Hvad er nulling?

Stærkstrømsinstallationer udføres sædvanligvis med beskyt­telses­ledere. Disse jordforbundne ledninger har fra omkring 1973 haft den karakteristiske grøn/gule farve.

I tilfælde af elektriske fejl er beskyttelseslederne med til, at der kan ske en lynhurtig frakobling af den fejlramte del af instal­lationen. Fx ved at et fejlstrømsrelæ slår fra eller en sikring springer.

At beskyttelseslederne har forbindelse til jord giver umiddelbart sig selv i fx et parcelhus, der har et jordspyd banket ned i mulden. Et kabel forbinder dette metalliske spyd med en jordskinne, fx i grup­pe­tavlen, hvortil også de forskellige strøm­kredses beskyttelses­ledere er forbundet. En installation, hvor der er udført nulling, har der­imod ikke et eget jordspyd.

• TT-systemjording
• TN-systemjording (nulling)
• Regler
• Opsummering

TT-systemjording

Latinsk-Dansk ordbog: Terra, Jord som Stof og Element...

Det andet bogstav angiver, hvordan beskyttelseslederne, og dermed de tilsluttede brugsgenstandes udsatte dele, er jordforbundet i installationen. Et T på andenpositionen fortæller, at der er tale om en egen direkte jordforbind­else, fx omtalte jordspyd, der er uafhængig af forsyningssystemets jordforbindelse.

Hvad er i øvrigt en "udsat del"?

SB-A6 § 213.7 Udsat del.

Ledende del på elektrisk materiel, som kan berøres, og som normalt ikke er spænd­ingsførende, men som kan blive spænd­ings­førende i tilfælde af fejl på grundisolationen.

Hvorfor forbindes nullen på elselskabets transformer til jord?

Hvis nu elselskabet undlod at jorde nullederen i transformer­stationen ville der heller ikke i en almindelig stikkontakt umiddel­bart være noget poten­tiale i forhold til jord. Stikkontakten ville altså være lige så "ufarlig" som shaverstik­kontakten, bortset fra, at der kunne opstå en mindre strøm ved berøring af en fase pga kabelsystemets kapacitanser til jord, som nær­mere beskrevet i artiklen om IT-systemjording. Disse kapaci­tanser, og dermed den mulige strømstyrke, stiger med kabellængden, hvoraf følgende note i SB-A6 finder sin begrund­else i forbindelse med bestemmelser for beskyt­tel­se ved separat strømkreds:

SB-A6 § 413.5.1 Det anbefales, at produktet af strømkredsens nominelle spænding i volt og ledningssystemets længde i meter ikke overstiger 100 000, og at ledningssystemets længde (f.eks. kabellængden) ikke overstiger 500 m.

Forklaringen er, at man herved sikrer sig, at der aldrig opstår en spændingsforskel, mellem jord og en vilkårlig spænd­ingsførende leder, på mere end fasespændingen, fx 230 V. Hvis nullen ikke var forbundet til jord i forsy­nings­systemet, ville der ikke ske noget ved første fejl, en første afledning til jord fra fx en fase (bortset fra den nævnte mindre jord­slut­ningsstrøm pga kabelsystemets kapacitanser til jord). Men efterfølgende ville jorden så være lagt til dette fasepotentiale og ved den næste fejl, fx en person, der ved et uheld kom i berøring med en anden fase, ville der over personen opstå en spændingsforskel på hele 400 V (som er spændingsforskellen mellem to forskel­lige faser). Ved at nullederen er lagt til jord, vil den første fasefejl til jord straks få en sikring til at springe eller et fejlstrøms­relæ vil koble elektri­citeten fra.

Summa summarum: med jordforbundet nulleder i et 3 x 400/230 V forsyningssystem, er der risiko for at få elektrisk stød med en spændingsforskel på 230 V til jord. Til gengæld undgås fejl­situationer med et langt farligere potentiale mod jord på 400 V.

Det bemærkes, at man i Norge gennem mange år har anvendt isoleret net i transformerstationerne (IT-systemjording). Til gengæld er spændingen holdt på 230 V mellem faserne og risikoen for et elektrisk stød på 400 V mellem jord og en spændingsførende leder er således ikke til stede.

Da teknisk fuldmægtig ved Kjøbenhavns Gasværker, Ib Windfeld-Hansen (1845-1926), i 1889 var på studie­rejse i Europa for at indsamle oplysninger omkring diverse byers erfaringer med elektricitetsværker, besøgte han blandt andet London. Her gjorde han sig bekendt med den storslåede Deptford Power Station, der var under opførelse. Denne elektriske centralstation var projekteret til ved fuld udbygning at kunne levere strøm til ikke mindre end 2.000.000 lamper. Til sammenligning kunne Gothersgade elektricitetsværk ved åbningen i 1892 forsyne 17.000 lamper med mulighed for udvidelse op til 40.000 lamper.

