Kap 7 Sikringer og effektbrytere

 

Sikringer om bord i skip

Sikringer på skip beskytter elektriske systemer mot kortslutning og overbelastning. De finnes i mange ulike typer som f.eks. automatsikringer. Alle sikringer må være maritimt godkjente og følge internasjonale standarder for sikker drift.

1. Typer sikringer på skip

Høyeffekt- og høyspentsikringer

• Brukes i hovedtavler og generatorer for å beskytte høyspenningskabler (1 kV).
• Kan være hurtigutløsende (for sensitive systemer) eller treg (for å tåle startstrømmer).
• Vanlige typer:
  • HV HRC-sikringer (High Rupturing Capacity) – (>1 kV).
  • Sikringer for transformatorer – beskytter mot kortslutninger og overstrømmer.

Lavspentsikringer (LV-fuses, under 1 kV)

• Brukes i fordelingstavler, kontrollskap, maskiner og belysning.
• Vanlige typer:
  • Automatsikringer (MCB – Miniature Circuit Breakers) – beskytter lys og små maskiner.
  • Sikringseffektbryter (MCCB) – brukes til motorer, varmeelementer og større laster.
  • D-sikringer (Diazed) og Neozed – lite brukt i dag.

Motorvernsikringer

• Spesialdesignet for å beskytte elektriske motorer mot overbelastning og kortslutning.
• Kan være thermomagnetiske (kombinasjon av tid- og strømstyrt vern).

Gjenopprettbare sikringer

• Automatsikringer (MCB, MCCB, ACB) – brukes i stedet for smeltesikringer. Kan tilbakestilles etter en utkobling.
• Elektroniske vern – brukes i moderne skip for nøyaktig overvåkning og beskyttelse.

2 Krav til sikringer på skip

Sikringene må være:

• Godkjent for maritime miljøer (må tåle fuktighet, vibrasjoner og temperaturendringer).
• Dimensjonert riktig etter belastning og kabelkapasitet.
• Plassert lett tilgjengelig for vedlikehold og utskifting.
• Tilpasset vern krav fra DNV, IEC 60092, SOLAS og klasseselskaper.

3 Hvor brukes sikringer om bord?

• Hovedtavlen – Beskytter generatorer og hoved kabler.
• Fordelingstavler – Beskytter lavspentkretser og maskiner.
• Motorstartere – Beskytter pumper, ventilasjonsvifter og Thrustere.
• Navigasjonsutstyr – Hindrer feil i radar, radio og kontrollsystemer.
• Nødstrøms systemer – Sikrer strøm til nødlys og alarmer.

Glassrørsikring

Typer glassikringer

1. Hurtigsikringer (Fast-acting, F-type) – Bryter kretsen raskt ved overbelastning.
2. Treg sikringer (Slow-blow, T-type) – Tåler kortvarige strømstøt før de løser ut, nyttig i motorer og transformatorer.

Glassrørsikringen på bilde under har et fysisk mål på 5 * 20 mm

Bruksområder

• Elektroniske apparater (radioer, TV-er, forsterkere).
• Strømforsyninger.
• Elektronikk.

Sikringspatron (skrusikringer)

Kjennetegn ved gamle sikringspatroner

• Skrusikringer (Diazed/D-sikringer) – Monteres i porselenssikringsholdere med en skrusokkel.
• Keramisk hylse – Gir høy varmebestandighet og sikker isolasjon.
• Fargekode – Indikerer sikringens strømstyrke.
• Smeltetråd inni – Brenner av ved overbelastning, og sikringen må byttes ut.
• Bunnskrue i sokkelen – Hindrer at feil sikringsstørrelse settes inn.

Vanlige størrelser og fargekoder

Her er den riktige fargekoden for Diazed (D) skrusikringer:

Farge	Ampere (A)	Bruksområde
Grønn	6A	Styrestrøm, lys og små apparater
Rød	10A	Mindre kurser (stikkontakter, lys)
Grå	16A	Vanlige stikkontakter
Blå	20A	Større apparater
Gul	25A	Varmtvannsberedere, komfyrer
Svart	35A	Industri, større laster
Hvit	50A	Høy belastning (industri)
Orange	63 A	Høy belastning (Mye brukt som inntak i hus)

Disse fargekodene gjelder standard Diazed-sikringer (DII-serien). For større sikringer (DIII, DIV) kan fargene variere litt.

