NO179627B - Fremgangsmåte til måling av jordström og beregning av beröringsspenning i spenningsförende lavspenningsanlegg - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et prøveapparat til måling av jordstrøm og beregning av berøringsspenning i spenningsførende lavspenningsanlegg særlig for måling av jordstrøm ved tilkobling til enfase installasjonsuttak som ikke er vernet ved jordfeilbryter. Fremgangsmåten og apparatet er spesielt egnet i nett med jordet transformatomullpunkt, men kan også benyttes i andre nett, f.eks. i nett med isolert transformatornullpunkt.

Måling av berøringsspenninger i elektriske lavspenningsanlegg har alltid vært et problem å utføre på en forskriftsmessig og godkjent måte. Enkelte har utført målingen ved å lage en jordfeil i anlegget, og så måle berøringsspenninger mellom utsatte deler og andre deler og til jord. Ved denne målemetoden vil det dermed bli stående en jordfeil i anlegget under målingen og den er derfor ikke godkjent av Elektrisitetstilsynet.

De eneste nåværende godkjente målemetoder har de ulempene at de krever mye utstyr, bla. en hjelpesonde for å lage jordforbindelse ute i bakken, f.eks. ved jordplatemåling. Disse metodene er så tidkrevende, og så upraktiske at de knapt blir brukt. I tettbebygd strøk er det i tillegg vanskelig å få pålitelige resultater med metoden pga. kort avstand mellom jordelektrodene.

Fra norsk patent nr. 134 502 er kjent et prøveapparat for jordfeilkontroll i lavspenningsnett som har isolert transformatomullpunkt. Jordfeil på faser kartleg-ges ved å måle spenningen til jord for to faser. Ved kortvarig å innkoble en prøvemotstand mellom en fase og jord simuleres en jordfeil på anlegget og nettets isolasjonstilstand kan klarlegges ved spenningsmålinger og utregninger. Ulempen ved en slik målemetode er imidlertid at den ikke er godkjent av Elektrisitetstilsynet slik at prøveapparatet ikke har kommet til anvendelse.

Vedrørende krav til berøringsspenninger kan vises til paragraf 413 og fig. 41 i forskrifter for bygningsinstallasjoner. Disse forskriftene trådde i kraft fra

1. januar 1991, og gjelder for anlegg utført etter denne dato.

Ifølge forskrifter for bygningsinstallasjoner (FEB 91), skal berøringsspenninger som overstiger 50 volt utkobles etter en viss tid, avhengig av størrelsen på berøringsspenningen. I alle anlegg utført etter januar 1991, blir det montert jordfeilvem, og problemene med berøringsspenninger blir stort sett eliminert. I eldre trehus derimot, som ikke har jordfeilvem, er det store problemer med jordfeil. Som man kjenner til vil strømmen ved jordfeil i anlegg med jordet transformatomullpunkt (TT-anlegg) normalt ikke bli stor nok til å løse ut kurssikringene, og man får derfor jordfeilstrømmer flytende i anlegget som ikke blir utkoblet. Dette gjør at det oppstår berøringsspenninger i anlegget. Det må kontrolleres at størrelsen av disse ikke overstiger 50 volt, og det er å få måle disse på en godkjent og lettvint måte som til nå har vært et problem.

Måling av berøringsspenninger i elektriske installasjoner blir idag derfor svært sjelden utført. Dette skyldes at det finnes svært få muligheter til å utføre slike målinger på en enkel, rimelig og godkjent måte.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et prøveapparat til måling av jordstrøm og beregning av berøringsspenninger. Denne hensikt oppnås ved en fremgangsmåte og et apparat som er kjennetegnet av de trekk som er angitt i patentkravene.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegnin-ger som viser en utførelsesform av apparatet , idet bare prinsippene for oppfinnelsen er illustrert. Fig. 1 viser et koblingsskjema for et trefasenett med jordet nullpunkt med et apparat med jordfeil.

Fig. 2 viser en utførelse av et måleapparat.

Fig. 3 viser koblingsskjemaet for måleapparatet.

