Varför jordar man transformatorn nollpunkten i Y-kopplad trafo

Hej det är så att jag läst nu under morgonen varför man jordar nollpunkten. Och det jag undrar är om man inte skulle jordat nollpunkten i en y-kopplad trafo. Så skulle det inte kunnigt gå en ström mellan 1 fas och marken? Då skulle ju te.x en annan fas l2 behöva lossna någon annan stans för att det skulle kunna gå ström genom marken. Gör man endast detta för att underlätta att hitta jord fel eller är det jag som tänker fel. Tacksam för svar slutade skolan i juni men brukar sitta på forumet och läsa och försöker skaffa mig en bredare förståelse

Jag kopierar det som Bo Siltberg har skrivit i en annan tråd om detta så kanske det är enklare att förstå vad jag menar. "Frågan var vad jordtaget hade för uppgift. Det är en bra fråga! Utan ett jordtag skulle man ju kunna stå med bara fötter i gräset och ta i en naken fasledare Ett jordtag kommer däremot att göra detta livsfarligt, inge bra !? Man kan t.o.m tillåta sig att låta en fasledare få direkt kontakt med jord. Ingenting händer här utan ett jordtag. Men nu blir det farligt att ta i en annan fasledare - det börjar bli en lite läskig situation. Om nu en annan fasledare får kontakt med jord, kanske hos grannen, så börjar det flyta en ström i jorden, dock inte så hög att en säkring löser. Vi har nu två jordfel med ännu läskigare effekter. Knäckfrågan nu är hur vi hittar dessa fel. Med en JFB kan man hitta den ena felkällan, men inte den andra."

Förenklat om det jag frågar om. Är om det inte skulle varit bättre att inte ha något jordtag från neutral punkten. För det jag tänkte var om det inte är något fel i någon anläggning te,x att pen eller en annan fas skulle ha kontakt med marken någon stans. Så skulle det inte kunna gå någon ström genom marken eller är det jag som tänker fel

Du tänker rätt, om vi håller oss till lågspänningen. Det finns dock en risk för elektrostatisk uppladdning i systemet, men det skulle kunna avhjälpas genom en högimpedant jord, vilket faktiskt är ett skäl till varför IT-system sällan är utan åtminstone högimpedant jordanslutning.

Dock, om vi har ett överliggande system, som i fallet med distribution, så har vi ett starkt behov av ett jordtag, ett jordtag som dessutom inte kan vara hur högohmigt som helst.
I överliggande nät har vi en konstant kapacitiv uppladdning av spänning gentemot marken. Denna kapacitiva uppladdning är en konsekvens av överliggande näts stora utbredning. Vid jordfel i exempelvis transformatorn så behöver vi jordtaget för att säkerställa att vi får en urladdning av den kapacitiva spänningen. Om vi inte laddar ur den kapacitiva spänningen vid transformatorn så kommer vi istället erhålla samma kapacitiva uppladdning på alla utsatta delar i lågspänningssystemet. Spänningssättningen är då lika med fasspänningen i överliggande system, således ca 6,7kV vid 11kV's överliggande nät vilket kan få katastrofala konsekvenser med tanke på underliggande lågspänningsnäts stora utbredning. Det är även i lågspänningsnätet vi kan förvänta oss att människor uppehåller sig i anslutning till de utsatta delarna.

Regeln man ska förhålla sig till är spänningssättningsgränsen om 100V enligt ELSÄK-FS 2008:1 , Tabell 1. Denna gräns uppfyllas genom att samtliga parallella jordtag i högspänningssystemets gränssnitt har ett resulterande värde som tillsammans med den resulterande kapacitiva urladdningsströmmen inte ger en spänning som överstiger 100V mellan de utsatta delarna och jordskorpan.

Formeln heter förenklat: I_cj * R_jordtag ≤ 100V
I_cj är lika med den resulterande kapacitiva urladdningsströmmen,
R_jordtag är lika med det resulterande jordtagsvärde som erhålls vid den specifika punkten.

