Log in

to access your courses, safety cards and other features.

Log in

to access your courses, safety cards and other features.

Jording og EMC

Jording og EMC

C
C

Hei! 

Har her noen spørsmål jeg lurer på:

Hvordan fungerer de ulike jordingssystemene og hvorfor skal instrumentjord flyte i felt? Er hensikten med egensikker og instrumentjord å beskytte kretsen mot støy og fremmedspenninger (EMC)? 

Re: Jording og EMC

Re: Jording og EMC
Rune Øverland
Forumleder

Hei C,

Tusen takk for spørsmålene, og din interesse for faget.

1. Hvordan fungerer de ulike jordingssystemene?

NEK 400:2014 444.4.2 beskriver tiltak for å redusere elektromagnetisk interferens (EMI). Et grunnleggende EMC-tiltak er å ha et felles utjevningsnettverk.

Dette felles utjevningsnettverket (jordingsnettverket) sikrer at det ikke oppstår spenningsforskjeller mellom ulike tilkoblingspunkter, og derved sikrer at det ikke oppstår uønskede, ukontrollerbare jordstrømmer.

Som kjent; oppstår det spenningsforskjeller; oppstår det et elektrisk felt. Og, spesielt hvis dette er et pulserende elektrisk felt (kan beskrives med en frekvens), kan dette elektriske feltet representere en elektrisk støykilde.

Likeledes; hvis det går en elektrisk strøm i utjevningsnettverket, vil strømmen sette opp et magnetfelt.Og, spesielt hvis dette er en pulserende elektrisk strøm (kan beskrives med en frekvens), kan denne elektriske strømmen representere en elektrisk støykilde.

Filosofien er derfor å ha et felles utjevningnettverk slik vist i NEK 400 punkt 444.4.2 hvor det ikke oppstår spenningsforskjeller.

Utjevningsnettverk EMC

Standarden NEK EN 50310 beskriver Anvendelse av ekvipotensialutjevning og jording i bygninger med utstyr for informasjonsteknologi (inntatt i NEK 702).

Utførelse av et slikt utjevningsnettverk bør:

  • gi lav HF-impedans mellom anleggsdelene
  • ha korte avstander/lengder som mulig
  • være vibrasjonssikker
  • Korrosjonsbestandig
  • Gi muligheter for rutinemessig inspeksjon
  • Sikre gode utjevningsforbindelser/kontaktflater

EMC-utjevningsnettverk

Det er tre grunnleggende strukturer for EMC-utjevningsnettverk:

  • Stjerne (for støyfrekvenser lavere enn 10 kHz)
  • Ring (for støyfrekvenser mellom 10 og 100 kHz)
  • Plan/maskenett (for støyfrekvenser over 100 kHz)

EMC-jordingsnettverk - stjerne

EMC-jordingsnettverk - ring

EMC-jordingsnettverk - jordplan

Re: Jording og EMC

Re: Jording og EMC
Rune Øverland
Forumleder

2. Hvorfor skal instrumentjord flyte i felt?

Jeg tolker spørsmålet ditt som om feltutstyret ditt er montert i et klassifisert eksplosjonsfarlig område (Ex), og at det her er snakk om temaet jording og utjevningsforbindelser for egensikre kretser.

Her står kravene om terminering av elektriske ledende EMC-skjermer i NEK EN 60079-25; Seksjon 11. Her står det:

«Screens shall be conncted to earth or structure in accordance with IEC 60079-14.»

 

Videre; i NEK EN 60079-14 er inntatt i NEK 420:2016 Del 'A'. I punkt 16.2.2.3 Jording av ledende skjermer finner du tilleggskravene for Ex 'i'-kretser:

"Where a screen is required, except as in a) through c) below, the screen shall be electrically connected to earth at one point only, normally at the non-hazardous area end of the circuit loop. This requirement is to avoid the possibility of the screen carrying a possible incendive level of circulating current in the event that there are local differences in earth potential between points that may be available for connection to earth."

EX i-kretser

Den generelle hovedregelen er at EMC-skjermen for slike Ex 'i'-kretser skal elektrisk være isolert fra jord ute i feltet. Dermed unngår vi at det går en ukontrollert jordstrøm i EMC-skjermen i og med at vi har et naturlig brudd i denne EMC-jordingskretsen. 

Men, pass på: Er jordingssystemet ditt ikke spenningsstabilt, og i verste fall pulserende, vil en EMC-skjerm som flyter ute i felt ha konstruksjon og funksjon som en antenne. Jordingssystemet (utjevningsnettverket) sammen med EMC-skjermen vil da kunne utstråle elektromagnetiske bølger, som kan skape forstyrrelser på andre elektriske kretser.

Kabelskjerm som antenne

Igjen; NEK 400:2014 444.4.2 har krav om at det bør etableres utjevningsforbindelse mellom kabelens (EMC)metallskjerm og det felles utjevningsnettverket. 

Så, det er gode grunner for at den metalliske EMC-skjermen skal jordes ute i feltinstrumentet. Dette for å unngå denne antenne-konstruksjonen/funksjonen. Dette vil i så fall være i samsvar med  NEK 420:2016 Del 'A'. I punkt 16.2.2.3; særskilte tilfeller A), B), og C).

Re: Jording og EMC

Re: Jording og EMC
Rune Øverland
Forumleder

3.  Er hensikten med egensikker og instrumentjord å beskytte kretsen mot støy og fremmedspenninger (EMC)?

Til dette vil jeg svare et enkelt: Ja. 

Det er essensielt å beskytte en krets med et instrumentsignal mot eksterne elektromagnetiske felter, slik at datasystemet/kontrollsystemet ikke mistolker informasjonen i instrumentsignalet.

