Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner 8258511424 [PDF]

Zitiervorschau

Audkjell Aksdal

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Yrkesopplæring ans 1995

NBR-DEPOTB/BL/OTEKET POSTBOKS 278 - 8601 MO

© 1995, Yrkesopplæring ans 1. utgave, 1. opplag Godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i august 1995. Godkjenningen er knyttet til fastsatt læreplan av mai 1994. Godkjenningen gjelder så lenge læreplanen er gyldig.

Layout, sats og paste-up: Terje Edseth Illustrasjoner: Bjørn Norheim, Rolf Sivertsen og Terje Edseth, dessuten datablader fra en rekke leverandører Omslag: Grimshei Grafiske, Lørenskog Printed in Norway by Pdc, 1930 Aurskog, 1995

ISBN 82-585-1142-4

Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven og fotografiloven eller i strid med avtaler om kopiering inngått med KOPINOR, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Kopiering i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndraging, og kan straffes med bøter eller fengsel.

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Forord Elektriske anlegg — bygningsinstallasjoner dekker studieretningsfaget «Elektriske bygningsinstallasjoner» i Lære­ plan for videregående opplæring på videregående kurs 1 (VK1) elektro. Dette omfatter modulene 3 og 4 i læreplanen. Boka vil også egne seg godt på andre linjer der en innføring i bygningsinstallasjoner er ønskelig. I tillegg til pensum i læreplanen behandler boka spesielle installasjoner som kuldeteknikk, elektriske installasjoner i eksplosjonsfarlige områder, og landbruksinstallasjoner.

Kapitlene 1 og 2 dekker modul 3. Denne modulen omfatter måleteknikk og elektroteknikk. I måleteknikken er det i tillegg til å gi en oversikt over de vanligste størrelser og enheter innenfor elektroteknikken lagt vekt på å gi en grundig innføring i måleinstrumenter og målenøyaktighet. I elektroteknikken er det lagt størst vekt på kretsteori, både i likestrøm og vekselstrøm.

Kapitlene 3 til 8 dekker modul 4. Med utgangspunkt i FEB 91 tar vi her for oss person- og anleggsbeskyttelse, med de vern og beskyttelsesmetoder som er aktuelle. Spesielt har vi sett på hvordan de ulike typer nett, TN-, TT- og IT-systemer, virker inn på personsikkerheten, jordingen og dimensjoneringen av ulike vern. Videre behandler boka ledningsberegning og dokumenta­ sjon av dette på en grundig måte. Her er det også tatt med en enkel innføring i kortslutningsberegninger.

Boliginstallasjoner er behandlet systematisk, og kravene som FEB 91 fastsetter, er det tatt hensyn til der det er aktuelt.

Varme, kuldeteknikk og belysning har fått en grundig behandling. I noen tilfeller går nok boka lenger enn pensum tilsier, men dette er gjort for helhetens skyld, og for at boka skal inneholde noe tilvalgsstoff i disse emnene. Enøk er tatt inn der det er naturlig, blant annet i forbindel­ se med varmeberegning. Miljømessige forhold er tatt med der det har noen mening.

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Det er også gitt en innføring i husholdningsapparater, elektrisk verktøy og elektromedisinsk utstyr, spesielt med tanke på vedlikehold og reparasjon. Mye av dette vil imidlertid måtte inngå i bedriftsopplæringen etter VK1. Boka er lagt opp som en ren kunnskapsbok. Det er i tillegg utarbeidet en oppgavesamling og en fasit med løsnings­ forslag som dekker emnene både i denne boka og i boka Elektriske anlegg — energiforsyningen.

Stoffet til boka er i stor grad hentet fra forskrifter og nor­ mer, og dessuten fra brosjyrer, produktkataloger o.l. fra forskjellige produktleverandører innenfor bygningsinstal­ lasjon. Spesielt vil jeg takke ABB, Philips Lys A/S, Danfoss A/S, IFØ Electric, Siemens, Alcatel STK, Kldckner Moeller A/S med flere.

Haugesund 1995 Audkjell Aksdal

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Innhold 1 Måleteknikk............................................................... Kapitlet omhandler.......................................... 1.1 Mål systemer....................................................... 1.1.1 Størrelser og enheter................................ SI-enheter................................................... 1.2 Elektrisk måleteknikk ...................................... 1.2.1 Generelt ................................................... Analog — digital ........................................ Målenøyaktighet........................................ Kurveformens innvirkning....................... 1.2.2 Elektriske måleinstrumenter................... Måleverdivi sende instrumenter................. Konvensjonelle instrumenter ................... Elektroniske instrumenter......................... Ohmmetre og LCR-metre......................... Tanginstrumenter ...................................... Isolasjonsmålere (meggere)....................... Kurveformvisende instrumenter............... Funksjonsgenerator/signalgenerator......... Skilletransformatorer ................................ Registrerende instrumenter....................... 1.2.3 Måling av elektriske størrelser............... Spenning..................................................... Strøm ......................................................... Sammendrag.....................................................

