När Per Jonasson började sin karriär inom industrin hade man vanligtvis cirka 290 V mellan L och PE i sina anläggningar. Men det kunde lika gärna vara noll volt mellan L och PE på en fas och 500 V mellan L och PE på de två andra faserna. Trots att anläggningen var i full drift och allt ”fungerade”. Hur kunde det vara så?
Jo, för att vi hade ett ”Icke direkt jordat system” för all processutrustning. Det som bäst skulle motsvara ”Icke direkt jordat system” är dagens IT-system.
På sjukhus, inom industrin och i anläggningar med solceller och batterilagring kan vi råka ut för olika typer av elsystem. Då är det bra att känna till några av elsystemens egenskaper samt för- och nackdelar. Jag vill också passa på att nämna att denna artikel endast behandlar endast lågspänning.
TN-systemet
Om vi börjar med det dominerande elsystemet i Sverige och som vår myndighet Elsäkerhetsverket har föreskrivit, i ELSÄK-FS 2022:1, att allmänt distributionsnät för lågspänning ska vara utfört som, TN-system. Det kan se ut ungefär som i figuren.
Några nackdelar och risker med TN-systemet
1) Vid fel i yttre nät och där skyddsledaren i elnätet av någon anledning spänningssätts så kommer abonnenternas skyddsledare och även skyddsjordade delar i anläggningen att spänningssättas. Även vid avbrott i PEN-ledaren kan man få spänning på abonnentens skyddsjordade delar. Detta utan att några skydd löser ut.
2) Vid jordslutning i apparaten kommer apparaten att spänningssättas med, i princip, halva fasspänningen (115 V), till dess att säkringen för gruppledningen, eller jordfelsbrytaren för kretsen, löser ut. Därför måste alltid elinstallations företag se till att felströmmen blir tillräcklig stor, så att säkringen löser tillräckligt snabbt, i TN-system utan jordfelsbrytare. Denna ström kan vara väldigt svår, eller i princip omöjligt att uppnå om transforma-torn är ersatt av elektronik såsom UPS eller växelriktare från batterilagring.
3) Om PEN-ledaren i systemet ovan parallell kopplas med ventilation, kabelstegar, fjärrvärmerör eller liknande riske-rar vagabonderande strömmar att uppstå i dessa delar. Dessutom uppstår det då obalans i strömmar i kraftkablar, med magnetfält runt kablarna som följd.
4) En ytterligare risk finns vid TN-system med dålig jordelektrod (systemjordning). Ett jordfel mellan fas och en väljordad främmande ledande del, som alltså inte tillhör eller är sammankopplad med systemets jord, riskerar att spännings-sätta transformatorns neutralpunkt och därmed också alla skyddsjordade delar i hela elsystemet.Ett sätt att skydda sig mot, och reducera nivån på, spänningsskillnader inom an-läggningen på grund av fel både enligt punkt 1, 2 och 4 ovan är att ha en bra skyddsutjämning mellan inkommande el och inkommande främmande ledande delar i fastigheten. Så TN-systemet är nog bra.
Men det har några nackdelar och risker.
TT-systemet
Lite kort om TT-systemet, som bland annat används i Danmark.
1) I detta elsystem uppstår inga vagabonderande strömmar eftersom neutralledaren är isolerad hela vägen till transformatorn.
2) Abonnentens jord blir inte påverkad om elnätets jord skulle spänningssättas genom fel i elnätet, eftersom abonnenten har sin en egen jordelektrod.
3) Nackdelen med TT-system är dock att vid jordslutning i apparaten blir det 230 V på höljet. Dessutom måste ström-men gå via abonnentens egen jordelektrod och jorden (marken) tillbaka till systemet. Felströmmen blir då sällan tillräckligt hög för att lösa ut säkringen. Jordfelsbrytare blir då absolut nödvändig för att garantera frånkoppling vid jordfel. Det är mycket viktigt att jordfelsbrytaren alltid fungerar i denna typ av nät.
IT -systemet
Några av IT-systemet egenskaper: Det utmärkande för IT-systemet är att transformatorn är isolerad från jord eller jordad med så hög impedans att felströmmen blir väldigt liten vid ett (1) fel L till PE.
