Elektriske anlegg - installasjoner 8258509624 [PDF]

Zitiervorschau

Audkjell Aksdal

Elektriske anlegg - installasjoner

Yrkesoppiæring ans 1995 NER DEnOTE!3UOTEKET POSTBOKS 278 8601 MO

® 1995, Yrkesopplæring ans

3. utgave, 1. opplag

Fotografiet på omslaget er av Katfoss/Granfoss (utlånt av AS Norsk Telegrambyrå) Illustrasjoner: Bjørn Norheim, Rolf Sivertsen, Terje Edseth og Per Madsen, dessuten datablader fra en rekke leverandører Layout og paste-up: Terje Edseth

Printed in Norway by Pdc, 1930 Aurskog, 1995

ISBN 82-585-0962-4

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 - installasjoner

Forord Elektriske anlegg - installasjoner dekker, sammen med boka Elektriske anlegg - høyspenning, pensum i teknisk fagskole på elkraftlinjen. Fordi disse bøkene dekker det meste av det vi forstår med elektriske anlegg, vil de med fordel også kunne benyttes ved ingeniørhøyskoler og av andre som vil ha en grunnleggende innføring i elektriske anlegg.

Til boka er det gitt ut en oppgavesamling, Elektriske anlegg - installasjoner. Oppgavesamling og fasit med løsningsforslag.

Boka er tidligere fullstendig revidert med hensyn til de nye forskriftene FEB 91, som er basert på normer i IEC 364-serien. I tillegg til det tekniske, er miljømessige synspunkter trukket inn der de har noen mening.

Kapittel 1 er omarbeidet og behandler nå også alter­ native energiformer i tillegg til vannkraft. Videre er den nye energiloven grundig behandlet her. Kapitlene 2, 3 og 4 tar for seg de ulike nettsystemene (IT-, TT- og TN-nett) og hvordan disse påvirker valg av vern og beskyttelsesmetoder. Videre er både person­ beskyttelse og anleggsbeskyttelse grundig behandlet. Her er kravene i FEB 91 og SL tatt med. Sikringer og kabler er også behandlet her, spesielt ut fra sikkerhets­ messige synspunkter.

Kapittel 5 behandler ledningsberegning og dokumenta­ sjon ifølge kravene i FEB 91. Kapittel 6 om elektriske installasjoner i eksplosjonsfarlige områder, er fullstendig omarbeidet.

I kapitlene 7 Installasjon, 8 Varme- og kuldeteknikk. 9 Belysning, 10 Motorinstallasjoner og 11 Spesielle installasjoner er det bare foretatt mindre endringer og kompletteringer.

Elektriske anlegg - installasjoner

Mye av stoffet er hentet fra produktkataloger og bro­ sjyrer, tekniske publikasjoner, Norsk Standard, NEK osv.

Ved prosjektering av elektriske anlegg vil denne boka, sammen med Elektriske anlegg - høyspenning, være til stor hjelp for ingeniører, installatører og andre saksbe­ handlere i forbindelse med blant annet ledningsberegning, kortslutningsberegninger (høyeste og laveste), dimensjonering av vern, planlegging av belysning, varmeberegninger m.m. Boka egner seg også som oppslagsverk, og kan med fordel benyttes som støttelitteratur ved forskjellige linjer i den videregående skolen.

Haugesund 1995 Audkjell Aksdal

Elektriske anlegg - installasjoner

Innhold 1 Elektrisk energiproduksjon..........................................13 1.1 Energiproduksjon generelt ............................... 13 1.2 Vannkraft............................................................. 18 Hydrologi............................................................. 18 Dammer og tunneler......................................... 21 Turbiner og energiverk .................................... 27 Vannkraftgeneratorer......................................... 35 Transformatorer................................................. 37 1.3 Varmeenergi....................................................... 38 Kullfyrte energiverk ......................................... 38 Gass- og oljefyrte energiverk........................... 41 Kjerneenergiverk ...............................................42 Varmeenergigeneratorer....................................45 1.4 Alternative energikilder.................................... 45 Bølgeenergiverk................................................. 45 Vindkraft............................................................ 50 Solenergi ............................................................ 53 Jordvarme ..........................................................54 15 Energiforsyningen ............................................ 55 Historikk ............................................................ 55 Dagens energiforsyning .................................... 59 1.6 Energiloven ....................................................... 61 2 Elektrisk energioverføring ....................................................... 65 2.1 Generelt............................................................... 65 2.2 Miljømessige forhold......................................... 66 2.3 Overføringslinjer ...............................................68 2.4 Fordelingsnett og distribusjon ......................... 70 Stråle- og ringnett - høyspennings- og lavspenningsnett .................................. 70 Fordelingssystemer og fordelingsspenninger .......................... 72 2.5 Fordelingssystemer............................................ 73 TN-systemer (punkt 312.2.1 i FEB) .............. 75 TT-system (punkt 312.2.2 i FEB)................... 76 IT-system (punkt 312.2.3 i FEB) ................... 77 Isolert nøytralpunktsystem (IT-system) .... 78 Direkte jordet nøytralpunktsystem (TN-system).......................................... 81

Elektriske anlegg - installasjoner 3 Vern................................................................................ 84 3.1 Generelt................................................................84 3.2 Vern i lavspenningsnett og lavspenningsanlegg .................................... 87 Termiske releer.................................................. 88 Termistorbeskyttelse......................................... 89 Nullspenningsreleer - underspenningsvern . 89 Overspenningsvern............................................ 90 3.3 Selektivitet.......................................................... 90 3.4 Annen form for beskyttelse - personbeskyttelse .................................... 92 Jording ............................................................... 94 Jordelektroder - jordledere.............................. 95 Beskyttelsesledere............................................... 96 Automatisk utkopling i et TN-system.............. 97 Automatisk utkopling i et TT-system.............. 97 Automatisk utkopling i et IT-system .............. 97 Utstyr i klasse II ............................................... 98 Beskyttelse ved hjelp av ikke-ledende omgivelser ............................98 Ujordet lokal utjevningsforbindelse.................99 Elektrisk atskillelse............................................ 99 Jordfeilbryter....................................................... 99 Berøringsspenning - beregningsmodeller . 102 TN- systemer.................................................. 104 TT-systemer.................................................. 110 IT-systemer.................................................... 113 Strømmens virkning på kroppen................. 116 Forebyggende tiltak....................................... 119 Ulykkesstatistikk og analyser...................... 120 Sikkerhetsforskrifter (sammendrag)........... 125

4 Anleggsbeskyttelse og materiell........................... 4 1 Sikringer for lavspenning........................... Generelt.......................................................... Patronsikringer ............................................ Høyeffektsikringer (knivsikringer) ........... Automatsikringer ......................................... 4.2 Kabler........................................................... Bruksområder ............................................... Ledere............................................................. Typebetegnelser............................................ Oppbygning ..................................................

127 127 127 130 133 137 141 141 143 143 144

Elektriske anlegg - installasjoner

Ny norsk elektroteknisk norm: HD 361 S2 ............................................ Isolasjon . ............................ Armering/skjerm . . . . . ............................. Fasemerking .................................................. Optiske kabler ............................................... Sammenkopling kabel - linje................... . Kabelskjøting og endeavslutning........... .. . 4.3 Kapslingsgrader og isolasjonsklasser .... Spenningsbånd...............................................

145 149 151 152 153 153 155 159 163

5 Ledningsberegning.............................. 164 5.1 Dimensjonerende faktorer ...................... 164 Strømføringsevne . ....................... 164 Maksimal spenningsforskjell ...................... 167 Høyeste og laveste kortslutningsstrøm ... 175 Kort oppsummering .................................... 177 5 2 Likestrømsledninger og vekselstrømsledninger med induksjonsfrilast 179 5 .3 Vekselstrømsledninger med induktivlast . 193 Enfaseover føring med bare resistans i ledningene........................... 193 Trefaseoverføring med bare resistans i ledningene..................... 198 Trefaseoverføring med både resistans og induktans i ledningene ............................ 207 5.4 Ledninger med flere uttak............................... 212 Enfaseoverføring med bare resistans i ledningene.................................................. 212 Dimensjonering av avgreiningene............. 216 Trefaseoverføring med bare resistans i ledningene............................... 219 5.5 Kort innføring i kortslutningsberegninger i forbindelse med bygningsinstallasjoner . . . 223

6 Elektriske installasjoner i eksplosjonsfarlige områder . ................. . 230 6.1 Generell eksplosjonsteori og beskytte! sesfilosofi ...................................... 230 Hva kan eksplodere og hvor?......................... 230 Hva menet vi med en eksplosjon?.............. 231 Betingelser for å framkalle en eksplosjon . 232 6.2 Områdeklassifisering....................................... 235

Elektriske anlegg - installasjoner

Soneinndeling .................................................. 235 Godkjenning av inndeling i eksplosjonsfarlige områder................ 239 Gassenes egenskaper....................................... 242 6.3 Elektrisk utstyr for eksplosjonsfarlige soner i områdekategori a......................... 242 Beskyttelsesarter............................................... 242 Gruppeinndeling............................................... 249 Maksimal overflatetemperatur - temperaturklasser .................................. 250 6.4 Elektriske forskrifter - krav til elektriske anlegg i områdekategori a . . 254 Elektrisk utstyr - soneinndeling.................... 254 Godkjenning - prøvebevis ............................ 255 6.5 Utførelser...........................................................256 Kabelinnføringer i Ex d-utstyr....................... 256 Gasstette gjennomføringer............................... 258 Sikring av motorer i Ex e-utførelse........... 259 Ex i-utførelser og beregninger for Ex i-utstyr ................................... 261 Jording ............................................................. 272 Varmekabler iEx-soner.................................. 277 Fordelingssystemer i eksplosjonsfarlige områder................ 278 Vern og betjening............................................. 278 Merking............................................................. 279 Drift - vedlikehold.......................................... 280 Vedlikehold ..................................................... 281 7 Installasjon................................................................. 283 7.1 Generell beskrivelse ....................................... 283 7.2 Hovedinntaket.................................................. 298 Dimensjonering av inntaket............................ 301 7.3 Sikringsskapet.................................................. 302 7.4 Hovedjordingen............................................... 313 Lynavlederanlegg............................................. 317 7.5 Installasjon i bolig .......................................... 318 Komfyr ............................................................. 321 Oppvaskmaskin ............................................... 321 Vaskemaskin og tørketrommel....................... 321 Varmtvannstank............................................... 321 Stue ................................................................... 322 Soverom og hall............................................... 323

Elektriske anlegg - installasjoner

Kjøkken, bad, WC, vindfang, utelys og ringeanlegg........................ 324 Vaskerom, boder og hobbyrom .................... 331 Kjellerstue og arbeidsrom............................... 332 Svømmebasseng og badstuer.......................... 333 Garasje og utendørs anlegg.............................333 7.6 Installasjoner i spenningsbånd I ................... 335 Tele installasjoner............................................. 335 Ringeanlegg ..................................................... 340 Antenneanlegg...................................................341 Innbruddsalarm ................................................ 343 Brannalarm........................................................ 343 Personsøkeranlegg .......................................... 344 Opptattanlegg .................................................. 345 Nød- og panikklys .......................................... 346 Installasjonsoppgave ........................................347 8 Varme- og kuldeteknikk............................................ 354 8.1 Generelt............................................................. 354 8.2 Elektrisk oppvarming ..................................... 357 Metoder for framstilling av elektrisk varme.............................. 357 Motstandsoppvarming ..................................... 357 Lysbueoppvarming.......................................... 361 Induksjonsoppvarming..................................... 362 Dielektrisk oppvarming .................................. 365 Reguleringsmetoder.......................................... 366 8.3 Varmeberegning................................................ 372 Romklima........................................................... 372 Romoppvarming - varmebehov .................... 375 Var megj en vinning............................................. 384 8.4 Varmekabler..................................................... 388 Generelt............................................................. 388 Prosjektering og melding ............................... 390 Effektregulering og tilkopling ....................... 390 Planlegging og dimensjonering av varmekabelanlegg ............................... 392 Varmekabler forlagt i tregolv.......................... 397 Utendørs .......................................................... 406 Frostsikring av takrenner............................... 410 8.5 Stråle varmeanlegg .......................................... 413 Generelt............................................................. 413

elektriske anlegg - installasjoner

Planlegging og dimensjonering av strålevarmeanlegg ............................... 414 Montering ...................... 415 8.6 Kuldeteknikk.................................................... 418 Generelt..............................................................418 Koking, fordamping og kondensering ... 419 Kjølemidler........................................................ 421 Kjøleanleggets virkemåte ............................... 422 Manuelt regulert kjølesystem......................... 422 Kjølesystem med hermetisk motorkompressor....................................... 424 Automatiserte kjøleanlegg................... 425 Avriming........................................................... 429 9 Belysning...................................................................... 430 9.1 Lyslære.................................................. 430 Lys...................................................................... 430 Lystekniske begreper....................................... 432 9.2 Tekniske krav til lysanlegg............................ 438 Generelle krav.................................................. 438 Miljøforurensning forårsaket av lyskilder . 442 Armaturens oppgaver .....................................443 9.3 Lyskilder........................................................... 444 Glødelamper..................................................... 444 Lysrør................................................................ 446 Dampiamper..................................................... 451 Andre lyskilder ................................................ 455 9.4 Planlegging av lysanlegg ............................... 456 9.5 Lysberegning .................................................. 458 Punktmetoden .................................................. 459 Veibelysning..................................................... 460 Virkningsgradmetoden..................................... 465 BZ-metoden ..................................................... 466 Beregning av blendingstall ............................ 471 10 Motorinstallasjoner...................................................477 10.1 Generelt.......................................................... 477 Motorprinsippet................................................ 477 Prinsippet for en trefaset vekselstrømsmotor.....................................479 Andre motortyper............................................. 479 Enfaset seriemotor .......................................... 481 Repulsjonsmotor................................................ 482

Elektriske anlegg - installasjoner

Skyggepolsmotor ............................................. 482 Enfaset asynkronmotor........................... 483 Enfaset synkronmotor ..................................... 484 Steinmetz-kopling av trefasemotor.............. 485 Trefaset sleperingsmotor ............................... 486 Trefaset synkronmotor..................................... 487 Likestrøms-seriemotor..................................... 487 Likestrøms-shuntmotor..................................... 488 Fremmedmagnetisert motor.............................489 10.2 Trefaset kortslutmngsasynkronmotor - konstruksjon....................... 492 Historie.............................................................. 492 Fra støpejern til lettmetall............................... 492 Kjøling .............................................................. 493 Korrosjonsbeskyttelse ..................................... 493 Lagre ................................................................ 494 Rotorviklingen (burviklingen) ....................... 494 Statorviklingens isolasjon............................... 495 10.3 Valg av motortype og størrelse.................... 496 Startforhold........................................................ 497 Motorbeskyttelse ............................................. 500 10.4 Startmetoder ................................................... 505 Direkte start ..................................................... 505 Stjerne/trekant-start.......................................... 506 Motorens klemmebrett..................................... 507 Sleperingsstart................................................... 508 Transformatorstart .......................................... 508 10.5 Hastighetsregulering ..................................... 509 Trinnvis hastighetsregulering.......................... 509 Trinnløs hastighetsregulering.......................... 510 10.6 Bremsemetoder................................................ 515 Bremsemetoder for trefasede asynkronmotorer....................... 515 Regenerativ bremsing (senkebrems)........... 515 Motstrømsbremsing (stoppbrems).............. 515 Resistansbremsing (senkebrems).................... 516 Likestrømsbremsing (senkebrems).............. 517 Mekaniske bremser.......................................... 517 10.7 Kapslinger - mekanisk utførelse, montering og vedlikehold ....................... 518 Beskyttelsesgrader - utførelse ....................... 518 Montering ........................................................ 519 Idriftsettelse ......................................................521

Elektriske anlegg - installasjoner

Vedlikehold ..................................................... 521 Årsaker til feil (feilkilder)............................... 523 11 Spesielle installasjoner .................................................... 524 11.1 Generelt........................................................... 524 Hovedfordeling ................................................ 525 Hovedjording ...................................................525 Kabel installasjon ............................................. 526 Motordrifter ..................................................... 527 Reservestrømaggregat .....................................529 11.2 Driftsbygninger ............................................. 530 Låvebygninger...................................................530 Dyrerom .............................. 531 Spesielle rom..................................................... 535 11.3 Gartnerier........................................................ 537

Litteratur.........................................................................539 Stikkord........................................................................... 543

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

1 Elektrisk energiproduksj on 1.1 Energiproduksjon generelt Forskjellige former for energiproduksjon

Elektrisk energi i stor målestokk framstilles ved omforming av tyngdekraft i vannkraftverk, eller ved omforming av varmeenergi fra kull, olje, gass eller uran i varmeenergiverk. I mindre målestokk kan elektrisk energi framstilles ved omforming av energiformer som solenergi, vindkraft, bølgeenergi, jordvarme og forskjellige former for kjemisk energi.

Varmeenergi

Ca. 65 % av verdens elektrisitetsproduksjon foregår i varmeenergiverk. Her brukes det kull, olje, gass eller atomenergi til å produsere overhetet vanndamp med høyt trykk og høy temperatur, som så driver en eller flere dampturbiner. Det teoretiske arbeidet i en dampturbin er lik forskjellen i dampens varmeinnhold før og etter turbinen. Det kan beregnes ut fra et carnotdiagram. Selv om energivirkningsgraden er blitt vesent­ lig bedre, spesielt fordi vi nå bruker mye høyere tem­ peraturer på dampen inn på turbinen enn før, får vi langt fra nyttiggjort oss all energien i brennstoffene. Dampturbinen er normalt direkte koplet til en veksel­ strømsgenerator, som vanligvis er topolt uten utpregede poler. Den roterer med 3000 r/min eller 50 s-1 når frekvensen er 50 Hz, og med 3600 r/min eller 60 s-1 når frekvensen er 60 Hz.

Vannkraft

I Norge produseres det aller meste av den elektriske energien som vannkraft. I 1993 var produksjonen ca. 99,6 % vannkraft, som enten ble produsert i magasinkraftverk med stor fallhøyde og relativt liten vann-

13

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

føring, eller i elvekraftverk med lav fallhøyde og større vannføring. Av den samlede stasjonsytelsen stod imidlertid vannkraftstasjoner for 98,7 %.

De resterende 1,3 % ble for det meste levert fra reserveaggregater i form av varmeenergiverk (oftest gassdrevne) eller dieseldrevne aggregater. De sistnevnte svarte i 1993 for bare 0,4 % av energiproduksjonen. Framtidige energikilder

I begynnelsen av 1994 var ca. 64 % av den norske vannkraften som er økonomisk utbyggbar, blitt utbygd, under utbygging eller klarlagt for utbygging. Let var videre søkt om konsesjon eller kommet inn forhånds­ melding for ytterligere 11%. Mange av de vassdragene som da er igjen, er imidlertid vernet mot utbygging. Det gjør at Norge, hvis energibehovet framover øker mer enn energiøkonomiseringen sparer inn, blir nødt til å ta standpunkt til om det skal bygges større varme­ energiverk, og i tilfelle hvilken energiform som skal brukes, eller om flere vassdrag skal bygges ut.

Ut fra prognoser og utviklingen fram til nå er det all grunn til å tro at energibehovet totalt sett vil øke i tiden framover. Energi til industrien kan nok i noen grad styres politisk og holdes på et konstant nivå eller til og med reduseres, men privat og offentlig forbruk kommer etter alt å dømme til å øke. Det skulle være nok å peke på områder som vei- og gatebelysning, oppvarmede gater og fortau osv. innenfor det offentlige, og økt bruk av varmekabler utendørs i oppkjørsler, trapper og portrom osv., klimaanlegg (air-condition) og flere elektriske hjelpemidler innenfor den private sektoren. Videre kommer kravene til stabile energileveranser til å øke etter hvert som samfunnet blir mer og mer avhen­ gig av datastyrte systemer, som nå blir innført på de fleste områder. Dette tilsier at vi må ha tilstrekkelig tilgang på stabil reserveenergi også i nedbørfattige perioder, noe som peker i retning av varmeenergiverk. Med utgangspunkt i den dårlige energivirkningsgraden vi har ved bruk av fossile brennstoffer som kull, olje eller gass til framstilling av elektrisk energi via damp,

14

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

må vi ta stilling til om vi skal bruke disse stoffene til produksjon av elektrisk energi. Kanskje vi isteden bør bruke disse verdifulle stoffene, spesielt olje og gass, som grunnlag for petrokjemisk industri, i tekstilproduksjon og som råstoffer for en rekke andre viktige produkter, og heller bygge ut mer vannkraft. Eventuelt bør vi kanskje bruke kull eller atomenergi i tilfelle valget likevel skulle falle på varmeenergi verk. Alternative energikilder

I en diskusjon om hvilken energiform et eventuelt varmeenergiverk skal bruke, bør vi i tillegg til det som er sagt ovenfor, stille opp de alternativene som er aktuelle: kull, olje, gass og atomenergi. I tillegg kommer eventuelle andre energikilder som vindkraft, bølgekraft, solenergi, jordvarme osv. i den utstrekning de kan levere tilstrekkelig store energimengder.

Skadevirkninger

Deretter bør vi skaffe oss oversikt over de aktuelle forurensningene og skadevirkningene hvert alternativ fører med seg. Som stikkord kan vi nevne utslipp av karbondioksid, svovel og svovelforbindelser (som gir sur nedbør), svært farlige kreosotforbindelser og tung­ metaller, nitrogen, aske og sot osv. fra varmeenergiverk; radioaktiv stråling og radioaktivt avfall (transport og lagring) fra atomenergi verk; neddemming av vassdrag, dambrudd og tørrlagte elver i forbindelse med vannkraftverk; støy fra vindmøller; faren for skips­ havarier ved enkelte varianter av bølgekraftverk osv.

Noen opplysninger hentet fra en artikkel i ASEAtidningen nr. 1, 1984, kan være med på å belyse noen av miljøproblemene ved energiproduksjon. I artikkelen er det foretatt en sammenlikning mellom et kullfyrt og et oljefyrt energiverk i forhold til et Secure-atomenergiverk:

Avfallet fra atomenergi verket vil være 1,3 tonn per år mot 15 000 tonn aske fra det kullfyrte og 100 tonn fra det oljefyrte energiverket. Dette er faste avfallsstoffer som må transporteres bort. Utslippene i atmosfæren er også interessante ved en sammenlikning mellom ulike energityper. Når det

15

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

gjelder atomenergi, er strålingstilskuddet utenfor anlegget mindre enn 1/1000 av den naturlige bak­ grunnsstrålingen. For olje og kull gjelder disse utslippsmengdene per gjennomsnittsverk:

Utslipp

tonn/år

olje Karbondioksid Svoveldioksider Nitrogenoksidet Aske Tungmetaller

300 000 3 000 1 000 100 5

kull 400 84 1 20

000 000 500 000 10

Sifrene er å betrakte som gjennomsnittsverdier. De kan variere en hel del, avhengig av svovelinnhold, kvalitet osv.

I de senere årene er det imidlertid utviklet rensemetoder som reduserer utslippene fra varmeenergiverkene vesentlig. For eksempel slipper det kullfyrte energiver­ ket Studstrupsværket ved Århus i Danmark ut mindre enn 10 % av svovelutslippet i forhold til utslippene før renseanlegget ble installert. Dessuten fjernes mer enn 99 % w askeutslippene, og i tillegg reduseres NOXutslippene med ca. 27 %.

Brenseltransporter per energiverk vil være henholdsvis 90 000 135 000 1-2

Energiøkonomisering: - varmegjenvinning - isolering - varmepumpe

- modernisering

16

tonn/år for olje " " kull " " urandioksidstaver

Videre må vi se hvor langt vi kan komme med energi­ økonomisering. Her vil det være aktuelt å se på for­ skjellige former for varmegjenvinning, isolering, reduksjon av effekttap, mindre energikrevende prosesser osv. Varmepumper kan i mange tilfeller gi betydelige bidrag til oppvarming, spesielt av større bygg som industribygg, næringsbygg osv. I noen grad kan også opprusting og modernisering av gamle energiverk være aktuelt.

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Når vi så har klart for oss hvilke alternativer som er aktuelle, og hvilke skadevirkninger hver av dem innebærer, kan vi starte en saklig diskusjon, men vi må vokte oss for massehysteri og svart-hvitt-maling av alternativene. Ingen av alternativene er nemlig uten skadevirkninger. Se også St.meld. nr. 71 (1984-85), spesielt sidene 109-111. En artikkel bygd på en FN-rapport, gjengitt nedenfor, kan være et annet bidrag til denne diskusjonen. HAUGESUNDS AVIS

16

Naturlig stråling farligere enn a-kraft A* Peter Humphrey, STB-Rrvter

\aturlig radioaktiv utstråling «an utsette menneskene for >tørre forurensningsfare enn Jet å ba et atomkraftverk som nærmeste nabo, hevder en rap­ port som er utarbeidet av to F N -o rga nisasj o ner. Rapporten som har fått tit­ telen «Atomkraft, miljøet og menneskene», er utarbeidet av Det internasjonale atomenergi­ byrået i Wien (IAEA) og Ver­ dens helseorganisasjon (WHO). Den bevder at det na­ turlige miljøet utsetter men­ neskene for større doser med radioaktiv stråling enn et atomkraftverk. Heit ferske forskningsdata danner grunnlaget for rappor­ tens konklusjoner. Materialet vil bli offentliggjort ved ut­ gangen av året.

Uran i jordskorpa Jordskorpa inneholder i gjen­ nomsnitt to til fire gram uran pr. tonn masse, men under spesielle geologiske forhold er uraninnholdet atskillig høyere. Kart over radioaktiv stråling viser at områ­ der i Canada, India og Brasil har store naturlige forekomster av uran. Briter som kjører fra Edin­ burgh til Aberdeen, eller ameri­ kanere som reiser fra østkysten av USA til Colorado i Midt-Vesten, utsetter seg for dobbelt så mye naturlig stråling på grunn av høydeforskjeller over havet

og bergartene de passerer på veien, heter det i rapporten. Selv strålingen i en og samme by kan variere fra bydel til by­ del. Nyhetsbyrået Reuters kon­ tor i Wien er plassert i den mest radioaktive delen av byen. Kon­ toret er omgitt av bygnings­ materialet granitt som er det naturstoffet som inneholder mest uran, opplyser en talsmann for IAEA

Uran i havet Uran finnes ikke bare på land. Det finnes i store mengder i hav og elver, men i svært små konsentrasjoner. 1 verdenshave­ ne finnes det om lag 4.000 milli­ oner tonn uran. Rapporten betegner opinionens bekymring for atomavfall som unødvendig, og hevder at mange naturlige forekomster a\ radioaktive stoffer har lengre le­ vetid enn avfall fra atomkraft­ verk. Disse påstandene vil nok møte atskillig motstand fra antikjernekraft-aktivister. Uran brytes etter millioner av år ned til radium, cl stoff som er giftigere enn plutonium. 1 atom­ avfall er det plutonium som fryktes mest Kull inneholder ra­ dioaktive partikler, og fosfater som brukes i kunstgjødsel, har store konsentrasjoner av uran. Både i gull og kobber finnes uran som biprodukt i konsen­ trasjonen 0.01 prosent og i kull i konsentrasjonen 0.1 prosent. — Mennesket er til alle tider blitt utsalt for naturlig bestråling av radioaktivitet. Det er snakk om stråling fra verdensrommet, radioaktive materialer i jords­

korpa som inngår i bygnings­ materialer, i lufta vi puster og malen vi spiser, og radioaktive substanser inne i det menneskeli­ ge legemet, heter det i rapporten.

Forirsaket iv mennesker Det er i tillegg snakk om stråling som menneskene aelv har forårsaket: røntgen stråler, nedfall etter kjernefysiske prø­ vesprengninger, tilfeldig eks­ ponering i bedrifter som bruker radioaktive stoffer og stoffer som lekker ut fra atomkraftanlegg Men rapporten fastslår at svæn lite av den strålingen som menneskene blir utsatt for, kom­ mer fra den kjernefysiske indust­ rien For Storbritannia var tallet i 1980 bare 0.1 prosent av den samlede radioaktive strålingen FN har nedsatt en spesiell komite som måler strålingen uli­ ke sieder i verden sammenliknet med gjennomsnittsstrålingen fra naturlige kilder. 1 den indiske delstaten Kerela utsettes inn byggerne for 11 ganger så høy naturlig stråling som verdens gjennomsnittet, og i noen deler av Brasil er konsentrasjonen trolig enda høyere. Flypassasjerer utsettes mer enn andre på gru n av strålingen i verdensrommet. Dei samme gjelder de som har gass til opp­ varming og matlaging Den ra dioaktive gassen Radon-222 si­ ver inn i gassbrønner fra uranbærende steinlag og kommer på den måten inn i bolighus i svært små konsentrasjoner. (NTB)

17

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

1.2 Vannkraft Hydrologi Fordi vannkraften i dag er helt dominerende i Norge, og også kommer til å være det i overskuelig framtid, vil vi behandle denne formen for energiproduksjon mer detaljert. Nedbøren i Norge

Store deler av nedbøren i Norge faller i vesthellingene av fjellene i Sør-Norge og i deler av Nordland. Videre kan vi som en tommelfingerregel si at nedbørmengden 800 m oppe i fjellet er 50 % større enn nede ved havet.

VANNKRAFTPOTENSIALET PER 1.1.1994 Midlere årsproduksjon 175,4 TWh (Referert tilsigsperioden 1931-60 Investeringsgrense 4.0 kr/kWh)

Utbygd 109.6 TWh

Vernet 34.9 TWh

Under bygging 1.2 TWh Konsesjon gitt 1.4 TWh Unntatt fra SP 2.0 TWh

Ikke behandlet i SP 1.6 TWh

SP kat. II 9.0 TWh

SP kat I 15.7 TWh

Figur 1.1 Vannkraftpotensialet per 1.1.1994

18

1 Elektrisk energiproduksjon

Elektriske anlegg - installasjoner

ØSTFOLD AKERSHUS OSLO HEDMARK OPPLAND BUSKERUD VESTFOLD TELEMARK AUST-AGDER VEST-AGDER ROGALAND HORDALAND SOGN OG FJORDANE MØRE OG ROMSDAL SØR-TRØNDELAG NORD-TRØNDELAG NORDLAND TROMS FINNMARK HELE LANDET

Konsesjon Unntatt fra Samlet plan Samlet plan Ikke behandlet i kategon II kategori i samlet pian gitt samlet plan

Vernet

Sum

0 0 0 0 28.7 308,9 0 246 0 27 264 92,1 198,8 379,7 0 0 445,7 0 0

0 0 C 539 2244.1 528,6 0 604,6 1148,3 737,5 1832,5 1253,5 2030 638 7 304,6 914.3 2567.5 254,6 58,5

0 o 0 413 6 1125.9 424 4 166 206,9 174 3 390 2 762 9 445 6 1343 8 762.3 639 162 1 1367 5 404 5 221.8

12 5 Q 0 68.7 343 6 60 0 60 8 163 101,4 186 197.6 6,3 25,2 12 38.4 273 0 29.7

20 74 1 0 2654,2 3468.9 977.8 0 661.6 3183 730,7 1094 6421 5149 3 3304,1 1435,3 1980 1 3531,3 1906.2 1126,8

4163,7 973,6 19,5 5967.4 12742.8 11241,7 213.9 13813,6 6063,6 10209,6 13620,9 22324,1 20343,1 10641,7 6435,8 5887 22892,2 5009.7 2823,1

1990,9

15656,3

9010,8

1578,2

34854.2

175387

Utbygd

Under bygging

4131,2 899,5 19,5 2275.9 5513,3 8864,0 16,3 11933,0 3971,4 8222,8 9474,5 13770,0 11559.1 5424,3 4044.9 2391,1 13293,5 2444,4 1386,3

0 0 0 0 11,5 78 0 74 265 0 7 85,3 55,8 3,4 0 401 251 0 0

0,0 0,0 0.0 16,0 6,8 0,0 31,6 26,7 23,3 0,0 0,0 59,0 0,0 104,0 0.0 0,0 1162,2 0,0 0,0

109635,0

1232

1429,6

Noen tall hentet fra Meteorologisk institutt kan også være av interesse. Tallene gjelder årsnedbøren for 1993 med gjennomsnittlig årsnedbør i perioden 1961 — 1990 i parentes. Årsnedbøren varierer fra 562 (570) mm i Hamar, 1029 (1031) mm i Tromsø, 827 (1020) mm i Bodø, 843 (892) mm i Trondheim og 1845 (2250) mm i Bergen til 2586 (2990) mm i Matre ved Folgefonna og 3157 (3575) mm i Brekke i Sogn, som også har norgesrekorden i årsnedbør med 5596 mm. Månedsrekorden har Samnanger i Hordaland med 1117 mm. Minst nedbør har Skjåk med 423 (278) mm.

I Sør-Norge er den årlige avdunstingen (fordamping + sublimasjon) omkring 500 mm.

Oppsamling av vann

Ved å samle opp vannet fra et eller flere vassdrag via elver, tunneler, kanaler osv. i store magasiner, som ofte gjøres enda større ved hjelp av ulike typer dammer, dannes det totale nedslagsfeltet til et energiverk.

På grunnlag av tidligere meteorologiske observasjoner kan den gjennomsnittlige årlige nedbøren og den årlige avdunstingen i nedslagsfeltet vanligvis bestemmes ganske nøyaktig. For det aktuelle regulerte vassdraget beregnes minstevannføringen i det «bestemmende året», som er det nest dårligste vannåret i en tiårsperiode.

19

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Ut fra dette kan vi normalt bestemme det totale årlige avløpet (i kubikkmeter vann) fra nedslagsfeltet. Unntatt fra dette er energiverk som har isbreer i ned­ slagsfeltet sitt. Her virker breen som et kjempemessig magasin som gir mer vann jo varmere været er, helt uavhengig av nedbøren. Disse energiverkene har langt på vei samme virkning som varmeenergiverk, fordi de i prinsippet kan gi maksimal ytelse i tørre og varme perioder. Dette forholdet skulle tilsi at vi burde priori­ tere utbyggingen av energiverk som henter vannet sitt fra breer, eller som har breer i nedslagsfeltet sitt, hvis vi skal bygge ut vesentlig mer vannkraft.

Energiverkets avgitte effekt

Når vi så kjenner netto fallhøyde H [m] fra magasinets middelnivå til turbinens nivå og vannføringen Q [m3/s] eller 1000 • Q [1/s], kan vi regne ut tyngdekraftens arbeid per sekund etter formelen

9,81 -1000 Q H [Nm/s] Fordi 1 Nm er lik 1 Ws, blir effekten 1 W lik 1 Nm/s. Det gir: P = 9,81 • 1000 • Q • H [W] Når vi setter den totale virkningsgraden 17 for turbinen og generatoren lik 0,90 og dividerer med 1000 for å få effekten i kilowatt, får vi energiverkets avgitte effekt:

P = 9,81 ’ 1000 ‘ 1000

’ 0,9 = 8,83 • Q • H [kW] L J

Q = vannføringen i rn3/s H = fallhøyden i m

På grunnlag av vannføringen, driftsforholdene, magasineringsgraden, mulighetene for samkjøring osv. be­ stemmes endelig maskininstallasjonen i energiverket.

20

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Dammer og tunneler I fjellene i Norge ligger forholdene særlig godt til rette for store magasiner i høyereliggende strøk. I tillegg til å demme opp magasinet kan man også øke magasineringsgraden ved å senke vannstanden under det normale ved tapping gjennom en tunnel.

Figur 1.2 Førrevassdammen i snitt og plan Ved Førrevatn (Førrejuvet) lå forholdene best til rette for betongdam. I selve juvet blir det bygd en tung hvelvdam - 80 m høy. Hvelvdammen slutter seg på hver side til lange sidedammer. Sidedammene blir massive betongdammer (gravitasjonsdammer). Damkronens sam­ lede lengde er 1300 m. Det går med 255 000 m3 betong - av dette 125 000 m3 i hvelvdammen.

Dammene som vanligvis brukes, kan deles i to hoved­ typer: platedammer og gravitasjonsdammer. Platedammer

Platedammer bygges oftest i armert betong som eneller flerhvelvsdammer, og de lages normalt doble for å oppnå en isolerende virkning. Man unngår da spennin­ ger på grunn av store temperaturforskjeller på for- og baksiden av dammen, spesielt vinterstid. Disse dam­ mene kan være opptil 100 m høye. Et eksempel på slike dammer er vist på figur 1.2.

21

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Gravitasjonsdammer

Gravitasjonsdammer er vanligvis dammer bygd som jord- og steinfyllingsdammer. De er brede og kompakte og får sin stabilitet på grunn av sin egen tyngde. De har normalt en tetningskjerne av asfalt eller morenemasse i midten, eller de har en betongtetning, som gjerne er lagt på innsiden av dammen. Sysendammen på vestsiden av Hardangervidda er et godt eksempel på en gravitasjonsdam. Slike dammer kan være opptil 140 m høye.

Overløp og tappeluker

Uansett hvilken type dam det er snakk om, er de forsynt med overløp, slik at vannet aldri renner over selve dammen. Overløpet, og eventuelle tappeluker, er ofte plassert ut til side for dammen, eller damkronen er forsterket der overløpet er lagt, slik at vannet ikke skal vaske ut masser under eller nedenfor dammen. På figur 1.4 er det vist et par slike luker. 1080

Moderne steinfyllingsdam med morenemasse som tetnings­ kjerne. «Oddatjømdammen», 140 m høy, er en av dammene rundt Biåsjømagasinet

tldre steinfyllingsdam med utvendig betongplate som tetning

22

Eiektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Gammel jordfyllingsdam med myrjord som tetningskjerne

Figur 1.3 Eksempler på gravitasjonsdammer

t Dam

Snitt A -A

Figur 1.4 Eksempler på lukesystemer

23

Eiektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Et annet eksempel på bruk av ulike lukesystemer og overløp har vi hentet fra Ulla-Førre-anleggene. Her er inntaksluken styrt av en stor hydraulikksylinder, mens stengeluken er styrt av et «gruvespel». Se figur 1.5.

Figur 1.5 anleggene

Eksempel på lukesystem ved Ulla-Førre-

Det vil praktisk talt alltid være en viss lekkasje fra gravitasjonsdammer, mens platedammer naturlig nok er tette. Lekkasjene i dammene blir kontinuerlig overvåket ved at vannet som lekker ut, blir samlet opp ved hjelp av renner som fører fram til et målekammer. Her måler man så forandringer i nivået.

Alle dammer fører med seg visse faremomenter. Dambrudd kan forekomme, og har forekommet, selv om det skjer svært sjelden. Store utslipp ved at tappeluker e.l. åpnes, er vanligere. En følge av slike uhell er plutselig

24

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

økning av vannføringen i elveleier nedenfor, med fare for både folk og dyr som måtte befinne seg der. Energiforsyningens beredskapsorganisasjon arbeider for tiden med varslingsanlegg for dammer for å varsle om ulike typer utslipp.

Utformingen av magasinkraftverk ble radikalt endret for 40-50 år siden. Tidligere ble stort sett vannet ført i åpne rørgater nedover fjellsiden til stasjonsbygningen, som var plassert ute i det fri. Senere ble rørgatene lagt i store tunneler inne i fjellet, men med 2-3 rør pluss transportbane blir også dette en svært kostbar løsning. På figur 1.6 ser du tverrsnittet av en slik tunnel.

Figur l. 6 Tverrsnitt av rørstoll

Trykksj akter

I 1950-årene gikk man over til å bruke tunnelene som trykksjakter, med eller uten stålfåring, alt etter kvalite­ ten på fjellet. Det gav den stasjonsutformingen man normalt bygger i dag, der både stasjonen og trykksjaktene er sprengt inn i fjell.

Fra hovedmagasinet renner vannet oftest i elv eller kanal til inntaksmagasinet. I den senere tid har man planlagt og også bygd mindre stasjoner som utnytter dette fallet. Det er da vanligvis snakk om å føre vannet i tunnel, istedenfor å la det renne i det fri, og så produsere energi i turbiner for små vannfall.

Driftstunnei

Fra inntaksmagasinet fører en driftstunnei i svak helling videre fram til trykksjakten. Iblant kan slike dnftstunneler være flere mil lange og underveis ta opp side­ greiner og bekkeinntak.

25

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Der driftstunnelen går over til trykksjakt, finnes det normalt lukehus, varegrind og sandfang, og dessuten luftputekammer eller svingesjakt. Svingesjakten ender i friluft vesentlig høyere enn nivået for inntaksmagasinet. Trykksjakt

Selve trykksjakten kan ha en hellingsvinkel på opptil 70° med eller uten stålforing. I godt fjell lages det iblant trykksj akter med opptil 900 m fallhøyde uten stålforing. Ved bruk av stålforing blir røret støpt inn i en sirkulær tunnel, der fjellet tar opp ca. 75 % av vanntrykket. Norges høyeste trykksjakt finnes ved Fortun energiverk. Den har en fallhøyde på 970 m.

Tunnel som trykksjakt

Ved å bruke tunnelen som trykksjakt oppnår man store reduksjoner i utsprengt volum i forhold til å legge rør (2-3 stk.) i en stor tunnel, og der det må brukes stål­ foring, faller utvendig korrosjonsbeskyttelse og ved­ likehold av røret bort,

Vannhastighet

Vannhastigheten i en tunnel er ikke så stor, bare 1-2 m/s. Det vil likevel være fare for at steiner løsner fra veggene. Turbulens i tunnelene kan i tillegg til økt trykktap også føre til at stein og grus løsner og føres nedover mot stasjonen. I slike tilfeller lager man en finvaregrind med gruve for oppsamling av eventuelle løse steiner og grus der sjakten ender foran ventil­ kammeret.

Ventilkammer

Ventilkammeret er ofte atskilt fra kraftstasjonen for å sikre stasjonen mot brudd på rør eller ventiler. I slike tilfeller ledes vannet gjennom en spesiell tunnel til undervannstunnelen.

Fullprofilboring av tunneler

I de senere årene er fullprofilboring av tunneler tatt i bruk for å unngå turbulens. Dermed kan tverrsnittet av tunnelene reduseres vesentlig.

Fra ventilkammeret leder greinrør fram til hver turbin, og derfra føres vannet i en undervannstunnel ut under vannspeilet i elva, vannet eller sjøen utenfor. Skjematisk kan et magasinkraftverk i fjell se ut som vist på figur 1.7.

26

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

^-Sikkerhetsventil

Figur 1. 7 Skisse av magasinkraftverk i fjell

Turbiner og energiverk Turbintyper

Vannturbiner kan deles inn i to hovedtyper: fristråleturbinen og fullturbinen.

Peltonturbiner

Av fristråleturbiner brukes i dag utelukkende peltonturbinen, der skovlhjulet løper i luft, og der vann­ strålene fra strålerørene treffer skovlene i tur og orden. Denne turbintypen brukes stort sett for fallhøyder fra 600 m og oppover, mens vannforbruket blir tilsvarende mindre ved samme effektproduksjon. Tidligere bie den brukt for fallhøyder ned til i underkant av 200 m. Den største fallhøyden som forekommer, har man ved Chandolin-energiverket i de franske alper. Her har man ca. 1700 m fall. I Norge var det tidligere Tyin, med fall­ høyde på 1007 m. som var høyest. Hver av turbinene i Tyin-energiverket bruker ca. 4 m3/s når den avgitte effekten er ca. 33 MW. I 1980 kom Sima energiverk i Hardanger i drift, og det har en største fallhøyde på 1152 m. Ved et vannforbruk pa 40 m 7s avgir turbinene 315 MW. noe som er verdensrekord for denne turbin­ typen.

27

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Peltonturbiner med vertikal aksel har opptil fem strålerør fordelt rundt omkretsen, mens horisontalaggregater som regel bare har to strålerør. Turbinens vannforbruk, det såkalte pådraget, reguleres ved hjelp av en nåleventil i hvert strålerør. Nålene beveges vanligvis ved hjelp av hydraulikk, som styres av turbinregulatoren. For å bedre turbinens virkningsgrad ved redusert pådrag stenges gjerne alle strålerørene helt, og så åpner man ett og ett strålerør til man har kommet opp i riktig pådrag. Turbinen går da med en eller flere ventiler fullt åpne, mens de øvrige er helt stengt.

Hvis generatorbryteren plutselig faller ut, blir vann­ strålene umiddelbart avbøyd fra turbinhjulet ved hjelp av dreibare deflektorer eller kniver ved hvert strålerør. Samtidig stenger nålene langsomt strålerørene for å unngå trykkstøt. Ved slike aggregater kreves det videre en rekke sikker­ hets- og avstengningsventiler. Avstengningsventilene utføres som spjeld-, sluse-, kule- eller ringventiler, normalt med ventilhus av støpestål. Det finnes også spesielle fylleventiler, slik at man kan fylle røret mellom avstengningsventilen og nåleventilene med vann før man åpner avstengningsventilen.

Figur 1.8 Horisontale og vertikale peltonturbiner 28

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Figur 1.8 fortsetter

På figur 1.8 er det vist eksempler på horisontale og vertikale peltonturbiner. Virkningsgraden for peltonturbiner er litt lavere enn for andre turbintyper, blant annet fordi fallhøyden mellom turbinhjulet og undervannsspeilet går tapt.

Fuilturbiner

Av fuilturbiner finnes det to aktuelle typer: francistur­ binen og kaplanturbinen. Begge typene utnytter hele fallhøyden ned til undervannsspeilet, enten ved hjelp av sugerør eller ved at selve turbinhjulet ligger lavere enn undervannsspeilet.

Francisturbiner

Francisturbiner brukes nå for fallhøyder i området 50-600 m. De har større vannforbruk enn peltonturbinen fordi fallhøyden er lavere. Tidligere var francis­ turbinen enerådende for lave fallhøyder, og det finnes en rekke eldre energiverk der turbinen ble brukt helt ned til ca. 15 m fallhøyde.

29

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Figur 1.9 Francisturbin

Figur 1.10 Francisturbin med spiraltromme (sneglehus)

30

Eiektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Ved de lavere fallhøydene bruker man oftest aggregater med horisontal aksel. Gjennom en pakkboks går akselen ut i generatorhallen. For de høyere fallhøydene bruker man normalt vertikal aksel. Ved fallhøyder opp mot 600 m, der peltonturbinen før var enerådende, plasserer man en sikkerhetsventil mellom spiraltrommen eller sneglehuset og sugerøret. Ventilen leder vannet utenom turbinen ved plutselige lastbortfall. I tillegg finnes det avstengningsventiler, fylleventiler osv.

Turbinpådraget reguleres av en krans med ledeskovler som vris av en ring over turbinlokket ved hjelp av hydraulikk styrt av turbinregulatoren.

Figur 1.11 Energiverk med kaplanturbin

Kaplanttirbmer

Kaplanturbmen likner mest på en propell som er plassert i turbinrøret. Den brukes nå praktisk tak for alle små fallhøyder som blir bygd ut eller modernisert, fra 3-4 m og opptil ca. 80 m, og har således erstattet francisturbinen for disse fallhøydene. På grunn av de lave fallhøydene har turbinen ei stort vannforbruk i forhold til de andre turbintypene.

31

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Propellen kan ha opptil 5-6 vinger som er vribare og reguleres hydraulisk gjennom akslingen. Både ledeskovlene og propellvingene reguleres av turbinregulatoren. Turbinen startes når man åpner ledeskoviene. Vanligvis brukes det også damluker i tillegg for å stenge vannet. I Norge er det særlig i forbindelse med små fall, for eksempel mellom hovedmagasinet og inntaksmagasinet, og ved utbygging av elvekraftverk at kaplanturbinen er aktuell. På figur 1.11 ser du et eksempel på et kraftverk med kaplanturbin. Forenklede aggregattyper

Det er i de senere årene utviklet flere forenklede aggre­ gattyper med horisontal aksel, som muliggjør en rasjonell og økonomisk utbygging av små vannfall. Disse aggregatene er vanligvis utstyrt med kaplanturbiner. Det finnes også småenergiverk med vertikal aksel.

Røraggregater

En type aggregater med horisontal aksel kalles røraggregat. Røraggregater kan deles inn i store aggregater og middels store aggregater av torpedotypen. De blir montert i vannstrømmen i energiverkets betongdam og kan være i størrelsesorden 2,5-40 MW. Figur 1.12 viser et slikt røraggregat.

Torpedohus Turbin Gir Generator Magnetiseringsgenerator 6 Svinghjul 1 2 3 4 5

Figur 1.12 Røraggregat

32

Elektriske anlegg - installasjoner

Miniturbiner

1 Elektrisk energiproduksjon

En annen type røraggregat er miniturbinen med gir, som produserer i størrelsesorden 0,5-2,5 MW. Akselen for denne rørturbinen føres gjennom en pakkboks i rør­ veggen til et tannhjulsgir, slik at generatoren får høyere turtall og dermed mindre dimensjoner. Den kjører med oversynkront turtall, tilkoples samkjøringsnettet og overvåkes automatisk uten betjening. Det innebærer at driften blir stanset automatisk hvis det oppstår feil. Miniturbiner tar spesielt sikte på å erstatte utslitt maskineri i småenergiverk. Fordi det finnes mange slike gamle småenergiverk som kan rustes opp, de fleste nedlagt, er det betydelige energimengder som kan innvinnes.