Den store effekt, der skulle leveres fra Deptford Power Station, gjorde højspændt vekselstrøm påkrævet et stykke af vejen, hvorfor jording af sikkerhedsmæssige grunde kom ind i billedet. Hansen beretter...

En meget interessant Del af Anlæget er Hovedledningerne, der skulle føre den elektriske Strøm af 10.000 Volts Spænd­ing til Byen. Thi for det første gjælder det om at sikre en saadan Ledning imod Berøring, og for det andet at skaffe en Isolering i Stand til at modstaa saa stærkt spændte Strømme. Ferranti har løst dette Problem ved at kon­struere et Kabel, som indvendig bestaar af en Kobberring, der er omgiven af en isolererende haard Svovlmasse, udenom hvilket atter findes en Kobberring. Den indre og ydre Kobberring er forbunden med hver sin Pol af Dynamo­erne, og den ydre Ring ligger enten umiddelbart i Jorden og har ledende Forbindelse med denne, eller den er, hvis Led­ningen lægges i Luften, med visse Mellemrum forbunden med Jorden. Paa den Maade bliver der ingen Potential­differens imellem den ydre, tilgængelige Ledning og det menneskelige Legeme, og Ledningen er absolut farefri – forsaavidt den isolerende Masse holder sig.

[Ib Windfeld Hansen: Centralstationer for Elektrisk Lys, 1889]

10 kV kabel fra 1890 med 2 koncentriske kob­berledere og en ydre stål­kappe. Opfundet af Sebastian Ziani de Ferranti (1864-1930).

Idéen med at jorde den ydre koncentriske leder har angiveligt stadig fundet anvendelse, idet følgende demonstra­tion, der skulle overbevise de lokale myndigheder om, at system­et var sikkert, blev udført i april 1890. På et blotlagt 10 kV kabel under fuld spænding holdt en mand en mejsel ned mod kablet med de bare næver mens en anden mand slog mejs­len gen­nem kablet med en muk­kert. Angiveligt var det blot nogle højspændingssikringer, der måtte lade livet.

Windfeld-Hansen beretter i øvrigt også om en såkaldt "udbrændingsmetode", som går ud på, at der ved isolationsfejl ude i en installation skal løbe en strøm gennem jord så kraftig, at overstrømsbeskyttelsen foran det fejlramte kabel brænder over.

Nullederen var ikke forbundet til jord i det københavnske net da man i det første årti efter elektricitetens ind­fø­relse i 1892 kørte med en netspænding på kun 2x110 V DC. Men her kunne der så heller ikke, i tilfælde af fejl, opstå en større spænd­ings­forskel mellem jord og en vilkårlig spændingsførende leder end 220 V DC.

I nedenstående tekst fra 1907 fremhæves hensynet til ledningsisolationen som en begrund­else for nulledningens for­bind­else til jord.

Her som overalt, hvor man anvender en Driftsspænding af 2 × 220 Volt, er Nettets Nulleder lagt til Jord. Derved opnaas, at de positive Kabler altid ligge 220 Volt over Jordens Potential og de negative Kabler 220 Volt under. Hvis ikke Nullederne sattes i intensiv Forbindelse med Jorden, vilde en eventuel Jordfejl f. Ex. paa det negative Kabel medføre, at hele Ledningsnettets Minus Side vilde komme til at ligge i Jordens Potential, medens hele Nettets Plus Side vilde komme til at ligge i Potentialet + 440 Volt over Jordens. Der vilde da være større Risiko for, at eventuelt svage Punkter i Isolationen i den positive Side af Husinstallationerne vilde blive gennembrudte.

[F. C. Leth og H. Rée: Vejledning for elektriske Installatører, I. Jævnstrøm, 1907]

TN-systemjording (nulling)

Fra "Information og vejledning for autoriserede el-installatører",    NESA.

Opdelingen i en PE- og en N-leder kan ske helt ude ved transformerstationen, som det kan læses i rubrik­ken til højre. Så kaldes det mere præcist for et TN-S-system. S for Separate. Det modsatte, et sy­stem, hvor beskyttel­sesleder og nulleder konsekvent føres i sam­me leder, kaldes for et TN-C-system. C for Common eller Combined. Et TN-C-S-system er så en system­jording, hvor beskyttelsesleder og nulleder er fælles et stykke af vejen for så at blive delt op, en opdeling der gerne finder sted i første tavle i installationen.