Utskifting og modernisering

Hvis en fortsatt har gamle skrusikringer, kan det være lurt å oppgradere til automatsikringer (jordfeilautomater). Disse er tryggere, lettere å bruke og trenger ikke byttes ut ved utløsning.

Automatsikringer

En automatsikring (MCB – Miniature Circuit Breaker) fungerer som en automatisk strømbryter som beskytter elektriske kretser mot overbelastning og kortslutning. Når den løser ut, kan den enkelt resettes uten å måtte bytte noen deler, i motsetning til en smeltesikring.

1. Hovedfunksjoner

En automatsikring beskytter mot:

• Overbelastning – Hvis strømmen er for høy over tid.
• Kortslutning – Hvis en plutselig stor strømstrøm oppstår.

2. Oppbygging og virkemåte

En automatsikring består av to hovedutløsningsmekanismer:

2.1 Termisk vern (beskytter mot overbelastning).

• Inni bryteren er det en bimetall-strimmel (to metalltyper med ulik utvidelsesgrad).
• Når strømmen overstiger nominell verdi over tid, blir strimmelen varm og bøyer seg.
• Når den bøyer seg nok, utløses bryteren og kutter strømmen.
• Dette skjer gradvis, slik at små, kortvarige overbelastninger ikke løser ut bryteren unødvendig.

Eksempel: Hvis du kobler for mange apparater til en kurs (f.eks. varmeovner på en 16A-kurs), vil automatsikringen løse ut etter en stund.

2.2 Magnetisk vern (beskytter mot kortslutning).

• Ved kortslutning øker strømmen ekstremt raskt (flere hundre ganger nominell strøm).
• En elektromagnetisk spole inni bryteren reagerer umiddelbart på den høye strømmen og trekker til seg en utløsermekanisme.
• Dette fører til en øyeblikkelig utkobling (innen millisekunder), slik at kabler og utstyr ikke blir skadet.

3. Tilbakestilling

Når automatsikringen har løst ut:

1. Finn og rett opp feilen (f.eks. frakoble overbelastning eller kortslutning).
2. Sett bryteren tilbake i "på"-posisjon.

4. Vanlige typer automatsikringer

• B-karakteristikk – Løser ut raskt ved 3-5 ganger nominell strøm (brukes i bolig).
• C-karakteristikk – Løser ut ved 5-10 ganger nominell strøm (brukes til motorer og lysanlegg).
• D-karakteristikk – Løser ut ved 10-20 ganger nominell strøm (brukes for tunge laster som transformatorer).

5. Typer automatsikringer

• Standard automatsikringer (MCB) – Beskytter mot overbelastning og kortslutning.
• Jordfeilautomater (RCBO) – Kombinerer automatsikring og jordfeilbryter.
• Jordfeilbryter (RCD) – Oppdager lekkasjestrøm og beskytter mot elektrisk støt.

---

Karakteristikker på automatsikringer

Automatsikringer kommer i forskjellige "utløsningskarakteristikker", avhengig av hvor følsomme de skal være for strømstøt:

Type	Bruksområde	Beskrivelse
B-karakteristikk	Innredning på skip Boliger	Slår ut ved 3-5 ganger nominell strøm (følsom for små overbelastninger)
C-karakteristikk	Motorer og store laster	Slår ut ved 5-10 ganger nominell strøm (tåler kortvarige strømstøt)
D-karakteristikk	Spesielle industrier	Slår ut ved 10-20 ganger nominell strøm (brukes i motorer og transformatorer)

Vanlige ampereverdier automatsikringer

Ampere (A)	Bruksområde
10 A og 13 A	> Lyskurser
15 A og 16 A	> Stikkontakter
20 A	> Store apparater
25 A	> Komfyrer, varmtvannsberedere
32 A	> Industri, skip og elbilladere
40 A	> Industri, skip
50 A	> Industri, skip
63 A	> Industri, skip
80 A	> Industri, skip
100 A	> Industri, skip
125 A	> Industri, skip

Foto Schneider Electric

---

Utløsningskurve for automatsikring

Sikringseffektbryter (automatsikring)

En sikringseffektbryter fungerer på samme måte som en vanlig effektbryter, men med automatiske reset-muligheter, slik at den kan kobles inn igjen etter at feilen er rettet. Den kombinerer to vern:

1. Termisk vern (overbelastningsbeskyttelse)
   • Bruker et bimetallelement som bøyer seg ved langvarig høy strøm og utløser bryteren.
   • Gir en forsinket utkobling for å skille mellom normal strøm økning og farlig overbelastning.
2. Magnetisk vern (kortslutningsbeskyttelse)
   • En elektromagnetisk spole aktiverer en mekanisme som øyeblikkelig kobler ut bryteren ved kortslutning.