Figur 1.13 Forenklet snitt gjennom et småenergiverk (miniturbin)

Totalt regner NVE med muligheter for en energiproduk­ sjon på ca. 9000 GWh (gjennomsnittlig årsproduksjon) i

53

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

nye og gamle småenergiverk, fra 10 MW og ned til under 0,1 MW. Mange av disse småenergiverkene kan imidlertid ikke bygges ut av miljømessige årsaker.

Samkjøringsnett

I et samkjøringsnett oppnår man betydelige fordeler ved samarbeid mellom elvekraftverk og magasinkraftverk. Mens elvekraftverkene må kjøre med den vannføringen elva har for øyeblikket, kan magasinkraftverkene spare vann i magasinene. Ved å benytte pumpeenergiverk kan man bruke overskuddsenergi til å pumpe opp vann og på den måten øke vannmengden i magasinet.

Pumpeenergiverk

Et pumpeenergiverk er et magasinkraftverk der man kan kjøre generatoren som motor, og der turbinen fungerer som pumpe. Omstillingen fra generatordrift til pumpedrift tar bare ca. 1 minutt for et moderne pumpeenergi­ verk. Se også side 56 om samspill mellom forskjellige typer energiverk. Aurland III i Sogn og Fjordane, på 270 MW, er et slikt pumpeenergiverk. Et annet eksempel er Saurdal pumpe­ energiverk i Ulla-Førre-vassdraget, som har to kombi­ nerte aggregater, hvert på 160 MW.

Turbinregulator

Turbinregulatoren holder aggregatets turtall og dermed nettfrekvensen konstant, normalt på 50 Hz. Når lasten øker, stiller regulatoren automatisk inn økt pådrag ved at den regulerer ledeskovlene (nåleventilene for peltonturbinen), slik at de slipper på mer vann. Når lasten avtar, minsker regulatoren pådraget ved å strupe for vannet.

Spenningsregulator

Mens turbinregulatoren regulerer aggregatets aktive effekt P, reguleres den reaktive effekten Q ved hjelp av generatorens spenningsregulator. Den er normalt innstilt på å holde konstant eller eventuelt litt økende spenning ved økende last.

Aktiv og reaktiv effekt fordeles mellom de energiver­ kene som er tilkoplet samkjøringsnettet. Ved å øke spenningen litt i det energiverket som er nærmest store forbrukere av reaktiv effekt, overtar dette energiverket

34

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

en større del av den reaktive effekten, og vi sparer deler av overføringslinjene for denne effekten. Dermed reduseres effekttapene. I de senere årene er det også kommet krav om fasekompensering for å redusere effekttapene mest mulig.

Vannkraftgeneratorer V annkraftgeneratorer

Generatorene i vannkraftverkene er vanligvis laget for relativt lave turtall med utpregede poler. For større maskiner ligger turtallet oftest på 500, 428, 375, 300 eller 250 r/min, som tilsvarer henholdsvis 12, 14, 16, 20 eller 24 poler. Det gir en svært kort og tykk konstruksjon på generatoren. Utvendig diameter på statoren kan gå opp i 10 m. Fordi de fleste større aggregater i dag har vertikal aksel, er den korte konstruksjonen en stor fordel med tanke på høyden av turbinhallen. Vannkraftgeneratorene lages som normale tre fasede synkronmaskiner med statorviklingene lagt i utstansede spor og isolert med kunstharpiks (Micadur), glimmer og glass. Statorviklingene er blant de delene av maskinen som er utsatt for de største påkjenningene. Viklingens holdfasthet overfor dielektrisk, termisk og mekanisk påkjenning er avgjørende for generatorens driftssikker­ het og levetid.

Vannkjøling av generatorer

De fleste store generatorer er i dag forsynt med vann­ kjøling. De kan dermed bygges mer kompakte, med mindre dimensjoner og betydelig mindre vekt. Statorviklingen består av mange delledere, og noen av dem er hule rør for vannkjøling. En tilsvarende luftkjølt generator ville veie ca. 50 % mer. I 1968 ble landets første generator på 190 MVA med direkte vannkjøling levert til Tonstad energiverk (SiraKvina). I 1980 ble generatorer på 360 MVA med direkte vannkjøling satt i drift ved Sima energiverk. Nordens største vannkraftgenerator er levert til Svart­ isen energiverk. Den er på 410 MVA.

35

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Kjølevannet må være kjemisk helt rent og går i lukket system via kjøleren (varmeveksler) og renseanlegget til generatorviklingene og tilbake igjen. Tilkoplingene til viklingene skjer via teflonslanger. Statorblikket blir også kjølt med vann ført i rør gjen­ nom blikket.

For de større maskinene er også rotoren ofte forsynt med vannkjøling. Vannet blir matet inn gjennom et såkalt «vannhode» på toppen av den utborede akselen. Derfra blir vannet pumpet rundt både i polskoene og gjennom viklingene, som også her har hule delledere.

Luftkjøling

Mindre maskiner, spesielt de med horisontal aksel, er oftere bygd for luftkjøling.

Ved luftkjølte rotorer er enkelte av vindingene fram­ stående og danner kjøleribber. Magnetiseringsstrøm

Rotorens magnetiseringsstrøm, som for generatorer over 15-20 MVA tilføres over to sleperinger, leveres i eldre stasjoner fra en likestrømsgenerator ytterst på akselen til aggregatet. Ved nyere maskiner har man stort sett gått over til statisk likerettermagnetisering. Via en transfor­ mator tar man effekten direkte fra generatorens klem­ mer og likeretter den i en tyristorbro som reguleres av en elektronisk spenningsregulator. Mindre generatorer, opp til 15-20 MVA, blir i dag normalt laget som børsteløse generatorer. Magnetiseringsstrømmen, og dermed generatorens spenning, blir i begge tilfeller regulert av den automa­ tiske spenningsregulatoren.

Brannslokking

36

Mens eldre generatorer oftest er utstyrt med automatisk brannslokkingsanlegg som kan fylle hele generatorgruva med CO2-gass, brukes normalt halongass (miljøskadelig) som slokkemiddel ved nyere stasjoner. I den senere tid er det kommet krav om at halongassen må erstattes med andre slokkemidler.

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Generatorspenning

Generatorspenningen varierer fra maskin til maskin og er litt avhengig av størrelsen, men ligger vanligvis på mellom 5 og 20 kV.

Energiverkets eget energibehov

Energiverkets eget energibehov dekkes normalt av en transformator som er koplet til maskinspenningen etter effektbryteren, og som nedtransformerer spenningen til 400/230 V. For større energiverk ligger det egne energibehovet i størrelsesorden 2-3 MW.

Iblant blir energiverkets eget forbruk tatt ut fra genera­ torene via en reaktansspole som begrenser kortslutningsstrømmen, og spenningen blir så transformert ned.

Nødgenerator

Ved total driftsstans sikres det nødvendigste av det egne forbruket fra en liten nødgenerator, gjerne drevet av en gassturbin eller eventuelt dieseldrevet.

Transformatorer Tidligere var hver generator og transformator direkte sammenkoplet i såkalt blokkopling. I 1970-årene kom det krav om at det skal være en effektbryter i et eget rom mellom generatoren og transformatoren. Det gjøres for å begrense skadene i tilfelle kortslutning i transfor­ matoren.

Som regel brukes det normale oljefylte trefasetransformatorer med vannkjøling plassert i brannsikre celler ved siden av bryterrommet inntil generatorgruva, eventuelt i en egen hall, som i Kvildal energiverk (Ulla-Førre).

Transformatorens sekundærside er vanligvis tilkoplet oljefylte kabler, som i eldre energiverk fører energien ut gjennom atkomsttunnelen til et utendørs koplingsanlegg. For å bedre sikkerheten har man i de senere årene lagt kablene i en egen tunnel som går parallelt med atkomsttunnelen, og som samtidig tjener som ekstra rømningsvei. Selve tilkoplingen av kablene direkte i kabelboksen, som ofte er fylt med SF6-gass, er foretatt utenfor

37

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

transformatorcellen ved at transformatorens sekundærside er ført direkte ut til kabelboksen. Sekundærspenningen på transformatoren er vanligvis 300 eller 420 kV. For mindre stasjoner brukes iblant også spenningene 66, 132 eller 220 kV.

1.3 Varmeenergi Kullfyrte energiverk Et realistisk alternativ

Moderne kullfyrte energiverk, som de vi har i Dan­ mark, vil være et realistisk alternativ til mer utbygging av vannkraft, spesielt når vi tenker på at kullfore­ komstene vil rekke i mange hundre år framover - lenge etter at både olje og gass er brukt opp.

De mest moderne energiverkene, som Vendsysselværket ved Ålborg i Danmark, kan i tillegg til kull også fyres med olje eller gass. Dermed kan vi ta både miljømessi­ ge og/eller økonomiske hensyn, så lenge olje- og gass­ ressursene gir oss disse mulighetene.

Kull-lagre

Slike kullfyrte energiverk har behov for store kull-lagre. For at støvplagene fra disse kull-lagrene skal bli minst mulig, legges lange kullhauger ytterst som reservelager. På yttersiden blir disse haugene tilsådd med gress, og de skal normalt ikke røres. Innenfor disse kullhaugene legges så det normale kull-lageret. Dette lageret vil være skjermet for vind, og dermed vil støvplagene reduseres. Kull-lageret kan videre oversprøytes med vann hvis det likevel skulle oppstå støvproblemer. De ytre kull-lagrene vil også tjene som støyskjerm for den aktiviteten som foregår i kull-lageret.

Malt til kullstøv

Fra kull-lageret blir kullet transportert via en kullsilo inn til en kullmølle der det blir malt til kullstøv. En blanding av kullstøv og luft blir så blåst inn i brennkamre (normalt fire stykker), der forbrenningen foregår. På den måten oppnår vi en svært god forbrenning.

58

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Figur 1.14 Prinsippskisse av et varmeenergiverk Kjelen

Turbinen

Vannet i kjelen blir varmet opp til damp ved 540 °C under høyt trykk (ca. 250 bar). Den overopphetede dampen blir ført inn i turbinen og driver denne rundt med 3000 r/min. Turbinen består, som alle varme energiturbiner, av en høyttrykksturbin, en mellomtrykksturbin og en lavtrykksturbin.

Varmeveksler

Fra lavtrykksturbinen går dampen enten til en konden­ sator der dampen avkjøles og kondenserer til væske igjen, eller via en varmeveksler hvor varmen overføres til et fjernvarmeanlegg. I varmeveksleren blir også dam­ pen avkjølt så mye at den kondenserer til vann.

Fjernvarmeanlegg

Der vi bruker fjernvarmeanlegget som kondensator, unngår vi også å sende ut store mengder oppvarmet kjølevann til lokalmiljøet. Derfor bør varmeenergiverk lokaliseres nær større befolkningskonsentrasjoner (byer), slik at vi kan nyttiggjøre oss den varmeenergien som ellers må slippes ut med kjølevannet.

39

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Røyken

Røyken fra brennkamrene renses først for faste partikler (flyveaske) i et elektrofilter. Normalt blir mer enn 99 % fjernet. Deretter renses røyken for svovel ved at den ledes gjennom en tåke av oppslemmet kalk. Dermed bindes svoveldioksiden (SO2) og det dannes et tørt pulver, calsiumsulfitt (CaSO3). Dette pulveret blir samlet opp ved at røyken passerer et posefilter. Svovel­ utslippene reduseres med mellom 90 og 95 % alt etter hvilken rensemetode som blir brukt. Reduksjonen av NOx-forbindelser skjer dels i selve forbrenningsprosessen, dels ved hjelp av spesielle katalytiske prosesser hvor det blant annet brukes ammoniakk. Det finnes som nevnt flere ulike metoder for rensing av røyken, men de avviker i prinsippet ikke så mye fra hverandre.

Flyveasken

Flyveasken oppbevares i siloer og selges til sement- og betongfabrikker. Dette er med på å redusere kostnadene med rensingen.

Kalsiumsulfitt blandet med flyveaske er velegnet til veifylling og fyllmasse. Det elektriske systemet fra generatoren og ut til nettet, er som for de andre typene varmeenergiverk. Generato­ ren, som er topolet, blir drevet rundt med 3000 r/min. Den leverer da vekselstrøm med 50 Hz ved ca. 20 kV. Fra generatoren blir den elektriske energien ført til transformatorer som transformerer spenningen opp til det nivået som overføringsnettet har, normalt 300 eller 420 kV. Turbinens pådrag (tilførsel av damp) reguleres av turbinregulatoren og bestemmes av generatorens belastning.

Virkningsgrad

40

Virkningsgraden til et kullfyrt varmeenergiverk av­ henger av om det er tilkoplet et fjernvarmeanlegg eller ikke. Uten et slikt fjernvarmeanlegg vil virkningsgraden være ca. 42 %. Med dette fjernvarmeanlegget vil virk­ ningsgraden være betydelig høyere. Renseprosessene krever imidlertid mye energi, slik at energiverkets virkelige virkningsgrad ligger i området 35-40 %.

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Gass- og oljefyrte energiverk Som nevnt vil et gass- og/eller oljefyrt dampturbinenergiverk i prinsippet være oppbygd og virke på samme måten som et kullfyrt energiverk. De eneste forskjellene er at vi her ikke har kull-lagre, og vi slipper å rense røyken for flyveaske. Spesielt vil gassfyrte energiverk gi mindre forurensning til atmosfæren enn både kull- og oljefyrte energiverk. Det gjelder både svovel, tungmetaller og aske.

Gassturbiner

Et gassenergiverk kan bruke gass direkte som drivmiddel i spesielle gassturbiner, istedenfor å gå via damp. Her blir gassen ført inn i et brennkammer sammen med luft, og derfra ledes den ekspanderende varme forbrenningsgassen til turbinen og driver denne, mens avgassen blir ført ut i friluft via skorsteinen. Disse turbinene har relativt dårlig virkningsgrad, ca. 33 %, da en stor del av varmeenergien går tapt i avgassene. Fordelen med slike energiverk er at de kan startes og stoppes på svært kort tid, gjerne automatisk, og uten be­ tjening. Det er slike turbiner som produserer den elek­ triske energien på de fleste plattformene i Nordsjøen, og som står som reserveaggregater mange steder rundt om i landet.

Virkningsgraden

Virkningsgraden til et gassenergiverk kan bedres vesent­ lig hvis vi bruker avgassene fra gassturbinene til å produsere damp, som i sin tur driver en dampturbin. Det er dette prinsippet som er aktuelt hvis det skal bygges gassenergiverk i Norge. Det blir da benyttet to gassturbiner og en dampturbin. En slik blokk vil få en virkningsgrad på opptil 50 %, og hver av de tre mas­ kinene vil få omtrent like stor ytelse. En slik blokk vil med dagens teknologi kunne yte opptil 500-600 MW. Miljøproblemene ved denne typen gassenergiverk vil være vesentlig mindre enn ved rene dampenergiverk drevet med kull eller olje.

41

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Alternativt brensel Fyring med flis av løvtrær, halm eller søppel er alterna­ tiver til kull eller olje som brensel i varmeenergiverk. Dette er forsøksvis i bruk noen steder i Danmark. I et energiverk på Sjælland blir for eksempel halmen, som ellers ville bli brent på markene, brukt som brensel. I 0 Ålborg blir et energiverk drevet ved forbrenning av søppel.

Kjerneenergiverk Atomenergi som oppvarming

Det som skiller atomenergi verk eller kjerneenergiverk fra de øvrige varmeenergi verkene, er at de bruker atomenergi som oppvarming, normalt ved at uran 235 spaltes til blant annet plutonium, samtidig som store energimengder frigjøres. Det er i virkeligheten en kon­ trollert liten kjernereaksjon som pågår hele tiden. Kjerneenergi er energi som frigjøres ved omdanning av atomkjerner, dvs. når bindingsenergien mellom protone­ ne og nøytronene i kjernen øker. Dette kan skje på tre ulike måter: fusjon, fisjon og i radioaktive prosesser.

Sammensmelting

Fusjon betyr sammensmelting. Den vanligste prosessen her er at to hydrogenisotoper (deuterium D2), som har to elektroner i bane rundt kjernen, blir smeltet sammen til et heliumatom med fire elektroner. Denne prosessen har de ennå ikke klart å utnytte til annet enn i hydrogenbomber, men langt inn i framtiden håper man å kunne utnytte dette til energiproduksjon. Det vil bli en svært ren energiproduksjon, fordi det ikke vil forekom­ me noen radioaktive avfallsstoffer fra denne prosessen.

Deling

Fisjon betyr deling, og den vanligste prosessen er at urankjerner deles i omtrent to like deler. Energien som blir frigjort, går dels over til bevegelsesenergi av de nye kjernene som dannes, og dels sendes den ut som strål­ ing. Størstedelen av energien vil svært raskt gå over til varme i stoffet der reaksjonen foregår og i de nærmeste omgivelsene. Utnyttelse av kjerneenergi vil si å utnytte den varmen som utvikles i disse kjernereaksjonene.

42

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Radioaktive prosesser blir i begrenset grad brukt enten til å produsere elektrisitet direkte i spesielle batterier, eller for å produsere varme som driver termoelementer. Som en sammenligning får vi 200 000 kWh ved fusjon (av deuterium) til ett gram helium, ved fisjon av 6 gram uran, ved forbrenning av 25 tonn kull eller når 800 000 kubikkmeter vann faller 100 m.

Kjerneenergi

Når vi snakker om kjerneenergi, er det først og fremst fisjon som har størst betydning for energiproduksjonen. Slik vil det trolig være i lang tid. Prosessen i en fisjonsreaktor foregår ved at en atomkjerne av for eksempel uran 235 fanger inn et nøytron. Dette får kjernen til å dele seg samtidig som det frigjøres noen få, vanligvis 2-3, nye nøytroner. Disse kan fanges inn av andre kjerner og få dem til å spaltes. Dermed oppstår en kjedereaksjon.

Moderator

Ved å bruke en moderator (for eksempel tungtvann, D2O) rundt brenselstavene kan kjedereaksjonen bremses, og prosessen styres ved å senke eller løfte stavene ned i eller ut av moderatoren. Når moderatoren er tungtvann, tjener dette i tillegg som kjølemiddel. I mange øst­ europeiske reaktorer er det imidlertid brukt grafitt som moderator. Grafitten er brennbar, noe som gjør slike reaktorer farligere enn de som bruker tungtvann. Som kjølemiddel blir det brukt vanlig vann.

De to delene, fisjonsfragmentene, som kjernen spaltes i, støtes fra hverandre med stor energi. Den energien delene på denne måten får, går over til varme, som blir fjernet fra reaktoren med et kjølemiddel (tungtvann). I et kjerneenergiverk bruker vi varmen fra kjølemiddelet, som nå er i dampform, til å produsere damp ved hjelp av en varmeveksler som i sin tur driver en dampturbin koplet til en generator. Reaktorer

Den første reaktoren for produksjon av elektrisk energi ble tatt i bruk i Sovjetunionen i 1954, og i tiden etter ble flere reaktorer tatt i bruk både i Sovjetunionen, USA og i Storbritannia. Fra midten av 1960-årene startet utbyggingen av kjerneenergiverk i stor stil i de

45

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

fleste vest-europeiske industriland, Canada, Japan og Sør-Korea. Frankrike er det landet som har gått lengst med denne utbyggingen, og i 1990 dekket kjerneenergi ca. 80 % av landets totale elektrisitetsforbruk. I 1986 hadde for eksempel land som Belgia en dekning på 67 %, Finland 38 %, Sveits 39 % og Sverige 50 %.

Den første reaktoren utviklet 5 MW, mens de som ble tatt i bruk i 1986 var på ca. 1200 MW, så det har vært en voldsom utvikling på dette området. Konstruksjonsmessig er reaktorene bygd slik at de ikke kan eksplodere på samme måte som en atombombe. Det finnes imidlertid andre muligheter for at reaktoren kan bli ødelagt eller springe lekk, og at radioaktivitet kan bli spredd til omgivelsene. Spesielt vil menneskelig svikt kunne føre til alvorlige ulykker. Ved de to reaktorulykkene som har forekommet, Harrisburg-ulykken i USA i 1979 og Tsjernobyl-ulykken i Sovjet i 1986, var årsakene overtredelser av gjeldende sikkerhetsbe­ stemmelser.

Helsemessige problemer

Helsemessige problemer knyttet til kjerneenergiverk, er faren for direkte utslipp av radioaktive stoffer til luft, utslipp til avløpsvann og spredning av radioaktivt avfall. Utenfor energiverket skal den radioaktive strålingen være mindre enn 1/1000 av den naturlige bakgrunnstrålingen. Personalet som arbeider i slike energiverk blir i tillegg kontinuerlig overvåket, slik at de ikke skal bli utsatt for mer stråling - verken kortvarig eller over lang tid - enn hva som er akseptabelt.

T erroristgrupper

Det finnes også en viss fare for at terroristgrupper eller fiendtlige land kan få tak i radioaktive stoffer i store nok mengder til å kunne framstille bomber. Radioaktivt materiale på avveier vil alltid representere en økt strålingsrisiko.

Positive sider

De positive sidene ved kjerneenergi er at den praktisk talt ikke forurenser når alt virker som det skal. Det er satset store ressurser på sikkerhetstiltak for å hindre at noe skal gå galt. Dette er også den billigste måten å framstille elektrisk energi på, og en av de få alterna­ tivene vi har når vi tenker på store energimengder. Tar

44

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

vi hensyn til drivhuseffekten og andre miljøproblemer i forbindelse med alternative typer varmeenergiverk, er kanskje kjerneenergiverk det eneste alternativet vi har til å skaffe verden nok elektrisk energi. Spesielt hvis vi tenker oss at også den fattige delen av verden skal få nyte godt av den levestandarden som elektrisk drevne husholdningsapparater og utstyr gir oss.

Varmeenergigeneratorer Topolte maskiner

Generatorene i varmeenergiverkene er normalt topolte maskiner uten utpregede poler, og de blir derfor svært lange. De har et turtall på 3000 r/min. De største generatorene ved atomenergiverkene i Sverige utvikler 900 MW og er totalt over 10 m lange. Verdens største turbingenerator finnes ved et atomenergiverk i Tyskland. Den utvikler 1630 MVA. Rotordiameteren til denne generatoren er 2,1 m og rotorlengden er 7,5 m.

1.4 Alternative energikilder Bølgeenergiverk Energipotensiale

I bølgene finnes det enorme energimengder (750 TWh per år langs norskekysten, til sammenligning med den totale vannkraftproduksjonen i 1993 på 120 TWh). Selv om vi bare kan utnytte en liten del av energien, er det snakk om et betydelig energipotensiale.

Energitetthet i bølgene

Gjennomsnittlig energitetthet i bølgene langs norske­ kysten er gjengitt på figur 1.15.

45

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Figur 1.15 Bølgeenergi i kW per meter bølgefront langs norskekysten

46

1 Elektrisk energiproduksjon

Elektriske anlegg - installasjoner Forenklede formler

Eksakte formler for å beregne bølgenes energiinnhold finnes ikke, men følgende forenklede formel gir et godt bilde av forholdene:

p=

[W/m] 32 77

der P g h T p

= = = = =

effekt per meter bølgefront [W/m] tyngdens akselerasjon [m/s2] bølgehøyde (bunn-til-topp-verdi) [m] periodetiden for en bølge [s] densitet [kg/m3] ~ 1000 kg/m3

Som vi ser, står bølgehøyden i annen potens, og er derfor avgjørende for den energien vi får ut. Videre ser vi at lange bølger er mer energirike enn korte. Jo dypere vannet er, desto lengre blir bølgene. Tar vi utgangspunkt i en årlig middelverdi for bølge­ høyde lik 1,5 m, noe som er normalt mange steder på norskekysten, og en periodetid på 8 s (den tid det tar fra en bølgetopp passerer et punkt, til neste bølgetopp passerer det samme punktet) får vi: D 9,812-1,52-8-1000 I-ZOOIXIZ/ P = —------- -------------- = 17 320 W/m = 17,32 kW/m 3277

Til sammenligning ser vi av kartet at Utsira har 22 kW/m bølgefront. Det er foretatt målinger langs de fleste kystene i verden, og verdiene varierer fra rundt 10 til opp mot 100 kW/m. Bølgene dempes

De viktigste årsakene til at vi ikke klarer å utnytte mer enn en brøkdel av den totale bølgeenergien, er at mesteparten går tapt ved at bølgene dempes mot holmer og skjær, eller ved bunnfriksjon o.l. Skal vi klare å fange opp all energien, må vi bygge bølgeenergiverk langs hele kysten, og det er selvfølgelig ikke mulig i

47

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

praksis. Vi må altså finne fram til steder hvor vi kan samle mest mulig bølgeenergi på ett sted, og bygge energiverk der. Å finne fram til slike steder er et omfattende arbeid som krever stor fagkunnskap.

Et bølgeenergiverk er også avhengig av å ha andre energiverk i reserve til produksjon av energi i perioder uten bølger. I disse periodene vil også eventuelle vindmøller stå stille. Dette er med på å heve energi­ prisen, som i dag er mellom 50 og 70 øre per kWh. Ren og fornybar energi

En av fordelene med et bølgeenergiverk er at det er en ren og fornybar energikilde. Et bølgeenergiverk har også den fordelen at det produserer mest energi i vinterhalvåret, da vi trenger den mest.

Samle energi på ett sted

Et av problemene med bølgeenergi er å få samlet mest mulig energi på ett sted. Det finnes flere måter å gjøre dette på, men ingen av metodene er særlig effektive. Det gjenstår mye forskning her. De viktigste metodene for å samle mest mulig energi på et sted er:

-

resonans fasestyring fokusering interferens

Resonans

En bøye som flyter i vannet vil, avhengig av vekten, duppe opp og ned med en bestemt frekvens. Når denne frekvensen er lik bølgenes frekvens, har vi resonans. Det finnes ulike metoder for å endre bøyens vekt, slik at egenfrekvensen kan tilpasses ulike bølgefrekvenser.

Fasestyring

Fasestyring er en metode for å oppnå resonans selv om bølgens frekvens er lavere enn bøyens. Dette går ut på å låse bøyen mekanisk i topp- eller bunnstilling så lenge at bølgen når samme stilling. Vi kan si at bøyen venter på bølgen til den får den rette bevegelsen.

Fokusering

Fokusering går ut på å samle bølgene inn mot anleggets åpning. Det oppnår vi ved å plassere bølgebrytere (betongklosser) i et bestemt mønster 20-25 m under overflaten et stykke fra land. Disse vil endre retningen til bølgene inn mot anlegget.

48

1 Elektrisk energiproduksjon

Elektriske anlegg - installasjoner

Interferens

Interferens får vi der to bølgeretninger møtes, og der den ene bølgetoppen kommer samtidig med bølgetoppen fra den andre retningen. Vi får da i prinsippet dobbel bølgehøyde. Dette kan oppnås blant annet ved hjelp av fokusering.

Bølgene er ikke like store

Et annet problem ved bølgeenergi er at bølgene ikke er like store, og at energien vi får ut varierer i takt med bevegelsen til bølgen. Der vi utnytter bølgeenergien direkte, vil generatoren øke og minske turtallet hele tiden. Det finnes ulike metoder for å redusere eller eliminere disse problemene, men ulempen er at vi da får dårligere virkningsgrad. Noen av metodene er:

-

-

vannbasseng svinghjul på generator frekvensomforming med glatting ved hjelp av spole trykkutjevningstank (pneumatisk)

Basseng

Metoden med bruk av vannbasseng går ut på å fokusere bølgene mot en svakt stigende kløft som blir smalere og smalere innover mot et stort basseng. Når bølgene kommer inn i kløften, øker hastigheten ettersom kløften blir smalere, og vannet blir til slutt spylt opp over kanten på bassenget 3-10 m over havflaten og fyller dette. Fra bassenget tappes vannet via vannturbiner ut i havet igjen. Kaplanturbiner, som brukes her, er be­ regnet for små vannfall, fra 3-4 m og oppover. Her får vi en jevn energiproduksjon.

Bølgebevegelse som drivkraft

For de øvrige metodene benytter vi luft som drivkraft for generatorene. Luften blir presset opp eller ned av bølgebevegelsene. Det finnes mange metoder for å overføre bølgebevegelsen til energiproduksjon. Bølgen driver en innestengt luftsøyle, på samme måten som i en luftpumpe. Luftstrømmen driver en luftturbin direkte, eller luften pumpes inn i en trykktank. Luften som slippes ut fra tanken driver en luftturbin.

49

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Vindkraft Vindkraft har på ulike måter blitt utnyttet i mange hundre år. Seil som framdrift på flåter og ulike typer båter, vindmøller til drift av møller for maling av korn, pumping av vann o.l., er eksempler på bruk av vind­ kraft. Vindmøller

Framstilling av elektrisk energi ved hjelp av vindmøller er imidlertid av nyere dato. Bortsett fra noen forsøks­ prosjekter, ble det ikke fart på vindkraftproduksjonen før Danmark i begynnelsen av 1980-årene bestemte at de skulle satse offentlige midler på dette. Målet var da å bli ledende i verden på vindmølle-teknologi. Det er de også blitt. Dette avsnittet bygger på de erfaringene de har gjort til nå.

Energien i vinden

Energien i vinden er avhengig av hvor kupert land­ skapet er, og avtar fra 100 % ved åpent vann og flatt kystområde, til bare 35 % ved bakket terreng med skog, bygninger, leplantning o.l. Selv ved flatt terreng uten skog, bygninger eller leplanting, er energien dempet ned til 70 % (klasse 1). Landskapet er delt inn i klassene 0 til 3, der 0 svarer til 100 % og 3 svarer til 35 %. Dette begrenser plasseringer av vindmølleparker, fordi slike parker med mange vindmøller trenger store åpne arealer.

Vindmøller i drift

De vindmøllene som er i offentlig drift i dag (1995) er fra 100 til 630 kW, og det skal mange slike til for å produsere energimengder som betyr noe. Derfor blir normalt flere vindmøller bygget på samme sted i såkalte vindmølleparker. Vindmøllene må stå langt fra hver­ andre slik at de ikke skjermer for hverandre. Det er årsaken til det store arealbehovet. Ellers finnes mindre vindmøller for privat bruk i størrelser fra 250 W til 4 kW. Det finnes videre en lang rekke enkeltstående vindmøl­ ler i størrelsesorden 1000-4000 kW som drives på forsøksstadiet. Noen av disse har horisontal aksel, og andre vertikal aksel (Darrieus-rotor). En Darrieus-rotor er i prinsippet et ovalt hjul hvor den vertikale akselen

50

1 Elektrisk energiproduksjon

Elektriske anlegg - installasjoner

går gjennom hjulets omkrets. Det gjenstår mye forsknings- og utviklingsarbeid før slike vindmøller kan tas i bruk kommersielt.

Figur 1.16 Vindmøller En vindmølle på for eksempel 200 kW vil ha en navhøyde på 30 m med en rotordiameter på 26 m, og rotoren dekker et gjennomløpet areal på 530 m2.

Vindhastighet

Den årlige energiproduksjonen fra en vindmølle på 200 kW er: 0

1

2

3

Middelvindhastighet m/s

7,8

6,6

5,9

4,9

MWh/år

670

490

380

230

Landskapsklasse

Vindmøllen starter ved en vind på 4,5-5 m/s (bris) og oppnår merkeeffekt ved 13 m/s (frisk til stiv kuling). Ved 25 m/s (storm) stoppes vindmøllen for å unngå stalling, og rotoren dreies ofte parallelt med vinden. Dette skjer også hvis det oppstår feil.

51

Elektriske anlegg - installasjoner Turtall

KOMPONENTBESKRIVELSE 1 Nav Navet er framstilt i spesialstøpegods. Til finjustering av pitch er navet forsynt med ovale boltehull.

1 Elektrisk energiproduksjon

Den trebladede rotoren av glassfiberarmert polyester roterer med 39,5 r/min som ved hjelp av et gir gir den trefasede asynkrongeneratoren et turtall på 1000 r/min. Merkeeffekten for denne vindmøllen er da 200 kW ved 400 V, 50 Hz, og generatoren er koplet til nettet via tyristorer i alle faser. Denne generatortypen er avhengig av å bli koplet til et spenningssatt nett, og nettet be­ stemmer frekvensen. 2 Gir Et kraftig tretrinns hjulakselgir øker omdreiningshastigheten fra den langsomt-roterende hovedakselen til den hurtig-roterende generatorakselen. Giret er spesialkonstruert for vind­ møller.

4 Brems De to elektromekaniske kaliprene er plassert sym­ metrisk. Kaliprene og den stålstøpte bremseskiven er montert på girets hur­ tiggående aksel. Driftsbremsen bremser alltid ved strømstans.

5 Kopling Effekten fra rotoren føres fra girets utgangsaksel til generatoren via en elas­ tisk kopling som virker dempende. Dette øker levetiden til de forskjellige komponentene.

8 Generator Generatoren er en trefaset 50 Hz generator, spesielt framstilt for vind­ møller og med svært høy virkningsgrad.

9 Maskinramme Maskinrammen er bygd opp ved hjelp av kraftige C- og RHS-profiler. Etter sveisingen galvaniseres bunnrammen.

3 Hovedaksel Den 220 mm tykke hovedakselen er framstilt av mikrolegert kromnikkel-molybden seigherdet stål.

6

6 Hovedlager Her er det benyttet fettsmurte, doble, sfæriske kulelagre. Det bakerste lageret er styrelager.

7 Krengningsarrangement Krengningsarrangementet består av to gir som er forsynt med hver sin elektromekaniske brems.

Figur 1.17 Maskineriet i en vindmølle

De største ulempene

52

Prisen på slik energi er i dag, 50-60 øre/kWh. De største ulempene med denne energiformen er at den ikke er stabil, men avhengig av vindforholdene. Derfor må det være andre energiverk i reserve som kan startes raskt opp hvis det skulle bli stille eller storm. I Danmark vil dette si varmeenergiverk, og de kan ikke fyres opp og startes raskt. På grunn av dette må de altså ha reservekapasitet ved varmeenergiverkene for raskt å

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

kunne ta over den energiproduksjonen som vindmøllene stod for. Dette er jo ikke noen særlig stor miljøgevinst. Videre produserer disse vindmølleparkene mye elektrisk støy og skaper driftsforstyrrelser på nettet, i tillegg til den fysiske støyen de tilfører omgivelsene.

Solenergi Stråling fra solen

Den energien som strålingen fra solen har utenfor atmosfæren til Jorden er 1,38 kW/m2. I klart vær kan omtrent 1 kW/m2 nå ned til jordens overflate når solen står rett opp. På grunn av absorbsjon i skyer, tåke og støv blir den gjennomsnittlige verdien noe under 0,5 kW/m2 vinkelrett på stråleretningen. Dette reduseres ganske mye når vi kommer lenger ut til siden for stråleretningen, som lenger sør eller lenger nord på jordkloden. Vi har jo alle erfart hvor lite solen varmer en vinterdag når solen kommer nesten horisontalt inn.

Solenergi kan anvendes direkte til oppvarming, eller omdannes til elektrisitet i solceller. Videre omsettes sol­ energi blant annet gjennom biologiske eller geofysiske prosesser, men dette skal ikke vi komme inn på her. Direkte oppvarming

Den enkleste utnyttelsen av solenergien er som varme ved hjelp av såkalte solpaneler (solfangere) som består av et rørsystem foran en reflekterende flate dekket av en glassplate. Væsken i rørsystemet blir oppvarmet og ledet gjennom radiatorer eller varmerør i golvet, der oppvarmingen ønskes. Slike enkle systemer er i utstrakt bruk på sørligere breddegrader, men er også forsøkt brukt i Norden. I Norge har vi ennå ikke oppnådd god nok økonomi for slik oppvarming, spesielt på grunn av vanskeligheter med å lagre varmen over lengre tid.

En annen måte å utnytte solenergien direkte til oppvar­ ming foregår ved å utnytte faste eller styrte speil som reflekterer energien mot det som skal varmes opp. Vi kan oppnå svært høye temperaturer på denne måten, opp mot 4000 °C. Energien kan blant annet brukes til å smelte metall, eller ved mye lavere temperaturer, til å produsere damp for drift av energiverk. I California i 53

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

USA finnes slike energiverk med ytelser på 30 MW, og med muligheter til å lagre varme så lenge at de også kan produsere strøm om natten. Slike anlegg er avhengige av direkte sollys, og kan ikke utnytte diffust lys som vi har ved overskyet vær. Dermed er slike anlegg lite aktuelle i Norden. Overføring til elektrisk energi

Overføring av solenergi til elektrisk energi ved hjelp av såkalte solceller (fotospenningsceller) er derimot mer aktuelt i Norge, fordi de også i noen grad kan utnytte diffust lys. Solcellene leverer likespenning, og de må koples sammen både i serie og parallell for å kunne gi de spenninger og strømmer som det er behov for. Sol­ cellene brukes normalt sammen med akkumulatorer som kan lagre energi for bruk i perioder når solcellene ikke kan produsere nok energi.

Et alternativ

Solcellene vil være et alternativ spesielt der det ikke er tilgang på annen elektrisk energi. Fyrvesenet bruker for eksempel solcellepaneler sammen med akkumulatorer for drift av fyrlykter, bøyer m.m. Enslige hytter eller hus vil på samme måte kunne skaffes energi nok til drift av tv, kjøleskap, belysning o.l. Det kreves ganske store energimengder for å produsere solceller, slik at den miljømessige nettogevinsten blir relativt liten i en global målestokk.

Jordvarme Jordvarme - lite aktuelt i Norge

Utnyttelse av jordvarme er lite aktuelt i Norge fordi jordskorpen her er ganske tykk. Derfor må vi langt ned før vi treffer på de høye temperaturene.

Områder med tynnere jordskorpe, som på Island og liknende steder med høy vulkansk aktivitet, har derimot de høye temperaturene helt oppe i dagen, eller ganske nær overflaten. Her er det enklere å utnytte de høye temperaturene til å varme opp vann, som kan utnyttes direkte i ijernvarmeanlegg, eller til produksjon av elek­ trisk energi.

54

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

1.5 Energiforsyningen Historikk Norge blir forsynt med elektrisk energi

Det første energiverket i Norge ble bygd i Skien i 1885. I årene som fulgte ble det bygd en rekke energiverk for alminnelig forsyning, og omkring 1910 var de fleste byer i Norge forsynt med elektrisk energi. Landsbygda fikk sin forsyning langt senere. De siste distriktene fikk ikke elektrisk forsyning før rundt 1955.

De første årene ble den elektriske energien stort sett brukt til belysning. Etter hvert som den industrielle revolusjon skred fram, ble imidlertid energien i større grad også brukt til drift av elektriske motorer og til oppvarming. Formalisert samarbeid

I den første tiden arbeidet energiverkene hver for seg, uten noen form for formalisert samarbeid. Etter hvert ble imidlertid behovet for samarbeid på flere områder større og større, og i 1932 startet foreningen «Samkjø­ ringen av Øst-Norges kraftverker». Etter hvert fikk foreningen tilslutning av flere energiverk.

Samkjøring

Det var spesielt ønsket om å sikre energiforsyningen i perioder med for liten egenprodusert energi, og like­ ledes å få solgt overskuddsenergi, som var de viktigste årsakene til at foreningen ble startet. Et annet viktig moment var at energiverk med et isolert forsyningsom­ råde, hadde behov for å ha så stor maskininstallasjon at den dekket de største toppene av effektbehovet, og i til­ legg eventuelt en viss reserve. Dette var ikke nødvendig hvis de var tilsluttet et samkjøringsnett. Etter hvert utvidet samarbeidet seg også til standardisering av reservedeler, slik at reservedelslagrene kunne reduseres vesentlig. I 1971 ble så den landsomfattende samkjøringsorganisasjonen «Samkjøringen av kraftverkene i Norge» dannet. Organisasjonen besto fram til 1992. Da besluttet de å 55

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

fusjonere (gå sammen) med Statnett SF, som en følge av den nye energiloven som trådte i kraft i 1.1.1991. Samkjøringen var organisert i fire regionssentraler, og driften ble ledet fra Oslo.

Økonomisk optimal drift

For å få en økonomisk optimal drift, samarbeidet energiverkene både økonomisk og teknisk om alt fra energiproduksjon til overføring og fordeling av elektrisk energi. Forutsetningen for samkjøringen var blant annet at energiverkene var forbundet via overføringslinjer. Dette går fram av kartet på figur 1.18. Energiverkene var imidlertid i en monopolsituasjon overfor kundene, fordi ingen andre kunne levere energi innenfor de om­ rådene som energiverkene hadde konsesjon. Prisen på energi varierte ganske mye fra distrikt til distrikt, spesielt ut fra hvor dyrt det var å bygge ut og drive distribusjonsnettet. Energiverkene kunne også bruke så store ressurser de ønsket på å forsterke nettet, og å sikre abonnentene energitilførsel, blant annet ved å bygge ringnett.

Den nye energiloven

Grunnlaget for dette samarbeidet ble borte da den nye energiloven, som åpnet for et fritt marked for kjøp og salg av elektrisk energi, trådte i kraft. Det er vel tvil­ somt om energiverkene vil bruke like store ressurser som tidligere på å sikre energiforsyningen med dagens konkurransesituasj on.

Fordelen med samkjøringen

Ellers er mange av de fordelene som samkjøringen medførte, opprettholdt med den nye energiloven. Vannøkonomisering, salg av overskuddsenergi og kjøp ved for lite egen energi er slike fordeler. Det er også åpnet for en viss energieksport.

Samspillet mellom elvekraftverk, magasinkraftverk og varmeenergiverk (i Sverige og Danmark), og energiverk som har isbreer i sitt nedslagsfelt, gir store muligheter for å sikre energiforsyning i alle områder, selv om områdene blir utsatt for svært ulike hydrologiske for­ hold (tørke - nedbør - varme - kulde). Der det finnes pumpeenergiverk blir også billig overskuddsenergi brukt til å pumpe opp vann til høyereliggende magasiner, for bruk ved senere anledninger med energiknapphet.

56

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Det nordiske hoyspentnettet pr. 31. desember 1992

Figur 1.18 Samkjøringsnettet i Norden

57

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Større forbrukere vil kunne forhandle seg fram til svært gunstige avtaler, så for dem er den nye energiloven meget positiv. Om den også er positiv for flertallet av de små privathusholdningene, gjenstår å se. Skal noen få mye billigere energi i et fritt marked, må andre be­ tale mer. De andre vil her være privathusholdningene, og det er de som stiller svakest i dette markedet. Ulempene med samkjøringen

Ulempene med samkjøringen var også langt på vei de samme, bortsett fra at energiverkene nå står mye friere enn de gjorde da de var tilsluttet samkjøringsorganisasjonen.

Energiverk som er tilsluttet samkjøringen må, som før, dimensjonere nettet og koplingsstasjonene sine etter det kortslutningsnivå som samkjøringsnettet har. Dette betyr høyere isolasjonsnivå og økt ledertverrsnitt. Videre må relévern, måletransformatorer, brytere osv. dimen­ sjoneres for dette høye kortslutningsnivået. Kommunika­ sjonssystemene og måle- og overvåkningssystemene blir kraftig utbygd som følge av den nye energiloven, fordi energiverkene satser stadig mer på fjernovervåking. Etter hvert vil de redusere bemanningen for å møte den økende konkurransen i et hardere energimarked.

Fordi hele energiforsyningen henger sammen via sam­ kjøringsnettet, vil en av ulempene være at store deler av nettet kan falle ut ved driftsforstyrrelser, som følge av uforutsatte kjedereaksjoner. Et skrekkeksempel er det som skjedde i Sverige julen 1983, da hele landet ble mørklagt på grunn av to relativt små feil som oppstod omtrent samtidig. Den nye energiloven ulemper - fordeler?

58

Redusert bruk av overtid for å reparere skader og feil i distribusjonsnettet vil, etter all sannsynlighet, bli en realitet i et marked som kun styres ut fra økonomiske prinsipper. Vi ser allerede tendenser til dette i visse distrikter, selv om det blir benektet på det sterkeste. Dette vil føre til at det går lenger tid før abonnentene får strømforsyningen tilbake ved strømbrudd, spesielt de som bor i mer tynt befolkede områder. For en del av privathusholdningene blir altså dårligere regularitet en av følgene ved den nye energiloven.

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Mange mener at den nye energiloven også kan føre til at utbyggingsprosjekter blir utsatt, eller i verste fall stoppet, fordi energiprisen er for lav til at det bedrifts­ økonomisk er lønnsomt. Dette kan vise seg å bli en dårlig samfunnsøkonomi. Slik det nå ser ut, vil altså storforbrukere ha store fordeler av den nye energiloven, mens småforbrukerne risikerer å få dårligere forhold.

Dagens energiforsyning Et fritt marked

En ny energilov trådte i kraft 1.1.1991. Loven åpnet for et fritt marked for kjøp og salg av elektrisk energi. Dette ga fri adgang for alle til å få overført elektrisk energi på like vilkår gjennom alle norske overførings­ nett. Det betyr at de lokale energiverkene og distribusjonsverkene ikke lenger har enerett til energileveranser innenfor sitt distrikt, men de er pliktig til å kople alle forbrukere i sitt distrikt til nettet. Forbrukerne kan kjøpe elektrisk energi hos det verket de selv ønsker. Energiloven førte til at Statskraftverkene, som dispo­ nerte 27 % av produksjonskapasiteten i norske energi­ verk og 80 % av overføringskapasiteten i hovednettet (samkjøringsnettet), ble delt i et produksjonsforetak, Statkraft SF (The Norwegian Energy Corperation), og et nettforetak, Statnett SF (The Norwegian Power Grid Company). Delingen skjedde 1.1.1992. SF betyr stats­ foretak og er en organisasjon med fullt statlig eierskap og gjeldsgaranti, men drives for øvrig som et aksjesel­ skap.

Selskapet «Samkjøringen av kraftverkene i Norge» gikk inn i det nye statsforetaket Statnett SF fra 1.1.1993. Børsprinsippet

Det norske energimarkedet fungerer etter børs­ prinsippet, der de som har overskuddsenergi melder dette inn for salg, og de som har behov for energi, melder seg som kjøpere. Det er for tiden 95 aktører (kjøpere og selgere) i dette markedet, og årsom­ setningen var i 1993 18,4 TWh (TWh betyr terawatt-

59

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

timer og står for 1012 Wh). For 1994 er det regnet med en omsetning på 27 TWh.

Det norske energimarkedet

Det norske energimarkedet som er administrert av Statnett Marked A/S, omsetter for tiden energi på tre måter:

Døgnmarkedet

-

Døgnmarkedet (spotmarkedet). Prissetting hver dag for leveranse neste dag. Det er for tiden seks ulike priser på hverdager og to på lørdager og helge­ dager.

Ukemarkedet

-

Ukemarkedet. På dette markedet omsettes to typer kontrakter, Grunnkraft og Dagkraft. Prisene fastset­ tes hver uke for de nærmeste 3 til 7 ukene og for 12 blokker å 4 uker, dvs. for 51 til 55 uker framover. Grunnkraft er en fast, konstant leveranse, 168 (7 x 24) timer per uke. Dagkraft er en konstant leveranse fra kl. 0700 til kl. 2200 på ukens 5 første dager, dvs. 75 timer per uke.

Regulerkraftmarkedet

-

Regulerkraftmarkedet. Etter at priser og kvanta er fastlagt på døgnmarkedet, innhenter Statnett Marked tilbud på opp- eller nedregulering. Slik regulering må kunne skje på kort varsel. Regulerkraftmarkedet er et virkemiddel for å oppnå balanse mellom produksjon og forbruk, og for å kunne endre leve­ ransene på kort varsel hvis det er behov for det, for eksempel ved utfall av produksjonsenheter. Ved av­ regningen settes prisen for all regulerkraft lik det dyreste tilbud på opp- eller nedregulering som har vært benyttet i vedkommende time. Statnett Marked foretar timesavregning for alle selvstendige enheter som firmaet utveksler energi med, for tiden 95 enheter. Alle avvik mellom en enhets produksjon pluss kontraktskjøp og dens forbruk pluss kontraktssalg avregnes som kjøp eller salg av regulerkraft.

I tillegg til Statnett Marked finnes det flere private meklere som kjøper og selger energi.

Energiproduksj onen

60

Den totale energiproduksjonen var i 1993 120 TWh, hvorav 99,6 % vannkraft. Statens andel er 27 %,

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

kommunale og interkommunale energiverk eier 55 % og private selskaper 18 %. De 34 største energiprodusent­ ene har tilsammen 96 % av produksjonskapasiteten. Det er for øvrig over 200 leverandører av elektrisk energi til norske forbrukere.

Energieksport

Det er til dags dato åpnet for konsesjonsfri energi­ eksport av 5 TWh på kontrakter av inntil 5 års varighet. Det norske vannbaserte energisystemet har i perioder med mye nedbør et stort energioverskudd, som best kan utnyttes i samarbeid med varmeenergibaserte energi­ systemer.

Verdens høyeste elektrisitetsforbruk

Norge er Europas største produsent av vannkraft (120 TWh i 1993), og har verdens høyeste elektrisitets­ forbruk per innbygger (26 100 kWh/innbygger i 1993). Det høye elektrisitetsforbruket har sammenheng med en stor energiintensiv industri (aluminium, ferrolegeringer o.l.), slik at forbruket til privathusholdningene er langt mindre (ca. 18 500 kWh/innbygger i 1993).

