DC läckström i sin villa anläggning ?

Med tanke på "insomnande jordfelsbrytare typ A" hur mäter man upp den DC läckströmmen i en anläggning.
Mäter man det på inkommande och med vilken typ av instrument.
Frågan har dykt upp i samband med solcells och billaddar installationer i ett villaområde.
Kunder är rädda att deras jordfelbrytare typ A skall "somna in"

Använd en tångamperemeter som kan mäta likström, t ex Fluke 325. Mät runt alla fyra ledarna som går via JFB. Tänk på att strömtången är känslig för jordmagnetfältet och andra ovidkommande magnetfält utanför, gör nollställning omedelbart innan mätning med tången på samma ställe och i samma vinkel som den kommer att vara i under mätningen.

Någon DC ska inte behöva förekomma om växelriktare, elbilsladdare mm är någotsånär moderna och CE-märkta, sedan ca 1996 finns det krav på att de inte får ha någon DC-komponent i sin strömförbrukning.

Kan tillägga att vi haft frågan uppe i TK64 samt hos Energiforsk och att Energiföretagen samtidigt också tittar på frågan. Jag får säga att problematiken är både underskattad och överdriven på samma gång.

Den har sitt ursprung i en frågeställning som lyftes under ett TK64-möte under tidigt 2018 som sen har utvecklats vidare i lite olika kanaler.

Första frågan är: Finns det risk för DC-läckströmmsr som summerat överstiger 6mA? Och svaret på den frågan är definitivt "ja".

Andra frågan är: Finns det risk att dessa DC-strömmar går runt i parallella anläggningar via elnätet? Och svaret på den frågan är återigen definitivt "ja".

Tredje frågan då: Finns det risk att dessa strömmar mättar kärnan i en JFB Typ A och därmed sätter JFB'n ur funktion? Svaret här är "Nej", med liten reservation för vad som sker just under ett jordfel.

För att förstå problematiken så får man gräva lite djupare, och då blir det lite mer tekniskt. Finns det önskemål om en förklaring får du återkomma.

Vad man dock kan tillägga är ett faktiskt problem så är det summan av alla de triacstyrda utrustningar vi har i våra anläggningar sedan länge.

Får tillägga att det är superpositivt att frågan fått ta den plats den gjort för det här med DC och nya typer av anläggningar (solcell, elbil o.s.v.) är något som nog tjänas väl av att branschen förstår dess karaktärer bättre. Och vilket sätt är bättre än att vända på alla stenar?

Med era svar, tack för dessa, så tycker jag det är konstigt att Fredrik Sjödin från Installatörsföretagen, går ut på you tube och informerar om detta "problem".. Att grannar får problem med sina A JFB om installationer i grannområdet inte är rätt utförda och med rätt produkter. Se you tube klick, sök Fredrik Sjödin.
Skall man fortsättningsvis kunna installera A JFB i anläggningarna eller....

Till inlägg #5: Fredrik sitter ju själv med i TK64 och har varit aktiv i diskussionen, en av de drivande. Och då frågan väcktes var det inte alls uppenbart att det inte är ett faktiskt problem. Men frågan har därefter också fått utvecklas och granskats närmre. För egen del är jag tacksam att Fredrik gjorde filmen och att den spreds så pass som den gjorde, det bidrar till att fler engagerar sig och reder i problemet med den kvarstående nyttan att fler får förståelse för hur ett elsystem fungerar och vad som är och inte är görbart.

Till inlägg #6: Bo, gällande problematiken med cirkulerande DC-läckage så ser vi att dessa kan summeras i ett nät under en transformator. Förenklat kan man göra en nätekvivalent av lågspänningsfördelningen där DC-komponenten ger en offset på motsvarande belopp. DC-komponenten i sig kan bytas mot en DC-spänningskälla i punkten där den DC-konsumerandelasten finns installerad. Gör man så inser man att problematiken egentligen ser precis likadan ut för en solcellsanläggning, om inte mer omfattande.