Hvorfor ikke forbinde jord til nul ved tilslutningsstedet?

SB-A6 § 413.1.3 Efter første tavle eller fordelingspunkt bør der altid anvendes adskilte beskyttelsesledere og nulledere.

Hvorfor anvendes ovenstående praksis ikke, bortset fra i ganske særlige tilfælde, hvor det indtil januar 2004 benævnte Elektricitetsråd, nu Sikkerhedsstyrelsen, evt har givet dispensation?

Årsagen er, at det der skulle være en sikkerhedsforanstaltning i stedet bliver et faremoment. For hvad sker der, hvis der opstår et brud i nulsamlingerne et eller andet sted før den pågældende stikkontakt? Det kunne meget vel betyde, at der på de implicerede brugsgenstandes metalkapslinger stod en spænding på 230 V mod jord. For­klaringen på dette er, at fx en (tændt) glødelampe, der er tilsluttet efter bruddet på nullen, gennem sin glødetråd, vil overføre fasepotentialet til den nu afbrudte nul og dermed til eventuelle udsatte dele, der måtte være forbundet til denne.

Samme problematik gør sig gældende i forsyningsnettet. Det er vigtigt, at nullen (PEN-lederen) ikke bliver afbrudt. El­instal­latøren kan derfor ikke bare lave nulling efter forgodtbefindende. Forsyningssystemet skal være "nulsikkert".

Tidligere har 2-polede gruppeafbrydere til almindelig lysinstallation været konstrueret med sikringer i både fasen og nullen. Dette medførte selvsagt en risiko for, at sikringen i nullen sprang, mens sikringen i fasen evt forblev intakt. Ved en speciel installationsform, hvor man brugte den ydre metalliske kappe på et kabel, kaldet rørtråd, som strømførende nulleder, ville der ved brud på nullen opstå et lignende problem som nævnt ovenfor. Nedenfor for­klares, hvorfor man derfor ikke ved en jordforbunden blank leder (uisoleret nulleder) kunne gøre brug af en sådan gruppeafbryder.

Den jordforbundne Ledning er blank og optræder som Led i et Toledersystem, f. Eks i en Lysinstallation, hvor der er anvendt Rørtraad (Kuhloinstallation) med strømførende Kappe. Hvis en eventuelt for den jordforbundne Ledning (Metalkappen) anbragt Sikring af en eller anden Grund brændte over, medens Sikringen for den ikke jordforbundne Ledning holdt, vilde Resultatet blive, at Metalkappen blev spændingsførende, saafremt der i det paagældende Øjeblik var tilsluttet nogle Lamper. Følgerne af at berøre Metalkappen kunde derved blive ret alvorlige, navnlig hvis der var Tale om en Vekselstrømsinstallation i et Lokale med Betongulv, der i Almindelighed isolerer meget daarligt; ganske vist vilde man ikke direkte blive udsat for den fulde Driftsspænding, idet de i Gruppen tilsluttede Lampers Modstand vilde virke som en Slags Forlagsmodstand, men denne er dog ret betydningsløs i Sammenligning med Modstanden i det menneskelige Legeme.

[E. v. Holstein Rathlou: Stærkstrøms­elektro­teknik, 1916]

Regler

Krav til TN- og TT-transformerstationer

I tilfælde af fejl på højspændingssiden, der kan løfte potentialet på det fælles jord­ingsanlæg i transformerstationen, og dermed på den til dette anlæg forbundne nul, PE eller PEN-leder, tillades ved et TT-system en spændingsstig­ning på hele 1200 volt ved fejl af op til 5 sekunders varighed. Ved længerevarende fejl er grænsen 250 volt.

Ved transformerstationer beregnet for TN-systemjording er den tilladelige spændingsstigning derimod kun 75 V. I dette tilfælde vil det forrykkede nulpunkt jo umiddelbart betyde berøringsfare i forhold til (neutral) jord, da den til det fælles jord­ings­system tilkoblede PEN-leder (PE-leder ved TN-S systemjording) er for­bund­et til alle udsatte dele i forsynings­sy­stem­ets tilsluttede instal­lation­er.

Mens den tilladelige potentialestigning i lavspændingsnettets nulpunkt i et TN-system benævnes berørings­spænd­ing, så benævnes den i et TT-system som påvirkningsspænding. Det er i sidstnævnte tilfælde nullens isolation mv, der evt udsættes for en overspænding i forhold til (neutral) jord, mens der ikke er nogen berøringsfare, da nullen pr defi­nition er en spændingsførende leder og derfor ikke frit tilgængelig.

