Elektrisk sikkerhed til selvstændinge generatoranlæg

Elektrisk sikkerhed til selvstændinge generatoranlæg

Mobile generatorer er uundværlige hjælpemidler, når strøm skal leveres til udstyr, der ikke har direkte adgang til en permanent installation. Dette gælder f.eks. til bygge- og samlingssteder, redningsopgaver og også til begivenheder. Mobilgeneratorer kan også levere sektioner af permanente installationer, hvor manglen på den offentlige strømforsyning kan resultere i kritiske situationer, f.eks. i bygninger, der anvendes til avlsdyr, brandstationer mv. I denne sammenhæng skal der lægges særlig vægt på beskyttelse mod elektrisk stød, da brugerne typisk ikke er meget vidende om elektricitet.

Uklare specifikationer?

Applikationsmulighederne for mobilgeneratorer matches ofte med de mange diskussioner om implementeringen af ​​nødvendige beskyttelsesforanstaltninger mod elektrisk stød. På den ene side er dette forståeligt på grund af de mange standarder, som generatorer skal opfylde, og dermed også forskellige udsagn og påstande om de nødvendige foranstaltninger. Anvendelsen af ​​jordspidsen er især en konstant kilde til misforståelser. For at sikre, at beskyttelsesanordningerne virker ordentligt, skal følgende sondringer foretages med hensyn til anvendelse:

  • Uafhængige lavspændingsgenereringsanlæg, der ikke er forbundet med elforsyningsnetværket

  • Uafhængige lavspændingsgenereringsanlæg, der intermitterende leverer permanent installerede systemer, der ikke er forbundet med eldistributionsnet

De vigtigste henvisninger til beskyttelse mod elektrisk stød er de beskyttelsesforanstaltninger, der er defineret i den grundlæggende sikkerhedsstandard DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06. Disse foranstaltninger beskrives mere detaljeret med hensyn til deres ansøgning om mobile generatorer i den nye DIN VDE 0100-551 (VDE 0100-551):2017-02 Annex ZC.

I praksis anvendes følgende grundlæggende beskyttelsesforanstaltninger til mobile generatorer ifølge DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06:

  • Beskyttelse ved automatisk nedlukning som beskrevet i afsnit 411

  • Beskyttelsesseparation med en eller flere belastninger som beskrevet i afsnit 413.

Disse skal derfor betragtes som to fuldstændigt adskilte beskyttelsesforanstaltninger, som også afviger betydeligt i deres praktiske anvendelse.

Beskyttelse ved automatisk nedlukning

Ifølge DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410): 2007-06 er automatisk afbrydelse en beskyttelsesforanstaltning, hvor

  • Grundbeskyttelse er tilvejebragt ved grundlæggende isolering af de aktive dele

  • Fejlbeskyttelse leveres af beskyttende potentialpotentiale sammenkobling via hovedstangstangen og automatisk afbrydelse i tilfælde af fejl.

Automatisk afbrydelse i tilfælde af fejl skal sikres ved hjælp af en tilsvarende beskyttelsesanordning med isolerende egenskaber (fx strømafbryder og reststrømsenhed RCD). For at sikre den nødvendige beskyttende jordforbindelse / beskyttende potentialpotentiale i henhold til DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410): 2007-06 sektion 411.3 skal de eksponerede ledende dele (af udstyret) forbindes til en beskyttende jord – under de gældende forhold for hvert system afhængigt af jordforbindelsestypen. Eksponerede ledende dele, som kan berøres samtidigt, skal tilsluttes samme jordsystem individuelt i grupper eller sammen. Jordforbindelsen er så opdelt i en af ​​følgende undergrupper:

  • TN system
  • TT system
  • IT system.

Derefter opstår følgende nødvendige foranstaltninger til praktisk anvendelse af mobile generatorer:

Jordforsyning – TN og TT systemer

Generatorens stjernepunkt skal forbindes til jordsystemet. For at gøre dette skal der normalt foretages justeringer på generatorens terminalkort.

For at oprette det nødvendige jordforsyningssystem skal en jordspids køres ind, og sløjfe- eller jordforbindelsen skal bestemmes af en autoriseret elektriker. En stikkontakt (RCD) pr. Stikkontakt er påkrævet for TN- og TT-systemerne – selv med hensyn til at generatorer udøves udendørs og er beregnet til brug af uuddannet, ukvalificeret personale.

Følgelig skal også DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410): 2007-06 afsnit 411.3.3 “Yderligere beskyttelse” overholdes. Beskyttelsesforanstaltningens korrekte funktion – beskyttelse ved nedlukning – skal afprøves af en autoriseret elektriker.