13 13 14 16 16 22 22 22 23 24 25 25 25 32 33 34 35 36 40 40 41 43 43 46 47

2 Elektroteknikk ........................................................... Kapitlet omhandler .......................................... 2.1 Ledningsresistans............................................. Definisjon.................................................. 2.1.1 Temperaturens innvirkning på resistansen.................................................. 2.1.2 Tekniske utførelser av motstander.................................................. Trådviklete motstander.............................. Sjiktmotstander.......................................... Stavmotstander.......................................... Halvledermotstander.................................. 2.1.3 Fargekode for motstander.......................

49 49 50 50

51 52 52 53 53 53 54

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

2.2 Elektrisk arbeid. Joules lov. Effekt................... 55 2.3 Kopling av elementer........................................ 57 Seriekopling av elementer......................... 57 Parallellkopling av elementer................... 58 Serie-parallellkopling av elementer........... 58 2.4 Kopling av resistanser...................................... 59 2.4.1 Seriekopling............................................. 59 2.4.2 Parallellkopling ...................................... 60 2.4.3 Serie-parallellkopling.............................. 61 2.5 Den enkle vekselstrømskretsen ....................... 64 2.5.1 Strømkrets med bare resistans ............... 67 Resistans i vekselstrømsledere ................. 68 Serie- og parallellkopling av resistanser .. 68 2.5.2 Strømkrets med bare induktans ............. 69 Serie- og parallellkopling av induktanser . 70 2.5.3 Strømkrets med bare kapasitans............. 71 Serie- og parallellkopling av kapasitanser . 73 2.6 Seriekretser ....................................................... 74 2.6.1 Seriekrets med resistans og induktans . . 74 2.6.2 Resistans og kapasitiv reaktansi serie ... 76 2.6.3 Krets med resistans, induktans og kapasitans i serie .................................. 78 2.6.4 Serieresonans.......................................... 80 2.7 Parallellkretser................................................... 82 2.7.1 Parallellkrets med resistans, induktans og kapasitans ............................ 82 2.7.2 Parallellresonans...................................... 88 2.7.3 Fasekompensering .................................. 92 2.8 Elektrisk energi og effekt i vekselstrømskretser ...................................... 95 2.9 Trefasete vekselstrømskretser ....................... 103 2.9.1 Belastninger koplet i stjerne (Y)........... 103 2.9.2 Motorbelastning.................................... 107 2.9.3 Belastninger koplet i trekant (A) ........ 109 Sammendrag................................................... 113 3 Personbeskyttelse.................................................... 116 Kapitlet omhandler ........................................ 116 3.1 Beskyttelsestiltak........................................... 117 Jording ..................................................... 118 Jordelektroder — jordledere..................... 119 Beskyttelsesledere.................................... 120

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Automatisk utkopling i et TN-system ... Automatisk utkopling i et TT-system ... Automatisk utkopling i et IT-system .... Utstyr i klasse II ...................................... Beskyttelse ved hjelp av ikke-ledende omgivelser............ 122 Uj ordet lokal utjevningsforbindelse .... Elektrisk atskillelse.................................. Jordfeilbryter............................................ Jordfeilvarsling........................................ Sammendrag...................................................

121 121 121 122

123 123 123 125 127

4 Anleggsbeskyttelse................................................... Kapitlet omhandler ........................................ Generelt om vern .................................... 4.1 Motorvembryter............................................... 4.2 Effektbryter (for store motorer)..................... 4.3 Overlastvem..................................................... Termiske releer — mekaniske................... 4.4 Underspenningsreleer— underspenningsvem........................................ 4.5 Sikringer for lavspenning................................ Generelt ................................................... 4.5.1 Smeltesikringer...................................... Patronsikringer........................................ Høyeffektsikringer .................................. 4.5.2 Automatsikringer.................................. Normer for automatsikringer................... Utløsekarakteristikken ........................... 4.6 Selektivitet....................................................... 4.7 Overspenningsvern ........................................ 4.7.1 Avledere................................................ 4.7.2 Lynavlederanlegg.................................. 4.8 Kapslingsgrader, isolasjonsklasser og spenningsbånd .......................................... Isolasjonsklasser...................................... Spenningsbånd........................................ Sammendrag..................................................

129 129 130 130 131 132 133

5 Ledningsberegning.................................................. Kapitlet omhandler ........................................ 5.1 Dimensjonerende faktorer ............................

166 166 167

137 138 138 139 141 145 148 152 152 154 156 156 158 159 162 163 164

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Strømføringsevne.................................... Maksimal spenningsforskjell ................. Høyeste og laveste kortslutningsstrøm .. 5.2 Likestrømsledninger og vekselstrømsledninger med induksjonsfri last................... 5.3 Vekselstrømsledninger med induktiv last .... Enfaseoverføring med bare resistans i ledningene................ Trefaseoverføring med bare resistans i ledningene......................... 5.4 Ledninger med flere uttak ............................... Enfaseoverføring........................................ Dimensjonering av avgreningene........... Trefaseoverføring...................................... 5.5 Kort innføring i kortslutningsberegninger ... Sammendrag....................................................

