Vilket personskydd behövs vid fel L-N?

Utbrutet ämne från tråden om JFB för traktoraggregat

Michell Andersson skrev:

Filip skrev: Det jag skulle eventuellt kunna göra är ju att sätta JFB för brand istället och hoppas det inte läcker så mycket? Då uppfylls ju utlösningsvillkoret?

Du kan inte uppfylla utlösningsvillkoret gällande beröringsspänningar med ett brandskydd. Det krävs ett personskydd för detta. Och personskydd räknas det som om du bortkopplar på den tid som fordras eller att du kan begränsa beröringsspänningarna vid en eventuell kortslutning. Inget av detta lyckas du med med hjälp av ett brandskydd.

Jo, man får faktiskt använda en brandskydds-JFB för att uppfylla kravet på frånkopplingstid. Kravet är ju att frånkoppling ska ske inom 0.4 sekunder vid fel mot skyddsjord, och det kan uppnås med en JFB med Ian=300 mA, t.o.m en tidsfördröjd typ S. Man får dock inget personskydd vid direkt kontakt med en fasledare.

Michell Andersson skrev:

Bo Siltberg skrev: Jo, man får faktiskt använda en brandskydds-JFB för att uppfylla kravet på frånkopplingstid. Kravet är ju att frånkoppling ska ske inom 0.4 sekunder vid fel mot skyddsjord, och det kan uppnås med en JFB med Ian=300 mA, t.o.m en tidsfördröjd typ S. Man får dock inget personskydd vid direkt kontakt med en fasledare.

Du har nog rätt i det Bo. Gick för fort där. En förutsättning är dock att du kan få bortkoppling på 5 sekunder för fel FAS-NEUTRAL. Annars gör JFB ingen nytta eftersom anläggningen ändå inte uppfyller fordringarna i elinstallationsreglerna.

EDIT: Det finns väl ingenting som i så fall begränsar beröringsspänningen om du får fel mellan fas och neutral? Ej heller strömmen (mer än till 300mA) som skulle gå genom den som då kanske befinner sig mellan utsatt del och kanske sann jord. Så beröringsspänningen är inte begränsad och strömmen kan bli högre än 30mA men man skulle ändå tillåta 5 sekunders frånkopplingstid?

Får jag inte svar på detta så måste jag kanske gå tillbaka till min tidigare uppfattning.

Absolut, överströmmar L-N ska brytas innan kabeln tar skada - det är kravet enligt kapitel 43. Tiden 5 sekunder nämns inte där (tror jag) utan den kommer indirekt från formeln i 434.5.2 som stöder frånkopplingstider upp till 5 s. Längre tider tillåts tror jag bestämt.

Ja du har rätt där - varken säkring eller JFB begränsar vare sig beröringsspänning eller ström genom kroppen, de begränsar endast tiden man blir utsatt för denna spänning och ström. Säkringens/JFBns märk(utlösnings)ström är den minsta ström som de löser för, det är ingen ström som de begränsar till.

Men beröringsspänningens storlek mellan utsatt del och jord skiljer sig mellan kortslutning L-N och L-PE:
- Vid kortslutning L-PE ger spänningsfallet i PE att utsatt del får teoretiskt 115 V mot jord.
- Vid kortslutning L-N blir beröringsspänningen spänningsfallet i PEN mellan den punkt N övergår till PEN och närmaste jordtag, eller transformatorn. Betydligt lägre än i första fallet, men skulle det överstiga 50 V så krävs åtgärder.

Så man kan inte stirra sig blind på att ett enskilt kapitel i reglerna medger 5 sekunder eller liknande, man måste sätta samman alla krav i reglerna.

Bör kanske tillägga att detta är så jag uppfattat det hela :stubben:

Michell Andersson skrev: Det är max 5 sekunder som gäller, enligt 411.3.2.3. Undantagen är allmänna distributionsnät (med servisen undantagen från lättjan) samt anläggningar enligt
714.411.3.2.3 för utsatta delar i gatu- och vägbelysningsinstallationer.

Kapitel 411 handlar om felströmmar mellan fas och skyddsjord. Du pratade om L-N tidigare.

Michell Andersson skrev: Men nu pratade vi om en reservkraftsanläggning där jordtaget är i omedelbar närhet av anläggningen.

Ja, och? Vad menar du med men? Jag käbblar inte med dig här, bara försöker förklara.

Michell Andersson skrev: Du förutsätter alltså att det dessutom alltid är en servis levererad med TN-C.

Ja, och? Jag känner till allt detta (förutom att de flesta av era system är TN-S). Var det något i min text du hade invändningar mot?