Fig. 1: generator i TN-systemet med Earth Spike og RCD for hvert udgående kredsløb
Generator in the TN system with earth spike and RCD for each outgoing circuit

Ujordet strømforsyning – IT-Systemer

Hvis generatoren betjenes som en ujævn strømforsyning (IT-system), en isolationsovervågningsenhed (IMD) i overensstemmelse med DIN EN 61557-8 (VDE 0413-8): 2015-12, der rapporterer en første isolationsfejl med en visuel og / eller hørbar advarsel skal installeres. Hvis der opstår en anden isoleringsfejl på en anden leder, skal systemet lukkes i overensstemmelse hermed af en afbryder. Også i dette tilfælde skal korrekt funktion kontrolleres af en autoriseret elektriker. I DIN 6280: 1986-10 er en sløjfemodstand på max. 1,5 ohm er angivet til dette.

For at opsummere, når en mobilgenerator bruges som TN, TT eller IT-system, er der brug for et jordingssystem og en kvalificeret elektriker for at sikre, at de nødvendige beskyttelses- og overvågningsenheder fungerer korrekt. Dette er selvfølgelig ikke muligt i praksis, og i sidste ende er det forbundet med omkostninger. For at undgå dette anvendes beskyttelsesforanstaltningen “beskyttende adskillelse”. Men her er der også en række ting at overveje, hvis det skal bruges af enkeltpersoner uden en elektroteknisk baggrund.

Beskyttelsesforanstaltning: Beskyttelses adskillelse

Beskyttelses adskillelse er en selvstændig beskyttelsesforanstaltning, hvor ifølge DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410): 2007-06 sektion 413

  • Basis beskyttelse er tilvejebragt ved grundlæggende isolering af de aktive dele
  • Fejlbeskyttelse er sikret ved blot at afbryde det elektriske kredsløb fra andre kredsløb og jord

Følgelig opnår beskyttende adskillelse sin beskyttende virkning fra den kendsgerning, at det sekundære kredsløb er galvanisk adskilt fra strømforsyningen og jorden, eller i tilfælde af en mobilgenerator er udgangssviklingen adskilt fra jord. Når en aktiv leder bliver rørt, betyder den høje isolationsmodstand og de lave systemlækagekapacitanser (Ze meget store) af det sekundære kredsløb til jorden, at næsten ingen strøm kan strømme gennem et menneske. Størrelsen af ​​systemets lækakapacitans påvirkes imidlertid negativt af ledningens længde og antallet af belastninger eller den resulterende impedans mellem den aktive leder og jord (Z bliver mindre). Af denne årsag gælder instruktionerne for at begrænse denne beskyttelsesforanstaltning til forsyning af en elektrisk forbrugsstof generelt og længden af ​​ledningen skal også tages i betragtning. For fejlbeskyttelse er der stadig brug for yderligere foranstaltninger:

  • Spændingen af ​​kredsløbet med beskyttende adskillelse må ikke overstige 500 V.

  • De aktive dele af kredsløbet med beskyttende adskillelse må ikke tilsluttes til et andet kredsløb, til jord eller til en beskyttende jord på ethvert tidspunkt.

  • De eksponerede ledende dele af kredsløbet med beskyttende adskillelse må ikke forbindes med beskyttelsesjorden, til de eksponerede ledende dele af andre kredsløb eller til jord.

  • Fleksible kabler og ledninger skal være tydelige synlige langs hele deres længde på steder, der udsættes for mekaniske belastninger.

Forudsat at de overholder disse krav, kan beskyttelsesseparation med en belastning også anvendes af personer uden elektroteknisk baggrund. I praksis er mobile generatorer dog normalt udstyret med mere end en stikkontakt. Derfor gælder kravene i bilag C.3 til DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410): 2007-06 også.

Fig. 2: strømkilder til beskyttende adskillelse
Current sources for protective separation

Bilag C.3 til denne standard beskriver beskyttelsesforanstaltningerne med mere end en forbrugsstof, som kun må betjenes og overvåges af autoriserede elektrikere eller personer, der har modtaget elektrisk træning.