167 170 176 179 191

191

195 202 202 205 208 211 217

6 Installasjon............................................................... 219 Kapitlet omhandler .......................................... 219 6.1 Generell beskrivelse.......................................... 220 6.2 Hovedinntaket.................................................. 233 Dimensjonering av inntaket ..................... 236 6.3 Sikringsskapet.................................................. 237 Jordfeilbryter/jordfeilvarsler..................... 245 6.4 Hovedjordingen................................................ 248 6.5 Installasjon i bolig............................................ 251 Komfyr...................................................... 253 Oppvaskmaskin.......................................... 254 Vaskemaskin og tørketrommel ................ 254 Varmtvannstank ........................................ 254 Stue............................................................. 255 Soverom og hall ........................................ 256 Kjøkken, bad, WC, vindfang, utelys og ringeanlegg......................... 257 Vaskerom, boder og hobbyrom............... 263 Kjellerstue og arbeidsrom......................... 263 Svømmebasseng og badstuer ................... 264 Garasje og utendørs anlegg....................... 265 Installasjonsoppgave................................. 266 Sammendrag.................................................... 274

7 Varme, kuldeteknikk og belysning........................ 276

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Kapitlet omhandler ........................................ 276 7.1 Varme generelt................................................ 277 7.2 Elektrisk oppvarming...................................... 279 Metoder for framstilling av elektrisk varme .................... 279 Motstandsoppvarming............................. 280 Reguleringsmetoder ................................ 283 Elektroniske termostater......................... 288 7.3 Varmeberegning.............................................. 289 Romklima................................................ 289 Varmegjenvinning.................................... 292 7.4 Varmekabler.................................................... 295 Varmekabler generelt ............................. 295 Prosjektering og melding ....................... 297 Effektregulering og tilkopling................. 298 Planlegging og dimensjonering av varmekabel anlegg ................ 299 Frostsikring av takrenner ....................... 310 7.5 Strålevarmeanlegg.......................................... 313 Generelt .................................................. 313 Planlegging og dimensjonering av strålevarmeanlegg ................ 314 Montering................................................ 315 7.6 Kuldeteknikk.................................................. 318 Generelt ................................................... 318 Koking, fordamping og kondensering ... 318 Kjølemidler.............................................. 320 Kjøleanleggets virkemåte....................... 321 Manuelt regulert kjølesystem ................. 322 Kjølesystem med hermetisk motorkompressor .................................... 323 Avriming.................................................. 325 7.7 Belysning......................................................... 325 7.7.1 Lyslære.................................................. 325 Lys ........................................................... 325 Lystekniske begreper............................... 327 7.7.2 Tekniske krav til lysanlegg................... 332 Generelle krav.......................................... 332 Miljøforurensning forårsaket av lyskilder.............................................. 336 Armaturens oppgaver............................. 337 7.3.3 Lyskilder................................................ 338

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Glødelamper............................................ Lysrør....................................................... Damplamper............................................ Andre lyskilder........................................ Induksjonslamper.................................... 7.7.4 Planlegging av lysanlegg ..................... 7.7.5 Lysberegning ........................................ Virkningsgradsmetoden ......................... Sammendrag................................................... 8 Husholdningsapparater, elektrisk verktøy og elektromedisinsk utstyr............................. Kapitlet omhandler ........................................ 8.1 Husholdningsapparater .................................. Mindre husholdningsapparater............... Komfyrer................................................... Mikrobølgeovner .................................... Vaskemaskiner ........................................ Tørketromler............................................. Miksmastere/«food processors»............... Hårfønere, barbermaskiner, klippemaskiner m.m.................... 8.2 Elektrisk verktøy ............................................ Loddebolter............................................... Oppladbare batteridrevne skrutrekkere o.l............................ Boremaskiner, sager, hekksakser o.l......... Pusse- og slipemaskiner ......................... Plenklippere ............................................ 8.3 Enfasemotorer ................................................. Enfaset seriemotor .................................. Repulsjonsmotor...................................... Skyggepolsmotor .................................... Enfaset asynkronmotor............................ Enfaset synkronmotor.............................. Steinmetz-kopling av trefasemotor........ 8.4 Elektromedisinsk utstyr.................................. Sammendrag...................................................

