Bilaga 43C - Placering eller utelämning av överlastskydd
Kapitel 44 Skydd mot spänningsvariationer och elektromagnetiska störningar
442: Skydd av elinstallationer för lågspänning mot tillfälliga överspänningar som beror på jordfel i högspänningsinstallationer eller fel i lågspänningsinstallationen
Reglerna i detta avsnitt ger fordringar för skydd av lågspänningsinstallation vid:
– fel mellan högspänningsinstallationen och jord i den transformatorstation som matar lågspänningsinstallationen
– avbrott i neutralledaren i lågspänningssystemet – kortslutning mellan en fasledare och neutralledaren
– oavsiktlig direktjordning i ett IT-system.
442.2 Överspänningar i lågspänningssystem under ett jordfel i högspänningssystemet:
Vid ett fel till jord på en transformatorstations högspänningssida kan följande typer av överspänningar påverka lågspänningsinstallationen:
– kraftfrekvent felspänning (Uf) – kraftfrekventa spänningspåkänningar
Där jordningssystem för hög- och lågspänning är belägna i närheten av varandra monteras de enligt någon av följande två praxis:
– Sammankoppling av jordningssystemen för högspänning (RE) och lågspänning (RB).
– Separation av jordningssystemen för högspänning (RE) och lågspänning (RB).
Den vanligaste metoden är att sammankoppla jordningssystemen. Jordningssystemen för hög- och lågspänning ska sammankopplas om lågspänningssystemet är helt avgränsat inom jordningssystemet för högspänning.
Kraftfrekvent spänning har samma frekvens som det matande nätet.
Åtgärder för att uppfylla fordringarna ovan utförs normalt i den del av installationen som tillhör elnätet.
Storleken och varaktigheten hos kraftfrekventa spänningspåkänningar (U1 och U2) som beräknats enligt tabell 44.A1 och orsakas av en jordslutning i högspänningssystemet men som uppstår i lågspänningsinstallationen ska inte överstiga de värden som anges i tabell 44.A2.
För tillåtna kraftfrekventa spänningspåkänningar, se tabell 44.A2.
Ansvaret för överensstämmelse med fordringarna ovan ligger främst på installatören/ägaren/innehavaren av transformatorstationen.
443. Skydd mot transienta åsk- och kopplingsöverspänningar
443.1 Allmänt
Avsnittet anger vad som krävs för skydd av elinstallationer mot åsköverspänningar som överförs via ett distributionsnät, inklusive direkta nedslag i distributionsnätet samt mot kopplingsöverspänningar. Avsnittet täcker inte krav för skydd mot åsköverspänningar genom direkta eller närliggande blixtnedslag på byggnadsverk.
(Riskhantering för skydd mot transienta överspänningar p.g.a. direkta eller ninrliggande blixtnedslag på byggnadsverk, se SS-EN 62305-2). Kopplingsöverspänningar har ofta lägre amplitud än transienta åsköverpsänningar, därför täcker normalt kraven angående skydd mot transienta åsköverspänningar även skydd mot kopplingsöverspänningar. Om
inget skydd mot transienta åsköverspänningar finns kan det behövas skydd mot kopplingsöverspänningar. De transienta åsköverspänningarnas egenskaper kan bero på:
● Egenskaper hos matningssystemet (jordkablar eller luftledningar)
● Användningen av minst ett överspänningsskydd före anslutningspunkten.
● Matningssystemets spänningsnivå
Skydd mot transienta överspänningar sker genom isntallation av överspänningsskydd. Val och installation av överspänningsskydd ska ske enligt avnitt 534. Om det finns behov av
överspänningsskydd på matningssidan rekommenderas ytterligare överspänningsskydd på ledningar för telekommunikation och liknande.
Krav för skydd mot transienta överspänningar som överförs genom dataöverförningssystem täcks inte av avsnitt 443, se IEC 61643-22. Avsnitt 433 täcker inte installationer där:
● Konsekvenser orsakade av överspänningar påverkar byggnadsverk där explosionsfara finns.
