FUKT I FJÄRRVÄRMERÖR, LARMSYSTEM OCH DETEKTERING

Forskning och Utveckling FOU 2003:98 FUKT I FJÄRRVÄRMERÖR, LARMSYSTEM OCH DETEKTERING Inventering av mätmetoder och gränsvärden Henrik Bjurström, ÅF-Energi & Miljö AB Lars-Åke Cronholm, ÅF-Energi & Miljö AB Mats-Olov Edström, Statewiev AB

FUKT I FJÄRRVÄRMERÖR, LARMSYSTEM OCH DETEKTERING Inventering av mätmetoder och gränsvärden Henrik Bjurström, ÅF-Energi & Miljö AB Lars-Åke Cronholm, ÅF-Energi & Miljö AB Mats-Olov Edström, Statewiev AB ISSN 1402-5191

I rapportserien publicerar projektledaren resultaten från sitt projekt. Publiceringen innebär inte att Svenska Fjärrvärmeföreningens Service AB tagit ställning till slutsatserna och resultaten. 03-10-28 2003 Svenska Fjärrvärmeföreningens Service AB

Innehåll Sid 1 Sammanfattning 5 2 Summary 7 3 Inledning 9 4 Uppdraget målsättning och omfattning 10 5 Statusbedömning av fjärrvärmeledningar 12 5.1 Kontroll vid tillverkning av fjärrvärmerör och fjärrvärmedetaljer/armaturer. 13 5.2 Mottagningskontroll enskilda komponenter 13 5.3 Montagekontroll 14 5.4 Överlämning av anläggning 15 5.5 Driftövervakning 15 6 Marknadsöversikt 17 6.1 Översiktlig systembeskrivning 17 6.2 Fjärrvärmerör och larmtråd 19 6.3 Larm- och övervakningssystem 22 6.4 Mätinstrument för lokalisering av fukt 23 7 Fysikaliska förutsättningar 24 7.1 Slingresistansen 24 7.2 Isolationsresistans 25 7.3 Isoleringens resistans 25 7.4 Materialdata för isoleringen 26 7.5 Larm- och övervakningskrets 30 7.6 Mätningar med pulsekometer 32 7.6.1 Den karakteristiska impedansen 32 7.6.2 Vågutbredningshastighet 33 7.6.3 Signaler och reflexer 34 8 Försök, tester och gränsvärden 40 8.1 Försök och tester 41 8.1.1 Slingresistans 41 8.1.2 Fuktdetektering 42 8.1.3 Överslagspänning mellan koppartråd och stålrör i PUR-isoleringen 47 8.1.4 Fuktlokalisering 49 8.1.5 Erfarenhet i full skala och i fält 49 8.1.6 Hur står sig resultaten 51 8.2 Gränsvärden 52 9 Verklighet för larmtrådar och övervakningssystem 59 9.1 Användarens funktionskrav på fuktövervakning 59 9.2 Tillämpning av dagens mätmetoder och övervakningssystem 60 9.3 Exempel 62 9.4 Praktiska följder 67 10 Förslag till tester och försök 70 10.1 Genomslagshållfastheten för polyuretanisolering. 70 10.2 Kontroll vid tillverkning av rör- och rördetaljer med pulsekometermetod för att fastställa trådläge 70 10.3 Elektrisk konduktivitet i vatten och PUR-isolering 70 10.3.1 Förändrad konduktivitet i vatten som är exponerad mot polyuretanisolering. 70 10.3.2 Elektriska konduktiviteten för isoleringen 70 1

10.4 Simulering av fuktmängder och utbredning i försöksuppställning 70 11 Litteratur 70 11.1 Allmänt tillgänglig dokumentation, via branschorganisationer, bibliotek etc 70 11.2 Företagsdokumentation 70 11.3 Övrig Dokumentation 70 11.4 Projektdokument - frågeformulär 70 11.5 Personkontakter 70 2

Förord Från det att direktskummade fjärrvärmeledningar introducerades i Sverige för cirka 30 år sedan har den dominerande metoden för fuktdetektering i isolering och fjärrvärmerör grundats på att mäta de elektriska förändringar som uppstår när vatten tränger in i isolering och fjärrvärmerör, antingen genom yttre eller inre läckage. En drivkraft för att utveckla ett fuktövervakningssystem för fjärrvärmesystem har varit möjligheterna till förebyggande underhåll men även att försäkringspremien blev lägre om fjärrvärmenätet försågs med läckageövervakning. Det nordiska system som företrädesvis används i Sverige idag har sin grund i den utveckling som påbörjades under 1970-talet. Under åren har det förekommit ett antal olika typer av övervaknings- och inmätningssystem, men i grunden baseras alla på impedans- och signalteori. Genom den litteratursökning som genomförts i uppdraget har vi funnit att det fram till 1991 publicerats rapporter inom och i anslutning till ämnesområdet. Under senare tid har dock forskningsaktiviteten inom området varit låg. Tekniken har bedömts vara en kommersiell teknik trots att det fortfarande finns olika uppfattningar om larmnivåer, behov av pulsekometermätningar etc. Det material vår rapport grundas på har varit det historiska materialet men också kompletterad genom samtal med personer som varit eller fortfarande är verksamma inom branschen. Möjligheten till säkra fuktlarm och noggrann lokalisering av eventuella skador är inte bara avhängigt av den tekniska utformningen och prestandan av övervakningsutrustningen utan också av den omsorg som läggs på kontroller vid tillverkning av fjärrvärmerör och detaljer/armaturer, vid leverans/mottagning och läggning samt vid driftsättning av fjärrvärmeledningen. Av denna orsak har vi även i rapporten behandlat statuskontroller vid tillverkning och fram till färdig anläggning och inte bara tekniska aspekter på övervakningssystemet. Eftersom systemet övervakar stora investeringar, under hela dess livslängd, är det viktigt att alla parter lägger stor omsorg att med kontroller upptäcka felaktigheter både vid tillverkning och vid montage. Varje del i tillverkningsoch kontrollkedjan är avgörande för systemets funktion. Vi riktar ett stort tack till Er som tagit Er tid att svara på frågor, letat i gamla arkiv och bidragit med material till utredningen. 4

1 Sammanfattning 2003:98: Fukt i fjärrvärmerör, larmsystem och detektering Inventering av mätmetoder och gränsvärden Vid detektering och lokalisering av fukt i direktskummade fjärrvärmeledningar registreras förändringar i ledningens elektriska egenskaper som blir en konsekvens av inläckande vatten. De flesta övervakningssystemen ger ett larm när resistansen mellan övervakningssystemets koppartråd och medieröret underskrider ett på förhand bestämt värde. Det finns dock olika uppfattningar om vid vilket värde som är lämpligt för att ge ett larm som visar att det läckt in vatten i fjärrvärmeledningen. Det är även sparsamt med rekommendationer för de gränser som skall gälla vid kontroller. Syftet med utredningen var att sammanställa dagens samlade kunskap samt föreslå konkreta metoder och gränsvärden för de system som används i Sverige med 2 st 1,5 mm 2 koppartrådar som givare. För denna sammanställning har utnyttjats rapporter från FoUarbeten som utförts från och med slutet av 1970-talet, dokument från undersökningar som utförts av tillverkare samt erfarenheter som inhämtats genom personkontakter. Statusbedömningen av ledningar vid tillverkning, montage samt drift utförs emellertid med instrument baserade på flera elektriska mätmetoder med olika förutsättningar - mätning av slingresistans, isolationsprovning, bestämning av isoleringens resistans med växelspänning samt användning av pulsekometer. Dessa mätningar utförs i olika syften, vid olika tillfällen. För detektering används oftast isoleringens resistans och för lokalisering används oftast pulsekometer metoder som måste samverka för att erhålla ett godtagbart resultat. Dokumenten som kommit utredningen till del ger inget stöd för fastställandet av larmgränser för isoleringens resistans då undersökningarna gjorts i syfte att besvara enskilda frågor om vissa aspekter. Det systematiska underlaget som behövs saknas. Underlaget från tillverkare pekar på att det förekommer ett antal varianter med olika tekniska lösningar som kan försvåra valet av kriterium för förekomsten av fukt. Systemets funktion, detektera och tillåta lokalisering, beror i grunden på en uppsättning av värden (gränsvärden eller larmvärden) som påverkar varandra. Generellt kan sägas att larmtråden (givaren) måste vara förlagd i fjärrvärmerören på ett godtagbart sätt, så att det är möjligt att uppmäta, följa och lokalisera fuktindikationer på fjärrvärmerören, det vill säga att fjärrvärmerören är bevakningsbara. För att nå denna bevakningsbarhet måste de gränsvärden och nivåer som skall uppfyllas vara anpassade för respektive funktion, eftersom detektering och lokalisering av fukt innehåller skilda parametrar och är helt olika mätmetoder. Uppfylls bevakningsbarheten kan avläsning av förändringar på fjärrvärmerören utföras med hjälp av mätinstrument och övervakningssystem. Genom att tolka mätresultaten kan sedan larmnivåer och gränser väljas med tillräcklig 5

känslighet för att en fuktskada skall ge ett larm och att lokalisering av fuktskadan är möjlig. Frågeställningens struktur är komplex och fortsatt arbete mot tekniskt väl underbyggda larmgränser inleds lämpligen med åtgärder som underlättar tolkningen av mätresultaten. Följande undersökningar föreslås: Genomslagshållfastheten för PUR-isoleringen, som ett led för bestämningen av avståndet mellan larmtråd och rör Kontroll av trådläge med pulsekometer vid tillverkningen av fjärrvärmerör och rördetaljer Bestämning av grundläggande data, elektrisk konduktivitet för PUR-isolering och förändring av konduktiviteten för aktuella vattenkvaliteter vid exponering mot isolering Bestämning av elektriska egenskaper hos fuktig isolering Dessa undersökningar kan senare efterföljas med att studera betydelsen av skademekanism i försöksuppställningar för att bestämma känsligheten med avseende på fuktmängd, utbredning, tidsaspekter etc. 6

2 Summary 2003:98: Moist in district heating pipes, detection systems and detection Inventory of measuring methods and limit values When detecting moisture and finding its position in district heating systems where preinsulated pipes are being used, one monitors those changes in the electrical properties of the insulating material that are caused by water leakage into the insulation. In the majority of surveillance systems, an alarm is triggered when the resistance between the copper wire of the system and the steel pipe decreases below a value set beforehand. However, opinions diverge on whether the trigger value that may be chosen actually reflects a water leakage into the insulation. Advice is also scarce on the resistance values that should be used when checking that a system is operational. The purpose of this study was to collect all knowledge that can be gathered on these topics and to suggest practical methods as well as limit values for the systems used in Sweden, i.e. two copper wires with a 1.5 mm 2 cross-section as measuring wires. Reports from R&D work performed from the end of the 1970 s and onward, documents from studies performed by manufacturers as well as field experience by practitioners are summarized in the present report. Assessments of the condition of surveillance systems during production, assembly and operation are actually performed using several measuring methods: loop tests, highvoltage tests, determining the electrical insulation resistance using AC current and TDR techniques. These measurements are performed to different purposes at different occasions. The insulation resistance is most often used to detect moisture and TDR to locate it. Both methods must interact properly for a satisfactory result. The documents that could be collected do not form any basis on which trigger values for the insulation resistance could be determined with confidence. These documents describe investigations preformed in order to answer specific questions on details of such systems. The variety of technical choices by the manufacturers of surveillance systems may make difficult the choice of trigger value for the presence of moisture. The general requirement is that a surveillance system must be operational, i.e. it is possible to use the system to measure insulation resistance and changes in resistance, to detect moisture and to locate moist spots in the pre-insulated bonded pipes. When detecting moisture and then locating it one utilizes different techniques to measure different parameters, involving not one value but a set of values (limit values or trigger values) that depend on each other. After performing tests and interpreting the results, one may choose these limit values according to the situation, with a satisfactory accuracy, for moisture to be detectable and the moist spot to be locatable. This topic is quite complex, and work aiming at formulating a technical basis for the limit values should start with tasks that aid interpretation of results from measurements. 7

We recommend that the following investigations be performed: Determining the break down voltage for insulation as a function of the gap between measuring wire and steel pipe Means to check the position of the measuring wire using TDR during manufacturing pre-insulated pipes and components Determining basic data for the PUR insulation, i.e. electrical conductivity and its changes as a consequence of the presence of water with different salt contents Determining the electrical properties of moist insulation At a later stage, these investigations may be followed by studies of mechanisms for damage in test rigs in order to determine the sensitivity of the systems to quantity of moisture, its geographical distribution, time delays to response, etc 8

3 Inledning Från det att direktskummade fjärrvärmeledningar introducerats i Sverige för cirka 30 år sedan har, med få undantag, 2 st 1,5 mm 2 oisolerade mjukglödgade koppartrådar placerade i fjärrvärmeledningens isolering parallellt med stålröret varit de dominerande mätgivarna i fuktindikeringssystem. Under åren har det också förekommit olika typer av stationärt installerade övervakningsutrustningar som kopplas till koppartråden, alla med sina egna specifikationer avseende mätspänning, larmnivå etc. Systemet med oisolerade koppartrådar är även marknadsledande i de skandinaviska länderna Fukt i direktskummade fjärrvärmeledningar är en konsekvens av inläckande vatten, antingen yttre eller inre läckage. För att påvisa fukten utnyttjas ändringar i elektriska egenskaper i ett system som består av koppartråd, PUR-isolering, aktivator 1 samt medierör. Mätningar kan i princip utföras med två metoder. I den ena metoden mäts resistansen av mediet mellan koppartråd och medierör och följs kontinuerligt. När resistansen underskrider ett gränsvärde ger systemet larm. I den andra metoden skickas en elektrisk puls genom koppartråden och svaret registreras med ett instrument (pulsekometer). Variationer av trådens karakteristiska impedans, vilken är beroende av bland annat isoleringens och vattnets dielektricitetskonstanter, ger karakteristiska spegelbilder av pulsen. Genom att granska dessa svarskurvor kan man dra slutsatser om isoleringen är fuktig eller inte. Det finns fortfarande olika uppfattningar i branschen om vilken larmnivå som är lämplig för de övervakningssystem som i dagligt tal baseras på resistansmätning. Det är även ytterst sparsamt med rekommendationer för de gränsvärden som skall gälla vid kontroller. Mestadels hänvisas till leverantörens uppgifter. I det standardarbete som pågår i CEN/TC107/WG 11 2 hänvisas inte heller till några oberoende tester eller utredningar som motiverar vilken nivå som är lämplig. I CEN/TC107/WG 11 gruppens arbete pågår för närvarande inte några tester för att klarlägga dessa förhållanden. Synpunkter finns också att pulsekometer skall komplettera övervakningssystemet vid statusbedömning. 1 Distans konstruerad för att förstärka känsligheten för larm och lokalisering av fukt. Detta görs genom att öka koppartrådens våta area, det vill säga den yta som kan bli exponerad mot vatten. 2 Technical Committee 107, Working Group 11, CEN-standardiseringen. 9