  • C.3.2    I tilfælde af beskyttelsesseparation med mere end en forbrugsvarer skal kravene i afsnit 413 (ikke inklusive 413.1.2) og de efterfølgende supplerende krav være opfyldt.
  • C.3.3    Tag forholdsregler for at beskytte separate kredsløb mod skader og isolationsfejl.
  • C.3.4    Tilslut de eksponerede ledende dele sammen af ​​isolerede, udgravede beskyttelsesledere. Disse ledere må ikke tilsluttes beskyttelsesledere eller andre eksponerede ledende               dele i andre kredsløb eller til nogen fremmede ledende dele.
  • C.3.5    Alle stikkontakter skal have en jordkontakt, der er forbundet med det beskyttende potentialpotentiale og opfylder kravene i C.3.4.
  • C.3.6    Fleksible forbindelsesledninger skal omfatte en beskyttende jordleder, der fungerer som en beskyttende bindeledning og også overholder kravene i C.3.4.
  • C.3.7    Hvis der opstår en isoleringsfejl i hver af to forskellige udstyr og forskellige eksterne ledere, skal afbrydelsen ske inden for den tid, der er vist i tabel 41.1 i DIN VDE 0100-                 410 (VDE 0100-410): 2007-06.
  • C.3.8   Det anbefales, at produktet af den nominelle spænding for strømkredsløbet i volt og længden af ​​ledninger / kabler i meter ikke overstiger en værdi på 100.000, og den                       samlede længde bør begrænses til 500m.

Hvordan kan disse krav implementeres i praksis?

Det største problem forbundet med denne beskyttelsesforanstaltning er behovet for at isolere generatoraggregatet, hvilket ofte er vanskeligt at implementere i praksis, fordi for eksempel metalrammen af ​​en generator eller metalhuset af et beskyttelsesklasse I udstyrspost, og derfor kan beskyttelsesjorden eller beskyttelsesbindelederen forbindes til den eventuelt fugtige jord ved utilsigtet kontakt.

En diskussion af dette og de nødvendige beskyttelsesforanstaltninger for mobile generatorer er beskrevet i den nye udgave af DIN VDE 0100-551 (VDE 0100-551): 2017-02 og i bilag ZC deraf.

Anvendelsen af ​​beskyttelsesforanstaltningen i forbindelse med uafhængige elproduktionsanlæg er beskrevet i afsnit ZC.3.2. Hvis kun én udstyrsartikel er tilsluttet, gælder kravene i DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410): 2007-06 sektion 413.

Hvis der er tilsluttet mere end en udstyrspost, gælder kravene i afsnit ZC.3.2.2. Dette afsnit indledningsvis antager, at kabellængden ikke overstiger 500 m, og produktet af spænding i volt og total længde i meter er ikke større end 100.000. Dette er primært angivet for at afhjælpe eventualiteten, at hvis der opstår en kortslutning mellem de to aktive ledere, skal generatorens overstrømsbeskyttelse reagere korrekt.

Beskyttelses adskillelse med isolationsovervågningsenhed (IMD) og automatisk afbrydelse

Denne beskyttelsesforanstaltning er udformet således, at der installeres en isolationsovervågningsenhed (IMD) mellem de aktive ledere og jord eller den ekvipotente binding i overensstemmelse med DIN EN 61557-8 (VDE 0413-8): 2015-12, som overvåger isolationsmodstanden på alle tidspunkter. Hvis denne isolationsmodstand falder under værdien på 100 Ω / V af den nominelle spænding, lukker isolationsovervågningsenheden generatorens udgangskreds eller den elektriske belastning inden for et sekund.

Da der i dette tilfælde sker nedlukning, så snart en første isoleringsfejl opstår, skal netværksomfanget ikke begrænses, og hurtig afbrydelse (kortslutning / overstrømsbeskyttelse skal forblive i kraft) er ikke nødvendig i tilfælde af sekund fejl. En anden fordel forbundet med brugen af ​​en IMD er, at i henhold til DIN EN 61557-2 (VDE 0413-2): 2008-02, er der ved periodisk kontrol ikke længere behov for isolationsmåling med et måleinstrument. Den tidskrævende demontering af en generatorens skabet er således ikke længere nødvendig.

Når man vælger en IMD, skal man sikre sig, at måle teknik er egnet til denne applikation. Enkle enheder med overlejret målespænding kan normalt ikke registrere isolationsfejl med DC-komponenter eller højere systemlækagekapacitanser.

Fig. 3: beskyttende adskillelse med isolations overvågningsenhed (IMD) og automatisk nedlukning
Protective separation with insulation monitoring device (IMD) and automatic shutdown

Generator tændes af en person uden elektrisk viden

Indtil nu har det altid været tilfældet, at en generator med mere end en udstyrskomponent ikke må anvendes, undtagen af ​​en autoriseret elektriker eller en person, som har modtaget passende elektrisk træning. Den nye DIN VDE 0100-551 (VDE 0100-551): 2017-02 giver nu mulighed for at tænde generatoren i mangel af en autoriseret elektriker, forudsat at følgende krav er opfyldt:

  • Generatoren testes regelmæssigt af en autoriseret elektriker (hver halve anbefales).

