Ödrift i praktiken

Vad behövs för att allt skall fungera?

Vad behövs för att få ödriften att fungera och jordtaget att vara korrekt uppfört och testat?

1. Solcellsanläggning med batterilager

En komplett solcellsanläggning som är utrustad med ett batterilager för att lagra överskottsenergi. Det är avgörande att växelriktaren som används är godkänd för ödrift (island mode), vilket innebär att den kan driva ett lokalt elnät utan anslutning till det allmänna elnätet. Vissa avancerade växelriktare har även funktioner för att automatiskt växla mellan nätanslutning och ödrift samt hantera belastningsprioritering och synkronisering av olika energikällor.

2. Reservkraftsomkopplare (ATS – Automatic Transfer Switch)

En reservkraftsomkopplare används för att separera fastighetens elsystem från det allmänna elnätet vid strömavbrott och koppla över till reservkraft (t.ex. solcellsanläggning med batteri). Denna omkopplare kan vara manuell, där användaren själv aktiverar omkopplingen, eller automatisk (ATS), som själv känner av strömavbrott och växlar om utan manuell inblandning. Omkopplaren säkerställer att ingen ström matas ut på elnätet under ödrift, vilket är ett krav för personsäkerhet och för att skydda teknisk utrustning.

3. Mätutrustning (Jordtagsmätare)
För att säkerställa att jordningen är korrekt utförd och uppfyller gällande säkerhetskrav krävs en jordtagsmätare. Exempel på utrustning är Metrel MI3152 tillsammans med Chauvin Arnoux Jordtagssats 1, vilket är en populär och tillförlitlig kombination. Med denna utrustning kan man mäta jordtagsresistansen och verifiera att jordningen är tillräckligt låg för att skydda personer och utrustning vid fel.

4. Jordtag, elmateriel & verktyg

Jordspett: Används för att skapa en effektiv jordning. Dessa är vanligtvis tillverkade av koppar eller galvaniserat stål och bör vara minst 1,5 meter långa för att nå tillräckligt djupt i marken.
Kopparledare: En ledare av koppar används för att ansluta jordspettet till huvudjordningsskenan i elcentralen. Ledaren måste ha tillräcklig area för att klara av eventuella felströmmar.
Klämmor: Korrosionsbeständiga klämmor används för att säkra och bibehålla god kontakt mellan jordspett, kopparledare och övriga anslutningspunkter.
Elektrisk bilmaskin: För att slå ner jordspettet i marken används en elektrisk bilmaskin med tillräcklig slagkraft. Maskinen bör vara utrustad med en SDS Max-adapter eller liknande för att effektivt driva ner jordspettet till önskat djup.

Vilka krav ställs på jordtaget?

Jordtag för ödrift vid solcellsanläggningar
Jordtaget ska ha en resistans på högst 100 Ohm för att säkerställa korrekt skyddsjordning vid ödrift. Detta minskar risken för elchock och skyddar både personer och utrustning.
Vid ödrift är ett pålitligt jordtag extra viktigt eftersom hela anläggningens skyddsjordning då vilar på denna punkt. Korrekt dimensionering, installation och regelbunden kontroll är avgörande för säker drift. (fig.1)

Utförande:
Jordtaget består oftast av ett eller flera jordspett (minst 1,5 meter långa, av koppar eller galvaniserat stål). Vid behov kan flera spett kopplas parallellt och placeras med minst spettets längd mellan varje för att minska resistansen. Alternativt kan en nedgrävd jordlina användas. Vid installation av jordtag bör man sträva efter att uppnå ett lågt och stabilt jordtagsmotstånd. De bästa ohmvärdena erhålls i fuktig mark, lerjord eller matjord. (fig.2)

Anslutning:
Kopparledaren till huvudjordningsskenan bör ha minst 16 mm² area. Alla anslutningar ska göras med korrosionsbeständiga klämmor för långvarig och säker kontakt.