4 Uppdraget målsättning och omfattning Det övergripande syftet med utredningen har varit att sammanställa dagens kunskap, föreslå konkreta metoder och gränsvärden som skall kunna användas vid statusbedömning och övervakning av fjärrvärmeledningar, eventuellt i kombination med praktiska försök som initieras inom ramen för uppdraget. Med statusbedömning av fjärrvärmeledningar avses: larmtrådskontroll vid tillverkning, vid mottagning och vid installation i fält referensmätningar och driftkontroll. Den långsiktiga målsättningen är att fastställa funktionskrav för fuktövervakningssystem för fjärrvärmeledningar genom att redovisa mätmetoder och gränsvärde/en resistansvärden eller annat elektriskt värde som säkerställer funktionen av larmsystem, optimal larmtrådsplacering i fabrik samt indikation av skadlig mängd fukt 3 vid montage och drift. Uppdraget har bestått av en insamling och sammanställning av information om och erfarenhet från larm- och övervakningssystem. Dessa har hämtats från tillverkare av såväl fjärrvärmeledningar som larm- och övervakningssystem, från installatörer samt från användare. De erfarenheter som inhämtats avser både för montage i fält som övriga försök och tester, både från FoU vid universitet, högskolor och från kommersiell forskning genomförd av företag som välvilligt ställt denna information till förfogande. Vidare har i uppdraget genomförts en litteraturstudie som har omfattat en sökning i ett antal databaser. Information har också hämtats vid teknikmöten med tillverkare och leverantörer av larm- och övervakningssystem, genom telefonsamtal och direkta kontakter med fjärrvärmeföretag samt utskick av ett frågeformulär som har sammanställts inom uppdraget och distribuerats till tillverkare och leverantörer av fjärrvärmerör, rördetaljer och övervakningssystem samt entreprenad och energiföretag. Det skall påpekas att det finns andra system som arbetar med andra typer av larmtrådar, till exempel Brandes och HDW. Dessa system ingår inte i föreliggande uppdrag, som är strikt avgränsad till system med 2 st 1,5 mm 2 oisolerade koppartrådar integrerade i fjärrvärmeledningarna som givare. Fastställandet av funktionskrav har inte ingått i uppdra- 3 Det finns två problemstrukturer avseende skadlig fukt, dels vad som skall definieras som skadlig fukt, dels den noggrannhet varmed en övervakningsutrustning skall kunna indikera fukt. Båda dessa omfattar ett antal frågeställningar. Det förra med frågor som: Var fukten är lokaliserad? I vilka mängder? Är miljön syresatt? Den senare med frågor som: På vilket sätt påverkas larmnivån av olika vattenkvaliteter? Vid vilken fukthalt utlöses ett larm? Den senare frågan ger en indikation på noggrannheten och upplösningen av utrustningen vid övervakning och statusbedömning. 10

get, även om det är ett långsiktigt mål för det fortsatta arbetet. Ingen bedömning görs av mängden fukt som är skadlig utan uppdraget har fokuserats på konstaterandet av närvaro av fukt. Likaså ifrågasätts ej den praxis som etablerats avseende koppartrådens placering i fjärrvärmeledningen. De efterföljande avsnitten i rapporten har följande innehåll: Avsnitt 5 behandlar statusbedömning av fjärrvärmerör och detaljer/armaturer vid tillverkning och fram till färdig fjärrvärmeledning och kontroll av larmtrådar i synnerhet. Avsnitt 6 redovisar en sammanställning av fuktlarmsystem som finns på den svenska marknaden. Avsnitt 7 behandlar vilka mätmetoder som finns för att genomföra de statuskontroller som anförs ovan samt beskriver i en idealiserad form metodernas funktion och de fysikaliska förutsättningarna, det vill säga en teoretisk betraktelse av metoderna utifrån en perfekt omgivning. Avsnitt 8 redovisar de försök och tester har legat till grund för den kunskap och erfarenhet som utgjort utgångspunkt för de gränsvärden som idag används vid statuskontroll av larm och larmtrådar. Beroende vid vilken tidsperiod försöken genomförts ingår indirekt olika blåsmedel till exempel CO 2, Pentan, CFC i inventeringen av försök och tester. Avsnittet innefattar även resultatet av en översiktlig inventering av kvaliteten på fjärrvärmevatten och grundvatten. Avsnitt 9 behandlar den verklighet som larmtrådarna och övervakningssystem arbetar i. I avsnittet diskuteras de parametrar som inverkar vid en bedömning av bedömning av fukt i fjärrvärmekulvert med avsikt att begränsa antalet osäkra parametrar. Avsnitt 10 ger förslag till inriktning av tester och försök inom ämnesområdet. Avsnitt 11 utgörs av en litteraturlista som utgjort underlag för rapporten. Listan innehåller också en sammanställning av svenska och internationella publikationer och FoU rapporter som behandlar fuktdetektering av fjärrvärmerör. Vidare redovisas de kontakter som tagits under uppdraget. Uppdraget har utförts av följande arbetsgrupp: Henrik Bjurström, ÅF-Energi & Miljö AB Lars-Åke Cronholm, ÅF-Energi & Miljö AB Mats-Olov Edström, Stateview AB Referensgruppen för uppdraget har utgjorts av: Göran Engvall, Drefviken Vattenfall AB Göran Johansson, Powerpipe Systems AB Karl-Erik Johansson, Göteborg Energi AB Claes Almqvist, Växjö Energi AB 11

5 Statusbedömning av fjärrvärmeledningar Larm- och övervakningssystemet består inte enbart av utrustningen (koppartrådar och mätutrustning) utan även av de procedurer som syftar till att kvalitetssäkra systemets senare funktion. Eftersom systemet övervakar stora investeringar, är det viktigt att alla parter lägger stor omsorg att med kontroller upptäcka felaktigheter både vid tillverkning och vid montage. Varje del i tillverknings- och kontrollkedjan är avgörande för att upprätthålla systemets funktion under hela dess livslängd, för att i ett tidigt skede få ett larm när isoleringen har blivit blöt och för att en noggrann lokalisering av felstället skall var möjlig. Åtgärderna som är nödvändiga för att ett larm- och övervakningssystem skall kunna användas för att bestämma status på en fjärrvärmeledning börjar således redan vid tillverkningen av fjärrvärmeröret och/eller fjärrvärmearmaturer. I Figur 1 nedan åskådliggörs schematiskt de olika momenten. De första åtgärderna ingår i den kontroll 4 som bör ske eller sker vid tillverkning och då varorna levereras från fabrik. Nästa kontroll vidtas då beställaren med en mottagningskontroll tillförsäkrar sig om att den levererade varan är den som är beställd och att det inte har uppstått skador under leveransen. I samband med montage och efter montage görs även kontroller, samt vid överlämnande av anläggningen till beställaren. Resultatet från dess kontroll skall överensstämma med specifikationer i tillverkarens information samt i refererade dokument i leveranskontraktet. Kontroller vid fabrik Kontroll vid tillverkning Kontroll vid leverans Mottagningskontroll av enskilda komponenter, rör och detaljer Montagekontroll av monterade komponenter Överlämnande av anläggning/installation Driftövervakning Figur 1 Figure 1 Statuskontroller från tillverkning till färdig anläggning. Checks performed in the different stages from the manufacture of District Heating pipes to the operation of section of a network. 4 Statuskontrollen innefattar även kontroll av den utrustning varmed kontrollen sker. 12

I det följande begränsas beskrivningen av dessa kontrollrutiner till de elektriska kontrollerna och till de indirekta kontrollerna som utförs i anslutning till dessa. Med indirekta kontroller menas kontroll och kalibrering av utrustning samt materialspecifikationer av delkomponenter i larmsystemet. 5.1 Kontroll vid tillverkning av fjärrvärmerör och fjärrvärmedetaljer/armaturer. Vid tillverkningen kontrolleras fjärrvärmerör- och rördetaljer enligt företagens kvalitetssystem enligt till exempel ISO 9001 eller motsvarande. Vidare kan tillverkningen av fjärrvärmerören certifieras enligt Svensk Fjärrvärmes program för provning och kontroll. Företagen kan då förse de certifierade produkterna med ett certifieringsmärke, P-märkning, som visar att företaget genomför kvalitetskontroller i nivå med Svensk Standard och Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser. Genom till exempel fabriksbundna märkningssystem är det även möjligt att vid leverans identifiera att enskilda rör och komponenter har genomgått de kontroller som specificerats i företagets kvalitetssystem, till exempel elektriska kontroller för att försäkra sig om att rör och rördetaljer inte innehåller några dolda fel. Enligt Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser 5 skall tillverkaren av fjärrvärmeledningar, i samband med tillverkningen av rör och detaljer, kontrollera att larmtrådarna är obrutna samt att de placerats parallellt med stålröret. Tillverkaren väljer själv metod med vilken larmtrådarnas placering i fjärrvärmeröret kontrolleras. Tidigare rekommenderades en kontroll att isolationsresistansen var minst 1000 MΩ vid provning med en 5 kv isolationsprovare. Eftersom man med denna kontroll enbart kan kontrollera kortslutning och ej avstånd mellan koppartråd och stålrör är denna kontroll ej längre föreskriven i de tekniska bestämmelserna. Det var enbart i de fall som larmtråden låg mycket nära stålröret som provningen gav som ett överslag mellan koppartråd och stålrör. Den höga spänningen bröt då igenom isoleringen och en kortslutning uppstod. 5.2 Mottagningskontroll enskilda komponenter Beställaren kontrollerar rör och rördetaljer vid mottagningen. Vid mottagningskontrollen kontrolleras att levererade varor är enligt tillverkarens eller beställarens uppgift, speciellt T-stycken, övergångsrör och ventilenheter samt att inget har hänt med leveransen mellan fabrik till montageplats eller lager hos beställaren. På samma sätt som elektriska kontroller genomförs vid tillverkningen kan dessa genomföras vid en mottagningskontroll. Några sådana kontroller föreskrivs inte i några anvis- 5 Svensk Fjärrvärme, FVF D:207 Fuktövervakning, Tekniska bestämmelser för fuktövervakning i fjärrvärmekulvert, februari 2002. 13

ningar av leverantören av fjärrvärmerör och komponenter utan denna kontroll utförs om de ingår i de anvisningar som beställaren har upprättat för mottagningskontroll. De elektriska kontroller som rekommenderas i förekommande fall är mätning av isolationsresistans och slingresistans. Avsikten med dessa kontroller är att kontrollera att det inte finns fukt i rör och detaljer, att tråden inte ligger för nära medieröret med risk för kortslutning vid senare hantering av fjärrvärmeröret eller att tråden inte gått av under transporten från tillverkaren. Isolationsresistansen kontrolleras med hjälp av isolationsprovaren genom att mäta mellan respektive larmtråd och medieröret. Isolationen kan också mätas mellan trådarna. Samtliga mätvärden skall vara enligt Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser om tillåtna värden vid montage, se nedan. Om inte det är fallet bör ytterligare kontroll utföras för att hitta orsaken till förändringen. När test med isolationsprovare utförs kan fjärrvärmeröret laddas upp som en kondensator. Efter genomfört test bör tråden därför kortslutas mot medieröret på föreskrivet sätt för att ta bort spänningen mellan tråd och medierör. I mottagningskontrollen kan också ingå att kontrollera att larmtråden inte är korsad eller att tråden inte är av. Detta kan göras genom att koppla en summer mellan respektive tråd och stålröret. När motsvarande tråd i andra änden på rördelen kortsluts mot stålröret skall summern ljuda. Man har därmed även kontrollerat att trådarna inte har avbrott i rördelen. Om kontrollen inte genomförs med en separat summer eller om instrumentet inte innehåller summerfunktion, kan man kortsluta den ena tråden mot stålröret och därefter kontrollera resistansen i andra änden på rördelen med hjälp av isolationsprovarens ohmmeter eller annan separat ohmmeter. Då ser man dessutom slingresistansen. Godkänt värde skall vara 1,1-1,4 ohm per 100 meter koppartråd. I standard, pr EN 14419, som utarbetats av CEN/TC107/WG11 innehåller avsnittet Allmänna punkter vilka tester som skall göras men i denna skrift är det ytterst sparsamt med gränsvärden. 5.3 Montagekontroll Med montagekontroll 6 menas de kontroller som genomförs vid montage. I regel genomförs dessa efter att medieröret svetsats ihop. I Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser rekommenderas mätning av isolationsresistansen av varje enskilt rör och rördel samt efter färdigt rörmontage. Mätningen genomförs med isolationsprovare Rekommenderad mätspänning är 1 kv och godkänt värde är 1000 per detalj och efter montering är godkänt värde minst 10 MΩ per 1000 meter larmtråd. Även slingresistansen skall kontrolleras regelbundet. 6 Med montagekontroll menas de kontroller som görs av enskilda och monterade komponenter, två eller flera rör eller rördetaljer som testas vid förläggning, färdigmonterad anläggning (slinga) både ny som gammal. 14

I montagekontrollen skall upptäckas om larmtrådarna kopplats felaktigt i samband med montaget. Denna kontroll skall alltid utföras av montören som egenkontroll, och av kontrollanten med jämna mellanrum under montagetiden. 5.4 Överlämning av anläggning När anläggningen är klar för slutbesiktning kontrolleras larmtråden enligt Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser gällande mätning av isolationsresistans (10 Mohm per 1000 meter tråd), slingresistans (1,1-1,4 ohm per 100 meter koppartråd). I kontrollen bör även kompletterande mätningar utföras med pulsekometer för att kontrollera att driftövervakning och lokalisering av skador är möjlig samt att larmtrådens geografiska sträckning överensstämmer med larmritning. För att öka möjligheten att utläsa eventuella framtida förändringar rekommenderas att pulsekometermätningens grafer/kurvor (bilder) som analyseras för att bedöma anläggningens, larmtrådens, elektriska egenskaper före idrifttagning dokumenteras och referenslagras. Likaså skall tillhörande resistansvärden referenslagras. Dessa dokument bildar tillsammans med larmtrådsritningen underlag för den fortsatta driftövervakningen. Även kontroll att larmtrådarna är åtkomliga och att anslutningspunkter på medieröret för att ansluta ledningen som jord så kallat jordtag är placerade i anslutning till larmtrådarna på de platser elektriska kontroller/mätningar kommer att utföras. 5.5 Driftövervakning Driftövervakning av anläggningen sker med automatiska övervakningssystem och manuella tillståndskontroller. Vanligtvis sker driftövervakningen med en något enklare larm- eller mätutrustning ofta baserad på impedansmätning (lågfrekvent växelspänning) som kompletteras med manuella tillståndskontroller, som utförs med jämna mellanrum och kontroller för att lokalisera skador i samband med larm. Övervakningen kan även ske med mer avancerade övervakningsenheter som både detekterar och lokaliserar skador. Det är dock vanligt att driftövervakningen är helt baserat på manuella tillståndskontroller som utförs med jämna mellanrum. Det är viktigt att redan vid projektering anpassa anläggningen för framtida driftövervakning. Hänsyn bör tas för till exempel överordnad kommunikation vid fjärrövervakning. Dock skall anläggningen alltid vara anpassad för åtkomlighet av larmtrådar eftersom lokalisering av skador oftast sker med manuella mätningar med pulsekometer som utförs från olika mätpunkter i anläggningen. Åtkomlighet kan vara avgörande om en skada kan lokaliseras. 15

