E L I BYG G N A D E R
SIMON SIGGELSTEN
El i byggnader En introduktion
Simon Siggelsten
Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och studenters begränsade rätt att kopiera för undervisningsändamål enligt Bonus Copyright Access kopieringsavtal, är förbjuden. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman eller Bonus Copyright Access. Vid utgivning av detta verk som e-bok, är e-boken kopieringsskyddad. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman eller rättsinnehavare. Studentlitteratur har både digital och traditionell bokutgivning. Studentlitteraturs trycksaker är miljöanpassade, både när det gäller papper och tryckprocess.
Art.nr 40263 ISBN 978-91-44-13074-3 Upplaga 1:1 © Författaren och Studentlitteratur 2021 studentlitteratur.se Studentlitteratur AB, Lund Formgivning inlaga: Lukas Möllersten/Lyth & Co Ombrytning inlaga: Catharina Grahn/ProduGrafia Formgivning omslag: Janne Pettersson Omslagsbild: Shutterstock.com Illustrationer om inget anges: Jonny Hallberg Foton om inget annat anges: Simon Siggelsten Printed by Dimograf, Poland 2021
INNEHÅLL
INTRODUKTION 9 O R D FÖ R K L A R I N GA R 11
1. Grundläggande ellära
15
Elektriska ledare
17
Likström och växelström
18
Belastningar
21
Symmetrisk och osymmetrisk belastning
23
2. Produktion, distribution och handel av elkraft
27
Elproduktion
27
Eldistribution
29
Transmissionsnät Distribution
29 30
Effektkapacitet
32
Elhandel
34
Timbaserade elavtal Magnetfält runt kraftledningar
3. Kablar
36
36
39
Färger och symboler
41
Förläggning av kablar
41
Utanpåliggande elinstallationer Lokalbyggnader Lantbruksbyggnader
43 44 45
4. Elcentralen Säkringar Märkström Karakteristik Huvudsäkringar
47 48 49 51 51
Jordfelsbrytare
52
Reläer
55
Överspänningsskydd
57
Ljusbågsdetektor
59
Jordning
59
5. Elmateriel
61
Dosor
61
Strömställare
62
Dimrar
64
Vägguttag
65
Lamputtag
68
Spisuttag
69
Industridon
70
Ladduttag för elbilar
71
Värmekabel
73
Elmotorer
75
Skydd mot föremål, damm och vatten
78
6. Elsäkerhet Systematiskt elsäkerhetsarbete Auktorisation Registrerade elföretag Kontroll och tillsyn av elanläggning
81 83 83 85 86
Lekmän
86
Elolyckor
87
Elbränder Glappkontakt
88 89
Vagabonderande strömmar Överbelastning
90 91 91
Överhettning
92
Kortslutning
93
Överspänning Produktmärkning
7. Driftssäkerhet och störningar
93
95
Avbrottsfri strömförsörjning
95
Frekvensförändringar
98
Transienter
98
Övertoner
99
Elektromagnetisk kompatibilitet
99
8. Solcellsanläggningar
101
Solcellspaneler
102
Växelriktare
104
Brandsäkerhet
105
Självförsörjning av elenergi
106
SYMBOLER 109 Förteckning över vanliga symboler för elinstallationer
R E FE R E N S E R 111
109
9
INTRODUKTION
Elteknikens intåg i våra byggnader kom med glödlampan som fick genomslag i Sverige i början av 1900-talet. Under 1910-talet fick de flesta tillgång till glödlampor som kunde lysa upp deras hem.1 De första elinstallationerna var utanpåliggande, vilket innebär att kablarna klamrades längs med lister och dörrfoder. Efter hand som elradiatorer och elspisar blev populära blev installationerna alltmer omfattande. Så småningom började dessa fällas in, dolda i väggar och tak. I dag kan kilometervis med kablar gömma sig i väggar, tak och golv i vissa byggnader. Elteknikens intåg underlättade för ventilationen. Tack vare elmotorn kunde vi gå från självdrag till mekanisk ventilation i byggnaderna. I Sverige skedde detta främst under 1950och 1960-talen.2 Nästa steg i utvecklingen av eltekniken har redan påbörjats: smarta funktioner som göra att vi kan styra apparater och belysningen på ett nytt sätt. I tider då det är viktigt att spara energi kan det vara bra att kunna stänga av apparater och all belysning samtidigt med en knapptryckning, exempelvis kombinerat med att vi larmar huset. Fjärrstyrning av belysning är ytterligare ett steg i utvecklingen som kan öka både tryggheten och säkerheten. Exempelvis kan positioneringen av din smarta telefon få lamporna i huset att tändas strax innan du kommer hem.