338 340 344 348 349 349 351 351 353

357 357 358 359 360 362 362 363 363

364 364 364 364 364 365 365 365 366 366 367 368 368 369 370 377

9 Spesielle installasjoner............................................ 379 Kapitlet omhandler ........................................ 379 Generelt ................................................... 380

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

9.1 Elektriske installasjoner i eksplosjonsfarlige områder........................... 9.1.1 Generell eksplosjonsteori og beskyttelsesfilosofi............................. Hva kan eksplodere, og hvor?................. Hva mener vi med en eksplosjon? ........ Betingelser for å framkalle en eksplosjon .................................... 9.1.2 Områdeklassifisering ........................... Soneinndeling.......................................... Godkjenning av inndeling i eksplosjonsfarlige områder............ Gassenes egenskaper................................ 9.1.3 Elektrisk utstyr for eksplosjonsfarlige soner i områdekategori a.................................... Beskyttelsesarter...................................... Gruppeinndeling...................................... Maksimal overflatetemperatur — temperaturklasser........................... 9.1.4 Elektriske forskrifter — krav til elektriske anlegg i områdekategori a . . . . Elektrisk utstyr — soneinndeling............. Godkjenning —prøvebevis ..................... Merking .................................................. 9.1.5 Utførelser.............................................. Kabelinnføringer i Ex d-utstyr ............... Gasstette gjennomføringer ..................... Sikring av motorer i Ex e-utførelse........ Ex i-utførelser.......................................... Jording ..................................................... Varmekabler i Ex-soner........................... Fordelingssystemer i eksplosjonsfarlige områder............... Vern og betjening .................................... Drift ......................................................... Vedlikehold.............................................. 9.2 Landbruk......................................................... 9.2.1 Spesielle problemområder .................. Hovedfordeling........................................ Hovedj ording .......................................... Kabelinstallasjon......................................

380 380 381 381

382 385 385

388 391

391 391 398 398

402 402 403 403 404 404 406 407 409 413 416 416 417 418 418 420 420 420 421 422

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Motordrifter ............................................. Reservestrømsaggregat............................ 9.2.2 Driftsbygninger .................................... Låvebygninger ........................................ Dyrerom ................................................... Spesielle rom .......................................... 9.2.3 Gartnerier............................................... Sammendrag...................................................

422 424 425 425 426 429 430 432

Litteratur........................................................................ 435 Stikkordregister ........................................................... 438

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

1 Måleteknikk

1 Måleteknikk Kapitlet omhandler •

målsystemer, SI-systemet, størrelser og enheter i SIsystemet

•

elektrisk måleteknikk, målenøyaktighet og kurveformens innvirkning på måleresultatet, sann effektiwerdi eller «true rms»

•

elektriske måleinstrumenter: — konvensjonelle måleinstrumenter, blant annet vi serinstrumenter — elektroniske måleinstrumenter, blant annet siffervisende måleinstrumenter — tangamperemetre — isolasjonsmålere — oscilloskopet — fnnksjonsgeneratorer/signalgeneratorer — skilletransformator som vemer målekretsen når oscilloskopet brukes til måling — registrerende instrumenter

•

måling av elektriske størrelser — direkte og indirekte målinger — spenningsmåling med blant annet beregning av målefeil — strømmåling

13

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

1 Måleteknikk

1.1 Målsystemer Målsystemer

Det har opp gjennom tidene vært i bruk en lang rekke forskjellige målsystemer rundt om i verden. Noen bygde på 2-tallssystemet, andre på 12-tallssystemet, mens andre igjen hadde helt andre utgangspunkt, som de amerikanske og engelske systemene. Vårt 1O-tallssystem, såkalte arabiske tall, er opprinnelig indiske, men har nådd oss gjennom araberne. Dette tall­ systemet erstattet de romerske tallene, og danner grunn­ laget for vårt målsystem.

Det første internasjonale målsystemet basert på 10tallssystemet ble innført i 1881. Dette systemet ble kalt CGS-systemet (centimeter-gram—sekundsystemet). Sys­ temet fikk raskt mange varianter. Det ble komplettert med ulike tekniske målsystemer, og etter hvert oppstod mange tvetydigheter. I 1901 ble det foreslått å innføre MKS-systemet (meter-kilogram-sekundsystemet), som senere ble kom­ plettert med ampere og dannet MKSA-systemet. Dette systemet ble brukt helt fram til 1960-årene. Også dette systemet inneholdt en del uklarheter.

SI-systemet

I 1977 ble så det målesystemet vi har i dag, SI-systemet, innført som norsk standard. SI-systemet (Systéme Inter­ national d’unités) er betraktet som entydig, allmenngyldig, samstemt og nøyaktig. SI-enhetene er gjengitt i sin helhet i NS-1024 (Norsk Standard). I elektroteknikken brukes iblant like symboler for ulike størrelser, og ulike symboler for like størrelser. Dessuten kan vi i praktisk arbeid støte på enheter, symboler osv. som ikke er standard, ofte av eldre opprinnelse. Eksempel: Elektrisk feltstyrke: E Indusert spenning: E Spenning for øvrig: U Spenningssymbolene står både for effektiwerdier og for likestrømsverdier.

14

1 Måleteknikk

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Tilsvarende øyeblikksverdier eller momentanverdier av spenninger betegnes e og u, mens toppverdiene betegnes é og u e står også for den elektromotoriske spenningen (ems) til et element i et batteri. Unntak fra SI-systemet

I enkelte tilfeller blir det i praksis gjort unntak fra SIsystemet. Dette gjelder blant annet for ledningstverrsnitt A, som blir angitt i kvadratmillimeter (mm2).

