SÄHKÖ ja VENE - ohjeita veneilijöille turvalliseen sähkönkäyttöön -

Transkriptio

1 SÄHKÖ ja VENE - ohjeita veneilijöille turvalliseen sähkönkäyttöön -

2 Sähköturvallisuuden edistämiskeskus STEK ry STEK on sähköistysalaa edustava yleishyödyllinen yhdistys - ei viranomainen STEK kerää, tuottaa ja jakaa tietoa: 1.sähkön turvallisesta ja luotettavasta käytöstä 2.sähköisistä energiatehokkuusratkaisuista 3.älykkäästä sähkön käytöstä. Kysy sähköstä:

3 Uudistettu Sähkö ja vene opas 2017 Ilmainen Uusittu painos 2017 nyt saatavilla Lataa pdf-muodossa

4 Veneilyturvallisuus Sähköturvallisuus on osa veneilyturvallisuutta Sähkön aiheuttamat vaaratilanteet ovat joko suoria tai välillisiä

5 Veneen sähköjärjestelmät Pienjännite 12 V tai 24 V * veneen pienjännitelaitteet 230 V maasähkö generaattori Invertteri Tietoliikenneverkot * Langalliset : CAN -väylät, NMEA0183 & 2000 verkot, Ethernet,merkkokohtaiset, jne * Langattomat: Radiotajuus, Infrapuna, Bluetooth, jne Laitteiden välinen WiFi, Pursiseuran WiFi,

6 Pienjännitepuoli Standardisoitu Ei sähköiskun varaa mutta merkittävä palovaara riittävä suojausluokka ja olosuhteisiin sopivat laitteet kaikissa laitteissa ja kytkennöissä joko johdonsuojasulakkeet / -kytkimet vene saatava nopeasti virrattomaksi ilman työkaluja

7 IP-luokitus Suojaamaton Tippuveden pitävä Sateen pitävä Roiske vedenpitävä Suihku vedenpitävä Vedenpitävä Paine vedenpitävä Suojaamaton IP00 IP00 Kosketussuojattu ( > 50 mm ) IP10 IP10 IP13 Kosketussuojattu ( >12,5 mm ) IP20 IP20 IP23 Lankasuojattu IP40 IP40 IP43 IP44 IP45 Pölysuojattu IP54 IP55 Pölytiivis IP67 IP68

8 Kuiva paikka?

9 Veneen pienjännitejärjestelmän keskeisiä komponentteja ovat: akku; yksi tai useampia akun latausjärjestelmä moottorin generaattori aurinkokenno tuuligeneraattori polttokennot latauksen jakolaitteet erotusdiodit älykkäät erotusdiodit / erotusreleet pääkytkinjärjestelmä päävarokkeet johtimet laitevarokkeet ja kytkimet kulutuslaitteet

10

11

12

13 Akkutyypit - käyttötarkoituksen mukaan Starttiakku Suunniteltu purkamaan suurta virtaa lyhyen ajan - starttimoottori on usean kw laite 800 A 400 A Aika sekuntteja Starttivirta 300 A Monikäyttöakku Varaus % Aika tunteja Toimii kohtuullisesti eri käyttötarkoituksiin 100 Varusteakku 40 Suunniteltu tuottamaan pientä virtaa pitkään = kapasiteetista voidaan käyttää enemmän kuin muilla akkutyypeillä 30 Akun jännite laskee alle 11V jolloin Varusteet kärsivät alijännitteestä

14 Akkujen rakenne Nesteakku AGM akku Hyytelöakku Akkuhappo Nestemuodossa * Vuotovaara + / - kennojen välissä & ympärillä Huokoinen lasikuitumatto, Johon akkuhappo on imeytynyt Akkuhappoon lisätty Piiliuosta joka saa Hapon muuttumaan hyytelöksi Eri akkutyyppien rakenteet poikkeavat merkittävästi toisitaan Tämä on huomioitava käytössä, huollossa ja latauksessa

15 Lithium -akut * LiFePO4 Lithium -akut * Lataus & purkusyklien määrä tuhansia * Voidaan purkaa lähes tyhjäksi ; 95 % kapasiteetista * lataantumisaika muutama tunti * saatavilla sekä akun sisään rakennetulla että ulkoisella latauksen &lämpötilan -hallinta eletroniikalla

16 Akkujen valinta Kaikista akkutyypeistä löytyy eri käyttötarkoituksiin sopiva akku / akusto Tarpeet ovat erilaisia - perämoottori vene varusteltu matkapursi Käytä koko akustossa saman tyyppisiä akkuja! * Latausohjelma akkutyypin mukaan Kapasiteettia valittaessa arvioi: Mitä laitteita käytetään = tehontarve / vrk? Miten pitkään niitä käytetään = Tuntia / vrk? Mikä on toivottu jälleenlatausaika?