För bättre förståelse av den kapacitiva urladdningen rekommenderar jag förklaringen av IT-system i punkten 411.6.1. i SS 436 40 00.
För bättre förståelse av spänningssättningen i lågspänningssystemet och jordtagets vikt vid fel i högspänningsnätet rekommenderar jag punkten 442.2 i SS 436 40 00.

Så, sammanfattat, ett jordtag är inget måste så länge du inte har ett överliggande nät och då följer även krav på jordtaget. Vid avsaknad av överliggande nät (generatordrift) så har vi inte samma starka argument, men det kan fortfarande vara en god idé. Åtminstone så är det ett måste att ha signalering vid jordfel samt varmt rekommenderat med åtminstone en jordanslutning, även om den är högohmig, just för att motverka elektrostatisk uppladdning i systemet.

Det kan vara värt att tänka på att anledningen till högohmig jordning av många högspänningsnät (i Sverige huvudsakligen 10 - 70 kV) , är att man vill hålla ner jordfelsströmmarna och minska skadorna vid tillfälliga jordfel pga t ex en åsköverspänning som startar ett överslag över en isolator på en friledning. Med s k petersenspolar kan man till och med få så låg jordfelsström att det finns chans att en ljusbåge till jord slocknar av sig själv och aldrig behöver orsaka någon driftstörning.

Ser man mycket långt tillbaka i tiden (100 år eller ännu längre) så var det inte alls självklart att överhuvudtaget ha någon jordförbindelse från t ex en transformators eller generators nollpunkt. I en del anläggningar ledde man bort ev statiska laddningar genom lika stora motstånd från var och en av de tre faserna till jord. Ofta bestod de motstånden av glasrör som vatten fick strömma genom, för att man skulle kunna leda bort värmen på bekvämt sätt (Wasserstrahlerder kallades de på tyska).
Det förekom också att nollpunkter jordades via t ex kondensatorer, gnistgap eller s k överspänningssäkringar (en slags engångs-ventilavledare som fick permanent kortslutning när den hade utsatts för överspänning).

En annan avart är trefasanläggningar där man avsiktligt jordar en annan punkt än nollpunkten. Exempelvis hjälpkraften för järnvägsanläggningar i Sverige, 10 kV 50 Hz, som matas via en D-kopplad transformator där mittpunkten på en av faslindningarna är jordad. I dåvarande Sovjet förekom en gång i tiden landsbygdsdistribution med 10 - 20 kV trefas där en av faserna jordades, så man bara behövde kosta på isolatorer för två av de tre ledarna. I fall av mycket stor snålhet eller materialbrist kunde man t o m klara sig med bara två ledare och låta ett rejält jordtag i vardera änden av linjen ta hand om den tredje fasens belastningsström.

Intressant info Torbjörn! Och helt riktig gällande nollpunktsutrustningens syfte. Men bara för att inte blanda ihop jordtagen:
Jordtaget Torbjörn syftar till är systemjorden för det överliggande systemet. Syftet är precis som Torbjörn beskriver, att begränsa den kapacitiva urladdningen från de friska faserna till den felande. Vanligtvis har man numera även en resistans parallellt med spolen för att få mer väldefinierade jordfelsströmmar för att reläskydden ska reagera mer selektivt.
Jordtaget jag syftade till ovan är systemjorden för det direktjordade lågspänningssystemet. Syftet är som ovan beskriver för att begränsa spänningssättningen på utsatta delar i lågspänningssystemet vid jordfel i högspänningsnätet.
Jag ska se om jag inte får tid till att göra en schematisk bild under morgondagen som visar uppbyggnaden.

