåller även den tabell som visats ovan under avsnitt Tillåten spänningssättning, men med fylligare text och allmänna råd t.ex.

Med högsta möjliga känslighet vid detektering av jordslutning avses för:

- 10 kV: nät med kapacitiv jordslutningsström högst 30 A

- 20 kV: nät med kapacitiv jordslutningsström högst 50 A

att känsligheten är lägst 20 kohm (20’000 Ω).

För andra (kablifierade) nät kan Elsäkerhetsverket medge lägre detekteringsvärde. 

För beräkning av den kapacitiva jordslutningsströmmen rekommenderas:

* Kabelnät: Aktuell kabels egenskaper t.ex. fabrikantens tabeller

* Friledningsnät:  Ic = U * L / 300, där U är huvudspänning och L friledningslängd.

Dessutom ges råd om jordtagens utförande och motståndsvärdets uppmätning. 

  1. b.                  Två eller flerpolig jordslutning 

Anläggning skall varaså utförd, att två- eller flerpolig jordslutning snabbt och automatiskt frånkopplas. 

Råd: Överströmsskydd (inställda med 75 % marginal till felströmmen) och jordfelsskydd kan användas om utlösningstiden blir kort.

 

 

 Utlösning vid aktiv jordfelsström 

Branschorganisationen (SvEL) har rekommenderat följande värden.

Spänning       Snedavstämmning             Nollpunktsmotstånd          Känslighet

                      Il – Ic                                  Ir                                       Rj

[kV]                  [A]                                   [A]                                      [W]                

6.6                 <   5                                    5                                       >13´000

11                  <   5                                    5                                       >22´000

22                  < 10                                    10                                      >22´000 

Detta ger följande inställningar vid strömtransformatoromsättningen: 100/1 A

Spänning     Ströminställning                                   Nollpunkts                                        Primärt       Sekundärt                  spänningsskydd

[kV]               [A]                 [mA]                                    [V] 

6,6                 0,47               4                                          15                 

11                  0,79               7                                          15

22                  1,58               15                                        15                  

Dessutom rekommenderas ytterligare ett nollpunktsspänningsskydd med lägsta möjliga spänningsinställning (5 á 10 %) och lång funktionstid (signal). 

Transientmätande relä 

Väljer man metoden med transientmätande relä bör snedavstämningen vara nära noll och nollpunktsmotstånd behövs inte. (Alternativt inkopplas motståndet endast om det behövs).

Reaktorn bör ha automatisk inställning (eller fast + variabel).

Med en utrustning för inmatning av fasvriden nollpunktsspänning kan jordfel simuleras och sannolikt upptäckas innan de inträffar sporadiskt (initiering av tvåpoligt jordfel).

Vid jordfel läggs felaktig fas på nollpotential (nollpunkten på fasspänningen).

Utlösning vid hög kapacitiv jordfelsström 

I nät utan nollpunktsmotstånd kan den kapacitiva jordfelsströmen utnyttjas för att indikera fel.  

Inställningen skall vara större än den egna ledningens kapacitiva generering. (Se 6.10.1).

Metoden kan utnyttjas i ställverk med många ungefär lika långa utgående kablar.

Den utnyttjas ofta i industrins nät för 6 och 10 kV. 

Utlösning vid hög nollpunktspänning 

Nollpunktsspänningen kan användas som kriterium på att det är fel i nätet.

Utlösning vid spänning högre än normal snedhet är den enklaste metoden.

Den används vid små enkla nät och i kombination med andra kriterier.

Vid luftlednings nät på landsbygden och Banverkets hjälpkraftledningar används metoden.

I Industrins nät används oftast enbart signalering och därefter sektionering för hand till dess spänningen i nollpunkten försvinner, varvid övriga ledningar återinkopplas.

Det finns även en automatik som utför samma sektionering (letar felaktig ledning genom att koppla ur och in ledningar i tur och ordning efter bedömd felfrekvens ordning). 

En mycket enkel anordning är ett signalhorn som kopplas till nollpunktspänning

Den användes förr vid små nät på landsbygden och tjöt vid fel tills någon hörde den.

Genom att det numera krävs utlösning vid jordfel i luftledningar är metoden ovanlig. 

Ferroresonans är ett fenomen som ibland kan ge obefogad utlösning.

Den beror på resonans mellan ledningens kapacitans och spänningstransformatorns reaktans.

Den kan förhindras med ett motstånd i spänningskretsen (Se avsnitt 6.7).

Metoden är en avvikelse från principen att spänningskretsen skall vara högohmigt belastad.

Motståndets dimensionering måsta anpassas till aktuella förhållanden. 