Mätning och kontroll:
Jordtagsresistansen ska mätas med godkänd jordtagsmätare (t.ex. fyrpolsmätning enligt SS-EN 62305-3) efter installation och dokumenteras. Mätningen ska upprepas minst vart åttonde år eller vid förändringar som kan påverka jordningen.

Fig.1 Ett jordtag bestående av en jordelektrod och en kopparlina.

Fig.2 Digital jordresistansmätare. 2st provelektroder. 1st anslutning till AC-jord (ex PEN)

Rubrik 2

Elnätsägarens krav vid reservkraftsdrift*
*notera att vissa lokala krav kan förekomma. Kolla alltid med lokala elnätsägaren innan installation påbörjas.

När en anläggning ska kunna drivas i ödrift (t.ex. med solcellsanläggning och batteri eller reservkraftaggregat) ställer elnätsägaren tydliga krav på hur jordningen ska utföras och hur anläggningen ska kopplas mot elnätet:

Separation från elnätet:
Vid ödrift måste anläggningen vara helt frånkopplad från det allmänna elnätet. Detta sker med hjälp av en nätelkoppare (brytare) som säkerställer att ingen ström kan matas ut på elnätet under ödrift. Detta är ett säkerhetskrav för att skydda både personal och utrustning på elnätet.
Jordning och jordtag:
Under ödrift måste anläggningen ha ett eget jordtag (jordelektrod) som är dimensionerat så att jordtagsresistansen är tillräckligt låg (ofta max 100 Ohm). Jordtaget ska säkerställa att skyddsjordningen fungerar även när anläggningen är frånkopplad från elnätet. Resistansen ska mätas, dokumenteras och kontrolleras regelbundet (var 8:e år).
PE-ledare får inte föra belastningsström:
Vid TN-S-matning (separat skyddsjord och neutralledare) gäller att PE-ledaren (skyddsjord) aldrig får föra belastningsström. Detta uppnås genom att använda 4-poliga brytare för både nät- och generatoranslutning. Dessa brytare ska bryta neutralledaren (N) samtidigt som faserna, och vid inkoppling ska N anslutas före faserna. Detta förhindrar att ström går via PE-ledaren och därmed säkerställs korrekt skyddsjordning.
Omkoppling/frånkoppling:
Vid reservkraftsdrift (t.ex. generator eller ödriftsväxelriktare) ska omkopplingen mellan nät och reservkraft ske så att det aldrig finns risk för parallell drift eller återmatning mot elnätet. Omkopplingen ska även säkerställa att jordningen är korrekt under båda driftlägena.
Dokumentation och kontroll:
Jordtagsresistansen ska mätas och dokumenteras vid installation och därefter regelbundet (minst vart åttonde år). All dokumentation ska sparas och kunna visas upp vid kontroll av elnätsägaren eller behörig installatör. Notera att många elnätsägare kräver ett enlinjeschema vid reservkraftsinstallationer.
Principiellt gäller detta från nätägaren:

Figur 4. Nätägarens krav. Här i exemplet Borås Elnät.

Figur 5. EONs tekniska krav på kontaktorer och signaler för att försäkra sig om att ingen sänning läcker ut på nätet vid ödrift. Detta gäller vid automatisk omkoppling.

Det kan vara Huawei Backup Box, Fronius Enwitec m.fl växelriktare som är kapabla till ö-drift. Signal- och ingångsnumreringen i denna bild kommer från Fronius men det bör vara likvärdigt på andra märken.

[***] Ett TN-S nät måste ha ytterligare två stycken parallellkopplade kontaktorer för att ansluta Nollan till Jord (PE) när nätet förloras. Dessa skall också ha en extra kontakt för att mata signalingång 6. Kontaktor K1 (7-8) och K2 (7-8) skall dessutom bryta Nollan i ett TN-S.

Reservkraftsomkopplare
Manuell
Manuell omkoppling – man installerar en omkopplare som man vrider om manuellt för att koppla till eller från distributionsnätet.

