Mange brande i elektriske installationer skyldes løse forbindelser eller dårlige samlinger i fx samlemuffer, lampeudtag eller stikkontakter. De løse forbindelser er farlige, fordi de kan forårsage lysbuefejl, som i modsætning til overbelastninger, kortslutninger og afledningsstrøm ikke registreres af traditionelle afbrydere som MCB’er (”miniature”-gruppeafbrydere), RCCB’er (HPFI-relæer) eller RCBO’er (HPFI-relæer med overstrømbeskyttelse).
”Konsekvenserne af en lysbuefejl kan være alvorlige for mennesker og bygninger, især i tætbefolkede beboelsesejendomme og steder, hvor børn, ældre eller handicappede kan komme i fare,” siger Martin Heimann, der er Inside sales manager hos Power Management-virksomheden Eaton og ekspert i el-sikkerhed.
Registrering af lysbuefejl
Modsat kortslutninger og jordfejl er lysbuefejl vanskelige at registrere, fordi de ikke genererer umiddelbare stigninger i strømmen.
”Størstedelen af alle lysbuefejl er serielle, mens de resterende 10 procent opstår mellem fase og nul eller mellem fase og jord. En seriel lysbuefejl er ikke nødvendigvis en direkte trussel i sig selv, men den kan starte en brand, hvis den forekommer i nærheden af brandbart materiale,” siger Martin Heimann.
Og det er her, de traditionelle afbrydere kommer til kort. MCB’er – også kendt som gruppeafbrydere – reagerer kun på en markant stigning i strømforbruget, så de kan ikke registrere serielle eller parallelle lysbuefejl.`Omvendt fungerer RCCB’er/HFI’er/HPFI’er ved at registrere den ubalance, der opstår mellem fase og nul, hvis en partiel fejlstrøm går i jord. HFI’en/HPFI’en kan derfor trigge ved en fejlstrøm mellem fase og jord, men netop fordi mindre end 10 procent af lysbuefejl opstår mellem fase og jord, er det langt fra en effektiv beskyttelse mod lysbuefejl.
Gnistdetektor opfanger højfrekvenssignal
”De løse forbindelser kan ikke undgås, og det har tidligere været et stort problem,” forklarer Martin Heimann. ”Men heldigvis har vi i dag teknologi, der kan registrere dem og advare, hvis der er risiko for brand. Gnistdetektoren, der også går under navnet Arc Fault Detection Device eller AFDD, overvåger elinstallationen og kan ved hjælp af høje frekvenser finde løse forbindelser og afbryde installationen lynhurtigt, inden der opstår brand.”
I forbindelse med lysbuefejl overlejres et højfrekvenssignal på strømlederen, og det er det signal, AFDD-enheden kan registrere og derefter reagere på. Det gør den ved at udkoble den fejlramte kreds for at minimere eller helt forhindre skader.
Strategier for strømbeskyttelse
Mens personsikkerhed og beskyttelse af udstyr og bygninger er det vigtigste hensyn i en elinstallation, er pålideligheden af elforsyningen også en afgørende faktor. Derfor er AFDD’er af god kvalitet med til at sikre et højt beskyttelsesniveau med et minimum af utilsigtede udkoblinger.
”Gode AFDD’er generes ikke af crosstalk fra andre kredsløb eller høje frekvenser fra tilsluttet elektronik. Kvalitets-AFDD’er kan nemlig adskille almindelig elektrisk støj fra de højfrekvente signaler, der hænger sammen med lysbuefejl,” forklarer Martin Heimann.
Der er store nationale forskelle på, hvor meget lovgivning der er på området. I nogle lande, fx Tyskland, har man implementeret national lovgivning, der pålægger brugen af AFDD’er under visse betingelser, hvilket gør dem delvist obligatoriske. Herhjemme henvises der til en risikovurdering, og installation af komponenter til registrering af lysbuefejl anbefales, men det er ikke lovligt påkrævet at have en gnistdetektor installeret.