Michell Andersson skrev:

Bo Siltberg skrev: Ja du har rätt där - varken säkring eller JFB begränsar vare sig beröringsspänning eller ström genom kroppen, de begränsar endast tiden man blir utsatt för denna spänning och ström. Säkringens/JFBns märk(utlösnings)ström är den minsta ström som de löser för, det är ingen ström som de begränsar till.

Tillåter inte produktstandarden för jordfelsbrytare frånkoppling vid 50% av I_n t o m? Vi har dock garanterad frånkoppling vid I_fel ≥ I_n. Vad I_fel kan tänkas bli styr impedanserna i anläggningen samt kortslutmingsströmbegränsande skydd som exempelvis smältsäkringar vilket antagligen va det du syftade på.

Ja, och?
Nej, jag syftade inte på något av det du skriver, jag skrev att en JFB inte begränsar strömmens storlek, bara dess varaktighet.

Jag tror vi pratar förbi varandra pga att du ställer krav på detaljer och en exakthet som jag kanske inte tycker är så relevant för aktuell fråga. Låt vara att en säkring/JFB löser för 50-190% av märkströmmen, den begränsar i alla fall inte strömmen eller beröringsspänningen som var på tal här. Det är alltid givande att resonera om hur skydden egentligen fungerar, men då är det bra om vi är på samma våglängd, annars blir det bara jobbigt.

Michell Andersson skrev: Jag funderar dock bara på den ursprungliga frågeställningen gällande om det är okej att använda en jordfelsbrytare med I_n = 300mA för att uppfylla fordringarna på automatisk bortkoppling.

Det korta svaret är att reglerna medger det.

- Kapitel 41, som handlar om skydd mot elchock, anger frånkopplingtider för fel L-PE, inte L-N.

- Kapitel 43 handlar om skydd av spänningsförande ledare mot överströmmar. PE och PEN räknas inte dit, utan det handlar om L och N. Detta kapitel innehåller allmänt hållna krav på att koppla bort farliga överströmmar, men allt är beskriver under rubriker som skydd av fasledare etc. Det verkar mao inte finnas krav på personskydd i kapitel 43 (?).

Så vad jag kan se innehåller reglerna inga krav på frånkopplingstid för fel L-N för personskydd. Kravet i 43 är att frånkoppla innan kabeln smälter. Att fel L-N trots allt kan ge beröringsspänningar har aldrig tidigare nämnts vad jag hört. Ditt virrande kring ämnet har fört upp det i ljuset och det är alltid intressant med nya vinklingar som man inte tänkt på tidigare Troligen är det dock inget problem i praktiken, men det kan ju något man stuckit huvudet i sanden för, som med vattenradiatorer i isolerade rum

Dessa båda krav har gemensamma metoder för detta skydd, men det är alltså två helt olika saker som skyddas, personer och kablar.

För personskydd ska antingen överströmsskydd eller JFB bryta matningen vid fel L-PE inom 0.4 s. Ett överströmsskydd behöver kanske 100 A för att lösa inom denna tid, en JFB behöver bara några hundra mA. Även en tidsfördröjd JFB med bryttiden 300 ms uppfyller detta krav. Så det står klart utom rimligt tvivel att en JFB både är tillåten och gör detta jobb bättre än ett överströmsskydd.

Michell Andersson skrev: Vid ett fel L-N så finns det fortfarande en risk att en ström på mer än 30mA kommer passera mellan en utsatt del, som spänningssätts till följd av kortslutningen, och en främmande ledande del. ... Eftersom detta fel kan kvarstå till upp emot 5 sekunder eftersom det är ett fel L-N så kan en person alltså utsättas för strömgenomgång på uppemot 299mA under upp till 5 sekunder vid en installation enligt din anvisning.

Jag har ritat en fin bild som jag hoppas gör det lättare att förstå det här.



Den första frågan att reda ut är hur stor strömmen blir. Låt säga att det blir stum kortslutning mellan L-N i apparaten till höger, och vi får då en felkrets som innefattar L och N+PEN. Ledningens impedans från transformatorn/generatorn är 500 mohm i detta exempel. Frågan är då, begränsar säkring och JFB strömmens storlek? Nej, en JFB har inget motstånd, eller jo lite, säg 10 mohm, så med säkringen blir den totala impedansen ca 520 mohm. Strömmen blir därmed 230 V / 520 mohm = 440 A.

En dvärg eller JFB behöver några tiotals millisekunder på sig att bryta. Under denna korta tid släpper de igenom så mycket ström de bara kan, flera hundra ampere!. En smältsäkring kan däremot begränsa strömmens storlek något.