● Konsekvenser orsakade av överspänningar påverkar byggnadsverk där skadan kan påverka miljön (t. ex. kemiska eller radioaktiva utsläpp).
443.3 Skydd mot överspänningar
Skydd mot transienta överspänningar ska finnas där konsekvenser av överspänningar påverkar:
● Människoliv
● Service till allmänheten och kulturarv
● Kommersiell och industriell verksamhet
För övriga fall ska riskbedömningar göras enligt 443.5. Om en bedömning inte utförs ska installation skyddas med ett skydd mot transienta överspänningar.
För enskilda bostäder är inte överspänningsskydd nödvändigt att installera, då elinstallationens värde är mindre än 5 gånger kostnaden för överspänningsskyddet som ska skydda
installationen. För kopplingsöverspänningar ska det övervägas om utrustning som sannolikt kan producera kopplingsöverpsännignar eller störningar som överskrider värdena som anges av installationens överspänningskategori. Exempelvis där en lågspänningsgenerator matar installationen eller där induktiva/ kapacitiva alster (t ex motorer, transformatorer eller kondensatorbatterier), batteripaket eller laster med höga strömmar installerats.
För lågspänningsinstallationer som matas av ett distributionsnät för högspänning genom en separat tranformator (t ex vid industriell användning), bör fler skydd mot åsköverspänningar installeras på tranformatorns högspänningssida.
443.5 Metod för riskbedömning
För skydd av byggnadsverk och tillhörande elinstallation mot blixtnedslag och åsköverspännignar gäller SS-EN 62305.
Risknivå beräknas genom ekvation 1 och används för att avgöra om skydd mot transienta åsköverspän- ningar krävs.
RL C = L ·Nfenv
p g
är en miljöfaktor som beräknas enligt följande tabell fenv
Värdet på F koefficienten ska ses som lika med ett (F=1) för alla installationer.
är blixtnedslagsfrekvensen (nedslag per km2 per år) i förhållande till matande kraftledning och Ng
bygg- nadsverket som bedöms.
Enligt SS-EN 62305-2, avsnitt A.1, motsvarar 25 åskvädersdagar per år ett värde av 2,5 blixtnedslag på km2 per år. Detta är taget från formeln Ng = 0, 1xTd, där Td är antalet åskvädersdagar per år.
Lp är längden som beräknas enligt formeln Lp= 2LP AL+ LP CL+ 0 4, PP AH+ 0 2, LP CH där
= längden (km) på luftledningen för lågspänning LP AL
= längden (km) på markförlagda lågspänningsledningar LP CL
= längden (km) på luftledningen för högspänning LP AH
= längden (km) på markförlagda högspänningsledningar LP CH
, vilket är den totala längden, är begränsad till 1 km, alternativt avståndet LP AL+ LP CL+ LP AH+ LP CH
från det första överspänningsskyddet i distributionsnätet till början på installationen. Det kortaste avståndet är det som är lämpligt att följa.
Om längden på distributionsnätet är okänt så ska LP AL ses som lika med det återstående avståndet för att nå en total längd på 1 km.
T ex om längden på den nedgrävda ledningen är den enda som är känd (låt säga 100 m), ska ska LPAL betraktas som lika med 900 m.
Om CRL ≥ 1000: inget skydd mot transienta åsköverspänningar behövs.
Om CRL ≤ 1000: skydd mot transienta åsköverspänningar krävs.
Antal åskvädersdagar, AQ, är det man oftast känner till för ett område. Värdet ger dock inget exakt vär- de för hur många blixtnedslag som sker. Om inget exakt värde går att hitta för Ng kan man beräkna ett ungefärligt värde enligt ekvation 2.