I en bog fra 1960 blev følgende punkter fremhævet omkring emnet nulling:

a.   En forbindelse mellem en fase og nul (en enfaset kortslutning) på et vilkårligt sted i nettet skal bringe en sikring til at smelte, hvorved forsyningen til den pågældende fase afbrydes for hele nettet eller for en del af dette (i løbet af højst 5 sekunder).

b.  Nettets nul skal være effektivt jordforbundet; den resulterende overgangsmodstand for nullen må højst være 2 ohm.

c.  Ved luftledningsnet skal nullen jordforbindes ikke alene ved transformerstationen, men også på andre steder i nettet og i hvert fald ved enden af enhver udløber. Overgangsmodstanden for hver enkelt sådan jordforbindelse må højst være 5 ohm.

d.  Der må hverken i transformerstationen eller i ledningerne findes nogen afbryder, som kan bryde nullen.

[E. C. Eriksen og P. Flemming Hansen: Elektriske installationer, 1960]

En større afknækket gren, der hviler på et luftledningsnet, der går gennem en skov. Mht til nulling, er det ikke smart, hvis nullederen knækker eller bliver bragt i berøring med en fase. Derfor er luft­ledningsnet og nulling ofte to ting, der ikke passer sammen.

Stærkstrømsbekendtgørelsen nævner følgende punkter, hvor nulling må anvendes, hvis forsyningsanlægget er nulsikkert:

SB-A6 § 312.2.1

1. Hvor installationen forsynes fra egen transformerstation.

2. Hvor stikledningen udgår direkte fra transformerstation og er udført med kabel.

3. Hvor nulling allerede anvendes i installationen.

4. Hvor elleverandøren har givet en særlig tilladelse.

SB-A6 § 546.2.1 I TN-systemer kan en ledning i den faste installation med et tværsnit på mindst 10 mm² kobber eller 16 mm² aluminium anvendes som kombineret beskyttelses- og nulleder (PEN-leder), forudsat at den pågældende del af installationen ikke er beskyttet af en foransiddende fejlstrømsafbryder.

Opsummering

Forbindelsen sker via nullederen, som således fungerer som en kombineret beskyttelsesleder (PE) og nulleder (N) og derfor kaldes for en PEN-leder.

TN-systemjordingen kræver, at en række betingelser er opfyldt, som fx at der er tilladelse til nulling på den pågæld­ende adresse og at en evt PEN-leder som minimum er 10 mm².

Opsplitning af PEN-lederen til PE og N i installationen udføres gerne i første tavle.

En gruppetavle, hvor der er udført nulling. De kraftige forsyningsledninger, der stiger op i bunden af billedet, kommer fra afgangsklemmerne på den plombe­rede måler­tilslutning. De 3 faser, de grå ledninger, er ført umiddelbart op til HPFI-relæet. Den kombinerede nul og beskyt­telsesleder, PEN-lederen, som er blå med grøn/gul markering i enden, går i stedet et smut omkring jordskinnen. Herfra føres nul til HPFI-relæet. Punktet, hvor PEN-lederen bliver delt op er altså her i jordklem­rækken. Skillepunktet ses også udført ved målerklem­merne, således at der frem­føres 5 ledninger fra målersektionen (3 faser, nul og jord). Endelig ses opdelingen også nogle gange lavet på HPFI-relæets nul­klemme. Sidstnævnte praksis kolliderer imidlertid med SB-A6 § 546.2.3: "På afgreningsstedet skal der være separate klemmer eller skinner for beskyttel­seslederen og for nullederen".

• IT-systemjording
• En spektakulær nulfejl
• Beskyttelsesledere i elektriske installationer
• Hvad betyder 'beskyttelse mod indirekte berøring'?
• Hvad er et HPFI-relæ godt for?
• Farvevalg til elektriske ledninger
• En jordelektrodes overgangsmodstand til jord

• Udførelse af elforsyningsanlæg [Sikkerhedsstyrelsen] (pdf)
• Beskyttelses- og systemjord for vindmøller [Kabel- og Liniemesterforeningen]
• Målertavle og gruppetavle i lejlighed - forsynet fra stigeledning [Frederiksberg Forsyning] (pdf)
• Målertavle uden for lejemål [Frederiksberg Forsyning] (pdf)
• "Nulling" i eksisterende ældre installationer [Sikkerhedsstyrelsen]
• Fordelingssystemer [NTNU, Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet] (pdf)
• Om forskellige former for jording af installationer [Dan Delektron]
• Stærkstrømsbekendtgørelsen, afsnit 6 Elektriske installationer [Retsinfo]