Oavsett med vilken metod anläggningen övervakas är det av stor betydelse med bra jordförbindelse. Detta gäller såväl stationär övervakning som vid temporära mätningar (manuella kontroller). För att mätningen skall fungera skall det finns möjligheter för anslutning till rörjord anslutning till medieröret helst via svetsade bultar/öglor eller ett för ändamålet avsedda jordklamrar. Utan bra jordförbindelse ökar risken för att en skada inte upptäcks. Det är även viktigt att utstickande larmtrådar/slingor är monterade och skyddade mot yttre påverkan för att förhindra att kortslutning och/eller avbrott uppstår, samt att de i förekommande fall är inkopplade mot larmutrustningen på ett ändamålsenligt sätt. Larmtrådens längd måste även vara anpassad för larmövervakning. Om larmtråden är längre än vad som är angivet som maximalt tillåten längd på larmenheten, kan det larma utan att det är dåliga värden på fjärrvärmesektionen. Vid inställning av larmgränser bör dessa sättas så högt som möjligt för att största känslighet ska uppnås. 16

6 Marknadsöversikt Under perioden 1981 1982 (Rundström, 1983) samt under 1986 (Bodin m fl, 1987) och 1993 (ÅF-SIFU, 1995) har det gjorts översikter över de larmsystem som då fanns på den svenska marknaden. En ny marknadsutredning har gjorts i denna utredning dels genom att samla in skriftlig produktinformation, dels genom direkta kontakter med tillverkare av larmsystem. Den öppna produktinformationen med tekniska data har sammanställts nedan, medan uppgifter av mera konfidentiell natur redovisas fabriksanonymt eller utnyttjas som arbetsunderlag till utredningen. Sammanställningen avser förhållandena våren 2002, varvid nedan angivna företag har identifierats som tillverkare av produkter och system med komponenter avsedda för fuktdetektering. Företagen nedan bedöms ha en geografisk spridning i Sverige. Vi reserverar oss för att företag med en lokal marknad ej kommit med i översikten. 6.1 Översiktlig systembeskrivning Koppartråden som utgör givare i övervakningssystemet gjuts in i PUR-isoleringen vid tillverkningen av prefabricerade fjärrvärmerör och vid tillverkningen av detaljer som rörböjar, T-stycken etc. Två koppartrådar, ibland flera, gjuts in i isoleringen. Placeringen av koppartrådarna kan variera beroende av fabrikat men oftast placeras trådarna med jämn delning. Komponenterna, fjärrvärmerör, rörböjar, avgreningar med flera svetsas ihop till ett ledningsnät och larmtrådarna i dessa komponenter skarvas ihop genom lödning och/eller pressning. Det område som skall övervakas sektioneras i lämpliga längder och koppartråden kopplas ihop till sektionsvisa 7 mätsystem. Sektioneringens längd avgränsas av praktiska skäl men styrs också av frekvensen på övervakningsutrustningens växelspänning. Det innebär att den i elektrisk mening obrutna larmtråden i en ledning alltid består av jämförelsevis korta längder. I varje sektion går koppartråden från övervakningsutrustningen till den längst belägna punkten, vänder och går i tillbaka till utrustningen. Larmtrådens fram och retur är placerad i fjärrvärmeledningen och det finns två sätt för detta: Slutet system eller tvåtrådssystem, där fram och retur ligger i samma fjärrvärmerör. Vid den längst bort belägna punkten av slingan kopplas de två trådarna i fjärrvärmeröret ihop med varandra. Det betyder att hela slingan ligger i ett och samma mantelrör. Fjärrvärmeledningen har därför en slinga i framledningen och en andra slinga i returledningen. 7 För att den oisolerade koppartråden skall kunna fungera som givare för övervakningssystemet i en sektion bör det inte finnas några avbrott eller dåliga kontakt i skarvarna mellan varje rörlängd eller detaljs koppartrådar. Av detta skäl bestämmer man en så kallad slingresistans för att kontrollera att den sammansatta larmtråden i sektionen är hel. 17

Larmcentral Kanal 1 Kanal 2 Larmtråd Figur 2 Figure 2 Principskiss av ett slutet system eller tvåtrådssystem. Illustration of the connecting principle in a so-called closed or two-wires system. Öppet system eller entrådssystem, en koppartråd i fjärrvärmens framledning kopplas ihop med en koppartråd i fjärrvärmens returledning. Öppet betyder i detta sammanhang att man måste gå utanför manteln på fjärrvärmeledningarna och i mark för att koppla ihop slingan. Systemlösningen innebär att övervakning kan ske på i princip dubbelt så lång sträcka med dubbelt fjärrvärmerör jämfört med ett slutet system eller tvåtrådsystem. 18

Larmcentral Kanal 1 Impedansanpassad överkoppling och slutenhet Larmtråd Ej inkopplad koppartråd Figur 3 Figure 3 Principskiss av ett öppet system eller entrådsystem. Illustration of the connecting principle in a so-called open or single-wire system. En vanlig utformning av övervakningsutrustningen är som resistansmätare. När denna resistans sjunkit tillräckligt, vilket är följden av att isoleringen blivit tillräckligt blöt, avger utrustningen ett larm till övervakningen av fjärrvärmenätet. Det finns även övervakningutrustning som i stället för att mäta isolationsresistans arbetar enligt samma principer som en pulsekometer men är fast monterad. 6.2 Fjärrvärmerör och larmtråd Fjärrvärmerör och komponenter som marknads- och saluförs i Sverige och som innehåller larmtrådar av typen 2 st 1,5 mm 2 oisolerade koppartrådar ingjutna i rörisoleringen för öppna eller slutna larmsystem tillverkas av följande företag: Alstom Power Flow Systems AB A/S Dansk Rörindustri, Star Pipe ISOPLUS Fjernvarmeteknik A/S KWH Pipe Sverige AB Lögstör Rör Sverige AB Powerpipe Systems AB 19

System med sluten larmtrådskoppling används av de flesta fabrikaten som till exempel CWA Systems AB och Wideco i Borås AB, medan det öppna är fabriksbundet till ALSTOM. I den följande sammanställning, tabell 1, redovisas uppgifter erhållna från tillverkare och leverantörer av fjärrvärmerör med koppartråd som givare för ett övervakningssystem. Tabellen baseras på leverantörsuppgifter från 2001. Av tabellen framgår att det förekommer några skillnader i det förfarande som rekommenderas i tillverkarnas anvisningar för att sammanfoga och förlägga koppartråden i fjärrvärmeskarven. Genomgående föreskrivs kontaktpressning vid sammanfogningen av koppartråden. En leverantör rekommenderar förutom kontaktpressning att även skarven löds. För att öka arean hos larmtråden som väts av vatten vid ett läckage fästs till exempel en hygroskopisk filt eller en skena runt koppartråden. Filten eller skenan hindrar att PURisoleringen fäster på koppartråden och möjliggör att fukten kan fördela sig över en längre sträcka. 20

Tabell 1 Förläggning av larmtråd. Källa Projektresultat. Table 1 Methods to place a copper wire in District Heating piping. FABRIKAT X = Föreskrivs Öppen ALSTOM Power Flowsystem AB GEOGRAFISK FÖRLÄGGNING INTERN FÖRLÄGGNING Överkoppling av larmtråd Typ av distansering Distans Metod för skarvning Inomhus Utomhus Typ av larmuppkoppling Sluten Mellan rör Inom rör Mellan rör Inom rör med aktivator 1) Filt Skena Bygel Se anm. Pressning Lödning X X X X X X b) X d) X X Lögstör Rör 2) X X X X c) X c) X X KWH Pipe AB ii) X X X X X c) X Power Pipe Systems AB Isoplus Fernvarmeteknik a/s Star Pipe a/s Dansk rörindustri X X X X X X (X) X X X X c) X c) X a) X c) X c) Uppgifter har ej erhållits från tillverkaren 1) Med aktivator avses att distansen är konstruerad med avsikt att förstärka känsligheten för larm och lokalisering av fukt. 2) Endast dansk monteringsanvisning (ÅF-SIFU 1995) a) Enbart i filt (ÅF-SIFU, 1995) b) Enbart på kopparledaren (ÅF-SIFU, 1995) c) I samråd med beställare (ÅF-SIFU, 1995) d) Placeras enbart på den förtennade koppartråden 21

6.3 Larm- och övervakningssystem De larmsystem som använder koppartråd i fjärrvärmeledningen som givare och som anges i tabell 2 nedan har utvecklats specifikt för fjärrvärmesystem, dels för att indikera fukt och larma för fuktinträngning, dels för att lokalisering av detsamma. Med undantag för System StateView från Stateview AB är de produkter som redovisas avsedda för en kontinuerlig övervakning av en ledningssträcka. När ett gränsvärde överskridits levererar produkterna en signal till ett mätinsamlingssystem. Tabell 2 Table 2 Larmsystem med larm för fuktinträngning och/eller lokalisering Källa: Projektresultat. A summary of available supervisory systems for leak detection and/or leak localization. Företag Larm för fuktinträngning Larm för fuktinträngning och lokalisering Alstom Power Flow Systems AB Feldetektor, Felfinnare CWA Systems AB CWA 6000, CWA 9000 Fjärrvärmeservice i Örebro AB PipeControl Kulvertlarm 20 PipeControl Kulvertlarm 11, 12 och 13 G. Swedoff AB Kulvertlarm 112 ISOPLUS Fjernvarmateknik A/S Isoplus Digital M24 Stateview AB 1) PipeGuard 1004 System StateView (ej avsedd för fast installation) Vitec Energy AB Läckagelarm 1262 (Predictor) Larmenhet LP4 Wideco i Borås AB LC753, LC755, LC756 och LC756-2 Mätdosa 754 MDI LC758 MDI och LC758-2 MDI RCB Controller KabelRadar 1) tidigare namn MITTEL PRODUKTER AB Felfinnaren (Alstom), CWA 9000 (CWA System AB), Isoplus Digital M24 (ISOPLUS Fjernvarmeteknik I/S) och KabelRadarn (Wideco AB) är liksom System StateView från StateView AB baserade på en pulsekometerfunktion och möjliggör att lokalisera en felaktighet längs en övervakad ledningssträckning. De fyra första är avsedda för en kontinuerlig övervakning och har en stationär installation medan System StateView är en transportabel utrustning utvecklad och framtagen för applikationen fjärrvärme. System 22

StateView kan dock kopplas upp via GSM-nätet och fungera som temporär fjärrövervakning. Uppgifter av teknisk karaktär tekniska prestanda samt presenterade larmgränser och mätområden för de olika fabrikaten framgår av tabell 8 och tabell 9 i avsnitt 8.2 Gränsvärden. Det finns även samarbeten etablerade mellan tillverkare och leverantörer av fjärrvärmeledningar och tillverkare av övervakningssystem. KWH har ett samarbete med CWA System AB, medan Power Pipe System AB, Lögstör Rör Sverige AB, ISOPLUS A/S och A/S Dansk Rörindustri (Starpipe) har utvecklat ett samarbete och saluför Wideco AB system även om ISOPLUS också har ett eget system. Alstom Power Flow Systems AB arbetar med eget utvecklat system liksom Stateview AB som har utvecklat och saluför System State View. 6.4 Mätinstrument för lokalisering av fukt Det finns också ett antal generella instrument av typen ekometer, pulsekometer, pulsreflektometer på marknaden för lokalisering av fel i starkströmledningar, kommunikationsledningar etc som är lämpade för fuktlokalisering. Som exempel på tillverkare eller fabrikat kan nämnas Biccotest, Tektronix, Riser-Bond och Baur. Att granska dessa generella instrument har ej ingått i föreliggande uppdrag. 23

7 Fysikaliska förutsättningar Mätmetoderna och därmed systemen baseras på att elektriska egenskaper, förändringar av och kring ett system med, oisolerad koppartråd, PUR-isolering, aktivator samt medierör registreras när vatten kommer in i systemet. I princip finns inga aktiva komponenter i rör eller nedgrävda i mark. Undantaget är de installationer i ALSTOMs öppna system där en impedansanpassad överkoppling mellan rören kan förekomma. De mätningar som är aktuella är att bestämma slingresistans, isolationsresistans (överslag) för koppartråden, resistansen mellan koppartråd och mediarör samt den karakteristiska impedansen 8 längs ett ledningsavsnitt. Nedan ges en översikt och beskrivning av de fysikaliska grunderna för de olika mätningarna och underliggande principerna för larm- och övervakningssystemen. Syftet med avsnittet är att klargöra de olika metodernas tekniska förutsättningar innan den insamlade litteraturen och erfarenheter från fält redovisas. Tekniken för larm- och övervakningssystem och för lokalisering av fukt är mer eller mindre direkt överförd till fjärrvärmetillämpning från att ha tillämpats inom el, både stark- och svagström som tele. 7.1 Slingresistansen Målsättningen med bestämningar av slingresistansen är en kontroll av att larmtråden är hel. Mjukglödgad koppartråd, som används som givare, har ett värde för resistiviteten på 17 10-3 Ω mm 2 /m (17 10-9 Ωm) vid 20 C. Resistiviteten är temperaturberoende med en temperaturkoefficienten på 0,39 procent per C, se Tabell 3. Tabell 3 Table 3 Resistansen för en mjukglödgad koppartråd med tvärsnittsarea 1,5 mm 2 som funktion av temperaturen The resistance of an annealed copper wire with a 1,5 mm 2 cross-section as a function of temperature. Temperatur C Resistansen ohm per 100 meter 20 1,17 40 1,26 60 1,36 80 1,47 Dimensionsändringar eller ofullständiga skarvar mellan larmtrådar medför att slingresistansen för larmtråden kommer att bli högre än den för en heldragen tråd. 8 I elkraftsammanhang kallas denna för kabelimpedansen. 24