Den brukes ofte i fordelingstavler på skip, industri og bygninger hvor rask reaktivering er viktig.

En sikringseffektbryter er i praksis en automatsikring, men ofte med høyere kapasitet og flere avanserte vern enn vanlige husholdningsautomatsikringer.

Forskjellen ligger i bruksområde og kapasitet:

• En automatsikring brukes typisk i innredning og mindre fordelingsanlegg (for eksempel 10 A eller 16 A i sikringsskapet i innredning).
• En sikringseffektbryter brukes i industrien, skip og større elektriske systemer med høyere strømstyrker (for eksempel 100 A, 400 A eller mer).

Men prinsippet er det samme: Den kobler ut strømmen ved feil og kan resettes uten at noen deler må byttes.

Sikringseffektbryter kan ha flere benevnelser, avhengig av type og bruksområde.

---

MCCB – Molded Case Circuit Breaker (støpt kapslet effektbryter)

• En robust effektbryter med termisk og magnetisk vern.
• Kan brukes i lavspenningssystemer (opptil 1000 V).
• Vanlig i skip, industri og større fordelingsanlegg.

Så hvis en snakker om en sikringseffektbryter, vil MCCB være den mest relevante betegnelsen i industri og skipsanlegg.

Effektbryter Schneider Electric

ComPacT NSX med termomagnetisk vern NSX100N-TM100D 3P3T 100A 90kA/230VAC - 50kA/415VAC.

Jordfeilbryter RCCB

En jordfeilbryter eller feilstrømbryter, er en viktig sikkerhetskomponent i elektriske anlegg. Den beskytter personer mot elektrisk støt og forhindrer branner forårsaket av jordfeil.

Hvordan virker en jordfeilbryter?

En jordfeilbryter overvåker strømmen som går ut og inn av en elektrisk krets (gjennom fase og nøytralleder). Under normale forhold er strømmen inn og ut lik. Hvis noe av strømmen tar en «feil vei» – for eksempel gjennom en person til jord – vil det bli en ubalanse. Jordfeilbryteren registrerer denne ubalansen og kobler ut strømmen umiddelbart (typisk innen 30 millisekunder).

Jordfeilbryter i IT-anlegg

I IT-anlegg (isolert eller impedansejordet system), finnes det ingen direkte jordet nøytralleder, og det kan gjøre det litt mer komplisert å forstå hvordan en jordfeilbryter fungerer – men prinsippet er fortsatt det samme: den måler strømforskjell.

Selv om det ikke er en nøytralleder i systemet, vil det likevel alltid være strømflyt i lederne til og fra lasten. Jordfeilbryteren i et IT-anlegg overvåker summen av strømmen i alle strømførende ledere (alle faser).

Prinsipp

Summen av strømmen i alle ledere (faser) skal være lik null. Hvis noe av strømmen lekker til jord (jordfeil), blir summen ≠ 0, og bryteren kobler ut.

Differensialstrøm i IT-anlegg

• I et trefase IT-anlegg (f.eks. L1, L2, L3):
• Jordfeilbryteren overvåker L1 + L2 + L3.
• Under normale forhold er summen av strømmen i disse tre ledere = 0 (vekselvis balansert).
• Ved jordfeil (for eksempel i L1), vil en del strøm «forsvinne» til jord, og summen blir ≠ 0. ( ≠ betyr «ikke lik»)
• Jordfeilbryteren detekterer dette og kobler ut.

Du kan tenke på det som at jordfeilbryteren ser etter «manglende strøm» i de strømførende lederne – uansett om det er en nøytral til stede eller ikke.