Fig. 4 viser i et diagram berøringsspenningen som funksjon av jordfeilstrømmen.

På fig. 1 er vist med stiplede linjer at det ved jordfeil flyter en jordstrøm Ia i anlegget. Denne kan selvsagt måles med ett amperemeter, og man ser at det er en klar sammenheng mellom feilstrømmen Ia og berøringsspenningen Ub. Problemet med å måle denne feilstrømmen er imidlertid at den etter FEB-91 kun kan være innkoblet i svært kort tid, målingen må skje i løpet av denne tiden, og utkoblingen må sikres før denne tiden.

På fig. 1 vises følgende forhold:

Ra er anleggets overgangsmotstand og Rb er transformatorens overgangsmotstand. Transformatorens overgangsmotstand Rb er kjent av ELektrisitetsverket.

Berøringsspenningen er: Ub = Ra x Ia

eller Ub = Uo - Rb x Ia

Når Ia måles og Uo og Rb er kjent så kan berøringsspenningen Ub beregnes.

Anleggets overgangsmotstand er:

Fig. 2 viser et prøveapparat. Det er fortrinnsvis utført med et støpsel med jord 1 som kan settes i en jordet stikkontakt hvor som helst i et elektrisk lavspenningsanlegg.

Prøveapparatet har en utgående bevegelig ledning 2 som kobler støpselet 1 til prøveapparatet som kan bestå av en isolerstoffboks 3 som inneholder sikring 4, utløseutrustning 5 og måleinstrument 6 som på tegningen er vist utenfor isoler-stoffboksen 3.

Koblingsskjemaet for prøveapparatet er vist i fig. 3 og like deler har de samme henvisningstallene. Sikringen 4, utløseutrustnmgen 5 og måleinstrumentet 6 er koblet i serie.

Prøveapparatet 3 kobles mellom en fase og jord og lager en feilkrets i et kort tidsrom, under 0,2 sekunder, slik at sikkerheten og forskriftenes krav er ivaretatt. I løpet av denne tiden har måleinstrumentet 6 registrert en jordfeilstrøm. Ved hjelp av jordfeilstrømmen kan jordelektrodens overgangsmotstand og anleggets berøringsspenning beregnes. Det forutsettes her at transformatorens overgangsmotstand er oppgitt av elektrisitetsverket.

Sikringen 4 kan fortrinnsvis være en rask automatsikring med utløsestrøm på

4 A som er lavere enn kurssikringen i anlegget. Dette for å unngå å utløse

kurssikringen i anlegget det måles i hvis jodstrømmen skulle være så høy at den overskrider denne. Sikringen 4 er innsatt for å ha selektivitet til kurssikringen og har ingen andre funksjoner enn dette. Den kan sannsynligvis også være 6 A hvis denne verdi gir selektivitet til kurssikringen i anlegget. Dette kan finnes i

selektivitetstabeller, men vil variere med hvilken kurssikring som er innkoblet i den kursen det foretas målinger i.

Utløseutrustningen 5 kan fortrinnsvis være en standard jordfeilbryter eller en annen type bryter som kobler ut strømmen i løpet av en tid som er kortere enn 0,2 sekunder, henholdsvis slik at kravene til utkobling av jordfeilstrøm ifølge "Forskrifter for elektriske bygningsinstallasjoner m.m." overholdes.

Jordfeilbrytere utføres for forskjellige merkestrømmer og utløsestrømmer. Det kan velges en bryter som er tilpasset hovedsikringen i anlegget det skal måle i, f.eks. 63 A når hovedsikringen er 60 A, eller tilpasset kurssikringene i de kursene det skal måles i.Utløsestrømmen kan velges slik at det er sikret at minimum jordstrøm løser ut jordfeilbryteren, f.eks. kan en jordfeilbryter med 30 mA utløsestrøm velges.

Måleinstrumentet 6 er et amperemeter som kan måle jordstrømmen under den tid på ca. 0,2 sekunder som det tar før jordfeilbryteren bryter feilstrømmen. På grunn av at måleinstrumentet 6 måler en strøm som er innkoblet i en svært kort tid så bør instrumentet 6 lagre avlesningen slik at den kan avleses etter at målingen er utført.

