Jordfelsbrytare kan tillverkas med olika tekniska lösningar, till exempel vara utförd med spänningsberoende funktion eller som spänningsoberoende. I Sverige är spänningsoberoende den i särklass vanligaste använda typen. Vidare kan jordfelsbrytare vara konstruerade för detektering av olika typer av jordfelsströmmar, allt från växelström i olika frekvenser till ren likström och de olika typerna betecknas då AC, A, F och B.
Den vanligen använda internationella benämningen för jordfelsbrytare är RCD, vilket står för Residual Current Device. Benämningen visar på funktionen då det är obalansströmmen, den resulterande strömmen, i kretsen som påverkar skyddsfunktionen och frånkoppling. I en felfri krets är den utmatade strömmen lika stor som den återförda strömmen. Men vid ett fel till jord uppkommer en felström som medför en obalans i strömmarna genom jordfelsbrytaren. Om denna obalans når upp i jordfelsbrytarens märkutlösningsström frånkopplar jordfelsbrytytaren automatiskt. Vanliga märkutlösningsströmmar är 30, 300 och 500 mA men även märkutlösningsström 10, 100 och 1 000 mA tillverkas.
Skyddsapparater kan vara kombinerade med olika skydd som till exempel så kallad personskyddsbrytare, där dvärgbrytare och jordfelsbrytare kombinerats i samma skyddsapparat.
Skydd mot elchock
Principerna om skydd mot elchock ges i standarden SS-EN 61140. Den grundläggande regeln för skydd mot elchock är att farliga spänningssatta delar inte ska vara åtkomliga och åtkomliga ledande delar ska inte anta en farlig spänning, vare sig vid normal drift eller vid ett första fel. Därav följer att det krävs såväl ett basskydd som ett felskydd. Basskyddet ska ge skydd mot direkt beröring under normala förhållanden. Felskyddet ska ge skydd vid ett fel på en skyddsbarriär, i Elinstallationsreglerna benämnt som enkel felstillstånd.
Basskydd och felskydd kan utföras med olika metoder som då benämns skyddsåtgärder och Elinstallationsreglerna visar på villkoren för de olika skyddsåtgärderna. Två av dessa skyddsåtgärder är Skydd genom automatisk frånkoppling av matningen respektive Skydd genom dubbel eller förstärkt isolering.
Basskyddet kan för dessa skyddsåtgärder utföras med en kapsling som ger erforderligt skydd mot beröring av spänningssatta delar.
För Dubbel eller förstärkt isolering ska den ”extra” isoleringen eller den förstärkta isoleringen även utgöra felskydd mot elchock.
För skyddsåtgärden Skydd genom automatisk frånkoppling av matningen utgörs felskyddet av
• Skyddsjordning av utsatta delar, exempelvis av ledande delar av kapslingar
• En tillräckligt kort frånkopplingstid
• En skyddsapparat som automatiskt frånkopplar felströmmen
Utöver dessa åtgärder ska det för denna skyddsåtgärd även finnas skyddsutjämning i byggnaden.
Skyddsjordning av utsatta delar är en grundläggande förutsättning. Ett fel till utsatta delar orsakar en jordfelsström som ska medföra automatisk frånkoppling av skyddsapparaten. Därmed är det också viktigt att installatören kontrollerar att utsatta delar verkligen är anslutna till jordningen och också kontrollerar skyddsledarens förbindelse genom kretsen.
Frånkopplingstiden ska säkerställa en acceptabel risk för elchock. God-tagbara frånkopplingstider beroende på bedömd risk ges i Elinstallationsreglerna.
Skyddsapparat för automatisk frånkoppling
Som skyddsapparat för skydd mot elchock genom automatisk frånkoppling av matningen kan överströmsskydd eller jordfelsbrytare användas. Överströmsskyddet kräver dock oftast en relativt stor ström för automatisk frånkoppling inom angivna tider, från något hundratal ampere till flera tusen ampere. I TN-system medför ett jordfel till skyddsjordade delar i allmänhet en relativt stor felström, ofta så stor att den kan lösa ut överströmsskyddet. Överströmsskyddet är då en del av skyddet mot elchock. En nackdel med att använda ett skydd som förutsätter en så hög ström kan vara att om felströmmen i praktiken inte blir så stor som kalkylerat, till exempel om det uppkommer ljusbåge i felstället, kan den automatiska frånkopplingen fördröjas och i värsta fall helt utebli.