EDIT: Kom att tänka på en sak till. Det här med impedansjordade högspänningsnät.
Även om det är så att den reaktiva kompenseringen underlättar för att skapa en mer högohmig krets vid jordfel varpå den kapacitiva urladdninsströmmen starkt begränsas så ger samma högohmiga jordning en uppladdning av spänningen i systemets nollpunkt. Varje gång fas slår mot jord laddas nätet ur ganska abrupt. Men återladdningen när felet upphör kan ta tid beroende på nätets impedans och motstånd i nollpunkten. Hinner ett nytt fel uppstå innan återladdning skett så ligger laddningen kvar varpå nollpunktsspänningen aldrig hinner återgå till 0. Ligger det spänning i nollpunkten under tillräckligt lång tid så löser det s.k. NUS-skyddet i stationen istället för de riktade jordströmsskydden (JSr) i de utgående facken. Ett jordfel som kommer och går på det här viset är det som kallas intermittenta jordfel.
Så, samma högohmiga bordning som håller nere den kapacitiva urladdningsströmmen är samtidigt ett problem ur ett annat perspektiv.

Men så är det väl med alla lösningar inom elkraft, underlättar man här så försvårar man där...

Lite i ämnet intermittenta jordfel har jag skrivit här .

Diagrammen i din skrivning Mikael, med nollpunktsspänningen tidsynkad med felströmmen säger allt. JSr uppfyller antingen inte riktningen säkert på transienterna eller så är de för korta för att uppnå utlösningstiden. Nollpunktsspänningen ligger dock kvar eftersom den matas om och om igen och uppnår utlösningstiden.
Bra skrivning!

Svarade vi egentligen på frågan? Varför jordar man transformatorn i nollpunkten?

Det gör man inte alltid vi har de direktjordade näten och de icke direkt jordade näten.
Vanligtvis jordas alla elnät för lågspänningsdistribution och nät över 70 kV (dock inte i alla nollpunkter).

Jag kan tänka mig att man jordar näten för att få en "rejäl" felström även vid enfasiga fel (jordfel) så att skydd/säkringar löser ut och det inte uppstår fara. Det är väl till och med krav på frånkoppling av fel.

Icke direkt jordade nät används i det vi kallar mellanspänning och där kan nätet byggas helt isolerat mot jord vilket också gjordes länge i Sverige. Här vill man ju inte att ledningen skall lösa ut om exempelvis en trädgren tillfälligt stöter mot ledningen eller något annat "tillfälligt" jordfel inträffar. Det finns möjlighet enligt regelverket i Sverige att driva nätet vidare med ett jordfel även om det inom distribution inte görs vad jag vet.
Det är när man börjar få problem dels med de kapacitiva urladdningsströmmarna, när näten blir för stora då började man jorda över resistor. Det blir förenklat svårare att ställa skydden selektivt om det blir för mycket kapacitiv urladdningsström. Sen kom problem med ljusbågar och spänning på utsatt del och då lades petersenspolen till för att sänka den totala jordfelsströmmen.

En rejäl felström får du oavsett jordspettet då PE-ledaren ansluts i trafons nollpunkt. Huvudsyftet torde vara att hålla ner eventuella beröringsspännimgar vid fel.

I lågspänningsnät ja.
I högspänningsnät har du ingen PE-/N-ledare bara tre faser.

Mikael Malmgren skrev: I lågspänningsnät ja.
I högspänningsnät har du ingen PE-/N-ledare bara tre faser.

Jag syftade enbart till lågspänningsnät. I mellanspänningsnät råder helt andra förutsättning då resistorn i nollpunkten "tillåter" bestämd aktiv felström och reaktorn (Petersenspolen) kompenserar för de kapacitiva jordfelsströmmarna.

Om man nu väljer att installera motstånd och spole det går som sagt att driva helt isolerat från jord.

Har funderat lite...
Det finns ju flera olika jorndingar, men som Mikael påpekade så har det inte kommit svar på varöfr man jordar just nollpunkten.

Första jordningen, den i överliggande system, den är avklarad ovan. S.k. systemjord för det överliggande impedansjordade nätet.
Andra jordningen, det är den i gränspunkten mellan HSP och LSP, alltså trafons kapsling. Trafons kapslings jord har vi behandlat och det rör farliga beröringsspänningar.
I ett samjordat system (trafons kapsling och lågspänningssystemet delar jordtag) så finns det också motiv. Varför man just samjordar beror ju på att man inte vill ha potentialskillnad mellan utsatta delar i LSP-systemet och trafons kapsling. Vid särjordning har det nämligen hänt några olyckor genom åren då montörer ska upp i främst stolpstationer och arbeta. Om vi särjordar dock så uppstår faran enbart om vi har jordat LSP-systemets utsatta delar, eller snarare om de är i förbindelse med jordskorpan via neutralpunkten.