(nedslag/km2 och år) , 4
Ng≈ 0 0 · AQ1,25
Är det enklare att hitta antalet åskvädertimmar, Th, kan man instället använda sig av ekvation 3 för en bättre approximation av Ng.
(nedslag/km2 och år) , 5
Ng≈ 0 0 · Th
443.6 Klassificering av impulsspänningstålighet (överspänningskategorier)
443.6.1 Syftet med klassificering av impulsspänningstålighet (överspänningskategorier) Avsnittet informerar om överspänningskategorier hos utrustning. I elinstallationer definieras överspänningskategorier för att stödja isolationskoordinationen. Utrustning är även kalssad med avseende på tålighet mot stötspänning. Se tabell 534.1 i SS 436 30 00, utgåva 3.
Impulsspänningståliget används för att klassificera material som direkt spänningssätts med nätspänning i respektive överspänningkategori. Impulsspänningstålighet för material väljs genom den nominella spänningen. Detta görs för att fastställa olika grader av tillgänglighet hos material med avseende på kontinuitet i drift och den acceptabla risken för fel.
Den inbyggda impulsspänningståligheten hos utrustningen är inte alltid tillräcklig, enligt SS-EN 60664-1, eftersom:
● Transienta överspänningar som överförs i matningssystemet minskar inte i betydande grad längre ut i effektriktningen i många elinstallationer. Genom skydd mot transienta överspänningar kan isolationskoordinering uppnås för hela elinstallationen. Skyddet mot transienta överspänningar motsvarar materialens impulsspänningstålighet och det minskar skaderisken till en accepterad nivå.
● I installationer som matas av markförlagda kablar distribueras strömpulser och delar av åskströmmar i de markförlagda kablarna (inga luftledningar finns)
● Material är ofta ansluten till två olika installationer, t ex kraftmatning och informationstekniskt system. Många skador sker just på denna typ av material.
Impulsspänningståligheten UWär nödvändig att ta hänsyn till, se SS-EN 60664-1, hos känsligt material som ska skyddas i systemet. Det kan även vara nödvändigt att ta materielens immunitetsnivå till hänsyn, se SS-EN 61000-4-5, i fallen då det är relevant att undvika ett tillfälligt avbrott hos materialens funktion.
443.6.2 Impulsspänningstålighet för material och överspänningskategorier Det bör noteras att:
● Materiel med en impulsspänningstålighet som motsvarar överspänningskategori IV är lämplig för användning i elinstallationens anslutningspunkt eller nära matningssidan av huvudcentralen. Materiel av överspänningskategori IV har mycket hög
impulsspänningstålighet och ska därför inte ha en impulsspänningstålighet på mindre än värdet som anges i tabell 10.
Exempel på material av denna klass är elcentraler, effektbrytare, ledningssystem (Se IEC 60050-826, 826-15-01) inklusive kablar, skenor, kopplingsdosor, installationsströmställare och uttag i den fasta installationen.
Tabell 10: a. Enligt SS-EN 60038:2009, b. Impulstålighetsspänning är tillämpad mellan spänningssatta ledare och PE, c. För IT-system vid 220-240 V, ska 230/400 väljas pga spänningssättning till jord vid jordfel till en fas.
444 Åtgärder mot elektromagnetisk påverkan:
Avsnittet get grundläggande rekommendationer för att begränsa elektromagnetiska störningar.
Strömmar som uppstår på grund av åska, kopplingar, kortslutningar eller andra elektromagnetiska fenomen kan orsaka överspänningar och elektromagnetiska störningar.
Dessa effekter kan uppträda
– där stora metalliska slingor finns, och
– där olika ledningssystem är förlagda gemensamt.
Endast materiel som uppfyller fordringarna i lämpliga EMC-standarder eller EMC-fordringar i relevanta produktstandarder ska användas.