Dette fører til at resistiviteten p (rho) kan angis som 0,0172 [P 50 mm

En større del av kroppen, for eksempel en hånd (ikke beskyttelse mot bevisst inntrengning). Faste fremmedlegemer med diameter > 50 mm.

2

Beskyttet mot faste fremmedlegemer > 12 mm

Fingre eller liknende gjenstander med lengde < 80 mm. Faste fremmed­ legemer med diameter > 12 mm.

3

Beskyttet mot faste fremmedlegemer > 2,5 mm

Verktøy, tråder o.l. med diameter eller tykkelse > 2,5 mm. Faste fremmed­ legemer med diameter > 2,5 mm.

4

Beskyttet mot faste fremmedlegemer > 1,0 mm

Tråd, strimmel o.l. med diameter eller tykkelse > 1,0 mm. Faste fremmed­ legemer med diameter > 1,0 mm.

5

Støvbeskyttet

Inntrengning av støv ikke fullstendig utelukket, men støv i så små mengder at det ikke påvirker normal drift av ut­ styret.

6

Støvtett

Ingen inntrengning av støv.

Veiledning: Beskrivelsen i tabellen er bare en forenklet versjon og ikke benyttes til å definere beskyttelsen.

160

4 Anleggsbeskyttelse

anlegg - bygningsinstallasjoner

Tabell II Beskyttelsesgrader angitt av det andre sifferet Andre siffer

Beskyttelsesgrad

Kort beskrivelse

Forklaring

0

Ubeskyttet

Ingen spesiell beskyttelse

1

Beskyttet mot dryppende vann

Dryppende vann (dråper som faller vertikalt) skal ikke ha skadelig virkning

2

Beskyttet mot dryppende vann når skråstilt opp til 15 °

Vertikalt dryppende vann skal ikke ha skadelig virkning når kapslingen skråstilles opp til 15 ° i forhold til normal stilling

3

Beskyttet mot regn

Regnvann som faller ved en vinkel opp til 60 0 i forhold til vertikalen skal ikke ha skadelig virkning

4

Beskyttet mot vannsprut

Vann som spruter mot kapslingen fra alle retninger, skal ikke ha skadelig virkning

5

Beskyttet mot vannstråler

Vann som sprøyter mot kapslingen fra et munnstykke, uansett retning, skal ikke ha skadelig virkning

6

Beskyttet mot tung sjø

Vann fra tung sjø eller som sprøyter mot kapslingen med stort trykk skal ikke trenge inn i kapslingen i skadelige meng­ der

7

Beskyttet ved neddykking

Vann i skadelige mengde skal ikke trenge inn i kapslingen når den er neddykket i vann en bestemt tid og ved et bestemt trykk

8

Beskyttet ved nedsenking

Utstyret skal kunne tåle langvarig ned­ senking i vann under forhold som er nærmere angitt av fabrikanten Veiledning: Det vil vanligvis innebære at utstyret er hermetisk forseglet. For visse typer utstyr kan det likevel bety at vann kan trenge inn, men ikke slik at det har skadelig virkning

Veiledning: Beskrivelsen i tabellen er bare en forenklet versjon og må ikke benyttes til å definere beskyttelsen.

161

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

4 Anleggsbeskyttelse

Isolasjonsklasser Isolasjonsklasser

I forbindelse med berøringsbeskyttelse er elektrisk utstyr videre delt inn i ulike klasser etter isolasjonsnivå og even­ tuell beskyttelsesj ording.

Utstyr i klasse 0 Dette utstyret har bare driftsisolasjon som beskyttelse mot elektrisk støt. Et eksempel er smijemslamper med enkle ledninger (PN-ledninger) ført fram til lampeholdeme. Utstyret er ikke beregnet for tilkopling til eventuell beskyttelsesleder (PE-leder). Utstyr i klasse 01 Utstyr som minst har driftsisolasjon, og som er forsynt med jordingsklemme, men der strømtilførselen er uten jordleder og har plugg som ikke kan koples til jordingsstikkontakt. Utstyr i klasse I Utstyr med driftsisolasjon som beskyttelse mot elektrisk støt, og med tilleggsbeskyttelse ved at utsatte deler er forbundet med installasjonens beskyttelsesleder (jordleder) slik at delene ikke kan bli spenningsførende ved feil i driftsisolasjonen. Utstyr i klasse II Utstyr med driftsisolasjon som beskyttelse mot elektrisk støt, og med tilleggsbeskyttelse i form av dobbelt isolasjon eller forsterket isolasjon. Utstyret skal ikke kunne koples til beskyttelsesleder (jordleder).

Utstyret er forsynt med symbolet Se også FEB punkt 413.2

Utstyr i klasse III Utstyr med tilførsel med SELV som beskyttelse mot elektrisk støt, og der spenninger høyere enn SELV ikke kan oppnås.