Matningen kan fortsätta att fungera även vid ett jordfel i anläggningen. Därför används detta system gärna i vissa medicinska utrymmen där det är viktigt att matningen inte bryts vid eventuella jordfel.
Observera att det i systemet finns två eller tre linjeledare och vanligtvis ingen neutralledare. Ingen av fasledarna bör vara blå.
1) Detta elsystem ger inga vagabonderande strömmar.
2) Vid fel mellan linjeledare och jord i kretsen blir strömmen väldigt låg och man undviker spänning på höljet på apparaten.
3) Vid mätning L-PE i systemet kan man få väldigt konstiga spänningar eftersom hela systemet är frisvävande från jord.
4) Om det blir jordfel i två olika faser, tillhörande olika gruppledningar, kan man få upp till huvudspänning, på ena gruppledningens jordade delar. Därför är det viktigt att man uppfyller kraven på automatisk frånkoppling i händelse av två jordfel. Därför är det också bra och viktigt att man har en indikering som kan larma vid första jordfelet, så att man hinner åtgärda det innan nästa fel inträffar.
Jag sa ju i början av artikeln att jag bara skulle diskutera lågspänningsanlägg-ningar. Men har du tänkt på att många personer som råkar ut för elolyckor på mellanspänningsnät, främst 10- och 20 kV, överlever? Troligtvis gör de det på grund av att systemet liknar ett IT-system, även om det inte kallas så. Vid fel mellan fas och en människa i kontakt med jord begränsas strömmen genom att systemets neutralpunkt är isolerad, eller i alla fall är högohmig, från jord. Det gör att strömmen genom personen reduceras till några ampere. Några ampere genom en människa är definitivt farligt. men med väldigt kort bryttid finns det chans att överleva. OBS! Denna begränsning av ström finns inte i kontaktledningen för järnväg. Detta gör järnvägsanläggningar extra-extra farliga.
Galvanisk separation
Galvanisk separation liknar till stor del IT-system. Utsatta delar ska dock inte medvetet anslutas till jord eller till skyddsledare i andra kretsar.
Här finns vanligtvis ingen metod att upptäcka ett första isolationsfel. Vid ett andra fel, såsom i bilden, blir situationen väldigt farlig och det finns inga skydd som kan skydda mot detta. Systemet är väldigt säkert tills två fel uppstår. Då blir det extremt farligt. Därför ska man endast ansluta en apparat per sekundärlindning, så vida inte installationen står under övervakning av elkunniga personer. I detta system fungerar inte jordfelsbrytare som skydd.
Jag tror att det är detta system som används för små 230 V elverk och vid omvandling av 12 VDC till 230 VAC. Även om man inte uttalat att så är fallet.
SELV - Safety Extra Low Voltage är en krets som i väldigt stora delar liknar galvanisk separation. Men där ska dessutom spänningen vara begränsad till 50 V AC eller 120 V DC och strömkällan ska vara säker.
Batterimatade ”reservkraftsystem” för anläggningar med solceller.
Min åsikt är att först måste man bestämma vilket elsystem man tänker bygga. Sedan ska man vidta de skyddsåtgärder som gäller för respektive system. TN-systemet kräver oftast en kraftfull strömkälla som kan leverera tillräckligt hög ström vid eventuella jordfel. Galvanisk separation får endast mata en apparat åt gången i ett vanligt hushåll. Kanske är det då IT-system som återstår? Men då byts alltså elsystem vid omkoppling, och det är tveksamt om det är bra.
Dessutom! Jag har sett exempel på produkter som gör automatisk omkoppling till matning från batteri och växelriktare, för enskilda grupper i elcentralen, likt en reservkraftomkopplare när det blir strömavbrott. Vilket elsystem är det då? Och är denna omkopplare en säker reservkraftomkopplare så att inte farlig spänning matas ut på nätet vid exem-pelvis en avgrävd kabel till huset? Med risk för att låta som en gammal gnällig gubbe, vilket jag kanske är? Men! Här krävs stor eftertanke och försiktighet. Elinstallationsföretag bör noggrant analysera de produkter man installerar och försäkra sig om att installationen är säker i alla lägen. Utvecklingen går fort, och det är bra. Men vi får inte, nu under denna period, installera produkter och elanläggningar som gör att det blir allvarliga olyckor och bränder de kommande tio till tjugo åren!