Elmateriel som är känslig mot elektromagnetisk påverkan bör inte placeras i närheten av möjliga elektromagnetiska störningskällor som t ex:
– likriktare – pulsgivare
– frekvensomriktare och regulatorer – utrustning för effektfaktorkorrigering – transformatorer
– kopplingsutrustningar
Följande åtgärder begränsar elektromagnetiska störningar:
a) För elmateriel som är känslig mot elektromagnetiska störningar rekommenderas användning av överspänningsskydd för att förbättra den elektromagnetiska kompatibiliteten med hänsyn taget till elektromagnetiska fenomen.
b) Kablars ledande mantlar (t ex armering, skärmar) bör anslutas till det generella potentialutjämningssystemet, om sådant finns.
c) Induktionsslingor bör undvikas genom att kraft-, signal- och datakablar förläggs gemensamt (enligt avsnitt 444.6).
d) Kraft- och signalkablar bör ha tillräckliga inbördes avstånd och bör, där så är möjligt, korsa varandra i räta vinklar (se avsnitt 444.6.2).
e) Användning av kablar med koncentrisk ledare för att begränsa strömmar som induceras i skyddsledaren.
f) Användning av symmetriska flerledarkablar.
k) Potentialutjämningsledaranslutningar bör ha så låg impedans som möjligt genom att – vara så korta som möjligt
– ha en tvärsnittsform som medför en låg induktiv reaktans och impedans per meter, t ex en förbindningsfläta med förhållandet 5 till 1 mellan bredd och tjocklek.
l) Där en jordningsskena (enligt avsnitt 444.5.7.) är avsedd att förstärka
potentialutjämningssystemet för en viss informationsteknisk installation i en byggnad kan det vara nödvändigt att skenan är installerad som en sluten ring.
444.4.6 Matning av flera strömkällor:
Som visas i figur 44.R7A.1 ska endast en anslutning göras mellan PEN- och PE-ledare.
I de fall matning av TN-system med flera strömkällor kraftförsörjer en installation ska
neutralpunkterna hos de olika strömkällorna av EMC-skäl vara sammankopplade med en isolerad PEN-ledare som är ansluten till jord centralt i en och samma punkt.
444.4.6.3 Matning av TT-system med flera strömkällor:
I de fall matning av TT-system med flera strömkällor kraftförsörjer en installation rekommenderas att neutralpunkterna hos de olika strömkällorna av EMC-skäl sammankopplas och ansluts till jord centralt i en och samma punkt.
444.4.7 Omkoppling av matning:
I TN-system ska omkoppling från en matning till en alternativmatning göras med en kopplingsapparat som bryter fasledarna och neutralledaren, om en sådan finns.
444.4.11 Skyddsanordningar:
Skyddsanordningar med lämplig funktionalitet för undvikande av oönskad utlösning på grund av höga nivåer på transienta strömmar bör väljas, t ex tidsfördröjningar och filter.
444.4.12 Signalkablar:
Skärmade eller partvinnade kablar bör användas som signalkablar.
444.5 Jordning och potentialutjämning:
Skyddsutjämningsledare och funktionsutjämningsledare ska sammankopplas individuellt till huvudjordningsskenan på ett sådant sätt att om en ledare kopplas loss är anslutningen av alla andra ledare säkrade.
444.5.3 Olika struktur för nät med potentialutjämningsledare och jordtagsledare:
De fyra grundläggande strukturerna som beskrivs i följande underavsnitt kan användas beroende på hur viktig och känslig materielen är.
444.5.5 Funktionsjordsledare:
Viss elektronisk materiel fordrar en referensspänning som ligger nära jordpotentialen för att fungera på ett korrekt sätt. Denna referensspänning fås genom funktionsjordsledaren.
Ledare för funktionsjordning kan vara metallband, platta flätor och kablar med cirkelformade ledare.
444.6 Avskiljning mellan kretsar:
Kraftkablar för lågspänning och informationstekniska kablar för klenspänning som är förlagda i samma kanalisation eller är förlagda tillsammans ska installeras i enlighet med fordringarna i avsnitt 444.6. Kontroll av skydd mot elchock genom automatisk frånkoppling av matningen ska utföras i enlighet med avsnitt 411 och separation av kretsar enligt avsnitt 528.1.