1
Garnert, J. (2016). Ut ur mörkret : ljusets och belysningens kulturhistoria. Historiska Media. 2 Andersson, D. Orestål, U. (2020). Ventilation förr och nu. Utgåva 5. Svensk Byggtjänst.
11
ORDFÖRKLARINGAR
Anslutningspunkt Den punkt vid vilken elektrisk energi överförs till en installation. Driftrum Utrymme som är tillgängligt endast för elektriskt fackkunniga personer och instruerade personer, med speciella krav på bland annat separat ventilation och nödöppning av dörr. Felskydd Skydd mot elchock vid ett fel. I lågspänningsinstallationer, system och materiel är felskydd detsamma som skydd mot indirekt beröring. Gruppförteckning En lista som beskriver vilka armaturer, vägguttag och apparater som är anslutna till vilka säkringar. Högspänning En nominell spänning över 1 000 V växelspänning eller 1 500 V likspänning. Innehavare Den person som faktiskt innehar en elanläggning, oavsett om innehavandet grundar sig på nyttjanderätt eller äganderätt.
12 Klenspänning Spänning om högst 50 V växelspänning eller 120 V likspänning. Kan även benämnas ELV (extra low voltage). I dagens elsäkerhetsbestämmelser används inte ordet klenspänning, utan i stället begreppet spänningsband 1. Kortslutning
Kraftledning En elektrisk ledning för elöverföring som förser samhällen med ström från kraftverk. Lekman En outbildad person inom det aktuella kunskapsområdet. Lågspänning Nominell spänning som uppgår till högst 1 000 V växelspänning eller 1 500 V likspänning. Märkström Den största ström som en apparat eller komponent är avsedd att arbeta med under normala driftsförhållanden. För säkringar är det den ström som säkringen ska tåla utan att lösa ut.
O rdförklaringar
© FÖ R FAT TA R E N O C H S T U D E N T L I T T E R AT U R
Spänningsförande ledningar i en elektrisk krets som oavsiktligt kommer i kontakt med varandra, varvid en del av elkretsen förbi kopplas. Orsakar oftast mycket höga och farliga strömmar med risk för brand.
39
3 Kablar
Kablar för elinstallationer finns i en mängd olika utförande för en mängd olika syften. Det behövs olika sorters kablar till bland annat hissar, ventilationsfläktar, cirkulationspumpar, vägg- och lamputtag samt svagströmskablar (klenspänning) för data, tele och larminstalla tioner. Syftet med kabeln påverkar både ledaren och dess isolering. Oftast är ledaren gjord av koppar. En massiv kopparledare ger en styv kabel som passar bra för kablar som ska ligga synliga och vara raka. Flertrådiga ledare ger en flexibilitet i kabeln och gör den enkel att böja. Mångtrådiga och fintrådiga ledare ger inte bara flexibilitet, utan även en kabel som går att böja upprepade gånger utan att kopparledarna riskerar att gå av på grund av materialutmattning. Sådana ledare är nödvändiga i exempelvis förlängningskablar och anslutningskablar till olika maskiner. Ledarna behöver isoleras och skyddas främst mot mekanisk åverkan och beröring. I andra fall kan kablar även behöva motstå olika kemikalier, höga temperaturer och starkt UV-ljus. Isoleringen består ofta av pvc eller tvärbunden polyeten i ett eller dubbla lager med en mellanliggande skärm. Hur en kabel är uppbyggd går att utläsa genom dess beteckning. En typisk elinstallationskabel är EXQ 3G1,5, vilket är en beteckning enligt Svensk Standard SS 424 17 01.1 Beteckningen innebär en kabel med tre stycken enkelledare i koppar 1
SEK Svensk Elstandard. Svensk Standard SS 424 17 01 Kraft-, styr- och installationskablar – Typbeteckningar (svenska).
