Doktoranden Ángela Espín-Delgado forskar om hur störningar från växelriktare påverkar jordfelsbrytare. Foto Jil Sutaria

Forskare störde JFB – blev förvånade

22 februari 2021  |  Text: Charlotta von Schultz

Forskargruppen i Luleå trodde att supratoner från växelriktare fick jordfelsbrytare att lösa ut i onödan. Men det var tvärtom.

Växelriktare i solcellsanläggningar skapar inte enbart perfekta växelströmmar på 50 Hz. De kan även förorena elnätet med störningar som kan påverka jordfelsbrytare, något som forskare vid Luleå tekniska universitet i Skellefteå undersöker.

De har bland annat utsatt jordfelsbrytare typ A för så kallade supratoner på mellan 2 kHz och 150 kHz. Hypotesen var att jordfelsbrytarna då skulle lösa ut i onödan. Sådana händelser har rapporterats. Men testerna i labbet gjorde forskarna överraskade.

Läs mer om andra störningar: Lennart fimpade sina optimerare – och slapp störningar

Fråga Cecilia: Får vi skippa skrivarens jordfelsbrytare?

– Jordfelsbrytarna reagerade tvärtom. I stället för att lösa ut i onödan så krävdes högre ström för att de skulle lösa ut när vi lade på supratoner, säger Ángela Espín-Delgado, som är en av doktoranderna i forskargruppen.

I de tester som hittills har gjorts har jordfelsbrytarna fortfarande klarat utlösningsvillkoret på 30 mA. Nu ska forskarna utsätta jordfelsbrytarna för ännu mer supratoner av olika frekvenser.

– Vi vill se om det kan leda till att utlösningskravet inte klaras, för det skulle naturligtvis kunna vara riskabelt för människor, säger Ángela Espín-Delgado.

Hon betonar att det finns mycket kvar att undersöka. Olika frekvenser påverkar exempelvis jordfelsbrytarna olika mycket, och olika jordfelsbrytare kan vara mer eller mindre känsliga.

Forskningen görs på uppdrag av Energimyndigheten och Energiforsk och leds av Math Bollen, professor i elkraftteknik vid Luleå tekniska universitet. Förutom supratoner undersöker forskargruppen så kallade kvasi-likströmskomponenter, alltså växelströmmar med så låg frekvens att de nästan är likströmmar. För den störningstypen har farhågan varit att magnetkärnan kan bli mättad i vanliga jordfelsbrytare typ A. De kan då ”somna”, vilket innebär att de sluta att fungera.

Forskarna har hittills utsatt jordfelsbrytare för rena kvasilikströmmar. Det visade sig att några jordfelsbrytare då behövde en ström som var mycket högre än 30 mA för att lösa ut, och vissa kan mycket riktigt somna. Men Angela Espín-Delgado, poängterar att testerna med rena kvasilikströmmar inte är realistiska störningsfall. I verkligheten utsätts jordfelsbrytare för kvasilikströmmar plus 50 Hz växelström. Plus supratoner. Därför ska gruppen nu testa sådana kombinationer av frekvenser.

En annan frågeställning är om likström som läcker ut från en solcellsanläggning kan fortplanta sig genom elnätet och blockera även grannarnas jordfelsbrytare. Forskarna har gjort simuleringar. Hittills har de hittat en enda situation där läckt likström skulle kunna få en utbredning som kan påverka grannhusets jordfelsbrytare: Om jordfel inträffar samtidigt i huset med solceller och i ett grannhus.

–  Men det är ju väldigt osannolikt att båda husen får jordfel vid samma tillfälle, säger Ángela Espín-Delgado.

Även om mycket forskning kvarstår tycker hon att det står klart att standarderna för jordfelsbrytare behöver uppdateras.

– Idag testas jordfelsbrytare enbart med 50 Hz-strömmar. Man tar inte hänsyn till andra strömmar, frekvenser och vågformer som kan spridas från nya typer av utrustning, som exempelvis växelriktare i solcellsanläggningar. Standarderna har inte hängt med i utvecklingen, säger hon.

Har du något råd till elinstallatörer?
– Använd jordfelsbrytare typ B i anläggningar där det förväntas finnas likströmskomponenter, säger Ángela Espín-Delgado.

Fler nyheter