I så måte har den metalliske EMC-skjermen en viktig funksjon/formål. Den skal danne et Faraday's bur rundt det sårbare instrumentsignalet, slik at ikke eksterne elektromagnetiske felter forstyrrer signalverdiene på instrumentsignalet.

Ex '-kretser og metalliske skjermer

 

Illustrasjonen viser et eksempel på terminering og filosofi av metalliske 'skall' i en kabel.

  • Det ytre metallskallet, kabelens armering, kan også benyttes til å drenere eventuell oppbygging av statisk elektrisitet (ESD - Electro Static Discharge) ute i feltinstrumentet ned mot installasjonens hovedjord. Denne elektriske energien (opplading av statisk elektrisitet) drenerer vi til systemets PE-skinner.

    Terminering av kabelens armering skal generelt da være i metallisk kontakt med feltinstrumentets kapsling. Dette kan være nødvendig dersom jordpotensialet ute ved feltinstrumentet ikke er på samme potensiale som hovedjord.

    Dersom instrumentets kapsling via sin montasje på en naturlig måte er tilkoblet installasjonens metallstrukturer, vil eventuell oppladning av statisk elektrisitet i instrumentet automatisk dreneres til hovedjord via montasjen. Likevel anbefales det å terminere kabelens ytterskall (armering) i instrumentet. Dette for minimalisere sjansen for at det kan oppstå opparbeidelse av statisk energi i kabelens ytterskall ute ved feltinstrumentet.
    Uønsket elektrisk energi (for eksempel ved oppladning statisk elektrisitet, eller mottak av elektromagnetiske felt) kan ved en utilsiktet jording skape en utladningsgnist (lysbue). Og, denne lysbuen kan være en potensiell tennkilde i et klassifisert eksplosjonsfarlig område.

  • Det indre metallskallet, kabelens EMC-skjerm, skal danne en beskyttende barrière mot elektromagnetiske felt. Og, som jeg skrev tidligere i denne tråden, for å unngå jordstrømmer i EMC-skjermen på generelt grunnlag, er hovedregelen å terminere EMC-skjermen i sikkert område og la den være isolert mot jord ute i feltet. Imidlertid, denne taktikken er utilstrekkelig dersom du trenger beskyttelse mot høyfrekvente (HF) elektromagnetiske bølger, eller dersom du har et jordingssystem hvor det ligger høyfrekvente forstyrrelser.

I NEK 400:2014 Tabell 51A er man forpliktet til å klassifisere de ytre påvirkninger og driftsforhold. Dette kan du lese mer om i NEK 400:2014 seksjon 512.

I forhold til EMC-/EMI-problematikken gjelder spesielt kodegruppen AM (side 153 - 154). 

For eksempel, kode AM-21 (høyfrekvente elektromagnetiske fenomener) og AM-25 (høyfrekvent stråling) krever tiltak i medhold av NEK EN 61000-4 serien.

Re: Jording og EMC

FD
FD

I NEK702:2020 NEK EN 50310:2016+A1:2019 står det i avsnitt "7.6 forskjellige utjevningsforbindelser" at maks lengde på utjevninger er 1 m, dersom lengre må det suppleres med flere utjevninger. 

I avsnitt 9.2.2.1 står det derimot at maks lenge er 6 m før det må suppleres med flere utjevninger.

Hva er riktig dersom man har vurdert å benytte avsnitt 9 som utjevningsfilosofi, mens det likevel står at kapittel 7 skal følges for samsvar?

Re: Jording og EMC

Re: Jording og EMC
Rune Øverland
Forumleder

Hei C,

Tusen takk for spørsmålene, og din nysgjerrighet om jording. 

Hvordan EMC-skjermen på instrumentkabel skal termineres, er basert på en konkret risikovurdering. Man skal derfor være forsiktig på forhånd å konkludere med at den skal være isolert fra jord ute i felt, og være terminert mot jord i kabinett-enden.

Petroleumstilsynet, som er tilsynsmyndighet for offshore-installasjoner, har i sitt HMS-regelverk henvisninger til en standard utviklet av den internasjonale elektrotekniske komite (IEC), med nummer 61892-6.

Her advares det med at EMC-skjermen flyter ute i feltet. EMC-skjermen vil da fundere som en antenne; både som kan motta ytre feltpåvirkninger, men også sende ut støy dersom jordreferansen ikke er stabil.

Punkt 14.8.2 i standarden sier i sin merknad at EMC-skjermen vil miste sin effektivitet dersom lengden på EMC-skjermen er lengre enn ca 1/8 del av bølgelengden av støyfrekvensen i området.

IEC 61892 og Ptil

Digital security (E-Learning)

In our digital everyday life, it is important that everyone has conscious use of the internet, PC and mobile phone. Learn how to protect yourself from fraud and loss of sensitive information.

Read more

FSE Low-voltage (E-Learning)

Increase safety for all who work with electric installations, providing a safe, accident-free working environment, for you and your colleagues.

Read more

EKOM – Fibre Optic Installations (Classroom)

Courses for personnel working with fiber optic installations covered by the National Communications Authority's (Nkom) authorization regulations.

Read more

EKOM – NEK 700: Calibration Systems and Communication Networks (Classroom)

Courses for personnel working with electronic communications networks covered by the National Communications Authority's (Nkom) authorization regulations.

Read more

Electromagnetic compatibility - Basic (Classroom)

Basic course on noise sources, grounding and regulations for electricians, automation technicians, project and operational engineers.

Read more

Earthing in offshore electrical installations (Classroom)

Earth methods in electrical installations offshore.

Read more
eng