Med en sån setup som beskrivs ovan så bildar faser och neutralledare alla parallella slingor ute i nätet till den ekvivalenta DC-källan. Så det förklarar egentligen fråga 2.
Varför det i sin tur inte är ett problem i lugndriftstillståndet är för att om min DC-källa finns installerad mellan L1 och N exempelvis så kommer returledningen ske genom både L2, L3 och N. Utifrån detta så blir summan av magnetfältet som passerar den valda jordfelsbrytaren alltid lika med 0. Och det är väl lite här diskussionen ligger just nu: "Om jag har ett jordfel då!? Då är inte summan genom JFB 0!!" och det stämmer så klart. Men vid ett jordfel så ska frånkoppling så småningom ske genom säkring även om jordfelsbrytare finns installerad och så fort detta skett så är JFB i funktion igen.

Här finns en förenklad simulering av problemställningen . Som man ser i simuleringen så kommer DC-komponenten alltid summera till 0 i varje tvärsnittspunkt av systemet.

Men det som fascinerar mig är att det här är ju långt ifrån de enda komponenter som ger DC-komponenter i nätet. I princip alla switchade likriktare har en tendens att ge ifrån sig en DC-komponent. Men även andra triacstyrda icke likriktande utrustningar gör så.

Michell Andersson skrev: Men vid ett jordfel så ska frånkoppling så småningom ske genom säkring även om jordfelsbrytare finns installerad och så fort detta skett så är JFB i funktion igen.

Kan du förklara lite närmare vad du menar?

Magnus H skrev: Kan du förklara lite närmare vad du menar?

Ja, absolut.

Får jag ett jordfel i min anläggning, här tänkt som en enfasig kortslutning L-PE, så har jag fortfarande säkring som kortslutningsskydd. Jag har inget scenario där det är tillåtet att bortse helt från ett kortslutningsskydd i en gruppledning, exempelvis för felfallet L-N där JFB inte ger något skydd i alla fall. Har jag JFB så kan jag dock dimensionera kortslutningsskyddet för I₂t<k²S² vilket tyvärr inte ger fullständig täckning som skydd mot elchock vid spänningssättning av utsatt del.

Men, när jordfelet väl är frånkopplat så finns inte längre den osymmetri i magnetfältet som mättar järnkänan i jordfelsbrytaren. Väl här så är JFBn's känslighet tillbaka.

Med andra ord är det inte helt problemfritt, men kan åtminstone sägas vara oerhört osannolikt att det ger ett problem i dagsläget. För framtiden kan det dock vara ett större problem.

Går man dock in och ser vad som faktiskt händer vid ett jordfel med DC-komponent så kan jag med säkerhet säga att jag får en brant dI/dt-kurva då felet initieras även om det är stumt. Kan man räkna med att JFBn reagerar redan på första kvartsperioden (även om mekanismen dröjer några tiotal millisekunder innan den är frånkopplad) så löser den i alla fall, men om den kräver mer än en kvartsperiod för att reagera så hinner den gå i mättnad och jordfelsskyddet uteblir sannolikt. Reaktionstiden känner jag dock inte till. Kanske någon annan som vet?

I alla fall så är frågan inte bordlagd ännu. Man undersöker för fullt på både ena och andra hållet. Kanske kan det återkopplas mer när det kommit längre. Och tills vidare så installerar vi enligt SS 436 40 00.

Jag har också en fråga.

Har jag förstått detta rätt att solcellsanläggningar och elbilladdare och andra liknande apparatur, skickar ut DC felström i nätet några mA per apparatur, som sedan summeras inom nätet och kan sedan göra så att en typ A jordfelsbrytare somnar in?

Den uppfattningen har jag fått.

Nu dröjde det något innan jag kom med svar men det var många frågor Bo! Ska försöka gå genom dessa en och en utefter vad jag kan svara för.
Svaren nedan är så långt jag behärskar ämnet hittills. Må vara att det visar sig senare att jag missförstått något, men då är jag trygg med att de andra kloka människorna som arbetar med detta kommer rätt ändå.

Bo Siltberg skrev:
• Är det normal belastningsström eller felström, detta i form av naturlig läckström eller ett (stumt) jordfel mot jord eller skyddsjord som avses i frågan om DC-komponenter? De följande frågorna behöver svar för samtliga applicerbara fall.