162

4 Anleggsbeskyttelse

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Spenningsbånd § 203 SPENNINGSBÅND Veiledning: Det etterfølgende er hentet fra IEC-publikasjon 449 (1973) 'Voltage bands for electncal installations ofbuildings'.

Tabell I. Spenningsbånd vekselstrøm U = installasjonens nominelle spenning (V)

Adskilte eller ikke effektivt jordede systemer *)

Jordede systemer

Spenmngsbånd

Fase til jord

I

U

II

50 < U

Mellom faser

U

50 600

50 < U

Mellom faser

U

50

1000

50

50 < U s: 1000

*) Hvis nøytralleder er ført med i installasjonen, skal elektrisk utstyr til­ knyttet mellom fase og nøytral velges slik at utstyrets isolasjon tilsva­ rer spenningen mellom faser.

Tabell II. Spenningsbånd likestrøm U = installasjonens nominelle spenning (V) Verdiene i tabellen refererer seg til rippelfri likespenning

Mellom poler

Adskilte eller ikke effektivt jordede systemer ♦♦'i Mellom poler

U < 120

U < 120

Jordede systemer

Spenningsbånd

Pol til jord

I

U

II

120 < U

120

900 120 < U < 1500

120 < U

1500

**) Hvis midtleder er ført med i installasjonen, skal elektrisk utstyr til­ knyttet mellom pol og midtleder velges slik at utstyrets isolasjon tilsvarer spenningen mellom poler.

163

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

4 Anleggsbeskyttelse

Sammendrag Anleggsbeskyttelse består av en lang rekke vern og be­ skyttelsesmetoder. Vi kan gruppere dem grovt i over­ strømsvem, underspenningsvem, overspenningsvem og fysiske beskyttelsesmetoder. Noen av vernene er selektive.

Overstrømsvem består av kortslutningsvem og overlastvern. Kortslutningsvem omfatter effektbrytere og forskjel­ lige sikringstyper. Effektbrytere er brytere som skal være i stand til å bryte de største kortslutningsstrømmene som kan forekomme der bryterne skal plasseres. Vi må utføre kortslutningsberegninger for anlegget for å kunne dimen­ sjonere bryterne riktig. Effektbrytere for lavspenningsanlegg er ofte bygd sammen med termiske releer, i noen tilfeller også med underspenningsreleer.

Sikringer kan vi grovt dele inn i smeltesikringer og automatsikringer. Blant smeltesikringene er patronsikringer (D-sikringer) og høyeffektsikringer (knivsikringer) van­ ligst. Smeltesikringer har vanligvis kvikke eller trege utløsningskarakteristikker. Som regel har de god nok bryte evne. Automatsikringer virker i prinsippet som effekt­ brytere og har vanligvis en elektromagnetisk og en termisk funksjon. De har mange forskjellige karakteristikker, og de vanligste blir kalt B-, C- og D- (K-)karakteristikker. Automatsikringer har dårligere bryteevne enn smeltesik­ ringer, og i mange tilfeller må vi derfor ha smeltesikringer som er koplet i serie med automatsikringer. Overlastvem skal registrere og beskytte mot strømmer i området fra fullaststrøm (merkestrøm) opptil ca. to ganger merkestrøm. Strømmer over to ganger merkestrøm regner vi som kortslutningstrøm. Overlastvem kan være overstrømsreleer, motorvembrytere, termiske releer, termistor­ beskyttelse osv. Spesielt ved bruk av termiske releer er det mange forhold vi må ta hensyn til, blant annet at det blir foretatt utløsekontroll. Dessuten må vi ta hensyn til starttiden og antall start/stopp (intermitterende drift).

Alle overstrømsvem skal bryte bort feilen direkte, eller indirekte ved hjelp av effektbrytere. Derfor er det viktig at de blir gjort selektive, slik at vernet nærmest feilstedet bryter, mens resten av anlegget fortsetter som før. Der vi har like typer vem, for eksempel sikringer i serie, er det

164

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

4 Anleggsbeskyttelse

forholdsvis enkelt å dokumentere om de er selektive eller ikke. Men dersom forskjellige typer vem som skal være selektive, kan det bli et komplisert og arbeidskrevende arbeid å dokumentere selektiviteten. For å hindre at motorer starter automatisk etter et spenningsbortfall kan vi bruke et underspenningsrelé eller kontaktorkopling med holdekrets.

Vi må avlede forskjellige former for overspenninger til jord. Disse feilene kan ikke brytes bort. Vi har forskjellige typer overspenninger, og vi kan velge mellom forskjellige typer avledere, blant annet ventilavledere, sinkoksidavledere, gnisthom, koronabøyler, disneutere, forskjellige typer varistorer m.m. Det er viktig at både jordlederen og jordelektrodene er kortest mulig. I utsatte områder bruker vi lynavlederanlegg for å beskytte mot lynnedslag i bygningen Lynavlederanlegg er utvendi­ ge bur av ledere som er forbundet til jordelektroder. Vi bruker ofte ledere av aluminium over jord, men i jord må vi bruke ledertyper som er godkjent for dette formålet.