Till skillnad från överströmsskyddet som har ett högt värde på funktionsströmmen så har jordfelsbrytare ett mycket lågt värde. Om man i stället för överströmsskydd använder jordfelsbrytare som skyddsapparat för felskydd mot elchock ökar sannolikheten för snabb frånkoppling. Frånkoppling säkerställs sannolikt även med en starkt strömbegränsande ljusbåge i felstället. Man kan då använda jordfelsbrytare med en något högre märkutlösningsström, exempelvis 500 mA eller 1 000 mA.
Med en så pass hög märkutlösningsström är risken för obefogad frånkoppling begränsad, särskilt om jordfelsbrytaren också har tidsfördröjd funktion. Därmed kan jordfelsbrytare även användas för skydd mot elchock i gruppledningar med större märkström och vissa huvudledningar, även där högre driftsäkerhet erfordras. Överströmsskyddets uppgift blir i detta fall enbart att skydda mot överströmmar och inte mot elchock.
Tilläggsskydd
Alla kretsar ska utformas med basskydd och felskydd för skydd mot elchock. I vissa fall kan det även krävas tilläggsskydd som då kan utgöras av kompletterande skyddsutjämning eller jordfelsbrytare med största märkutlösningsström 30 mA.
Tilläggsskydd kan krävas vid ökad risk för
• fel på basskyddet
• fel på felskyddet
• ovarsamhet hos användaren
• stor kontakt med jordpotential hos användaren/låg kontaktresistans.
Om vi som exempel ser på användning av uttag för allmänt bruk där skarvsladdar och handhållen elmateriel används så ser man också här en ökad risk för fel på basskyddet, felskyddet samt viss ovarsamhet från användaren. Vem har inte sett en skarvsladd användas där dragavlastningen släppt och grundisolerade ledare syns? Här saknas alltså en skyddsbarriär och många användare tar här en medveten eller omedveten risk.
Riskerna för fel på basskydd, felskydd och ovarsamhet från användaren minskar när vi har uttag som matar sta-tionär elmateriel. Om vi som exempel tar ett uttag som matar en tvättmaskin uppställd i en traditionell tvättstuga i en bo-stad så är ovan nämnda risker begränsade till en nivå som inte föranleder ett krav på tilläggsskydd. Det samma kan sägas för uttag som enbart matar spis, kyl, frys och diskmaskin. Basskyddet och felskyddet anses här vara tillräckligt skydd mot elchock. Men om tvättmaskinen i stället placeras i ett bad- eller duschrum finns en icke-godtagbar risk för att användaren har stor kontakt med jordpotential. Därmed fordras ett tilläggsskydd av jordfelsbrytare med största märkutlösningsström 30 mA när tvättmaskinen ställs upp i bad- och duschrum.
När det gäller tilläggsskydd av uttag ser vi i Elinstallationsreglerna att det är uttag för allmänt bruk som ska skyddas av jordfelsbrytare med största märkutlösningsström 30 mA. Men kravet på tilläggsskydd av jordfelsbrytare gäller alltså inte uttag som normalt matar en specifik utrustning som exempelvis spis och annan stationär elmateriel.
Varför kräver man då inte tilläggsskydd på alla kretsar eller i vart fall alla kretsar med uttag?
Särskilt då vi vet att jordfelsbrytare kan ge ett bättre skydd och snabbare frånkoppling än vad överströmsskydd i allmänhet ger.
I många fall anses basskyddet och felskyddet ge tillräcklig säkerhet. När ovan nämnda risker är begränsade ska det inte behövas något tilläggsskydd. Det är då upp till beställaren om man vill ha både ”hängslen och livrem”.
Användaren kan ha flera olika motiv till varför exempelvis uttag som matar diskmaskin inte ska skyddas av jordfelsbrytare med märkutlösningsström 30 mA. Tillgänglighet och att minska risken för obefogad frånkoppling kan vara viktiga skäl till att inte installera jordfelsbrytare. Kostnadsdrivande lösningar kan vara ett annat skäl. Även om vi eltekniker tycker att man alltid bör installera jordfelsbrytare kanske inte beställaren har samma uppfattning.