Nollpunktspänning i kombination med jordfelsström

Metoden används vid riktade jordfelsskydd (enligt ovan) men även vid oriktade skydd.

Jordfelskyddens utlösning blockeras om det inte finns nollpunktsspänning.

Metoden behöver användas om det finns risk för obefogade jordfelsströmmar (kan orsakas snedfördelning mellan faserna).

Det kan uppkomma vid friledningar (utan skruvning) och vid (parallella) enfaskablar som inte är symmetriskt förlagda.     

Nollpunktspänning används alltid för att signalera jordfel.



 Normal separat drift

Frånskiljarna i nedsidans samlingsskena och nollpunktsskenan (NÖ) är öppna.

Reaktor XN1 är avstämd till den vänstra halvans kapacitiva ström.

Reaktor XN2 är avstämd till den högra halvans kapacitiva ström.

Båda nollpunktsmotstånden är inkopplade. 

 Normal parallelldrift

Frånskiljarna i samlingsskenan och nollpunktsskenan är slutna.

Det ena nollpunktsmotståndet är bortkopplat. 

Reservdrift (Sommartid)

En transformator (T2) är urkopplad. T2S50, T2S10, T2N är öppna.

Det ena nollpunktsmotståndet (RN2) är bortkopplat. 

Alternativ till att ha båda reaktorerna inkopplade är omställning av den andrareaktorn till hela nätets kapacitiva ström.

 

Elpannor, likriktare, ljusbågsugnar och andra objekt där elektroder sätts direkt i en smälta e.d. kan förorsaka osymmetrier och likströmmar i växelströmsnätet som vållar problem. 

Spänningstransformatorerna har hög reaktans men släpper igenom likströmmar.

Ofta krävs en speciell utrustning i nollpunkten för att förhindra att de brinner upp vid risk för vagabonderande likströmmar. 

Automatik för inställning av nollpunktsreaktorn (t.ex. dykarreaktor) kan störas. 

Oönskad impedans (resistans) tilljord kan erhållas. 

Exemplet direktansluten Elpanna (6 eller 10 kV) 

En elpanna för högspänning består i princip av tre elektroder (en per fas), som doppas i ett kärl med saltvatten. Ström går i vattnet mellan elektroderna och värmer vattnet. 

Panneffekten beror förutom av pannans storlek på: 

  • dels på hur djupt elektroderna är nedskjutna i vattnet
  • dels på salthalten (specialsalt) 

Elpannans kärl står på isolatorer och skall normalt ha nollpotential.

Från elpannan leds det varma vattnet i glasrör till en värmeväxlare, som är jordad.

Pannan blir alltså jordad via det salthaltiga vattnet i röret.

Resistansen blir R* V * L / A

där

½                   står för att det är två parallella rör (fram och returvatten)

V                    är resistiviteten (specifika motståndet) hos saltvattnet

L                    är rörets längd

A                   är rörets area (tvärsnitt) 

Normalt dimensioneras rören så att jordfelsströmmen blir 3 á 10 A.

Pannan fungerar således som en parallellresistans till nollpunktsmotståndet.

Eftersom man numera strävar efter låga jordfelsströmmar är elpannan en komplikation.

Beroende på pannans placering kan jordfelsströmmarna få annan riktning är planerat. 

Elpannor bör därför snarast lösas ut vid jordfel i nätet. 

Elpannor förses i vissa fall med egen fulltransformator och blir därmed galvaniskt skilda frän det övriga nätet. Finns elpannan i en fördelningsstation med två (eller flera) transformatorer kan elpannan normalt matas från reservtransformatorn (delad skena).

Vid högbelastningstid kan transformatorn behövas, men då är nog inte elpannan inkopplad.   

Elpannor anses som sekunda objekt och utlöses även vid låg spänning och låg frekvens.

Om elpannan är bortkopplad en kort tid vid jordfel till dess det lokaliserats har ingen praktisk betydelse. Varmvattnet har lång tidskonstant. El-ångpannor har oftast samma problematik.

Varför isolerar man inte värmeväxlaren och använder avsaltat vatten i rören?

Skriv en kommentar: (Klicka här)

123minsida.se
Bokstäver kvar: 160
OK Skickar...
Se alla kommentarer

| Svar

Senaste kommentarer

17.04 | 21:02

Vad vill Du att jag skall skicka den: ge mig din e-postadress

...
21.01 | 12:30

Har du möjlighet att skicka över materialet om högomigt jordade elnät som pdf. Kan vara lättare att läsa den då. Dessutom skulle jag vilja spara den. Var bra.

...
08.12 | 21:29

En mycket snarlik ide drivs i nuläget, se www.elvag.se
/Helena

...
26.08 | 12:00
Finns döda ideér? har mottagit 7
Du gillar den här sidan