40
BILD 3.1 EXQ 3G1,5.
BILD 3.2 EXLQ 5G1,5.
2
3. K ablar
SEK Svensk Elstandard. Svensk Standard SS 424 17 02 Kraftkablar och installationskablar – Typbeteckningar (europeiska).
© FÖ R FAT TA R E N O C H S T U D E N T L I T T E R AT U R
(E) med arean 1,5 mm2, varav den ena ledaren är för skyddsjord (G). Varje ledare är individuellt isolerad med flamskyddad termoplastisk polyolefin (Q) i respektive färg plus ett gemensamt ytterhölje i vit tvärbunden polyeten (X). EXLQ är en kabel som skiljer sig mot den vanliga EXQ genom att den även har en biledare och plastöverdragen aluminiumskärm (L). Eftersom biledaren i kablar av typen EXLQ endast är 1 mm2 i tvärsnitt kan den normalt sett inte användas som skyddsledare, utan endast för potentialutjämning av kabelns metallskärm. Parallellt med ovan nämnd standard används även den nyare standarden SS 424 17 02.2 Dessutom finns det speciella beteckningar för värmekablar, styrkablar, telekablar och brandtåliga kablar.
41
Färger och symboler De tre faserna betecknas vanligtvis L1, L2 och L3; förr betecknades dessa R, S och T. Även färgkodningen av faserna och övriga ledare har ändrats under åren. Skyddsledarens beteckning (PE) kommer från engelskan protective earth, medan PEN kommer från protective earth neutral.
© FÖ R FAT TA R E N O C H S T U D E N T L I T T E R AT U R
Förläggning av kablar Oftast är kablarna dolda i väggar och bjälklag inuti plaströr av olika slag. Två vanliga typer av rör är VP-rör och flexrör. VP-rör är ett styvt rakt rör i självslocknande pvc som finns i flera olika standarddimensioner. Vanligast är 16, 20, 25, 32, 40, 50 mm ytterdiameter med längden 3,0 meter. VP-rör går att både skarva och böja. En fördel med flexrör är att dessa kan köpas på rulle i långa längder, vilket minskar eller eliminerar skarvar på rören. Dessa kan dessutom köpas färdiga med kablar i. Både VP-rör och flexrör går att gjuta in i betongväggar och bjälklag. Enklast är om alla kablar är dragna i rören före gjutning. Det är annars en stor risk att det inte går dra igenom någon kabel i rören efteråt, då det är lätt hänt att någon del kläms eller att det läcker in betong i rören.
TABELL 3.1 Färgkodning av ledare. Beteckning
Nuvarande färger
Äldre färger
Skyddsjordledare (PE)
Gul/grön (randig)
Röd
Neutralledare (N)
Blå
Kombinerad skyddsjordledare och neutralledare (PEN)
Gul/grön med blå märkning i ändarna
Fas (L1)
Brun
Svart
Fas (L2)
Svart
Brun
Fas (L3)
Grå, vit
Svart med vitt streck
3. K ablar
Simon Siggelsten är universitetslektor i byggteknik vid Malmö universitet med ett förflutet som elektriker.
E L I BYG G N A D E R Boken ger en introduktion till elteknik i byggnader, lämplig för kurser inom byggutbildningar, fastighetsföretagarprogram eller som en del av installationstekniken. Den kan också läsas av yrkesverksamma som söker en introduktion till ämnet. Byggnadsingenjörer, fastighetsföretagare och andra aktörer i byggprocessens olika faser behöver förståelse för utformning, dimensionering och projektering av byggnaders samtliga delar. Elinstallationer hanteras vanligen av en yrkeskategori specialiserad inom elteknik, ämnet riskerar därför att komma i skymundan i de traditionella kurserna inom installationsteknik. Installationsteknik är ett brett ämnesområde med stor tyngdpunkt på värme, ventilation och sanitet. Denna bok ger läsaren kompletterande kunskap inom elteknik. Boken behandlar bland annat: • Grundläggande ellära • Elcentralen • Elmateriel • Elsäkerhet • Solcellsanläggningar
Art.nr 40263
studentlitteratur.se