7.2 Isolationsresistans Isolationsresistansen och isoleringens resistans definieras och är i fysikalisk mening som två skilda egenskaper. Liksom luft är PUR-isoleringen inte bara ett termiskt isoleringsmaterial utan även en elektrisk isolator. Det finns knappast några fria elektroner eller joner som kan delta i ledningen av ström. En isolator som PUR är ett dielektriskt material som karakteriseras av: o elektriska resistiviteten o elektriska permitiviteten (dielektriska konstanten) o genomslagshållfastheten, det vill säga det spänningsfall över materialet vid vilket materialets förmåga att stå emot en statisk uppladdning bryts ned. I de efterföljande avsnitten beskrivs dessa fysikaliska begrepp. Elektriska resistiviten är normalt mycket hög och det kan vara svårt att bestämma den noggrant genom en likströmsmätning. Mätningar kan genomföras genom att ladda upp systemet som en kondensator och bestämma läckströmmen. Mätningar av resistansen på ett och samma isoleringsobjekt kan ge olika resultat vid olika mättillfällen (Hellström, 1980). I många praktiska sammanhang räcker det med att konstatera att den elektriska ledaren, larmtråden i detta fall, är tillräckligt väl isolerad. Det man mäter i praktiken är isolationsresistansen för denna koppartråd till en annan ledare till exempel fjärvärmeledningens medierör, eller till jord. Vid mätningen används en isolationsprovare (megohmmeter eller megger ), ett instrument som är anpassat till höga resistanser. En hög spänning används, 1 till 5 kv. Mätutrustningen regelbundet kontrolleras och kalibreras för att visa rätt värde och, i förekommande fall, att batterierna har tillräcklig laddning. Det är även viktigt att även mätsladdarna kontrolleras och att en bra jordpunkt används vid mätningen. 7.3 Isoleringens resistans I många sammanhang karakteriseras ett dielektriskt material med hjälp av en pålagd växelspänning, varvid den så kallade komplexa permitiviteten erhålls. Materialet kan representeras som parallellkopplade resistanser och kapacitanser. Resistansen svarar inte enbart mot ren ledning utan även mot andra förlustmekanismer såsom polarisation (von Hippel, 1954). Många material har en molekylstruktur som gör dem till dipoler, till exempel vatten, och det kan ta en viss tid för molekylerna att omorientera sig en pålagd spänning. Kapacitansen för materialstycket och resistansen beror ofta på den pålagda spänningens frekvens. 25

Figur 4 Figure 4 Ekvivalent elektriskt schema (a) för ett dielektriskt material och motsvarande fasdiagram (b). Equivalent electrical diagram for a dielectric material (a) and corresponding phase shift diagram (b). Om en växelspänning, 2 V sin ωt, läggs på materialet där ω definieras som svängningens vinkelfrekvens (vinkelhastighet) blir det kapacitiva bidraget till strömmen I c = jωcv och det resistiva bidraget I R = -ji tan δ, där δ definieras som förlustvinkeln. Normalt är resistiva bidraget mycket litet och I c är det dominerande bidraget, I I c. Förlustfaktorn tan δ beror på konduktiviteten: tan δ = k / (ωε 0 ε r ) där ε 0 är dielektriska konstanten för vakuum (8,85 10-12 F/m) och ε r den relativa dielektriska konstanten hos materialet. Totala strömmen genom isoleringen uttrycks som: I = jωc 0 V (ε r - j ε r tan δ) Alltså, ur mätningar av förlusterna i isoleringen kan isoleringens resistans bestämmas. 7.4 Materialdata för isoleringen Några uppgifter om den elektriska resistiviteten för torr PUR-isolering har inte kunnat hittas inom ramen för denna utredning. Litteraturuppgifter för olika polymera material, i till exempel Tefyma eller von Hippels monografi, antyder att värdet för resistiviteten finns i ett intervall på 10 5 till 10 15 Ωm. 26

Dessa värden gäller för ett kompakt material. I verkligheten är PUR-isolering ett skummat material med betydligt lägre densitet än materialet PUR. Resistiviteten för den skummade PUR-isoleringen är en funktion av de ingående materialens resistivitet, blåsningmedlet, PUR och vatten, samt av geometrin. Med geometri avses storlek, storleksfördelning, inbördes placering av gascellerna i isoleringen, PUR-skelettets utseende etc. Elektriska resistivitetens värde för luft anges av CRC Handbook som 4 10 13 Ωm (Weast, 1977). I referenslitteratur brukar normalt inte resistiviteten för vatten anges utan i stället anges konduktiviteten. I tabell 4 visas variationsbredden på konduktiviteten och resistiviteten för olika vattenkvaliteter. Tabell 4 Table 4 Konduktivitet och resistivitet för olika vattenkvaliteter. Conductivity and resistivity of water with different salt contents. Vattenkvalitet Konduktivitet (ms/m) Resistivitet (Ωm) Avjoniserat vatten 0,01 10 5 Spädvatten till fv-nät < 1,0 > 10 3 Ytvatten 25 40 Havsvatten 1000 4000 1 0,25 Dessa värden skall jämföras med värdet på 17 10-9 Ωm för metallisk koppar och luftens värde på 4 10 13 Ωm. Resistiviteten hos avjoniserat vatten är för övrigt tillräckligt hög och dess dielektriska egenskaper lämpliga för att vatten skall vara intressant som elektriskt isoleringsmaterial i elektriska kablar. Försök har även gjorts för denna tillämpning 9 (Malik m fl, 1997). Dielektricitetskonstanten är dimensionslös och dess funktion kan lättast förstås genom dess förhållande till andra variabler i en förhållandeekvation. Genom att definiera förhållandet mellan kapacitansen hos en kondensator för ett visst dielektrikum med kapacitansen hos samma kondensator med luft som har dielektricitetskonstanten 1 erhålls den relativa dielektricitetskonstanten k e. 9 Den praktiska svårigheten är att upprätthålla god kvalitet på vattnet i en vattenfylld kabel. Inläckage av salt vatten, syre kan ge snabba korrosionsangrepp och funktionsproblem. 27

Tabell 5 Table 5 Relativa dielektricitetskonstanten för vatten, luft och PUR-isolering. The relative dielectric constant for water, air and PUR-based insulation. Material Relativa dielektricitetskonstant, k e Luft 1 Polyuretanisolering 1,2 Vatten 100 C 56 Vatten 70 C 64 Vatten 20 C 80 Genomslagshållfastheten är det spänningsfall över materialet vid vilket materialets förmåga att isolera upphör. Definitionsmässigt är det en materialegenskap då ett homogent spänningsfält lagts över dielektriska materialet. I praktiken är det ett inhomogent och lokaliserat genombrott där bland annat geometrin och inhomogeniteter i elektriska fältet har betydelse. För gaser har tryck, temperatur, fuktighet (vattenhalt) betydelse. I praktiken är de värden som redovisas ett medelvärde över flera mätningar. 28

Exempel För att exemplifiera genomslagshållfastheten anges i figuren nedan, överslagsspänningen som funktion av avståndet mellan två sfäriska elektroder i luft. (Kuffel E,1985) 45000 40000 35000 Break down voltage V 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Gap spacing [mm] Paschen kurva vid överslag i luft vid 20 C. [14] The Paschen curve for dielectric breakdown of air at 25 o C. [14] Det är dock flera parametrar som lufttryck, luftfuktighet, temperatur och elektrodernas utformning som påverkar överslagsspänningens storlek. Sambandet kan approximativt även anses gälla för CO 2. Vanligen har isolationsmaterial som oljor eller polymera material högre genomslagshållfasthet än luft. Litteraturuppgifter om genomslagshållfastheten hos kompakta polymera material med en täthet av ca 1000 kg/m 3 ger den ett värde i ett intervall 10-20 kv/mm. Genomslagshållfastheten är den egenskap av PUR-isoleringen som gett förutsättningarna för att använda den metod som idag används och som specificerats för kontroller vid tillverkning och montage av rör och rörkomponenter. För en diskussion av elektriska överslag i olika material hänvisas till till exempel Malik m fl (Malik m fl, 1997). 29

7.5 Larm- och övervakningskrets PUR-isoleringen i fjärrvärmerör och rörkomponenter kan i elektriskt hänseende betraktas som ett oändligt stort antal parallellkopplade resistanser och kapacitanser mellan larmtråd och stålrör. Om en spänning läggs mellan koppartråd och stålrör fås en RCkrets 10 enligt Figur 5. U mät R mät I Larmtråd U R C R C Medierör Figur 5 Figure 5 Principschema för ett enkelt larmsystem. Schematics of a supervisory moisture detection system. Genom att lägga en likspänning 11 mellan larmtråd och stålrör blir det möjligt att mäta isoleringens resistans. Den uppmätta resistansen kan då illustreras som summan av ett oändligt antal parallellkopplade motstånd, R [Ω]. Den totala resistansen kan då tecknas som 1/R tot = 1/R + 1/R + 1/R +.. +1/R För att undvika risken för punktkorrosion arbetar de flesta larmsystem med en lågfrekvent växelspänning, det vill säga man mäter isoleringens impedans Z [Ω]. Denna är avhängig av isolermaterialets totala resistans, den pålagda spänningens frekvens, kapacitansen per meter larmtråd och antalet meter tråd. För en torr isolering kan kondensatorinflytandet märkas redan vid frekvenser under 50 Hz. Isoleringens impedans kan tecknas formelmässigt med följande enheter. 10 Observera diskussionen av resistivitet och förlustfaktor i avsnittet 7.3 Isoleringens resistans. 11 Larmenheter som baseras på likspänning bör frånkopplas fjärrvärmerörets larmtrådar då larmenheten har larmat för fukt. Närvaro av vatten ger upphov till en materialvandring som kan ge risk för punktkorrosion på grund av likspänning genom fuktstället. (Molander, 1983) För att undvika materialvandring bör den positiva polen läggas på stålröret. 30

Z = 1 1 R 2 +( 2 л f C ) 2 [Ω] (1) Där f = växelspänningens frekvens [Hz] 1/R = 1/R + 1/R + 1/R +..1/R, R = resistans, på motsvarande sätt som ovan [Ω]. C = C 1 + C 2 +..C, C = kapacitans [F] Den totala kapacitansen kan också uttryckas som C = k c L där k c = kapacitansen per meter larmtråd [F/m] L = larmtrådens längd [m]. För torr isolering skall isoleringens totala resistans R vara mycket hög, varför dess invers 1/R blir nära noll och kan försummas i uttrycket för impedansen. Formeln för impedansen kan skrivas om som: Z = 1 / (2π f k c L) [Ω] När vatten tränger in i isoleringen mellan medierör och larmtråd påverkar det såväl resistans som kapacitans för materialet. En lokal minskning av resistansen påverkar resistansen för hela sektionen eftersom resistanserna är parallellkopplade. En lokal ändring av kapacitansen, vilket är en konsekvens av vattnets högre dielektricitetskonstant, har mycket liten effekt på ledningens totala kapacitans. Detta har också bekräftats med praktiska försök (Rundström, 1983). När resistansen minskar, ökar den elektriska strömmen genom isoleringen. Om informationen om strömmen över kretsen, som mäts som en spänning över ett mätmotstånd, kommer upp till ett förinställt gränsvärde och skickas vidare i övervakningssyfte erhålls ett enkelt larmsystem. Vissa larmutrustningar använder även den uppmätta resistansen. Formlerna ovan ger ytterligare information: o Frekvensen i larmsystemets växelspänning har betydelse för impedansen, och därmed en avgörande betydelse för gränsvärdet, det vill säga larmgränsen. Om man vill mäta aktuell impedansnivå, eller isolationsresistansen med en isolationsprovare 31

är det viktigt att veta vilken mätspänningsfrekvens larmsystemet arbetar med. Ju högre frekvens, desto lägre är impedansen. Ett lågohmigt fel kan brännas till ett högohmigt fel av isolationsprovarens höga spänning 12, vilket försvårar lokaliseringen av felstället med en pulsekometer, se nedan. o Ju längre sträckan är, desto lägre är impedansen. Om data är givna för impedans, larmnivå, frekvens och kapacitans per meter larmtråd kan anläggningens larmgräns uppnås, trots att isoleringen är torr (Bodin m fl, 1986) om en maximal trådlängd överskrids. 7.6 Mätningar med pulsekometer Vid lokalisering av fukt används i regel en pulsekometer eller en impulsreflektometer 13. Principen för detta instrumentet är att en elektrisk puls - en spänning mellan koppartråden och medieröret skickas ut på koppartråden och svaret från tråden registreras. Spänningspulsen, som skapar ett elektriskt fält i sin omgivning (PUR isoleringen), laddar och tömmer kapacitanserna (materialets dielektriska egenskaper) i isoleringen. Varje gång larmtrådens egenskaper eller isoleringens egenskaper förändras reflekteras en del av pulsen tillbaka till instrumentet. Det är samma princip som för radar. Pulsen färdas längs koppartråd med en hastighet som beror på isoleringens egenskaper. De två parametrar som är karakteristiska för pulsekometertekniken är den karakteristiska impedansen, Z o och vågutbredningshastigheten, V f. 7.6.1 Den karakteristiska impedansen Den karakteristiska impedansen mellan koppartråden och medieröret i fjärrvärmeledningen motsvarar den så kallade kabelimpedansen i starkströmkablar. Det är impedansen för isoleringen mellan larmtråd och en ledare, medieröret eller jord. Approximativt kan den karakteristiska impedansen beräknas som för en enkel ledare parallell över ett jordplan enligt följande samband: Z 0 = 60 k e ln 2h r (2) k e = relativa dielektricitetskonstanten, [ ] h = avståndet mellan ledarens centrum och jordplanet (medieröret) [m] 12 Uppgift från handböcker om felsökning i elkablar (Hellström, 1980, Clegg, 1993). 13 På engelska: TDR, Time-Domain Reflectometry. Fortsättningsvis används begreppet pulsekometer för denna mätteknik. 32

r = ledarens tvärsnittsradie [m]. Parametrarna åskådliggörs även i Figur 6. Förändringar i dielektricitetskonstanten, som kan ha orsakats av att vatten trängt in i isoleringen eller av att avståndet mellan koppartråd och jordplan varierar, ger således variationer i den karakteristiska impedansen. Exempel Om vi utgår från ett exempel att en oisolerad koppartråd - givaren med en area av 1,5 mm 2 - i en fjärrvärmeledning är ingjuten i PUR-isolering och placerad 15 mm från och parallellt med medieröret blir den karakteristiska impedansen Zo = 200 Ω. Vid en förändring med 5 mm åt ena eller andra hållet ändras den karakteristiska impedansen ± 10 %. Ledare, koppartråd d h k e relativa dielektricitetskonstanten Jordplan Figur 6 Figure 6 Enkel ledare över jordplan. Illustration of the relation between a conductor and ground. 7.6.2 Vågutbredningshastighet Vågutbredningshastigheten, som är den hastighet varmed en elektrisk signal förflyttar sig längs larmtråden, förhåller sig som omvänt proportionell mot kvadratroten ur den relativa dielektricitetskonstanten för isoleringen. Sambandet kan tecknas enligt följande formel. 33