  • Den korrekte funktion af reststrømsenheden (RCD) og isolationsovervågningsenheden (IMD) skal kontrolleres ved at trykke på testknappen efter tænding og brug.

  • Udvidelses- og forbindelseskabler samt stik og stik skal kontrolleres regelmæssigt for mekanisk skade.

  • Kun kabler og ledninger, der er konstrueret til konstant brug til det tilsigtede formål, må anvendes.

Anvendelse af generatorer til strømforsyning af elektriske systemer i tilfælde af strømafbrydelse

Hvis strømforsyningen mislykkes, kan dette have betydelige negative virkninger, hvis der ikke er installeret en permanent nødstrømforsyning. Eksempler på disse er landbrugsoperationer og brandstationer. I afsnit ZC.3.4 er der fremlagt en effektgenereringsanordning, hvor generatorens driftstilstand kan ændres ved anvendelse af en allpolet vælgerkontakt. Driftstilstand 1 svarer til en generator med beskyttende adskillelse, isolationsovervågning og nedlukning.

Driftstilstand 2 er til tilførsel til det permanent installerede elektriske system, f.eks. en landbrugsvirksomhed facilitet. En RCD skal installeres i strømkredsløbet til dette formål. Ifølge 705.411.1 i DIN VDE 0100-705 (VDE 0100-705): 2007-10 må den nominelle reststrøm ikke overstige 300 mA. Da PEN-dirigeren ikke er tilladt, skal kablet fra generatoren til stikkontakten udformes som et femkernet kabel. Hvis strøm skal tilføres til et system, mens det er slukket i driftstilstand 2, er det kun muligt, hvis der er en permanent installeret strømkreds med tilhørende stikkontakt i bygningen. Indlæsningen sikres dernæst via et CEE-stik og tilsvarende kabel, hvor stikket skal have en beskyttende jordkontakt i en uret position for at forhindre, at det forveksles med andre tilslutningskabler og ledere.

Beskyttelsesseparation med reststrømsenhed (RCD) og automatisk afbrydelse

Den anden mulighed for beskyttelse mod elektrisk stød er brugen af ​​resterende enheder (RCD’er). I dette tilfælde skal det dog bemærkes, at der skal være en dedikeret RCD til hver stikkontakt, da en første fejl ikke kan detekteres med kun en RCD. Ved valg af RCD skal det tages i betragtning, at kun type B RCD’er skal anvendes. Type A RCD’er må kun anvendes, hvis det er sikret, at der ikke kan forekomme DC-reststrømme> 6 mA. Dette er dog ikke muligt, især ved trefaset udstyr med elektroniske komponenter eller hastighedsregulerede drev. DC-reststrømme kan forstyrre udløsningsadfærd for type A-RCD’er – hvad angår både responstid og responsadfærd. I ekstreme tilfælde kan en DC-reststrøm selv forhindre, at type A-RCD’en udløses. En type B RCD er absolut nødvendig, netop med generatorer, for hvilke det ikke med sikkerhed kan konstateres, at frekvensregulerede udstyrsposter ikke vil blive forbundet.

Et andet aspekt, der skal overvejes, er, at målingsteknologien af ​​RCD’er betyder, at de ikke er i stand til at detektere symmetriske isolationsfejl (en isolationsfejl fra hver aktiv leder til den potentielle potentiale eller jord – ensartet fugtig stikket). En RCD aktiveres heller ikke i dette tilfælde, som det er vist i figur 4.

Fig. 4: beskyttelses adskillelse med Fejlstrømsafbrydere (RCD) for hvert udgående kredsløb og to isolations fejl “downstream” en enkelt Fejlstrøms afrundings anordning (RCD)
Protective separation with residual current devices (RCD) for each outgoing circuit and two insulation faults "downstream" a single residual current device (RCD)

Et praktisk eksempel er en isolationsfejl i den beskyttede systemdel (for eksempel udsat ledning i sekundær kredsløb berører fugtig jord), dvs. en fejl at ramme mellem en forbindelsestråd og den ledende omgivelse af anlægget neutraliserer beskyttelsesafskærmningens beskyttende virkning. Dette er sandt, selv når metalrammen af ​​en generator er jordet via miljøet, f.eks. ved fugtig jord eller vand. I sådanne tilfælde er farlige kontaktspændinger den direkte konsekvens, hvis den beskyttede enhed tilfældigt har en anden fejl (fejl i rammen) med en anden ekstern leder (figur 5). I disse tilfælde er den fulde driftsspænding for isoleringstransformatoren effektiv som kontaktspænding (anden fejl). Dette kan kun afhjælpes med en isolationsovervågningsenhed (IMD) eller en kombination af flere forskellige beskyttelsesforanstaltninger.