Flera fall egentligen.
Ett fall är där vi ser anläggningen utan fel, men här ska samtliga strömmar summera till 0 genom faser och neutralledare, se länkad simulering här .
Det andra fallet är när vi bryter denna symmetri, oberoende om det går via främmande ledande del eller via skyddsledare. Poängen här är att symmetrin är bruten mellan summaströmmen i neutralledare tillsammans med fasledare. För detta felfall ska normalt JFB lösa, men JFB av typ A kommer i detta fall riskera att ha en felström som delvis består av en liten DC-komponent från nätet, vilken magnitud vi nu än finner i ett givet nät, varpå jordfelsbrytarens järnkärna för detta specifika fall alltså riskerar att vara mättad. Enklare simulering på detta finns här . Jordfelet i simuleringen är beläget i neutralledare på en av grupperna i abonnentanläggningen längst till vänster.

Bo Siltberg skrev:
• Vilka slags problem pratar vi om egentligen? Frågan började med att ”grannarna behöver en JFB typ B”. Finns det fler problem än att JFBer av typ A kan bli blockerade? Mättade transformatorer, brum och oren spänning?
◦ Finns det idag ett problem med blockerade JFBer typ A idag hos grannen eller pratar vi om framtida scenarios?

• Icke 0-summerande DC-komponenter riskerar nog främst just mättnad av järnkärna i JFB. Så klart är DC lika mycket DC för alla andra komponenter också, som övriga lindade transformatorer och induktionsmotorer, men magnituden av den sammanlagrade DC-komponenten kan nog förväntas vara så låg att det saknar större betydelse för andra typer av transformatorer med mättnadsgränser som ligger i området av hela ampere och inte enbart milliampere.
◦ Om vi har faktiska problem idag är omöjligt att svara på då det inte undersökts praktiskt, mig veterligen.

Bo Siltberg skrev:
• Hur skapas denna DC-ström? Apparater som nämns är sådana med kraftelektronik som solcellsomriktare och elbilsladdare. Det budskap som gått ut saknar tydlighet då folk verkar tro att det i ”allmänhet” krävs JFB typ B idag.
◦ Vilka (relativa) nivåer på denna DC-ström talar vi om? Några milliampere eller flera ampere? Vid vilken nivå kan man börja förvänta sig olika slags problem? En DC-felström på 6 mA genom en JFB typ A är en känd nivå som ger problem.

• Jag håller med.
Gällande solceller så krävs inte JFB för att det är solceller i sig installerade. Men OM det finns en JFB så ska det vara en av typ B för solcellsmatarkabeln [SS 436 40 00, 712.530.3.101] om inte nedan kan sägas vara uppfyllt:
– "omriktaren har åtminstone enkel isolering mellan lik- och växelströmssidan, eller
– installationen är utförd så att åtminstone enkel isolering uppnås mellan omriktaren och jordfelsbrytaren genom användning av en fulltransformator, eller
– omriktaren inte fordrar skydd med jordfelsbrytare av typ B enligt tillverkarens anvisning."
Gällande elfordonsaddning så ska det finnas JFB, men här kan man gå två vägar.
– "jordfelsbrytare av typ B, eller
– jordfelsbrytare av typ A samt utrustning som säkerställer frånkoppling vid felströmmar som är högre än 6 mA likström."
Dock så råder inte detta bot på problematiken om en riskerad summerad DC-komponent i en lågspänningsfördelning.
◦ Vi känner inte till vilka nivåer det skulle kunna vara tal om. Man kan dock anta att det är på mA-nivå.

Bo Siltberg skrev:
• Hur kan en DC-ström cirkulera i ett elnät? Hur ser kretsen ut? Vilka slags elapparater i vanliga hushåll släpper igenom en DC-ström? Är det samma slags elapparater som skapat DC-strömmen? Har nätets storlek betydelse, antal bostäder? Nivåer?
◦ Kan vagabonderande DC-komponenter vara en faktor i denna fråga? Kan de störa ut JFBer hos grannen?
◦ Gör TN-S eller TN-C-nät någon skillnad i frågan? Vilka typiska distributionsnät pratar vi om?