Jordfeilautomat RCBO

---

Den slår av strømmen hvis:

1. Du bruker for mye strøm (overbelastning)
2. Det skjer en kortslutning
3. Det lekker strøm til jord (f.eks. gjennom kroppen din eller en ødelagt ledning)

Fordeler

• Tar mindre plass i sikringsskapet (2-i-1)
• Gir bedre sikkerhet
• Enkel feilsøking (viser hvor feilen er)

Effektbryter

1. Oppbygging av en effektbryter

Effektbrytere finnes i forskjellige typer og størrelser, men de har som regel følgende hovedkomponenter:

1.1 Hoveddeler

• Hovedkontakter
• Leder strømmen når bryteren er innkoblet.
• Må være dimensjonert for høy spenning og strøm.
• Bueløsningskammer (Arc Chute)
• Når bryteren åpnes under belastning, oppstår en lysbue.
• Bueløsningskammeret deler opp og slukker lysbuen raskt for å unngå skade.
• Drivmekanisme
• Beveger hovedkontaktene ved å åpne eller lukke bryteren.
• Kan være fjærmekanisk, elektromagnetisk eller pneumatisk.
• Vern- og styringsenhet
• Inneholder overstrømsvern, kortslutningsvern, jordfeilvern osv.
• Moderne effektbrytere har ofte elektroniske reléer som kan programmeres.
• Hus/Kapsling
• Beskytter de interne delene mot støv, fuktighet og mekanisk skade.

---

2. Virkemåte

2.1 Normal Drift

• Når bryteren er lukket, leder hovedkontaktene strømmen uten avbrudd.
• En innebygd elektronisk eller termisk overvåkning sørger for at strømmen holder seg innenfor normale grenser.

2.2 Feiltilstander og utløsing

Når en feil oppstår (f.eks. overbelastning, kortslutning eller jordfeil), vil bryteren koble ut kretsen automatisk for å beskytte systemet.

• Overstrømsvern (Termisk eller Elektronisk vern)
• Ved overbelastning øker strømmen, og et termisk element (bimetall) eller et elektronisk målesystem vil registrere dette og utløse bryteren etter en tidsforsinkelse.
• Kortslutningsvern (Magnetisk vern)
• En kortslutning fører til en kraftig strøm økning. En elektromagnetisk utløser aktiveres momentant og bryteren åpnes umiddelbart.
• Jordfeilvern
• Oppdager lekkasjestrøm til jord og kobler ut ved en forhåndsinnstilt grense.
• Retureffektvern (Reverse Power Protection, 32G)
• Brukes spesielt i generatorbrytere for å forhindre at en generator trekker effekt i stedet for å levere.

3. Typer effektbrytere

Effektbrytere kan klassifiseres etter hvor de brukes og hvordan de fungerer:

• Luftbryter (ACB – Air Circuit Breaker).
• Bruker luft som isolasjonsmedium.
• Vanlig i lavspenningsanlegg (opp til 1000V).
• Vakuumbryter (VCB – Vacuum Circuit Breaker).
• Bruker vakuum for å slukke lysbuen.
• Brukes ofte i mellomspenningsanlegg (1 kV – 36 kV).
• SF₆-bryter (SF₆ Circuit Breaker).
• Bruker svovelheksafluorid (SF₆) gass for å slukke lysbuen.
• Vanlig i høyspenningsanlegg (>36 kV).
• SM AirSeT – SF₆-fritt modulæranlegg opp til 24 kV.
• AirSeT er et SF₆-fritt, modulært luftisolert koblingsanlegg for sekundære distribusjonsnett.
• Anlegget bruker ren luft og vakumteknologi for å erstatte SF₆ og andre klimagasser.
• Olje- eller gassisolert bryter.
• Brukes sjelden i dag, men finnes i eldre installasjoner.

4 Plassering og bruk i skip

• Effektbrytere brukes i hovedtavler, fordelingstavler, og generatorbrytere på skip.
• I generatoranlegg har de ekstra beskyttelsesfunksjoner som under-/overfrekvensvern (81U/81O) og retureffektvern (32G).

Alle bryterne under er fra Schneider Electric.

Denne SM AirSeT bryteren bygger på ny teknologi som erstatning for SF6 bryterene.