Nästa fråga, hur stor blir strömmen genom en person? Den styrs enligt ohms lag av spänning och impedans, den impedans R_p kroppen har. Kroppsimpedansen är visserligen lite beroende av spänning, men låt oss för enkelhetens skull säga 1000 ohm. Så man kan inte säga att bara för att något släpper igenom 300 mA så kommer denna ström att gå igenom en människokropp, den strömmen kommer att minska motsvarande kroppens resistans. Man får leta efter beröringsspänningen här. Jag hoppas vi är överens om att det endast är ledningens impedans och spänningskällans spänning som begränsar strömmen här.

Så, vid stumt fel L-N ser vi i bilden att den beröringsspänning som uppstår mellan utsatta delar i anläggningen och jord är det spänningsfall som uppstår mellan punkt A och B, dvs dU_LN. Det går ingen ström i PE, endast i PEN. JFBn kommer inte att lösa för detta fel!

Vidare, vid ett stumt fel L-PE blir beröringsspänningen högre, nämligen spänningsfallet mellan punkt A och C, för nu går det en ström i PE som orsakar ett spänningsfall som personen upplever. I detta fall kommer JFBn att lösa inom 0.4 s. Detta oberoende av om en person håller i apparaten. En brandskydds-JFB kan alltså användas för att uppfylla kravet på 0.4 s.

Däremot skyddar den inte mot ett fel där personen har direkt kontakt med en fasledare, det är en annan sak som ju idag kräver en personskydds-JFB. Så fort det är uttag med i bilden som krävs i allmänhet en personskydds-JFB.

Om vi nu återvänder till felfallet L-N. Genom att använda en JFB kan vi alltså tillåta att överströmsskyddet löser efter kanske en halv minut! Är detta ett faktiskt problem? Beröringsspänningen får inte blir högre än 50 V. Dagens regler räknar med att ca 80 % av spänningsfallet sker inom anläggningen. Utifrån detta antagande, att nätet är starkt (inklusive TN-C-ledningar i anläggningen), skulle denna beröringsspänning inte vara något problem. Men vi ska kanske inte väcka den björn som sover.

Michell Andersson skrev: Jag får inte ihop det till att detta skulle vara okej. Vid användning av jordfelsbrytare med I_n = 30mA så kan vi dock garantera att skydd kommer utlösa inom föreskriven tid för alla strömmar över 30mA (inom den gräns som jordfelsbrytaren klarar). Antingen detta eller så får vi garantera att spänningssättningen av den utsatta delen håller sig under 50V. Som skrivits tidigare så är det så jag uppfattar det hela eftersom det är så långt jag förstår helt enkelt. Det kanske är annorlunda än så jag tror det är, men tills jag tror något annat kommer jag tro att det är såhär.

En JFB löser som sagt inte för fel L-N.

Michell Andersson skrev: Vidare så är min uppfattning också att det är fel L-PE som blir dimensionerande eftersom detta generellt skapar den minst fördelaktiga situationen gällande beröringsspänningen.

Instämmer.

Michell Andersson skrev: Kravet med jordfelsbrytare hänger alltså, så vitt jag förstår det, fortfarande ihop med fel L-N eftersom det begränsar strömgenomgången mot en främmande ledande del då utsatt del spänningssätts som en följd av kortslutning L-N. Alltså där frånkopplingstid på 0,4 sekunder fordras så innebär det inte att det enbart gäller för L-PE utan även för L-N, som jag förstått det.

Instämmer inte här.

Jag har gjort en egen tråd åt oss i denna fråga.

Jo, där har du nåt på gång. Kortslutning L-N nära punkten där PEN delas kommer att ge höga beröringsspänningar. Jag tror att vi räddas av sannolikhet här. Kapitel 41 tillåter 5 sekunders frånkopplingstid i huvudledningar, och jag tror att skälen är dels sannolikheten/risken för fel i en sådan kabel och den förväntade beröringsspänningen (beroende på var det finns jordtag). 411.3.2.3 nämner ju riskhantering.

Jag kan dock inte tolka reglerna så att man måste ta hänsyn till de beröringsspänningar som uppstår vid kortslutning L-N, finner ingen grund för det i texten. Men jag säger inte att det är omöjligt.

Jag ser heller inte hur du får en JFB att lösa vid detta fel, om JFBn är installerad så att L+N passerar, och felet L-N inträffar efter den. Du får nog rita en bild.

Skönt att vi är överens. Lite svettigt är det att diskutera med dig