1.6 Energiloven I 1990 ble den nye energiloven vedtatt. Lovens tittel er: «LOV av 29. juni 1990 nr. 50 OM PRODUK­ SJON, OMFORMING, OVERFØRING, OM­ SETNING OG FORDELING AV ENERGI M.M. (ENERGILOVEN) med endringer, sist ved lov av 11. juni 1993 nr. 98»

Loven trådte i kraft den 1.1.1991, og er inndelt i 8 kapitler. Kapittel

1 2 3 4 5 6 7 8

Alminnelige bestemmelser Saksbehandling Elektriske anlegg Omsetning av elektrisk energi Fjernvarmeanlegg Beredskap Diverse bestemmelser Ikrafttreden. Endring i andre lover

61

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

I tillegg til energiloven har Olje- og energidepartementet utarbeidet en forskrift til energiloven med tittelen:

«FORSKRIFT av 7. desember 1990 nr. 959 OM PRODUKSJON, OMFORMING, OVERFØR­ ING, OMSETNING OG FORDELING AV ENERGI M.M. (FORSKRIFT TIL ENERGI­ LOVEN) med endringer, sist av 10. desember 1993 nr. 1128» Forskriften gir utfyllende opplysninger til energiloven. Energilovens innhold i sammendrag:

Gyldighetsområde

F orhåndsmelding

Konsesjon

62

Kapittel 1. Alminnelige bestemmelser Loven gjelder for Fastlands-Norge, og deler av loven gjelder også for Svalbard. Den gjelder ikke norsk sjøterritorium. Formålet med loven er at produksjon, omforming, overføring, omsetning og fordeling skal foregå på en samfunnsmessig rasjonell måte, og det skal tas hensyn til allmenne og private interesser. Det er definert hva som forstås med «elektriske anlegg» og «fjernvarmeanlegg». Deler av loven gjelder ikke for statens anlegg. Kapittel 2. Saksbehandling Det er her beskrevet hvordan forhåndsmelding av nye elektriske anlegg skal foregå, og hva meldingen skal inneholde. Kapitlet beskriver videre hvordan søknad om bygging av nye elektriske anlegg skal foregå, hva søknaden skal inneholde, og hvordan vedtakene skjer. Søknaden legges ut til høring for uttalelse fra berørte parter. Kapittel 3. Elektriske anlegg Elektriske anlegg med høy spenning (fra 1000/1500 V vekselspenning/likespenning og oppover) kan ikke byg­ ges, drives, ombygges eller utvides uten konsesjon. Det er beskrevet hva det kan gis konsesjon for, og hvem som gir konsesjonen. Loven sier at den som gis områdekonsesjon har leveringsplikt til abonnentene innen­ for sitt område. Det sies også noe om leveringskvalitet, dispensasjon fra leveringsplikten og om rasjonering.

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

Loven beskriver hvilke vilkår som gjelder for konsesjo­ nen. Vilkårene er listet opp i åtte punkter. Anlegg som det er gitt konsesjon for, kan eksproprieres når konse­ sjonstiden er utløpt.

Omsetning

Kapittel 4. Omsetning av elektrisk energi Ingen andre enn staten kan omsette elektrisk energi uten konsesjon. Ingen andre enn staten kan foreta utførsel eller innførsel uten konsesjon. Konsesjon for utførsel eller innførsel gis normalt ikke utover 5000 kW.

Konsesjon for omsetning er gitt etter bestemte vilkår.

Fj ern varmeanlegg

Kapittel 5. Fjernvarmeanlegg Fjernvarmeanlegg (over 10 MW) kan ikke bygges, drives, ombygges eller utvides uten konsesjon. Det finnes visse unntak. Vilkårene for konsesjonen er listet opp. Fjernvarmeanlegg kan pålegges tilknytning til andre fj ernvarmeanlegg. Den som har konsesjon har plikt til å skaffe tilknyttede abonnenter fjernvarme, med visse unntak. Det skal fastsettes tilknytningsavgift, årlig avgift og pris på brukt varme.

Fjernvarmeanlegg kan ikke nedlegges uten tillatelse i konsesjonsperioden. Dersom ny konsesjon ikke er aktuell, plikter eieren å fjerne anlegget innen fastsatte frister.

Beredskap

Kapittel 6. Beredskap Kraftforsyningens beredskapsorganisasjon overtar an­ svaret for kraftforsyningen under beredskap og i krig. Det sies noe om beredskapsplanlegging og hvem som skal utføre hva.

Videre sier loven hvem som er ansvarlig for hva, hvilke anlegg som skal sikres, og at selskaper for egen

63

Elektriske anlegg - installasjoner

1 Elektrisk energiproduksjon

regning kan pålegges å sette i verk sikringstiltak. Fordeling av utgifter og vederlag foretas etter hva som anses rimelig mellom eier og bruker i de tilfeller et anlegg ikke drives for eiers regning. Anlegg skal meldes NVE for å få fastsatt sikringstiltak. NVE skal kreve gebyr for arbeid med kraftforsyningsberedskap.

Kontroll

Kapittel 7. Diverse bestemmelser NVE fører kontroll med de forholdene denne loven omfatter. Det må søkes konsesjon om utførsel eller innførsel av elektrisk energi innen tre måneder etter at avtale om dette er inngått. Overtredelse av vilkår og pålegg gitt i henhold til denne loven, kan føre til tvangsmulkt, eller at konsesjonen kan bli trukket tilbake.

Omgjøring av fastsatte vilkår kan skje av hensyn til allmenne interesser. Straff med bøter, fengsel i inntil 1 år, eller begge deler, kan gis den som forsettlig overtrer denne loven eller bestemmelser og pålegg gitt i medhold av loven.

Forskrift kan utarbeides for å gi nærmere regler til gjennomføring og utfylling av loven og dens virke­ område.

Ikrafttreden

Kapittel 8. Ikrafttreden. Endring i andre lover Det er gitt datoer for når denne loven gjelder fra, og overgangsregler for noen andre lover.

Forholdet til eldre lovgivning henviser til § 8-3, men denne paragrafen er ikke gitt noe innhold.

64

2 Elektrisk energioverføring

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring 2.1 Generelt Høye spenninger

I takt med det kraftig økende forbruket av elektrisk energi som har funnet sted de siste hundre årene, har også kravene til overføringslinjenes overføringsevne økt. Disse kravene er blitt oppfylt ved at vi har tatt i bruk linjer med høyere og høyere spenninger. max

1800 _

kV

■ 1

Likestrøm

SOVJET­ UNIONEN USA T 2

■ 2 Vekselstrøm 1600 _

1400 _

BRASIL 1200 _ M0SAMBIQUE

1000 _ KANADA i USA J

800 _

i !

KANADA V------------- 1 t—' SOVJETSOVJETi 1 UNIONEN

600 _

UNIONEN 400 _

i

i NEW ZEALAND

SVERIGE

200 _

1900

1920

1940

1960

1980

2000

Figur 2.1 Utviklingen når det gjelder størrelsen på overføringslinjerfor elektrisk energi

I 1952 tok Sverige i bruk verdens første 420 kV-overføring for vekselstrøm, og i 1954 den første 100 kV-

65

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

overføringen for likestrøm. I dag finnes det 800 kV linjer for vekselstrøm og 600 kV linjer for likestrøm, og for tiden bygges det en 1200 kV linje fra Sibir til den europeiske delen av Russland for vekselstrøm og en 750 kV linje for likestrøm. Flere overføringslinjer i UHV-området (over 1000 kV) kan ventes i tiden framover. Figur 2.1 viser hvordan utviklingen har vært på dette området, med prognoser fram mot år 2000. Som vi ser, har utviklingen, spesielt på høyspenninglikestrømsområdet (HVDC), gått fort. Det har blant annet miljømessige årsaker, men skyldes også utvik­ lingen innenfor tyristorteknikken. Energikrisen i 1973 og den etterfølgende dempingen av den økonomiske utviklingen har ført til redusert utbyggingstakt for overføringslinjer, og har bremset på utviklingen av overføringslinjer med enda høyere spenninger. Økende interesse for de miljømessige konsekvensene har også vært medvirkende.

Økt utnyttelse av overføringslinjene

1980-årene er i sterkere grad blitt dominert av krav til økt utnyttelse av overføringslinjene. Når det gjelder vekselstrømslinjene, har man vært opptatt av økt overføringsevne ved hjelp av bedre spenningsregulering, høyere stabilitetsgrenser og reduserte tap. I denne forbindelsen har den reaktive shunt- og seriekompenseringen fått fornyet aktualitet.

Med sikte på bedre økonomi og høyere pålitelighet har det samtidig funnet sted en kraftig utvikling når det gjelder overvåking og styring av energisystemene. Her har de databaserte informasjonssystemene spilt en stor rolle.

2.2 Miljømessige forhold Miljømessige konsekvenser, som synsinntrykk, koronaeffekter og biologiske virkninger av elektriske felt, blir større med økende systemspenning, og det må legges stor vekt på disse forholdene i framtiden.

66

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

Kraftlinjenes størrelse

Kraftledningenes høyde over marken øker med økende spenning. Likeså øker bredden på den gaten som må ryddes for skog langs linjen. Dette blir delvis motvirket ved at man i mange tilfeller kan redusere antallet linjer når man velger høyere systemspenning. Undersøkelser som er foretatt, indikerer at de fleste foretrekker en større linje framfor flere mindre. Det er imidlertid viktig å utvikle smekrere mastekonstruksjoner. I denne sammenhengen har linjer for høyspent likestrøm en viss fordel, ettersom de krever langt mindre master.

Korona

Korona er en energiutstråling som i mørke viser seg som fiolett lys omkring lederen. Av koronaeffekter er det først og fremst støyen som blir mest framtredende ved høye vekselspenninger. Støyen er høyest i regn og tåke og straks etter regn, mens ledningene fremdeles er våte. Det finnes ikke vedtatte normer for dette, men undersøkelser tyder på at lydnivåer under 55 dB(A) utenfor ledningsgaten normalt ikke oppfattes som særlig forstyrrende. Lydnivået for eksisterende 800 kV-linjer overstiger bare unntaksvis 55 dB(A). Koronautladninger gir også radiostøy i noen hundre meters bredde langs kraftlinjen.

Spenningen da koronaen begynner å bli merkbar, er blant annet avhengig av lederens diameter og fase­ avstand. Linjene kan dermed dimensjoneres slik at ulemper i forbindelse med korona kan reduseres. Ledninger for høyspent likestrøm produserer ikke nevneverdig støy, og støyen øker heller ikke i dårlig vær. Elektrisk felt under en linje

Det elektriske feltet under en linje øker med økende systemspenning. Spørsmålet om feltets biologiske virkninger er for tiden mye diskutert. Ifølge ASEAtidningen nr. 3, 1983, viser omfattende og grundig utførte undersøkelser at de feltstyrkene på 10-12 kV/m som forekommer ved bakkenivå under eksisterende linjer med 420-800 kV spenning, ikke gir noen varige biologiske virkninger hos mennesker, dyr eller planter. For sikkerhets skyld dimensjoneres vanligvis linjer for høye spenninger slik at denne verdien på feltstyrken ikke overskrides.

67

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

Forholdene er litt annerledes i koplingsanlegg, der personalet kan utsettes for gjentatte sjokk i form av elektriske utladninger ved berøring av metallgjen­ stander. Slike sjokk kan føre til irritasjon og psykiske problemer og muligens også til visse biologiske skader. Gassisolerte koplingsanlegg

Med gassisolerte koplingsanlegg unngår man disse virkningene. Gassisolerte koplingsanlegg benytter en svovelheksafluorgass (SF6) som isolasjon. Denne gassen isolerer 2-3 ganger bedre enn luft ved samme trykk. Den er kjemisk stabil, fargeløs og luktfri, og den er verken brennbar eller giftig. SF6-anlegg krever bare ca. 1/12 av volumet til et tilsvarende 300 kV utendørs luftisolert koplingsanlegg.

Linjer for høyspent likestrøm gir ikke så store felt­ styrker på bakkenivå som vekselstrøm. Det er heller ikke rapportert om vanskeligheter i denne forbindelse fra eksisterende linjer.

2.3 Overføringslinjer De fleste overføringslinjene i Norge er i dag utbygd for 220, 300 eller 420 kV med direkte jordet nøytralpunkt. Videre finnes det en del kortere og/eller eldre over­ føringslinjer for 66 eller 132 kV med indirekte jordet nøytralpunkt. På figur 2.2 ser du prinsippet for en enkel overføring fra energiverk til forbruker, med de vanligste navnene og spenningsnivåene angitt. Overføringslinjene går fra stedet der energien blir produsert, til innføringsstasjonene i nærheten av større befolkningssentre eller større energikrevende industri.

Fordi store deler av energien blir produsert i fjellom­ rådene mellom Østlandet og Vestlandet, starter de fleste overføringslinjene i disse områdene og går enten ut mot kysten av Vestlandet eller mot sentrale deler av Øst­ landet. Videre finnes det sør-nord-gående forbindelses-

68

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

linjer, slik at energiforsyningen kan skje etter flere alternativer.

Kraftstasjon, normalt i fjell

5 - 20 kV

300 - 420 kV Koplingsanlegg, noftnalt utendørs Overføringslinje (samkjøringsnett)

300 - 420 kV

Innføringsstasjon (koplingsanlegg og transf.)

300 - 420/66 kV

Hovedfordelingslinje (kabler)

66 kV

Sekundtrstasjon (Koplingsanlegg og transf.)

66/11 - 22 kV

Høyspennings-/fordelings-

11 - 22 kV

linjer Understasjoner (Ofte rene koplingsanlegg)

Iblant er disse stasjonene erstattet av en stasjon som da ofte blir kalt sekunderstasjon.

Høysp. fordelingsnett (stråle- eller ringnett)

11 - 22 kV

Kiosker eller mastetransf.

11-22 kV/230(400)V

Lavsp. fordelingsnett (vanligvis strdlenett)

230(400)V

Forbruker

Figur 2.2 Prinsippet for overføring av elektrisk energi fra energiverk til forbruker Prosjektering av linjer

Ved prosjektering av linjene er det mange hensyn å ta. Linjene skal legges så usjenert som mulig i terrenget, mastene bør være så smekre som mulig, samtidig som de må tåle de mekaniske påkjenningene de blir utsatt for i form av vind og is- og snølast på ledningene. Led­ ningene og isolatorene må også tåle disse påkjennin­ gene. Særlig kan de mekaniske påkjenningene bli store der linjene går over høye fjellpartier. Det har fore­ kommet is- og snølaster på flere hundre kilogram per meter ledning. De bygger seg opp svært raskt i ugunstig vær, og selv om man kan smelte isen ved å belaste linjen maksimalt en tid, kan man ikke hindre slik ising på linjene.

69

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

Linjene bør være så rettlinjede som mulig, med jevne spennvidder, samtidig som hindringer i form av tett­ bebyggelse, andre linjer, jernbaner, veier, vanskelig terreng, verdifulle skogsområder o.l. bør unngås så langt råd er. Det må også tas hensyn til jordingsforholdene langs linjen. Dårlige jordingsforhold fordyrer anlegget på grunn av de ekstra tiltakene som må settes i verk for å få i stand tilstrekkelig god jordforbindelse.

2.4 Fordelingsnett og distribusjon Stråle- og ringnett - høyspennings- og lavspenningsnett Elektrisk energi kan distribueres på ulike måter: ved hjelp av strålenett eller ringnett, eller ved ulike kombi­ nasjoner. På figur 2.3 ser du et eksempel på et stråle­ nett.

Figur 2.3 Strålenett

70

Elektriske anlegg - installasjoner

Strålenett

2 Elektrisk energioverføring

Under stasjonen blir lagt mest mulig i belastningssenteret. Derfra går så høyspenningsfordelingsnettet ut i stråleform til nettstasjonene. Herfra går lavspenningsfordelingsnettet i stråleform ut til forbrukerne. Ved spredt bebyggelse og der forbrukerne ligger enkeltvis eller i grupper langt fra hverandre, bruker vi gjerne strålenett. Slike nett har blant annet den svak­ heten at hvis det oppstår feil i en linje, vil alle for­ brukerne som er knyttet til denne linjen, miste energi­ forsyningen. Vi kan unngå dette ved å mate nettsta­ sjonene ved hjelp av et ringnett, som vist på figur 2.4.

Her er høyspenningsfordelingsnettet et ringnett, mens lavspenningsfordelingsnettene fremdeles er strålenett. Ringnett

I hver nettstasjon finnes det brytere for alle inn- og utgående linjer. Det normale er at en av bryterne i ringen holdes åpen, slik at en linje i ringen, for eksem­ pel B-C, står ubelastet. Oppstår det nå en feil i en annen linje, for eksempel C-D, slik at den faller ut, legges den første linjen inn, slik at nettstasjon C nå blir matet via linjen B-C.

71

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

Linjene må altså kunne føre en større del av belast­ ningen, eventuelt hele belastningen, i motsetning til i strålenettet, der hver linje bare belastes med belastnin­ gen i sin nettstasjon. Ringnettet blir dermed mye dyrere å bygge, men de store fordelene slike nett har i form av sikrere energiforsyning, fører likevel til at vi så ofte som mulig prøver å oppnå ringer i forsyningsnettet vårt.

Man forsøker også å bygge ut samkjøringsnettet og hovedfordelingsnettet som ringnett, noe som også går fram av kartet over høyspenningsnettet på figur 1.18. Tapene i nettet

Tall hentet fra det svenske energisystemet tyder på at tapene i fordelingsnettet, det vil si fra innføringsstasjon til forbruker, utgjør ca. halvparten av de totale tapene i energisystemet. Den andre halvparten fordeler seg med ca. 25 % hver på energiproduksjonen og overførings­ nettet. Vi kan imidlertid ikke overføre disse tallene ukritisk til norske forhold. Det er nemlig mange ulikheter mellom det svenske og det norske nettet.

En stor del av tapene i fordelingsnettet skriver seg fra lavspenningsnettet, 230 V-nettet.

Fordelingssystemer og fordelings spenninger Størstedelen av lavspenningsfordelingen skjer via 230 V trefasenett, men en del steder foregår distribusjonen via 400 V-nett med direkte jordet nøytralpunkt, et såkalt TN-C-system. Ved 400 V-nettet brukes hovedspenningen til drift av motorer og større forbruksapparater, mens mindre enfaseapparater koples mellom en fase og nøytrallederen, slik at apparatene får fasespenning, det vil si 230 V. 400 V TN-C-system

72

I større industrianlegg brukes det svært ofte slike TN-Csystemer med 400 V hovedspenning. Slike systemer har store fordeler framfor 230 V trefasefordelingsnett. I tillegg til at vi har tilgang til to spenninger uten bruk av transformator, ligger den største fordelen vanligvis i at vi ved 400 V-anlegget kan gå vesentlig ned i ledningsdimensjon i forhold til 230 V-anlegget. Det gir mindre

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

og billigere kabler, billigere installasjon, mindre og dermed billigere kabelgater, som også tar mindre plass og er billigere å montere, og dessuten totalt mindre vekt i forbindelse med transport og ellers der dette har betydning. For eksempel vil en motor påstemplet 100 kW, 380 V, cos = 0,8, 17 = 0,95 kreve en kabel som for eksempel PFSP 3 x 70 mm2, mens vi ved 220 V påstemplet spenning må bruke for eksempel PFSP 3 x 185 mm2. Prisforskjellen er flere hundre kroner per meter bare for kabelen, og i tillegg vil alle de andre momentene øke prisforskjellen ytterligere.

440 V TN-S-system

For oljeproduksjonsplattformer brukes det i dag praktisk talt bare lavspenningsanlegg med direkte jordet nøytralpunkt, men her bruker man et 440 V TN-S-system. Se FEA-M (forskrifter for elektriske anlegg - maritime installasjoner).

440 V TN-C og IT-system

Boreplattformer har derimot normalt 440 V TN-Csystem med direkte jordet nøytralpunkt, mens skip normalt har 440 V med isolert nøytralpunkt. Se FEA-M. Videre brukes det både i industrien og i oljevirksomhet vanligvis også høyspenning i distribusjonen og til drift av store motorer o.l. Aktuelle spenninger her er 3,3 kV, 6,6 kV eller 11 kV. 11 kV brukes stort sett bare på produksjonsplattformer.

2.5 Fordelingssystemer Ifølge § 312 i FEB kan man i lavspenningsfordelinger benytte enfase-, tofase- eller trefasesystemer med isolert eller direkte jordet nøytralpunkt for vekselstrømsanlegg. For likestrømssystemer kan det benyttes to- eller treledersystem, der et treledersystem for eksempel har + 220 V og jordet midtpunkt, slik at vi får 440 V mellom pluss og minus. Ifølge punkt 312.2 skiller vi mellom anlegg over og under 230/400 V vekselstrøm. Videre skiller vi mellom

73

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

direkte jordede nøytralpunktsystemer (TN- og TT-systemer) og isolert nøytralpunktsystem (IT-system). En oversikt over dette, med bruksområder, er vist neden­ for:

områder

Skip Industri (Alle formål)

(Alle formål, unntatt sykehus o.l.)

Plattformer Industri (Alle formål, unntatt sykehus o.l.)

Spesielle formål Distribusjon

Figur 2.5 Bruksområder for forskjellige typer nøytral­ punktsystemer

Bruksområder

De vekselstrømssystemene som er godkjent i Norge, er: - TN

- TT - IT

TN-S TN-C-S TN-C

opp til og med 230/400 V opp til og med 230/400 V ikke som fordelingssystem, ikke i Ex-områder bare fram til første fordeling opp til og med 230 V opp til og med 230 V, og for spesielle formål: 400, 690 og 1000 V

Av likestrømssystemer har vi:

- TN~| Topp til og med - TT_ midtpunkt opp - IT opp til og med opp til og med

220 V, og med jordet til og med 440 V 220 V for spesielle formål 1500 V

2 Elektrisk energioverføring

Elektriske anlegg - installasjoner

Her betyr: 1. bokstav: T (terra)

jord, det vil si direkte forbindelse isolert, eventuelt høyohmig forbindelse

I (insulated)

2. bokstav: T N

= =

Tilleggsbokstaver: S C (combined) Eksempler jording:

på

direkte fra utsatte deler til jord fra utsatte deler direkte til det jordede punktet (terrestrisk jord)

separat kombinert nøytralpunktsystemer

med

direkte

TN-systemer (punkt 312.2.1 i FEB) TN-systemer har ett punkt direkte forbundet til jord, vanligvis nøytralpunktet. Utsatte deler er forbundet til dette punktet med PEN- eller PE-ledere.

I et TN-system kan det forekomme at N-lederen ikke er ført med. PE-lederne og N-lederen kan være ordnet på disse måtene: TN-S-system: TN-C-system:

TN-C-S-system:

PE-lederne og N-lederen er helt atskilt (unntatt i nøytralpunktet). PE-lederne og N-lederen er kombinert i én leder (PENleder). PE-lederne og N-lederen er kombinert i én leder (PENleder) i en del av systemet.

75

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

(Neutral)

(Protective Earth)

Fordelings­ systemets jord

Figur 2.6 TN-S-system: PE-lederne og N-lederen er atskilt gjennom hele systemet. 1. fordeling TN-C-system --------—------- TN-S-system L 1 L 2

L 3 N

Gul/grønn/lys blå

—

*as^

Gul/grønn

PE

Fordelingssystemets jord

Figur 2.7 TN-C-S-system: PE-lederne og N-lederen er kombinert i én leder (PEN-leder) fram til første for­ deling

TT-system (punkt 312.2.2 i FEB) TT-systemet har ett punkt, vanligvis nøytralpunktet, direkte forbundet til jord. Utsatte deler er forbundet til jordelektroder elektrisk uavhengig av fordelingssyste­ mets jording.

76

2 Elektrisk energioverføring

Elektriske anlegg - installasjoner

L 1 L2

L3

Gul/grønn

PE Gul/grønn FordelingsUtsatte deler systemets jord

Figur 2.8 IT-system

System med isolert nøytralpunkt:

IT-system (punkt 312.2.3 i FEB) IT-systemet er isolert fra jord eller forbundet til jord over en tilstrekkelig høy impedans, enten i nøytral­ punktet (stjernepunktet) eller i et kunstig nøytralpunkt. IT-systemet har ingen direkte forbindelse mellom spenningsførende deler og jord. Nøytralpunktet, eller én av ytterlederne, kan ha gjennomslagsvern mot jord. Utsatte deler i den elektriske installasjonen er forbundet til en jordelektrode. L 1 L2

L3

Ikke gul/grønn

PE

’ Evt. gjennom4J slagsvern

Gul/grønn

Utsatte deler

Gul/grønn

~

Fordelingssystemets jord

Figur 2.9 IT-system

77

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

Fargemerking for PEN-leder:

På skinner, og der det stilles krav til fargemerking: => gul/grønn/lys blå I kabler: => gul/grønn Se mer om fargemerking i § 514 i forskriftene.

Jordede systemer

I tillegg til disse systemene finnes det flere isolerte og jordede systemer, både enfasesystemer og trefasesystemer, i bruk både i Norge og i andre land. Det fører for langt å gå inn på alle disse systemene her, men vi skal vise et enfasesystem som er i bruk i Norge, og som normalt er jordet.

Figur 2.10 Ulike systemer med isolert nøytralpunkt Systemet brukes til styrestrømforsyning i ulike anlegg både om bord i skip, i oljevirksomheten og i industrien. Vi skal senere komme tilbake til hvilke fordeler og ulemper et slikt system har. Bruksområdene er et resul­ tat av de fordelene og ulempene de ulike systemene har.

Isolert nøytralpunktsystem (IT-system) Jordfeil

78

I et isolert nøytralpunktsystem som vist på side 77, ser vi at en jordfeil ikke forårsaker noen driftsforstyrrelse

2 Elektrisk energioverføring

Elektriske anlegg - installasjoner

forutsatt at resten av anlegget er tett. Vi får ikke noen strømkrets tilbake til nøytralpunktet eller noen av de andre fasene, bortsett fra kapasitive lekkasjestrømmer i milliamperestørrelse, og anlegget vil fortsette som før. De andre fasene får imidlertid hovedspenning til jord, slik at det vil være større berøringsfare enn i et anlegg med direkte jordet nøytralpunkt.

Isolert nøytralpunktanlegg uten jordfeil

Isolert nøytralpunktanlegg med full jord i fase T

Figur 2.11 Spenning mellom fase og jord

Skulle det oppstå en ny jordfeil i en annen fase, vil vi få en strømkrets mellom disse fasene. Sikringene vil ryke og driften stanse. Det er derfor viktig at vi er i stand til å oppdage og utbedre den første feilen før den neste kommer, hvis vi vil unngå driftsforstyrrelser. Automatisk isolasj onsovervåking

Hvis vi setter inn automatisk isolasjonsovervåking som beskrevet i punkt 532.3 i forskriftene, blir vi varslet med en gang det oppstår en jordfeil. En slik automatisk isolasjonsovervåking kan i prinsippet se ut som vist på figur 2.12. Se også punkt 413.1.5.4 i FEB.

Overvåkingen virker slik at jordingspotensialet blir sammenliknet med et kunstig nøytralpunkt dannet av de tre motstandene R. Ved en jordfeil i anlegget vil dette punktet få et annet potensial enn null, og potensialforskjellen gir utslag på instrumentet og utløser alarm og lyssignal.

79

Elektriske anlegg - installasjoner

Figur 2.12 overvåking

2 Elektrisk energioverføring

Prinsippet for en automatisk isolasjons-

Det finnes også andre systemer for isolasjonsovervåking, blant annet et system der vi påtrykker for eksempel 4 Hz spenning mellom fasene og jord.

To jordfeil i samme fase

Uten isolasjonsovervåking vil to jordfeil i samme fase kunne føre til oppstarting av motorer, eller stoppere, sikkerhetsutstyr, nødstopper osv. kan settes ut av funksjon. Det skjer hvis det oppstår jordfeil som vist på figur 2.13, det vil si jordfeil i fase L2 og jordfeil i styrestrømkretsen i punkt A eller punkt B. L1

Figur 2.13 To jordfeil i samme fase

Hvis vi fører inn en styrestrømtransformator som vist på figur 2.10, men uten jording av sekundærviklingen, må det to feil til innenfor hver styrestrømkrets for at det skal kunne skje en utilsiktet oppstarting, eller for at

80

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

ulike stoppere osv. skal kunne settes ut av funksjon. Hvis vi fører inn jording på transformatorens sekundærside, som vist på figur 2.10, vil sikringen F6 i styre kretsen ryke med en gang det oppstår jordfeil. Se punkt 413.1.3.1 i FEB. Se også punkt 465.2. Skjulte isolasjonsskader

På grunn av isolasjonsovervåkingen kan man oppdage og utbedre skjulte isolasjonsskader og dermed hindre at utstyr brenner opp og eventuelt også antenner omgivel­ sene. Uten isolasjonsovervåking er altså et isolert nøytralpunktsystem, det normale lavspenningsnettet vårt, mer brannfarlig enn et direkte jordet nøytralpunkt­ system. Utstyr i brann- og eksplosjonsfarlige områder kan skilles fra nettet ved skilletransformatorer og ha egen isolasjonsovervåking. Dermed kan vi redusere faren for gnistdannelse og eventuelt brann som følge av jordfeil også slike steder.

Intermitterende jordfeil

Intermitterende jordfeil (lysbue som tenner og slokker) kan føre til en stigning i spenningen på 5-6 ganger driftsspenningen på grunn av selvinduktans i kretsen. Det kan igjen føre til gjennomslag av isolasjonen i apparater, spoler og liknende steder der den kan være svekket fra før.

Direkte jordet nøytralpunktsystem (TN-system) Vi skal nå se på direkte jordede nøytralpunktsystemer. TN-C-system

TN-C-systemer er bare lovlige fra spenningsforsyningen og fram til første fordeling, der vi må gå over til et TNS-system.

PEN-leder

Det er ikke lov å belaste PEN-lederen, se § 546. Det er heller ikke mulig å bruke jordfeilbryter i et slikt system.

Eksplosjonsfarlige områder

I eksplosjonsfarlige områder er ikke TN-C-systemet tillatt.

Fordelen med systemet er at vi sparer en leder i forhold til TN-S-systemet.

81

Elektriske anlegg - installasjoner________________ TN-S-system

N-Ieder PE-leder

Kopling av jordfeilbryter

2 Elektrisk energioverføring

Hvis vi skal belaste nøytralpunktet (mellom en fase og nøytral lederen), må vi bruke et TN-S-system. Belastningen må altså skje via N-lederen, slik at PE-lederen ikke belastes. Med dette systemet har vi altså tilgang til to spenninger uten bruk av transformator. Ved feil­ søking i for eksempel styrestrømkretser kan vi løse den løsbare lasken i nøytralpunktet og således feilsøke på normal måte. Vi kan også benytte jordfeilbryter i dette systemet. Vi må da føre faselederne og N-lederen gjennom jordfeilbryteren, mens PE-lederen går utenom. Etter jordfeilbryteren må ikke N-lederen og PE-lederen forbindes igjen. Vi oppnår her en fullgod beskyttelse mot for høye berøringsspenninger.

For utførelse og tverrsnitt av N-ledere, se § 524, og for utførelse og tverrsnitt av PE-ledere og PEN-ledere, se kapittel 54 i FEB.

En enkelt jordfeil

En enkelt jordfeil fører til sikringsbrudd og driftsstans med en gang, fordi strømmen får lukket krets tilbake via nøytralpunktet. Anlegget er altså ikke så drifts­ sikkert som et med isolert nøytralpunkt, og viktige forbrukere som kraner, pumper, prosesser osv. stoppes og kan ikke startes igjen før feilen er utbedret.

Berøringsspenning og fasespenning

Fordi nøytralpunktet er jordet, vil aldri berøringsspenningen (se § 201) eller spenningen i noen fase overstige fasespenningen. Dette anlegget vil videre gi langt mindre spenningspåkjenning på isolasjonen i apparater, spoler osv., for vi får ikke noen spenningsstigning på grunn av selvinduktans o.l.

Overspenning

Atmosfæriske overspenninger fra lynnedslag i høyspenningsnettet, eller i nærheten av linjen, og koplingsoverspenninger og overspenninger som skyldes jord på høyspenningssiden, vil bli ledet til jord via nøytralpunktsjordingen, slik at overspenningen blir sterkt dempet på sekundærsiden. Overspenningene represen­ terer således ikke på langt nær så stor fare for gjennom­ slag i isolasjonen i apparater, spoler osv. som ved isolert nøytralpunkt.

82

Elektriske anlegg - installasjoner

2 Elektrisk energioverføring

I lavspenningsanlegg med direkte jordet nøytralpunkt (oppstår ved gjennomslått gjennomslagssikring) vil en enpolt jordslutning føre til utkopling. Bruk av disneuter eller liknende i nøytralpunktet istedenfor gjennomslagssikringer vil i noen grad eliminere slike feil. Ikkeaktivert disneuter gir isolert nøytralpunkt.

Overspenningsavleder

En disneuter er en lavspent overspenningsavleder som blir kortsluttet av en robust kontakt før det blir for stor påkjenning for overspenningsavlederen. Det vil si at som gjennomslagssikring vil overspenningsavlederen avlede atmosfæriske overspenninger, koplingsoverspenninger osv. Hvis vi derimot får høyspenning eller direkte lynnedslag inn på lavspenningsnettet, vil kortslutningskontakten tre i funksjon. Disneuteren må altså bare betjenes når det har vært lynnedslag i lavspen­ ningsnettet, og da kan vi normalt bringe den tilbake til driftsklar tilstand ved å skifte en sikringstråd.

Gj ennomslagssikring

En gjennomslagssikring er en spenningsavhengig mot­ stand. Når den er i orden, representerer den en høyohmig forbindelse til jord. Hvis den blir utsatt for direkte lynnedslag eller har kommet i kontakt med høyspenning, vil motstanden bli brutt ned. Vi får da konstant direkte forbindelse til jord. I slike tilfeller må gjennomslagssikringen skiftes ut.

83

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

3 Vern 3.1 Generelt Forebyggende tiltak

Det beste vernet for å hindre at feil oppstår, er fore­ byggende tiltak. Men slike tiltak koster ofte mye, spesielt i installasjonsperioden, og det vil alltid bli en vurdering av hvor stor risikoen er for feil - og hvilke konsekvenser feilene får - i forhold til hva de fore­ byggende tiltakene koster. Uansett forebyggende tiltak kan det likevel oppstå situasjoner som forårsaker feil, og anlegget må derfor være forsynt med vern som bryter bort feilen, eventuelt avleder overspenningen, så hurtig som mulig, slik at skadene blir mest mulig begrenset.

Filosofi

Graden av vern, og hvor mye vi er villige til å koste på det, bygger i stor grad på hvilken filosofi vi legger til grunn, men vil alltid være begrenset av hva som er teknisk mulig til enhver tid. Spørsmål om vi først og fremst skal beskytte anlegget eller holde driften i gang, graden av personsikkerhet osv., vil langt på vei avgjøre hvilke vern vi skal bruke. Hvordan anlegget skal arrangeres, for eksempel om det skal anvendes jordet eller isolert nøytralpunkt, vil også påvirke dette valget.

Økonomi

Spørsmålsstillingen blir å se graden av driftsfor­ styrrelser og konsekvensene av dem i forhold til ønsket driftsstabilitet og prisen for denne driftsstabiliteten. Vi må også ta i betraktning at vernet selv kompliserer kretsen og øker sannsynligheten for feil. Det er dessuten selv opphav til en del feil. Driftsforstyrrelser reduseres altså ikke automatisk om vi fører inn nye vern.

Vernets oppgave

84

Vernets oppgave i et elektrisk anlegg er som nevnt så raskt som mulig å Ijerne de feilene som oppstår, slik at

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

normale driftsforhold kan gjenopprettes. Det skal blant annet hindre at de ulike delene i anlegget, som genera­ torer, transformatorer, linjer, brytere osv., ikke blir utsatt for utillatelige termiske eller mekaniske påkjen­ ninger. Iblant kan oppgaven også være å hindre at farlige (høye) spenninger kommer inn i anlegget og bryter ned isolasjonen (gjennomslag) i ulike apparater.

Det er viktig at vernet gjøres selektivt, det vil si at det har evnen til å velge ut, slik at det bryter den anleggs­ delen der feilen oppstår, mens resten av anlegget fortsatt er i drift. Vernet skal videre bare virke når feilen ligger på den anleggsdelen som vernet skal beskytte. Ved feil på andre anleggsdeler skal ikke dette vernet reagere. Andre vern må beskytte disse delene.

Relévern

Relévern kan naturlig deles inn i to grupper:

1

Registrerende vern - som registrerer ulike feil, og som i tillegg til registreringen gir impuls til et aktivt vern

2

Utøvende (beskyttende) vern - som bryter kretsene der feilen er oppstått, eller avleder overspenninger. Disse vernene kan være

a) aktive - effektbrytere b) passive - sikringer og avledere (Sikringer og avledere er i tillegg også registrerende vern.) Tilbakefallsforhold

Et viktig forhold ved relévern er tilbakefallsforholdet. Det vil si hvor langt ned strømmen må komme før releet slipper igjen etter at det er trukket til. Tilbake­ fallsforholdet angis ofte i prosent av tiltrekningsverdien. Elektromagnetiske releer har et tilbakefallsforhold på 80-85 %. Elektroniske releer har et tilsvarende forhold på 95-98 %, som er mye bedre. Et lavt tilbakefalls­ forhold kan føre til svikt i selektiviteten, for laststrømmen kan da opprettholde startbetingelsene for releet selv om kortslutningsstrømmen har opphørt.

85

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

Strøm- og spenningstransformatorer

I forbindelse med vern må vi også ta med strøm- og spenningstransformatorer, som jo er de organene som aller først registrerer uregelmessigheter i forbindelse med feil. Det stilles store krav til disse transformatore­ ne, og det er svært viktig at de er i stand til å gjengi strøm- og spenningsforløpet ved feil, slik at relévernet kan analysere forløpet og velge ut riktig reaksjonsmåte. En viss forvrengning må vi likevel regne med, og vi må ta hensyn til forvrengningen når vi bygger relévernet. Se mer om måletransformatorer under avsnitt 6.3 om selektivitet i boka Elektriske anlegg - høyspenning.

Forskjellige reaksjoner

Mange av de moderne vernene kan ut fra kurveform, steilhet, størrelse, retning, tid osv. og vil reagere på ulike måter: registrere, gi feilsignal, gi utløseimpuls til effektbrytere osv.

Feiltyper

De vanligste feiltypene (vi ser her bort fra feil i for­ bindelse med styre- og automasjonskretser) kan vi dele inn i to kategorier:

Mikroprosessor

1

Overbelastning, kortslutning eller jordslutning. Her må vi normalt bryte bort feilen. Det kan også være aktuelt med gjeninnkopling og eventuelt bruk av reaktansspole (Petersen-spole).

2

Overspenninger: induserte overspenninger, atmos­ færiske overspenninger og koplingsoverspenninger. Her må vi normalt avlede spenningene.

I den senere tid er også mikroprosessoren tatt i bruk for bedre å tilfredsstille kravet til registrering og til over­ våking og selvtesting av selve vernet. All nødvendig informasjon som prosessoren krever, må omformes til digital form inne i releet. Den ferdige digitaliserte informasjonen som finnes i lageret i mikroprosessoren, er relativt enkel å overføre i serieform fra releet til andre apparater. Andre apparater kan være den rapporterende datainnsamlings- og alarmenheten og fjernkontrollsystemets understasjon.

Datainnsamlingen til disse enhetene blir enklere og mer allsidig takket være at intelligensen blir desentralisert til

86

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

relévernene. Brukeren får helt nye muligheter til å be­ herske så vel ett enkelt relé som hele relésystemer, fordi vernet realiseres med intelligente relépakker tilkoplet en datainnsamlingsenhet med en databuss for serietrafikk. Fiberoptikk

Lenger inn i framtiden kommer bruken av mikro­ prosessoren til å spre seg også til målegivere. Samtidig kommer også fiberoptikk til å bli utnyttet i langt større grad for dataoverføring og i målegiverteknikken. De operative funksjonene i et relévern kan vi opp­ summere slik:

Oppsummering

Konvensjonelt relévern: beskyttelsesfunksjoner kontaktalarm optisk minneindikering

Intelligent relévern, tilleggsegenskaper: lokal numerisk presentasjon av måle- og innstillingsverdier registrering og presentasjon av feilinformasjon dataoverføringskanal selvtesting og overvåking

De mikroprosessorbaserte relévernene kan oppfatte og reagere på en hel rekke feiltyper og utviklingen går sannsynligvis i retning av at ett enkelt vern kommer til å dekke mange funksjoner. Vern som bare dekker én type feil, kommer trolig til å forsvinne til fordel for de integrerte vernene.

3.2 Vern i lavspenningsnett og lavspenningsanlegg Sikringer og effektbrytere

Blant de viktigste vernene her er ulike former for sikringer og effektbrytere. Sikringene vil normalt fungere som kortslutningsvern. Vern som overstrømsreleer, differensialreleer o.l. vil også være aktuelle.

87

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

Det vil føre for langt å komme inn på alle vern som finnes innenfor lavspenningsområdet. Vi skal derfor bare se på den prinsipielle virkemåten for noen av de vanligste vernene.

Termiske releer Overbelastningsvern

Termiske releer brukes normalt som overbelastnings­ vern, oftest i forbindelse med motortilførsler, automatsikringer og såkalte sikringsløse brytere («no-fusebreakers»).

1 prinsippet består et termisk relé av et bimetall, det vil si to sammensveiste metallplater (strimler) med for­ skjellig utvidelseskoeffisient. Messing har utvidelseskoeffesient 21 • 10’6m/m °C, mens invarstål har 2 • 10 6 m/m °C.

Messing

Invarstål

Figur 3.1 Bimetall

Når metallplatene blir varmet opp, bøyer de seg ut mot siden og påvirker for eksempel utløsemekanismen i hjelpekontakter i termiske releer eller hovedkontaktene i motorvernbrytere, automatsikringer og sikringsløse brytere. Oppvarmingen foregår normalt ved at hoved­ strømmen føres i en isolert motstandsledning som er viklet rundt bimetallet, eventuelt ved at strømmen blir ført gjennom selve bimetallet.

Differensialutløsning

De forskjellige termiske releene og bryterne har bimetallutløsning i alle faser og har samme utløsetid ved samme strøm enten strømmen går gjennom bimetallene i én, to eller tre faser. Releene er ofte forsynt med differensialutløsning som skal beskytte spesielt mot enfaset brudd.

Merkestrøm Utløsningskarakteristikk

Termiske releer og motorvernbrytere skal ifølge punkt 473.1.1.3 i FEB innstilles på motorens merkestrøm og skal ikke reagere på 5 % overbelastning. Ved 20 % overbelastning skal releene løse ut etter to timer, og 50 % overbelastning skal gi momentan utløsning (2 minutter).

88

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

Termiske releer kan ha muligheter for valg av auto­ matisk eller manuelt betjent tilbakestilling (reset). Videre finnes det spesielle termiske releer beregnet for motorer med tung start. Elektroniske termiske releer

I den senere tid er det kommet elektroniske termiske releer på markedet. De har innstilling for tung start, differensialutløsning og flere andre funksjoner innebygd i en enhet.

Termistorbeskyttelse T emperaturfølere

For større og dyrere motorer brukes iblant temperaturfølere (termistorer) som er innebygd i selve statorviklingene. Temperaturfølerne står i forbindelse med et relé (strømrelé) som via styrestrømkretsen løser ut hovedbryteren (kontaktoren) til motoren. Det gir en mye sikrere overvåking av viklingstemperaturen og dermed bedre beskyttelse av motoren. Slike temperaturfølere (termistorer) kan ha negative eller positive ulineære temperaturkoeffisienter (NTC eller PTC).

Figur 3.2 Kurver som viser forholdet mellom resistans og temperatur for en PTC-termistor og en NTC-termistor. I PTC-termistoren øker motstanden med økende temperatur, i NTC-termistoren er det omvendt.

Nullspenningsreleer - underspenningsvern For å hindre at motorer starter automatisk etter et spenningsbortfall, kan vi bruke et nullspenningsrelé. Vi kan også bruke andre metoder for å oppnå det samme

89

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

resultatet, for eksempel kontaktorstyring med holdekontakt. Se også § 451 i FEB.

Nullspenningsreleet kan også ha som oppgave å løse ut hovedbryteren når spenningen blir for lav, og dermed hindre at motorer brenner opp.

I prinsippet virker releet slik at når spenningen er over en innstilt verdi, holdes en fjærbelastet sperreanordning på plass, slik at hovedbryteren ligger inne etter at den er lagt inn manuelt. Når spenningen så kommer under det innstilte nivået, klarer ikke nullspenningsreleet å holde sperreanordningen på plass, og hovedbryteren faller ut.

Overspenningsvern I den senere tid er der kommet flere typer overspenn­ ingsvern på markedet, både for boliger og for industri­ en. Virkemåten er i prinsippet den samme som for avledere. Se også § 443 i FEB.

3.3 Selektivitet Som nevnt tidligere betyr selektivitet evnen til å velge ut, og i denne forbindelse er det feil og feiltyper som velges ut. Sikringer og termiske releer

I lavspenningsnett bruker vi først og fremst sikringer, men også i noen grad termiske releer til å kople bort feil i anlegget. Vi bruker termiske releer som overlastbeskyttelse og sikringer som kortslutningsbeskyttelse. Det er her viktig at sikringene er valgt riktig i forhold til de termiske releene, slik at de velger ut hver sin feiltype, det vil si at de er selektive.

Sikringer i serie

Hvis vi bruker flere sikringer i serie, for eksempel inntakssikringer, belastningssikringer og kurssikringer, er det også viktig at sikringsstørrelsene er valgt slik at de blir større og større inn mot energiforsyningen

90

Elektriske anlegg - installasjoner

3 vern

(inntaket). Ved en feil som gir for høy strøm i en forbruker, skal sikringen nærmest feilen ryke, mens de øvrige sikringene skal forbli hele. Slik kan vi fortsette å resonnere, sikringen nærmest feilstedet (regnet mot energiforsyningen) skal ryke, mens resten av anlegget fortsatt skal være i drift.

Kortslutningsberegninger

Skal vi være sikre på å oppnå full selektivitet, må vi foreta kortslutningsberegninger slik at vi kan fastlegge den høyeste strømmen som kan forekomme på et bestemt sted. Vi må så velge en sikringstype og størrelse med bryteevne som er høyere enn den høyeste strømmen som kan forekomme der sikringen skal installeres. Dette må sjekkes for alle sikringene i anlegget. Se også § 434 i FEB. Vi må også sjekke at sikringene løser ut tidsnok ved de laveste kortslutningsstrømmer som kan forekomme.

Utløsekarakteristikker

I tillegg til dette må vi ta utgangspunkt i utløsekarakteristikkene til de enkelte sikringene/sikringstypene vi har i anlegget (kvikke, trege, automatsikringer, høyeffektsikringer osv.). Ved å tegne opp utløsekarakteristikken for hver enkelt sikring i det samme dia­ grammet kan vi kontrollere at ingen del av kurvene krysser noen av de andre kurvene i noe punkt. Hvis det er tilfellet, har vi full selektivitet under alle forhold. For enklere anlegg gjør vi i praksis dette mye enklere. Med utgangspunkt i § 434 i forskriftene velger vi for vanlige smeltesikringer minst én sikringsstørrelse opp for hver forankoplede sikring når alle sikringene er kvikke. Hvis vi har en kvikk sikring foran en treg, må vi velge to trinn. Bruker vi automatsikringer eller kombinasjoner av automat- og høyeffektsikringer, blir det hele straks vanskeligere. Da må vi vanligvis ty til det som er beskrevet tidligere, for å være på den sikre siden. Vi må altså tegne opp utløsekarakteristikkene.

Vi har selektivitet for kursen med 25 A smeltesikring. Dersom vi vil undersøke om vi har selektivitet i kursen med automatsikring på 25 A, må vi tegne utløsekurven til denne automaten inn i diagrammet (se figur 3.3) og

91

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

kontrollere at denne utløsekurven verken krysser kurven til sikringen på 63 A eller sikringen på 125 A. Utfør dette selv.

------Smeltesikring, 25 A

kWh Høyeffektsikring 125 A

Automat- —’ sikring, for eksempel

FAZL, 25 A

AZK 63 A

Figur 3.3 Selektivitetsplan

3.4 Annen form for beskyttelse - personbeskyttelse De vernene og beskyttelsesmetodene som er beskrevet tidligere i dette kapitlet, har stort sett som oppgave å beskytte materiell og sikre mest mulig stabil energi­ leveranse og drift.

Vi skal nå ta for oss de delene av anlegget som skal ivareta personbeskyttelsen.

92

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

Faremomenter

De faremomentene som betjening og bruk av anlegget fører med seg, er stort sett strømgjennomgang på grunn av overledning i apparater og materiell, og dessuten eksplosjoner på grunn av kortslutning i anlegget. En eksplosjon kan gi trykkbølger, og gjenstander kan bli slynget gjennom lufta. Et annet faremoment er lysbuer. Faremomenter og beskyttende tiltak for driftspersonell i forbindelse med måling, feilsøking og/eller reparasjon av anlegg er behandlet i avsnitt 3.5.

Berøringsspenning

Overledning i apparater og materiell kan føre til at betjening og brukere blir utsatt for høyere berøringsspenninger enn tillatt, se § 201. Ifølge punkt 413.1 skal denne spenningen ikke overskride 50 V vekselspenning eller 120 V likespenning.