Anleggsdeler blir fysisk beskyttet av blant annet kapslinger og skap. Hvor godt det beskytter mot fremmedlegemer, berøring og inntrengning av vann, er angitt som kapslingsgrad - IP pluss to siffer. Når det gjelder berørings vern, er det elektriske utstyret delt inn i klassene 0, 01,1, II og III. Utstyr i klasse II blir ofte kalt dobbeltisolert utstyr, selv om klassen også omfatter forsterket isolasjon. Spenningsbånd angir anleggets spenningsnivå.

165

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

5 Ledningsberegning

5 Lednings­ beregning Kapitlet omhandler

166

•

dimensjonerende faktorer — strømføringsevnen koordinert med overbelastningsbeskyttelse — maksimal spenningsforskjell — høyeste og laveste kortslutningsstrøm, krav til kortslutningsvern — effekttap — mekanisk styrke

•

dimensjonering av kurser til resistive belastninger for like- og vekselstrøm

•

dimensjonering av kurser til induktive belastninger, også motorkurser

•

dimensjonering av stigeledninger og andre fordelinger med flere uttak, dimensjonering av grenledninger

•

kort innføring i kortslutningsberegninger for å bestem­ me høyeste og laveste kortslutningsstrøm

ingsinstallasjoner

5 Ledningsberegning

5.1 Dimensjonerende faktorer Ved dimensjonering av kabler og ledninger må vi ta hensyn til en rekke faktorer som hver for seg kan bestem­ me lederens tverrsnitt. For lavspenningsanlegg vil disse faktorene være strømføringsevne, maksimal spennings­ forskjell, høyeste og laveste kortslutningsstrøm, effekttap og mekanisk styrke.

Strømføringsevne Den høyeste tillatte strømføringsevnen for en leder er den høyeste strømmen vi kan belaste lederen med uten at isolasjonen blir for varm og tar skade. Dersom lederen, og dermed isolasjonen, blir for varm, går levetiden til isolasjonen drastisk ned. En temperatur på 8—10 °C over temperaturgrensen i en time reduserer levetiden for de fleste isolasjonsstoffer med ca. 50 %. Den termiske opp­ varmingen i en leder er bestemt av den tilførte energien: A W = I1 • R • t [Ws] (wattsekund)

og av den avkjølingen lederen er utsatt for.

§ 523 i FEB beskriver hvordan vi skal finne strømførings­ evnen Zz for en leder. Vi må så sette /z inn i formelen i § 433 for å bestemme størrelsen på overbelastningsbeskyttelsen, og i formelen i § 434 for å beregne kortslutningsbeskyttelsen. Kortslutningsbeskyttelsen er beskrevet under avsnittet om høyeste og laveste kortslutningsstrømmer. Strømføringsevnen Zz er avhengig av den høyeste ledertemperaturen som lederens isolasjonsmateriale tåler. Se tabell 52 A i § 523. Se også i boka Elektriske anlegg — energiforsyningen om temperaturklasser. Vi må altså starte med å velge kabeltype, ledermateriale (Cu eller Al), isolasjon (innerisolasjon) og antall ledere. Se punkt 523.5 i FEB. Vi må også bestemme forlegningsmåten, det vil si hvordan kabelen skal ligge, med hensyn til avkjøling, for dette virker inn på strømføringsevnen. Se tabellene 52 Bl og 52 B2 i § 523. For forlegningsmåte H—L må vi ta utgangs­ punkt i forlegningsmåte E og så korrigere for parallelle kabler som beskrevet senere.

167

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

5

Med utgangspunkt i belastningsstrømmen /B, som vi beregner, bestemmer vi så den ukorrigerte strømføringsevnen ut fra tabellene 52 Cl til 52 C4 i § 523.

Omgivelsestemperatur

Deretter må vi korrigere for omgivelsestemperaturen, tabell 52 Dl, dersom den avviker fra det normale, det vil si 30 °C i luft og 20 °C i jorda.

Parallelle kabler

Dersom avkjølingen reduseres, eller ved gjensidig opp­ varming på grunn av at flere kabler ligger tett inntil hverandre, må vi også korrigere den strømføringsevnen vi har regnet oss fram til. Se tabell 52 D2. Her gjelder:

Arrangement 1 gjelder for forlegningsmåte A, B og D. Arrangement 2 gjelder for forlegningsmåte C, E og G, eventuelt kombinert med H. Arrangement 3 gjelder for forlegningsmåte C. Arrangement 4 gjelder for forlegningsmåte E og G kombinert med J eller K. Arrangement 5 gjelder for forlegningsmåte E-G kombinert med L. Når vi så skal bestemme lederens virkelige strømføringsevne I (se § 433), går vi fram på denne måten:

Vi tar ut strømføringsevnen bestemt av forlegningsmåten, antall ledere og isolasjon fra tabellene 52 Cl—C4. Denne størrelsen kaller vi heretter Im .