Fig. 5: beskyttelses adskillelse med Fejlstrømsafbrydere (RCD) for hvert udgående kredsløb og automatisk nedlukning
Protective separation with residual current devices (RCD) for each outgoing circuit and automatic shutdown

For at sikre, at beskyttelsesafskærmningens beskyttende virkning ikke er deaktiveret, skal der tages særlig forholdsregler, så der ikke opstår en isolationsfejl i kabler og ledninger på den beskyttelsesafskårne side (sekundære kredsløb) af systemet. I betragtning af risikoen for kabelskade anbefales det at begrænse (total) lederlængde til 500 m og for at sikre, at produktet af den nominelle spænding i volt og lederlængden i meter ikke overstiger en værdi på 100.000. Fleksible kabler skal mindst opfylde designspecifikationerne H07RN-F.

Et andet spørgsmål, der skal overvejes ved denne beskyttelsesforanstaltning, er, at ved 3ph + N generatorer forårsager en første isolationsfejl en spændingsforskydning: Resultatet heraf er, at enkeltfasens udstyrsposter, der ikke er forbundet med de faser, der berøres af isolationsfejl udsættes for en højere spænding mellem den aktive leder og jord. Dette kan muligvis beskadige udstyret (især undertrykkelseskondensatorer).

Fig. 6: universel generator til direkte drift eller tilførsels operation (note Skift position)
Universal generator for direct operation or feed-in operation (note switch position)

Resumé

Forudsat et lille antal krav som f.eks

  • Brug af standardkompatible (ubeskadigede) nødgeneratorer som den aktuelle kilde
  • Maksimal kabellængde på 500 m

  • Højkvalitets, ubeskadiget ledermateriale

  • Brug af driftsmæssigt pålidelige, testede forbrugsvarer (arbejdsmaterialer)

  • Standard-beskyttende foranstaltninger

overholdes omhyggeligt, beskyttelsesforanstaltningen beskyttelses adskillelse med isolering overvågning og frakobling er et effektivt middel til at beskytte mod elektrisk stød og har også den fordel, at den kan installeres omgående, selv uden en autoriseret elektriker.

Dipl.-Ing. Harald Sellner, S-N Dipl.-Ing. Holger Potdevin, S-N

Referencer:

  • DIN VDE 0100-551 (VDE 0100-551):2017-02
    Low-voltage electrical installations – Part 5-55 Selection and erection of electrical equipment – Other equipment – Clause 551: Low-voltage generating sets (IEC 60364-5-55:2001/A2:2008 (Clause 551); German implementation HD60364-5-551:2010+Cor.:2010+A11:2016
  • DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06
    Low-voltage electrical installations – Part 4-41: Protection for safety – Protection against electric shock (IEC 60364-4-41:2005, modified); German implementation HD 60364-4-41:2007
  • DIN EN 61557-8 (VDE 0413-8): 2015-12
    Electrical safety in low voltage distribution systems up to 1 000 V a.c. and 1 500 V d.c. – Equipment for testing, measuring or monitoring of protective measures – Part 8: Insulation monitoring devices for IT systems (IEC 61557-8:2014); German version EN 61557-8:2015
  • DIN EN 61557-2 (VDE 0413-2):2008-02
    Electrical safety in low voltage distribution systems up to 1 000 V a.c. and 1 500 V d.c. – Equipment for testing, measuring or monitoring of protective measures – Part 2: Insulation resistance
  • DIN 6280:1986-10
    Generating sets with reciprocating internal combustion engines
  • Report 42:
    Backup and emergency power supply with PTO shaft generators
    General Accident Insurance Board
    Department for Accident Prevention and Fighting Against Occupational Diseases in Vienna
  • DIN VDE 0100-705 (VDE 0100-705):2007-10, Low-voltage electrical installations – Part 7-705: Requirements for special installations or locations – Agricultural and horticultural premises

Download:

 Download Elektrisk sikkerhed til selvstændinge generatoranlæg

Tilbage

error: Kopiering fra denne hjemmeside må kun finde sted på institutioner eller virksomheder, der har indgået aftale med Copydan Tekst & Node, og kun inden for de rammer, der er nævnt i aftalen.