Det finnes ulike tiltak vi kan sette i verk for å beskytte oss mot for høye berøringsspenninger, og vi må velge det tiltaket eller de tiltakene som er mest hensiktsmessig etter forholdene. Sikkerhetstiltak

Aktuelle tiltak er: §411

Beskyttelse mot elektrisk støt: Redusert spenning ved SELV eller FELV Begrensning av elektrisk utladning og strøm

§412

Beskyttelse mot direkte berøring (gjelder også driftspersonell): Isolering av spenningsførende deler Avskjerminger og kapslinger Hindre Plassering utenfor rekkevidde Tilleggsbeskyttelse med jordfeilbryter

§413

Beskyttelse mot indirekte berøring: Automatisk utkopling - Bruk av utstyr i klasse II Ikke ledende omgivelser Ujordet lokal utjevningsforbindelse Elektrisk atskillelse

93

Elektriske anlegg - installasjoner § 423

3 Vern Beskyttelse mot forbrenning - Tabell 42 A i forskriftene gir maksimale temperaturer på tilgjengelige deler.

Beskyttelsestiltak ifølge § 411 benyttes der vi har forhøyet berøringsfare, blant annet i baderom o.l., rom for husdyr og områder med forhøyet elektrisk fare. Spenningen ligger her normalt i spenningsbånd I, dvs. U < 50 V vekselspenning eller 120 V likespenning. Beskyttelsestiltak ifølge § 412 brukes i vanlige anlegg i spenningsbånd II, og skal beskytte mot direkte berøring ved normal drift. Dette oppnår vi ved å bruke ett eller flere av de nevnte tiltakene. Beskyttelse ved hjelp av hindre eller ved plassering utenfor rekkevidde gjelder bare for instruert personell (BA 4) eller elektrosakkyndig personell (BA 5). Jordfeilbryter kan brukes som tilleggsbeskyttelse, men skal ikke være den eneste formen for beskyttelse. Beskyttelsestiltak ifølge § 413 brukes i vanlige anlegg i spenningsbånd II, og skal beskytte mot indirekte berøring ved feil på anlegget.

Beskyttelsen skal være oppnådd ved bruk av ett eller flere av de tiltakene som er nevnt.

For å oppnå utkopling innen de tider som er fastsatt i §413, tabell 41 A eller figur 41 B, må utsatte deler jordes ifølge bestemmelsene i punkt 413.1 via PE- eller PEN-leder.

Jording I TN-systemer skal alle utsatte deler tilknyttes systemets jordede nøytralpunkt via PE-leder, eventuelt også PENleder. I TT-systemer skal alle utsatte deler som er beskyttet av ett og samme vern, være forbundet innbyrdes av PEledere med en felles jordelektrode for alle delene. Nøytralpunktet skal være jordet ved hver generator eller transformator.

94

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

I TT-systemer skal det benyttes jordfeilbryter hvis det er brukt beskyttelse ved automatisk utkopling.

I IT-systemer skal utsatte deler være jordet individuelt, i grupper eller samlet.

Jordelektroder - jordledere Ifølge punkt 542.2 kan disse jordelektrodene benyttes: -

spyd bånd eller tråd (bånd, maske eller kråkefot) plate elektroder i fundamenter armering i betong andre anvendelige metallkonstruksjoner i jord

Rørsystemer av metall skal ikke benyttes som jord­ elektroder. Overgangsmotstand til jord

For vanlig jordsmonn med resistivitet p = 102 fim vil en sammenlikning av overgangsmotstanden til jord for de vanligste jordelektrodene gi denne oppstillingen:

Jordplate, nedgravd 1,4 m Rør, 2 m lengde Rør, 2 m lengde, to stykker i avstand 3 m Bånd. 50 m lengde, for eksempel 25 mm2 blank koppervaier e.l. Maskenett, én kvadratisk maske med side 12,5 m Kråkefot, fire stråler hver med lengde 12,5 m

Jordelektrode for boliginstallasjon

R, ~ 25 fi R, ~ 40 fi R, ~ 22 fi R, ~ 6,3 fi R, ~ 7,5 fi R, ~ 7,1 fi

Som jordelektrode for en boliginstallasjon vil et bånd lagt i bunnen av grøfta som fører vann- og avløpsrør inn til huset, eller et maskenett i bunnen av dreneringsgrøfta rundt betongfundamentet til huset være vesentlig bedre enn de andre alternativene.

95

Elektriske anlegg - installasjoner

3 vern

Kråkefot er først og fremst aktuell for jording av nøytralpunktet til E-verkets transformatorer. For å bedre kontakten mellom jordelektrodene og jorda kan det være aktuelt å strø et lag moldjord, eventuelt bentonitt, over jordelektroden.

Hovedjordledere skal dimensjoneres som hovedutjevningsforbindelse ifølge punkt 547.1.1. Jordledere forlagt i jord skal dessuten ha disse minstetverrsnittene:

-

kopper: 25 mm2 varmgalvanisert stål: 50 mm2 kopperkledd ståltråd: minst 20 mm2, av dette minst 6 mm2 kopper

Beskyttelsesledere Beskyttelsesledere skal dimensjoneres punkt 1. Generelt gjelder tabell 54 F.

ifølge

§ 543

Tverrsnitt for faseledere i installasjoner S (mm2)

Minstetverrsnitt for tilhørende beskyttelses­ ledere Sp (mm2)

5 < 16 16 < 5 < 35 5 > 35

S 16 0,5 S

Eller vi kan dimensjonere beskyttelsesledere ved hjelp av denne formelen: A =

J ri .f

k

Se for øvrig punkt 543.1.1.

En separat opplagt beskyttelsesleder skal likevel ikke ha mindre tverrsnitt enn

-

96

2,5 mm2 når den er mekanisk beskyttet 4 mm2 når den ikke er mekanisk beskyttet

3 Vern

Elektriske anlegg - installasjoner Som beskyttelsesleder kan vi bruke:

-

leder i flerlederkabel isolert eller uisolert leder i samme kapsling som de tilhørende strømførende ledere fast installerte isolerte eller uisolerte ledere metallkappe, skjerm eller armering i visse kabler kapsling for prefabrikkert skinnesystem

Automatisk utkopling i et TN-system Feilstrømmen ved enpolet jordfeil vil bare være begren­ set av impedansen i kretsen, og vil være i strørrelsesorden kA. Se videre om TN-systemer side 104.

Automatisk utkopling i et TT-system Feilstrømmen ved enpolet jordfeil vil her stort sett være bestemt av overgangsmotstanden til jordelektrodene 7?0 og Rp og vil være i størrelsesorden 5-10 A. Se videre om TT-systemer side 110.

Automatisk utkopling i et IT-system Feilstrømmen ved første jordfeil i et IT-system vil normalt bli omtrent like mange mA (milliampere) som matetransformatorens størrelse i kVA (kilovoltampere). Denne tommelfingerregelen gjelder i normale for­ delingsnett med en viss utstrekning. Denne feilstrømmen vil gi en ubetydelig berøringsspenning. Det er årsaken til at det ikke stilles krav om ut­ kopling, men at det er tilstrekkelig med isolasjonsover­ våking som varsler med hørbart og synlig signal ved første jordfeil. Jordfeil nummer to skal gi utkopling.

I IT-systemet kan disse vernene benyttes:

-

utstyr for isolasjonsovervåking overstrømsvern (for utkopling av feil nummer to) jordfeilbryter eller tilsvarende vern

Se videre om berøringsspenning i IT-systemet side 113.

97

Elektriske anlegg - installasjoner

Tilleggsutjevningsforbindelse

3 vern

Dersom kravet til automatisk utkopling ikke fullt ut kan oppfylles, er det nødvendig med tilleggsutjevningsforbindelser for å redusere berøringsspenningen til et ufarlig nivå. Vi utfører tilleggsutjevningsforbindelsene som PE-ledere og forbundet med PE-lederen.

Utstyr i klasse II Vi kan også oppfylle kravet om beskyttelse mot for høye berøringsspenninger ved å benytte elektrisk utstyr med dobbel eller forsterket isolasjon (klasse II). Dobbel isolasjon er å anbefale. Utstyr i klasse II skal merkes med symbolet

Slikt utstyr skal ikke være tilkoplet med kabel som inneholder beskyttelsesleder, og ikke være tilkoplet jord på annen måte. Støpslet kan imidlertid være utformet for stikkontakt med jord.

Beskyttelse ved hjelp av ikke-ledende omgivelser Beskyttelsen ligger her i å hindre samtidig berøring av utsatte deler eller en utsatt del og en annen ledende del som kan ha ulikt potensial. Kravene er tilfredsstilt når golv og vegger er isolert og minst en av disse betingelsene er oppfylt: minst 2 m mellom utsatte deler og mellom utsatt del og annen del effektive hindre andre ledende deler er isolert

I ikke-ledende omgivelser skal det ikke forekomme uisolert beskyttelsesleder eller stikkontakt med jordingskontakt.

Resistansen i isolerende golv og vegger skal tilfredsstille kravene i underpunkt 413.3.4.

98

Elektriske anlegg - installasjoner

3 vern

Ujordet lokal utjevningsforbindelse Ledere for utjevningsforbindelser skal forbinde alle samtidig tilgjengelige utsatte deler og andre ledende deler slik at det ikke oppstår farlig berøringsspenning. Tilkopling over stikkontakt er ikke tillatt. Dette kan for eksempel være aktuelt der det er mindre enn 2 m mellom utsatte deler på utstyr plassert i ikke-ledende omgivelser.

Elektrisk atskillelse Kretsen skal forsynes fra en skilletransformator e.l., og spenningen skal ikke overskride 500 V. De spenningsførende delene skal ikke noe sted være forbundet med en annen krets eller med jord. I prinsippet har vi her en IT-krets. De utsatte delene i en slik krets skal ha ujordet lokal utjevningsforbindelse.

Jordfeilbryter Hvis vi på tross av jording likevel har høyere berørings­ spenning enn 50 V, skal vi ifølge blant annet punkt 413.1 i FEB bruke utstyr for hurtig og automatisk utkopling av vedkommende anleggsdel. Til dette brukes vanligvis en jordfeilbryter. Se også punkt 412.5 i FEB. Prinsippet for en jordfeilbryter

En jordfeilbryter består i prinsippet av en ringformet jernkjerne. Vi fører alle fasene og eventuelt nøytral lederen gjennom jernkjernen (normalt med et tørn rundt kjernen), og de danner så primærviklingen. Sekundærviklingen er viklet rundt jernkjernen og er tilsluttet utløsespolen. Når anlegget er i orden, det vil si uten jordfeil, er strømmen inn i anlegget alltid lik strømmen ut av anlegget. Det gjelder også ved trefaseanlegg. E / (summen av strømmer) = 0 for et anlegg som er i orden.

99

Elektriske anlegg - installasjoner

3 vern

Virkemåte

Ved jordfeil i anlegget vil en del av strømmen gå uten­ om jordfeilbryteren og tilbake til nettet via det jordede nøytralpunktet i transformatoren. Dermed blir ikke strømmen inn i bryteren like stor som strømmen ut av den. Denne ulikheten, lik jordfeilstrømmen, vil indusere en spenning i sekundærviklingen. Denne spenningen aktiverer utløsespolen, og jordfeilbryteren faller ut.

Testknapp

Med testknappen kan vi simulere en jordfeil ved å lede en strøm lik jordfeilstrømmen utenom jordfeilbryteren for å teste om den fungerer. Jordfeilbryteren skal løse ut på jordfeilstrømmer i området 15-30 mA, der utløsetiden varierer fra 0,1 s ved 15 mA til 0,03 s ved 30 mA.

Høyere utløsestrøm

Det finnes jordfeilbrytere med høyere utløsestrøm for spesielle formål, for eksempel 500 mA til bruk i installasjoner i industrien.

Betingelsene for utløsning

Betingelsen for at en jordfeilbryter skal fungere, er at jordfeilstrømmen blir ledet utenom jordfeilbryteren og finner sin returvei via det jordede nøytralpunktet, eller via en kapasitiv tilbakekopling.

100

Elektriske anlegg - installasjoner

3 vern

I lavspenningsnettet er transformatorene jordet over ulike typer apparater som gjennomslagssikringer, spenningsavhengige motstander osv. Jordfeilbryteren vil løse ut hvis jordfeilstrømmen finner sin returvei via dette nøytralpunktet eller via en annen jordfeil i den samme transformatorkretsen. Hvis jordfeilstrømmen ikke finner noen returvei, vil ikke jordfeilbryteren løse ut, men da er heller ikke berøringsspenningen i nærheten av det farlige nivået på 50 V. Ved isolert nøytralpunkt vil likevel jordfeilbryteren normalt løse ut ved første jordfeil, selv uten returkrets. Det skjer på grunn av den kapasitive tilbakekoplingen som finnes i alle anlegg. Jordfeilbrytere kan ikke brukes i et TN-C-system med direkte jordet nøytralpunkt.

I et TN-S-system må vi føre N-lederen gjennom jordfeilbryteren for at E I skal være lik null ved alle belastningsformer, også belastninger mellom ulike faser og N-lederen. Ved jordfeil vil jordfeilstrømmen følge beskyttelseslederen (PE-lederen) tilbake til nøytral­ punktet. Hvis denne lederen er lagt utenom jordfeil­ bryteren, vil jordfeilbryteren løse ut ved jordfeil.

Konklusjonen på dette er at jordfeilbryteren vil fungere i lavspenningsanlegg med isolert nøytralpunkt (jordet via disneuter), i lavspenningsanlegg med jordet nøytralpunkt (via motstand) og i lavspenningsanlegg med TNS-system med direkte jordet nøytralpunkt. I lavspenningsanlegg med TN-C-system med jordet nøytralpunkt vil jordfeilbryteren ikke fungere.

Kopling av jordfeilbryter

Har vi et TN-C-system med direkte jordet nøytralpunkt der vi ønsker jordfeilbryter, må vi derfor dele PENlederen opp i en PE-leder og en N-leder, det vil si gå over til et TN-S-system. Forskriftene krever at dette skjer i første fordeling, se § 312. Hvis vi nå fører N-lederen gjennom jordfeilbryteren mens PE-lederen føres utenom, vil jordfeilbryteren fungere.

101

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

Vi må ikke forbinde PE-lederen og N-lederen etter jordfeilbryteren, for da kan vi ikke vite om jordfeilstrømmen følger PE-lederen eller N-lederen, og vi kan derfor ikke være sikre på om bryteren fungerer eller ikke.

Berøringsspenning - beregningsmodeller Vi skal nå se på en del beregningsmodeller der vi kan regne ut berøringsspenning, strømgjennomgang osv. for en person i bestemte situasjoner. Ved å sammenlikne disse verdiene med kravene i FEB, punkt 413.1.1.4, kan vi så avgjøre om situasjonene er tilfredsstillende, eller om vi må føre inn en eller annen form for beskyttelse.

Tabell 41 A beskriver maksimal varighet av forventet berøringsspenning. Når kravet er momentan utkopling, betyr det at vi skal bruke denne tabellen. Maksimal utkoplingstid

[s] 00

5 1 0,5 0,2 0,1 0,05 0,03

Forventet berøringsspenning

Vekselspenning (a.c.) effektivverdi (r.m.s.) [V]

Likespenning (d.c.) [V]

< 50 50 75 90 110 150 220 280

< 120 120 140 160 175 200 250 310

For å lette arbeidet med å bestemme mellomliggende verdier er tabellen gjengitt som kurver på figur 41 B i forskriftene.

Figur 41 C i forskriftene viser strømmens virkning på mennesker. Karakteristikken for jordfeilbryteren er tegnet inn på figuren. Se figur 3.5 på neste side.

102

Elektriske anlegg - installasjoner

5 vern

Strøm gjennom kroppen

mA

Figur 3.5 Virkninger av 15-100 Hz vekselstrøm på mennesker. Strømveien er forutsatt fra venstre hånd til begge føtter.

Sone 1: Sone 2:

Sone 3:

Sone 4:

Vanligvis ingen virkning. Følbar. Faren for at muskler strømmen passerer skal bli lammet, øker med økende strømmer, men vanligvis oppstår det ingen skadelig fysiologisk virkning. Vanligvis ingen organisk skade. Sannsynlig­ heten for pustevansker og midlertidig hjertestans øker med økende strøm og varighet. Fare for hjerteflimmer i tillegg til de pla­ gene som er nevnt ovenfor. De to stiplede kurvene angir grenser for henholdsvis 5 og 50 % sannsynlighet for hjerteflimmer.

Veiledning: Figuren er hentet fra IEC-rapport 479-1: «Effects of current passing through the human body. Chapter 2: Effects of alternating current in the range of 15 Hz to 100 Hz.»

Denne IEC-rapporten har også en tabell som viser kroppens totale impedans ved 50-60 Hz og forutsetter tørr hud og stor kontaktflate (50 mm2). Se neste side.

103

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

Ved spenning

For 50 % av befolkningen

50 V 100 V 220 V 700 V Asymptotisk (økende spenning) Indre resistans (unntatt hud)

2625 1875 1350 1100

fi fi fi fi

For 5 % av befolkningen

1450 1200 1000 750

fi fi fi fi

750 fi

650 fi

600 fi

500 fi

Figur 3.6 er også hentet fra IEC-rapport 479-1/1984. Den viser resistansen i prosent av basis (i de videre beregningene er basis satt til 1 500 fi) over ulike kroppsdistanser. Tallene i parentes gjelder fra begge hender til vedkommende kroppsdel.

Ved å ta utgangspunkt i TN-, TT- og IT-systemene be­ skrevet tidligere, og føre inn en beskyttelsesform om gangen, ser vi hva som til slutt tilfredsstiller kravene i forskriftene.

TN-systemer Vi skal nå se på et TN-C-S-system. (TN-S-systemet gir tilsvarende forhold.) Figur 3.6 Resistans i kroppen

Figur 3.7 TN-C-S-system

104

5 vern

Elektriske anlegg - installasjoner Her er 4 = 7 ^nett Zqt = Zf

=

total impedans i feilsløyfen impedansen i nettet transformatorens kortslutningsimpedans nøytralpunktimpedans i transformatoren impedansen i faseleder fram til apparatet:

y«t2 + A = impedansen i PEN-lederen (ZNj) og i PE=

Rf =

lederen (Zoj) kroppsresistans (settes til 1500 Q siden berøringsspenningen normalt er lavere enn 220 V) overgangsresistans fot-jord (her valgt 250 Q)

Forskriftene krever at vernet skal løse ut på en tid lik eller kortere enn det tabell 41 A angir.

Ia må være lik eller større enn Io (Ia > Io) for at vernet skal gi utløsning innen fastlagt tid. Er dette ikke tilfellet, må enten resistansen i feilkretsen reduseres, for eksempel ved å øke tverrsnittet på PE-lederen, eventuelt også på faselederne, og/eller ved bruk av tilleggsutjevningsforbindelse.

Dersom vernet fortsatt ikke bryter tidsnok, må vi for eksempel bruke jordfeilbryter eller liknende som løser ut som vist på figur 3.5.

105

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

Beregningseksempel Se avsnitt 5.5, som gir en kort innføring i kortslutningsberegninger. For mer inngående studier viser vi til Elektriske anlegg - høyspenning, avsnitt 7.6.3. Nett foran transformator: Sk = 6 MVA Transformator: A/Y-koplet 100 kVA, U2 = 400/230 V, er = 1,5 % og ex = 3 % Kabel fra transformatoren til første fordeling: PFSP 3 x 70 + 35 Cu. Sikringer: Vi ønsker å bruke NH 160 A. Dette angir TN-C-system så langt. Direkte jordslutning med en fase i punkt 1

Hva blir berøringsspenningen, og hvor stor blir strømmen gjennom kroppen til en person som berører en utsatt del og står på en direkte jordet konstruksjon? 4 x 16 + 16 Cu

1,60 A

Sk = 6 MVA

PFSP 3 x 70 + 35 Cu

2

SN= 100 kVA er = 1,5 % ex = 3 %

Figur 3.9 Del av et fordelingsnett Løsning: Jordslutning i punkt 1: Nettet:

= 0,0293 fl 6 • 106

= 0,1 • 0,0293 = 0,0029 fl

Transformatoren: 4002

100

106

SN

100

100 • 103

= 0,048 fl

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

eer . U UN 2 100 ’ SN = 0,8 -X,

xo

vJ-j-

r

1,5 ——— = 0,024 fl 100 100 • 103

0,8 -0,048 = 0,0384 fl

R Oq- = R.K'p = 0,024 fl Kabelen:

Faseleder: Xf = 0,075 -Z • 10’3 = 0,075 -30 • 10’3 = 0,0023 fl R{ = rf -l = 0,27 -10 3 -30 = 0,0081 fl Rf

r70

= 1,2 Rf = 1,2 -0,0081 = 0,0097 fl J

PEN-leder: X = 3 Xf = 3 -0,0023 = 0,0069 fl

RN = rv7 = 0,52-10 3-30 = 0,0156(1

ANj = 1,2 -CRf + 3 An) = 1,2 -(0,0081 + 3 -0,0156) = 0,0659 fl rf og rN er tatt fra tabell.

I de videre beregningene er det ikke tatt hensyn til at nettet er usymmetrisk belastet ved l.fase kortslutning.

0,0293

0,048

0,0384

0,0023

0,0069

0,0029

0,024

0,024

0,0097

0,0659

o

Figur 3.10 Ekvivalent impedansskjema

H 0,1249Q

b 0,1265

Zs = ^R2 + SX2

o----------------------------------

= i/0,12652 + 0,12492 = 0,1778 fl

107

Elektriske anlegg - installasjoner

3 vern I =

t/f - = 1298,9 A Zs

Forventet berøringsspenning: Uc

Zj

= 4 a

= 1298,9 70,06592 + 0,00692 = 86,07 V

Strømmen gjennom kroppen: / m

m

+

i

= ---- — = 0,0492 A = 49,2 mA 1500 + 250 NH-sikringene vil løse ut på ca. 1,2 s, mens kravet i § 413, tabell 41 A, er ca. 0,5 s. I dette tilfellet gir overstrømsvernet (NH-sikringene) ikke tilstrekkelig beskyttelse, og da så store jordfeilbrytere ikke finnes, må vi bytte ut NH-sikringene med en effektbryter med momentan utløsning ved en strøm mindre enn ca. 1295 A.

NB! Tar vi hensyn til usymmetriforholdene, og det må vi gjøre for å få riktige verdier, får vi i følge avsnitt 5.5:

Zs = 0,26158 /a = 2520 A

og

Jordslutning i punkt 2: Kabel:

Faseleder: = 0,075 •/ • 10’3 = 0,075 -90 • 10 3 = 0,0068 O Rf = r -IO’3 •/ = 1,15 -10 3 -90 = 0,1035 Q

R.r10 = 1,2 R. = 1,2 -0,1035 = 0,1242 1

108

3 Vern

Elektriske anlegg - installasjoner PE-leder: X = 3 Xf = 3 -0,0068 = 0,0204 Q

R j = r -10 3 -Z = ’ 1,15 -10’3 -90 = 0,1035 Q ROi = 1,2-R, + 3 -R] = 1,2 -0,1035 + 3 -0,1035 = 0,4347 Q

Foran i anlegget hadde vi: LX = 0,1249 fi LR = 0,1265 Q

Nå får vi:

0,1249

0,0068

0,1521

0,6854

0,0204

0,1265

0,1242

0,4347

o------------------------------------

Figur 3.11 Ekvivalent impedansskjema

Z

sny

%

= v'0,68542 + 0.15212 = 0,702 kl U( 230 __L = Z 0,702

= 327,6 A

Sny

NB! Også her vil vi få høyere verdier for Zs og 7a ifølge avsnitt 5.5.

any

Jtotal

= 327,6 • v (0,0659 + 0,4347)2 + (0,0069 + 0,0204)2 = 327,6 -0,501 = 164,1 V

109

Elektriske anlegg - installasjoner

3 vern

F = ---------------- = 0,0938 A = 93,8 mA m 1500 +250 Vi forutsetter også her bruk av NH-sikringer. Sikringenes utløsetid er ca. 0,7 s, mens tabell 41 A krever en utløsetid på ca. 0,1 s.

Både berøringsspenningen og strømmen gjennom kroppen er altfor høy. I dette tilfellet må vi enten ha jordfeilbryter for å beskytte oss mot elektrisk støt, eller vi må benytte en automatsikring med momentan utløsestrøm mindre enn ca. 325 A. NB! I dette eksemplet har vi brukt resistansverdier for faseledere og jordledere hentet fra tabeller fra kabelfabrikanter. Dersom vi bruker formelen

A får vi litt avvikende verdier i forhold til det som er brukt i eksemplet foran.

TT-systemer

Figur 3.12 TT-system

110

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

Som vi så i eksemplet for TN-systemet, representerer Znett ~ 0,3 fi og transformatorens 7X « 0,05 fi, mens nøytralpunktsimpedansen i transformatoren, ZoT, er i størrelsesorden 0,04 fi. Impedansen i faselederne er i størrelsesorden 0,01-0,1 fi.

Sammenliknet med overgangsresistansen til jordelektro­ dene (10-20 fi) blir disse impedansene små, og vi kan se bort fra dem i praktiske beregninger. Feilstrømmen blir da:

og berøringsspenningen:

UC = dI • R, Strømmen gjennom kroppen blir:

!

I TT-systemer skal det som beskyttelse mot elektriske støt benyttes strømstyrt jordfeilvern (i praksis jordfeil­ bryter) når beskyttelsen er automatisk utkopling. Se punkt 413.0. Også her må vernet løse ut på en tid lik eller kortere enn det tabell 41 A angir.

der U er grensen for berøringsspenningen ifølge tabell 41 A.

111

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

Beregningseksempel U = 230 V

230 (7f = — = 132,8 V v3 Transformatorens jordelektrode Ro = 10 Q (kråkefot i ikke helt god jord).

Installasjonens jordelektrode R} = 6 Q (bånd eller maske i svært god jord).

Vi tar bare hensyn til jordelektrodenes overgangsresistanser og får: Feilstrøm: Ui

r

a

Ro + R.

132,8 10 + 6

Berøringsspenningen blir: Uc = Za • Rj = 8,3 • 6 = 49,8 V Strømmen gjennom kroppen:

U 49 8 m = —- „ = ’ ---- = 0,0285 = 28,5 mA m R + Af 1500 +250 Selv med meget god jord (bedre enn de fleste anlegg oppnår i praksis) ligger vi på grensen til hva vi kan tillate uten jordfeilbryter.

Ved å øke resistansen i installasjonens jordelektrode R} til 7 Q får vi: Feilstrøm: . = 132,8 = a 10+7

112

A

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner Berøringsspenningen blir:

Uc = Ia ■ R,

7,81 • 7 = 54,68 V

og strømmen gjennom kroppen blir:

/

48---- = 0,0312 A = 31,2 mA = ---- 54 22122 m 1500 + 250

Vi ser at vi nå er kommet over grensen for berørings­ spenning. Vi ser også at jordfeilstrømmer ved en jordfeil ikke vil løse ut vern som sikringer e.l. Derfor er kravet absolutt til bruk av jordfeilbryter her, hvis vi benytter automatisk utkopling som beskyttelsesmetode. Se § 413.0.

IT-systemer Impedanser fra nettet, transformatoren og faselederne er så små i forhold til R, (6-40 Q) at vi kan se bort fra dem i praktiske beregninger.

Figur 3.13 IT-system

For normale lavspenningsdistribusjonsnett i boligom­ råder kan vi ifølge målinger sette feilstrømmen /a målt i

113

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

mA omtrent lik transformatorens størrelse målt i kVA på grunn av kapasitiv tilbakekopling til de friske fasene. For eksempel vil en transformator på 200 kVA gi en feilstrøm på ca. 200 mA ved direkte jordfeil. For anlegg som er små i utstrekning, for eksempel en bygning som forsynes av en egen transformator, gjelder ikke dette.

Berøringsspenningen blir: c

a

J

og strømmen gjennom kroppen blir: r m

c

_ m

+

r

Eksempel Et anlegg forsynt av den nevnte 200 kVA-transformatoren vil få disse forholdene hvis anlegget er utstyr med en jordelektrode på 10 Q:

Feilstrøm: 200 mA

Berøringsspenning: t7cc = /aa • ^j = 0,2 • 10 = 2 V Strømmen gjennom kroppen:

” = ^; = 15ooT25o=o’oollA’1’lmA Vi får en ubetydelig berøringsspenning og helt ufarlig strømgjennomgang. En jordfeilbryter ville imidlertid gitt hurtig utkopling ved denne feilstrømmen (200 mA). Skulle vi få en jordfeil i en annen fase innenfor transformatorkretsen, for eksempel hos naboen, får vi disse forholdene:

114

5 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

Vi kan også her se bort fra impedanser i nett, transfor­ mator og faser. I dette tilfellet kan vi også se bort fra den kapasitive tilbakekoplingen.

Figur 3.14 IT-nett med to jordfeil Vi får da:

I .. U = 230 = 23 A a R 10 J

Berøringsspenningen blir:

Uc = /a •RJ = 230 V Strømmen gjennom kroppen blir:

U 930 =------ —=------—----- = 0,1314 A = 131,4 mA m Rm + r 1500 + 250

Både berøringsspenningen og strømgjennomgangen er altfor stor. Sikringen, for eksempel en 10 A patronsikring, vil trenge mellom 5 og 10 s før den ryker. Ifølge tabell 41 A skal utløsning skje innen 0,045 s, og her kreves det jordfeilbryter e.l. Dersom feil nummer to er via en motstand på for eksempel 10 Q, blir feilstrømmen: = a

230_ = 11,5 A 10 + 10

115

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

Sikringen vil da ikke ryke de første timene. Dette tilsier at vi må ha en hurtig og effektiv utkopling av feil nummer to. NB! Forskriftene stiller ikke krav til utløsning når feil nummer to er utenfor egen installasjon. Selektive jordfeilbrytere vil heller ikke reagere på slike feil, slik at i disse situasjonene er det ikke noe som beskytter mot farlige berøringsspenninger. Dette er en svakhet ved forskriftene. For den første feilen er det tilstrekkelig med jordfeilsovervåking som gir hørbart og synlig signal, men vi kan ifølge punkt 413.1.5.4 sørge for utkopling av strømtilførselen isteden, slik en jordfeilbryter vil gjøre.

De vernene som kan benyttes i IT-systemer, er: - utstyr for isolasjonsovervåking - overstrømsvern (for utkopling av feil nummer to) - jordfeilbryter e.l. En jordfeilbryter vil alene fullt ut dekke forskriftenes krav til beskyttelse når beskyttelsen går ut på automatisk utkopling. Se punkt 413.0.

3.5 Driftsforskrifter Strømmens virkning på kroppen Før vi går inn på selve driftsforskriftene, skal vi se litt på den fysiologiske virkningen av strømgjennomgang i kroppen. Vi skiller oftest mellom to virkninger: 1

2 Åpen lysbue

116

Forbrenning på grunn av oppvarming ved lysbue eller strømvarme Innvirkning på hjerte og åndedrettsorgan

Åpen lysbue forårsakes svært ofte av verktøy eller andre gjenstander av metall som på en eller annen måte

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

kortslutter spenningsførende deler. Lysbuen kan for­ årsake store ytre forbrenninger på udekte legemsdeler som ansikt og hender. Varmestrålingen og spesielt den ultrafiolette strålingen fra en lysbue kan gi alvorlige øyeskader. Strømgj ennomgang

Ved samtidig berøring av spenningsførende deler og jord, vanligvis med en hånd og en fot, vil strømmen gå gjennom kroppen. Strømmens størrelse vil være avhengig av den spenningen kroppen blir utsatt for (berøringsspenningen) og kroppsresistansen, som kan variere svært mye. Kroppsresistansen er ikke konstant, men avtar med økende spenning. For 220 V er den for 50 % av befolkningen 1350 Q ved hudkontakt, ifølge IEC 479-1/1984. Kroppsresistansen er likevel satt til 1500 Q i våre eksempler, for det er sjelden at berørings­ spenningen er så høy som 220 V. Videre settes overgangsresistansen mellom fot og jord, R{, til 250 Q. Se også figur 41 C i FEB. Se også side 104.

Ved lave resistanser og/eller høye spenninger kan strømmen gjennom kroppen bli svært stor. Strømmer over 3-4 A

Strømmer over 3-4 A vil normalt ikke føre til hjerteflimring, men den varmen som utvikles (Z2 • R • t), kan føre til indre forbrenninger. Disse skadene kan være svært farlige, spesielt på grunn av at vi ofte ikke ser skadene og derfor ikke oppfatter dem som livstruende. Det kan også gå en tid før virkningen av skadene viser seg. Indre skader kan imidlertid føre til forverring av tilstanden, og eventuelt døden, mange dager etter ulykken. Et symptom på indre skader er at urinen blir merkbart mørkere. Kontakt øyeblikkelig lege.

Lavere strømmer

Ved lavere strømmer er det først og fremst hjerte- og åndedrettsfunksjonen som er utsatt. I denne sammen­ hengen er frekvensen av stor betydning. Det farligste frekvensområdet er 25-60 Hz. Likestrøm og høyere frekvenser er mindre farlig.

Strømstyrker under 25 mA

Vi regner med at strømstyrker under 25 mA normalt ikke virker direkte skadelig, selv om man kan få muskelkrampe eller lammelse ved strømmer helt ned til

117

Elektriske anlegg - installasjoner

3 vern

15 mA, slik at man da ikke kan løsrive seg ved egen hjelp. Strømmer ned mot 15 mA kan være livstruende ved svært lang påvirkning. Åndedrettssystemet kan også bli lammet. Det fører blant annet til at vedkommende ikke vil være i stand til å rope om hjelp. Den forulykkede kan også ha behov for hjelp til å få åndedrettet i gang i igjen etter at strømmen er brutt (munn-til-munn-metoden). Strømmer i området 25-100 mA

Strømmer i området 25-100 mA fører til akutt hjertelammelse, som imidlertid opphører når strømmen brytes. Vi kan tåle en slik svikt i hjertefunksjonen i 25-30 s uten å ta skade. Også her kan åndedrettsfunksjonen bli lammet, og den forulykkede vil da trenge hjelp til å få den i gang igjen.

Strømmer mellom 100 mA og 3-4 A

For strømmer mellom 100 mA og 3-4 A blir virknin­ gen langt alvorligere. Hvis strømmen passerer hjerte­ regionen, forstyrres hjertets rytme, og den forulykkede rammes av hjerteflimmer som fører til stans i blodsir­ kulasjonen. Hjerteflimmeret vedvarer selv om strømmen brytes. Denne tilstanden kan føre til døden i løpet av få minutter, og de aller fleste dødsulykker som følge av strømgjennomgang skyldes slikt hjerteflimmer. Kroppen består stort sett av saltvann (ca. 60 %), og det er ikke noe som tilsier at strømmen lettest følger blodårene og ledes gjennom hjertet, for kroppens ledningsevne er noenlunde lik overalt, og strømmen kan derfor ta hvilken som helst vei gjennom kroppen.

Hjertemassasje og kunstig åndedrett

Hvis vi skal hjelpe personer som er kommet til skade ved strømgjennomgang, må vi altså først se etter at hjertet slår normalt. Hvis ikke, må vi starte hjerte­ massasje. Samtidig må vi kontrollere åndedrettet og eventuelt også starte kunstig åndedrett (munn-til-munnmetoden). Når hjertet og åndedrettet fungerer, må vi ta oss av eventuelle brannskader.

Brannskader

Brannskadede partier skal kjøles ned med rent kaldt vann i minst en halv time.

118

5 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

Forebyggende tiltak Hva kan vi så gjøre for å forhindre slike ulykker? Også her kan vi dele virkemidlene inn i to områder etter årsakene til ulykkene og hvem de rammer: 1 2

Tekniske forskrifter

Betjening og bruk Måling, feilsøking og reparasjon

I forbindelse med betjening og bruk er det først og fremst de tekniske forskriftene som kommer til anven­ delse. Det viktigste her er metoder for å redusere berøringsfaren. Det kan gjøres ved blant annet

-

automatisk utkopling bruk av utstyr i klasse II redusere spenningen (SELV, FELV) ikke ledende omgivelser jording bruk av jordfeilbryter e.l. utjevningsforbindelse

Se mer om dette på side 93. Se også § 413 i FEB.

Sikkerheten til driftspersonell

For å ivareta sikkerheten til driftspersonell og annet personell som skal utføre målinger, feilsøking og/eller reparasjoner på elektriske anlegg, er det utarbeidet spesielle driftsforskrifter. Disse forskriftene kommer i tillegg til de tekniske forskriftene og beskriver altså hvordan vi skal gå fram på eller nær ved elektriske anlegg. De aktuelle driftsforskriftene er:

I Sikkerhet ved arbeid i lavspenningsanlegg (SL), § 925-934. Eget hefte. II Driftsforskrifter for høyspenningsanlegg om bord i skip og sjøredskaper, avsnitt 29, § 2901-2925, i «Forskrifter for elektriske anlegg - maritime installasjoner» (FEA-M). III Driftsforskrifter for høyspenningsanlegg (DH), § 901-915. Eget hefte.

119

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

Ulykkesstatistikk og analyser Skal vi forstå hvorfor driftsforskriftene er blitt som de er, må vi se på hvem ulykkene rammer, hvilke skader det dreier seg om, og hvorfor skadene oppstår.

som rammet elektrofagfolk i perioden 1971-1981

skader som rammet elek­ trofagfolk i perioden 1971-1980

Det som videre er sagt i dette avsnittet, gjelder anlegg med spenning til og med 1000 V, og statistikken og tallene er hentet fra perioden 1971-81.

Omkring halvparten av alle de elskadene som hvert år meldes gjennom Elektrisitetstilsynet, rammer fagut­ dannet personell under arbeid, feilsøking og/eller betjening i lavspenningsanlegg. Figur 3.15 viser antallet ulykker som rammet elektrofagfolk i perioden 1971-81, mens figur 3.16 viser hvor stor andel av alle elskader som rammet elektrofagfolk. Hvilke skader det dreier seg om, går fram av figur 3.17.

120

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

Figur 3.17 1971-1980 Mange ulykker blir tro­ lig ikke meldt til NVE

Fordeling av skadetyper i perioden

En undersøkelse som Dansk Elforbund foretok i 1980, der omkring 20 000 medlemmer ble spurt og det kom inn svar fra ca. 6 500, viste at antallet ulykker som førte til sykefravær i mer enn én dag, var 715. Den offisielle danske ulykkesstatistikken viste i samme periode totalt 37 elarbeidsulykker. Det er derfor all grunn til å tro at antallet ulykker er langt høyere enn det som blir meldt til NVE, selv om vi ikke uten videre kan overføre resultatene av under­ søkelsen til norske forhold.

Undersøkelser har vist at ulykkene elektrofagfolk, fordeler seg slik:

som

rammer

75 % montører 16 % hjelpearbeidere 9 % ingeniører og installatører Ca. 75 % av ulykkene skjedde i 230 V-anlegg og de resterende 25 % i anlegg med spenning mellom 230 og 1000 V.

121

Elektriske anlegg - installasjoner

Grunnlaget for driftsforskriftene

3 Vern

Nærmere analyser viser også at relativt enkle foranstalt­ ninger sannsynligvis kunne ha forhindret de fleste ulykkene, jf. figur 3.19. o

Årsakene til ulykkene kan være mange, men oftest er det umotiverte handlinger som utløser en elarbeidsulykke. Vi må altså ta hensyn til den menneskelige faktoren ved planleggingen av arbeidet.

arbeid på eller nær ved frakoplet anlegg

arbeid på eller nær ved spenningsførende anlegg

Figur 3.18 Oversikt over ulike typer foranstaltninger Planlegging og informasjon

Planlegging og informasjon er kalt foranstaltning I. Her skal det blant annet bestemmes hvilken arbeidsmetode som skal benyttes (arbeid på eller nær et frakoplet anlegg, eller arbeid på eller nær et spenningsførende anlegg - også kalt AUS). Videre må det gis tilstrekkelig informasjon, eventuelt skriftlig, om arbeidets art, risiko, foranstaltninger osv.

Frakoplet anlegg

For arbeid på eller nær et frakoplet anlegg innebærer foranstaltning II frakopling og spenningskontroll, mens foranstaltning III innebærer sikring mot/ved innkopling.

Spenningsførende anlegg

Ved arbeid på eller nær et spenningsførende anlegg (AUS) inkluderer foranstaltning II personlig beskyttelse,

122

3 vern

Elektriske anlegg - installasjoner

og foranstaltning III innebærer anleggsbeskyttelse (verk­ tøy, avskjerming osv.). Figur 3.18 gir en illustrasjon av dette.

Foranstaltninger Analyse av ulykker Kritisk foranstaltning Planlegging/ Foranstaltning I Informasjon Foranstaltning II Hansker Ansiktsskjerm Hjelm Bekledning Foranstaltning III Verktøy/Redskap Avskjerming Konstruksjon

15% 16% 1% 2% 1% 34% 22% 6%

Figur 3.19 Oversikt som viser i hvilken grad ulike foranstaltninger kunne ha forhindret elulykker

Som vi ser, er de to arbeidsmetodene i prinsippet like­ stilt sikkerhetsmessig. AUS setter imidlertid strenge krav til beskyttelsesutstyret. Beskyttelsesutstyr

Det beskyttelsesutstyret det her er snakk om, er:

isolerende hansker

-> skal være godkjente med norm, bruksspenning osv. påstemplet til å ha utenpå isolerende han­ sker

beskyttelseshansker

bekledning

-> langermet, helst av ull eller bomull istedenfor syntetiske materialer som nylon osv. i visse arbeidssituasjoner

hjelm visir

->

isolert verktøy -*

spesielt ved skifting av sikringer

skal være godkjent med norm, bruksspenning osv. påstemplet

123

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern fleksible -* skjermduker, rørformede tildekavskjerminger kinger osv.

-

faste -» avskjerminger

konstruksjonsmessige avskjerminger/kapslinger av spennings­ førende deler

kortslutnings- -> må være dimensjonert og til­ utstyr passet det aktuelle anlegget

Ved en grenseoppgang mellom forskrifter for elektriske anlegg, inkludert driftsforskriftene, og arbeidsmiljølo­ ven går de elektriske forskriftene foran ved eventuelle uoverensstemmelser.

124

Elektriske anlegg - installasjoner

5 vern

Sikkerhetsforskrifter (sammendrag) SL - SIKKERHET VED ARBEID I LAVSPENNINGSANLEGG. Eget hefte. Utdrag av forskriftene: § 925

Gyldighetsområde: Lavspenningsanlegg med og med 230 V opp til omfatter arbeid på eller anlegg, tavler, kabelskap 230 V nominell spenning anlegg.

nominell spenning fra og med 1000 V, og nær ved luftledningsog kabel anlegg. NB! inkluderer alle 220 V-

§ 926

Definisjon: Arbeid på eller nær ved anlegg er arbeid på eller nær ved anleggsdel som ikke har driftsisolasjon, eller som ikke er beskyttet mot tilfeldig berøring.

§ 927

Ansvarsforhold: 1) Elektroinstallatør eller annen fagmann som forestår virksomhet som omfattes av disse forskrifter, skal sørge for nødvendig opp­ læring, planlegging, informasjon, utstyr etc. 2) Den som utfører arbeidet, skal medvirke til å gjennomføre de foreskrevne sikkerhetsfor­ anstaltninger, etterkomme instrukser etc. 3) Eier/bruker skal sørge for at de som deltar i virksomhet som omfattes av disse for­ skriftene, får tilrettelagt forholdene i form av myndighet, økonomiske midler etc., slik at de kan ivareta sitt ansvar.

§ 928

Sikkerhetsforanstaltninger for arbeid på eller nær ved anlegg: 1) Valg av arbeidsmetode - planlegging 2) Instruksjon 3) Risikovurdering 4) Personale - bemanning

125

Elektriske anlegg - installasjoner

3 Vern

§ 929

Sikkerhetsforanstaltninger ved arbeid på eller nær ved frakoplet anlegg: 1) Frakopling og spenningskontroll 2) Sikring mot/ved innkopling 3) Opphevelse av sikkerhetsforanstaltninger

§ 930

Sikkerhetsforanstaltninger ved arbeid på eller nær ved spenningsførende anlegg (AUS): 1) Kontroll av verktøy og utstyr 2) Risikovurdering 3) Bruk av beskyttelsesinnretninger

§ 931

Betjening av sikringer: Det skal iverksettes nødvendige sikkerhetsfor­ anstaltninger for å hindre lysbueskader. Skifting av sikringer omfatter blant annet skifting av åpent monterte knivsikringer.

§ 932

Feilsøking: Ved feilsøking og måling skal det iverksettes nødvendige sikkerhetsforanstaltninger som bruk av hansker, ansiktsbeskyttelse etc., og det må benyttes måleutstyr som er godkjent for for­ målet.

§ 933

Ulykker

§ 934

Opplæring, øvelse og instruksjon

DRIFTSFORSKRIFTER FOR ELEKTRISKE ANLEGG - MARITIME INSTALLASJONER (FEA-M). TILLEGG FOR DRIFT AV HØYSPEN­ NINGSANLEGG. Avsnitt 29, §§ 2901-2925. Her henviser vi direkte til driftsforskriftene, som er inntatt i Forskrifter for elektriske anlegg - maritime installasjoner.

DH - DRIFTSFORSKRIFTER FOR HØYSPENNINGSANLEGG. Eget hefte. §§ 901-915. Her henviser vi direkte til driftsforskriftene for høy­ spenningsanlegg.

126

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell 4.1 Sikringer for lavspenning Generelt Kortslutningsvern

Sikringer brukes først og fremst som kortslutningsvern, men i enklere installasjoner tjener sikringene også som overstrømsbeskyttelse, selv om spesielt smeltesikringer fungerer svært dårlig i denne sammenhengen. For eksempel kan en 10 A kvikk eller treg smeltesikring belastes med 17-18 A i omtrent en time før den bryter strømmen.

En sikring er i prinsippet en innretning som bryter en strømkrets som blir utsatt for mye høyere strømmer enn den er beregnet for, og hurtigere jo større strømmen er. Ved riktig store strømmer bryter den praktisk talt momentant, det vil si i løpet av første halvperiode. Dermed oppnår vi en svært god beskyttelse av strømkretsen ved kortslutninger. Automatsikringer og smeltesikringer

Det finnes flere måter å løse en slik oppgave på. Den vanligste og beste metoden har vært å bruke ulike former for smeltesikringer, men etter hvert har ulike automatsikringer og liknende sikringsløse brytere, som i prinsippet er en form for effektbrytere, fått større og større betydning. Årsakene til dette er mange, blant annet har automatsikringene etter hvert fått høyere bryteevne og lavere pris; man slipper å skifte sikringer, noe som gir mindre berøringsfare og større personsikkerhet; monteringen er enklere; overbelastningsbeskyttelsen er bedre enn for smeltesikringer på grunn av termisk utløsning; sikringene kan anvendes som brytere, tar mindre plass, bryter allpolig osv. o

127

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Det vil trolig ikke gå så lang tid før automatsikringer o.l. har erstattet smeltesikringene på de fleste områder, bortsett fra i spesielle tilfeller. Av smeltesikringer finnes som nevnt flere typer, blant annet forskjellige typer patronsikringer, høyeffektsikringer og ulike typer høyspenningssikringer. De har tynne smeltetråder eller smeltebånd av sølv eller kopper, som varmes opp av strømmen. Smeltepunktet for sølv er 960 °C og for kopper 1083 °C. Utstansede innsnevringer i smeltebåndet gir raskere avsmelting i større sikringer. Disse smeltelederne smelter og bryter strømmen når den overskrider merkestrømmen. Dette er vist for vanlige patronsikringer i strøm/tid-diagrammene nedenfor og på neste side.

Figur 4.1 Strøm/tid-diagram for kvikke sikringer Det er fylt finkornet kvartssand rundt smeltelederne for å kjøle av og bryte lysbuen som oppstår i forbindelse med avsmeltingen.

128

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Figur 4.2 Strøm/tid-diagram for trege sikringer

Grenseverdier for I2 • t for vanlige patronsikringer

Trege sikringer for motorer

Merkestrøm [A]

Effekttap [W]

2 4 6 10 16 20 25 35 50 63 80 100

2,1 2,0 1,3 1,6 2,4 2,1 3,5 3,7 5,2 6,0 8,2 8,9

Smelteverdi [A2s]

Bryteverdi [A2s]

6,7 18 138 200 535 160 100 800 000 500 500 500

8,2 21,5 160 290 680 400 700 400 400 000 000 000

1 2 3 9 11 17 37

1 2 5 12 16 30 56

Som det går fram av diagrammene, tåler trege sikringer i korte øyeblikk vesentlig høyere strøm enn kvikke, og de er derfor spesielt godt egnet som kortslutningsvern for motorer som kan trekke 6-7 ganger normalstrømmen i startøyeblikket. Ved varig overbelastning smelter trege sikringer like raskt som kvikke. Trege sikringer

129

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

finnes opp til 80 A. Symbolet for en treg sikring er et sneglehus:

Noen definisjoner: Figur 4.3 Symbol for treg sikring

Lavspenningssikringer (LS-sikringer) for generell anvendelse gG = IEC-betegnelse, gL = VDE gM: LS-sikring for motorbeskyttelse IECbetegnelse. aM: LS-sikring av typen «backup», beregnet for motorbeskyttelse (IEC) «backup»- en sikring som ikke er garantert sikker sikring: bryting i et begrenset område mellom minste smeltestrøm og en såkalt minste brytestrøm. gG, gL:

Patronsikringer DIAZED-systemet

Av patronsikringer er DIAZED-systemet eller D-systemet det vanligste. Disse sikringene er vanligvis godkjent for opptil 500 V. De lages for merkestrøm fra 2 til 200 A, men bør ikke brukes for merkestrømmer over 63 A på grunn av varmgang i kontaktflatene.