• Kretsen framgår i simulering ovan. Apparater som släpper genom DC-ström är konstigt nog inte samma som de som genererar DC-komponent. En DC-komponent får vi redan i en triacstyrd utrustning om inte triacen arbetar fullständigt symmetriskt på båda halvperioderna av sinuskurvan (dock pulserande DC som en JFB typ A ska klara av), vilket den av naturliga skäl inte kan, exempelvis av naturlig osymmetri mellan de olika riktningarna eller händelser i nätet. Nätet och dess komponenter är allt annat än statiska, men för de flesta fall så är det enklast att se det så. Räcker med att grannen tänder en lampa mellan två halvperioder så uppstår en skillnad i spänning även om den normalt sett är obetydlig.
Nätets storlek skulle kunna ha betydelse, men då troligtvis i rätt riktning. DC-komponenter är antingen plus eller minus och ser vi till en summa så ökar troligtvis sannolikheten att den är +/-=0 i ett större nät. Men denna fråga beror på så många andra faktorer så att det egentligen vore omöjligt att ge ett generellt svar utan statiska data.
◦ Vagabonderande strömmar bör enbart ge effekt i den egna anläggningen där DC-komponenten har sitt ursprung och där ska antingen JFB typ B användas eller så ska annat likströmsskyddande system finnas, exempelvis inbyggt i utrustningen som genererar komponenten.
◦ Nättypen på servis spelar ingen roll. Dock så är det alltid TN-S för den del av kretsen som JFB övervakar.

Bo Siltberg skrev:
• Hur kan källan till en cirkulerande ström påverka andra anläggningar?
◦ Kan en DC-ström av något slag orsaka en felström hos grannen (under förutsättning att grannen inte har några jordfel i sin anläggning)?
◦ Många menar just att det krävs att det uppstår ett jordfel hos granne B för att denne ska kunna bli påverkad av en elbilsladdare hos granne A. Hur skulle detta jordfel se ut för att enbart orsaka en DC-felström genom en JFB typ A som blockerar denna mot jordfelet, eller med andra ord hur undviks en AC-felström? Eller hur kan JFBn bli blockerad (utan att granne B i sin tur bryter mot några installationsregler)?
◦ Kan en balanserad likström (alltså i form av normal belastningsström) sätta en JFB typ A ur spel? Kommer JFBn att se denna DC-ström över huvud taget? Om det nu uppstår en felström i form av AC eller pulserande DC, kommer en JFB typ A att detektera den korrekt?
◦ Får man hänvisa till säkringen ifall JFBn skulle råka bli blockerad vid ett jordfel med DC-komponenter?

• Källan kan påverka andra anläggningar genom att dessa är parallella kretsar till DC-källan OM det är ett rent läckage av DC. Men även för triacstyrda utrustningar. Får jag ett DC-spänningsfall i nätet så kommer det resultera i en DC-komponent i strömmen för alla anläggningar som är anslutna till samma AC-källa.
◦ En DC-ström kommer inte generera ett fel hos grannen i dennes friska anläggning vad jag kan se.
◦ Ja, precis, grannen kommer ha ett AC-fel, med en inbakad DC-komponent som sammanlagrats i nätet. Men som jag skrev i föregående inlägg så beror frånkopplingen på JFBn's reaktionstid. Om den reagerar redan under första kvartsperioden, men att utlösningsmekanismen dröjer totalt 30ms, så kommer JFB lösa oavsett. Om JFBn däremot kräver mer än en kvartsperiod för att reagera så kommer den riskera att gå i mättnad och med det bli blind för AC-strömmen, oavsett dennes storlek. Lägre frekvenser mättar mer helt enkelt.
◦ En JFB typ A ska klara av pulserande likström, men inte ren DC-komponent, alltså en DC-offset.
◦ Rent krasst ska du inte behöva detta. Har du en JFB och anläggningen i övrigt är utförd enligt gällande föreskrifter och standarder som gällde vid tillfället så har du gjort vad du förväntats göra. I dagsläget finns det ingenting i elinstallationsreglerna som egentligen beaktar denna fråga fullt ut varför den som installerar enligt dessa inte heller ska behöva göra så, och det beror till stor del på att vi inte kan konstatera att det är ett faktiskt problem.

Bo Siltberg skrev:
• Finns det verkligen realistiska fall som kan slå ut grannens JFB typ A?

• Vi vet inte.

Magnus H skrev:
Har jag förstått detta rätt att solcellsanläggningar och elbilladdare och andra liknande apparatur, skickar ut DC felström i nätet några mA per apparatur, som sedan summeras inom nätet och kan sedan göra så att en typ A jordfelsbrytare somnar in?

Ja, det är väl åtminstone det scenario vissa befarar.