V f = c k e (3) där V f = vågutbredningshastigheten [m/s] C = ljushastighet = 3 10 8 m/s k e = relativa dielektricitetskonstanten [ ] Hastigheten på signalen i tråden förändras således när den passerar olika medium med olika värde på den relativa dielektricitetskonstanten, oberoende av avståndet till jordplanet. En koppartråd genom ett homogent medium ger en bestämd vågutbredningshastighet. Tidsavståndet mellan den utsända signalen och den reflekterade representerar det dubbla avståndet till defekten eller förändringen. Eller annorlunda uttryckt, L = V f *t/2, (4) där L = avståndet till den förändring i karakteristiska impedansen som ger ekot [m] V f = vågutbredningshastigheten [m/s] t = tidsskillnaden mellan tidpunkt för utsänd och reflekterad signal [s]. Här bör påpekas att den karakteristiska impedansen och vågutbredningshastigheten även kan påverkas av rördimension och medietemperatur på så sätt att jordplanet, det vill säga medieröret, inte plant utan krökt. Likaså är dielektricitetskonstanten temperaturberoende. 7.6.3 Signaler och reflexer Pulser och flanker Från ekometern skickas en signal ut på ledaren, koppartråden. Två typer av signaler förekommer. I föreliggande rapport benämns de puls respektive flank beroende på signalens utseende. Pulsens och flankens utseende framgår av figur 7. Pulsen har en form av en halv sinusvåg. Genom att välja olika pulsbredder erhålls olika egenskaper på mätinstrumentet. Med pulser med låg energi finns det möjligheter att se vattenfilmer eller vattensamlingar med kort utbredning, men däremot blir räckvidden relativt kort. Genom att moderera pulsen kan räckvidden ökas eller minskas och i detta sammanhang uppstår en kompromiss av vad man vill uppnå lång räckvidd och låg upplösning alternativt kort räckvidd och hög upplösning. Tillverkarna av mätinstru- 34

menten har förvalda pulsbredder som ställs in beroende av vilket mätområde längd som skall mätas. Flanken har en form som kan beskrivas som en fyrkantsvåg. Den består av en stegspänning med en kort stigtid som behåller sin toppspänning hela den inställda mätperioden för att därefter återgå till ursprungsnivån. Alstom Power Flow System AB fasta övervakningssystem (Felfinnare) arbetar med denna teknik. Pulsbredd Stigtid Mätperiod Mätperiod Figur 7 Figure 7 a) Puls b) Flank Typsignaler. A schematic illustration of the signal pulses used in TDR for leak localization. Båda fallen innebär att förändringar i kretsens karakteristiska impedans registreras, men med olika typer av reflexer. I dagsläget finns ingen branschstandard för dessa instrument och vid dokumentation av bilder är kurvorna ej enkelt jämförbara. Reflexer Pulsen eller signalen dämpas under det att den färdas längs tråden därför att dess energi tas upp av isoleringen. En del av pulsen eller flanken reflekteras då pulsen träffar på ett stycke isolering med andra dielektriska egenskaper, det vill säga en förändring i larmtrådens karakteristiska impedans Z 0, enligt formel 2 ovan. I Figur 8 nedan visar en fjärrvärmeledning där larmtråden kopplats samman med stålröret via en resistans vid trådslutet. 35

Ledare, koppartråd U puls Z R = Z 0 0 Jordplan, medierör Figur 8 Figure 8 Principskiss av fuktindikeringssystem där pulsreflektometri används. Illustration of the principle for a supervisory moisture detection system where TDR is used. De beteckningar som vänds i figuren är U puls = den utsända signalen [V] Z o = Isolermaterialets (kretsens ) karakteristiska impedans [Ω] R = Slutresistans [Ω]. Kopplas mellan larmtråd och stålrör Sambandet mellan reflekterad och utsänd puls skrivs som där 1 P 1 U puls (reflekterad) U puls (utsänd) = R-Zo R-Zo = P 36

Man talar om seriefel eller shuntfel: o Ett avbrott på koppartråden innebär ett seriefel (öppen krets) och pulsens reflex kommer tillbaka med samma tecken på elektriska potentialen som den utgående signalen. o Om slutmotståndet R, se figur 8, mellan larmtråd och medierör har samma värde som den karakteristiska impedansen Z o erhålls ingen ekobild, reflektionen att utebli, det vill säga U puls (reflekterad) = 0. o tt fel i isoleringsmaterialet (PUR-isoleringen), t ex orsakad av en vattenbrygga mellan koppartråden och den andra ledaren (stålröret, eller jord i vissa fall) är ett kontaktfel eller shuntfel och potentialen för reflexen får motsatt tecken. Storleken på reflexen beror på felets storlek, det vill säga lite fukt eller en liten övergångsresistans i skarven mellan larmtrådssektioner syns knappast. Ett stort fel, till exempel avbrott i larmtråden eller isolering indränkt i mycket salt vatten syns tydligt. Med en karakteristisk impedans på cirka 200 Ω borde ett seriefel synas endast om resistansen är över några hundratal ohm (Clegg, 1993) och ett shuntfel, till exempel vatten i isoleringen, behöver leda till en resistans som är mindre än några hundra ohm för att synas. 14 På en bildskärm erhålls ekobilder som i figur 9, varvid löptiden kan mätas och avståndet till felet kan beräknas enligt ekvation 4. Avstånd (L) Avstånd (L) Mätområde Mätområde a) Puls b) Flank Figur 9 Figure 9 Idealiserade ekobilder av puls och flanksignaler, avstånd till fel. Ideal echos of the two types of signal pulses above. 14 Erfarenheten från referenslagring är att man kan ofta se skador med betydligt mindre resistansavvikelse än några hundra ohm vid ett seriefel: Ett tiotal ohm kan räcka för att det skall gå att lokalisera felet. Vid shuntfel kan mindre än några hundra ohm stämma när det gäller kortslutning/låg isolation, eller om fukten är av typen spaltfukt. Vid lite större fuktmängder kan skador synas från cirka 10-15 Mohm, i vissa fall högre. 37

Impedansavvikelser Bredden på signalen har betydelse för hur impedansavvikelsen kommer att synas på en bildskärm och utskrifter från instrumenten. I figur 10 åskådliggörs skillnaden i utseendet på de olika typerna av signal vid en impedansförändring. 200 A 1 150 B 200 200 A 150 B 200 A 2 0 Mätområde a) Puls b) Flank Mätområde Figur 10 Idealiserade ekobilder av puls- och flanksignaler, impedansavvikelser. Figure 10 Ideal echos of the two types of signal pulses showing impedance differences. Med puls erhålls avvikelsen som ett eko där impedansförändring(a 1 ) 200 Ω/150 Ω börjar och återgår sedan till nollinjen (A 2 ) fram till att nästa impedansförändring (B) 150 Ω/200 Ω börjar. Med flank erhålls avvikelsen som ett steg nedåt där impedansförändring(a) 200Ω/150Ω börjar och får en lägre nivå och behåller den ända tills nästa impedansförändring(b) 150Ω/200Ω börjar. Rundström diskuterar teorier för att ta hänsyn till och korrigera för att olika larmfabrikat (Rundström, 1983). I bilaga E till Rundströms rapport diskuteras de i korrigeringen antagna vågutbredningshastigheterna samt karakteristisk impedans för en enkel ledare ovanför ett jordplan. Av detta framgår betydelsen av larmtrådens diameter och avstånd till stålröret (jordplan) för att reducera antalet störmoment vid läcklokalisering. Ekobild och vågutbredningshastighet kan även påverkas av rördimension och medietemperatur, varför man vid varje läcklokalisering bör kontrollmäta från en mätpunkt så nära läckstället som möjligt. 38

I praktiken kommer sällan bilden av puls från instrumentet och svar från larmtråden att vara så tydlig som i exemplen i litteraturen. Signalen dämpas, flera reflexer stör varandra, brusnivån 15 blir högre. 15 Litteraturen om fellokalisering i elkablar anger att närvaron av vatten i isoleringen kännetecknas av en brusig reflex (Clegg, 1993). 39

8 Försök, tester och gränsvärden Från omkring år 1977 fram till år 1991 publicerades rapporter från FoU-arbeten som finansierats av bland annat Stiftelsen för Värmeteknisk Forskning (Värmeforsk) och dåvarande Byggforskningsrådet (BFR). Den äldsta dokumentationen som identifierats är en marknadsinventering från år 1977 och den första jämförande testen av olika fabrikat genomfördes på Studsvik AB i samband med test av fjärrvärmeledningar. Resultaten publicerades år 1980, varför försöken torde ha varit en följd av den tidigare nämnda marknadsundersökningen. Under senare tid har forskningsaktiviteten inom området varit begränsad. Detta beror troligen på att tekniken i slutet av 1980-talet har bedömts vara en kommersiell teknik och att det hade utvecklats en praxis för både teknik och system. Den statliga finansieringen av denna typ av försök upphörde i stort sett i slutet av 1980-talet. Den sista större utredningen inriktat på ämnet redovisades 1986. Indirekt har ämnets berörts genom att vattenkvaliteter diskuterats i en rapport om inläckage av vatten genom otät mantelrörskarv 16 (Bergström, Nilsson och Sällberg, 2001). Parallellt har även undersökningar genomförts av företagen som tillverkar larmsystem eller fjärrvärmerör. Under senare år har inga utredningar utförts för att klarlägga frågeställningar inom ämnet. Den utveckling som ändå tros ha utförts kan ha skett hos tillverkare av instrument och övervakningssystem. Utvecklingen har då inriktats mot att tillämpa och förfina tekniken, i första hand lokalisering av läckage. Den har främst bestått i att lösa problem kring enskilda frågor och positionering kring en praxis eller tekniklösning snarare än att finna branschgemensamma lösningar. Erfarenheterna som då erhållits har integrerats i den kommersiella produkten och de anvisningar som finns utarbetade för dess handhavande. Energiföretag, tillverkare och företag som utvecklat fjärrvärmerör och larmsystem har också lagt ned mycket arbete på larm- och övervakningssystem men av de intervjuer som gjorts, för att komplettera svaren i det frågeformulär som tagits fram inom uppdraget, har det generellt visat sig att få genomförda arbeten dokumenterats. Av intervjusvaren framgår att det underlag och den dokumentation som beskriver hur och under vilka förhållanden undersökningen är gjord är bristfällig och spårbarheten går förlorad. Likaså saknas uppgifter om instrument och instrumentnoggrannhet. Generellt innebär detta förhållande att relevansen i enskilda mätningar kan ifrågasättas och att resultat från enskilda mätningar inte kan sammanställas för till exempel att få ett större statistiskt underlag för utvärdering och slutsatser. Frågeformuläret har skickats till tillverkande företag av såväl fjärrvärmerör som fuktövervaknings- och mätsystem, energiföretag, montage och läcksökning företag entreprenörer. Ingen i gruppen energiföretag har redovisat tester och försök utförda i laboratoriemiljö alternativt resultat från försök genomförda i fält. Orsaken till detta kan vara att testerna inte uppfyller kraven på spårbarhet som efterfrågats eller att de personer som genomfört försöken har slutat inom företaget och att dokumentationen på detta sätt inte finns kvar. Flera energiföretag har redovisat instruk- 16 Vattenläckage genom otät mantelrörsskarv, Svensk Fjärrvärme FOU 2001:51 40

tioner för installation av kulvertlarmsystem som komplettering till Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser 17. 8.1 Försök och tester De undersökningar som rapporterats har behandlat följande frågor: o inverkan av medierörets rostskikt på isolationsresistansen i torrt och fuktigt tillstånd o långtidseffekter av PUR-hud på larmtråd och medierör o tester av larmskena av PUR med NaCl inkluderande aktivatorns ytstorlek o inverkan av byggfukt (fukt i fjärrvärmerörens ändytor) o vattenupptagningsförmåga och urlakning av elektriskt ledande joner (hygroskopisk filt, PUR- och saltindränkt skena) vid 83 o C o mätning av resistansen mellan tråd och medierör nedsänkta i vatten som funktion av vattenkvalitet och exponerad längd o undersökning av överslagspänning mellan koppartråd och stålrör i PUR-isoleringen o oxidering av larmtråd och medierören om de utsätts för vatten i isoleringen o korrosion i system med likspänning o drag- och brottprov på skarvade larmtrådar undersökning av skarvningsmetod o experimentell mätning av löphastigheter o simulering av läckor och tid till läckageindikation o jämförande test mellan några elektroniska larmsystem i samband med test av fjärrvärmeledningar Av de rapporter som samlats in innehåller få rekommendationer om lämpliga gränsvärden för larmsystemen. Funktionen hos ett larm- och övervakningssystem är att övervaka en sektion av ett fjärrvärmenät, känna av närvaron av fukt och larma när fukt förekommer. Den huvudsakliga frågan är därför om systemet har erforderlig känslighet för fukt. En konsekvensfråga är om ett utslag i övervakningssystemet som ger ett larm är tillräckligt betydande för att kunna lokaliseras med pulsekometern. 8.1.1 Slingresistans Rundström och Schleimann-Jensen har undersökt hållfastheten i koppartrådar och skarvmetoder i olika utföranden genom bland annat drag- och bockprov (Rundström och Schleimann-Jensen, 1984). Resultaten påvisade inte några större mekaniska svagheter i skarvar eller trådar. 17 Svensk Fjärrvärme, FVF D:207 Fuktövervakning Tekniska bestämmelser för fuktövervakning i fjärrvärmekulvert, Februari 2002. 41

8.1.2 Fuktdetektering Enkla överväganden om isoleringens impedans, se tidigare avsnitt 7.5, leder till slutsatsen att fuktens närvaro kommer att märkas först på isoleringens resistans, vilken mäts med växelström med låg spänning. Fuktens påverkan på kapacitanserna i mätningar med växelspänning må vara betydande, men eftersom dessa kapacitanser är parallellkopplade är känsligheten låg. Detta har också bekräftats i praktiska försök (Rundström, 1983). Av betydelse för funktionen är således inverkan av fukt eller vatten på isoleringens resistans och inverkan av ytskiktet hos medierör och larmtråd. Materialdata för PUR och för vatten har återgivits ovan. Den elektriska konduktiviteten hos vatten är en funktion av antalet elektriska joner i vattnet (salthalten) ju fler joner (högre salthalt), desto större värde har konduktiviteten. Medan vatten i marken kring fjärvärmeledningar har en jämförelsevis hög salthalt, kan vattnet i medieröret ha en betydligt lägre konduktivitet om det är avsaltat och avgasat. Se även Faktarutan Vattenkvaliteter i fjärrvärmenät. 42