Hver sikringsstørrelse har sin fargekode

Hver sikringsstørrelse har sin fargekode. Nedenfor er det gjengitt en tabell over fargekoden for de ulike sikringsstørrelsene. 2 4 6 10 16 20 25 35

A A A A A A A A

-

rosa brun grønn rød grå blå gul svart

50 63 80 100 125 160 200

A A A A A A A

-

hvit kopper sølv rød gul kopper blå

I enden av sikringen sitter en indikatorperle med farge som fargekoden tilsier. Bunnskruen har også tilsvarende fargekode. Indikatorperlen holdes på plass av en motstandstråd som går parallelt med smeltetråden, som vist figur 4.4.

130

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Elektriske anlegg - installasjoner

Indikatorperle —

Motstandstråd

Smeltetråd

Kvartssand

Samme farge

Bunnskrue

Figur 4.4 Prinsippet for en patronsikring Når sikringen overbelastes, smelter tråden som holder perlen på plass, og den vil normalt sprette ut ved hjelp av en liten fjær og indikere at sikringen er gått. Bunnskruene er tilpasset hver sikringsstørrelse. Det er derfor fysisk umulig å sette inn for store sikringer.

Sikringselementene er delt inn i ulike grupper

I tillegg til dette er også sikringselementene delt inn i ulike grupper med forskjellig diametere. Nedenfor er det gjengitt en oversikt over disse gruppene. Gruppe

I II III IV V

Merkestrøm

Ytre diameter

Gjenger

(A)

(mm)

(sikringslokk)

13,2 22,5 28 34,5 47

E 16 E 27 E 33 R 1 l/2"f R 2"f

2-25 2-25 35-63 80-100 125-200

Vi ser at det er umulig å få en sikring fra en høyere gruppe inn i et sikringselement som tilhører en lavere gruppe. Dette er også en fysisk hindring mot å sette inn for store sikringer.

131

Elektriske anlegg - installasjoner

Sikringenes bryteevne

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Sikringenes bryteevne er av vesentlig betydning for å oppnå selektivitet. Det er viktig at sikringen kan bryte de høyeste forekommende kortslutningsstrømmene i strømkretsen som skal beskyttes. Bryteevnen er nærmest ubegrenset for patronsikringer etter D-systemet på opptil 63 A ved 220 V og cos = 0,1-1,0. For sik­ ringer fra 80 A til og med 125 A er bryteevnen be­ grenset til ca. 70 kA effektivverdi, og for sikringer på 160 A og 200 A er bryteevnen ca. 50 kA effektivverdi.

Figur 4.5 NEOZED-sikringer NEOZED-sikringer

En annen type patronsikringer er NEOZED-sikringene, som er mindre og mye tynnere sikringer. De er godkjent for opp til 380 V og finnes i størrelser fra 2 til 100 A. Denne typen sikringer er ikke særlig mye brukt bortsett fra på plattformer i Nordsjøen, men de har en lang rekke fordeler framfor vanlige D-sikringer.

NEOZED-sikringene tar mye mindre plass, og alle sikringselementene har de samme ytre målene. Det finnes i to grupper av sikringselementer, 16 A og 63 A. Elementene har samme mål som andre komponenter, som jordfeilbrytere, automatsikringer osv., noe som let­ ter avdekkingen. NEOZED-sikringene utvikler vesentlig mindre varme enn D-sikringene, og de har svært gode selektivitetsegenskaper. Sikringene har ubegrenset bryte­ evne.

132

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Figur 4.6 Utløsekarakteristikk for NEOZED-sikringer

Grenseverdier for I2 ■ t for NEOZED-sikringer Merkestrøm [A]

Effekttap [W]

2 4 6 10 16 20 25 35 50 63 80 100

1,5 1,3 1,3 1,1 1,7 2,1 2,4 3,1 4,2 5,0 6,2 6,7

Smelteverdi [A2s]

Bryteverdi [A2s]

6,2 17,7 86,2 254 520 030 020 360 700 000 200 670

8,1 21,8 156 354 719 340 730 570 900 700 500 700

1 2 3 6 13 16 30

1 2 4 9 18 25 49

Høy effektsikringer (kni vsikringer) Høyere bryteevne

Høyeffektsikringer er også en type smeltesikringer, men de har høyere bryteevne enn vanlige patronsikringer for

133

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

størrelser over 63 A. Bryteevnen er på over 100 kA effektverdi for inntil 500 V, og de har knivkontakter for lav overgangsresistans i kontaktflatene. Den svakheten patronsikringene har når det gjelder dette, er dermed eliminert. Knivkontaktene er festet til endeplatene, som blir skrudd fast til slokkekammeret. Smeltelegemet, som er sveist fast mellom endeplatene, består av flerhulls parallelle strømledere med tinnbro. Det benyttes finkornet kvartssand til slokking av lysbuen. Som bruddindikator har sikringen en liten bladljær som holdes på plass av en tynn motstandstråd. Når sikringen smelter, spretter bladQæra opp og indikerer brudd. Karakteristikker

Etter konstruksjonen kan høyeffektsikringer ha kvikk, treg eller kombinert karakteristikk. Strøm/tid-diagrammet for en høyeffektsikring med kombinert karakteris­ tikk er vist på figur 4.7. Merkestrøm A

Smeltetidskurver for NH-sikringspatroner.

Figur 4.7 Strøm/tid-diagram for høyeffektsikring med kombinert karakteristikk

134

Elektriske anlegg - installasjoner

4ms

Schmelz- Gesamt-Integral bei kiteg-. 220 V- 400 V~ 500 VA*s A2s A2s A2s

A

I2t-Werte bet

Verlust Leisftrig

In

Watt

1,. < 4ms

Watt

340

460

770

1.5

500

680

920

1 .900

2.1

500

680

920

1.900

2.1

810

1.130

1.470

2.160

2.5

810

1.130

1.470

2.160

2.5

2.600

3.200

4 .900

3.0

1.900

2.600

3.200

4.900

3.0

4.600

5.900

3.7

35 40’

3.800

5.500

3.200 3.800

4.600 5-500

5.800 6.500

8.900 10.800

3.7 4.4

5.500

9.000

6.500 10.000

8.900 10.800 15-700

4.8

5.500

8.000

10.000

15.700

4-9

50

6.000

9.900

13.000

18.700

5-3

6.000

9.800

13.000

18.700

63

10.900

15.500

20.000

29.600

7.1

10.900

15.500

20.000

29.600

5.3 7.0

80

17.000

21.500

28.000

42.000

7.4

17.000

21.500

28.000

42.000

7.4

100

30.700

42.200

55.000

84.600

8.4

30.700

42.200

55.000

84.600

8.2

125 160

54.000 70.200 95-000 123.000

93.000 135.000 164.000 230.000

9.7 13.0

54.000

4 .4

70.200

93.000 135.000

9.6

164.000 230.000 248.000 330.000

12.2

200

95.000 123-000 126.000 180.000

250

254.000 320.000

445.000 600.000

entspr. VDE 0636

1.900

3.200

?5 32’

P

fu r NH-Sicherungs -E n s a tz e

220

500 V -

10

16 20

■a

rten

6

L -g l

Schmeiz- Gesamt-Intearal bei Infegr 220 V~ 400 V~ 500 V~ A2 s A2s A2s A2s

Wrtust Leistung

voLLscHirrz

1

l2t-Werte bei tw «

SICHERUNO*.

0

TBCHNIK

GroGe

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

17.5 21 .0

315 400

• MH-31chi?rungw-EinBtttza kdnnen ble tur endjliltlgei International»!} Festlagung auoh 32 u.4O 4 ha bin.

4ms

VerlustLeistung

In Schmelz- Gesamt - Integral bei fritegr. 220 V- 400 V~ 500 VA2s A2s A2s A2s

A

l2t-Werte bei

ty, « 4ms

Sdmetz- Gesamt-Intearal bei Integr. 220 V- 6UU V- buu Watt

A2s

v-

A2s

Watt

6

F“1

10

»—4

16

8

-

H-Sicher

A2s

ents

A2s

Wrtust Leistung

VOLLSCHUTZ

l21 -Werte bei tw «

3

TECHNIK

2 u. 2SG Csolierte Metallgrifflasche)

SICHERUN04-

Grofie

få i

112.22 Bl. 3

500 630

3

20

25 32*

3200

4600

5800

8900

35 40*

3800

5500

6500

10800

4.3

5500

8000

10000

15700

4.8

50

6000 10900

9800

63

13000 20000-

18700 29600

5.5 7.0

80

1'7000

15500 21500

100

30700

125 160 200 250

< 'S

0

1

m

rq

0

2

3

£

28000

42000

7.3

42200

55000

84600

8.1

30700

42200

55000

84600

8.0

83000

70200

93000

135000

53000

70200

93000

135000

95000 126000 254000

123000

164000

230000

9.4 11 .6

95000

123000

230000

180000 320000

24 8000 445000

330000 600000

17.1 20.3

126000 254000

180000 320000

164000 248000

9.2 11.6

445000

330000 600000

16.9 20.0

555000

752000

24.9

320000

416000

555000

752000

32.0

615000

800000

1050000 1450000

24.5 31.0

5

1050000 14 50COO

1 2C8000 1648000 2208000 2870000

2193000 2980000 3820000 5189000

35.0 43.0

ro K) ro

315

320000

416000

400

615000

800000

50C 630

3.7

-1___

_________

0

0

Pestlegung auch 32 u. 40 4

Bl 4

* ffH-Sloherunge-BinsØtz e kOnnen ble tur endgulti s«n inte rnationolen ha ben.

n

fD

Grenseverdierfor Id for høyeffektsikringer

135

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Enpolte eller trepolte sikringselementer

Sikringsunderdelene (sikringselementene) kan vi få enpolte eller trepolte og for merkestrømmene 125 A (merket 00), 160 A (merket 0), 250 A (merket 1), 400 A (merket 2), 630 A (merket 3) og 1000 A (merket 4). Hver elementstørrelse omfatter en gruppe sikringer som har bestemte ytre mål, og dekker en lang rekke sikringsstørrelser opp til og med merkestrømmen. For eksempel omfatter elementstørrelse 1 sikringsstørrelsene 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 225 og 250 A av et fabrikat.

Betjening av sikringer

Eldre utførelser av sikringene betjenes med et håndtak av isolasjonsmateriale som kan hektes fast på patronen. Nedenfor er det vist et eksempel på sikring, underdel og håndtak.

Figur 4.8 Sikring (til venstre) med underdel (midten) og håndtak (til høyre)

Utførelse

De vanlige høyeffektsikringene er i dekket utførelse, men det finnes også en vanntett utførelse for utendørs bruk. De vanligste bruksområdene er innenfor industri, skipsinstallasjoner og installasjoner i forbindelse med olje­ virksomheten til havs. Høyeffektsikringer brukes dess­ uten innenfor energidistribusjon, enten i vanlig åpen ut­ førelse eller i forbindelse med sikringslastskillebrytere. Sikringene i vanlig åpen utførelse er ikke berøringssikre. De må betjenes med det spesielle håndtaket og stiller krav til sakkyndig eller instruert betjening. I dag installeres høyeffektsikringene bare i kombinasjon med lastskillebrytere. Disse kan ha forskjellig utforming.

Sikringslastskillebrytere består av en trepolt sikringsunderdel, en øvre dekk-kappe med slokkekammer, en

136

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

nedre dekk-kappe og et avtakbart lokk som er hengslet i nedre dekk-kappe, og som bærer sikringspatronene. Bryteren virker ved at lokket svinges inn og ut ca. 60°.

Det er viktig at tilførselen tilkoples på toppen, og at vi går ut fra bunnen, for ellers kan vi komme i berøring med spenningsførende deler når lokket er halvt lukket. Kopler vi riktig, kan vi skifte sikringer som er festet i lokket, uten å komme i berøring med spenningsførende deler, og i spenningsløs tilstand. Personsikkerheten blir langt bedre på denne måten, men det stilles likevel krav om sakkyndig eller instruert betjening. En spesialutførelse av lastskillebryteren er tatt i bruk som inntakssikringer i boliginstallasjoner, men betingelsen er da at det må finnes belastningssikringer av elementautomattypen eller en automatisk bryter hvis vi vil slippe sakkyndig eller instruert betjening.

A utomatsikringer Automatsikringer er egentlig en form for manuelt betjente effektbrytere som har elektromagnetisk og til dels elektrodynamisk utløsning ved kortslutningsstrømmer og termisk utløsning ved overstrømmer. Bryteevnen

Bryteevnen har vært forholdsvis lav, nemlig fra 1,5 til 10 kA, men nyere typer har bryteevne på opptil 30 kA ved cos

1 h 1 h 2 h 2sfTl)

1,13 - ln 1,45-ln

C

Elektromagnetisc ie Ausldser ©

2

PrufstrOme: kleiner Prufstrom

A V

nach Bestimmung

1.13 ■ ln

1,05 ■ ln

1.05 - ln

bei von 16^ .. 50 . 60 Hz abweichenden Frequenzen andert sich das AuslOseverhatten gemåB untenstehender Tabelle Die thermischen AuslOser sind auf eine Nenn-Bezugsumgebungstemperatur eingestellt, diese betrågt fur K 20°C, fur B und C30'"C Bei hdherenUmgebungstemperaturenerniedrigen sich die angegebenen Stromwerte, bei medngeren Temperaturen erhOhen sich die angegebenen Stromwerte entsprechend dem Diagramm Seite 16

Ausldsezeit schalten spåtestens aus bei

5

'ln

>0,1 s 0,1 s 0,2 s 1 h bzw. 2 h).

i Die Bestimmung DIN VDE 0660/9.69 ist ab 1986 ungOttig, wird aber wegen der vollståndi gen Aussage uber das Ausloseverhalten weiterhm angefuhrt

Diagramme der DurchlaBwerte l2t Sicherungsautomaten S 260-B und C

Sicherungsautomaten S 270-K

Prospektiver Kurzschluflstrom i p/A

® min. Schmelz-I2t, z. B. I„ = 80 A gL ® max. DurchlaB l2t LS-Schalter z. B. B20 A • Si-LS, SelektivitSt zur vorgeschalteten Schmelzsicherung bis zum Schnittpunkt der beiden Kennlinien © und z. B. S 260-B20 zu Sicherung 80 A: SelektivitSt bis mind. 3,5 kA • DurchlaBwerte l2t reduzieren sich bei: 127 V— um Faktor 2,5 110 V— um Faktor 3

139

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

C-karakteristikk

1

1,5 2

3

4

5 6 810

15 20 30

K-karakteristikk 0,5-8 A

Figur 4.10 stikker

140

K-karakteristikk 10-40 A

Strøm/tid-diagrammer for ulike karakteri­

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Elektriske anlegg - installasjoner Størrelser

Automatsikringer finnes normalt i størrelser fra 6 A til 63 A som enpolte, topolte eller trepolte elementautomater, og i størrelser fra 6 A til 25 A som skrueautomater. Automatsikringer kan brukes som brytere, idet de alt etter type og fabrikat tåler fra 20 000 til 40 000 koplinger ved full merkestrøm.

Egenskaper

Bortsett fra lavere bryteevne har elementautomatene en del verdifulle egenskaper framfor smeltesikringer. Toog trepolte elementer gir alltid brudd i alle faser, og vi risikerer ikke at motorer går på for eksempel to faser med de faremomentene det fører med seg. Videre vil kretsene være spenningsløse i alle faser, noe som er en fordel med tanke på personsikkerheten. Vi slipper å skifte sikringer og unngår faremomenter i denne forbindelsen, vi slipper reservesikringer, og vi kan hurtigere foreta gjeninnkopling. Det er ingen fare for at sikringer løsner, og vi unngår derfor varmgang som følge av stor overgangsmotstand. Elementene tar vesentlig mindre plass og er hurtigere å montere og tilkople.

4.2 Kabler Bruksområder Forskjellige kabeltyper

Kabler kan deles inn etter bruksområdet, for eksempel i faste og bevegelige. Videre inndeling kan være: landkabler (hus-, industri-, jordkabler osv.) skipskabler og kabler for oljevirksomhet (kabler for innredning, maskin, dekk, Ex-områder osv.) sjøkabler Videre kan vi dele inn kablene etter hva de skal brukes til: kraftkabel, signalkabel, sveisekabel, parkabel, telefonkabel, varmekabel osv.

141

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Vi kan også dele inn kablene elter spenningsnivåer: høyspenning, lavspenning, svakstrøm osv. • Tillatte romgrupper

CT C

OT oi

"re JC 4) 01 O ir> —

01

E _01

"re

01

H07V-K

*

1 1

•

|

•

1

•

HO3WH2-F

PL

1

•

H03VV-F

PLH

1

•

1

HO5WH2-F

PM

1

•

1

H05W-F

PMH

HO5RR-F

NMH

H05RN-F

NMHO

H07RN-F

I

1

•

•

1

1

>/6 •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

NMHVO

•

•

•

•

•

•

•2)

H07RN-F

NSHO

•

•

•

•

•

•

A07RB-F

NMHVR

•

•

•

•

•

TG 17O>)

•

•

•

CGf

•

•

•

• 1

•

1/10

•

]

1 1

•

i

•

hvor fleksible kabler er tillatt

1/19

•

•3)

• 3)

•2)

•

• 3)

• 3)

•2)

•

1/20 1/21

4) Koblmgsledning også tillatt i rør anlegg

1/20

•

1/16

•

1/14

CGh

5) Til sveiseapparater.

1/13

•

6)Sterkt begrenset bruk i mellomspenningsanlegg med direkte jordet 2/2 nøylralpunkt Kfr §585 2/3 Kfr også forskr. i § 498 vedr bruk i driftsbygningen 4/2-3 1/22 1/23

•

•

•

•

c

N05W

PFXP-500 V

•

•

•

•

o

N1VA5V (1.5-2.5)

1

•

•

•

•

• 8)

• 1

PFSP 1 kV

•

•

1

•

•

1

•

•

•

N1WD8

PFWP 1 kV

|

0) o> c

•

•

1

•

• 1

•

1

TXXP 1 kV

|

•

•

1

•

• 1

• 1

•

N1XV

•

•

1

•

1 • ')

?

N1P2L2E

DKXE 1 kV

I

•

•

1

•

• 1

•

•

1 •

o

NlE

EX-EXW

|

•

1

AO7SS

SU 125 badstukabel

N8VA5V N8V(V)

LRURP8 kV LRP 8 kV

__ L

1/10 1/19

SLOSLO/AI3)

NI VCV (4-240)

2) Se forskriftene § 495 og NVEmeddelelse nr. 1/77.

1/9 1

PR-500 V6) rørtråd

"ffl

1/8 1/9

AO5VA5V

—

Tørre

jord 1

1/5

•

É E 0

o

i) Bare i sone 2

. •

•

H05Sj-k

Merknader

1/5 1

PNf

_01 o

Sklpsanlegg

1/5

TP 1004)

•

luft

•

1

PN - fl tr. i røranl.

Eksplosjonsfarlige

H07V-R i røranlegg

Brannfarlige

•

Syreholdige

•

PN - fl.tr.

Fuktige

PN - entr.

H07V-R

Smussige

H07V-U

CENELEC

Utendørs

øpjs/|ap6o|eie>j

Norske

Tørre

Betegnelser

Fuktige og våte

Innendørs romgrupper i bygnlnger

1

•

•

1 •

•

4/4

7) 1 sone 0-1-2.

4/7 1 1

4/5 6

e) Må beskyttes med rør. betongkanaler e 1

1

1/17 Til neonlysanlegg

1/11 1/12

Figur 4.11 Bruksområder for sterkstrømskabler og sterkstrømsledninger Ulike krav til leder, isolasjon, skjerm og armering

142

De ulike bruksområdene stiller ulike krav til lederen, isolasjonen og eventuell skjerm eller armering, men før vi ser på dette, må vi vite hva vi mener når vi snakker om leder, tråd, ledning og kabel. NEK gir disse defini­ sjonene på disse begrepene:

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Leder: Materiale med lav spesifikk resistans eller gjenstand av slikt materiale, utformet for overføring av elektrisk strøm. Tråd: Trådformet massiv leder eller slik del av en leder. Ledning: Isolert entrådet eller flertrådet leder, eller kombinasjon av flere ledere.

Kabel: En eller flere isolerte ledere, omgitt av en felles beskyttelseskappe.

Ledere En leder kan være entrådet (massiv), flertrådet eller mangetrådet.

Entrådete ledere

Entrådete ledere brukes hovedsakelig i kabler for åpen forlegning i husinstallasjoner, av og til som signalkabler, og dessuten i en del apparatmontasjer som isolert ledning.

Flertrådete ledere

Flertrådete ledere brukes i kabler for fast montering i industrien, om bord i skip og i oljevirksomheten til havs, med unntak av kablene for åpen forlegning som er nevnt ovenfor.

Mangetrådete ledere

Mangetrådete ledere brukes i bevegelige kabler og ledninger som skjøteledninger, sveisekabler, kabler mellom den faste og bevegelige delen på kraner osv.

Typebetegnelser Fire hovedledd

Typebetegnelsene som brukes for sterkstrømskabler, består av inntil fire hovedledd: Første hovedledd angir oppbygningen av kablene eller kabeltypen.

143

Elektriske anlegg - installasjoner

4 Anleggsbeskyttelse og materiell

Andre hovedledd angir hvilken spenning kabelen er konstruert for. Tredje hovedledd angir ledernes antall og tverrsnitt og eventuelt ledermaterialets tilstand og oppbygning. Fjerde hovedledd brukes til å gi nærmere opplysninger om kabelen. Eksempel.

n25 [mm2] Strømbelastning

Strømbelastningen gir: In =L1 D

Z

3

,=80+35 +50+60=225 L[AlJ

4

Dersom vi bruker en samtidighetsfaktor k = 0,8, får vi: /B = 0,8 • 225 = 180 [A]

Ved forlegningsmåte C blir det ingen korreksjon for temperatur eller parallelle kabler (^T = 1, kv = 1). Nær­ meste sikring oppover er 200 A.

Vi prøver med 95 mm2, som har Im = 238 A: /z = W £p = 238 ■ 1 • 1 = 238 [A] Likning 1 er oppfylt, ettersom 180 A < 200 A < 238 A

Likning 2: 4 < 1,45 ■ 4

4 for 200 A høyeffektsikring er ca. 300 A. 1,45 • 4 = 1,45 • 238 = 345 [A] og likning 2 er oppfylt.

215

Elektriske anlegg - installasjoner Kortslutning - høyeste

5 Ledningsberegning

Krav til kortslutningsbeskyttelse: Utløsekarakteristikken vil gi utløsning ved ca. 0,007 s. Når t < 0,1 s gjelder at I2 ■ t < k2 ■ S2 og vi får I2 ■ t = 302 000 A2s fra tabell k2 • S2 = 1152 - 952 = 119,36- 106 A2s

og sikringene beskytter kabelen mot skadelig opp­ varming.

- laveste

En laveste kortslutningsstrøm på 2000 A gir utløsning på ca. 0,5 s. Dette er tilfredsstillende.

Dimensjonering av avgreiningene Kortslutning - høyeste

Avgreiningene vil være beskyttet hvis

I2 ■ t < k2 • S2 hvor / = 5kAog£=115.

Vernet (200 A sikring) vil gi utløsning ved ca. 0,007 s. Fra tabell har vi for 200 A høyeffektsikring:

I2 • r = 302 000 [A2s] For 70 mm2 får vi: k2 • S2 = 1152 • 702 = 64,8 • 106 [A2s]

For 10 mm2 får vi 1,32 • 106 A2s. For 6 mm2 får vi 476 000 A2s. For 4 mm2 får vi 211 600 A2s.

Av dette får vi at 200 A-sikringen vil beskytte avgreininger helt ned til 6 mm2 mot farlig oppvarming ved kortslutning.

216

5 Ledningsberegning

Elektriske anlegg - installasjoner Overlastbeskyttelse

Avgreiningene må være overlastbeskyttet i de enkelte fordel ing s skapene.

- Avgreining 1

Avgreining 1: Belastningsstrøm ZB = 80 A

16 mm2 har Im = 80 A, og ved k7 = 1 og kp = 1 blir

Zz = Zm • k. ■ kp = 80 • 1 • 1 = 80 [A] Dersom vi velger 80 A sikring, får vi:

Likning 1: ZB < Zn < Zz gir 80 A - 80 A = 80 A

Likning 2: Z2 < 1,45 • Zz gir Z2 ~ 120 A (ut fra utløsekurven) 1,45 • I7 = 1,45 • 80 = 116 [A]

Likning 2 er altså ikke tilfredsstilt.

Vi må gå opp til 25 mm2, som kan belastes med 101 A Zz, og vi må velge belastningssikring på 80 A for å tilfredsstille likning 2. - Avgreining 2

Avgreining 2: Belastningsstrøm ZB = 35 A 6 mm2 har Im = 43 A.

Zz = W V 43 ’ 1 • 1 = 43 [A]

Dersom vi velger 35 A sikring, får vi:

Likning 1: ZB < Zn < Zz gir 35 A = 35 A < 43 A Likning 2: Z2 < 1,45 • Zz gir

I. ~ 50 A (ut fra utløsekurven) f,45 ■ Zz = 1,45 • 43 = 62,35 [A]

Likning 2 er altså tilfredsstilt.

217

Elektriske anlegg - installasjoner - Avgreining 3

5 Ledningsberegning

Avgreining 3: Belastningsstrøm /B = 50 A

10 mm2 har Im = 60 A. 4 = Im • ky ■ kp = 60 • 1 • 1 = 60 [A] Dersom vi velger 50 A sikring, får vi:

Likning 1: /B < In < Zz gir 50 A = 50 A < 60 A

Likning 2: Z2 < 1,45 ■ Zz gir Z2 ~ 80 A (ut fra utløsekurven) 80 < 1,45 ■ 60

- Avgreining 4

Avgreining 4: Belastningsstrøm ZB = 60 A 16 mm2 har Zm = 80 A.

I7 = Zm • k7 • kp = 80 • 1 • 1 = 80 [A] Dersom vi velger 63 A sikring, får vi:

Likning 1: ZB < Zn < Zz gir 60 A < 63 A < 80 A Likning 2: Z2 < 1,45 • Zz gir

Z2 ~ 100 A (ut fra utløsekurven) 100 < 1,45 ■ 80 Svar: Stigeledning:

95 mm2, 200 A kortslutningssikring hovedsentralen Avgreining 1: 25 mm2, 80 A overbelastningssikring fordelingsskapet Avgreining 2: 6 mm2, 35 A overbelastningssikring fordelingsskapet Avgreining 3: 10 mm2, 50 A overbelastningssikring fordelingsskapet

218

i

i

i i

5 Ledningsberegning

Elektriske anlegg - installasjoner

Avgreining 4:

16 mm2, 63 A overbelastningssikring i fordelingsskapet

Trefaseoverføring med bare resistans i ledningene En trefaseledning med tre uttak kan skjematisk se ut som vist på figur 5.29:

r*------------------------------ L -----------------------------r----------------------

r ; '■ v

Z2-----------

----------------- -------------------- 3

’ p' 2

pr1

pr3

Figur 5.29 Skjematisk framstilling av trefaseledning med tre uttak

Det er induksjonsfri last, som er det normale ved boliginstallasjoner o.l. der vi bruker stigeledninger. For enkelhets skyld regner vi U2 lik i alle uttakene, selv om det ikke er helt korrekt.

Det gir:

og tilsvarende blir det for F og /3.

I et trefasenett har vi tidligere sett at det er enklest å bare betrakte én fase. Vi får da:

åUf = I-R=I • f A

l-

for induksjonsfri last.

219

Elektriske anlegg - installasjoner

5 Ledningsberegning

Ved nå å sette inn de ulike strømmene og lengdene får vi, etter at vi har ordnet formelen som vist i avsnitt 5.4 på side 213: = /Å

■(/,-/, + /2 • /2 + /3 . /})

Og AU = Strømbelastning

• AU{

Skal vi dimensjonere en slik trefaseledning med flere uttak, kan vi først se på strømbelastningen:

4

A + li + 4

Vi tar så ut et kabeltverrsnitt som tåler denne strøm­ men. Setter vi inn en samtidighetsfaktor på for eksem­ pel 0,8, får vi en ny strøm som vi så bestemmer I7 ut fra, ifølge § 523. Vernet bestemmer vi så ut fra bestemmelsene i § 433 og § 434.

Spenningsforskj ell

Videre må vi se om dette tverrsnittet tilfredsstiller eventuelle krav til spenningsforskjell. Vi bestemmer u ■ U-, AU , = --------2 maks 100 og finner AU L AU = ----1 ma’ kT 100’ Sn2 rT

-

e' . 100 sn

Figur 5.31 Anlegg matet via transformator

Kortslutning i SS1: (beregnet tidligere).

Høyeste kortslutningsstrøm

Som kortslutning

ved

inntak

Kortslutning i SS2. Høyeste kortslutningsstrøm /k: Nettet omregnet til SS2-verdier: (SS2)

.... 7 k nett (laveste)

k1

/q

t

U fSS2

\2

^SSl , kh

eller

227

Elektriske anlegg - installasjoner

5 Ledningsberegning (SS2)2

U

\2

^SSl,

Transformator T regnet til SS2-siden: X = k>' 100

kr

• ^SS2 sN

• ^'SS2 100 sN

og

Laveste kort­ slutningsstrøm - transformator

For transformatorer beregner vi laveste kortslutningsstrømmer ut fra denne tabellen: Koplingsgruppe

^oT

Yyn

(3-10) XkK

^kT

Dyn

0,8

^kT

Dzn og Yzn

0,! JfkT

0,5 flkT

*oT

t

Koplingsgruppe Yyn kan normalt ikke brukes i jordede systemer fordi nøytralpunktreaktansen er for høy.

Laveste kortslutningsstrøm

Kortslutning i punkt III: Laveste kortslutningsstrøm i SS2.

Fase-nøytral

Kortslutning mellom en fase og nøytrallederen (TN-nett) (alle verdiene er vist tidligere):

228

5 Ledningsberegning

Elektriske anlegg - installasjoner

^/3-0,95-£7n kl=

|2'ZktZ«|

Æo,95-yN v'[2 TC *«kT* K+«oN)]2 + [2

*XtT + Xt) +

+%ko)]2

Fase-jord

For kortslutning mellom en fase og jord (TN-nett) må R{^ byttes ut med 7?0 .

TT-nett

For TT-nett gjelder:

Høyeste kortslutningsstrøm

Høyeste kortslutningsstrøm beregnes som vist i eksem­ pel 1 og 2.

Laveste kortslutningsstrøm

Laveste kortslutningsstrøm slutning lengst ute i kretsen:

ved

tofasekort-

0,95-t/N

0,95-t/N 2-Z.K

Jordslutning

oppstår

2’^nett +*kT +7V + (*nett + *kT +

Ved jordslutning får vi:

’

+ «B

(maks. 8-10 A, se punkt 413.1.4 i FEB)

IT-nett

For isolerte systemer (IT-nett) gjelder:

Høyeste kortslutningsstrøm

Høyeste kortslutningsstrøm beregnes som vist i eksem­ pel 1 og 2.

Laveste kortslutningsstrøm

Laveste kortslutningsstrøm oppstår ved tofasekortslutning lengst ute i kretsen, og beregnes ved hjelp av en identisk kurs.

Jordslutning

Ved jordslutning blir strømmen i milliampere (mA) omtrent lik matetransformatorens størrelse i kilovoltampere (kVA).

229

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

6 Elektriske installa­ sjoner i eksplosjons­ farlige områder 6.1 Generell eksplosjonsteori og beskyttelsesfilosofi Kapitlet bygger i det vesentligste på det som er sagt i «Forskrifter for elektriske anlegg i eksplosjonsfarlige områder» (FEB), § 808, i brosjyren «Retningslinjer for områdeklassifisering» utgitt av DBE, Oljedirektoratet og NVE, og i brosjyren «Veiledning for anlegg som leverer drivstoff fra nedgravde tanker (bensinstasjoner o.l.)» utgitt av DBE.

Hva kan eksplodere og hvor? Inndeling av eksplosjons­ farlige områder

Blandinger av gasser, damper eller væsketåker og luft

Luft blandet med brennbart støv

230

Eksplosjonsfarlige områder deles inn i kategorier etter hva som forårsaker eksplosjonsfaren.

Områdekategori a: Eksplosjonsfaren består her i at man har en atmosfære med blandinger av gasser, damper eller væsketåker og luft. Dette er den mest utbredte områdekategorien. Den omfatter installasjoner i forbindelse med oljevirksomhet, petrokjemiske anlegg, bensinstasjoner og tankanlegg, maling- og lakkindustri osv. Områdekategori b: Andre eksplosjonsfarlige områder oppstår der luft blandes med brennbart støv, noe som forekommer blant annet i kornsiloer, møller, møbel fabrikker o.l., og ved støvframkallende bearbeiding av blant annet magnesi­ um, aluminium og andre lettmetaller.

Elektriske anlegg - installasjoner

Stoffer som er eksplosjonsfarlige i seg selv

Oksygenanrikede eksplosive atmosfærer

6 Eksplosjonsfarlige områder

Områdekategori c: En del stoffer er eksplosjonsfarlige i seg selv. Det gjelder blant annet sprengstoffer og ammunisjon. Områdekategori c omfatter områder for produksjon og lagring av slike stoffer. Områdekategori d: Til sist har vi ulike oksygenanrikede eksplosive atmos­ færer som gir bedre næring til forbrenning enn normal luft. Slike atmosfærer kan forekomme i kjemisk industri. Her skal vi først og fremst ta for oss eksplosjonsfarlige områder innenfor områdekategori a.

Hva mener vi med en eksplosjon? Eksplosjon! Hva er det?

Når en eksplosjonsfarlig atmosfære blir antent, brer flammen seg radielt (rett ut i alle retninger) med en hastighet som er bestemt av energimengden, trykket og temperaturen, den såkalte forbrenningshastigheten. Det er hastigheten/intensiteten i denne forbrenningsbølgen som bestemmer den etterfølgende trykkstigningen og dermed om en antent gassblanding gir en forpuffmg, en eksplosjon eller en detonasjon.

Forpuffmg: Med forpuffmg menes en rask forbrenning av en begrenset mengde eksplosjonsfarlig atmosfære, som når vi åpner for et propanapparat og somler litt før vi endelig får tent det, og antennelsen skjer med et puff. En forpuffing blir altså ikke noe mer, fordi den antente gassblandingen er svært begrenset i volum eller i energi. Forbrenningshastigheten er i størrelsesorden cm/s. Eksplosjon: En eksplosjon er en hurtig forbrenning som gir et kraftig smell, og som i friluft gir en trykkøkning i størrelsesorden 5-15 bar og en forbrenningshastighet i størrelsesorden m/s. For å få i gang en eksplosjon må vi ha en større mengde (et større volum) eksplosjons­ farlig atmosfære med relativt høyt energiinnhold.

231

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

Detonasjon: En detonasjon er også en svært hurtig forbrenning. Forbrenningshastigheten er i størrelsesorden km/s, og en detonasjon gir en mye større trykkøkning (> 20 bar) enn en eksplosjon. Det som skal til for å gi en detona­ sjon av en eksplosjonsfarlig atmosfære, er at den antennes under høyt trykk. Da blir den hurtige forbren­ ningen enormt mye kraftigere.

Betingelser for å framkalle en eksplosjon Eksplosj onstrekanten

Eksplosjonsbetingelsene kan enklest illustreres med en trekant, eksplosjonstrekanten, som angir de tre beting­ elsene som må være til stede samtidig for å framkalle en eksplosjon.

*7

/

/

\

Tennkilde med tilstrekkelig energi (gnist), \ eller høy nok temperatur

¥

/ \ / \ /____________________________________ A

Det er her fagfolkene i elektrobransjen kommer inn med valg av utstyr, installasjonsmetoder osv. som skal hindre at det oppstår en tennkilde.

Eksplosjonsfarlig gass/damp

Figur 6.1 Eksplosjonstrekanten Hvis en av sidene i trekanten fjernes, vil en eksplosjon ikke kunne inntreffe. Ved å føre inn en fjerde dimen­ sjon (halon, inertgass) kan vi hindre at den eksplo­ sjonsfarlige atmosfæren blir antent. Inertgassen vil hindre den kjemiske prosessen som en forbrenning er. Den eksplosjonsfarlige atmosfæren (gassblandingen) vil ikke eksplodere under alle forhold, selv om de to andre sidene i trekanten er til stede. Det kan vi illustrere ved den såkalte eksplosjonskurven.

232

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige omrader

LEL =

UEL =

Betingelsene for en eksplosjon

Betingelsene for en eksplosjon er:

-

Konsentrasjonen må ligge innenfor visse grenser. Eksplosjonsgrensene varierer med gasstypen eller damptypen. Inneholder atmosfæren for lite gass/ damp i forhold til lufta (for mager blanding), vil den ikke kunne eksplodere, og hvis atmosfæren inneholder for mye gass/damp i forhold til lufta (for fet blanding), vil den heller ikke kunne eksplodere.

Temperaturendring vil gi endring i konsentrasjonen. Dermed kan blandingen bli skjøvet inn i det eksplo­ sjonsfarlige området, selv om den i utgangspunktet var for mager eller for fet.

Oksygeninnholdet i lufta er avgjørende for eksplo­ sjonsgrensene. Hvis vi kan bytte ut oksygen med for eksempel nitrogen, helium, inertgasser e.l., kan vi unngå eksplosjonsfare. Det må finnes en viss minimum antennelsesenergi, Em (mJ). Energinivået varierer med gasstypen eller damptypen og konsentrasjonen, og vil også avhenge av trykket og temperaturen. Varme flater vil normalt alltid ha tilstrekkelig energi til å forårsake antennelse.

233

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder En gnist kan derimot inneholde mindre energi enn det som skal til for å antenne blandingen. Gnister kan oppstå i alt aktivt (gnistgivende) elektrisk utstyr. Gnister kan også oppstå ved elektrostatisk oppladning.

o

o

Årsaken til eksplosjonsfaren

Inndeling av væsker i fareklasser

Årsaken til eksplosjonsfaren: Årsaken til eksplosjonsfaren i områdekategori a er at det finnes eksplosjonsfarlige gasser, eller at væsker ved fordamping danner eksplosjonsfarlige gasser eller damper. Væsker som ved fordamping avgir eksplosjons­ farlige gasser eller damper, kalles brannfarlige varer. Når slike væsker er til stede, har vi et eksplosjonsfarlig område i områdekategori a. o

Væskene som er den direkte årsaken til eksplosjons­ faren, deles inn i tre fareklasser: A-væske, B-væske og C-væske. Klasse A: Væsker med flammepunkt på høyst + 23 °C. Klasse B: Væsker med flammepunkt over +23 °C, men ikke over +55 °C. Klasse C: Motorbrensel og fyringsolje med flamme­ punkt over +55 °C, og dessuten væsker som ifølge bestemmelsene skal regnes som brannfarlig vare.

Flammepunkt

Med flammepunkt menes den laveste temperaturen der en brennbar væske - under standardiserte betingelser avgir tilstrekkelig mengde damp til å danne en antennbar blanding av damp og luft. Det er viktig å være oppmerksom på at for eksempel tilsetning av bare 3-4 % bensin (A-væske) i diesel, som er en C-væske, senker flammepunktet til under 23 °C (A-væske). Det finnes flere slike forhold.

I tillegg til flammepunktet er begrepet tenntemperatur viktig, spesielt med tanke på maksimale overflate­ temperaturer på elektrisk utstyr som skal installeres i eksplosjonsfarlige områder.

234

Elektriske anlegg T enntemperatur

6 Eksplosjonsfarlige områder

installasjoner

Med tenntemperatur menes den laveste temperaturen en gass eller damp kan antennes ved under bestemte normerte prøvebetingelser. Hvis eksplosjonsfaren skyldes brennbart støv, har vi områdekategori b. For denne kategorien gjelder: -

Med tenntemperatur for eksplosive støvskyer i kontakt med en varm flate menes den laveste flatetemperaturen som ved en bestemt foreskrevet prøvemetode gir antennelse av støvskyen.

-

Med tenntemperatur for brennbare støvavsetninger på varme flater menes den laveste flatetemperaturen som ved en bestemt prøvemetode gir antennelse av et 5 mm tykt støvlag.

6.2 Områdeklassifisering Soneinndeling Innenfor områdekategori a deles områdene inn i soner etter graden av eksplosjonsfare:

Sone 0 er området der det uavbrutt eller i lengre perioder forekommer en eksplosiv blanding av brennbar gass, damp eller svevende væskedråper og luft. Sone 1 er områder der det leilighetsvis må regnes med at det under normale driftsforhold forekommer en eksplosiv blanding av brennbar gass, damp eller svevende væskedråper og luft. Sone 2 er områder der man kan regne med at det bare unntaksvis og kortvarig forekommer en eksplosiv blanding av brennbar gass, damp eller svevende væskedråper og luft. Frekvens

Merknad: Det er vanskelig å definere frekvens nærme­ re, men som et utgangspunkt kan vi si:

-

Lav frekvens/kort varighet = mindre enn to timer per gang eller 10 timer per år totalt.

235

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

-

Høy frekvens/lang varighet = over 10 % av total prosesstid eller over 1000 timer per år totalt. «Leilighetsvis» må da ligge et sted mellom disse ytterpunktene.

-

Graden av eksplosjonsfare

Graden av eksplosjonsfare vil også være avhengig av hvilke typer utslippssteder vi har: Kontinuerlig

-

der utslipp forekommer uavbrutt eller i lengre perioder. Dette gir normalt sone 0.

Primært

-

der utslipp forekommer leilighetsvis under normale forhold. Dette gir normalt sone 1.

Sekundært

-

der utslipp forekommer unntaksvis og kortvarig. Dette gir normalt sone 2.

Sonetypen - sone 0, sone 1 eller sone 2 - er altså avhengig av

-

frekvensen og varigheten av utslippet typen utslippssted (kontinuerlig, primært sekundært)

eller

I tillegg kan sonetypen være avhengig av ventilasjon (luftbevegelse).

Utstrekningen av sonene er avhengig av

236

-

kjemisk-fysikalske parametere som - konsentrasjon - LEL - flammepunkt

-

prosessbetingede parametere som - trykk og temperatur - utslippshastighet

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige omrader

spesielle parametere som - ventilasjon - fysiske hindringer - klimatiske forhold Figurene 6.3-6.7 viser eksempler på soneinndeling.

Figur 6.3 Lagertank for A-væsker med fast tak

Figur 6.4 Lagertank for A-væsker med flytende tak

237

Elektriske anlegg - installasjoner

I Tankpåfytling

Peiling event. tønkpåfylling

6 Eksplosjonsfarlige områder

Lufterw

Slasjonspumpe

UJ

o‘|

Figur 6.5 Nedgravde tanker med påfylling /lufting

Figur 6.6 Pumper ved for eksempel bensinstasjoner

UVENTILERT LOKALE

Figur 6.7 Rom uten ventilasjon med åpning til soneklassifiserte lokaler Innenfor områdekategori b deles områdene inn etter hvor lang tid den eksplosive støvblandingen fore­ kommer.

238

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

Sone 0 er områder der det uavbrutt eller i lange perioder forekommer betydelige mengder brennbart støv i form av eksplosive støvskyer i luft. Sone 1 er områder der det under normale driftsforhold bare leilighetsvis forekommer betydelige mengder brennbart støv i form av eksplosive støvskyer i luft.

For områdekategoriene c og d har soneinndeling ingen mening.

Godkjenning av inndeling i eksplosjonsfarlige områder Det er eieren av anlegget som er ansvarlig for å utarbeide inndeling i områdekategorier og soner, og det er eieren som skal søke om godkjenning.

Retningslinjer for utarbeiding av slik inndeling er gitt i brosjyren «Retningslinjer for områdeklassifisering» utgitt av DBE (Direktoratet for brann- og eksplosjonsvern), Oljedirektoratet og NVE. Se også vedlegg I i § 808 i forskriftene (FEB).

Kontroll og godkjenning av inndeling i områdekate­ gorier og soner skal etter anleggstypen følge ordning 1 eller ordning 2 angitt under punkt 2 i § 808 i for­ skriftene.

239

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder Ordning 1:

Diektoratet for brann- og eksplosjonsvern (DBE) forestår kontroll og godkjenning. DBE kan, før godkjenning gis, innhente NVE’s uttalelse. Eier oversender de godkjente planer til Elektrisitets-

Anlegg under ordning 1: Under ordning 1 hører anlegg hvor det forekommer brannfarlige varer over en viss mengde og av en viss kvalitet. Eksempler på anlegg under ordning 1: - Petrokjemiske anlegg - Raffinerier - Større tankanlegg - Kjemisk prosessindustri (ikke småindustri) - Eksplosivfabrikker - Bensinstasjoner

Figur 6.8 Ordning 1 - større anlegg

240

6 Eksplosjonsfarlige omrader

Elektriske anlegg - installasjoner

Ordning 2:

Elektrisitetstilsynet (ET), Særlig tilsyn (ST) eller Det lokale eltilsyn (DLE) forestår kontroll og god­ kjenning. ET og DLE (gjennom ET på vanlig måte) eller ST kan innhente NVE’s avgjørelse. NVE kan videre innhente uttalelse fra DBE.

Skisse av ordning 2

Anlegg under ordning 2:

Under ordning 2 hører alle anlegg som ikke kommer inn under ordning 1. Eksempler på anlegg under ordning 2: - Maling- og lakkfabrikker (unntatt større industri) - Anlegg for påsprøyting, avdamping, rensing, ekstraksjon m. v. - Dyptrykksmaskineri - Gass-sentraler - Kloakkrenseanlegg - Hydrogenkjølte elektriske maskiner - Anlegg hvor det foreligger fare for støv­ eksplosjoner (områdekategori b) - Eksplosivlagre - Anlegg med oksygenrike eksplosive atmosfærer (områdekategori d)

Figur 6.9 Ordning 2 - mindre anlegg 241

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

Gassenes egenskaper De gassene som kan forekomme, vil ha ulik tenn­ temperatur, og eieren må skaffe til veie opplysninger om hvilke gasser som forekommer ved et anlegg. Temperaturklasser

De ulike gassene tilhører en av seks temperaturklasser, T1-T6, avhengig av gassenes tenntemperatur.

Inndeling i grupper

Videre er gassene delt inn i grupper: gruppe I, IIA, IIB og IIC. Til gruppe I hører eksplosjonsfarlige gasser som finnes i kullgruver, mens IIA, IIB og IIC brukes for å klassifisere gasser i andre eksplosjonsfarlige områder.

Det er særlig to egenskaper ved gasser eller damper som avgjør hvilken gruppe de skal plasseres i: a) Gassens eller dampens eksplosjonsegenskaper. Det vil si hvilke maksimale spalteåpninger som kan tillates uten at en innvendig eksplosjon i en gass i en utstyrskomponent skal kunne antenne den samme gassen utenfor komponenten. b) Gassens eller dampens tennenergi, det vil si den minste tennenergien gassen kan antennes ved.

Når gassene er kjent, kan vi gå inn i vedlegg II i § 808 i forskriftene. Her kan vi direkte lese av temperaturklassen og hvilken gruppe hver enkelt gass tilhører.

6.3 Elektrisk utstyr for eksplosjons­ farlige soner i områdekategori a Beskyttelsesarter Med beskyttelsesart mener vi ulike typer kapslinger og/eller forskjellige konstruktive prinsipper som skal hindre at elektrisk utstyr skal forårsake eksplosjon, eller at en utvendig eksplosjon skal sette elektrisk utstyr ut av funksjon.

242

6 Eksplosjonsfarlige områder

Elektriske anlegg - installasjoner

De aktuelle beskyttelsesartene er: Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex Ex

d e ia ib p o q m s n

Eksplosjonssikker utførelse Tennsikker utførelse Egensikker utførelse Overtrykkskapsling Oljefylt utførelse Sandfylt utførelse Innstøpt utførelse Spesialutførelse Utstyr spesielt beregnet for sone 2

Ex ia er en utførelse som gjør at den elektriske kompo­ nenten ikke vil antenne en eksplosiv atmosfære selv ved en kombinasjon av to feil (kortslutning og brudd), mens Ex ib ikke skal kunne gi antennelse ved én feil.

Beskyttelsesarten vil vanligvis være bestemt av det elektriske utstyret, som kan deles inn i tre ulike typer etter om de danner gnist eller ikke, eller om det er registrerende utstyr som arbeider med lav energi.

Aktivt utstyr

Ex d-utførelse: Utstyr som kan danne gnist, såkalt aktivt utstyr, kan monteres (bygges inn) i en kapsling som kan tåle en indre eksplosjon av en eksplosiv blanding som har trengt inn i kapslingen, uten at den indre forbrenningen sprer seg gjennom spalter eller åpninger i kapslingen ut til den omgivende eksplosive atmosfæren.

Kapslingen betegnes Ex d (eksplosjonssikker utførelse). Det er egentlig en misvisende betegnelse, ettersom ingen kapsling er eksplosjonssikker. Den engelske betegnelsen «flameproof enclosure» og den tyske be­ tegnelsen «Driickfeste Kapslung» stemmer bedre med virkeligheten.