Figur 6. Manuell omkopplare

Automatisk
En automatisk omkopplare kallas på engelska (ATS – automatic transfer switch). Denna består av flera reläer

Full backup eller delvis backup
När man dimensionerar ett system för backup-funktionalitet måste man ställa sig frågan vad man vill driva och hur länge. Detta är avgörande om man vill ha backup på hela huset/fastigheten (full backup) eller om man väljer ut prioriterade laster i en separat elcentral för backup (partiell/delvis backup).

Full backup
Hela kundens huvudcentral spänningssätts och går att använda vid strömavbrott. Det vanligaste är att växelriktaren i ödrift kan mata ut asymmetriskt och på så sätt kunna ta hand om trefaslaster.

Figur 7. Exempel på asymetrisk utmatning från växelriktare. Ett måste för att systemet skall klara backup

Full backup kräver tillräcklig effekt från växelriktaren & batteriet men ställer också extremt höga krav på batterisystemets kapacitet sett till antalet kWh och kW. Fördelarna är uppenbara att hela systemet sömlöst går över i backup-läge. Detta ställer stora krav att växelriktaren klarar av att driva alla lasterna (har tillräcklig effekt vid ”black start”) och att systemet kan ta hand om de startströmmar som exempelvis elektriska motorer, kompressorer etc kan behöva. Utan denna funktionalitet kommer inte systemet fungera som det är tänkt.

Figur 8. Backup av hela huset (alla laster)

Partiell backup
En egen elcentral för mindre laster (prioriterade laster) spänningssätts med växelriktaren. Växelriktaren kan vara av trefasmodell (exempelvis Huawei M1 (3-10kW) men kan endast leverera trefas på en fas (fas 1). En fördel med denna setup är att vissa laster inte är med på de prioriterade enfaslaterna som har backup. Det gör att energin i batteriet kommer räcka längre. Nackdelen är såklart att man inte kan driva trefaslaster och att man fysiskt måste koppla om i sin elcentral och lägga prioriterade backuplaster i en egen central (se nedan central i bilden i rött).

Figur 9. Partiell och full backup för ödrift av delar eller hela huset.

Produktspecifik information
SAJ
Partiell lösning
Med SAJ H2 uppnår man partiell backup via att lägga prioriterade laster på växelriktarens backupport. Notera att det går att köra full backup men då krävs en separat ATS-box (se nästa rubrik).

Figur 10. SAJ HS2. Med partiell backup via backup-port.

Komplett backup

Om man använder SAJs ATS-box kan man uppnå full backup med SAJ HS3 (all in one).

Figur 11. SAJ HS3 med komplett backup i trefas.

Solis växelriktare
Solis växelriktare är hybriderna utrustade med backupfunktionalitet och en omkopplingstid på max 10ms (UPS-funktionalitet). Solis växelriktare har inbyggd ATS vilket innebär att ingen separat enhet behövs för att uppnå full backup. Denna kan användas i enkla fallet med en växelriktare som möjliggör full backup.

Figur 12. Solis hybridväxelritkare ha inbyggd ATSvilket gör att hela huset/fastigheten kan kopplas över växelriktaren. Inkommande nät från nätägaren går in på grid och hela huset matas sedan via backupporten.

Om effektbehovet är större möjliggör Solis parallell drift i ödrift med flera parallella hybridväxelriktare där man bygger upp en fördelningsskena på inkommande där alla växelriktare ansluts på grid och sedan en fördelningsskena på backupporten där huvudcentralen matas från samtliga växelriktare. Notera att ex varje 30-50kW hybridväxelritkare har kapacitet att exempelvis ansluta dubbla Dyness BF100, dvs 200kWh kapacitet. Det går att parallellkoppla så många som 6st hybrider i denna konfiguration, där man också såklart kan ansluta solel till växeliktarna.