---

Schneider SM AirSeT bryter

Schneider SM AirSeT – en ny, SF₆‑fri mellomspennings‑effektbryter:

Hva er SM AirSeT?

• En modulær, SF₆‑fri mellomspenningsbryter (opptil 24 kV) – bruker ren luft som isolasjon i stedet for det sterke drivhusgassen SF₆.
• Kombinerer ren luftisolasjon med vakuum-interruptorer (SVI -- Shunt Vacuum Interruption) for å bryte strømmen trygt

Oppbygning

1. Luft som isolasjonsmedium.
   • Trykkluft med GWP = 0 – miljøvennlig løsning.
2. Shunt Vacuum Interruption (SVI).
   • Strømmen shuntes via en vakuumbryter når sveiseplatene skilles, noe som gir sikker avbrytelse uten SF₆.
3. EvoPacT vakuumbryter.
   • Høy ytelse og robust utførelse, designet for ≥ 10 000 operasjoner og mekanisk støtmotstand.
   • CompoDrive‑mekanisme i komposittmateriale gir lang levetid (~40 år) og høy driftssikkerhet.
4. Tre-posisjons bryter.
   • Lukket, åpen/frakoblet og jordnet – lik tradisjonellt SF₆‑switchgear, for å gjøre overgangen enkel.
5. Digital tilkobling og sensorer.
   • IoT‑satser: innebygde trådløse sensorer, sanntidsovervåking via EcoStruxure‑plattform

Virkemåte

• Ved normal drift: luftisolasjon opprettholder spenning, ingen bryterhandling.
• Ved åpningskommando: strøm ledes parallelt gjennom vakuum-interruptor → åpning → bryter strømmen trygt uten lys buer i luft.
• Strømslutt før luft gap – sikrere mot lysbuer

Fordeler

Fordel	Beskrivelse
Miljø	Ingen SF₆ → lav miljøpåvirkning, unngår gassreguleringer
Driftssikkerhet	Robust i 40+ år, 10 000 operasjoner, CompoDrive gir støtmotstand
Digital overvåking	Sanntidsdata for helsetilstand, reduserer uplanlagt drift
Kompakt	Samme footprint som tradisjonelle SM6‑paneler
Enkel oppgradering	Kan erstatte eksisterende paneler uten ombygging

Anerkjennelser & brukstilfeller

• Vunnet Frost & Sullivan "Product Leadership Award LATAM 2022" for pålitelighet og lav miljøpåvirkning
• Installert i prosjekter som Milanos e‑bus‑infrastruktur; reduserte SF₆‑utslipp med ca. 560 t CO₂‑ekvivalenter.
• Tildelt "Energy Efficient Solution of the Year" i Hellas for sin bærekraftige teknologi

Selektivitet

Typer av selektivitet

1. Strømselektivitet (Overstrøms selektivitet).
   • Den minste sikringen eller bryteren (nærmest lasten) løser ut først fordi den har en lavere strømgrense enn hovedbryteren.
   • Eksempel: En 16A sikring foran en 100A hovedbryter – ved feil på en last koblet til 16A sikringen, løser bare denne ut.
2. Tidsselektivitet (Tidsforsinket selektivitet).
   • Hovedbryteren har en tidsforsinkelse slik at underordnede sikringer eller brytere får tid til å løse ut først.
   • Eksempel: En underbryter (f.eks. 100A) har en raskere respons enn en overordnet bryter (f.eks. 400A) som er forsinket.
3. Energi- eller I²t-selektivitet.
   • Basert på lysbuens energi (I²t-verdi) – den bryteren som slipper gjennom minst energi, løser ut først.
   • Brukes ofte i effektbrytere med elektroniske utløserenheter.
4. Soneselektivitet (Kommunikativ selektivitet).
   • Elektroniske vern kommuniserer med hverandre og sikrer at bare den nødvendige bryteren løser ut.
   • Brukes i store anlegg med digitale beskyttelses reléer.

Hvorfor er selektivitet viktig?

• Sikringen nærmest feil stedet løser ut først.
• Økt driftssikkerhet – kun feilområdet kobles ut, resten av systemet forblir aktivt.
• Redusert nedetid – færre unødvendige strømbrudd.
• Bedre beskyttelse av utstyr og systemer.
• Økonomiske fordeler – færre driftsavbrudd betyr lavere tap.