Elsäkerhet och elektromagnetisk kompatibilitet har i vissa fall olika fordringar på elektrisk avskiljning och elektrisk separation. Elsäkerhet har dock alltid högre prioritet. Utsatta delar i
ledningssystem, t ex mantlar, kopplingar och skärmar, ska skyddas enligt fordringarna för felskydd (se avsnitt 411).
444.7 Kabelförläggningssystem:
Kabelförläggningssystem kan vara av metalliskt eller icke-metalliskt utförande. Metalliska system ger olika grader av förbättrat skydd mot elektromagnetisk påverkan om de installeras i enlighet med avsnitt 444.6.
Valet av kabelförläggningssystem ”typ, materiel, form, etc” ska beakta:
a) den elektromagnetiska fältstyrkan längs förläggningssträckan (närheten till ledningsbundna och utstrålande störningskällor)
b) tillåten nivå för ledningsbundna och utstrålande fält c) typ av kablar (skärmade, tvinnade, optisk fiber) d) elektromagnetisk immunitet hos ansluten materiel
e) annan yttre påverkan (kemisk, mekanisk, klimat, brand etc)
f) eventuell framtida utvidgning av informationstekniska ledningssystem.
Icke-metalliska kabelförläggningssystem är lämpliga i följande fall:
– vid användning av optokablar
– då den elektromagnetiska miljön och ansluten materiel överensstämmer med standardserien SS-EN 61000-6 med motsvarande stränghet och där metallisk kabelförläggning används i enlighet med fordringarna i avsnitt 444.6.2 eller 444.6.3.
444.Z1 Installationer:
Metalliska och sammansatta kabelförläggningssystem som är avsedda att ge elektromagnetiskt kompatibilitetsskydd ska alltid vara anslutna till det lokala potentialutjämningssystemet i båda ändar.
För långa avstånd, dvs mer än 50 m, rekommenderas att kompletterande anslutningar görs. Alla anslutningar ska vara så korta som möjligt. Metallsektionens profil på bör upprätthållas över hela dess längd.
Där metallock används för att täcka metallkabelrännor är ett lock med många kontaktpunkter längs hela sin längd att föredra.
445 Skydd mot följder av underspänning:
När en spänningssänkning eller en återvändande spänning efter ett spänningsbortfall kan medföra skada eller fara för personer, husdjur eller egendom, innefattande installationen och den anslutna materielen, ska lämpliga skyddsåtgärder vidtas.
Underspänningsskydd anordnas så att erforderligt skydd fås efter en förutbestämd tidsfördröjning och vid önskad spänningsnivå.
Underspänningsskyddets funktion kan vara tidsfördröjd, om den skyddade anläggningsdelen utan fara kan tåla en kortvarig spänningssänkning eller ett kortvarigt spänningsbortfall.
Om kontaktorer används ska inte en fördröjning i deras frånslag och återtillslag hindra den momentana frånkopplingen av styr- eller skyddsanordningar.
Anordningar för skydd mot underspänning ska ha egenskaper som är förenliga med fordringarna enligt tillämpliga standarder för start och drift av den skyddade materielen.
Automatisk återinkoppling ska inte användas om den kan orsaka en farlig situation.
För exempel av beräknad risknivå vid användning av överspänningsskydd, se bilaga 44A.
Bilaga 44B, vägledning för skydd mot överspänning i luftledningar:
Där en installation är matad av, eller inkluderar en luftledning och överspänningsskydd är fordrat enligt avsnitt 443.4, kan skydd mot överspänningar upprätthållas antingen genom att
överspänningsskydd installeras direkt i installationen eller, nära anslutningspunkten eller, i samarbete med elnätägaren, i elnätets luftledningssystem.