”Entreprenører burde installere beskyttelsesforanstaltninger, der inkluderer gruppeafbryder, HPFI og AFDD. Sammen beskytter de tre systemer mod overbelastninger, kortslutninger, fejlstrømme og lysbuefejl i lavspændingskredsløbene,” siger Martin Heimann.
Tre-i-en-beskyttelse
Et endnu bedre alternativ til de tre separate enheder er den integrerede tre-i-en-enhed AFDD+. Den kombinerede enhed giver en hurtig og præcis detektering af signaler og fejlsignaler, hvilket er essentielt for at minimere utilsigtet udkobling, samtidig med at detekteringen er yderst følsom.
”AFDD+ er udviklet til præcist at skelne mellem reelle risici og andre højfrekvente signaler, der jævnligt og ukritisk opstår i moderne elektroniske apparater,” forklarer Martin Heimann. ”Derudover sikrer enhedens evne til at skelne mellem fejlsignaler og crosstalk, at AFDD+ kun udkobles, når et relevant signal registreres i det kredsløb, den skal beskytte.”
AFDD+ udfører løbende selvtest, og en LED-indikator på komponentens front angiver, om kredsløbet fungerer, samt årsagen til en eventuel udkoblingsfejl. LED’en kan også signalere, om årsagen til en udkobling har været en seriel eller parallel lysbue – eller endda, om det har skyldtes en slukket seriel lysbue. Det gør det nemt at diagnosticere og identificere årsagen til en given fejl.
Fakta: IEC 60364, del 4-42
Den internationale standard IEC 60364 (del 4-42) anbefaler installation af komponenter til registrering af lysbuefejl (AFDD’er eller Arc Fault Detection Devices) særligt på steder, hvor mennesker overnatter. Det omfatter typisk installationer i hjem, lejligheder, plejehjem, hoteller og institutioner. Det er op til de enkelte lande at gøre disse krav obligatoriske og håndhæve dem via nationale og lokale bestemmelser.
Installatører skal altid anvende beskyttelse på det aktuelle, relevante tekniske niveau og følge de nationale standarder baseret på IEC 60364 eller HD 60364 for at sikre overensstemmelse med lokal lovgivning og for at sikre, at installationen er sikret mod risici for elektrisk antændte brande på korrekt vis.
Vidste du, at …?
Sådan har beskyttelsesanordninger udviklet sig gennem tiderne
Allerede kort efter elektriciteten vandt indpas i industrien og private hjem, stod det klart, at den nye teknologi ikke var helt ufarlig. Datidens teknikere og opfindere så et behov for at registrere fejlstrømme og frakoble forsyningen ved fejl, og det førte til opfindelsen af de første sikringer og afbrydere. Løbende blev sikkerhedsanordningerne mere sofistikerede, ikke mindst for at sikre beskyttelse mod berøringsspænding for at mindske risikoen for hjertestop og dødsfald, når mennesker utilsigtet kom i berøring med de elektriske installationer.
I 1950’erne skete der et væsentligt gennembrud med opfindelsen af fejlstrømsregistrering. Østrigeren Gottfried Biegelmeier opfandt i 1957 det, som kaldtes ”tidsforskudt udkobling”, men som i praksis er nulgennemgangsdetektering af fejlstrømme til jord. Sammen med det permanentmagnetiske relæ, der kan registrere selv nogle få milliamperes fejlstrøm, var hans opfindelse nøglen til at gøre RCCB’en – eller HFI’en – populær og til den vigtigste beskyttelsesanordning mod elektriske stød.
I 1960’erne fandt de mere radikale forbedringer af gruppeafbryderne (MCB’er) sted, og de blev efterfulgt af lanceringen af RCBO-enhederne/HPFI-relæerne i 1980’erne. Det var dog først i begyndelsen af det 21. århundrede, at den digitale teknologi vandt indpas. Det skete med lanceringen af HFI-relæer med yderligere digitale funktioner, de såkaldte digitale RCCB’er.
Det nyeste skud på stammen er den integrerede 3-i-1-beskyttelse, AFDD+, som kombinerer RCCB, MCB og AFDD – altså gruppeafbryder, HFI og lysbuedetektering i én og samme komponent.