17 Kulutus - eri laitteet / eri tekniikka Laite Kpl Teho W Käyttö h/vrk Perinteinen tekn. Uusi tekniikka Valaisimet ( LED ) Stereot VHF Standby VHF lähetys , TV , ( LED ) Jääkaappi ( vesijäähd.) Lämmitin Ankkurivintturi min Navikointi-instrumentit Yhteensä 2264 Wh 1586 Wh

18 Tarvittava akkukapasiteetti (Q) Oletetaan, että lataus tehdään kerran vuorokaudessa Päivittäinen laskennallinen kapasiteettitarve Q = (W/U) perinteisellä tekniikalla Q = 2264 / 12V = 189 Ah uudella tekniikalla Q = 1586 / 12V = 133 Ah Parhailla lyijyakuilla voidaan käyttää n. 65% nimelliskapasiteetista ( 1. ) Lithium -akuilla voidaan käyttää n. 95 % ( 2. ) ( 1. ) ( 2. ) perinteisellä tekniikalla = 290 Ah 200 Ah uudella tekniikalla = 205 Ah 140 Ah HUOM: Tässä tarkastelussa kyseessä on matkavene, joten em. laskelmien ohella veneessä on erillinen moottorintoimittajan ohjeiden mukaan määritelty starttiakku

19 Akkujen kunnon seuranta Akkujen kuntoa on hyvä seurata ja sen voi tehdä kolmella eri mittarilla: 1. volttimittari 2. ampeerimittari 3. akunvalvontamittari

20 Jännitteet vaihtelevat mitä tarkoittaa Erityyppisten akkujen lepojännitearvoja = akkuja ei kuormiteta kulutuslaitteilla Akkutyyppi Tyhjä akku 30 % varaus 50 % varaus 100 % varaus Huoltovapaa nesteakku 11,7 12,0 12,3 12,7 AGM akku 11,8 12,2 12,5 12,85 Hyytelöakku 11,9 12,3 12,5 12,8 Akkuja ladataan maasähkölaturi, kone jolloin jännite aluksi alempi ja nousee kun akut latautuvat Akkutyyppi Tyhjä akku 50 % varaus Täysi akku Ylläpitovaraus Huoltovapaa nesteakku 13,5 14,0 14,4 13,5 13,6 AGM akku 13,7 14,1 14,7 13,6 13,8 Hyytelöakku 13,7 14,1 14,5 13,6 13,8 Huom: Mittauspaikalla merkittävä ero. Akulta mitatun / kytkinpaneelilta mitatun jännitteen Välillä saattaa olla 0,5-1 V ero ; liitokset, hapettumat, ym

21 Akunvalvontamittari * kaikki akunvalvontamittarit perustuvat shunttimittaukseen * akunvalvontamittari voi näyttää useita arvoja: useiden akkupiirien jännitteet yhden akkupiirin kulutus- ja lataustiedot latauksen aikana erikseen kulutus ja akunlataus eri latauslähteiden latausvirrat yhden akkupiirin kapasiteetti (% tai Ah) kykenee seuraamaan aurinkopaneelien toimintaa joissain mittareissa mahdollisuus seurata maasähkön tulolinjaa

22 Millä akkuja voi ladata? Akkujen lataamiseen on olemassa useita eri keinoja: * moottorin generaattori * maasähkölaturi, aggregaatti, apukone * aurinkokenno, tuuligeneraattori * polttokennot Perinteisten akkujen lataaminen täyteen vie huomattavan pitkän ajan * n % varausaste saavutetaan akkutyypistä riippuen 4 8 tuntia * viimeiset % vaativat vähintään saman ajan Lithium -akut lataantuvat täyteen varaukseen muutamassa tunnissa.

