Analysis of earthing for power producing facilities

Säkerhetskraven för jordning har skärpts under senare år; det finns nya regler och lagar samt rekommendationer och praxis för hur moderna kraftproducerande anläggningar skall jordas på ett korrekt och säkert sätt. Syftet med detta examensarbete har varit att dels sammanställa dessa krav samt att göra en bedömning av jordningen hos Vattenfalls vattenkraftanläggning G5 i Stornorrfors. En litteraturstudie har genomförts och en platsstudie utfördes med jordtagsmätningar, strömmätningar och inspektion av kraftverket ur jordningssynpunkt. Mätningarna visar att G5:ans kraftstation är en gedigen och föredömlig anläggning som har mycket goda förutsättningar vid jordfel, transienter och förbyggande av vagabonderande strömmar. Anläggningen är mycket väl potentialutjämnad där såväl kabelstegar, trappor, armering, rör och exponerade metallytor utjämnats. Anläggningen har goda förbindelser till jord vid jordtagen då utförda jordtagsmätningar visade på att samtliga jordtagsvärden ligger under 1 Ω. Jordtagen och jordsystemen visade endast marginell ökning i impedans vid mätning med högfrekventa strömmar och anläggningen bedöms kapabel att hantera högfrekventa strömmar på ett tillfredsställande sätt. Genom jordströmsmätningar upptäcktes strömmar som flyter i jordledare, mycket på grund av de kraftiga magnetfält som generatorn genererar, och det är oklart hur dessa påverkar utrustningen under lång tid då vissa uppmätta strömmar låg över 10 A. Inga ventilavledare fanns i anslutning till generator och anläggning, dock fanns ventilavledare vid övergång från kabel till luftledning efter den sk. dieselbyggnaden. En inventering av förekomst av ventilavledare rekommenderas. De åskledare som finns på anläggningens tak bör repareras och eventuellt förebyggas mot skador från kraftigt snöfall. Anläggningen är dåligt avgränsad och åtkomst till anläggningen bör begränsas genom en inhägnad. Ytterligare undersökning krävs för att klarlägga hur jordfelsströmmarna påverkar jordningar, dess funktion och påverkan på utrustning i anläggningen. Att jorda en producerande anläggning idag innefattar många olika områden inom eltekniken och innefattar därför också en mycket bred variation i hur ett säkert utförande klassas och bedöms. Att göra en anläggning "helt säker" är inte självklart och det måste alltid göras överväganden och kompromisser då ingen situation är den andra lik i verkligheten.The safety regulations for grounding have been made stricter during later years; there are new rules and laws as well as recommendations and methods for how modern power producing facilities are to be grounded in a correct and safe manner. The purpose of this thesis has partly been to gather knowledge on these regulations as well as conducting an analysis of the grounding carried out at Vattenfalls hydro power plant G5 in Stornorrfors. A study of literature has been conducted and a site study was conducted with testing of earthing sites, measurement of currents and inspection of the hydro power plant G5 from a grounding perspective. Measurements show that the G5 power plant is a thorough and exemplary facility with very good qualities for handling earth faults., transients and preventing stray currents. The facility has a rigorous equipotential bonding where cableladders, stairs, pipes and exposed metal surfaces are all equipotentially bonded. The facility holds a good connection to earth at earthing sites when measurements revealed all earth sites having an earth resistance value less than 1 Ω. The earth sites and earth system showed only slight increases in impedance when measurements with high-frequency currents were carried out and the facility is deemed to be able to handle high-frequency currents in a satisfying manner. Through measurements of earth currents it was revealed that currents run in the earth wires, most likely due to the strong magnetic field generated by the generator, and it is unclear how these currents affect the earthing system and equipment over longer periods of time when some currents exceeded 10 A. No surge arresters were found by the facility or the transformer next to it, some were found however where the cable is replaced by hanging wires after the emergency power building. An inventory of surge arresters is recommended. The lighting protection system found on the roof of the facility should be repaired and possibly adressed in order to withstand damage caused by heavy snowfall. The facility is very exposed to the public and access to the facility should be restricted through fences and gates. Grounding a power producing facility today incorporates many different areas within electrical technology and therefore also holds a broad variation in how a safe installation is classified and examined. Making a facility "completely safe" is not obvious there will always be a need for compromises and considerations as no situation is similar to the next one in real life