Etter at målingen er utført kan berøringsspenningen beregnes. Transformatorens overgangsmotstand mot jord er målt av elektrisitetsverket og er kjent. Som måleinstrument 6 kan derfor fortrinnsvis anvendes et programmerbart instrument hvor kjente verdier som spenning og overgangsmotstand settes inn, og hvor instrumentet beregner og avleser berøringsspenningen i volt på grunnlag av den målte jordstrømmen. Et slikt måleinstrument 6 kan bygges inn i isolerstoff-boksen 3 og man oppnår et kompakt prøveapparat.

Det er utviklet et apparat som i sin enkleste form benytter deler og et instrument som er tilgjengelig på markedet idag. Ved den nye målemetoden utføres målin-gene på følgende måte. Jordstrømmen passerer først en 4 amperes automatsikring for å unngå sikringsbrudd i installasjoner ved store jordfeilstrømmer i anlegget. I serie med denne sikringen er koblet en jordfeilbryter som har en utkoblingstid på 0,2 sekunder. I løpet av denne tiden har måleinstrumentet registrert en jordfeilstrøm. Måleinstrumentet er et universalinstrument som kan måle strømmens amplitudeverdi i løpet av 0,2 sekunder og lagre denne verdien i et minne. Måleinstrumentet er koblet til kretsen ved hjelp av en strøm-transformator i form av en klype som settes over lederen som er koblet mellom en fase og jord. Jordstrømmens amplitudeverdi avleses og det benyttes et diagram vist på fig. 4 hvor jordfeilstrømmens effektivverdi, anleggets overgangsmotstand samt anleggets berøringsspenning kan finnes. Disse verdiene kan også lett beregnes. Transformatorens overgangsmotstand er kjent og oppgis av elektrisitetsverket. Sikkerheten og forskriftenes krav er foretatt, jordfeilvemet løser ut innen godkjent tid og berøringsspenningen er funnet.

Prøveapparatet er beregnet for personell som har behov for under drift å kontrol-llere om nettet på forbrukerstedet tilfredsstiller verdiene med hensyn til jordfeil og berøringsspenning.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til måling av jordstrøm og beregning av berøringsspenning i spenningsførende lavspenningsanlegg særlig for måling av jordstrøm ved tilkobling til enfase installasjonsuttak som ikke er vemet ved jordfeilbryter, karakterisert ved at jordstrømmen måles mellom en fase og jord med et amperemeter (6) i serie med en automatsikring (4) og en jordfeilbryter (5), og at jordfeilbryteren (5) er innstilt slik at den har en utløsetid mindre enn 0,2 sekunder slik at kravene til jordfeilstrøm overholdes.

2. Prøveapparat til måling av jordstrøm og beregning av berøringsspenning i spenningsførende lavspenningsanlegg særlig beregnet for måling av jordstrøm ved tilkobling til enfase installasjonsuttak som ikke er vemet ved jordfeilbryter i samsvar med fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at prøveapparatet er innrettet for tilkobling mellom en fase og jord fortrinnsvis ved hjelp av et støpsel (1) og at prøve-apparatet består av en sikring (4) koblet i serie med en jordfeilbryter (5) og et lagrings-amperemeter (6) for måling av jordstrømmens amplitude verdi.

3 Prøveapparat ifølge krav 2, karakterisert ved at måleinstrumentet som måler jordstrømmen ■fortrinnsvis er tilkoblet ved hjelp av en måletransformator og er fortrinnsvis kalibrert i volt for direkte avlesning av anleggets berøringsspenning.

4. Prøveapparat ifølge krav 2, karakterisert ved at prøveapparatets utløseutrustning er en jordfeilbryter og at jordfeilbryterens utløsestrøm er tilpasset hovedsikringen i anlegget.

5. Prøveapparat ifølge krav 2, karakterisert ved at sikringen er en automatsikring med utløse-strøm lavere enn kurssikringen i anlegget..