23 Latauksen / kulutuksen jako akustojen välillä eri akkupiirit tulee erottaa toisistaan käytössä kolme eri tapaa: 1. Erotuspäävirtakytkin ; muistaminen 2. Jakodiodi ; jännitekompensointi 3. älykäs jakodiodi 4. jänniteohjattu erotusrele

24 Pääkytkinjärjestelmä Vene tulee saada nopeasti virrattomaksi Jokaiselle akkupiirille oltava oma pääkytkin Jatkuvaa virtaa tarvitseville laitteille oma pääkytkin Galvaanisia ja vuotovirtoja voidaan ehkäistä kaksinapaisella pääkytkimellä Päävarokkeet Kaikkiin pääkytkimiltä lähteviin johtimiin on laitettava oikean arvoiset varokkeet Varokkeet voivat olla automaattisia tai perinteisiä vaihdettavia varokkeita

25 yhden akun ja pääkytkimen järjestelmä

26 kahden akun ja pääkytkimen järjestelmä

27 kahden akun ja kaksinapaisen pääkytkimen järjestelmä

28 Johdinten valinta Veneessä saa käyttää vain monisäikeisiä johtoja yksisäikeinen johto murtuu tärinän vaikutuksesta Johtosäikeiden tulee olla esitinattuja hapettumisen vähentämiseksi Esitinattu Mikään johto ei ole vesitiivis - kaikki päästävät kosteutta läpi Eristemateriaaleina käytetään PVC, polyeteeni, polyuretaani, kumi * PVC kovettuu nopeasti ja kestää huonosti polttoaineita Kapillaari-ilmiö kuljettaa kosteutta pitkiäkin matkoja - hapettaen johdot jopa 10 metrin matkalta.

29 Oheinen kaavio kertoo johdon poikkipinnanriippuvuuden siirrettävästä tehosta ja johdon pituudesta. Kun yhdistetään viivalla reunimmaisilla asteikoilla olevat tehoa ja johdon pituutta esittävät pisteet voidaan keskimmäiseltä asteikolta lukea tarvittava johdon poikkipinta. HUOM: Koska virran pitää kulkea kohteeseen ja sieltä takaisin, tulee johdon pituus kertoa kahdella.

30 Varokkeet, kytkimet ja liitokset Kaikkiin johtimiin varoke lähtöpäähän oikea arvo; johdon suoja vai laitesuoja? automaatti, kytkinautomaatti, laattavaroke Keskitä varokkeet mahdollisuuksien mukaan samaan paikkaan - vältä piilovarokkeita ja sulakkeita Valitse varokkeen ja kytkimen IP -luokka sijoituspaikan mukaan - huomioi olosuhteet vesillä! Tarkista kytkimen virrankesto Mitkä laitteet tarvitsevat erillisen virtakytkimen? Kaikki johtoliitokset puristuliitoksilla Juottamista ei saisi käyttää - Juotos hapettuu helposti - Juotoksen loppumiskohta muodostaa murtumakohdan

31 Kulutuslaitteet Valitse laitteen oikea IP-luokka sijoituspaikan mukaan Arvioi materiaalin sopivuus venekäyttöön Arvio laitteen mekaaninen kestävyys suhteessa sijoituspaikkaan ja olosuhteisiin (tärinä, tuuli, kosteus, kallistus jne.) 12 V vai mobiili 12 V? * kaikki 12 V laitteet eivät välttämättä kestä venekäytössä * akkuja ladattaessa jännite nousee yli 14 V!

32 230 V järjestelmä Standardisoitu Olennaista riittävä suojausluokka Olosuhteisiin sopivat laitteet ja varusteet Loogisuus kytkennöissä

33 Veneen 250V AC järjestelmä SFS EN ISO standardi Tämä järjestelmä koostuu seuraavien osien yhdistelmistä: - kytkentäpiste laiturilla ja veneessä sekä liitosjohto - maasähkökeskus - kulutuslaitteet - erotusmuuntaja - veneen sisäinen verkontunnistin - aggregaatti ja apukone - invertteri Suomessa on käytössä 230 V AC

34 Minkä kokoinen laturi? Laturin kokoa määritettäessä pitää arvioida: Paljonko virtaa kuluu laitteille samalla kun akkuja ladataan? Kuinka pitkään akkuja voidaan ladata? Paljonko virtaa akut voivat ottaa vastaan?