Figur 13. Solis hybridväxelriktare i parallelldrift där ingen extern ATS behövs.

Ferroamp
Ferroamp EmergencyPower 1P är en backup-lösning som gör det möjligt att driva utvalda enfaslaster i hemmet vid strömavbrott. Produkten fungerar tillsammans med Ferroamps EnergyHub-system och batterier, och växlar automatiskt mellan nätdrift och reservkraftsdrift när elnätet bryts.

Huvudfunktioner:

Effekt och kapacitet: Maximal uteffekt är 2,3 kW (10 A, 230 V AC, 50 Hz), vilket räcker för att hålla igång viktiga hushållsapparater under längre elavbrott.
Automatisk omkoppling: Systemet växlar automatiskt över till reservkraft när strömmen försvinner.
Blackstart: Kan starta batterier och solceller även från ett helt strömlöst tillstånd.
Enkel installation: Kräver inget konventionellt jordtag, vilket förenklar och förbilligar installationen.
Backupstyrning: Tre lägen – OFF, BYPASS och AUTO – för att styra när och hur backupen används.
Batterihantering: Systemet skyddar batterierna genom att stänga av vid låg laddningsnivå (SOC 5 %) och kan startas om när solenergi åter finns tillgänglig.
Kompatibilitet: Fungerar med Ferroamp-system med en EnergyHub och minst ett batteri (ej för system med flera EnergyHub eller PowerShare-nätverk).
Endast enfas: Produkten stödjer endast enfaslaster, ej trefas.

Figur 14. Ferroamp EmergencyPower 1P

Huawei
Huaweis lösning för att få ödrift i trefas heter Grid Guard. Det är en komplett lösning som också innehåller Huaweis smarta hem gateway Emma. Systemet kan själv prioritera ned laster vid ödrift så som tvättmaskin, elbilsladdare eller värmepump. För att få ödrift i tre faster krävs en växelriktare av serien MAP0.

Figur 15. Principskiss Huawei Grid Guard.

Nedan följer en tabell som visar alla Huaweis växelriktare och vilken typ av ödrift som den har stöd för samt om stöd för UPS finns

I samarbete med Senergia

Ödrift i praktiken

Vad behövs för att allt skall fungera? Vad behövs för att få ödriften att fungera och jordtaget att vara korrekt uppfört och testat?

1. Solcellsanläggning med batterilager

2. Reservkraftsomkopplare (ATS – Automatic Transfer Switch)

Jordspett: Används för att skapa en effektiv jordning. Dessa är vanligtvis tillverkade av koppar eller galvaniserat stål och bör vara minst 1,5 meter långa för att nå tillräckligt djupt i marken.

Kopparledare: En ledare av koppar används för att ansluta jordspettet till huvudjordningsskenan i elcentralen. Ledaren måste ha tillräcklig area för att klara av eventuella felströmmar.

Klämmor: Korrosionsbeständiga klämmor används för att säkra och bibehålla god kontakt mellan jordspett, kopparledare och övriga anslutningspunkter.

Elektrisk bilmaskin: För att slå ner jordspettet i marken används en elektrisk bilmaskin med tillräcklig slagkraft. Maskinen bör vara utrustad med en SDS Max-adapter eller liknande för att effektivt driva ner jordspettet till önskat djup.​

Fig.1 Ett jordtag bestående av en jordelektrod och en kopparlina.

Fig.2 Digital jordresistansmätare. 2st provelektroder. 1st anslutning till AC-jord (ex PEN)

Rubrik 2

I samarbete med Senergia

Vad behövs för att allt skall fungera?

Vad behövs för att få ödriften att fungera och jordtaget att vara korrekt uppfört och testat?

Elektrisk bilmaskin: För att slå ner jordspettet i marken används en elektrisk bilmaskin med tillräcklig slagkraft. Maskinen bör vara utrustad med en SDS Max-adapter eller liknande för att effektivt driva ner jordspettet till önskat djup.