Konstruksjonsprinsippet består i at gjengene på tilkomstluken danner en spalteåpning (den må ikke skrus fast til eller forsynes med gjengeteip e.l.). Ved en trykkstig­ ning i kapslingen (på grunn av en eksplosjon) vil gassen strømme ut gjennom spalteåpningen langs gjengene,

243

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

rundt og rundt, for til slutt å strømme ut i den utenfor­ liggende atmosfæren. Når gassen strømmer rundt og rundt langs gjengene, blir den avkjølt så mye at den ikke vil antenne den omgivende atmosfæren. En Ex d-kapsling kan altså ikke være i tett utførelse.

På grunn av de mekaniske påkjenningene er slike kapslinger laget av støpejern, messing, bronse eller liknende legeringer.

Figur 6.10 Eksplosjonssikker utførelse Skader eller rust (korrosjon) på gjengene kan føre til at gassen hopper over fra gjenge til gjenge. Den får da ikke den tilsiktede avkjølingen og kan dermed forårsake antennelse av atmosfæren utenfor.

Spalteåpningen kan iblant være formet på andre måter enn som gjenger. Hver enkelt Ex d-kapsling og utstyr som skal brukes i sone 0 eller 1, er forsynt med et eget prøvebevis (sertifikat). Vi kan ikke gjøre noen som helst forandring eller bearbeiding av en slik kapsling. Dette kan bare

244

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige omrader

gjøres ved et autorisert verksted. Den må monteres og tilkoples etter forskriftene.

Passivt utstyr

Ex e-utførelse: Utstyr som ikke danner gnist, såkalt passivt utstyr, monteres vanligvis inn i en tett kapsling der det er benyttet spesielle metoder, slik at vi får større sikkerhet mot utillatelige temperaturer. Slikt utstyr betegnes Ex e (tennsikker utførelse).

Det utstyret det vanligvis er snakk om her, er transfor­ matorer, kortslutningsmotorer og lysarmaturer. Videre brukes vanligvis kapslingen som koplingsboks. I lysarmaturer er kapslingen forsynt med en mikrobryter, som i seg selv er Ex d-kapslet. Når vi skal åpne armaturen, må vi først oppheve påvirkningen på mikrobryteren, og armaturen gjøres spenningsløs før vi åpner den. Dette er egentlig en Ex de-utførelse.

For motorer, transformatorer o.l. kan vi bruke temperaturfølere eller termiske releer med tilpasset utløsekurve, som beskytter apparatene mot for høye temperaturer. Vi må ikke montere inn mer utstyr, eller annet utstyr, enn det som er angitt i sertifikatet.

Kombinert kapsling for mindre aktivt utstyr

Ex de-utførelse: I de senere årene er det utviklet en spesiell utførelse i glassfiberarmert polyester (plast) som kombinerer Ex d og Ex e for aktivt utstyr som små brytere, trykknapper, signallamper og liknende mindre utstyr.

Dette er i prinsippet løst på den måten at selve brytekammeret gjøres så lite som mulig og kapsles hermetisk inn i en plastkapsling med støpte gjennomføringer ut til koplingsklemmene. Denne plastkapslingen har så lite volum at selv om den ble fylt med en eksplosiv gassblanding som ble antent, ville energien i eksplo­ sjonen (puffen) være så liten (på grunn av lite volum) at kapslingen ikke ville ta skade. Eksplosjonen ville heller ikke klare å antenne en utvendig eksplosiv atmosfære. Kapslingen er altså en Ex d-kapsling. Denne Ex d-kaps-

245

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

lingen er så plassert inne i en Ex e-plastkapsling, som også tjener som koplingsboks.

Denne kombinerte kapslingen har svært mange fordeler framfor den tradisjonelle Ex d-kapslingen. Den er mye enklere å montere, gir små eller ingen korrosjonsproblemer, er lettere i vekt, er billigere osv. Denne kapslingen, som har tysk og fransk opprinnelse, har langt på vei fortrengt den mer bastante Ex d-kapslingen (engelsk og amerikansk opprinnelse), spesielt for mindre utstyr.

Store brytere, energiforsyningsenheter o.l. må fremdeles bygges inn i store Ex d-kapslinger.

Lav energi

Ex i-utførelse: I en del tilfeller skal utstyret bare registrere en eller armen tilstand eller verdi, for eksempel temperatur, trykk, nivå eller strømning. Til slike målekretser benyttes det en utførelse med så lav energi at en eventuell gnist ikke klarer å antenne en omsluttende eksplosiv atmosfære. Denne utførelsen har ingenting med kapslingen å gjøre. Det er en strømkrets som under normal drift (bryting eller slutting av strømkretsen) eller ved spesifiserte feil (for eksempel kortslutning eller jordfeil) under spesifiserte prøvebetingelser, ikke kan frambringe gnister eller oppvarming av en slik art at den elektriske strømkretsen kan antenne eksplosive blan­ dinger av de gassene eller dampene den er beregnet for. Utførelsen betegnes Ex i (egensikker utførelse).

Ex ia og Ex ib

Utførelsen finnes i to versjoner: Ex ia og Ex ib. Utstyr i Ex ia-utførelse skal ikke kunne forårsake antennelse under normal drift, ved en enkelt feil, eller ved enhver kombinasjon av to feil. Utstyr i Ex ib-utførelse skal ikke kunne forårsake antennelse under normal drift eller ved en enkelt feil.

Prøvebevis

Utførelsen skal i hvert enkelt tilfelle, for sonene 0 og 1, forsynes med prøvebevis (sertifikat).

246

6 Eksplosjonsfarlige omrader

Elektriske anlegg - installasjoner

Kort­ slutning

Figur 6.11 Ex ia-utstyr og Ex ib-utstyr plassert i forhold til tennkurven for en gass Sikker sone

Sone 0 eller 1

Zener-barriere, eller såkalt begrensnlngsutstyr

Måleutstyr for - temperatur - trykk - nivå - strømning osv.

Signal­ behandling

Kort som inneholder begrensnlngsutstyr for ulike målekretser montert på en skinne Eksempel på en zener-barriere:

Sikring Ex-sone

Figur 6.12 Prinsippet for en egensikker krets

Overtrykkskapslinger

Ex p-kapsling: Istedenfor å lage eksplosjonssikre kapslinger, Ex dkapslinger, for aktivt utstyr kan utstyret plasseres i overtrykkskapslinger. Dette er en utførelse av elektrisk utstyr der eksplosive blandinger av gasser eller damper er forhindret fra å trenge inn i kapslingen ved at det inne i kapslingen opprettholdes et overtrykk av luft, inertgass eller annen egnet gass som ikke er brennbar,

247

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

og som ikke underholder forbrenning bedre enn luft. Denne utførelsen betegnes Ex p (overtrykkskapsling).

Det kan også være aktuelt å sette hele rom eller bygningsdeler under overtrykk, slik at rommene er sikre områder så lenge overtrykket opprettholdes. Denne metoden er særlig aktuell for tavlerom, kontrollrom og boligmoduler om bord i plattformer, om bord i skip og i petrokjemiske industrianlegg. Skulle trykket forsvinne, må den ordinære strømtilførselen til disse rommene brytes, og bare det utstyret som er godkjent for ved­ kommende sone (uten overtrykk), kan fortsatt være innkoplet.

Kontinuerlig fortynning: Et annet prinsipp er å tilføre så mye luft at et utslipp inne i området ikke forårsaker konsentrasjoner som overskrider den nedre eksplosjonsgrensen.

Olje - slokkemiddel for lysbuer

Sandfylt utførelse

248

Ex o-utførelse: Spesielt i forbindelse med startere o.l. kan det være aktuelt å bruke olje som slokkemiddel for lysbuer. I elektrisk utstyr i Ex o-utførelse (oljefylt utførelse) er alle deler der det kan oppstå lysbuer under normal drift, nedsenket i olje i tilstrekkelig dybde til å forhindre antennelse av eksplosive blandinger av gasser eller damper som finnes over oljeoverflaten. Alle andre elektriske deler, det vil si der lysbuer ikke oppstår under normal drift, er enten nedsenket i olje eller beskyttet etter en annen anerkjent metode. Ex q-utførelse: I blant annet sikringer brukes det kvartssand e.l. som slokkemiddel for lysbuer. En utførelse av elektrisk utstyr der alle elektriske deler er fullstendig omgitt av en masse av kvartssand eller et annet pulvermateriale, slik at en lysbue som oppstår inne i kapslingen ikke vil kunne antenne eksplosive gasser eller damper utenfor kapslingen, verken ved at flammer trenger ut gjennom kapslingen eller ved overoppheting av kapslingen, under de forhold som utstyret er beregnet for, betegnes Ex q (sandfylt utførelse). Et eksempel på Ex q-utførelse er kondensatorer for fasekompensering i lysrør osv.

6 Eksplosjonsfarlige omrader

Elektriske anlegg - installasjoner

Innstøpt utførelse

Spesialutførelse

Spesielt for sone 2 og passivt utstyr

Ex m-utførelse: Dette er en utførelse der de delene som kan antenne en omgivende eksplosiv atmosfære, er støpt inn i en masse, slik at atmosfæren ikke kan antennes. Ex s-utførelse: Ex s-utførelse (spesialutførelse) er en utførelse som ikke tilfredsstiller kravene til noen bestemt beskyttelsesart, men der det er tatt spesielle konstruktive forholdsregler for å gi utstyret en tilsvarende sikkerhet som ved de øvrige beskyttelsesartene, og der prøveinstitusjonen har prøvd og vurdert utstyret for bruk under samme forhold som de øvrige beskyttelsesartene er utprøvd under. Ex n-utførelse: Utstyr laget i denne utførelsen er spesielt beregnet for sone 2 og passivt utstyr.

Gruppeinndeling Elektrisk utstyr for eksplosjonsfarlige områder deles inn i grupper tilsvarende gruppeinndelingen for de gassene som er angitt i avsnittet «Gassenes egenskaper».

Gruppe I for bruk i kullgruver Gruppe II for bruk i andre eksplosjonsfarlige områder

Ex i og Ex d

Elektrisk utstyr i egensikker utførelse (Ex i) og i eksplosjonssikker utførelse (Ex d) for gruppe II deles videre inn i tre undergrupper - IIA, IIB og IIC avhengig av hvilke gasser eller damper utstyret er beregnet for. I Tyskland har man tidligere operert med gruppebetegnelsene 1, 2 og 3n istedenfor IIA, IIB og IIC.

Se vedlegg II i § 808 i forskriftene

Se vedlegg II i § 808 i forskriftene.

249

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

Maksimal overflatetemperatur - temperaturklasser Med maksimal overflatetemperatur for elektrisk utstyr menes den høyeste temperaturen som kan oppstå under normal drift ved de ugunstigste driftsforholdene på en hvilken som helst overflate som eksplosive blandinger av gasser eller damper kan komme i kontakt med, og som dermed kan føre til fare for antennelse av den omgivende atmosfæren. Ex d-utførelse

For Ex d-utførelse er det tilstrekkelig å ta i betraktning den ytre overflaten. For de øvrige beskyttelsesartene er indre overflater like viktige, hvis gassene eller dampene har atkomst til overflatene. Maksimal overflatetempera­ tur for elektrisk utstyr i gruppe I er 200 °C.

Elektrisk utstyr i gruppe II

Elektrisk utstyr i gruppe II deles inn i temperaturklassene T1-T6. Overflatetemperaturen for elektrisk utstyr i gruppe II skal ifølge IEC-normene ikke oversti­ ge disse verdiene: TI T2 T3 T4 T5 T6

Tenntemperatur

-

450 300 200 135 100 85

°C °C °C °C °C °C

Tenntemperaturen for de aktuelle gassene må være høyere enn disse overflatetemperaturene. En eldre tysk betegnelse for temperaturklasser var G1-G5. Det er ikke helt overensstemmelse mellom T1-T6 i IEC-normene og G1-G5 i VDE-normene.

Vedlegg II i § 808 i forskriftene viser tenntemperaturene for en del gasser. Vedlegg III viser tenntemperaturene for en del støvskyer og støvlag.

250

6 Eksplosjonsfarlige omrader

Elektriske anlegg - installasjoner Temp. *C (EUR) —

IEC/CENELEC NVEs § 808 NEN 110.83 til NEN 116.83

------

VDE 0171/2.61 (Tidl, tysk standard som det meste av det tyskbyggde utstyr hittil er merket etter?)

ANSI/NFPA No.70-1978 (Ny amerikansk standard, National Electric code 1978, table 500-2)

Temp. T (AM)

Minimum tenn-temp. til den gass som utstyret tillates for Min tenn temp.

Eksplosjonsklassen

Gas ignition temp.

5(xr

Temperaturk! asser (NVE § 808.4.3)

'Zundgruppe*

Temp Identification

Num ber.

Maks overflatetemp.(Max. Surface Temp.jv/omgivende temp. + 40*C

Figur 6.13 Oversikt over temperaturklasser i for­ skjellige normer

251

Elektriske anlegg - installasjoner

6 Eksplosjonsfarlige områder

Gruppe Gass/damp eller væske

1

IIA

TenntemTemperatur peratur•c klasse

Eksplosjonsgrenser g/m! Nedre

Øvre

Metan..........................

595

maks 200“ C

gass

0,5

33

100

Acetaldehyd................ Aceton ................... Ammoniakk ............... Amyl acetat................. i-Amyl acetat.............. Amyl alkohol ..............

140 535 630 375 380 300

T4 TI Tl T2 T2 T3

—4-

—

|

AVSUv

I2o[

_6__

II

II

o

en ’cn

II

II

en

II

E E E

ll

X X X

co cn Y = 6H H 2,45 Av tabellen på side 467 går det fram at armaturen har BZ-nummer 6. Vi må nå gå inn i en tabell for blendingstall, klasse BZ 6, i IES Technical Report No. 10, som er nevnt tidligere. Se tabell på figur 9.25, side 475.

Ser vi rommet på tvers, vil romdimensjonene være X 6H og Y = 4/7, for X er alltid på tvers av synsretningen.

Ukorrigert blendingstall

Ut fra tabellen finner vi de ukorrigerte blendingstallene for de to tilfellene, og vi velger det ugunstigste (høy­ este), for vi går ut fra at aktivitetene i rommet foregår i begge retninger. Vi har denne lysstrømfordelingen: opp 11 %, ned 89 %. Refleksjonsfaktorene for tak, vegger og golv er 50 %, 30 % og 20 %.

For X 4H og Y 6H finner vi de ukorrigerte blend­ ingstallene 26,7 og 24,3 under henholdsvis null og 25 % opp. For 11 % får vi ca. 25,7. For X 6H og Y 4H må vi interpolere mellom X 4H og 8H, og mellom null og 25 % opp. For 11 % får vi nå ca. 24,6. Vi må velge det ugunstigste blendingstallet, som er 25,7.

Korrigeringer

Armaturen som er valgt, har en lysfordelingskurve som er praktisk talt rotasjonssymmetrisk. Vi slipper dermed å korrigere for asymmetri (de to rubrikkene lengst til høyre i tabellen for BZ-6). Vi må imidlertid korrigere

475

Elektriske anlegg - installasjoner

9 Belysning

for lysende areal, som er 1680 cm2. Det gir -3,3 ut fra kurven på figur 9.26. Vi må også korrigere for nedadrettet lysstrøm: 6 000 • 0,64 3 840 Im. Ut fra kurven finner vi +3,3.

Videre korrigerer vi for monteringshøyde over 1,2 m. H 2,45 m. Ut fra kurven finner vi -0,25. Tabellen for klasse BZ-6 har en refleksjonsfaktor på 14 % for golv. I tillegg finnes det en egen tabell med korreksjonsfaktorer for 30 % golvrefleksjon. Vi opererer med 20 %. I vårt eksempel ville 30 % gitt en reduksjon i blendingstallet på ca. 2,1 når vi inter­ polerer. For 20 % blir reduksjonen ca. 0,8.

[ALÉ « o,8' 1 16 J

Endelig blendingstall

Til slutt finner vi det endelige blendingstallet: Ukorrigert blendingstall Korreksjon for lysende areal lysstrøm (nedad) høyde golvrefleks Endelig blendingstall

474

25,7 - 3,3 +3,3 - 0,25 - 0,8 24,65

9 Belysning

B l e n d i n g s t a l l : K la s s e

BZ-

Elektriske anlegg - installasjoner

Figur 9.25 Tabell over blendingstall

475

Elektriske anlegg - installasjoner

9 Belysning

Luxtabellen angir et blendingstall på 25 for industri­ lokaler o.l. for grovere arbeid, slik at den valgte armaturen i dette tilfellet skulle tilfredsstille kravene til blending. Lysende areal:

Nedadrettet lysstrøm:

Im morn

__

40 000 30000 2 0000

~L r

IOOOO 7 000

5000 4 000 3 000 2000

700 500 400 300

200

I00 0-2 -4 -6 -8 -10 *12

-6-4'2

Korreksjonsverdier

Monteringshøyde over 1,2 m:

30 % golvrefleksjon: Korreksjon for rom med 30 % golvrefleksjon. Klasse BZ-6. L ysr> l r ø m f o r d e 1 i n q

R o mdim.

X

2H

4H

8H

1ZH

?;

2 5?;

5 0?;

7 5?;

ioo?;

7 5?;

50?;

2 5?;

o

opp ned

Korreksjonsf aktorer

Y 2H

1 , 2

0,8

0,7

0,6

3H

1 , 3

1,1

0 , 8

0,6

ZiH

1 , 4

1,1

0,8

0,6

6H

1 , 5

1 , 2

0,8

0,6

8H

1 , 6

1 , 2

0,9

0,7

1 2H

1 , 7

1 , 3

0.9

0,7

2H

1 , 4

1 , 1

0,8

0,7

3H

1 , 7

1 , 3

0 , 9

0,7

4H

2 , 0

1 , 5

1 , o

0 , 8

6H

2 , 4

1 , 6

1 , 1

0,9

8H

2,4

1 , 7

1 , 2

0,9

1 2H

2,4

1 , 8

1 , 3

0,9

4H

2 , 4

1 , 7

1 , 2

0,9

6H

2 , 5

1 , 8

1 , 3

1 , o

8H

2,6

1 . 9

1 , 5

1 , o

1 2H

2 , 8

2,0

1,6

1 , 1

4H

2 , 4

1 , 8

1 , 3

0,9

2 , 6

1,9

1 , 5

1 , o

2 , 8

2,0

1 , 6

1 , 1

2 , 9

2 , 1

1 , 7

1 , I

BH 1 2H

Figur 9.26 Korreksjonskurver og korreksjonstabell for beregning av blendingstall

476

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

10 Motorinstallasjoner 10.1 Generelt Trefaset kortslutningsasynkronmotor

Det vi vanligvis tenker på når vi snakker om elektro­ motorer, er den trefasede kortslutnings-asynkronmotoren. Det er i utgangspunktet denne motoren som blir behandlet i dette kapitlet, og da først og fremst ut fra et anleggsteknisk synspunkt. Vi vil således ikke i særlig grad komme inn på den teoretiske behandlingen av prinsippet og virkemåten for denne motoren her, bare kort gjennomgå motorprinsippet. For mer inngåen­ de studier om disse forhold, henviser vi til annen spesiallitteratur.

Motorprinsippet Strømførende leder i et magnetisk felt

En strømførende leder i et magnetisk felt påvirkes av en kraft F

B - I l [N]

B / /

den magnetiske flukstetthet strømmen i lederen lengden på lederen i feltet

der

Figur 10.1 Motorprinsippet

tXll

Elektriske anlegg - installasjoner

Venstrehåndsregel (motorregel)

10 Motorinstallasjoner

Kraftretningen kan vi bestemme ved hjelp av venstre håndsregelen: Plasser venstre hånd langs den strømførende lederen med fingrene i strømretningen og slik at feltet går inn i håndflaten. Tommelfingeren vil nå vise kraftretningen.

Motindusert spenning

Er lederen bevegelig, flytter den seg i kraftretningen. I lederen induseres det da en spenning

E -- B • l • v [V]

der B = den magnetiske flukstettheten l --- lengden på lederen i feltet v hastigheten til lederen

Denne spenningen motvirker bevegelsen, det vil si at den har motsatt retning i forhold til den påtrykte spen­ ningen U. E kalles derfor ofte motindusert spenning. Strømmen motoren trekker

Dersom R er resistansen i lederen, gjelder dette ut­ trykket for strømmen I:

I

[A]

Bremses lederens bevegelse ved at den mekaniske be­ lastningen øker, reduseres hastigheten v og dermed også den motinduserte spenningen E. Dette fører til at strømmen I øker, og når / øker, øker også kraften E. Når det mekaniske arbeidet lederen utfører øker, må dette altså kompenseres med større tilførsel av elektrisk energi.

478

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Prinsippet for en trefaset vekselstrømsmotor Feltets bevegelse

Når det trefasede feltet (N) beveger seg rundt statoren, induseres det en strøm i rotorstavene, som vist som induksjonsprinsippet på figur 10.2.

retning

Figur 10.2 Feltets- og lederens (ankerets) bevegelse Lederens bevegelse

Den strømførende lederen som befinner seg i det trefasede feltet, blir utsatt for en kraft F, som vist som motorprinsippet på figur 10.2.

Sakking

Dersom lederen hadde beveget seg like fort som feltet, ville det ikke blitt indusert noen strøm i lederen, og den ville ikke blitt utsatt for noen kraft. Derfor vil lederen alltid bevege seg noe saktere enn det feltet gjør. Dette kalles sakking. Jo større belastning, desto større sakking, og desto større blir altså den induserte strømmen i rotorstavene, og kraften F vil øke. Den induserte strømmen i rotorstavene bestemmer i sin tur størrelsen på den strømmen motoren trekker fra nettet. Dette kan blant annet forklares ut fra transformatorprinsippet.

Andre motortyper Hastighetsregulering

De fleste motordrifter krever ikke hastighetsregulering. I noen tilfeller har vi imidlertid behov for to eller tre hastigheter, og iblant har vi også behov for trinnløs hastighetsregulering. Foruten den normale utførelsen med én hastighet, kan den trefasede korslutningsasynkronmotoren være viklet som en polomkoplbar motor for to hastigheter, i sjeldnere tilfeller for tre hastigheter, eller som en Dahlander-viklet motor for to

479

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

hastigheter. Det finnes også motorer med en kombina­ sjon av en separat vikling og en Dahlander-vikling for tre hastigheter.

Der vi må kunne frekvensomformeren metode, spesielt på normale utførelsen asy nkronmotoren.

regulere hastigheten trinnløst, tar mer og mer over som reguleringsgrunn av at vi her kan bruke den av den trefasede kortslutnings-

Motoren skulle således kunne dekke de aller fleste driftsformer og bruksområder, bortsett fra i enfasenett og i likestrømsnett. Spesialmotorer

Det finnes imidlertid mange andre motortyper - både for enfaset strøm, trefaset strøm og likestrøm - som dekker en mengde spesielle driftsformer og bruksområ­ der. Før vi fortsetter med den trefasede kortslutningsasynkronmotoren, skal vi ganske kort gi en oversikt over de vanligste av de andre motortypene med bruks­ områder, driftsegenskaper og eventuelle fordeler og ulemper for hver enkelt motortype.

Enfasemotorer

Av enfasemotorer er det først og fremst disse utførelsene som er aktuelle: 1 2 3 4 5

Enfaset seriemotor Repulsjonsmotor Skyggepolsmotor Enfaset asynkronmotor Enfaset synkronmotor

I tillegg finnes det en del enfasemotorer som vi ikke behandler her, blant annet trinnmotorer, servomotorer og elektronikkmotorer.

Trefasemotorer

Av trefasemotorer finnes blant annet disse utførelsene: 6 Trefasemotor som er tilsluttet et enfaset nett ved hjelp av en Steinmetz-kopling 7 Sleperingsmotor 8 Synkronmotor (autosynkronmotor)

480

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

I tillegg har vi blant annet den trefasede kommutatormotoren og lineærmotoren, som vi ikke behandler her.

Likestrømsmotorer

De mest aktuelle likestrømsmotorene er: 9 Seriemotor 10 Shuntmotor II Fremmedmagnetisert motor

Dessuten finnes kompoundmotoren, en kombinasjon av serie- og shuntmotor, men som vi heller ikke tar for oss her. Den har etter hvert mistet sin betydning, blant annet på grunn av prisen.

Enfaset seriemotor En likestrøms-seriemotor endrer ikke dreieretning når klemmene i motoren skifter polaritet, for strømretningen skifter da både i ankeret og i magnetviklingen. Denne motoren kan derfor drives med vekselstrøm. En serie­ motor for vekselstrøm skiller seg i prinsippet ikke fra en seriemotor for likestrøm. Noen konstruktive avvik finnes det likevel.

Prinsippskjema for en enfaset seriemotor

Figur 10.3 Enfaset seriemotor

Bruksområde: Småmotorer opp til ca. 1/4 kW benyttes i barbermaskiner, symaskiner, støvsugere, håndboremaskiner osv. Motortypen har høyt startmoment, og turtallet faller sterkt ved økende belastning. Den starter normalt uten igangsetter.

481

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Repulsjonsmotor Denne motoren har en enfaset statorvikling tilsluttet nettet. Ankeret er et vanlig likestrømsanker, men børstene er kortsluttet. Når børstene står i den nøytrale sonen, vil motoren stå stille, mens den vil starte når børstene dreies bort fra den nøytrale sonen. Dreieretningen bestemmes av hvilken retning børstene dreies, og dreiemomentet og hastigheten øker jo lenger børstene dreies bort fra den nøytrale sonen.

Maks. 70-80°

Figur 10.4 Repulsjonsmotor

Repulsjonsmotoren har karakteristikk som en seriemotor. Økt belastning reduserer turtallet.

Bruksområde: Små motorer opp til ca. 1/3 kW benyttes for eksempel i kjøleskap, elte- og røremaskiner, stempelpumper osv.

Skyggepolsmotor Dette er en liten enfaset vekselstrømsmotor med asynkront turtall for effekter fra 0,1 til 100 W. Den brukes for eksempel i leketøy, hårtørkere, enkelte kontormaskiner og små vifter. Startmomentet er lavt, 40-50 % av merkemomentet, og virkningsgraden og effektfaktoren er dårlig.

Den induserte strømmen i kortslutningsringen fram­ bringer et svakt magnetisk felt som er tidsforskjøvet i forhold til hovedfeltet, og til sammen produserer disse to feltene et svakt dreiefelt.

482

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Figur 10.5 Skyggepolsmotor

Enfaset asynkronmotor Statoren er forsynt med en hovedvikling og en hjelpevikling (startvikling). De kan være topolte, firepolte, sekspolte osv. Ankeret er utført som et kortslutningsanker.

Motor med resistans i hjelpeviklingen. Opptil ca. 1/4 kW. Bruksområde: ventilatorer, kontormaskiner osv. Vesentlig billigere enn repulsjonsmotorer og enfasede seriemotorer, og gir dessuten mindre støy.

Motor med kondensator i hjelpeviklingen. Iblant utført med en ekstra kondensator som ligger inne permanent. Opptil ca. 3/4 kW. Høyere startmoment, avhengig av kondensatorstørrelsen. Bruksområde: plenklippere, ulike trebearbeidings maskiner osv. Dyrere enn motor med resistans.

Figur 10.6 Enfaset asynkronmotor

485

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Under starten vil hjelpeviklingen frambringe et dreiefelt i motoren når disse betingelsene er oppfylt:

1 2

Feltet fra hjelpeviklingen skal stå vinkelrett på feltet fra hovedviklingen (90 elektriske grader). Feltet fra hjelpeviklingen skal være forskjøvet 1/4 periode i forhold til feltet fra hovedviklingen.

Hjelpeviklingen kan enten utføres med stor resistans i forhold til hovedviklingen, eller man kan kople en kondensator i serie med hjelpeviklingen. Strømmen i hjelpeviklingen blir dermed forskjøvet ca. 90 ° (elek­ triske) i forhold til hovedviklingen, og det oppstår et dreiefelt i starten.

Dreiemomentet er mindre i starten enn ved drift, så disse motorene må startes med liten last. Når motoren først er i gang, vil den fortsette å gå uten hjelp av hjelpeviklingen, og hjelpeviklingen blir da også vanligvis frakoplet, for eksempel ved hjelp av en sentrifugalbryter.

Enfaset synkronmotor

s

Rotor

Figur 10.7 Prinsippet for den enfasede synkronmotoren

Statoren og rotoren har et like antall tenner, for eksem­ pel 16 eller 18 for grammofonmotorer og 30 for synkronur. Tennene i rotoren er permanente magneter, mens tennene i statoren magnetiseres med vekselstrøm. Motoren må startes for hånd, og den beveger seg en tann fram for hver gang statoren skifter polaritet (to tenner for hver periode), idet rotorpolene hele tiden vil følge statorpolene etter hvert som de skifter polaritet.

484

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

Steinmetz-kopling av trefasemotor Ved denne metoden kan vanlige trefasede asynkron­ motorer brukes på et enfaset nett. Metoden er mye brukt, blant annet i større verktøymaskiner, elektriske hageredskaper, sementblandemaskiner osv.

v • 3 R

C =—— ’ C

x

• 2 9

37

[pF] for 1000 og 1500 r/min.

^F] f0r 3000 r/min.

der x = motorens ytelse i W ved 220 V

Figur 10.8 Steinmetz-kopling av en trefasemotor til­ sluttet et enfaset nett. Motoren er koplet i trekant.

Ved å kople inn en kondensator parallelt med den ene viklingen får vi de tre feltene forskjøvet så mye i for­ hold til hverandre at det oppstår et dreiefelt. På grunn av at vinkelen mellom de tre feltene ikke er nøyaktig 120°, vil det frambrakte dreiefeltet ikke ha en konstant verdi, men variere mellom et maksimum og et minimum. Motoren har dermed et mindre startmoment enn om den var tilsluttet et trefaset nett på vanlig måte.

Motoren kan også koples i stjerne.

Figur 10.9 Stjernekopling av trefasemotor i Steinmetzkopling

485

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Kondensatorens størrelse er den samme som vist for trekantkopling.

Trefaset sleperingsmotor Denne motoren har et viklet anker som er stjernekoplet og ført ut på sleperinger. Via børster er det forbundet til regulerbare motstander i serie med hver av faseviklingene i rotoren. Disse motstandene skal begrense rotorstrømmen i starten og er koplet i stjerne. De blir gradvis koplet ut i løpet av igangsettingsperioden til rotoren er helt kortsluttet, og det kan foregå trinnløst eller i trinn. Omkoplingen kan skje manuelt eller ved hjelp av kontaktorer. Statorviklingene er som i en vanlig trefaset asynkronmotor. Fordeler ved denne motoren er at vi får redusert start­ strømmen, samtidig som vi får større startmoment i for­ hold til en kortslutnings-asynkronmotor. En motor med igangsetter er imidlertid vesentlig dyrere enn en uten.

Figur 10.10 Trefaset sleperingsmotor

Sleperingsmotorer er spesielt egnet der vi har tung start, for eksempel i kraner o.l.

486

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Trefaset synkronmotor En synkrongenerator kan gå som motor vecl at statorviklingene trekker strøm fra nettet, mens polhjulet på vanlig måte magnetiseres med likestrøm. Turtallet er bestemt av poltallet. f n = — P

[s '] (omdreininger per sekund)

der

f p =

frekvensen [Hz] antallet polpar

Synkronmotoren kan ikke starte av seg selv, men må bringes opp i synkront turtall enten ved hjelp av en startmotor eller ved såkalt autosynkronstart. Ved varier­ ende belastning vil motoren gå med konstant turtall. Hvis vi under drift endrer motorens magnetiserings­ strøm, vil motoren forbruke eller avgi reaktiv effekt. Hvis motoren overmagnetiseres, vil den virke som en kapasitiv belastning. Hvis den undermagnetiseres, vil den virke som en induktiv belastning. Synkronmotoren brukes da også i forbindelse med fasekompensering av høyspenningsoverføringslinjer.

Ellers brukes slike motorer normalt bare i forbindelse med større drifter, vanligvis i høyspenningsanlegg, for de krever sakkyndig betjening.

Likestrøms-seriemotor En seriemotor har feltviklingen i serie med ankeret, og turtallet er omvendt proporsjonalt med feltet (fluksen):

487

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Seriemotoren må derfor aldri kjøres på tomgang ved full spenning, ettersom feltet er svakt på tomgang. Under start begrenses strømmen av en igangsettermotstand 7?jg, som også kan fungere som hastighetsregulator, men med store effekttap som resultat. Ved å regulere spenningen over for eksempel en tyristorenhet kan hastigheten reguleres uten tap.

Figur 10.11 Prinsippet for en seriemotor

Dreiemomentet øker svært mye, mens hastigheten er sterkt fallende med økende last. Seriemotoren egner seg utmerket til drift av baner, heiser og liknende innretninger som krever stort dreie­ moment ved stor last uten risiko for at motoren skal gå i stå.

En ulempe er at likestrømsmotorer er generelt svært dyre og krever mye vedlikehold.

Likestrøms-shuntmotor Her er feltviklingen koplet parallelt med ankeret. Det gjør at feltet ikke varierer med belastningen. Turtallet er praktisk talt konstant, mens dreiemomentet stiger ganske mye med økende last. Hastigheten kan reguleres ved for eksempel å regulere feltet med en regulerbar motstand i serie med feltviklingen. I dag er det mer vanlig å mate slike motorer via en tyristorenhet, og ved å regulere spenningen reguleres også hastigheten.

488

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

tShuntvikling (feltvikling)

Figur 10.12 Prinsippet for en shuntmotor

Shuntmotoren var mye brukt sammen med tyristorstyring der man ønsker trinnløs hastighetsregulering, for eksempel i forbindelse med valseverk, papirmaskiner, oljeboring osv. Shuntmotoren er en spesialutførelse av fremmedmagnetisert motor.

Ulempene er høy pris og mye vedlikehold.

Fremmedmagnetisert motor Denne motortypen er nå den mest brukte likestrømsmotoren i industrien.

Figur 10.13 Fremmedmagnetisert motor

489

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Turtallsreguleringen kan skje på tre ulike måter: 1 Rotorspenningsregulering 2 Feltregulering 3 Som for shuntmotor, beskrevet tidligere

Rotorspenningsregulering

Rotorspenningsregulering vil si at rotorspenningen U.d varieres, mens magnetiseringsspenningen Um er kon­ stant. Denne reguleringsmetoden benyttes blant annet i kraner, heiser, valseverk og papirmaskiner.

Figur 10.14 moment

Turtallskarakteristikk ved konstant dreie­

Feltregulering vil si at rotorspenningen U.d er konstant, mens magnetiseringsspenningen Um varieres. Denne reguleringsmetoden benyttes blant annet i forbindelse med oppsnelling av tråd og i rullemaskiner.

Figur 10.15 Turtallskarakteristikker ved feltregulering

Mister vi feltet, vil en motor uten last ruse.

Kombinert felt- og rotorspenningsregulering

490

Rotorspenningsregulering og feltregulering kan sam­ menfattes som vist på figur 10.15.

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner Rotorspenningsregulering

M p

Feltregulering

Figur 10.16 Moment og effekt som funksjon av rotorspennings- og feltregulering

Når turtallet er lavere enn merketurtallet nn, kan motoren belastes med merkemomentet Afn. Ved høyere turtall må vi bruke feltregulering, men da må dreiemo­ mentet reduseres. Feltreguleringen skjer ved konstant effekt Pn, og det er denne som begrenser dreiemomentets størrelse: Pn

2 ir n M

Shuntmotor

Når turtallet reguleres på samme måten som for en shuntmotor med konstant rotorspenning og konstant magnetiseringsspenning, får motoren de samme egen­ skapene som en shuntmotor (forklart tidligere). Det er årsaken til at fremmedmagnetiserte motorer fremdeles feilaktig blir kalt shuntmotorer.

Merking av likestrømsmotorer

Merking på likestrømsmotorer:

A1-A2 F1-F2 D1-D2 B1-B2 C1-C2 E1-E2

rotorvikling vikling for separat magnetisering serievikling (stabiliseringsvikling) kommuteringsvikling kompensasjonsvikling shuntvikling

Dersom samtlige uttak med sifferet 1 (Al, Fl osv.) koples til samme polaritet, enten pluss eller minus, og uttak med sifferet 2 koples til motsatt polaritet, blir rotasjonsretningen med urviseren sett fra motorens drivside (akselside). 491

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

10.2 Trefaset kortslutningsasynkronmotor - konstruksjon Selv om det først og fremst er den trefasede kortslutnings-asynkronmotoren vi vil se på her, gjelder mye av det som sies også for andre motortyper.

Historie I 1890 fant flere forskere uavhengig av hverandre fram til trefaseprinsippet. Jonas Wenstrøm tok ut patent på dette prinsippet i Sverige den 20. januar 1890. Dermed var grunnlaget lagt for den trefasede kortslutnings-asynkronmotoren vi har i dag. Fra begynnelsen av var den overdimensjonert, både fra et mekanisk og et elektrisk synspunkt.

Fra støpejern til lettmetall

Figur 10.17 Motor laget av lettmetall

Fra midten av 1940-årene ble etter hvert støpejernet i statoren og andre bærende deler erstattet av lettmetall.

492

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

Bruk av lettmetall gir vesentlig lettere motorer, og også et mekanisk sterkere produkt. Lettmetallet er riktignok litt mykere enn støpejern, men andre egenskaper, for eksempel bruddfastheten og strekkfastheten, er bedre. Lettmetallmotorer regnes for å være «sjokksikre objekter».

Kjøling Tidligere ble kjølingsproblemet løst ved at det ble blåst luft gjennom det indre av motoren i en utførelse kalt «ventilert kapslet utførelse». I dag brukes det mest helkapslede motorer. Kjølingen foregår da utvendig via kjøleribber rundt hele motorens overflate, bortsett fra på lagerskjoldene. For å forsterke kjølingen ytterligere, er motorene vanligvis forsynt med en vifte innenfor et skjold på enden av akselen, slik at lufta tas inn fra enden og blåses over hele motoren. På den måten føres oppvarmet luft bort. Aktuelle kjøleformer angis som IC (international circulation) etterfulgt av to sifre, eller i et mer kompli­ sert system bestående av to kodegrupper med en bokstav og to sifre i hver gruppe.

I det enkleste systemet angir det første sifferet kjølekretstypen (0-9). For eksempel betyr 0 fri sirkulasjon og 4 mantelkjøling.

Det andre sifferet angir metoden som brukes for å sirkulere kjølemediet (0-8). For eksempel betyr 0 fri varmeflyt og 1 egenventilasjon (for eksempel kjølevifte på akselen). Eksempler på aktuelle kjøleformer:

IC01 Egenventilert IC41 Helkapslet

493

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Korrosjonsbeskyttelse De fleste motorer har i dag en effektiv korrosjons­ beskyttelse som er langt bedre enn noen maling. Lettmetallmotorer er også mer motstandsdyktige mot korrosjon enn støpejernsmotorer og stålkapslede motorer.

Lagre De første motorene var utstyrt med glidelagre. De krevde stor plass og mye stell og vedlikehold.

Nyere motorer er utstyrt med kule- eller rullelagre, og med de fettkvalitetene som benyttes i dag, kan vi nærmest betrakte lagrene i små motorer som vedlikeholdsfrie og permanent smurte. For større motorer må vi følge smøreanvisningene nøye. Det finnes nå metoder for å kontrollere og overvåke lagrenes tilstand blant annet ved hjelp av vibrasjonsmålinger utviklet av ASEA. Slik overvåking er først og fremst aktuelt på større motorer.

For mindre motorer skifter vi ut lagrene ved overhaling og rengjøring (tørking). Begrunnelsen er at vi risikerer å skade lageret hvis vi terser det av, for kulene kan lage spor i løpebanen når tersen presser på ytterringen. Lagrene koster normalt mye mindre enn det en ny overhaling for å skifte dårlige lagre kort tid etter den første overhalingen koster.

Rotorviklingen (burviklingen) I moderne rotorer (i mindre motorer) er stavene og kortslutningsringene av aluminium - sammenføyde ved trykkstøping. Stavene er normalt runde. For større motorer, over ca. 30 kW, kan stavene ha ulik utforming. Formen på stavene har betydning for

494

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

reaktansen i rotoren under start, og vi kan oppnå en viss strømfortrengning som resulterer i en reduksjon av startstrømmen, samtidig som vi oppnår et høyere dreiemoment i starten. Nedenfor er det vist eksempler på ulike stavformer for kortslutningsrotorer. b

Rundstav Under 50 kW

c

Høystav 30-400 kW

30-400 kW

Figur 10.18 Ulike stavformer for kortslutningsrotorer

Stavformene b til e har strømfortrengningsvirkning, og av disse har d og e størst virkning.

I sjeldnere tilfeller bruker vi en viklet rotorvikling (vanligere før) der vi ønsker sleperingsstart.

Statorviklingens isolasjon De første motorene som ble serieprodusert, hadde to lag bomullsgarn spunnet på lederen. Siden ble motorene viklet med ledere som fikk et overtrekk av lakk, og så et lag med bomullsgarn spunnet på utenpå. Det gav bedre isolasjon og tok mindre plass. Så gikk man over til bare lakkisolering. Kvaliteten på og egenskapene til isolasjonslakkene og andre isolasjonsmaterialer har gjennom tidene blitt vesentlig forbedret. For eksempel er viklingene i en moderne motor vesentlig mindre følsomme for fuktighet enn viklingene i eldre motorer. Temperaturklasser

Termisk har utviklingen gått mot stadig høyere tempera­ turer. Motorene blir i dag delt inn i klassene A, E, B. F og H etter hvor høye temperaturer isolasjonsmaterialene tåler. Disse klassene er angitt på motorens merkeskilt.

495

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Grensetemperaturen for de ulike klassene er: A = 105 °C

(40 °C omg.temp.,

60 °C temp.stign.,

5 °C ekstra marginal)

E = 120 °C

(40 °C

75 °C

5 °C

"

)

B = 130 °C

(40 °C

80 °C

10 °C

"

)

F = 155 °C

(40 °C

105 °C

10 °C

"

)

H = 180 °C A

(40 °C

125 °C

15 °C

"

)

— Den høyeste tillatte temperaturen i noe punkt av viklingen. Hvis den øvre grensen overskrides med ca. 10 °C, for­ kortes levetiden for isolasjonen til omtrent halvparten. Se IEC-publikasjon 34-1 for nærmere detaljer.

Utviklingen av isolasjonen, men også bedre utnyttelse av aktivt materiale som elektroblikk og viklingstråd, har bidratt til at motorene er blitt stadig mindre og lettere for en gitt effekt.

10.3 Valg av motortype og størrelse Når vi skal velge en motor til en bestemt drift, er det flere hensyn vi må ta:

1 2 3

4 5

496

Motorens hastighet må bestemmes. Motoren må klare å drive den maksimale lasten som kan oppstå ved normal drift. Motoren må klare å starte. Det vil si at motorens startmoment må være høyere enn drivobjektets (lastens) startmoment. Vi må ta stilling til hvilke metoder vi vil bruke for å beskytte motoren, og hva forskriftene krever her. Vi må bestemme driftsform (kontinuerlig, intermittent eller korttidsdrift), isolasjonsklasse, startmetode, eventuelt behov for hastighetsregulering (trinnvis eller trinnløs) og bremsing der det kreves.

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

6

Vi må bestemme monteringsretningen (vertikal/ horisontal), akselhøyden og diameteren, og dessuten kapslingsarten og kjøleformen. Ved valg av tekniske løsninger må vi normalt også ta i betraktning den totale prisen for motoren, startmetoden, en eventuell hastighetsregulering og beskyttelsesmetoden.

7

Vi skal se nærmere på punktene 1-6.

Startforhold Når vi skal bestemme størrelsen på motoren, må vi først se på momentkurven for asynkronmotoren. Se figur 10.19.

Motorens driftsområde ligger mellom M = 0 og M

ÅfN.

Når motoren starter, har den et relativt høyt startmoment Ma. Det er normalt 1,7-2,5 ganger merkemomentet MN.

Under startperioden synker momentet først litt, for så å øke til en topp (kippmomentet Mk), og deretter faller det ned mot null. Sakking

Motorens dreiemoment er blant annet avhengig av den induserte spenningen i rotoren. Den induserte spenn­ ingen i rotoren forårsakes av et roterende felt i statoren. Den induserte spenningen blir derfor mindre jo høyere hastigheten til rotoren er i forhold til det roterende feltet i statoren, og ville blitt lik null hvis rotorens hastighet var synkron, det vil si lik feltets hastighet. Motoren kan således ikke komme opp i synkron hastighet selv på tomgang, fordi det alltid vil være behov for et visst moment for å overvinne tapene i motoren. I tillegg kommer momentet som forårsakes av drivobjektet (lasten).

497

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Motorens turtall (også kalt rotorfrekvensen) blir: n - n, - n, ■ s [s“‘] (r/s)

der

= det synkrone turtallet = sakkingen

«s 5

Sakkingen er lik forskjellen mellom det synkrone turtallet og motorens turtall, i forhold til det synkrone turtallet: ns - n n

M._ Mb Ma Ms

Mk MN nN ns

=

lastmoment (her vist som et moment som varierer med turtallet) = akselerasjonsmoment = motorens startmoment = sadelmoment = kippmoment (maksimalmoment) = motorens merkemoment = motorens merketurtall = synkront turtall

Figur 10.19 Momentkurver for asynkronmotor

498

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

Differansen mellom motorens moment og lastmomentet er det såkalte akselerasjonsmomentet Mh.

Ved merketurtallet er lastmomentet ved full last lik motorens merkemoment. Akselerasjonsmomentet er da lik null, og motoren går med stabilt turtall. Motorstørrelsen

Med utgangspunkt i momentkurven kan vi nå ta ut motorstørrelsen for et drivobjekt, og vi går fram på denne måten: Først bestemmer vi det synkrone turtallet ut fra drivobjektets behov. Det synkrone turtallet ns finner vi ut fra formelen = L p

f p

=

[s’1]

frekvensen (vanligvis 50 Hz) antallet polpar (1, 2, 3, 4 osv.)

De mest aktuelle synkrone turtallene er 3000. 1500, 1000, 750, 600 og 500 r/min, eller 50, 25, 16%, 12,5, 10 og 8% s-1. Deretter må vi få greie på lastmomentet fra stillstand til fullt turtall. Dette lastmomentet må være lavere enn motorens dreiemoment, og vi må altså velge en motor med dreiemoment høyere enn lastmomentet i hele turtal Isområdet.

Ubelastet start

For motorer som startes på tomgang (ubelastet), er det tilstrekkelig å se til at motorens merkemoment er større enn lastmomentet ML ved full last. I startfasen ligger lastmomentet vesentlig lavere, fordi det bare er tomgangstapene som skal overvinnes.

Belastet start

For motorer som starter med last, har vi to ulike belastningsforhold:

stabilt lastmoment (pumper, kraner o.l.) akselererende lastmoment (vifter, separatorer o.l.)

499

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Ved stabilt lastmoment må vi passe på at motorens sadelmoment Ms ligger over lastmomentet, ellers vil ikke motoren komme opp i hastighet.

Ved akselererende lastmoment må lastmomentet ved fullt turtall ligge lavere enn motorens kippmoment Mv. ellers vil motorens turtall begynne å pendle. For det siste belastningstilfellet snakker vi om tung eller treg start. Det gjelder også for et stabilt lastmoment med ekstra stort treghetsmoment. Startstrømmen for en normal kortslutningsmotor er ca. 5-7 ganger merkestrømmen (påstemplet strøm). Denne strømmen er ikke avhengig av lasten. Lasten vil imidlertid påvirke starttiden og driftsstrømmen. Tung eller treg start fører altså til at det tar lengre tid før startstrømmen går ned til normal driftsstrøm. Det får i sin tur betydning for valg av beskyttelsesutstyr som motorvernbrytere, termiske releer o.l.

Dimensjonering

Når så nødvendig moment (ved start og fullast) og turtallet er bestemt, kan vi beregne motorens størrelse:

P - æ M -2 7T n M [W] der n

turtallet i s“‘.

Deretter kan strømmen bestemmes, og vi kan starte prosjekteringen av strømforsyningen, det vil si å bestemme størrelse på starter, kabel og vern. Se videre om dimensjonering av motortilførsler i avsnitt 5.3.

Motorbeskyttelse Iblant kan starttiden bli så lang at de termiske releene løser ut før strømmen har kommet ned i normal drifts­ strøm. Vi må da ta spesielle forholdsregler for å unngå slik utløsning. Det finnes flere måter å gjøre dette på.

500

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner /st = startstrøm /d = driftsstrøm ved full last /0 = tomgangsstrøm t0 = starttid ved tomgang tf = starttid ved full last ft = starttid ved treg start

Aktuelle metoder er

å benytte termisk relé spesielt beregnet for tung start (releet koples da via metningstransformatorer, ofte bygd sammen som en enhet) forbikopling av termiske releer under start elektronisk motorvern med blant annet innstillbar treghet Metningstransformator

Ved bruk av metningstransformatorer reduseres karak­ teristikken for de høye startstrømmene til lavere verdier, slik at bimetallreleet blir tilstrekkelig forsinket og ikke løser ut ved en normal tung start. Under normal drift virker det like raskt som et direkte koplet relé.