Inom processindustrin har man lång erfarenhet av jordfel. I sådana anläggningar med IT-system, med mycket små jordfelsströmmar, har man en ständigt pågående process att leta jordfel. När dessa anläggningar byggts om till TN-system har många av dessa jordfel försvunnit och förklaringen är i de flesta fall enkel. Damm, smuts och fukt medför en läckström som kommer att brännas bort i ett TN-system långt innan ett överströmsskydd frånkopplar detta tillfälliga jordfel. Liknande har vi kunnat se med vitvaror. Fukt i en elpatron i exempelvis en diskmaskin medför frånkoppling av jordfelsbrytare. Men utan jordfelsbrytare försvinner denna fukt när patronen blir varm och därmed försvinner läckströmmen.
För användare kan den här typen av läckströmmar medföra stor olägenhet när jordfelsbrytaren frånkopplar matningen, särskilt om användaren är en icke fackkunnig person. Felsökning och felavhjälpning kan, speciellt under icke ordinarie arbetstid, medföra en kostsam felavhjälpning. Men även en förtida kassering av bruksföremål som då blir en del av konsumtionssamhället och vår globala påverkan.
Så innehavaren kan ha relativt starka skäl till att inte installera jordfelsbrytare med märkutlösningsström 30 mA i kretsar som inte omfattas av krav på tilläggsskydd. Ytterst är det innehavaren som beslutar om anläggningens utförande ska ha skydd utöver föreskrivna krav, inte elentreprenören.
Vill man ge ett bättre skydd för stationär elmateriel som matas via uttag, kan man installera jordfelsbrytare med märkutlösningsström 300 mA för dessa kretsar.
Sektionering
I många installationer, särskilt lite äldre installationer, har man ofta få eller endast en jordfelsbrytare för hela installationen. Ett fel kan då medföra att hela installationen blir spänningslös. Om felet dessutom är ett fel mellan neutralledare och jord kan användaren få svårt att överhuvudtaget få i gång anläggningen igen. Av Elinstallationsreglernas punkt 313.1 framgår att en installation ska sektioneras för att undvika fara och minimera olägenheter i händelse av fel i en krets. Det här har branschen varit dålig på. Med enbart någon eller några få jordfelsbrytare som skyddar hela anläggningen får ett fel ofta stora konsekvenser.
Man kan fråga sig varför man relativt ofta ser att en bostad har sju till åtta grupper för uttag och belysning men alla dessa föregås av en gemensam jordfelsbrytare? Antalet grupper beror väl i detta fall inte på belastningsströmmen? Man närmast överdrivet sektionerar med över-strömsskydd men så förstör man sektioneringen med att bara installera en jordfelsbrytare.
Ser man till en vanlig villa så torde det räcka med tre till fyra grupper för belysning och uttag för allmänt bruk. Om man då installerar fyra personskyddsbrytare så får man en god sektionering och installationskostnaden kan inte anses vara kostnadsdrivande. Huruvida sedan övriga grupper för vitvaror ska skyddas av jordfelsbrytare och i så fall vilken märkutlösningsström dessa ska ha, är en sak för beställaren.
Krav på tilläggsskydd med jordfelsbrytare med högsta märkutlösningsström 30 mA finner vi i Elinstallationsreglernas punkter punkt 411.3.3, 411.3.4 samt inom vissa slag av elinstallationer som anges i Elinstallationsreglernas del 7. Som exempel kan nämnas uttag med högsta märkström 32 A som används av ordinära personer och avsedda för allmänbruk, flyttbar elmateriel med högsta märkström 32 A för användning utomhus och nätanslutna kretsar i badrum.
Det finns en myt i branschen om att jordfelsbrytare med märkutlösningsström större än 30 mA inte skulle kunna användas för personskydd. Som ovan beskrivits, är så inte fallet. Jordfelsbrytaren oberoende av märkutlösningsström kommer att ge ett betydligt bättre personskydd än till exempel en smältsäkring. Men det är bara jordfelsbrytare med största märkutlösningsström 30 mA som kan användas som tilläggsskydd.
