Risker vid spänningsmätning på högt säkrade samlingsskenor och motorgrupper

Med särskild hänsyn till PWM frekvensomriktare och högenergetiska frekvensspektra

Bakgrund

Mätningar av elkraftteknisk natur i ställverk och på motorer har av hävd utförts av elingenjörer och eltekniker med solid skolning och god erfarenhet av sådana mätningar. Vid mätningar på lågspänningsinstallationer kommer därvid avsäkrade mätsladdar, mättransformatorer, isolerförstärkare och differentialprobar till användning. Tanken, att ansluta en klen, icke avsäkrad mätsladd direkt till fas L1 och en lika klen och lika lite avsäkrad mätsladd till L2 och sedan ansluta dessa mätsladdar till ett oscilloskop känns för den riskmedvetne elingenjören mycket främmande. Även om oscilloskopet i sig bär beteckningar som tyder på att det mycket väl skulle kunna motstå mätspänningen lika väl som spänningen mellan den isolerade oscilloskopkontaktens ’jord’ och verklig jord så måste risken för att koaxialkabeln mellan oscilloskopproben och oscilloskopet kan komma i kläm, bli trampad på, eller skadas på annat sätt beaktas. Den felström som då uppstår tänder lätt ljusbågar som leder till stora eller livshotande skador på personer i rummet och även till förödelse i anläggningen. En bild på resultatet av en ljusbåge i ett matningsskåp till frekvensomriktare visas i bild 1. Bild 1. Ljusbåges härjningar i matningsskåp (GKE).

Problemet

Ett dominerade företag i mätinstrumentbranschen har de senare åren introducerat ett ’säkerhetstänkande’ som i många delar ökar risken för sådana skador som visas i bild 1. Företaget marknadsför multimetrar, elkvalitetsinstrument, oscilloskop och andra instrument som används vid mätningar på elnät och motordrifter och ’säkerhetstänkandet’ går i stort sett ut på att använda de amerikanska begreppen Cat III och IV. Dessa begrepp säger inget om spänningsnivå eller kortslutningsström utan har skapats för att beskriva risken för transienta överspänningar. Cat IV används för att beskriva kraftinstallationer direkt efter transformatorn och Cat III efter ett första överströmsskydd och vid mätningar på motorer med eller utan frekvensomriktare. Min uppfattning är att företaget fokuserar så mycket på just detta Cat-tänkande att man glömmer allt annat säkerhetstänkande.

Exempel 1

I reklamen visas hur oscilloskop ansluts direkt till samlingsskenor och motorplintar. Oscilloskopprobar är ursprungligen konstruerade för att anslutas till mycket ålderdomlig, rörbaserad elektronik med diskreta komponenter i handlödda apparater. De är överhuvudtaget inte möjliga att ansluta till skenor eller motorplintar. Detta leder till mer eller mindre väl genomtänkta provisorier vars lämplighet ibland måste ifrågasättas. Min uppfattning är att de risker detta medför måste betonas i dokumentation och reklam. Detta görs inte. I stället spelar reklamen till stor del på en ’hjältebild’ där instrumentanvändaren framställs som en

tuffing som fixar allt. Sådant lockar oerfarna och okunniga människor att begå ogenomtänkta och ödesdigra dumheter.

Exempel 2

Återigen oscilloskop och oscilloskopprobar. Det aktuella oscilloskopet – en Scopemeter 190-204 – har flytande/isolerade ingångar. Som vanligt i oscilloskopsammanhang är de utförda som BNC-kontakter och probarna har motsvarande kontaktdon i instrumentänden samt en mätkropp (proben) i mätänden. Flytande ingångar innebär att både probens ’kalla’ sida och den ’heta’ sidan kan anslutas till spänningar upp till 1000 volt effektivvärde. På ’heta’ sidan är detta förstås inget problem. Proben är konstruerad att klara av det och det motstånd på cirka 10 megohm som sitter mellan mätspets och kabel gör användningen ofarlig. ’Kalla’ sidan, det som vanligen kallas probens ’jord’ är direkt och lågohmigt förbunden med koaxialkontaktens ytterhölje via koaxialkabelns flätade skärm som är isolerad med ett svart plasthölje. Problemet med detta är att koaxialkabelns isolering lätt kan skadas. Vid hetsig felsökning är man inte alltid uppmärksam på hur kabeln hamnar. Att den kläms i en dörr, trampas på med grova skor mot durkplåt eller skadas av en het lödkolv är mera norm än undantag. Vad som då händer när den är kopplad till en högt säkrad skena eller motorplint – i omriktarskåp eller ute vid motorn – är lätt att föreställa sig.

Exempel 3

Denna gång gäller det isolationen mellan oscilloskopkanalernas ’kalla’ sidor sinsemellan och mellan kanalernas ’kalla’ sidor och anläggningsjord. Oscilloskopleverantören har restriktioner beträffande tillåten spänning mellan kanalernas ’kalla’ sidor och mellan de ’kalla’ sidorna och anläggningsjord. Vid frekvenskomponenter över 25 kHz tillåts inte mer än 30 V effektivvärde. Detta visas i bild 2. Bild 2. Maximal spänning (Fluke): Att frekvenskomponenter med mer än 400 V effektivvärde vid 25 kHz förekommer i frekvensomriktardrifter anser instrumentleverantören inte har någon betydelse. När jag bad om ett förtydligande blev svaret att det bara förekom några volts effektivvärde vid 1 kHz. En total och uppenbar missuppfattning som jag, trots att jag kommunicerat med regional expertis samt holländsk och amerikansk ’top brass’ inte lyckats få dem att förstå är fel. Jag uppmanade dem till slut att göra en egen mätning för att övertyga sig själva. Jag begärde resultat till en viss bestämd tidpunkt. I stället för resultat fick jag en halvtimme före tidens utgång ett svar från marknadschefen i Holland där han i allmänna ordalag tackade för visat intresse och sade sig vara intresserad av fortsatt kommunikation. Jag har svårt att uppfatta detta som vare sig kunnigt eller ansvarsfullt.

Mitt förslag

Jag föreslår att Elsäkerhetsverket bedömer hur den aktuella leverantörens uppträdande på marknaden – framför allt de farliga mätningar som föreslås – stämmer överens med den strävan att undvika skador på liv och egendom som är Elsäkerhetsverkets syfte. Granbergsdal den 15 juli 2011 Gunnar Englund GKE Elektronik AB Granbergsdal 123 691 92 Granbergsdal