Figur 10.21 Termisk relé med metningstransformator for tung start

501

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

En metningstransformator er en transformator med lav overstrømskarakteristikk, det vil si lineær omsetning inntil innstilt utløsestrøm, men med lavere sekundærstrøm enn det som svarer til omsetningsforholdet ved høyere strømmer.

Forbikopling av termiske releer

Forbikopling av termiske releer under start kan utføres som vist nedenfor. Ulike firmaer har imidlertid ulike løsninger her.

Figur 10.22 Forbikopling av termiske releer under start

Elektroniske motorvern

502

I dag tar elektroniske motorvern mer og mer over som motorbeskyttelse. Det finnes mange fabrikater og utførelser å velge mellom. De fleste har innstillbar treghet, for eksempel 2-30 s ved 6 • /n, vanligvis med trinnvis innstilling, blant annet for beskyttelse ved tung start. Videre vil slike vern normalt også beskytte mot faseavbrudd, jordfeil, blokkering, fasefølgefeil o.l., og ha utstyr som indikerer årsaken til en eventuell feil. Andre funksjoner finnes ofte i tillegg.

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Termiske releer med differensialutløsning

Til slutt vil vi nevne termiske releer med differensial­ utløsning. Det er termiske releer som i tillegg til den normale overlastbeskyttelsen. er spesielt følsomme for faseavbrudd. Releene har en rent mekanisk oppbygning med flere bevegelige deler, med de svakhetene det fører med seg.

Intermitterende drift

Ved intermitterende drift (gjentatte start og stopp) blir bimetallet oppvarmet av de høye startstrømmene. Hvis startene kommer for ofte, får ikke bimetallet tid til å bli avkjølt. Det blir dermed varmere og varmere, for til slutt å løse ut. Ved over 12-15 starter per time kan vi altså ikke bruke termiske releer som motorvern. Her må vi bruke andre beskyttelsesmetoder, for eksempel elektroniske motorvern eller termistorbeskyttelse. Hvis motoren arbeider i en vesentlig høyere omgivelsestemperatur enn det termiske releet, vil ikke vernet gi tilstrekkelig beskyttelse mot overbelastning. I slike tilfeller oppnår vi en mye bedre beskyttelse med termistorer innebygd i viklingene.

Termistorbeskyttelse

Der det stilles strenge krav til motorbeskyttelsen. for eksempel i store og dyre maskiner, ved intermittent drift o.l., brukes det altså ofte termistorbeskyttelse istedenfor termiske releer. Med termistorbeskyttelse menes at det er lagt inn termistorer, for eksempel NTC-motstander, i motorviklingene, der de føler viklingstemperaturen direkte. Termistorene er koplet til strømreleer slik at når temperaturen stiger over den fast­ satte verdien (se side 496). blir strømreleene aktivert og bryter motorens styrestrømkrets slik at motoren stopper. Se videre om termistorer i avsnittet «Termistorbe­ skyttelse» på side 89.

Termiske releer

Termiske releer skal normalt innstilles på motorens merkestrøm. Hvis vi stiller inn på en lavere verdi enn merkestrømmen, inviterer vi til unødige driftsforstyrr­ elser, og vi beskytter ikke motoren bedre på denne måten. Et argument mot dette er at vi ved å stille det termiske releet på en lavere verdi enn merkestrømmen beskytter det mekaniske utstyret som motoren driver. Det er imidlertid en tvilsom form for beskyttelse. Skal

503

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

vi beskytte slikt utstyr, er det bedre å innføre et egnet beskyttelsesutstyr for dette utstyret. Se punkt 473.1.1.3 i forskriftene.

Utløsekontroll

Det er videre viktig å foreta utløsekontroll av termiske releer og motorvernbrytere, dette fordi bimetallreleene ikke er særlig nøyaktige og har en relativt stor feilprosent. Kontrollen foregår ved å belaste releet via mot­ stander, belastningskar e.l., slik at strømmen kan re­ guleres mellom 100 og 200 % (for eksempel 105, 110, 120 og 150 %) av den innstilte verdien på releet. Dette er også vanligvis et krav i spesifikasjonene for større anlegg.

Vern mot kortslutning og underspenning

I tillegg til overlastbeskyttelse ved hjelp av termiske releer, motorvernbrytere eller termistorer, må motorene vernes mot kortslutning, og i visse situasjoner også mot underspenning.

Den normale kortslutningsbeskyttelsen for motorer i lavspenningsområdet er patron- eller høyeffektsmeltesikringer (med treg karakteristikk der slike finnes). Sikringer er nærmere behandlet i avsnitt 4.1, mens dimensjonering av tilførselskabel og sikring av blant annet motorer er behandlet i kapittel 5. Se også om vern i avsnitt 3.2, blant annet om termiske releer og underspenningsvern. Nullspenningsbeskyttelse oppnår vi også ved å bruke kontaktorstyring med holdekrets. Når spenningen blir borte, faller kontaktoren, holdekretsen brytes, og etter at spenningen kommer tilbake, må det ny startimpuls til for at motoren skal starte på ny. For store motorer brukes det iblant effektbrytere istedenfor sikringer og termisk vern. Effektbryteren inneholder da normalt en elektromagnetisk utløsning som kortslutningsbeskyttelse, overstrømsbeskyttelse og underspenningsutløsning.

Overspenning

504

Overspenninger kan også forårsake isolasjonssvikt med brente viklinger som resultat. Motorvernet skal kunne forhindre slike feil, men ofte mangler slikt vern, eller det fungerer ikke etter intensjonene.

Elektriske anlegg - installasjoner Stillstandsvarme

10 Motorinstallasjoner

Motorer som skal plasseres utendørs eller i andre kalde eller fuktige områder, blir vanligvis forsynt med innvendig varmeelement som automatisk blir koplet inn når motoren stoppes, slik at vi unngår at isolasjonsnivået blir redusert i stillstandsperioder på grunn av kondens o.l.

Istedenfor å bruke varmeelement kan motorviklingene koples til en lav spenning (5-10 V) via en transformator når motoren stoppes, slik at vi kan beholde normal driftstemperatur også når den står stille. Spenningen er tilpasset slik at strømmen ikke overstiger påstemplet strøm.

For mer inngående studier av motorvern henviser vi til produktkataloger og annen spesiallitteratur.

10.4 Startmetoder Direkte start Ved direkte start (motoren koples direkte til nettet) vil motoren normalt trekke 5-7 ganger merkestrømmen (påstemplet strøm) i startstrøm. Hvis nettet tåler det, er direkte start den enkleste startmetoden. E-verkene setter normalt grenser for hvor store motorer som kan startes med direkte start. Vanligvis er grensen satt til 4-5 kW. Grunnen er at den store startstrømmen kan forårsake sjenerende spenningsfall i nettet med de følger det kan få i form av redusert lysstyrke, utfall av underspenningsvern osv. Det som er sagt ovenfor, gjelder for boligstrøk med felles transformator. I industristrøk derimot, der bedriftene ofte har egne transformatorer, er det i prinsippet ingen begrensninger.

Direkte start kan skje ved hjelp av håndbetjente motorvernbrytere eller fjernstyrt via kontaktorer eller kontaktløse brytere som triacer e.l.

505

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Startstrømmen ved direkte start kan reduseres til 3,5-4,5 ganger fullaststrømmen ved bruk av en strømfortrengningsrotor, som vist på side 495. Virkningen beror på at rotorstrømmens frekvens er mye større i starten enn ved vanlig drift. I starten vil reaktansen i rotorstavene derfor være utslagsgivende for strømfordelingen. Resultatet blir, litt forenklet, at rotorimpedansen er større i starten enn ved vanlig drift. Startmomentet forbedres også ved bruk av strømfortrengningsrotor. Aluminium i stavene istedenfor kopper øker også startmomentet.

I forbindelse med blant annet direkte start har vi av og til også behov for å snu dreieretningen til motorene. For vanlige trefasemotorer gjør vi dette ved å bytte om to av tilførselsledningene. Det kan gjøres manuelt ved hjelp av en vender eller ved hjelp av kontaktorer. Hvis nettet ikke tåler direkte start, etter krav fra E-verket, eller hvis vi av andre årsaker ikke ønsker direkte start, har vi flere startmetoder å velge mellom, som stjerne/trekant-start (Y/D-start), sleperingsstart, transformatorstart osv.

Stjerne/trekant-start For mindre motorer skjer stjerne/trekant-omkoplingen ofte ved hjelp av en manuell stjerne/trekant-vender. Særlig gjelder dette for verktøymaskiner o.l. For større motorer, og der vi ønsker fjernstyring, fore­ går vanligvis omkoplingen ved hjelp av kontaktorer og et tidsrelé. Den største ulempen vi har i forbindelse med Y/D-start, er at vi ikke kan starte med belastet motor, fordi dreie­ momentet ved stjernekopling bare er 1/3 av trekantmomentet i startøyeblikket.

De termiske releene kan ha to alternative plasseringer, enten i tilførselen (innstilt på merkestrømmen) eller i faseledningene (innstilt på fasestrømmen). De to alternativene er vist på figur 10.23.

506

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

Alternativ plassering

Figur 10.23 Alternative plasseringer av termiske releer

Motorens klemmebrett Viklingene i en trefaset asynkronmotor er merket som vist på figur 10.24. (71

V1

\N\

U2

V2

\N2

Figur 10.24 Merking av viklingene i en trefaset asyn­ kronmotor

Motorens klemmebrett ser ut som på figur 10.25: (71

V1

VV1

o

o

o

U2

V2

o

W2

Figur 10.25 motor

O

o

Klemmebrettet til en trefaset asynkron­

507

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Figur 10.26 viser motoren koplet i stjerne (Y).

Figur 10.26 Trefaset asynkronmotor koplet i stjerne

Figur 10.27 viser motoren koplet i trekant (D). LI

L2

L 3

Figur 10.27 Trefaset asynkronmotor koplet i trekant

Sleperingsstart Ved belastet motor kan vi, foruten å bruke direkte start, blant annet bruke sleperingsstart for å redusere startstrømmen samtidig som vi beholder et svært høyt start­ moment. Sleperingsstart betyr at motoren har viklet rotor og at det er koplet motstander i serie med anker­ viklingene via sleperinger. Under starten reduseres så motstandene suksessivt til rotoren er helt kortsluttet. Det kan skje manuelt eller trinnvist automatisk via kon­ taktorer.

Transformatorstart I dag brukes ofte ulike former for transformatorstart for å redusere startstrømmen. Ved transformatorstart kan vi bruke den vanlige kortslutnings-asynkronmotoren, og

508

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

metoden er også driftssikker. Spenningen reguleres normalt fra null til full spenning via en regulerbar autotransformator.

I prinsippet er dette den samme metoden som brukes for blant annet store baugpropellmotorer o.l., som koples elektrisk til en generator som så kjøres opp fra null til full spenning og drar motoren med i samme takt.

10.5 Hastighetsregulering Der vi har behov for en eller annen form for hastighets­ regulering, må vi vurdere dette behovet mot de reguleringsmetodene vi har til rådighet og kostnadene for dem.

Trinnvis hastighetsregulering Der vi har behov for to hastigheter, kan vi velge mellom polomkoplbare motorer og motorer med Dahlander-vikling. Polomkoplbare motorer finnes også for tre hastigheter. Det finnes også en kombinasjon av enkel Y-vikling og Dahlander-koplet vikling for tre hastigheter. 1U1

1W1

2U1

2V1

2W1

1U2

1W2

2U2

2V2

2W2

Figur 10.28 Klemmemerking for polomkoplbar motor En polomkoplbar motor har to, eventuelt tre, sett med statorviklinger med ulike poltall. For eksempel kan den ene viklingen være viklet som en topolt motor med synkront turtall lik 3000 r/min, mens den andre viklin­ gen kan være viklet som en firepolt motor med synkront turtall lik 1500 r/min.

509

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Ved å kople inn den ene eller den andre viklingen går motoren med tilnærmet 3000 eller 1500 r/min. Denne omkoplingen kan skje manuelt ved hjelp av en omkopler eller fjernstyrt via to kontaktorer. Nedenfor ser du klemmemerkingen for en polomkoplbar motor med to separate viklinger i henhold til IEC 34-8. Det laveste første sifferet viser det laveste turtallet, mens det høyeste første sifferet viser det høyeste turtallet. Som alternativ til polomkopling kan vi bruke en Dahlander-viklet motor. Den har dobbelt sett viklinger som kan koples slik det er vist på figur 10.29.

Trinnløs hastighetsregulering Der det er nødvendig med trinnløs hastighetsregulering, kan vi blant annet velge mellom frekvensregulering, sleperingsmotor, Ward-Leonard-regulering og tyristorstyrt regulering.

I den senere tid har frekvensreguleringen fått større og større betydning der vi ønsker trinnløs regulering. Her regulerer vi frekvensen fra for eksempel 5 til 50 Hz ved hjelp av en statisk frekvensomformer. Ved å tilføre denne variable frekvensen til en vanlig asynkronkortslutningsmotor får vi en trinnløs hastighets­ regulering fra omtrent null til full hastighet, men fordi de frekvensomformerne som er på markedet, ikke leverer en ren sinusformet spenning, kan ikke motoren belastes hundre prosent. Ved å bruke en sleperingsmotor er det mulig å regulere hastigheten ved å endre rotormotstanden. Det skjer ved at igangsettermotstanden skytes mer eller mindre inn. Hastigheten kan reguleres trinnløst eller i trinn over et visst hastighetsområde, avhengig av om vi kan regulere igangsettermotstanden trinnløst eller i faste trinn.

510

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Denne motoren er merket D/YY.

Forholdet mellom merkemomentet ved lavt og høyt turtall er ca. 1.

Motoren passer best for konstant lastmoment.

Denne motoren er merket YY/D.

Forholdet mellom merkemomentet ved lavt og høyt turtall er ca. 1,7.

Motoren passer best der lastmomentet er stigende, f.eks. for vifter o.l.

Denne motoren er merket Y/YY.

Forholdet mellom merkemomentet ved lavt og høyt turtall er ca. 0,75.

Motoren passer best der startmomentet er stort (avtagende lastmoment).

Figur 10.29 Dahlander-viklinger

511

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

L1 o L2oL3a

PAM-frekvensomformer med styrt likeretter

Figur 10.30 Frekvensregulering

Metoden fører til store effekttap, men de kan elimineres ved å la effekten gå tilbake til nettet via en likeretterenhet, en styrt tyristorenhet og en transformator.

Der det stilles spesielle krav til hastighetsreguleringen, ved hurtiggående elevatorer, kraner o.l., brukes av og til Ward-Leonard-regulering. Som arbeidsmoter (M -) brukes en fremmedmagnetisert likestrømsmotor, som mates fra en omformer som består av en trefaset kortslutningsmotor og en like­ strømsgenerator. Forsyningen som sørger for magneti-

512

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

sering av generatoren og arbeidsmotoren, kan enten skje fra en likeretter som vist på figur 10.32, eller fra en magnetiseringsgenerator.

Figur 10.31 Prinsippet for en sleperingsmotor som leverer effekten tilbake til nettet ved start og hastighets­ regulering

Figur 10.32 Ward-Leonard-regulering Fordelene ved denne reguleringsmetoden er at vi oppnår et stort reguleringsområde (fra full hastighet i den ene retningen gjennom null til full hastighet i den andre ret­ ningen), og at reguleringen gir små effekttap. Ulempen er at metoden er dyr og krever mye vedlikehold.

Ved tyristorstyrt regulering blir vekselstrømmen like­ rettet via en eller annen form for brokoplet tyristor­ enhet. Likespenningen reguleres så ved at man regulerer tennvinkelen til tyristorene, som vist på neste side.

513

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Figur 10.33 Tyristorstyrt regulering

Figur 10.34 viser et par eksempler på hvordan en slik tyristorreguleringsenhet kan se ut. Det finnes mange varianter.

Figur 10.34 Eksempler på tyristorreguleringsenheter En likestrømsmotor, for eksempel en fremmedmagnetisert motor, kan vi regulere trinnløst fra null til full hastighet i begge retninger ved å regulere tennvinkelen, og dermed likespenningen fra null til full spenning. Dette gir en svært nøyaktig hastighetsregulering.

514

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

10.6 Bremsemetoder Bremsemetoder for trefasede asynkronmotorer De mest aktuelle metodene for elektrisk bremsing av trefasede asynkronmotorer er: 1 2 3 4

Regenerativ bremsing (oversynkron senkebrems) Motstrømsbremsing (motstrøm-stoppbrems) Resistansbremsing (motstrøm-senkebrems) Likestrømsbremsing (senkebrems)

I tillegg finnes det ulike former for mekaniske bremse­ metoder, for eksempel skivebremser, lamellbremser og kjeglebremser.

Regenerativ bremsing (senkebrems) Regenerativ bremsing foregår ved at lasten drar motoren med et turtall som er litt større enn motorens tomgangsturtall. Det kan for eksempel forekomme etter at vi har heist opp en last og så har byttet om to tilførselsledninger for å senke ned lasten. Omkoplingen skjer enten ved hjelp av en vender eller ved hjelp av kontaktorer. Motoren vil da gå over til å bli en oversynkrongenerator og levere bremseenergi til nettet. Ved denne bremsemetoden kan ikke lasten bremses til lavere hastighet enn hastigheten på dreiefeltet. Lasten kan stanses ved at to tilførselsledninger igjen bytter plass. Da har vi fått det vi kaller en motstrømsbremsing.

Motstrømsbremsing (stoppbrems) Denne bremsemetoden foregår altså ved at to av tilførselsledningene blir byttet om, og ved at strømtilførselen brytes når turtallet er blitt null eller i nærheten av null, ellers vil motoren bare begynne å gå den andre

515

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

veien igjen. For å få til dette kan vi bruke en bremsevakt. Når motoren er stoppet, må det brukes en meka­ nisk brems i tillegg for å holde motoren i ro hvis det finnes last som forsøker å dra den rundt. Motstrømsbremsingen er enkel og effektiv, men den er brutal, for både bremsestrømmen og retardasjonen blir stor.

Resistansbremsing (senkebrems) Denne bremsemetoden er bare aktuell for sleperingsmotorer. Ved å kople inn resistans i rotorkretsen blir den nye momentkurven forskjøvet mot venstre, som vist nedenfor.

nF = turtall ved firing nH = turtall ved heising

Figur 10.35 Forskyving av momentkurven ved resistans­ bremsing

Ved å kople inn tilstrekkelig stor resistans blir kurven skjøvet så langt mot venstre at motoren, som for eksempel heiste opp en last, begynner å fire lasten med turtallet nF. Lasten vil altså dra motoren motsatt vei. Ved å redusere resistansen igjen kan lasten stanses, eventuelt heises igjen. Overgangene kan gjøres myke ved å variere resistansen gradvis.

516

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

Likestrømsbremsing (senkebrems) Dette er en metode som egner seg både for sleperingsog kortslutningsmotorer. På figur 10.36 ser du de mest brukte koplingene.

Metoden går ut på å kople bort vekselspenningen og kople inn likespenningen t/L, som vist på figuren.

9 (7|_ 9

Figur 10.36 Koplinger ved likestrømsbremsing

Likestrømmen UL gir et stillestående magnetisk felt. Når rotoren roterer i det stillestående feltet, får vi et forhold som er omtrent omvendt av det vi har ved en vanlig start, der rotoren står stille mens feltet roterer, og rotoren bremses raskt ned mot null. Vi har imidlertid ikke noe moment ved stillstand, og metoden kan derfor ikke benyttes til å stoppe motoren helt. Der det er nødvendig, må vi i tillegg ha mekanisk bremsing.

Mekaniske bremser Mekaniske bremser kan være separate eller sammenbygde med motoren. I begge tilfeller skjer gjerne bremsingen ved hjelp av skivebrems, lamellbrems eller kjeglebrems. Bremsekraften skaffes av en fjær, slik at når bremsen ikke skal være 1nåsatt.' må den løftes. Til dette benyttes helst en eller annen form for elektromagnet (bremseløftemagnet). Slike bremseløftemagneter kan være for vekselstrøm eller likestrøm. Skivebremser

Skivebremser er ofte bygd sammen med motoren til en enhet. Magneten opereres med likestrøm fra samme nett som motoren via en likeretter, og effekten ligger på

517

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

mellom 35 og 110 W avhengig av motorstørrelsen, som kan være mellom 0,2 og 7,5 kW. Bremsens falltid, det vil si tiden fra strømmen brytes til bremsevirkningen begynner, kan varieres ved hjelp av ulike koplinger mellom likeretteren og magneten. Bremsemomentet kan reduseres ved å redusere antallet pressfjærer. Lamellbremser

Lamellbremser er ofte separate bremser, og består i prinsippet av flere tynne bremseskiver som parvis trykkes mot hverandre. De opereres vanligvis på samme måten som skivebremser.

Kjeglebrems

En kjeglebrems er egentlig et konisk anker med tilsvarende form på statoren. Når motoren står, vil en fjær trykke ankeret ut av statoren (mot spissen på konen) og ankeret blir låst fast i statoren. Når det settes strøm på motoren, trekkes ankeret inn i statoren igjen (fra spissen på konen) mot fjærkraften, og ankeret frigjøres. Den aksiale bevegelsen er ca. 1 mm.

10.7 Kapslinger - mekanisk utfør­ else, montering og vedlikehold Beskyttelsesgrader - utførelse De fleste motorer leveres i dag med tett kapsling, vanligvis IP54. Det finnes imidlertid også motorer med andre beskyttelsesgrader for eksempel IP23 i ventilert utførelse. Andre IP-utførelser kan leveres.

Videre finnes det motorer blant annet i disse utførelsene: Ex e Tennsikker utførelse (IP44) Ex d Eksplosjonssikker utførelse Ex p Overtrykkskapsling Vi må kjenne til hvilket miljø (tørt, fuktig, vått, støvete, eksplosjonsfarlig osv.) motoren skal arbeide i. Det er av

518

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

største betydning ut fra et anleggsteknisk synspunkt at vi velger riktig her. Feil valg kan føre til unødige drifts­ forstyrrelser og forkortet levetid for motoren.

Vi må til slutt bestemme monteringsretningen (vertikal/ horisontal), akselhøyden og diameteren på akselen. Bvggeform og monteringsmåte

Aktuelle byggenormer og monteringsmåter blir angitt som IM (international mounting) etterfulgt av fire sifre: Første siffer angir om det er fot- eller flensmotor eller begge deler. Andre siffer gir informasjon om størrelsen på eventuell flens. Det finnes to størrelser. (Stor flens 0. liten flens 6) Tredje siffer angir om motoren skal monteres horisontalt eller vertikalt. Fjerde siffer angir antall akseltapper.

Eksempel: IM1001 Fotmotor IM3001 Flensmotor, stor flens

Vi kan nå ta ut motortypen med de nødvendige målene og den nødvendige størrelsen fra en produktkatalog.

Montering Framgangsmåten ved montering, og hva vi må ta hensyn til her, er avhengig av tilkoplingsmåten, det vil si om vi har flenstilkopling eller kilereimsdrift. I begge tilfeller må vi se til at fundamentet er solid og stabilt, slik at det ikke begynner å vibrere eller gir etter under drift.

Flenstilkopling Her er det svært viktig at senterlinjene for motoren og drivobjektet stemmer overens (er på linje). Sidelengs er det vanligvis tilstrekkelig å sikte inn motoren i forhold til drivobjektet før den spennes fast. For å oppnå den riktige senterhøyden må vi ofte legge tynne jernblikk

519

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

e.l. under labbene på motoren. Til slutt bør vi kontrol­ lere med en linjal langs flenskoplingen, både på sidene og over/under, for å se om senterlinjene virkelig er på linje.

Kilereimsdrift Ved kilereimsdrift er det først og fremst viktig at reimene er riktig strammet og at reimskivene står rett ovenfor hverandre med parallelle aksler. Strammingen av reimene foregår normalt ved at motorfundamentet, som kan gli på strammeskinner (spenningslinjaler), reguleres ved hjelp av stillskruer. Reimskiver og koplinger Reimskiver og koplinger driver vi normalt inn på akselen ved å hamre på et stykke tre som holdes mot skiven/koplingen, som på forhånd er varmet opp, for eksempel i olje. Vi må kontrollere at hulkilen ikke er skadet, men hvis den skulle være det, må vi file bort grader o.l. med en finriflet fil. En del skiver/koplinger er sikret med settskruer som vi må løse før vi driver skiven/koplingen på akselen. Vi må ikke glemme å skru settskruene fast til etterpå.

Ved demontering må vi bruke en egnet ters for å trekke skivene/koplingene av, etter at vi har løsnet eventuelle settskruer. Når det gjelder montering av koplinger, må vi også se til at eventuelle skadede eller slitte foringer, støtdem­ pere e.l. er skiftet ut. Ved kilereimsdrift må vi passe på at vi har riktig størrelse på reimene (riktig nummer). Når vi skifter ut reimer, er det viktig at vi skifter ut samtlige reimer på en gang og justerer strammingen, og at vi på ny justerer strammingen etter en kortere driftstid. Hvis vi ikke skifter ut alle reimene, vil de få ulik stramming og blir nedslitt på vesentlig kortere tid.

520

Elektriske anlegg - installasjoner

10 Motorinstallasjoner

Idriftsettelse Når vi skal prøvekjøre en motordrift for første gang, bør vi gå fram på denne måten: Først kopler vi bare til styrestrømmen og kjører styrekretsen med hovedsikringene til motoren ute. b) Så sjekker vi sikringer og termisk releer (størrelser og eventuelle innstillinger). Vi foretar utløsetest av termiske releer, se avsnittet «Motorbeskyttelse» på side 504. c) Til slutt kjører vi motoren med de eventuelle reguleringene som finnes, og vi foretar så de testene og målingene som spesifikasjonene krever. a)

Vedlikehold Periodisk kontroll - journalføring

Det viktigste vedlikeholdsarbeidet er av forebyggende art. Hvis det skal fungere, må det opprettes en journal for hver motordrift, der måleresultater fra de periodiske kontrollene blir ført inn (isolasjonsmålinger, eventuelle vibrasjonsmålinger osv.). Videre må smøreinstruksjonene følges og anmerkes i journalen. Ved å sam­ menlikne måleresultatene kan vi se om isolasjonsnivået avtar, og vi kan da foreta overhaling og eventuelt rengjøring, tørking osv. før motoren havarerer. Om isolasjonsnivået til motorer, se § 512 i forskriftene. Slik journalføring er lett å tilpasse bedriftens øvrige rutiner.

Overhaling

Hvis vi må foreta en overhaling, bør vi gå fram på denne måten:

a) Merk tilkoplinger før frakopling. b) Motoren megges og måles, og måleresultatene noteres. Det må utføres ni målinger totalt for en trefasemotor. c) Rengjør motoren utvendig før demontering (med white-spirit e.l.). d) Demonter motoren. Det er viktig å merke deler som skal sitte sammen før demonteringen. Vær forsiktig så ikke lagerskjoldene ødelegges (brister).

521

Elektriske anlegg - installasjoner

f)

g)

h)

i)

j)

k) l)

522

10 Motorinstallasjoner

Bruk ters for å ta av koplinger, remskiver e.l. og lagrene. For kortslutningsmotorer er det vanlig å skifte lagre når motorene overhales. Rengjør motoren innvendig. Vask skikkelig over viklinger, anker osv. med white-spirit ved hjelp av for eksempel en smal pensel. NB! Det beste rengjøringsmiddelet vi har er white-spirit, og det er mye billigere enn spesielle «electrocleanere», men husk: Det er et løsemiddel. Etter rengjøring må motoren (alle deler) tørkes, spesielt viklingene. Her kan vi bruke spesielle tørkeapparater, varmevifte e.l. for å tørke ut viklingene. Tørkingen tar normalt fra ett til to-tre døgn, i enkelte tilfeller enda lengre tid. Nye målinger foretas med megger og ohmmeter, og resultatene sammenholdes med kravene i forskrifte­ ne (se § 512 for landanlegg og § 1250 for skipsanlegg) og dessuten med måleresultatene fra punkt b). Måleresultatene journalføres. Nye lagre rengjøres hvis de er innsatt med tectyl eller størknet fett. Lagrene settes inn med anbefalt type lagerfett (ikke for mye). Deretter driver vi lagrene ned på akslingene ved å drive på innerringen etter at lagrene er varmet opp, for eksempel i olje. Ytterringen må ikke utsettes for press eller slag (da ødelegges lageret). NB! Under hele arbeidet med lagrene er det svært viktig å passe på at det ikke kommer forurensninger eller skitt inn i lagrene. Motoren monteres. Husk eventuelle innvendige deksler for lagre. Hvis vi glemmer dem, vil fett fra lageret bli kastet inn i motoren og den kan bli ødelagt. NB! Hvis det ikke finnes innvendige deksler for lageret, skal lageret være av kapslet type. Motoren prøvekjøres. Lytt etter ulyder og kjenn etter varmgang. Motoren monteres, rettes opp og tilkoples. Kon­ troller rotasjonsretningen. NB! Opprettingen er svært viktig. Feil ved opp­ rettingen og ubalanse i drivobjektene er opphav til over halvparten av alle motorhavarier.

10 Motorinstallasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

Årsaker til feil feilkilder) Av alle feil som oppstår med elektromotorer, dominerer lagerskader (opptil 75 % av alle feil er lagerskader). Årsakene er nesten uten unntak å finne i ytre beting­ elser. De mest vanlige årsakene er: a) b) c) d)

Dårlig oppretting mellom motoren og drivobjektet Dårlig balanserte koplinger Vibrerende eller for svake fundament Ubalansert drivobjekt

Dette kan gi opphav til pulserende krefter som via akseltappen kommer inn i lagrene og kan forårsake såkalt lagervandring. Det innebærer at ytterringen i lagrene begynner å rotere i setet sitt, med havari som følge.

Det finnes også andre årsaker: Hvis vi overser eller glemmer å følge de smøreanvisningene som gjelder for motoren og driften det er snakk om, kan vi få havari. Se for øvrig ASEA-tidningen nr. 1 1981.

523

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle installasjoner

11 Spesielle installasjoner 11.1 Generelt Del 7 og 8 i forskriftene (FEB) definerer hva som menes med spesielle installasjoner. Del 7 gjelder installasjoner dekt av normer utgitt av IEC og/eller CENELEC, mens del 8 gjelder installasjoner som ikke er dekt av slike normer.

Baderom, svømmebasseng, badstuer og inntak i bygninger er behandlet i kapittel 7 Installasjon, mens eksplosjonsfarlige områder er behandlet i kapittel 6.

Her vil vi først og fremst behandle § 705 Rom for husdyr, i tillegg til beslektede installasjoner som elektriske installasjoner i gartnerier og liknende. Disse installasjonene omfatter altså en svært uensartet gruppe installasjoner der de fleste ytre påvirkninger romklassifikasjon ifølge tabell 51A - er representert. Spesielle problemområder i forbindelse med disse installasjonene er korrosjon, brannfare, ventilasjon, beskyttelsesgrader og jording. Installasjoner i landbruket

524

For å belyse de spesielle områdene skal vi ta for oss en del typiske anlegg i landbruket, og vi starter da med det tradisjonelle jordbruket med kombinasjonsdrift, det vil si melkeproduksjon og korn og/eller rotfruktproduksjon og forproduksjon. Så skal vi se på spesielle typer dyrehold som griseproduksjon, broilerproduksjon, hønserier, staller osv. Deretter skal vi si noen ord om noen spesielle rom som melkerom, gjødselkjellere og gjødselkummer, siloer, garasjer og verkstedrom. Vi skal også behandle gartnerianlegg og beslektede anlegg, for eksempel idrettsanlegg.

Elektriske anlegg - installasjoner

11 spesielle installasjoner

Hovedfordeling Plassering av fordelingen

Det bør være ett hovedinntak, slik at anlegget blir mest mulig oversiktlig. Hovedinntaket bør plasseres så nær belastningstyngdepunktet som mulig, men vi må også ta miljømessige hensyn ved plasseringen, det vil si at vi må ta hensyn til påkjenninger på grunn av fuktighet, støv, mekaniske og kjemiske påvirkninger osv. Hvis det er mulig, bør vi plassere fordelingen i et eget brann­ sikkert rom med dør ut mot det fri. eventuelt mot et tørt og mest mulig støvfritt rom. Her kan fordelingen utføres som stativmontasje i dekt utførelse (IP20). Ved annen plassering må vi ta hensyn til aktuelle ytre påvirkninger og ha tilsvarende beskyttelse. Her må vi bruke skap i lukket utførelse (IP44) i rom som er fuktige, og i tett utførelse (IP55-65) i rom med mye støv og stor fuktighet. Skapene må dessuten være korrosjonsbeskyttet ved plassering i slike rom. I rom med korroderende atmosfære (for eksempel dyrerom) er sikringsskap ikke tillatt.

Fra fordelingen fører vi så kurser ut til de enkelte for­ brukerne, eventuelt til underfordelinger. Der hovedfor­ delingen ligger i driftsbygningen, er det oftest naturlig å plassere en underfordeling i våningshuset. Sikringer

Som sikringer bør vi bruke flerpolte automatsikringer på opptil 25-35 A, mens vi for større kurser bør bruke høyeffektsikringer i sikringsbrytere eller sikringsskillebrytere.

Hovedjording Hovedjordingen må være så god som mulig, og sikte­ målet må være å få berøringsspenningen lavere enn 50 V. For dyrerom skal berøringsspenningen være maksimalt 25 V.

525

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle installasjoner

Jordingsmetoder

De mest aktuelle jordingsmetodene er fundamentsjord, gjerne parallellkoplet fundamentsjord for alle bygninger, båndjord, maskejord eller kråkefotjord. For bånd, maske eller kråkefot er det viktig at vi legger ut tilstrekkelig store lengder, det vil si mellom 50 og 100 m totalt. Her kan vi bruke 25 mm2 blank koppervaier, 20 mm2 kopperkledd ståltråd eller 50 mm2 galvanisert vaier.

Jordfeilbryter

I tillegg til god jord må vi også bruke jordfeilbryter e.l. Jordfeilbryteren høyner sikkerheten mot berøringsfare både for mennesker og dyr, og i visse tilfeller også mot brann. Jordfeilbryteren kan imidlertid skape problemer hvis den løser ut og stopper for eksempel vifter i husdyrrom, hønse- og broilerhus, grisehus o.l., eller kopler ut varmeanlegg for smågriser, rugemaskiner og kyllinger. Videre vil utkopling av kjøle- og fryseanlegg for melketanker og fryserom for oppbevaring av mat kunne føre til store tap.

For å redusere slike problemer mest mulig kan vi for eksempel dele opp anlegget på tiere jordfeilbrytere. Hvis én bryter løser ut, vil da alltid så mye av anleggs­ delene fortsatt være i drift at man unngår større skader og overhengende farer. Hvis slik oppdeling av anlegget ikke er mulig, bør det installeres spenningsovervåking av de viktige anleggsdelene, med alarm slik at den ansvarlige blir varslet.

I husdyrrom skal varmekabelanlegg alltid ha forankoplet jordfeilbryter med utløsestrøm ikke over 30 mA.

Stikkontakter med merkestrøm på høyst 32 A skal ha jordfeilbryter e.l. ikke over 30 mA, og stikkontakter over 32 A skal ha jordfeilbryter e.l. ikke over 100 mA. For brannbeskyttelse skal jordfeilbryter e.l. ikke være over 500 mA.

Kabelinstallasjon Røranlegg

526

Fra hovedfordelingen, eventuelt sikringsskapet, fører vi normalt kabel fram til de enkelte forbrukerne. Skjulte

Elektriske anlegg - installasjoner

11 spesielle installasjoner

røranlegg av plast kan brukes i bygninger av betong, lettbetong eller mur, men ikke i rom med stor fuktighet og korroderende atmosfære, så bruken av plastrør blir sterkt begrenset. Åpne røranlegg er generelt ikke tillatt. Vi bør ikke bruke metallrør, for de kan forårsake jordfeil og kan også overføre jordfeilstrømmer fra et rom til et annet. Av samme grunn bør vi bruke kabel uten skjerm eller ledende kappe, for eksempel PFXP. Som jordledning bør vi bruke en av lederne i kabelen. Kabler i lett utførelse er ikke tillatt.

Kabelforlegning

Kabelfordelingen må skje mest mulig beskyttet for å unngå mekaniske skader. Kablene må beskyttes med halvrør, profilstål e.l. der de ligger utsatt. Videre må kablene ikke legges slik at de i deler av året blir dekt av høy, halm e.l. Hvis det ikke er mulig å få til en annen tilfredsstillende kabelføring, bør vi montere kabelen ut­ vendig på ytterveggen, for eksempel like under tak­ skjegget. Kablene skal festes med solide klammere eller sadler i korrosjonssikker utførelse, for eksempel av rustfritt stål, og festene skal ikke ha større avstand enn 0,3 m.

Gjennomføringer

Gjennomføringer i tak og golv i rom med stor fuktighet og korroderende atmosfære, for eksempel dyrerom, bør vi unngå hvis det er mulig. Kabler som føres gjennom vegg, må beskyttes av solide korrosjonsbeskyttede rør hvis det er fare for at kabelen kan bli skadet. Gjennom­ føringer fra det fri. eller fra rom med stor fuktighet og korroderende atmosfære, må legges med fall mot disse rommene og tettes i motsatt ende.

Motordrifter Fastmonterte motorer

Motorer bør helst være fastmontert, bare da kan vi for­ utse de miljømessige påkjenningene noenlunde sikkert.

For motorer som er påmontert flyttbare maskiner, eller for motorer som flyttes fra en arbeidsmaskin til en annen, vil det være vanskelig å forutse hvilke på­ kjenninger de blir utsatt for.

527

Elektriske anlegg-installasjoner

11 spesielle installasjoner

Flyttbare motorer

Flyttbare motorer må tilkoples via bevegelig kabel, NMHV eller bedre, og stikkontakt. Den bevegelige ledningen skal ha jordleder når motoren skal jordes.

Motorer med en bestemt dreieretning

Motorer som skal ha en bestemt dreieretning, må forsynes med fasefølgerelé hvis fasefølgen i stikkkontaktene ikke er kjent (flytting fra en gård til en annen). På en gård bør samtlige stikkontakter ha samme fasefølge. Dette må vi sjekke ved nyinstallasjon, utvidelser eller utskiftninger.

Jording

Alle motorer, bortsett fra dobbeltisolerte, skal jordes.

Motorvern

Motorer skal ha flerpolt bryter, for eksempel motorvernbryter, eller kontaktor og termisk relé for start og stopp. Motorvernet, eventuelt det termiske releet, må arbeide etter noenlunde samme omgivelsestemperatur og avkjølingsbetingelser som motoren. Hvis motoren arbeider under vesentlig høyere temperaturer, vil ikke vernet gi tilstrekkelig beskyttelse mot overlast. I slike tilfeller oppnår vi en vesentlig bedre beskyttelse ved å bruke temperaturfølere (termistorer) i viklingene.

Y/D-starter

For motorer over 4-5 kW forlanger vanligvis energi­ verkene Y/D-starter på grunn av de store startstrømmene som oppstår i nettet ved direkte start av store motorer. Y/D-starteren kan enten være manuell eller automatisk.

Styrebrytere

Mange motordrifter er i tillegg til en eller annen form for starter utstyrt med ulike typer styrebrytere. Det kan for eksempel være pressostater, termostater, endebrytere, rotasjonsvakter osv. Det er av vesentlig be­ tydning for driften at også disse styrebryterne er til­ passet det miljøet de skal arbeide i, og at de blir mon­ tert på en slik måte at de fungerer etter forutsetningene.

Beskyttelsesgrader og korrosjonsbeskyttelse

Kapslingen for slike styrebrytere (givere) må ikke være dårligere enn kapslingen for motorene, men likevel ikke dårligere enn IP54, og ha tilstrekkelig korrosjons­ beskyttelse.

528

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle installasjoner

Flyttbare motorer må være i minst IP55 for kortslutningsmotorer, og IP65 for sleperings- eller kommulatormotorer. Motorene må her alltid være korrosjonsbeskyttet.

Fastmonterte motorer må etter forholdene vanligvis være i IP44-55. Der de er svært utsatt for støv og/eller fuktighet, bør de være i IP65. Motorene må også her vanligvis være korrosjonsbeskyttet. Motorer beregnet for neddykking i vann, pressaft fra surforsiloer o.l. må være i IP67, og pressaftpumper må dessuten være ekstra korrosjonsbeskyttet.

Reservestrømaggregat Avhengig av stabil strømforsyning

Mange gårdsbruk og gartnerier er helt avhengige av stabil strømforsyning. Det gjelder spesielt varme- og ventilasjonsanlegg for bygninger med mange dyr, særlig høns, kyllinger, broilere og griser, og for gartnerianlegg. Selv om det brukes oljefyring i slike anlegg, har vi bruk for strøm til tenning og til olje- og vannpumper. Lys kan også være et viktig behov, spesielt i gartnerier og hønserier. Videre har vi behov for regelmessig strømforsyning ved melkeproduksjon, til kjøleanlegg o.l.

Kortere avbrudd kan nok tåles i de fleste tilfeller, men varigheten av det akseptable avbruddet vil variere mye og må vurderes i hvert enkelt tilfelle. Tiden kan ofte forlenges ved at man åpner nødventilasjonsluker for naturlig ventilasjon, eller stenger luker for å holde på varmen, alt etter forholdene. Hvilke tiltak som skal settes i verk, må vurderes i hvert enkelt tilfelle. Det vil blant annet være avhengig av hvor stabil den normale strømforsyningen er, og av hvor lenge den normalt vil være borte før det kan etableres ny strømforsyning ved reparasjon, omkopling osv., altså av E-verkets nettbilde, både lokalt og regionalt. Dette må ses i sammenheng med hvor lange avbrudd som kan aksepteres, de økonomiske konse-

529

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle installasjoner

kvensene av for lange avbrudd, og dessuten prisen for reservetilførsel av strøm ved hjelp av en eller annen form for reservestrømaggregat.

Generator

Den mest aktuelle løsningen blir da en generator, enten drevet av en bensin- eller dieselmotor, eller drevet av en traktor via reimtrekk eller kraftoverføringsaksel, alt etter hvor lang tid avbruddet kan aksepteres. Vanligvis er det bare behov for å mate deler av anlegget med reservestrøm. Dette må vi ta hensyn til når vi planlegger anlegget, slik at vi samler de delene av anlegget som skal ha reservestrømforsyning. Dermed kan omkoplingen skje via en enkel omkopler.

Omkoplingen kan skje automatisk eller ved hjelp av en manuell vender, og den må skje på en slik måte at det ikke er mulig med noen sammenkopling mellom det normale nettet og reservestrømforsyningen.

Akkumulatoranlegg

For alarmer, for eksempel brannalarm, for spenningsovervåking av viktige kurser og for eventuell automatisk oppstarting og omkopling av et reservestrømsaggregat, vil det iblant være behov for et eller flere akkumulator­ anlegg matet via en automatisk ladelikeretter. Dette behovet må vurderes fra anlegg til anlegg. Slike akkumulatoranlegg er kostbare i anskaffelse, og de krever regelmessig ettersyn. Det må derfor være et absolutt behov til stede før man installerer slike anlegg.

11.2 Driftsbygninger Låvebygninger Med låvebygninger mener vi normalt bygninger for oppbevaring av høy, halm, korn eller mel og/eller oppbevaring av rotfrukter, poteter o.l. Rommene for høy, halm, korn eller mel inneholder normalt mye støv og brennbare materialer, mens det i rommene for rotfrukter osv. finnes støv og fuktighet.

530

Elektriske anlegg - installasjoner Belysning

11 Spesielle installasjoner

Den elektriske installasjonen i rom for oppbevaring av høy, halm osv. vil stort sett begrense seg til belysning. Det bør installeres fast monterte armaturer som gir tilstrekkelig belysning på alle steder der det foregår arbeid og transport.

Armaturene er ofte sterkt utsatt for mekaniske skader. Ofte gir plassering i vinkelen mellom taket og veggen best beskyttelse. I større rom, der det er behov for å plassere lysarmaturer midt i taket, må de aldri plasseres i underkant av bjelker e.l. Det er bedre å redusere kravene til jevn belysning og plassere armaturene mellom bjelkene. Ved plasseringen må vi videre ta hensyn til at lampeskifting og rengjøring kan skje lett og uten fare. I store rom vil det iblant være behov for lyskastere.

Armaturene i denne typen rom må normalt ha kapsling i tett utførelse (IP55-65). Der det er lite støv, kan vi bruke IP21-44. Vi må videre benytte armaturer med lav overflatetemperatur, fordi støvet som kan legge seg på armaturene, er brennbart.

Brytere

Brytere og vendere skal være flerpolte. Brytere, vendere og koplingsbokser skal ha kapsling IP55-67, alt etter forholdene.

Rom for oppbevaring av rotfrukter

For armaturer plassert i rom for oppbevaring av rotfrukter, poteter osv., gjelder stort sett det som er sagt ovenfor, bortsett fra at her må armaturene tåle ytre påvirkning i form av fuktighet i tillegg. Det gir en kapsling i utførelse IP22-44, og armaturene må ha korrosjonsbeskyttelse. Flerpolte brytere og vendere, og koplingsbokser for dem, skal ha kapsling IP55-67 etter forholdene. De må i tillegg ha tilfredsstillende korrosjonsbeskyttelse.

Dyrerom Med dyrerom mener vi alle typer rom for husdyr, som fjøs for storfe, sau og geit, grisehus, hønserier, broiler-

531

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle installasjoner

hus, staller osv. Disse rommene er til dels svært sterkt syreholdige, og ofte smussige og fuktige eller våte, og elektrisk materiell i slike rom må derfor tilfredsstille kravene til de aktuelle ytre påvirkningene, alt etter forholdene.

Belysning

I slike rom vil det være naturlig å bruke lysrørarmaturer som etter forholdene kan deles opp på flere brytere, slik at vi kan slå av en del av belysningen mellom stelletider, eventuelt kan belysningen koples til lysdempingsutstyr som kan reguleres manuelt, eller være tidsstyrt (spesielt for hønserier).

Tidsur og andre styreinnretninger bør plasseres i fordelingsrommet (sentralen) eller i et skap i et relativt tørt og rent rom. Videre må all belysning brytes flerpolt. Brytere og koplingsbokser skal ha kapsling IP55-67, alt etter forholdene. Armaturer og annet tilhørende utstyr kan være i utførelse IP22-44, alt etter forholdene, og alt utstyr må ha tilfredsstillende korrosjonsbeskyttelse.

I tillegg til den faste belysningen må det monteres tilstrekkelig mange stikkontakter for tilkopling av håndlamper og annet flyttbart utstyr som klippemaskiner, varmelamper osv. Det kan ofte være hensiktsmessig å plassere stikkontakter for slikt utstyr på passende steder i taket. Ventilasjon

Ventilasjonen i dyrerom er ofte livsviktig for dyrene. Det er tidligere nevnt at vi bør ha spenningsovervåking av kursene som mater ventilasjonsanleggene, spesielt hvis de mates via jordfeilbryter. I tillegg kan det være aktuelt med for eksempel strømningsvakter i spesielt viktige ventilasjonsanlegg. Videre er ofte ventilasjonen styrt av en eller annen form for termostat. Dette gjør at ventilasjonsanleggene ofte kan bli omfattende installa­ sjoner. Utstyret i slike ventilasjonsanlegg vil være sterkt utsatt for korrosjon, i tillegg til at utstyret vanligvis er sterkt utsatt for støv og til dels fuktighet. Det gjør at utstyr og

532

11 Spesielle installasjoner

Elektriske anlegg - installasjoner

motorer for ventilasjon i dyrerom må ha kapsling IP65 og i tillegg ha tilstrekkelig korrosjonsbeskyttelse.

Oppvarming

I dyrerom er det vanligvis nødvendig med en eller annen form for elektrisk oppvarmingsutstyr. Tidligere har oppvarmingen stort sett begrenset seg til lokal opp­ varming for smågriser, kyllinger o.l., ettersom voksne storfe, sauer og griser selv avgir så mye varme at romtemperaturen kan bli akseptabel. Ventilasjons­ anleggene brukes her til å redusere luftfuktigheten, og de starter når temperaturen kommer over en nedre grense. I den senere tid er det blitt vanlig med romoppvarming også i de øvrige dyrerommene, fordi det gir en økono­ misk gevinst i form av bedre trivsel, mindre sykdom og bedre utnyttelse av foret, noe som gir økt vekt eller større produksjon av melk, egg osv.

I fjøs og grisehus er varmekabler nedstøpt i betonggolv en bra løsning. Varmekablene bør legges slik at det er dyrenes liggeplasser som først og fremst blir oppvar­ met. Effektene må tilpasses behovene, men ligger vanligvis i området 50-200 W/m2. Noen eksempler: Fødebinger for gris 200 W/m2 Binger for smågris 200 Griser fra 20 til 50 kg 150 Griser over 50 kg 100

I båser for kyr legges det et 0,6-0.8 m bredt felt med varmekabler tvers over båsen der juret kommer når dyrene ligger. Effekten bør være 50-80 W/m2.

Golvet må være armert, slik at vi unngår farlige sprekker. Se også STKs varmekatalog om varmekabler.

I grisehus har strålevarmeanlegg innebygd i taket vist seg å gi gode resultater. Det må bare brukes egensikre varmefolier. Koplingsboksene for tilkopling av elemen­ tene må være i tett utførelse.