Men INGET av detta motiverar egentligen varför vi jordar specifikt nollpunkten.

Men som jag skrev så har jag funderat! Mycket...
Om vi inte jordar nollpunkten, eller någon annan punkt i LSP-systemet, så kommer vi få samma kapacitiva uppladdning av systemet som vi får i överliggande nät. Konsekvensen av detta är att vid jordfel så får vi en kraftig urladdning om vi inte konstant har en parallell kortslutning till jord vilken systemet kan ladda ur mot, nämligen systemjorden.
Men då kan man ju tänka att vi gör på samma vis som vi gör i överliggande nät, vi lägger in en petersénspole mellan jord och neutralpunkt. Visst, det kan man ju göra, men då får vi ett mer komplext system med fler komponenter SAMT att vid jordfel så får vi oavsett vilket störningar i nollpunkten (nollpunktsspänning samt transienter vars frekvens beror på nätets tidskonstant och amplitud beror på nätets utbredning), störningar som skulle få konsekvenser i de friska fasernas spänningar eftersom deras referens är fas-neutral för 1~-laster.
I LSP-systemet distribuerar vi neutralledare för att kunna köra 1~-laster. Vi är alltså beroende av en icke varierande neutralpunktsspänning, även vid fel. Får vi ett jordfel i ett impedansjordat nät så har vi inte en stabil neutralpunktsspänning, och då menar vi vid jordfel var som helst i hela nätet. Om vi däremot kör ett direktjordat system så kan vi förvänta oss en icke varierande neutralpunktsspänning oberoende av jordfel i nätet. Sen är detta inte helt sant... Vi har ju ingen ideal nollpunkt i.o.m. jordtagets impedans, men med utbredda jordtag (resulterande jordtag) så är vi väldigt nära.
Men som jag påpekade tidigare (och Torbjörn), vi skulle kunna jorda vilken punkt som helst i systemet för att få den kontinuerliga kapacitiva urladdningen. Varför vi inte väljer just en fas istället för neutralpunkten beror på att vi vid jordfel i så fall skulle få huvudspänning mellan frisk fas och jord, något våra anläggningar helt enkelt inte är byggda för.

Så, sammanfattningsvis, vi jordar för att slippa störningar i systemet p.g.a. kapacititv urladdning vid jordfel och vi väljer just neutralpunkten för att undvika skillnader mellan de olika faserna och jord, vid lugndriftstillstånd som vid fel.

Jag ska fundera lite till och se om jag kan förenkla förklaringen något...

Hej Michell

Jag har som du, när jag fått frågan ”varför jordar vi nollpunkten i lågspänningsnätet” svarat ungefär detsamma som du.

Nu tar vi ett steg till på frågan om jordning av nollpunkten.

Om jag placerar en isolationstransformator 400/400 trefas eller 230/230 enfas för att undvika galvaniska strömmar i min fritidsbåt, måste då sekundärsidan vara jordad?

I dokumentet ”Isolationstransformator typ KVIB för fritidsbåtar – Tufvassons” beskriver man en isolationstransformator med mittuttag som är tillverkad enligt EN 61 558-1/2-4 (en norm jag inte har)
www.tufvassons.se/Files.aspx?f_id=137937

Kärnan jordas till inkommande jord och mittpunkten på sekundärsidan jordas i båten. Men varför jordas sekundärsidan? Är det ett krav?

I dokumentet står vidare;
”Att varje bruksföremål är kopplat till en egen separat lindning ger följande fördelar:
• Du får ett fullgott personskydd ombord på båten, något som myndigheterna kräver idag
• Vid jordfel i något av dina bruksföremål blev tidigare hela båten strömlös när jordfelsbrytaren löste ut. Nu löser säkringarna ut på den felaktiga kretsen utan att resten av båtens bruksföremål blir strömlösa.”