35 Laitteiden virrankulutus Laite Kpl Teho (W) / Virta (A) / a' Virta A / perint.tekn. Virta A / uusi tekn. Valaisimet / perinteinen 8 10 W / 0,8 A 6,4 A Valaisimet / LED 8 3 W / 0,25 A 1,9 A Stereot 1 10 W / 0,8 A 0,8 A 0,8 A VHF Standby 1 4 W / 0,5 A 0,5 A 0,5 A VHF lähetys 1 40 W / 3,4 A 3,4 A 3,4 A TV perinteinen W / 8 A 8 A TV LED 1 40 W / 3,4 A 3,4 A Kylmäkone / ilmajäähd W / 10 A 5 A ( * ) Kylmäkone / vesijäähd W / 5 A 2,5 A ( * ) Lämmityslaite 1 70 W / 5,8 A 5,8 A 5,8 A Navigointi-instrumentit 1 80 W / 6,6 A 6,6 A 6,6 A Yhteensä 36,5 A 24,9 A ( * ) Virrankulutuksessa oletuksena 50 % käyntiaika Käyntiaikaan vaikuttaa laudutuksen tehokkuus

36 Riittääkö lataus? Max. Lataus Virta Kulutettu virta Perint. tekn. Kulutettu virta Uusi tekn. Akkujen lataus Perint. Tekn. Akkujen lataus Uusi Tekn. Koneen Generaattori * Perinteinen tekniikka 110 A 36,5 A 73,5 A * Uusi tekniikka 110 A 24,9 A 85,1 A Maasähkölaturi * Perinteinen tekniikka 40 A 36,5 A 3,5 A * Uusi tekniikka 40 A 24,9 A 15,1 A Huom: Yli 74 kw nykyaikaiset eletroniselle ruiskutuksen ohjauksella Varustetut vähäpäästöiset diesel & bensiini - moottorit saattavat Kuluttaa A virtaa pysyäkseen käynnissä. Moottorilla ajettaessa latausvirta riittää mutta riittääkö aika? Maasähkölaturia arvioitaessa on huomioitava: Käytettävissä oleva aika Mitkä kulutuslaitteet ovat jatkuvasti päällä

37 Erotusmuuntaja Perustuu muuntajaan tai hakkurivirtalähteeseen Katkaisee verkkovirran ja veneen 230 V AC järjestelmän galvaanisen yhteyden Vähentää vuotovirtariskiä Veneen sisäinen verkontunnistin Estää vaaralliset ristiriidat eri virransyöttötapojen välillä Sisältää useimmiten sekä maasähkökeskuksen että virranhallintatoiminnot Veneen sisäisessä verkontunnistimessa voidaan määrittää ensisijainen syöttötapa, toissijainen syöttötapa jne. Virtalähteitä voivat olla: maasähkö, aggregaatti / apukone, invertteri

38 Yksinkertainen päiväristeilijän maasähköjärjestelmä

39 Matkaveneen tyypillinen maasähköjärjestelmä

40 Monipuolinen matkaveneen maasähköjärjestelmä

41 Mennäänkö verkkoon? * Laituritolpassa liitäntä / vene * Vikavirtasuoja / ulostulo * Onhan vaihe / nolla / suojamaa kaikilla järjestyksessä? * Haaroituksia ei saisi käyttää Yhden vika pimentää kaikki! * lämpiääkö juomat? * pilaantuuko ruuat? * tyhjeneekö akut kaikilta?

42 Tietoliikenne verkot Langalliset * CAN-väylät, NMEA0183 & 2000, Ethernet, Merkkikohtaiset * Käytetään moottori-, järjestelmä- & navigointidatan sekä kuvan Siirtoon * Liittyminen / tunkeutuminen näihin vaatii fyysisen liitännän tekemistä Langattomat * Radiotaajuus, infrapuna, Bluetooth, WiFi * radiotaajuudella ja infrapunalla tyypillisesti hoidetaan kauko-ohjausta * Bluetooth käytetään sekä kauko-ohjaukseen että tiedonsiirtoon * Wifi käytössä sekä veneen sisäisessä että veneestä ulos tiedonsiirrossa * Erityisesti WiFi -yhteyksiä käytettäessä syytä huomioida tietoturvariskit

43 Sähköturvallisuuden edistämiskeskus ry Särkiniementie Helsinki