Deretter bestemmer vi eventuell korreksjonsfaktor for om­ gi velsestemperatur fra tabell 52 Dl. Denne korreksjonsfaktoren kaller vi her . Til slutt bestemmer vi eventuell korreksjonsfaktor for parallelle kabler og liknende ut fra tabell 52 D2. Denne korreksjonsfaktoren kaller vi her Å'p.

Ut fra dette blir lederens virkelige strømføringsevne: 4 =4 • 4 • 4 Verdien av 17 setter vi inn i formelen i punkt 433.2 for å bestemme vernets merkestrøm In når belastningsstrømmen 7b er kj ent.

168

5 Ledningsberegning

anlegg - bygningsinstallasjoner

— vern

Når det gjelder koordinering mellom ledere og vern, heter det i punkt 433.2 at det er to forhold som må være tilfredsstilt: 1) ZB < 41 - A

og 2) Z2< 1,45-4

der Å = vernets høyeste prøvestrøm.

Aktuelle vern: - Ved termisk belastning bruker vi sikring. — I motorkurser bruker vi termisk relé.

Faktoren 1,45 har man kommet fram til ved forsøk i laboratorier. Den sier at vi kan overbelaste kabelen 45 % i én time (lh) uten at den tar skade.

A er normalt oppgitt av leverandøren. k=— A l

For sikringer kan vi finne faktoren k = — ut fra strøm-tid1n

kurvene, dersom den ikke er oppgitt i datablad. --- 6 Belastningsstrøm /B

= lederens virkelige strømføringsevne ifølge §523 p1'45’'1___ _/

0 |--------------------------

Vernets merkestrøm

----

/2 = Vernets utløsestrøm ved utløsetid 1 h

Figur 5.1 Strømvektor For eksempel vil NH 63 A sikringer gi utløsning etter en time (1 h) ved ca. 90 A. 90 Det vil si: k = — = 1,4 63 (I tabeller er dette oppgitt som < 1 h.) 90 A er i virkeligheten I2.

169

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

5 Ledningsberegning

Maksimal spenningsforskjell Spenningsforskjell

Etter at vi har funnet Zz, må vi kontrollere tverrsnittet med hensyn til spenningsforskjell AL/.

Inntak

“ y j _ . Belastninger

I Fordeling

4%

.

0,5-1,5%

_______ 2,5-3,5%

Figur 5.2 Spenningsforskjell fra inntak til forbruker Se § 525, som foreskriver maksimalt 4 % spenningsfor­ skjell (spenningsfall). Vi bør regne med betydelig lavere spenningsforskjell AL/, for 4 % gjelder fra inntaket og helt ut til belastningen. Vi bestemmer først

AL/ , = maks 100 der U= nominell spenning (230 eller 400 V vanligst i lavspenningsanlegg) u = prosentvis spenningsforskjell som antydet ovenfor

Trefaseoverføring

For trefaseanlegg gjelder videre at AL/ » =___ —

AL/f

Imaks

og vi bestemmer minste tverrsnitt for et trefaseanlegg ut fra kravet til maksimal spenningsforskjell ved hjelp av dette uttrykket:

A

T

P' l

Æ ,n = ■'R mm B ‘ åu

1maks

170

‘ COS

(D,

5 Ledningsberegning

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

Figur 5.3 Trefaset overføring

Vi velger å betrakte forbrukeren som om den er stjemekoplet, uten tanke på hvordan den egentlig er koplet. Da er fasestrømmen lik hovedstrømmen I, som er lik P?

4 = v—---cos (p2 [A] Ved symmetrisk belastning vil det da være tilstrekkelig å betrakte én fase, for til slutt å multiplisere med ^3.

Figur 5.4 En fase i en trefaset overføring Spenningsforskjellen i en fase blir 1

1£

^-£

[V]

Nedenfor ser du fase-strøm-spenning-diagrammet for en trefaseoverføring.

Figur 5.5 Fase-strøm-spenning-diagram for en trefase­ overføring 171

Elektriske anlegg - bygningsinstallasjoner

5 Ledningsberegning

Ved å sette maksimal spenningsforskjell inn i uttrykket for At/f får vi minimumstverrsnittet som vist ovenfor. NB! Vi har her sett bort fra induktans i kabelen.

Som vi kan se av figuren, vil strømmen I forårsake et spenningsfall ZB • R i lederen, og dette spenningsfallet vil alltid ligge i fase med strømmen (ha samme retning som strømmen). R er resistansen i en leder.

Spenningsforskjellen er derimot forskjellen mellom tZ, . 2f

Vi får altså At/rf = ILif

og

- tZ, . 2f

For vanlige lavspenningsoverføringer vil lengden av a være så liten i forhold tilZB • R ■ cos