Kräver myndigheterna ett fullgott personskydd eller kräver myndigheterna ”Att varje bruksföremål är kopplat till en egen separat lindning”? Motiv?

EN 61558 är den vanliga produktstandarden för småtransformatorer (typ nätadaptrar, ingjutna kretskortsmonterade transformatorer mm). Dock duger den inte alltid om transformatorn ska ingå i en produkt där det finns strängare krav i någon annan relevant standard (t ex EN 60950).

De störningsskyddstransformatorer som många datoranvändande kontor blev pålurade för onödigt dyra pengar på 80- och 90-talet var fulltransformatorer, som vanligtvis hade ett mittuttag på sekundärlindningen kopplat till skyddsjord. En del av dem hade en kopplingsplint med förberedd möjlighet att välja om sekundären skulle vara mittpunktsjordad, ha ena ändpunkten jordad eller ligga helt isolerad. Ibland fanns en elektrostatisk skärm mellan lindningarna, som också kunde kopplas till skyddsjord alternativt lämnas flytande.

Hej Bo

Tack för bra respons

Jag delar din tolkning gällande skyddsseparation men det verkar ju vara andra saker man vill lösa här, men använda samma typ av transformator.

När jag gick gymnasiet hade vi en ojordad skyddstransformator (från TRECO tror jag), en för varje elansluten apparat, för att vi t.ex. skulle kunna mäta säkert i elektronik och utan jordslingor. TV-reparatörer använde dessa transformatorer för att kunna mäta i dåtidens TV-apparater. Där ser jag en tydlig skyddsseparation.

SEMKO 115X-1985 (som många transformatortillverkare hänvisar till) beskriver ett utförande för transformatorer med mittuttag på sekundärlindningen.

Dessa såldes (säljs) ofta som störskyddstransformator ”där behov finns av att skydda störkänslig elektronik”.
www.gunnarbeckman.se/stoerskyddstransf/m...-va-2-kva-1-fas.html

Tittar man på sidan 16 i ”RIKTLINJER OCH REKOMMENDATIONER för anslutningar av fartyg och fritidsbåtar till landbaserat elnät” från Transportstyrelsen, som handlar om olika alternativ till landanslutning, vid 10–16 A, så tolkar jag att jordstiften i uttagen är förbunden med ”PE Båt” och ” Ledande delar i kontakt med det omgivande vattnet” D.v.s. någon form av jordningssystem i båten. Bilderna visar inte uttag i mittpunkten på sekundärsidan.
www.transportstyrelsen.se/globalassets/g...utning-av-fartyg.pdf

I båten är behovet att ”starta om jordtaget” att undvika vagabonderande strömmar genom att använda en ”isolationstransformator” som flyttar elenergin från primärsidan och till sekundärsidan men som stoppar ”vagabonderande strömmar”.

Har jag missförstått eller misstolkat?

Hej Martin,

Sent svar, ber om ursäkt.

Att bryta jordens kontinuitet (med jord avses anslutning till jordskorpan) är nödvändig just för att båten annars har tillräckligt god återledning via skrov och omkringliggande vatten och sedan till matande stations jordtag parallellt med kraftsystemets returledare. Det ger upphov till att elektronerna dras fram och tillbaka men de dras inte fram och tillbaka till samma ställe varför metallerna äts upp av vattnet huvudsakligen som förutsätts ha några föroreningar (joner som kan ge eller ta elektroner i viss mängd). vore vattnet kemiskt rent kan jag inte se att det egentligen vore några problem att ansluta mot ordinarie landjord.

Därefter; Lokalt på båten finns fortfarande ett behov av skyddsutjämning och då även skyddsledare, men det är inte jord i sig själv som är syftet utan enbart att skapa en avsedd felströmsväg till matande transformators neutralpunkt.

Jag personligen kan inte se ett behov av jordskorpsanslutning (via skrov och omkringliggande vattenmassor då) inom båten då den är galvaniskt avskild från kraftsystemet på land, men jag ser däremot ett behov av att skrovet tillhör samma potential som samma övriga utsatta delar inom båten.