553

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle installasjoner

Hvis vi vil bruke varmeovner, bør vi plassere dem slik at de ikke kan skades av dyr, og heller ikke bli dekt av brennbare materialer. Ofte vil en plassering høyt oppe på veggen eller i taket være riktig, selv om det varmeteknisk ikke er den beste løsningen. Varmeovner skal være fastmonterte, ha glatt overflate, være i tett utførelse (IP55-65) og være i klasse L, det vil si at det må ha lav overflatetemperatur.

Rugemaskiner, grisevarmere, kyllingmødre, varmelampearmaturer for dyr o.l. må være godkjent for formålet og skal plasseres på steder der de ikke kan komme i forbindelse med lett antennelige materialer, bli nedstøvet eller bli skadet av dyr.

Varmelampearmaturer og liknende innretninger er vanligvis beregnet på opphenging, slik at de får en viss avstand fra golvet. Beskyttelse mot strøm­ gjennomgang

For å beskytte dyr mot farlig strømgjennomgang må vi ta spesielle forholdsregler. På grunn av den lave overgangsimpedansen mellom beina på dyra og golvet, skal berøringsspenningen holdes lavere enn 25 V. Jording, utjevningsforbindelser, jordfeilbrytere o.l. må velges slik at høyere berøringsspenninger ikke kan forekomme. Der det er brukt metallrør eller utstrakte, ledende konstruksjonsdeler, må det treffes spesielle tiltak mot farlig strømgjennomgang. Vi kan bruke atskillelse og isolering og/eller jording og utjevningsforbindelser med minst 6 mm2 kopper mellom ledende deler. Ledende bås innredninger, eventuell armering i golv og vegger, drikkekar, vannledningskar osv. må inngå i spenningsutjevningssystemet. I alle ledende rør må vi skyte inn minst 1 m isolerende rørlengde eller slange. Rør som er isolert fra hverandre med isolerende slange, må ikke festes til samme stålbjelke eller annen ledende konstruksjonsdel. Alle elektriske apparater og alt elektrisk utstyr, bortsett fra dobbeltisolert utstyr, skal ha tilfredsstillende jordforbindelse. Seriejording er ikke tillatt.

534

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle installasjoner

I husdyrrom skal varmekabelanlegg og topolte stikkkontakter med merkestrøm 10/16 A ha forankoplet jordfeilbryter med utløsestrøm ikke over 30 mA.

Spesielle rom Melkemaskinanlegg

De fleste gårder har egne rom for melkemaskinanlegg. Elektrisk utstyr i disse rommene må tilfredsstille kravene til ytre påvirkning fra vann, for det foregår mye spyling og vasking i forbindelse med rengjøring av melkemaskinanlegget. Elektrisk utstyr må således minst være i spylesikker utførelse (IP55), eventuelt i tett utførelse (IP65-67), og ha tilfredsstillende korrosjonsbeskyttelse. Dette gjelder også belysningsutstyr og armaturer. Her vil det for øvrig være naturlig å bruke lysrørarmaturer.

I elektrisk ledende vakuum- og melkerør skal det om mulig være innskutt en minst 1 m lang isolerende slange eller rørlengde. Kjøleanlegget for melketanker må utføres i henhold til de ytre påvirkningene der anlegget er plassert. Gjødselkjellere og gjødselkummer

I gjødselkjellere og gjødselkummer utvikles det korrode­ rende, giftige og brennbare gasser og damper. Metan, som er lettere enn luft, er den viktigste av de brennbare gassene.

Gassene og dampene kan trenge inn i nærliggende rom. for eksempel opp gjennom spaltegolv i husdyrrom. og også der skape fare for forgiftning, korrosjon og eventuelt eksplosjon. På grunn av disse forholdene bør vi unngå faste elek­ triske installasjoner i gjødselkjellere og liknende steder. På disse stedene blir vi nødt til å bruke håndlamper med tilstrekkelig beskyttelsesgrad, og det må derfor monteres stikkontakter på passende steder i nærheten.

Siloer

I siloer er det normalt en svært korroderende, fuktig og til dels giftig atmosfære. Av den grunn bør vi unngå 535

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle installasjoner

faste elektriske installasjoner, og bruke håndlamper isteden. For å skaffe tilstrekkelig arbeidslys kan vi imidlertid i mange tilfeller plassere lysarmaturer (helst lyskastere) i taket over siloene. Ved plassering av armaturene må vi påse at de ikke kommer i veien for eller kan bli skadet av siloheiser, taljer eller tilhengere med tipp. Armaturene må ha tilstrekkelig korrosjonsbeskyttelse og være i minst sprutsikker utførelse (IP44). Siloheiser o.l. må være i tilsvarende utførelse.

Frostsikring av silo

Iblant vil det være behov for frostsikring av siloer. Den eneste godkjente metoden het er fast monterte varme­ kabler i siloveggene. Effektbehovet vil være avhengig av den laveste middeltemperaturen på stedet. Mange steder i kyststrøkene vil det ikke være behov for frostsikring i det hele tatt, og i innlandet vil normalt 3-10 W/m2 være tilstrekkelig til å holde siloen frostfri. Se videre om frostsikring av siloer i STKs varme katalog.

Vedskjul o.l.

Vedskjul og redskapsrom er normalt tørre rom med en del støv, slik at det elektriske utstyret må tilfredsstille visse krav til ytre påvirkninger i form av støv. I slike rom vil det stort sett bare være behov for belysning og i tillegg stikkontakt i hvert rom for håndverktøy og eventuelt andre flyttbare maskiner. Brytere og vendere skal være flerpolte, og de skal ha kapsling IP55-67, alt etter forholdene. Det samme gjelder for eventuelle koplingsbokser. Lysarmaturene kan normalt være i utførelse IP41-44, mens stikkontaktene kan være i lukket utførelse IP44.

Garasje og verksted

I garasjer og verkstedrom vil installasjonen bestå av belysning og nødvendige stikkontakter for håndverktøy o.l. Disse rommene er ofte brannfarlige, og vi må ta hensyn til dette ved valg av utstyr og installasjonsmetode. Lysarmaturene bør være i IP41-44, mens stikkontakter kan være i IP44. Flerpolte brytere og vendere, og koplingsbokser for dem, skal være i tett utførelse, IP55-67, alt etter forholdene.

536

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle installasjoner

11.3 Gartnerier Med elektriske installasjoner i gartnerier mener vi vanligvis installasjoner i drivhus med tilhørende rom for varmeaggregater, og dessuten eventuelle elektriske drivbenk- og jordoppvarmingsanlegg. Belysning

Belysningen i gartnerier tjener vanligvis to formål. Den gir arbeidslys, og den gir lys for å drive fram planter og/eller grønnsaker, noe som er blitt mer og mer vanlig i de senere årene. Armaturer, brytere, koplingsbokser osv. må være i tett utførelse, IP65-67, og ha tilfreds­ stillende korrosjonsbeskyttelse. Her vil vi normalt benytte lysrørarmaturer. Brytingen skal skje topolt. Det utstyret som kreves for den automatiske lysreguleringen, må enten plasseres i skap med tett utførelse forsynt med innebygde varmeelementer for å motvirke kondens, eller plasseres i et eget rom med oppvarming, slik at miljøet er mest mulig tørt og støvfritt.

Skjerming

Drivhus er ofte forsynt med skjerming (sjalusier) som skal skjerme for sol, hindre varmeutstråling osv. Denne skjermingen er normalt også styrt automatisk ut fra temperatur, sol o.l., og nødvendig utstyr for styringen plasserer vi normalt samme sted som utstyret for lysreguleringen.

Oppvarming

Oppvarmingen skjer vanligvis ved hjelp av varmtvann som føres rundt i drivhuset i rør forlagt både i jorda og i lufta. Oppvarmingen av vannet kan enten skje i en elektrodekjele, eller ved hjelp av olje- eller gassfyrte kjeler, eventuelt som en kombinasjon av de ulike alternativene, slik at man kan utnytte billig tilfeldig elektrisk energi.

Kjelen med tilhørende utstyr er normalt plassert i et eget rom. Dette rommet vil vanligvis være tørt, men ved installasjonen må vi likevel ta hensyn til at det vil være brannfarlig ved bruk av olje eller gass, og i visse tilfeller også eksplosjonsfarlig.

537

Elektriske anlegg - installasjoner

11 Spesielle instaIlasjoner

Apparatskap for olje- eller gassfyringsanlegg blir vanligvis levert ferdig koplet, og skal minst være i lukket utførelse (IP44). Vi skal ikke gå nærmere inn på brennerautomatikken her, men se litt på spenningstilførselen. Det skal være en egen tilførselsledning til hver enkelt oljebrenner med sikringer og flerpolt bryter. Bryteren kan være manuell, eller det kan være en kontaktor som kan fjernstyres enpolt. Dessuten skal det settes opp brannbryter utenfor hver inngang, og anlegget skal ha felles hovedbryter. Alle fyringsanlegg skal jordes etter de reglene som gjelder for lavspenningsanlegg. Iblant kan det også være aktuelt å fyre med flis eller andre former for organisk materiale. Da får vi ingen eksplosjonsfare, men vi får isteden støvproblemer i forbindelse med lagring av flisen. For mindre, enkeltstående drivhus kan det iblant være aktuelt med oppvarming ved bruk av varmekabler, men det er mer vanlig å bruke varmekabel for å skaffe tilskudds varme, særlig ved dyrking av agurker, tomater og liknende, der ekstra jordvarme er av stor betydning. Også som supplerende luftoppvarming kan varmekabler ofte være på sin plass.

Drivbenker

Et sted der varmekabler er spesielt gunstige å bruke, er i drivbenker. Varmen kan her lett reguleres ved hjelp av termostatstyring. Videre kan det være aktuelt å bruke varmekabler til utendørs jordoppvarming for eksempel i idrettsanlegg. Jord varmekablene legges gjerne 0,3 m nede i jorda. De skal tildekkes og beskyttes godt mot graving i jorda. Det kan vi gjøre ved å legge to til tre lag med solid netting 2-3 cm over kablene, eller ved å legge bord eller takstein over. Koplingsbokser o.l. må være i vanntett utførelse (IP65-67). Se også om varmekabler i kapittel 8.

For videre studier angående varmekabler i gartnerianlegg, se STKs varmekatalog.

538

Elektriske anlegg - installasjoner

Litteratur

Litteratur UNIVERSITETSFORLAGET: Torleif Røyter og John Langeland: Elektriske anlegg I Jan H. Audestad og Gunnar Sørbø: Elektriske anlegg II Jens Fanchald: Elektriske anlegg III (anbud og kontrahering) Finn Wilhelmsen og Arnold Dahl: Elektroteknikk 2 Terje Dyrstad: Elektroteknisk ledningsberegning Nils T. Baustad og Olaf H. Mehus: Elektrovarme Hans Henrik Bjørset: Lysteknikk - Lys og belysning Hugo Andresen og Bjørn Ivar Ødegård: El-installasjoner i bygg - tegninger - skjemaer symboler Magnus Dalva: Elektriske motordrifter

TIDEN NORSK FORLAG: Distriktssjef T. Tambs: Vekselstrømsanlegg inntil 1000 V (mellomspenningsanlegg) ELEKTRISITETSFORSYNINGENS FORSKNINGSINSTITUTT: EFI-rapport - 2353 Retningslinjer for elektrotek­ niske installasjoner i boliger - 2600 Styring av varmeanleggenes energiforbruk i boliger - 2829 Brannbeskyttelse av kabelforlegning - 2544 Retningslinjer for elektriske installasjoner i skip med hensyn til elektromagnetisk støy

539

Elektriske anlegg - installasjoner

Litteratur

NKI FORLAGET: Dagfinn Brøther: Elektriske installasjoner I, II og III

ASEA-TIDNINGEN: Artikler og bildemateriale om energiproduksjon, distribusjon, vern, brytere og oppvarming H. HAGERUPS FORLAG, København: A.H. Axelsen og K. Jark: Stærkstrømsteknik I TEKNOLOGISK FORLAG: Alfred Høsl: Elektroinstallasjon

NORSK STANDARD: NS 3931 Elektriske installasjoner i boliger. Plassering av uttak for kraft- og teletekniske anlegg NS 3031 Beregning av bygningers energi- og effektbehov til oppvarming NS 3401 Alm. kontraktsbestemmelser om utførelse av bygg- og anleggsarbeider HOGRE TEKNISKA LÅROVERKET, Stockholm: Lektor Egnon Nived: «Kompendium i elektrisk anlaggningsteknik» Kap. 3 Elektrisk ledningsberåkning Kap. 5 Stållverksapparater Kap. 10 Elektrisk uppvarmning

EL-INSTALLASJON OG HANDEL: Diverse artikler om installasjoner, eksplosjonsteori og belysning. STK - STANDARD TELEFON OG KABEL­ FABRIKK: «Håndbok i skjult varme - Termostan varmekabler, ESWA varmefolier» «Kabelhåndboken»

TELENOR: «Teleinstallasjoner i bygg»

540

Litteratur

Elektriske anlegg - installasjoner PHILIPS: «Lysboken»

SELSKAPET FOR LYSKULTUR: «Planlegging av belysningsanlegg» «Luxtabell»

NVE - DBE - OLJEDIREKTORATET: «Retningslinjer for områdeklassifisering»

NVE - BROSJYRER: «Retningslinjer for beregning av minimum kort­ slutningsstrøm ved 1-polet kortslutning i mellomspenningsanlegg med direkte jordet nullpunkt.» «Konsesjonsbehandling - Vassdragsutbygging» Kraftverksutbygging - diverse brosjyrer NORSK ELEKTROTEKNISK KOMITÉ: «Norske normer for elektrotekniske skjemasymboler del 1 - NEN 144.88» «Norske normer for spenningsverdier NEK-IEC 38» FORSKRIFTER: «Midlertidige forskrifter for etablering, utbygging og teknisk drift av kabelnett» «Tekniske forskrifter for kabelnett/fellesantenneanlegg fastsatt av Samferdselsdepartementet» «Forskrifter for elektriske forsyningsanlegg» (FEF) «Forskrifter for elektriske bygningsinstallasjoner m.m.» (FEB) «Forskrifter for elektriske anlegg maritime installa­ sjoner» (FEA-M) «Sikkerhet ved arbeid i lavspenningsanlegg» (SL) «Driftsforskrifter for høyspenningsanlegg» (DH)

IEC-normer:

331 Brannsikker kabel 332 Selvslokkende kabel 144 Kapslingsarter 479-1 Effects of current passing through the human body

541

Elektriske anlegg - installasjoner

PRODUKTKATALOGER: NEBB (ABB-EB) Sønnico Øglænd STAHL STK IFA Kløckner Moeller Norwesco Nordbritco Siemens A/S Elektrofabrikken Glamox A/S Danfoss

542

Litteratur

Elektriske anlegg - installasjoner

Stikkord

Stikkord A-væske 234 akkumulator 54 akkumulatoranlegg 346. 530 akselerasjonselement 370, 371 akselerasjonsmoment 499 aktivt utstyr 244 alarm 343, 344 aldringsegenskaper 149 allmennbelysning 456 alternativ energikilde 45 alternativt brensel 42 amerikanske røranlegg 257 ammoniakk 422 ammoniakkgass 422 anleggsbeskyttelse 122, 127 anleggskostnader 355, 442 ansvarsforhold 125 antenne 341 antenneanlegg 341 antennekontakt 342 antenneledning 341 antenneuttak 341 arbeidsmiljøloven 124 arbeidsrom 332 arbeidstillatelse 281 armering 142, 151, 277 armert påstøp 405 aske 15. 41, 357 atkomsttunnel 37 atmosfærisk overspenning 82 atomenergi 15, 42 AUS 122. 126 automatisering 426 automatisert kjøleanlegg 426 automatisk ekspansjonsventil 426 automatisk utkopling 97 automatisk vannventil 426 automatsikring 88, 91, 127, 137, 141. 187

avdunsting 19 avgreining 212, 216-218 avkjølingsforløp 368, 369 avleder 90 avløpsrør 314 avløpsvann 44 avriming 429 avskjerming 124 avstengningsventil 28, 31 B-karakteristikk 138, 140 B-væske 234 bad 324 baderom 326 baderomsgolv 403 badstue 333 balanseringselement 371 balkong 334, 335 basseng 49 batteri 346 bekledning 123 belastningsstrøm 165, 167, 177 belysning 430 belysningsstyrke 433. 435, 438, 459, 460, 468, 470 beredskap 63 beregningsmodell 102 berøringsbeskyttelse 162 berøringsfare 79. 119, 127, 366 berøringsspenning 82, 93, 102, 105, 106, 110, 114, 117 beskyttelsesart 242, 243, 254 beskyttelsesform 104 beskyttelsesgrad 159, 160, 161, 518 beskyttelseshansker 123 beskyttelsesjording 272 beskyttelsesleder 96, 162, 314 beskyttelsestiltak 94 beskyttelsesutstyr 123 beskyttende vern 85

543

Elektriske anlegg - installasjoner

betjening 93 betjeningsutstyr 328 betongblander 405 betongdam 21 betongfundament 315 bimetall 88 blending 439 blendingstall 471, 472, 474, 475, 476 bod 331 boliginstallasjon 283 boligoppvarming 355 boreplattform 73 brannalarm 343 brannalarmanlegg 343 brannfarlige varer 234 brannhemmende 150 brannsikker kabel 150 brannsikringsegenskaper 150 brannskade 118 brannslokking 36 Brattberg-gjennomføring 258, 259 bremsemetoder 515 brennstoff 356 brenntid 441 brennverdi 356 brenselpris 355 bryteevne 91, 132, 137 bryter 325, 322, 328 bunnskrue 130, 131 burvikling 494 butylgummi 149 BZ-metoden 458, 466 bærebjelke 406 bølgeenergi 13, 46, 47, 48 bølgeenergiverk 45 bølgefront 46, 47 bølgehøyde 47 bølgekraft 15 børsprinsippet 59 C-karakteristikk 138, 140 C-væske 234 candela 432 carport 334

544

stikkord

cd 432 CENELEC 145 CENELECs kabelidentifikasjonssystem 140 CO2-gass 36 D-karakteristikk 138 Dahlander-viklet motor 479, 510, 511 dam 21 dambrudd 24 damkrone 22 damplampe 451, 455 dampturbin 13 dataoverføring 87 DBE 239 deflektor 28 dekorasjon 455 deling 42 Det lokale eltilsyn 240, 241 detektor 343 detonasjon 232 DIAZED 130 dielektrisk oppvarming 357, 365 dielektrisk materiale 365 differensialrelé 87 differensialutløsning 88, 503 dimensjonerende utetemperatur 376 dimensjonering 164 direkte berøring 93 direkte føring 256 direkte jordet nøytralpunkt 72 direkte start 505 Direktoratet for brann- og eksplosjons­ vern 239, 240 disneuter 83 distribusjon 70 DLE 240, 241 dobbel isolasjon 98, 162 dokumentasjon 282 dreiemoment 172, 497 dreneringsplugg 280 drift 280 driftsfaktor 469

Elektriske anlegg - installasjoner

driftsforskriftene 116, 119, 122, 124, 126 driftsforstyrrelse 78, 84 driftsisolasjon 162 driftskostnader 355, 356, 442, 448 driftspersonell 93, 119 driftsstabilitet 84 driftstunnel 25 drivbenk 538 drivhus 537 dyrerom 531 dødsulykke 118 døgnmarkedet 60 effektbryter 87 effektregulering 367, 390 effekttap 35, 176 EFI 288 EFI-rapport 2353 287 egensikker krets 247 egensikker utførelse 246 egenventilert 493 ekspansjonsventil 423 eksplosiv atmosfære 245 eksplosjon 93, 231 eksplosjonsbeskyttelse 279 eksplosjonsbetingelse 232 eksplosjonsegenskap 242 eksplosjonsfare 234, 236 eksplosjonsfarlig område 230, 233 eksplosjonsfarlig atmosfære 232 eksplosjonsgrense 233 eksplosjonskurven 233 eksplosjonssikker utførelse 243, 244 eksplosjonsteori 230 eksplosjonstrekanten 232 ekvipotensialforbindelse 272. 276 elektrisitetsforbruk 61 Elektrisitetsforsyningens Forsknings­ institutt 288 Elektrisitetstilsynet 240, 241 elektrisk energi 13 elektrisk felt 67, 151, 152. 277 elektrisk oppvarming 356, 357

Stikkord elektrisk støt 93 elektrodekjele 360 elektroinstallatør 289 elektrokjele 358, 359 elektromagnetisk felt 396 elektromagnetisk induksjon 456 elektromagnetisk relé 85 elektromagnetisk utløsning 137 elektromotor 477 elektronisk relé 85 elektronisk termostat 372 elektrosakkyndig 94 elementautomat 141, 307 elementstørrelse 136 elementtype 413 elvekraftverk 14, 32. 34 endeavslutning 155 endemotstand 344 endemuffe 154 energieksport 56, 61 energiforsyning 55, 355 energikilde 14 energiloven 56, 58, 59. 61 energimarkedet 59, 60 energioverføring 65 energiproduksjon 13, 18 energiutstråling 67 energivirkningsgrad 13. 14 energiøkonomisering 16 enfaseanlegg 306 enfasemotor 480 enfaseoverføring 171, 212 enfasesystem 78 enfaset asynkronmotor 483 enfaset seriemotor 481 enfaset synkronmotor 484 enlinjeskjema 284 entrådet leder 143 ENØK 370, 372 EPR (etylen-propylengummi) 149 ESWA varmekabel 388 ET 240, 241 etylen-propylengummi (EPR) 149

545

Elektriske anlegg - installasjoner Ex d 243 Ex de-utførelse 245 Ex e 245 Ex e-utførelse 245 Ex i 246 Ex i-utførelse 246 Ex ia-utstyr 247 Ex ib-utstyr 247 Ex m-utførelse 249 Ex n-utførelse 249 Ex o-utførelse 248 Ex p 248 Ex p-kapsling 247 Ex q 248 Ex s-utførelse 249 fabrikkerklæring 255 fallhøyde 20, 26, 27, 29. 31 fareklasse 234 faremoment 93 fargefjernsyn 431 fargegjengivelse 448 fargekode 130 fargemerking 314 fargetemperatur 449 fase-jord 226, 229 fase-nøytra] 226 fasefølge 528 fasekompensering 35, 487 faseleder 224 fasemerking 152 fasestrøm 168, 198 fasestrøm/spenning-diagram 169, 173, 199 fasestyring 48 feilkilder 523 feilsøking 126 feiltype 86 fellesantenneanlegg 341, 342 fellesantennekabel 336 feltregulering 490 ferdigelement 401 ferdigmelding 289, 347 fiberoptikk 87, 455

546

Stikkord

firebokstavkoden 144, 145 fisjon 42 fjernvarmeanlegg 39, 40, 54, 63 flammepunkt 234 flammespalte 281 flensmotor 519 flenstilkopling 519 flerhvelvsdam 21 flertrådet leder 143 fluorescerende belegg 447 flyveaske 40 fokusering 48 foranstaltning 122 forbrenning 94, 116 forbruksspenning 170 fordamper 419, 422, 423 fordampertermostat 426 fordamping 19, 419 fordampingsvarme 420 fordelingslinje 69 fordelingsnett 70, 212 fordelingsspenning 72 fordelingssystem 72, 73, 278 fordunstning 373 forhåndsmelding 62, 289, 347 forlegningsalternativer 399 forlegningsmåte 177, 165, 181, 189, 285, 304, 399 fornybar energi 48 forpuffing 231 forsterket isolasjon 98, 162 forurensning 41, 357 forventet berøringsspenning 102 fossilt brennstoff 14 fotmotor 519 francisturbin 29, 30 frekvensomformer 480 frekvensregulering 510, 512 fremmedmagnetisert motor 489 freon 421 fristråleturbin 27 frostsikring 410, 413, 536 fuktighet 280

Elektriske anlegg - installasjoner fuktighetsfordriver 280 fullprofilboring 26 fullturbin 29 fullturbin 27, 29 fusjon 42 fylleventil 28, 31 fyringsanlegg 538 fysiologisk virkning 116 garasje 333 gartneri 537 gass 15, 38 gassenergiverk 41 gassens tenntemperatur 242 gassfyrte energiverk 41 gassisolert koplingsanlegg 68 gassmåling 281 gasstett gjennomføring 258 gassturbin 37, 41 gassutladning 456 generatorbryter 28 generatorspenning 37 gjennomføringer 527 gjennomslagssikring 83 gjennomslagsvern 77 gjennomstrømningsovn 358, 359 gjentenningstid 452 gjødsel kjel ler 535 gjødselkum 535 glimtenner 447 glødelampe 444 gnistdannelse 269 gnistenergi 269, 270 godkjenning 239, 255 golvelement 414 golvoppvarming 413 golvtemperatur 393, 395 golvvarme 415 golvvarmeanlegg 392, 416, 417 grafitt 43 gravitasjonsdam 22, 23 grisevarmer 534 grunnmur 299 gruppe I 249

Stikkord gruppe II 249 gruppeinndeling 242, 249 gyldighetsområde 62 hall 323 halogenfri 150 halogenglødelampe 446 halogenlampe 455 halongass 36 halvleder 368 hastighetsregulering 479, 509 hermetisk motorkompressor 424 hjelm 123 hjelpevikling 424 hjerteflimmer 117, 118 hjertefunksjon 118 hjertemassasje 118 hobbyrom 331 horisontalaggregat 28 hot work permit 281 hovedfordeling 525 hovedfordelingslinje 69 hovedinntak 283, 298, 525 hovedjording 313, 525 hovedjordingssystem 283, 316 hovedjordleder 96, 313, 314 hovedkabel 299, 301 hovedmagasin 25, 32 hovedutjevningsforbindelse 96, 314 ho ved vannkran 313 hovedvikling 424 HVDC 66 hønsenetting 402 høyeffektsikring 91, 128, 133, 134, 136 høyeste kortslutningsstrøm 175 høyfrekvensdigelovn 363 høyfrekvensoppvarming 362 høyfrekvent forkoplingsutstyr 448 høyspenningsanlegg 126 høyspenningsfordelingsnett 69, 71 høyspenningslinje 69 høytafon 345 høytafonanlegg 345 høytrykks-natriumdamplampe 452

547

Elektriske anlegg - installasjoner høytrykkspressostat 426 høytrykksside 423 høyttalerledning 341 IC 493 idriftsettelse 521 ikke-ledende omgivelser 98 IM 519 indikatorperle 130, 131 indirekte berøring 93 indirekte føring 257 induksjonslampe 456 induksjonsoppvarming 357, 362 induksjonsovn 362 induktans 207, 208, 270 induktans i kabel 173 induktiv reaktans 207, 208 industrianlegg 72 inertgass 232 innbruddsalarm 343 inneklima 372 innføringsstasjon 68, 69 inngangsdør 330 innstøpt utførelse 249 inntak 298 inntak fra kabel 299 inntaksboks 299, 300 inntakskabel 299, 301 inntaksledning 298, 301 inntaksluke 24 inntaksmagasin 25, 32 inntaksrør 298 inntakssikring 137, 299, 301 inspeksjon 281 installasjon 283, 284, 318 installasjon i spenningsbånd I 335 installasjonsbeskrivelse 288 installasjonsbryter 297 installasjonsoppgave 347-353 installasjonstegning 284, 285 instruert personell 94 instrumentjording 273 instrumentkabel 152 interferens 49

548

Stikkord

intermitterende drift 503 intermitterende jordfeil 81 international circulation 493 international mounting 519 International Protection (IP) 159 IP (Internationa] Protection) 159 IS-jording 273, 274, 275 isbre 20, 56 isolasjon 142, 149, 165 isolasjonsevne 376 isolasjonsklasse 162 isolasjonsmateriale 149, 164, 376 isolasjonsmotstand 403 isolasjonsovervåking 81, 97, 79, 116 isolasjonsstoff 164 isolerende hansker 123 isolering 16 isolert verktøy 123 istapper 410 IT-nett 229 IT-system 77, 95, 97, 113 jevnhet 440 jordelektrode 76, 77, 95, 114, 313, 315, 317 jordfeil 78, 80, 100 jordfeilbryter 82, 94, 97, 99, 100, 110, 114, 116, 311, 526 jordfeilsovervåking 116 jording 94, 272 jordingsklemme 313 jordingsmetoder 526 jordingsskinne 313 jordleder 95, 96, 225 jordledning 314 jordoppvarming 413 jordoppvarmingsanlegg 537 jordplate 315 jordresistans 315 jordslutning 86, 106, 229 jordvarme 13, 15, 54 jordvarmekabel 538 joule 354 Joules lov 354

Elektriske anlegg - installasjoner

journalføring 521 K-karakteristikk 138. 140 kabel 141, 143, 225 kabel-tv-inntak 341 kabelbetegnelse 145 kabelforlegning 527 kabelføring 256 kabellengde 396 kabelskjerm 276 kabelskjøting 155 kabelskritt 153 kabeltype 141, 165. 177, 388, 389 kamskinne 306. 307 kapasitans 270 kapasitiv tilbakekopling 100. 114 kapasitiv lekkasjestrøm 412 kapillarrør 424 kaplanturbin 29, 31, 49 kapslingsgrad 159, 327 karakteristikk 138 karbondioksid 15, 16. 357 xilereimsdrift 520 kippmoment 497 kjeglebrems 518 kjellerstue 332 kjerneenergi 43 kjerneenergiverk 42 kjøkken 324 kjøkkenwattmeter 306 kjøleanlegg 422 kjøleformer 493 kjølemiddel 43. 421 kjøleskap 424 kjølesystem 422 kjøling 493 klasse 0 162 klasse 01 162 klasse I 162 klasse II 98, 162 klasse III 162 klassifikasjon 288 klemmeavdekking 310 klemmer 308, 313

Stikkord

klestørkeanlegg 287 knivsikring 133 kokepunkt 420 koking 419 komfyr 287, 321 kommunikasjonskabel 152 kompaktlampe 449 kompensasjonselement 371 kompressor 422, 425 kondens 280 kondensator 422. 423 kondensering 419, 420 kondenseringsvarme 420 konsesjon 62 kontinuerlig fortynning 248 kontinuerlig utslipp 236 kontrastforhold 439 kontroll 64 konveksjon 373 koplingsboks 331, 332 koplingsoverspenning 82 kopperskjerm 277 korona 67 koronaeffekt 66. 67 korreksjonsfaktor 166, 184 korrosjon 281 korrosjonsbeskyttelse 334, 494, 531, 533, 537 kortslutning 86. 176, 178, 179 kortslutningsberegning 91, 106, 223 kortslutningsbeskyttelse 90, 164, 175, 504 kortslutningsmotor 259 kortslutningssikring 304 kortslutningsstrøm 178, 224, 229 kortslutningsutstyr 124 kortslutningsvern 87. 127 kraftkabel 141 Kraftforsyningens beredskaps­ organisasjon 63 kreosotforbindelse 15 kroppens impedans 103 kroppens varmebalanse 373

549

Elektriske anlegg - installasjoner

kroppens varmeutvikling 373 kroppsresistans 105, 117 krympemuffe 157 krympeskjøting 155 krympeslange 392 kråkefot 315 kulderas 374 kuldeteknikk 354, 418 kull 15, 38 kull-lager 38 kullfyrt energiverk 38 kurs 303, 318 kursfordelingsskjema 288. 302, 303 kursfortegnelse 289, 312, 320 kursinndeling 319 kurssikring 301, 304, 306 kvikk sikring 128 kvikksølv 443 kvikksølvdamplampe 452 kWh-måler 304 kyllingmor 534 L/R-forhold 272 lager 494 lamellbrems 518 lamellfordamper 428 lampepunkt 330, 335 lampetablå 345 landbruket 524 lastmoment 499 lastskillebryter 136 laveste kortslutningsstrøm 175, 176 lavfrekvensoppvarming 362 lavspenningsfordelingsnett 71, 212 lavspenningsoverføring 170 lavtrykksside 423 ledelys 455 leder 142, 143 ledermateriale 165 ledertemperatur 164 ledertverrsnitt 181 ledeskovler 31 ledning 143 ledningsberegning 164

550

Stikkord

lekkasje 357 lettmetall 492 levetid 444 likestrøm 66 likestrøms-seriemotor 487 likestrøms-shuntmotor 488 likestrømsbremsing 517 likestrømsledning 179 likestrømsmotor 481 likestrømssystem 73 linje 69 Im 433 luftforurensning 356 luftkjøling 36 luftkondisjonering 418 luftlinje 225 luftputekammer 26 luftstrekk 298 luftstrøm 374 lukehus 26 lukesystem 23, 24 lumen 433 luminans 434 lux 434 luxtabell 439, 457, 471 lx 434 lynavlederanlegg 317, 318 lynnedslag 83, 318 lynspenning 317 lys 430 lysanlegg 438 lysberegning 434, 458 lysbryting 431 lysbue 93, 116, 361 lysbueoppvarming 357, 361 lysbueovn 361 lysfarge 440 lysfluks 433 lysfordeling 444 lysfordelingskurve 444, 460 lyskilde 444 lysklima 456 lyslære 430

Elektriske anlegg - installasjoner

lysmengde 434 lysrør 446 lysrørarmatur 325 lysstrøm 433 lysstyrke 432 lysutbytte 434 lysytelse 172, 433, 444, 449, 450 låvebygninger 530 magasin 19 magasinkraftverk 13. 25-27, 34 magnetiseringsstrøm 36 magnetisk dørlås 340 magnetiske felt 151, 152, 277 maksimal kabellengde 271 mangetrådet leder 143 manuell melder 343, 344 maritim installasjon 126 maske jord 317 maskenett 315 masseberegning 347 materiellfortegnelse 347 MCT-gjennomføring 258 mekanisk styrke 177 melder 343, 344 melkemaskinanlegg 535 merkemoment 497 merking 279, 280 merking av likestrømsmotorer 491 metallfolie 413 metallhalogenlampe 452 metningstransformator 501 MI (mineralisolasjon) 149 mikrobølgeoppvarming 366 mikroprosessor 86 miljøforurensning 442 miljøhensyn 355 miljømessig konsekvens 66 miljøproblem 15. 41 mineralisolasjon (MI) 149 minimum antennelsesenergi 233 minimum tennenergi 261 minimumstverrsnitt 169 miniturbin 33

Stikkord minstevannføring 19 modellering 440 moderator 43 modernisering 16 momentkurve 497, 498 monopol 56 monteringsanvisning 417 morenemasse 22 motindusert spenning 478 motorbeskyttelse 500 motorens klemmebrett 507 motorinstallasjon 477 motorkurs 178 motorprinsippet 477 motorstørrelse 499 motortyper 496 motorvern 501 motorvernbryter 88 motstandsoppvarming 357 motstrømsbremsing 515 munn-til-munn-metoden 118 muskelkrampe 117 målersløyfe 304 N-leder 75, 82 natriumdamplampe 452 nattelement 372 NB-metoden 458 nedbør 18 nedbørmengde 18 nedleder 317 nedløpsrør 410, 411 nedslagsfelt 19 NEMKO 255 NEOZED 132, 133, 308, 309 netting 402 newtonmeter 354 nitrogen 15 nitrogenforbindelse 357 nitrogenoksid 16 no-fuse-breaker 88 Nordisk Belysningsberegningsmetode 458 NTC 89

551

Elektriske anlegg - installasjoner nullspenningsbeskyttelse 504 nullspenningsrelé 89 nødgenerator 37 nødlys 346 nødlysanlegg 346 nøytralleder 225 nøytralpunkt 75, 77 nøytralpunktimpedans 105 nøytralpunktsystem 74 nåleventil 28 oksygenindeks 150 olje 15, 38 Oljedirektoratet 239 oljefylt utførelse 248 oljefyringsanlegg 360 oljefyrte energiverk 41 oljeproduksjonsplattform 73 oljeutskiller 428 omgivelsestemperatur 165, 177, 182, 195 områdekategori 230 områdekategori a 254 områdeklassifisering 230, 235 omsetning 63 oppfanger 317 opplysningsskilt 456 opptattanlegg 345 oppvarmingsforløp 368, 369 oppvarmingsmetode 355, 356 oppvarmingssystem 375, 384 oppvaskmaskin 287, 321 optisk kabel 153, 455 optiske fibre 455 ordning 1 239, 240 ordning 2 239, 241 overbelastning 86, 88 overbelastningsbeskyttelse 164 overbelastningssikring 301, 302, 304 overbelastningsvern 88 overflatetemperatur 250, 278 overføringsevne 65 overføringslinje 66. 68 overgangshode 154

552

Stikkord overgangsmotstand 95 overgangsresistans 111 overhaling 281, 521 overlastbeskyttelse 90, 217, 504 overløp 22, 24 overskuddsenergi 55, 56, 59 overspenning 82, 86 overspenningsavleder 83 overspenningsvern 90 overstrømsbeskyttelse 127 overstrømsrelé 87 overstrømsvern 116, 179 overtrykkskapsling 247, 248 PA-jord 275 PA-leder 272 panelovn 358, 359 parallelle kabler 165, 166, 177 parallellresistanskabel 277, 388 parkabel 141 patronsikring 128, 129, 130, 131, 132 PE-leder 75, 82, 272 peltonturbin 27, 28 PEN-leder 75, 81 personbeskyttelse 92 personlig beskyttelse 122 personsikkerhet 84, 127 personsøkeranlegg 344, 345 PEX (tverrbundet polyetylen) 149 plassbelysning 457 platedam 21 platevarmeveksler 384, 385 plattformgolv 406 plutonium 42 polomkoplbar motor 479, 509 polyvinylklorid (PVC) 149 PR-kabel 332 primært utslipp 236 propell 31 prosjektering 390 prøvebevis 246, 255 prøveinstitusjon 255, 280 PTC 89 pumpekraftverk 34

Stikkord

Elektriske anlegg - installasjoner

punktmetoden 458, 459 PVC (polyvinylklorid) 149 på-vegg-utstyr 331, 332, 334 pådrag 28, 40 RA-indeks 448 radiatorovn 358. 359 radioaktiv prosess 42 radioaktiv prosess 43 radioaktiv stråling 15, 44 radioaktivitet 44 radioaktivt avfall 15, 44 radiofrekvensoppvarming 364 reaktans 207 reaktor 43 refleksjonsfaktor 437, 468, 470 reflektorovn 326, 330, 358, 359 regenerativ bremsing 515 registrerende vern 85 regularitet 355 reguleringsbryter 322, 367, 390 reguleringsmetode 366 reguleringsmuligheter 399 reguleringsventil 422, 423 regulerkraftmarkedet 60 reklamelys 455 relativ fuktighet 375 relévern 85 reparasjon 282 repulsjonsmotor 482 reservekapasitet 52 reservekurs 287, 303, 320 reservestrømaggregat 529, 530 reservestrømforsyning 346, 530 resistans i kroppen 104 resistansbremsing 516 resonans 48 ribberørsovn 358, 359 ringeanlegg 311, 324, 331, 340 ringeklokke 331 ringeknapp 331 ringetransformator 311, 331 ringnett 56, 71 rom for husdyr 531

romindeks 468, 470 romklassifisering 288 romklima 372 romoppvarming 375, 533 romtemperatur 371, 372 romtermostat 370, 372 romvinkel 433 roterende varmeveksler 384, 385 rotorfrekvens 498 rotorspenningsregulering 490 rotorvikling 494 rugemaskin 534 røraggregat 32 røranlegg 257, 526 rørgate 25 røroppvarming 363 rørstoll 25 rørturbin 33 røyk 40 røykmelder 343, 344 sakking 479, 497, 498 samkjøring 55, 58 samkjøringsnett 33, 57, 69. 72 sammenkopling kabel - linje 153 sammensmelting 42 samtidighetsfaktor 214, 220, 301 sandfang 26 sandfylt utførelse 248 seglass 428 sekundærstasjon 69 sekundært utslipp 236 selektivitet 90, 91 selektivitetsegenskaper 132 Selskapet for Lyskultur 457 SELV 162 selvjusterende kabel 278 selvregulerende varmekabel 390 selvregulerende 388 selvslokkende 150 senkebrems 515 senteravstand 396, 399, 401 sentral varmeanlegg 359, 360 serieresistanskabel 277, 388

553

Elektriske anlegg - installasjoner

SF6-anlegg 68 SF6-gass 37 shuntmotor 491 Si (silikongummi) 149 signalanlegg 331 signalkabel 141 sikkerhetsforanstaltning 125, 126 sikkerhetsforskriftene 125 sikkerhetstiltak 93 sikkerhetsventil 28, 31 sikring 87. 127 sikringselement 131 sikringskurs 287 sikringslastskillebryter 136 sikringsløs bryter 88, 127 sikringsskap 283, 302 sikringsstørrelse 183 Silikagel 280 silikongummi (Si) 149 sirkelprosess 423 skilletransformator 81, 99 skivebrems 517 skjemasymboler 289-297 skjerm 142, 151, 152 skjult forlegning 287 skjøtemuffe 157, 158 skjøting 155, 157, 158 skovlhjul 27 skyggedannelse 440 skyggepolsmotor 482 slepering 36 sleperingsmotor 510 sleperingsstart 508 sløyfe 343, 344 smeltebånd 128 smeltedigelovn 362, 363 smelteleder 128 smeltesikring 91, 127, 128 smeltetråd 128, 131 småenergiverk 32, 33 sneglehus 30, 31 snøsmelting 406 snøsmeltingsanlegg 407

554

stikkord

sokkeltype 445 solcelle 53, 54 solenergi 13, 15, 53, 54 solfanger 53 solpanel 53 sone 0 235 sone 1 235 sone 2 235 soneinndeling 235, 254 sot 15 soverom 323 spalteåpning 242, 243, 244 spekter 430 spenningsbølge 317 spenningsbånd 1311 spenningsbånd II 94 spenningsfall 167, 169, 170 spenningsforskjell 167-169, 172, 173, 178 spenningspåkjenning 150 spenningsregulator 34, 390 spenningsregulering 66, 367 spesialmotor 480 spesialutførelse 249 spesielle installasjoner 524 spesifikk resistans 179 spiraltromme 30, 31 spotmarkedet 60 spyd 317 stabilitetsgrense 66 standardtverrsnitt 182 startforhold 497 startmetoder 505 startmoment 497 Statkraft SF 59 Statnett SF 56, 59 Statnett Marked AS 60 statorvikling 495 stavformer 495 steinfyllingsdam 22 Steinmetz-kopling 485 stengeluke 24 stigeledning 212, 218

Elektriske anlegg - installasjoner

stigeledningsskjema 289 stikkledning 212, 298 stikkontakt 322-325, 328, 331, 332 stillstandsvarme 505 stjerne/trekant-start 506 STKs varmekatalog 393, 412, 417 stoppbrems 515, 516, 517 strøm gjennom kroppen 110, 114 strøm/spenning-diagram 171, 208 strøm/tid-diagram 128, 129, 134, 140 strøm/tid-kurve 167 strøm- og spenningstransformator 86 strømbegrensing 447, 451 strømbelastning 181, 183 strømforsyning 346 strømføringsevne 164-167, 172, 177, 183 strømgjennomgang 117 strømning 373 strømningstap 374 strålenett 70 strålerør 27, 28 strålevarmeanlegg 414, 415, 533 stråling 373 strålingsrisiko 44 strålingstap 374 stue 322 styrestrømforsyning 78 styrestrømkrets 80 styrestrømtransformator 80 støvinnhold 375 støvproblem 38 stålarmering 277 stålforing 25, 26 sublimasjon 19 sugerør 29 sveisekabel 141 svingesjakt 26 svovel 15. 41 svoveldioksid 16 svovelforbindelse 15. 357 svovelheksafluorgass 68 svovelutslipp 40

stikkord

svømmebasseng 333 synkronmaskin 35 synkront turtall 499 takboks 322, 323, 324 takelemnt 414 takleder 317 takras 410 takrenne 410, 411 tak varme 414 takvarmeanlegg 414, 415 tannhjulsgir 33 tappeluke 22 tE-tid 260 teflon 149 tekniske forskrifter 119 telefonanlegg 340 telefonkabel 141, 336 teleinstallasjon 335. 336 telekabel 335 Telenor 336, 340 teleteknikk 336 teleteknisk installasjon 340 Televerket 335 temperaturegenskaper 149 temperaturforløp 370, 371 temperaturføler 89, 259 temperaturgrense 164 temperaturklasse 242, 250, 251, 495 temperaturkurve 380 tennenergi 242, 270 tenning 447, 451 tennsikker utførelse 245 tennspenning 451 tcnntemperatur 235 termisk belastning 178 termisk relé 88, 203, 259, 501, 503 termisk utløsning 137 termistor 89, 371 termistorbeskyttelse 89, 503 termostat 368, 369, 370, 390. 424 termostatens differensial 370 termostatisk ekspansjonsventil 427 terrasse 334, 335

555

Elektriske anlegg - installasjoner

tetningskjerne 22 tetrafluoretan 421 tilbakefallsforhold 85 tilleggsutjevningsforbindelse 98 tilsmussing 441 TN-system 75, 94, 97, 104 TN-C-system 75, 81 TN-C-S-system 75 TN-S-system 75, 82 tofaseanlegg 171, 185 topolt bryter 390 tordenvær 318 torpedotype 32 transformator 37, 228 transformatorstart 508 transmisjonstap 375. 376 trefase-kamskinne 307 trefaseanlegg 307 trefasebelastning 208 trefaseledning 219 trefasemotor 480 trefaseoverføring 168, 198, 199, 207 trefasesystem 78 tre faset kortslutningsasynkronmotor 492, 477 trefaset sleperingsmotor 486 trefaset synkronmotor 487 trefaseutførelse 303 treg sikring 129 tregolv 396, 405 treledersystem 322 trykksjakt 25, 26 trykkstøt 28 tråd 143 TT-nett 229 TT-system 76, 94, 97. 110 tungmetall 15, 16, 41 tungtvann 43 tunnel 21, 25 turbin 27 turbingenerator 45 turbinregulator 28, 31, 34 turbinrør 31

556

Stikkord

tverrbundet polyetylen (PEX) 149 tverrsnitt 172 typebetegnelse 143, 145, 146, 148 tyristorreguleringsenhet 514 tørkefilter 428 tørketrommel 321 U-karakteristikk 138 U-verdi 378 ubehagsblending 471 ukemarkedet 60 ultrafiolette stråler 447 ulykke 126 ulykkesstatistikk 120, 121 underspenningsvern 89 understasjon 69 undervannsspeil 29 undervannstunnel 26 uran 235 42, 43 utelys 324, 330 utendørs anlegg 333, 334 utjevningsforbindelse 99, 314, 534 utløsekarakteristikk 91 utløsestrøm 167 utløsning 137 utpreget pol 35 utslippssted 236 utstyr i klasse II 98 uttaksspenning 170 utøvende vern 85 UZ-element 307 vannforbruk 27, 29, 31 vannhastighet 26 vannhode 36 vannkjøling 35, 37 vannkraft 13, 18 vannkraftgenerator 35 vannkraftpotensiale 18 vannledningsnett 315 vannturbin 27 vannvarmer 287 varegrind 26 varmebehov 375, 376, 392 varmeberegning 372, 376

Elektriske anlegg - installasjoner varmeelement 280, 329, 413 varmeenergi 13, 38, 355 varmeenergigenerator 45 varmeenergiverk 39 varmegjennomgangskoeffisient U- 376, 378 varmegjennomgangsmotstand 378 varmegjenvinning 16, 384 varmekabel 141, 277, 329, 388, 389, 395, 396, 533 varmekabelanlegg 278, 390, 392, 405 varmekabelmontasje 391 varmekabelsløyfe 411 varmekapasitet 354 varmekondukti vitet 382 varme! ampearmatur 534 varmeledning 354 varmeledningsmotstand 377 varmeledningstall 377 varmeledningstap 375, 377 varme] engde 172 varmelist 358, 359 varme!ære 354 varmemelder 343, 344 varmemengde 354. 355, 419 varmeoverføring 354 varmeovergangsmotstand 376, 378 varmeovergangstall 377 varmeovn 358 varmepumpe 16, 384, 386, 387, 418, 421 varmestrømning 354 varmestråling 354 varmetap 375 varmeteknikk 354 varmeutveksler 428 varmeveksler 39. 384, 385 varmeøkonomi 355 varmluftpistol 392 varmtvannstank 321 vaskemaskin 287, 321 vaskerom 331 vassdrag 19

Stikkord vedlikehold 280, 281, 441, 521 vedlikeholdsfaktor 441 vedlikeholdskostnad 355, 356 vedlikeholdspersonale 282 veibelysning 460 vekselstrøm 66 vekselstrømsledning 179, 193 vekselstrømssystem 74 vender 322, 325 venstrehåndsregelen 478 ventilasjon 532 ventilasjonssystem 376 ventilasjonstap 376, 383 ventilkammer 26 vern 84 vibrasjonsmåling 494 viklingstemperatur 89 vindfang 324, 330 vindhastighet 51 vindkraft 13, 15, 50 vindmølle 50-52 virkningsfaktor 465, 467 virkningsgrad 20, 40, 41, 49 virkningsgradmetoden 458, 465 virvelstrøm 363 virvelstrømsprinsippet 364 visir 123 Ward-Leonard-regulering 510, 513 wattmeter 326 wattsekund 354 WC 324 WC-rom 329 Y/D-vender 367, 390 ytre påvirkningning 288 zenerbarriere 247, 261, 262, 268, 269. 271 zenerdiode 263 økonomisk levetid 453 øyets følsomhet 432 åndedrett 118 åndedrettssystemet 118 åpen forlegning 286 årsnedbør 19

557