FAKTARUTA Vattenkvaliteter i fjärrvärmenät Förutsättningarna för en låg invändig korrosionsnivå i ett fjärrvärmenät är att fjärrvärmevattnet har ett lämpligt ph-värde, en låg halt av löst syre samt en låg elektrisk konduktivitet (en låg salthalt). Fjärrvärmevattnets kvalitet beror på behandlingen av vattnet som cirkulerar i ledningarna och av tillsatsvattnet som tillförs nätet för att kompensera för förluster. Råvatten eller renvatten (till exempel dricksvatten) av tillräcklig god kvalitet kan användas under förutsättningen att behovet av tillsatsvatten är lågt. Är systemet tätt kommer korrosionen att avstanna när syret i vattenvolymen har förbrukats. Det innebär att en minsta behandling är att justera ph till ett värde i intervallet 9-10 och att vidta åtgärder för att undvika tillförsel av syre till vattnet. Valet av vattenkvalitet och av behandling av vattnet till fjärrvärmenätet styrs i hög grad av tillgången till vatten och av systemfrågor. I praktiken kan förhållanden i fjärrvärmesystemet, till exempel i produktionsanläggningen, kräva en högre vattenkvalitet, t ex avsaltat vatten. Det kan vara praktiskt att använda detta för att, dels slippa ha två olika vattenbehandlingsanläggningar, dels undvika skador i produktionskretsen om fjärrvärmevattnet skulle råka läcka över dit. Detta innebär att fjärrvärmevattnets kvalitet i svenska näten varierar ganska mycket. I små anläggningar används avgasat råvatten, avhärdat om tillgängliga vattnet är så pass hårt att beläggningar på värmeväxlare kan befaras. Konduktiviteten är jämförelsevis hög. Då nätet kopplade till en kraftvärmeanläggning fylls det med avgasat, avsaltat vatten, till exempel pannvatten. I det förra fallet har vattnet samma konduktivitet som råvattnet eller renvattnet. I det senare fallet har tillsatsvattnet samma konduktivitet som kraftvärmeanläggningens vatten. Inläckage av vatten från sekundärsystemen eller från kundanläggningar innebär ett tillskott av vatten med högre konduktivitet. System som spädmatas med avsaltat vatten kommer därför att ha vatten med en något högre konduktitvitet än tillsatsvattnet. Fjärrvärmevattnet kommer därför att a priori ha en konduktivitet mellan cirka 0,01 ms/m, ett riktvärde för högtryckspannor, och cirka 25 ms/m vilket motsvarar ett salt ytvatten. Eftersom lut eller eventuellt annat alkaliseringsmedel doseras till vattnet för att justera ph (samt möjligen även andra kemikalier som till exempel syrereducerande medel eller pyranin) är lägre gränsen, 0,01 ms/m, en något för låg uppskattning. Uppgifter om behandling och konduktivitet för fjärrvärmevattnet har begärts från ett tjugotal fjärrvärmesystem. Ett rimligt intervall för fjärrvärmevattnets konduktivitet är alltså 1-50 ms/m. Konduktivitet för fjärrvärmevattnet (ms/m) och behandling av tillsatsvattnet. Källa Projektresultat Conductivity of District Heating water (S/m) and water treatment equipment used System Fjärrvärmevattnet normalvärde Fjärrvärmevattnet börvärde Tillsatsvattnet normalvärde Tillsatsvatten börvärde Tillsatsvatten, behandling Göteborg 11 Inget Blandat stadsvatten och avsaltat vatten Ljungby 40 600 Luleå 3 3,5 1 1 Avsaltning och kemisk avgasning Jämtkraft 10 10 Avhärdat Växjö 12 1 0,2-0,5 Totalavsaltning Hallstahammar 30 26 Västerås ca 10 1 0,2-0,7 Totalavsaltning Helsingborg ca 4 3-10 1 högt värde på grund av inläckage i fjärrvärmesystemet. 43

I som benämnts orienterande försök har Rundström och Schleimann-Jensen sänkt ned en fjärrvärmerörsattrapp, ett plattjärn, en koppartråd och distanselement emellan, till olika djup i en behållare med vatten av varierande konduktivitet. Även om resultaten inte direkt kan överföras till det verkliga systemet, PUR-isolering indränkt i vatten med olika konduktiviteter, demonstrerar de omfånget i det konduktivitetsintervall som gäller för larm- och övervakningssystemet, Figur 11. 100000 59 ms/m 16 ms/m 4,5 ms/mm 0,12 ms/m 10000 ohm 1000 100 10 1 0 10 20 30 40 50 60 Längd i vatten, cm Figur 11 Resistansmätningar för fjärrvärmerörsattrapp i vatten. Figure 11 Measurements of the resistance for model District Heating piping in water. För ett vatten med hög konduktivitet är resistansen i uppställningen låg, men för ett avsaltat vatten, den översta kurvan, är resistansen betydligt högre. Det antyder att systemets känslighet för fukt är betydligt lägre för ett avsaltat vatten i medierören än för ett vatten som trängt in från omgivande mark eller för ett fjärrvärmevatten som bara avhärdats. Det är också en återkommande fråga i debatten över larmgränser. Det som kan för övrigt noteras i figuren är att ju längre sträcka som exponeras för vatten, desto lägre resistans, även om sambandet inte är särskilt stort. För att få upp känsligheten för fukt kan man försöka se till att tillräckligt mycket elektriskt ledande joner tillförs till det vatten som trängt ut från medieröret för att vattnets låga konduktivitet inte blir ett hinder. Genom att skapa en större våt yta mellan vatten och koppartråd eller större fuktpåverkad volym ökas också känsligheten. En teknik är att införa ytterligare en komponent aktivator - i skarven mellan fjärrvärmerör och larmtråden. Dessa kan utgöras av en hygroskopisk filt eller skena. Även försök med saltpreparerade larmskenor har också genomfört. Rundström och Schleimann-Jensen jämförde objekt utrustade med en aktivator preparerad med salt respektive objekt utan, det vill säga vanlig PUR-isolering, med avseende på vattenupptagningsförmåga och urlakning av elektriskt ledande joner. Provbitar med en bestämd volym urlakades under 24 timmar i vattenvolym med känd begynnelsekonduktivitet och vid temperaturen 44

83ºC 18. Efter 24 timmar bestämdes mängden urlakade joner och vattenupptagningsförmågan. Det konstaterades att den saltpreparerade aktivatorn hade avgivit flest joner, följd av den hygroskopiska filten och sist vanlig PUR-iolering. Vid högre temperaturer kan PUR-isoleringen förväntas avge ytterligare joner genom hydrolys och bidra till en snabbare urlakning av joner, och därmed till en högre konduktivitet för vattnet. Ur en analys av försöken ovan drogs slutsatsen att den då använda larmgränsen 120 Ω krävde betydande mängder fukt om vattnet har normal låg konduktivitet och om ingen larmaktivator används. Till detta bör dock tilläggas att i utredningen har inte konduktiviteten hos utifrån kommande vatten diskuterats. Ur korrosionssynpunkt ifrågasattes dock användandet av kloridjoner (NaCl) som aktivatorsalt. Riskerna för lokal korrosion med avseende på urlakade kloridjoner observerades, speciellt vid läckage genom manteln eftersom syre då tillförs till korrosionsprocessen. Olika systemlösningar för larmskenor med natriumklorid som salt har studerats vid företagsinterna utredningar. Resultaten från dessa försök är inte relevanta då sådana larmskenor inte förekommer på marknaden idag. Produkten som sådan togs tidigt bort från marknaden. Sambandet mellan resistansen och karakteristiska impedansen för fuktig isolering har undersöktes i ett orienterande försök med hjälp av en isolerskål av mineral i vilken vatten injicerats (Rundström och Schleimann-Jensen, 1984). Resultatet av detta försök visade att larmgränsen kan väljas till minst 1,0 kohm. För larmenheter som mäter isoleringens impedans med en pålagd växelspänning bör även en högsta tillåtna larmgräns sättas om den reella larmgränsen för fukt skall bli oberoende av den i övrigt torra kulvertens längd (kapacitans). Den maximala larmgränsen rekommenderades till max larmgräns 2500/f kω där f är den pålagda växelspänningen frekvens (Rundström och Schleimann-Jensen, 1984). I en senare rapport ändrades rekommendationen till 3000/f kω. Detta samband torde ge en tillräcklig marginal för att undvika falsklarm på grund av det kapacitiva bidraget till den uppmätta impedansen. Det bör observeras att rekommendationen är längdberoende. Rekommendationen är satt utifrån praktiska erfarenheter från felsökning där det visat sig att det största avståndet mellan två larmenheter inte bör överstiga 1000 meter. Rundström och Schleimann-Jensen redovisar en rekommendation på gränsvärde för system med och utan larmaktivator: Larmaktivator: Hygroskopisk filt larmgräns 120 ohm eller pulseko (larmtråden bör läggas ca 15 mm från medieröret för att ge karakteristiska impedansen ett värde på 200 Ω). Ingen aktivator: skena minst 1,0 kω. I frågan om fuktens utbredning och systemets känslighet ingår även frågan om byggfukt, det vill säga den fukt som tagits upp av isoleringen innan ledningen monterats fär- 18 Denna temperatur hade valts med tanke på de dåvarande årsmedeltemperaturerna i fjärrvärmenäten. 45

digt. Ett enstaka försök har genomförts i laboratorium av Bodin m fl (Bodin m fl, 1987). Vid detta försök preparerades proven genom att fjärrvärmerörets ändytor låg tre veckor i 20ºC vatten (± 2ºC), varefter montage genomfördes i direkt anslutning till att fjärrvärmeröret togs upp ur vattnet. Efter skarvningen mättes PUR-skummets impedans under fem dygn och jämfördes med den hos tre skarvar som förvarats torrt. Inga skillnader kunde iakttas mellan de torra skarvarna och den fuktiga skarven: uppmätta värden låg på samma nivå. En tolkning kan vara dels att den höga andelen slutna celler utgör gott hinder för vattenupptagning om vattentemperaturen är låg, dels att förändringarna av kapacitansen inte är mätbara vid lokal fuktinträngning. Byggfuktens inverkan redovisas dock av Ljungqvist m fl inte med avseende på larmfunktion utan med avseende på PUR-skummets kvalitet (Ljungqvist m fl, 1987). Isolationsresistansen beror inte endast på den torra eller våta PUR-isoleringens egenskaper, utan även på de övergångsresistanser som finns i gränsytorna mellan isoleringen och såväl medierör som larmtråd. Detta har till exempel påpekats av Rundström och Schleimann-Jensen. I fyra företagsinterna utredningar har tester genomförts för att få en uppfattning inverkan av olika parametrar som rostens påverkan på ledningsförmågan, inverkan av oxidering av larmtråd och rörytor om de utsätts för vatten, inverkan av PUR hud på larmtråd och medierör etc. I det test som genomförts för att studera inverkan av rostens påverkan på ledningsförmågan konduktansen [ms/cm] som definieras som inverterade värdet av resistansen [kω] vid fukt har olika prov genomförts, dels på blankslipat yta, dels på ett rostangripet medierör. Det noterades i testrapporten att medieröret var rostskyddsmålat med en elektriskt isolerande färg och så länge färgen var intakt kunde inte larm erhållas även om kulverten var helt vattenfylld. Resistansmätningar på torr yta gav hög resistans vilket visar att rost i torrt tillstånd är en bra isolator men att minsta fuktmängd på rostyta absorberades snabbt och rosten blev elektriskt ledande. Även försök har genomförts för att bedöma skumningsresultaten kring skenan. Vid dessa försök konstaterades att vid skumningen har skenan lyft från stålröret i alla punkter utom där tejp suttit samt att PUR-isoleringen har varit porös mellan skena och stålrör. Vidare konstaterades att den momentana höjningen av isolationsmotståndet efter skumning troligen kan förklaras av att ett PUR-skikt bildas mellan skena och stålrör och att denna fungerar som isolator. I ytterligare ett test med larmtråd med PUR-hud har den relativa resistansförändringen uppmätts som funktion av tiden. Tråden har i detta fall varit nedsänkt i ett vattenbad med temperaturen 50 ºC. Avståndet mellan larmtråd och medierör var konstant. Mätningarna pågick under en månad och den relativa resistansförändringen som var 1 då mätningen påbörjades uppmättes till 0,15 vid perioden slut. Vid högre temperaturer erhålls förmodligen ett snabbare förlopp, men man konstaterar att tendensen är tydlig. Under mätningarna mättes dock inte eventuella förändringar i vattnets konduktivitet. I en test från 1987 mättes impedansen mellan koppartråd och medierör bland annat för att studera inverkan av: 46

vattnets konduktivitet PUR-hud på larmtråd respektive mediarör aktivatorns ytstorlek larmtråd med strumpa av glasfiber Mätningarna genomfördes så att ett specifikt avstånd mellan larmtråd och medierör ställdes in och aktuell kapacitans och resistans avlästes liksom vattnets konduktivitet. Larmtrådarna och medierörer var nedsänkt i ett vattenbad och längderna skulle motsvara förhållandena vid en fjärrvärmeskarv med 0,5 meter mellan rörändarna. Konduktiviteten på vattnet var cirka 10 ms/m. Försöket i detta fall avspeglar en helt vattenfylld fjärrvärmeskarv. I de fall som PUR isolering har ingått i försöken har detta varit som ett tunt ytskikt för att studera inverkan av gjuthud på larmtråd och medierör. Resultaten från provet visas i nedanstående tabell. Tabell 6. Resultat från försök med ytbeläggningar. Table 6 Results from experiments where different surface treatments were used. Provuppställning Uppmätt resistans, Ω Blankt mediarör, D y 114 mm Larmtråd 72 Blankt mediarör, D y 114 mm Larmtråd med strumpa 940 Blankt mediarör, D y 114 mm Larmtråd med PURhud 11 000 PURskum på mediarör, Dy Larmtråd 300 114 mm Platt järn 0,5 m * 0,02 m Larmtråd 180 Tråd Ø 2,1 mm Larmtråd 1300 Följande kommentarer gavs till de erhållna resultaten. Vattnets resistans är den parameter som minst inverkar på det totala isolationsmotståndet mellan medierör och larmtråd. PUR-hud på larmtråden ökar resistansen avsevärt. En skyddande glasfiberstrumpa på larmtråden ger en klar förbättring av ledningsförmågan. Orsakerna till detta anges vara att PUR-huden inte fäster lika bra mot strumpan som mot naken larmtråd. 8.1.3 Överslagspänning mellan koppartråd och stålrör i PUR-isoleringen I Tyskland har ett isolationstest genomförts för att studera överslag mellan koppartråd och stålrör i ett fjärrvärmerör med polyuretanisolering (Stadtwerke Bielefeld GmbH, 1999). Resultatet har i ett provprotokoll delgivits WG11. I den följande figuren 12 redo- 47

visas överslagsspänningen som funktion av avståndet mellan koppartråden och stålrör, isolertjockleken. Som jämförelse visas även Paschens kurva för överslag i luft mellan två sfäriska elektroder (Kuffel och Zaengl, 1984), se tidigare avsnitt 7.4. Paschens ekvation kan även gälla som en approximation även för den tidigare använda drivgasen CO 2. Skillnaderna i geometri och material i de båda försöken gör att resultaten inte är jämförbara. Paschens kurva är konstruerad utifrån överslag mellan två sfärer. Även luftfuktighet, tryck och temperaturer är parametrar som påverkar resultatet. 45000 Överslagsspänning [V] 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 a b 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Avstånd mellan elektroder [mm] Figur 12 Överslagsspänning som funktion av avståndet mellan två elektroder a) luftgap mellan två sfäriska elektroder i luft med temperaturen 20 C och b) avstånd mellan koppartråd och stålrör i ett fjärrvärmerör med PUR isolering. Figure 12. Dielectric breakdown voltage as a function of distance between two electrodes. Curve a): air gap between two spherical electrodes in air at 20 o C and curve b): distance between a copper wire and the steel pipe in a DH piping with PUR insulation. Erfarenheten från försök med kompakta polymera material är att genomslagsspänningen ligger mellan 10-20 kv per mm. Den låga genomslagshållfastheten för PUR som erhållits i försöken (Stadtwerke Bielefeld GmbH, 1999) i förhållande till Pachens kurva är inte trovärdig och nya försök bör genomföras för att verifiera resultaten. Dessa försök bör genomföras med aktuell geometri och kan utföras med luft och PUR-isolering med olika avstånd mellan tråd och medierör. 48

Slutsatsen av resonemanget ovan är emellertid att resultatet från tester i samband med tillverkning och montage med 5 kv respektive 1 kv ger en uppfattning om tråden ligger an eller i omedelbar anslutning till stålröret. Resultaten visar att det är relativt små marginaler för att koppartråden skall komma så nära stålröret att det vid temperaturrörelser i ledningen, rörelser i mark etc skall ge upphov till en eventuell indikation till kortslutning mellan koppartråd och stålrör. För att kunna verifiera att avståndet mellan larmtråd och medierör är minst 10 mm, enligt den standard som föreslås, krävs mycket hög spänning eller andra mätmetoder, se även avsnitt 10 Förslag till tester och försök. 8.1.4 Fuktlokalisering Löphastigheten hos olika ledare har studerats av Rundström och Schleimann-Jensen, det vill säga larmtråd samt elkablar som användes som överkopplingar (Rundström och Schleimann-Jensen, 1984). På grund av skillnader i elektriska egenskaper i det omgivande materialet är löphastigheten betydligt högre i fjärrvärmerör än i elkablar. Experimentellt har skillnaden uppmätts till cirka 30 60 procent högre. Rundström och Schleimann-Jensen påtalar att ett lämpligt värde på larmgräns är en avvägning mellan önskemål om små fuktmängder vid larm och möjligheter att med pulsekometermetoden lokalisera läckan. Frågeställningen blir således: Vilket är sambandet mellan resistansen och karakteristiska impedansen för en fuktig isolering? Ett antal larmenheter har undersökts av Rundström med avseende på larmgränser och hysteres, larmgränsen för slinga samt även vågutbredningshastigheten V/2, vilken diskuterades för hopkopplade system (Rundström, 1983). 8.1.5 Erfarenhet i full skala och i fält Ett antal försök har genomförts i pilotskala på nedgrävd ledning (Idebro m fl, 1980). I den diskussion som följt påpekades att flera faktorer spelar in vid ett läckage för tiden till larm. Det sägs att det kan ta avsevärd tid innan inläckande vatten når larmtråden och stålröret. Om man också betänker att det kan behövas fukt längs koppartråden på en sträcka på cirka 0,4 meter ökas tiden ytterligare. Det är bara i denna rapport som fuktutbredningen längs en larmtråd diskuteras. För att studera vatteninträngningens inflytande på impedansminskningen har prov och mätningar gjorts på tre olika fabrikat av fjärrvärmerör under simulering av yttre och inre läckage (Rundström och Schleimann-Jensen, 1984). I en provuppställning har även en fjärrvärmerör med fyra larmtrådar studerats. Vidare har fjärrvärmerörens hopkopplingsmöjligheter studerats genom att koppla samman fjärrvärmerören från tre fabrikat till en gemensam sluten larmtrådsslinga. Slingans pulsekobild har sedan iakttagits, vidare har slingan använts för att få ett grovt samband mellan karakteristisk impedans (eko) och resistansen i ett fuktställe. I samma provtillfälle simulerades även läckor i en försöksuppställning. Detta gjordes genom att nipplar anslöts axiellt mitt på skarvhyl- 49

sorna. Till nipplarna tillfördes under tryck färgat vattenledningsvatten. Under ett antal driftsperioder bevakades impedansförändringen manuellt och genom inkopplade larmenheter. Liknande läckförsök har även gjorts på Energiverken i Göteborg (LEL 1982). Dokumentation från detta försök har emellertid inte gått att finna. Det bör noteras att tiden till larm inte bara bestod av larmaktivatorernas egenskaper utan också av skarvisoleringens egenskaper som densitet och vattenupptagningsförmåga men också av läckagevägarna i form av spalter i skarven. Vid jämförande resultat drogs slutsatsen att läckagevägarna har ett avgörande inflytande på tiden till larm. Bodin med flera har analyserat larmnivåer (impedans) i fält (Bodin m fl, 1986). Resultaten visade att den då vanligast förekommande larmnivån 30 kω knappast var tillräckligt hög för att ge en nöjaktig täckning av förekommande inläckage av fjärrvärmevatten. Mätningarna har gjort vid inifrån kommande läckage. Resultatet visar att en högsta impedans på 60 kω krävs för att täcka 80 procent av alla så kallade svetsläckor på grund av att fjärrvärmevattnet i många nät är avluftat och avsaltat. Undersökningen har gjorts med en bärbar pulsekometer. Resistansen mellan larmtråd och stålrör har också mätts i modellförsök (Bergström, 2001). Bland annat visades att det kan vara tillräckligt med en tunn vattenfilm i hålrum för att ledningsmässigt förbinda ståltråd och larmtråd och ge signal om låg resistans. En faktor som ökar resistansen är den oxidering som sker med tiden av både larmtråd och stålrör, likaså har andra faktorer som temperaturen och hur stor mängd joner som finns löst i vattnet betydelse. Se FAKTARUTAN Vattenkvaliteter i fjärrvärmenät i avsnitt 8.1.2. Då larmtråd och stålrör står i kontakt med varandra genom vattnet har temperaturen på vattnet betydelse för den uppmätta resistansnivån. En högre vattentemperatur gör att resistansen minskar. Bergström har även experimentellt och beräkningsmässigt visat att resistansnivån kan variera som en konsekvens av andningseffekten vid ett läckage. Andningseffekten uppstår när temperaturen i ett fjärrvärmerör varierar och ett hålrum står i förbindelse med markvatten via t ex skadat mantelrör. Andningseffekten innebär att vatten pumpas in och delvis torkas ut i hålrummet i takt med att temperaturen varierar. Effekten blir att övervakningssystemet vid vissa perioder ger larm men under andra perioder ger systemet inte någon larmindikering. På sikt kommer dock skarven att vattenfyllas och ge ett kontinuerligt larm. Simulering av inre läckage har även genomförts. Vid inre läckage är lakvattnets konduktivitet av avgörande betydelse för resistansminskningen. Vanliga värden på fjärrvärmevatten i de olika fjärrvärmenäten framgår i ovan refererade FAKTARUTAN. 50

8.1.6 Hur står sig resultaten Vad är det för förändringar som har skett sedan dessa försök har genomförts och som kan påverka och förändra des slutsatser som dragits. I princip ser vi två förändringar som: Det är idag en annan typ av drivgas i PUR-isoleringen än vad som fanns när ovanstående försök och tester genomfördes. Eftersom den senaste större utredningen är daterad 1986 har samtliga genomförda försök gjorts med PUR isolering med freon som drivgas. Undantaget är modellförsöken för vattenläckage genom otät mantelrörskarv (Bergström 2001) Tabell 7 Table 7 Tidsperioder för olika typer av drivgaser för tillverkning av PUR isolering i fjärrvärmerör. When were different foaming gases used to manufacture PUR insulation in District Heating piping. Drivgas för tillverkning av PUR isolering i fjärrvärmerör Freoner CO 2 och mjuka freoner Cyklopentan Använd för tillverkning under tidsperioden Före Montrealprotokollet 1987 användes hårda freoner, till exempel CFC 11 som blåsmedel vid tillverkning av PURisolering. Protokollet ledde snabbt till olika lagar i olika länder och successivt fasade tillverkarna ut CFC11 ur tillverkningen. Slutprodukten av den cyklopentanblåsta isoleringen innehåller cirka 70 % CO 2. Under en mellanperiod CO 2 introducerades som blåsmedel. Parallellt med CO 2 förekom även mjuka freoner som blåsmedel. Idag användes företrädesvis någon form av pentan vid tillverkning av PURisolering för fjärrvärmeledningar och rörkomponenter. Slutprodukten av den cyklopentanblåsta isoleringen innehåller cirka 70 % CO 2. Möjligheterna idag är mycket större att samla in, lagra, bearbeta och analysera data. Detta innebär att större datamängder hanteras och möjligheter att under längre tidsperioder samla in data för att upptäcka förändringar. 51

8.2 Gränsvärden I standardiseringskommittén CEN/TC107/WG11:s standard pr EN 14419 finns anvisningar om att tillverkningskontrollen av detaljer skall bestå av elektrisk kontrollmätning av larmtråden samt isolationstest (CEN, 2001). Följande riktvärden anges: o Larmtrådsmätning (slingtest) skall ske vid <24 V och <100 ma. o Isolationstesten av rördelarna med 1000 V mätspänning i minst 1 minut och resistansvärdet får inte understiga 500 MΩ. Vidare finns krav på att mätinstrumentet för testen skall innefattas av EN 61557-2. Vid motsvarande kontroll i fält, det vill säga när fjärrvärmeröret levererats och mottagningskontroll vidtar är testspänningen sänkt till 24 V med hänvisning till larmsystemtillverkarens gränsvärden vad gäller resistansvärden. Dock finns en not om att praktisk erfarenhet visar att det elektriska motståndet bör vara över 10 MΩ per 1000 meter tråd. Inget av dessa förslag har relaterats till grundläggande försök vid oberoende institutioner etc. Avseende tillverkningsgeometri föreslås av CEN/TC107/WG11 att larmtrådarna skall minst vara 10 mm från medieröret. För att säkerställa en god funktion av övervakningssystemet skall tillverkaren utveckla och beskriva en testmetod för tillverkningskontrollen av larmtrådens placering som medger att förutsättningarna uppfylls för övervakning och inmätning av skada. De gränsvärden som anges i Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser för fuktövervakning i fjärrvärmekulvert är i allmänhet hårdare än vad som finns i standardförslaget ovan varför en harmonisering måste till stånd. Gällande gränsvärden enligt de Tekniska bestämmelserna är en isolationsresistans av > 1000 MΩ vid 1000 V för varje rör och rördel som sammankopplas. Efter montage och isolering är godkänt värde minst 10 000 MΩ (1 kv) per 1000 meter larmtråd 19 beräknat under antagandet att varje rör och rördel är 10 m i genomsnitt. Detta är ett gränsvärde som skall uppnås senast inom 24 timmar vilket är en skärpning i förhållande till tidigare utgåva då godkänt värde skulle uppnås inom den tid som fjärrvärmerörleverantören angav, dock maximalt fyra veckor. Temporärt kan lägre isolationsvärden erhållas direkt efter skumningen. Slingresistansen skall kontrolleras kontinuerligt och godkänt värde skall vara 1,1 till 1,4 Ω per 100 meter tråd. Godkänt värde gäller för 1,5 mm 2 koppartråd 20. De föreslagna värden har valt med hänsyn till tekniska och praktiska möjligheter samt med hänsyn till personsäkerhet. 19 Verknligt värde beräknas enligt formeln 1/R tot = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3. + 1/R n, där R är isolerresistansen i respektive rör och rördel. 20 Temperaturen för godkänt värde är ej specificerad. 52

Gränssvärdena för larmnivåerna har successivt ändrats. Värdet på den resistans som utlöser larm har i allmänhet sänkts från 120 Ω till flera olika larmnivåer 60, 30, 15 och 5 kω för att kompensera för olika vattenkvaliteter (Bolin et al, 1987). För inläckage av fjärrvärmevatten som ofta har en låg strömledande förmåga bör larmnivån ligga på 60 kω speciellt för system utan aktivator (filtar och skenor). Vidare föreslogs att larmsystemet borde ha minst tre larmnivåer vilket gav en möjlighet till att registrera hastigheten med vilken resistansen förändras. Anledningen till höjningen är att isoleringens kvalitet förbättrats. Då larmgränserna höjs, kommer den torra fjärrvärmerörisoleringens kapacitans få ett allt större inflytande på den registrerade impedansen för isoleringen och det kan i extrema fall innebära att larm kan erhållas för ett torrt ledningsavsnitt om ledningen är lång och tillverkaren valt en högfrekvent spänning. Detta har teoretiskt utretts (Bolin et al, 1987) och resultatet sammanfattas i avsnitt tidigare 7.5 Larm- och övervakningskrets. Från ÅF-SIFU har följande tabell hämtats avseende elektrisk kontroll av fjärrvärmerör. Denna har kompletterats med avseende på erhållna uppgifter från tillverkare av larm och övervakningssystem. De kontroller och gränsvärden gäller för att kraven för att övervakningssystemet skall larma finns beskrivna i tidigare avsnitt 5 Statusbedömning av larmtrådar. Dessa krav sammanfattas i tabell 8. Tabell 8 Kontroller och gränsvärden (Svensk Fjärrvärme, 2002). Table 8 Checks and limit values prescribed by the Swedish District Heating Association. Isolationsresistans/mätspänning/enhet Slingresistans/enhet Tillverkning Ej angiven Ej angiven Mottagning Se montage Se montage Montage 1000 Mohm/1kV/rördetalj 1.1-1.4 ohm/100m Överlämning 10 Mohm/1kV/1000m tråd 1.1-1.4 ohm/100m Driftövervakning 10 Mohm/1kV/1000m tråd 1.1-1.4 ohm/100m På grund av att det finns komponenter i systemen är det ej tillrådligt att utföra isolationsmätning med högre spänning än vad som föreskrivs av leverantören, i annat fall skulle man kunna använda en högre mätspänning utan att skada varken kulvert eller larmfunktioner. Därför rekommenderas att man för de system som så tillåter att använder en utrustning som har en mätspänning på 1000 V vid isolationtester. Den kan i vissa fall underlätta upptäckt av tråd som ligger mot medieröret. 53

Tabell 9 Kontrolltabell vid montage. Källa Bearbetad version av grunduppgifter från ÅF-SIFU. Table 9. Check table for assembly of District Heating network. Source: updated summary by ÅF-SIFU. FABRIKAT ELEKTRISK KONTROLL OKULÄR KONTROLL Gränsvärden Larmslinga Isolation Avstånd mellan tråd och medierör Läge i prefab. Rör Färg Antal Rekommenderad maximal längd Rekommenderat värde per 100 m Minvärde/ trådlängd Mätspänning Prefab. Rör Skarvar Stålrör Koppar Standard ALSTOM Power Flowsystem AB 1000 m d) 1.1 Ω Ej ang Ej ang. 15 mm 15 mm Kl 10/02 olika 2 c) Lögstör Rör i) f) 1.4 Ω >2000 MΩ/ rördetalj Min 1000 V Ej ang. Ej ang. Kl 09/03 Kl 09/03 olika 2 KWH Pipe AB f) 1.35-1.65 Ω 200 kω/ 2000 m Ej ang Ej ang. Ej ang Kl 09/03 lika 2 Powerpipe System AB 2000 m 1.3 Ω 10MΩ/ 1000 m Ej ang Ej ang min 15 mm Kl 10/02 lika 2 Isoplus Fernvarmeteknik a/s f) 1.4 Ω 10MΩ/ 1000 m Min 1000 V Ej ang Ej ang Kl 10/02 Kl 09/03 vid ovalt dubbelrör Kl 10/02 Kl 09/03 vid ovalt dubbelrör lika 2 Star pipe a/s dansk rörindustri Uppgifter har ej erhållits från tillverkaren i) Endast dansk monteringsanvisning c) Ej i prefabricerade T-stycken d) Vid fast impulsreflektometer ca 500 m f) Beroende på larmutrustning (ÅF-SIFU 1995) 54

Tabell 10 Övervakningssystem och larmcentraler för kontinuerlig fuktövervakning. Källa: Projektresultat. Table 10 Supervisory systems and alarm units for a continuous monitoring of moisture. Företag Produktnamn Funktion 1) Mätmetod Presenterade larmgränser och mätområden Alstom Power Flow Systems AB Felfinnare Inmätning lokalisering av fukt Pulsekometer med kodad puls Larmgräns:Zo 200 Ω ± 20% Detektor Larm av fukt i mätavsnitt Fasförskjutning Larmgräns: 120 Ω ± 20 % CWA Systems AB CWA 9000 Inmätning lokalisering av fukt Pulsekometer Larmgräns: uppgift saknas 4 nivåer CWA 6000 Larm av fukt i mätavsnitt Impedansmätning (växelspänning, 50 Hz, Vpp ej angivet) Larmgräns: 8-15-30 kω (resistivt) motsvarar enligt. tillverkare: ca 200 kω vid likspänningsmätning Fjärrvärmeservice i Örebro AB PipeControl Kulvertlarm 20 PipeControl Kulvertlarm 11, 12, och 13. 1) Automatisk övervakning om annat ej anges. Larm av fukt i mätavsnitt Impedansmätning (växelspänning, Hz, Vpp ej angivet) Mätvärdesinsamling av fukt i mätavsnitt Impedansmätning (växelspänning, Hz, Vpp ej angivet) Larmgräns: 0-200 kω Mätområde: 0-500 kω 55

Tabell 10, forts. Övervakningssystem och larmcentraler för kontinuerlig fuktövervakning. Källa: Projektresultat. Table 10, cont. Supervisory systems and alarm units for a continuous monitoring of moisture. Företag Produktnamn Funktion 1) Mätmetod Presenterade larmgränser och mätområden G. Swedoff AB K112, K112S, S112S1 Larm av fukt i mätavsnitt Impedansmätning Larmgräns: 9-60-200 kω (växelspänning 2 Hz, 5 Vpp ) ISOPLUS Isoplus Digital MS4 Inmätning lokalisering av Pulsekometer och Mätområde: 50 kω 20 MΩ Fjernvarmateknik A/S fukt och mätvärdesinsamling. (växelspänning, Hz, Vpp ej Impedansmätning angivet) Stateview AB System StateView Inmätning lokalisering av fukt. Manuell insamling. Fjärrövervakning via modem. Pulsekometer, slingresistans, Impedansmätning (växelspänning 5 Hz, 5 Vpp) Mätområden: Slingres: 0-999 Ω AC-resistans: 0-9999 kω Spänning: 0-999 mv PipeGuard 1004 Mätvärdesinsamling av fukt Slingresistans, Se ovan i mätavsnitt, justerbara larmgränser sätts i fjärrövervakande dator. Impedansmätning och spänning. (växelspänning 5 Hz, 5 Vpp) 1) Automatisk övervakning om annat ej anges. 56

Tabell 10, forts. Övervakningssystem och larmcentraler för kontinuerlig fuktövervakning. Källa: Projektresultat. Table 10, cont. Supervisory systems and alarm units for a continuous monitoring of moisture. Företag Produktnamn Funktion 1) Mätmetod Presenterade larmgränser och mätområden Vitec Energy AB LP4 Larm av fukt i mätavsnitt och analog utgång för mätvärdesinsamling. Impedansmätning (växelspänning 88 Hz, 3 Vpp) Larmgränser: 1-5-25 och 150-170 kω Wideco i Borås AB Prediktor 1262 Larm av fukt i mätavsnitt och analog utgång för mätvärdesinsamling. LC753, LC755, LC756 och LC756-2 Larm av fukt i mätavsnitt, justerbart larmgränsmotstånd. Mätdosa 754 MDI Larm av fukt i mätavsnitt, manuell insamling LC758 MDI och LC758-2 MDI 1) Automatisk övervakning om annat ej anges. Larm av fukt i mätavsnitt, justerbart larmgränsmotstånd., samt manuell insamling Impedansmätning (växelspänning 11 Hz, 3 Vpp) Impedansmätning (växelspänning Hz, Vpp ej angivet) Impedansmätning (växelspänning Hz, Vpp ej angivet) Impedansmätning (växelspänning, Hz, Vpp ej angivet) Larmgränser: 1-5-25 och 150-170Ω Larmgränser: 1-1000kΩ Larmgränser: 1-1000kΩ 57

Tabell 10, forts. Övervakningssystem och larmcentraler för kontinuerlig fuktövervakning. Källa: Projektresultat. Table 10, cont. Supervisory systems and alarm units for a continuous monitoring of moisture. Företag Produktnamn Funktion 1) Mätmetod Presenterade larmgränser och mätområden Wideco i Borås AB RCB Controller Larm av fukt i mätavsnitt, justerbara larmgränser sätts i fjärrövervakande dator. KabelRadar Inmätning lokalisering av fukt, justerbara larmgränser sätts i fjärrövervakande dator. 1) Automatisk övervakning om annat ej anges. Impedansmätning (växelspänning Hz, Vpp ej angivet) samt kapacitans- och spänningsmätning Pulsekometer för referenskontroller i övrigt som RCB Controllern Mätområden: Resistans: 1kΩ-50 MΩ Kapacitans: 2000 pf 1 µf Spänning: -0.5V - +0.5 V Se ovan 58

9 Verklighet för larmtrådar och övervakningssystem 9.1 Användarens funktionskrav på fuktövervakning Det primära med att använda övervakningssystem är att i ett tidigt skede få reda på att det finns fuktskador i fjärrvärmeledningen. Men för att övervakningssystemet skall få en praktisk betydelse måste man även kunna lokalisera var fukten finns. Om man dessutom vet hur stor spridning skadan har och hur snabbt läckan utvecklas, kan man bedöma när skadan skall åtgärdas. Kan man dessutom avgöra om det är ett läckage i mantelröret, eller om det är medieröret har skador, vet man även hur skadan skall åtgärdas. Om alla dessa önskemål är uppfyllda har man ett övervakningssystem som ger information om: att det finns fuktskador var det finns fuktskador när dessa ska åtgärdas hur dessa ska åtgärdas För att veta att detta system ska fungera måste även larmtråden (givaren) och övriga delar som bildar det elektriska systemet vara intakt och korrekt installerad för att man ska kunna avläsa alla de parametrar som krävs för att ovan punkter ska bli uppfylla. Det innebär att man även måste skapa förutsättningar och kontrollera att: det går att mäta att en fuktskada finns det går att mäta var en fuktskada är placerad det går ur planeringssyfte att bedöma när en skada ska åtgärdas det går att fastställa arten av skada för att veta hur fuktskadan ska åtgärdas Idag inte finns någon heltäckande metod eller system som kan uppfylla alla dessa önskemål. Däremot finns det metoder och system som kan tala om att en skada inträffat och var den är placerad. Dock finns vissa begränsningar för att tala om att en fuktskada finns om medieröret är av koppar. När det gäller att bedöma när och hur en skada skall åtgärdas, är det betydligt svårare att se att någon metod eller system med säkerhet hanterar dessa. Dock kan man med erfarenhet, metodik och rätt förutsättningar bedöma när en skada skall åtgärdas. Med dagens metoder går det inte att avgöra om medieröret har skador som måste åtgärdas. Det är även mycket svårt att veta om det är ett in- eller utläckage om man inte mättekniskt kan isolera skadan, det vill säga följa skadan utan påverkan av andra skador på samma larmtråd. 59

Med de kontroller och gränsvärden som rekommenderas idag uppfylls kravet på att övervakningssystemet larmar för fukt, men det finns inga rekommendationer på kontroller eller gränsvärden för att uppfylla krav för att lokalisera fukten. Möjligtvis kan kravet på sektionering ses som rekommendation för att få en begränsad längd inom vilken fukten finns. Även en rekommendation av avstånden mellan mätpunkter kan ses som en möjlighet till att begränsa den övervakade längden. Med dagens kontroller och gränsvärden kan inte önskemålet att avgöra när och hur en skada skall åtgärdas, eftersom det ställer väldigt stora, näst intill omöjliga, krav på åtkomlighet av mätbara larmtrådar. För att hantera alla ovan punkter krävs ett stort antal parametrar som ska mätas, tolkas, sammanställas och analyseras för att ge en bild av skadan: Dessutom finns det praktiska och fysiska begränsningar som är ytterst svåra att komma runt. Bara det faktum att mätresultatet över en sträcka inte nödvändigtvis behöver bestå av en enda skada, utan det kan vara flera skador och dessutom flera skadetyper inblandade, gör det svårt att tolka mätningen. Möjligheten att sedan bedöma skadetyp och storlek på varje enskild skada är i stort sett obefintlig. 9.2 Tillämpning av dagens mätmetoder och övervakningssystem Det är möjligt att de ovanstående kravspecifikationerna önskemålen inte kan uppnås med dagens teknik. Om de rätta förutsättningar är skapade vid tillverkning och montage kan emellertid kraven för att larma för en fuktskada och framförallt att lokalisera var skadan/skadorna tillgodoses med dagen metoder. Det är därför viktigt att öka medvetenheten att man använder olika mätmetoder för att hantera de olika punkterna och att det är viktigt att skapa fältmässiga förutsättningar för alla mätmetoder för att mätresultaten ska gå att tolka. Det innebär att man måste hitta bra metoder som kontrollerar att en anläggning är utförd på ett riktigt sätt så att den kan betecknas som godkänd, eller bevakningsbar. Det finns mätmetoder för att veta att en fuktskada förekommer genom att mäta den elektroniska jonvandring 21 som uppstår när vatten lägger sig mellan larmtråd och stålrör Den kan konstateras med spänning (mv) eller med resistansmätning med låg mätspänning. När man mäter med resistans måste två mätningar utföras och polerna skiftas så att man kan upptäcka de skillnader i mätresultatet som uppstår när fukt finns. Används endast resistansmätning utan polvändning eller impedansmätning kan man inte avgöra 21 När vatten tillförs mellan koppartråd och stålrör bildas en elektrokemisk cell som kan leverera elektrisk ström till omgivningen, samtidigt som det sker en kemisk reaktion jonvandring - i cellen (en oxidation vid cellens anod, i detta fall minuspolen, en reduktion vid dess katod, i detta fall pluspolen). När cellen fungerar som strömkälla kommer den elektriska potentialskillnaden (spänningen) mellan de båda polerna att vara mindre än vilospänningen (cellens elektromotoriska kraft eller emk), dels på grund av överspänning vid elektroderna (polarisation), dels på grund av att cellens inre motstånd orsakar ett potentialfall inne i cellen. (Nationalencyklopedin) 60

om det är låg isolationsresistans/kortslutning eller fukt. Om jonvandring mäts får inte resistansen vara för låg exempelvis inte mindre än 5 kohm, eftersom detta gör att spänningen sjunker och det medför svårigheter att se skillnader i mätresultatet med resistansmätning. Med hjälp av pulskometer kan man även i vissa fall avgöra om en skada är fukt eller låg isolation/kortslutning, men det kräver en följd av mätningar (trender) och ett erfarenhet att tolka resultaten från mätningarna för att med säkerhet ge rätt analys. I praktiken innebär detta att en larmutrustning som endast mäter impedans inte kan avgöra om det är fukt. Detta gäller även vid isolationsmotståndsmätning meggning, eftersom den höga mätspänning förstör möjligheten att upptäcka jonvandring, även om man polvänder. För dessa mätmetoder måste felsökningen kompletters med en jonvandringsmätning för att veta typen av skada. Om larmtråden, förutom fukt, även har låg isolationsresistans/kortslutning, kan detta göra att jonvandringsmätningen inte går att utföra. Man kan heller inte med mätvärden avgöra om det är fukt på kopparrör eftersom det inte förekommer jonvandring av betydelse i dessa fall. Den metod som kan vara möjlig är pulsekometermätningar. Sammanfattningsvis är det relativt lätt att säga om det finns fukt i fjärrvärmerören när det gäller stålrör. Det är svårare när det gäller kopparrör. De gränser som rekommenderas, för att kunna veta att fukt finns, är endast baserade på resistansmätning med låg mätspänning och om de uppfylls kan en fuktavkänning utföras utan problem. Att hög mätspänning används är endast till för att kontrollera om det föreligger risk för kortslutning. För att veta var en fuktskada är placerad är pulsekometermätning den metod som används idag. Skadan kan konstateras om kurvbilden ger ett tillräckligt stort utslag nedåt eller en förändring i förhållande till lagrade referenskurvor. Kurvbilden ger även avståndet till skadan. Låg isolationsresistans/kortslutning ger också liknande utslag, vilket gör att det är bra om man kompletterar pulsekometermätning med jonvandringsmätning, se exempel i Figur 17-18 i Avsnitt 9.3 Exempel. Sammanfattningsvis kan konstateras att det är det relativt lätt att avgöra avståndet till en skada om skadan är tillräckligt stor. Däremot kan det vara svårt att med enbart pulsekometermätning avgöra om skadan eller förändringen är fukt eftersom låg isolationsresistans/kortslutning också ger liknande utslag. Om man däremot kompletterar mätningen med jonvandringsmätningar är det betydligt lättare. Dock kan analysen försvåras om sträckan har en kombination av fukt och mycket låg isolationsresistans/kortslutning. I dessa fall kan man kan tro att det endast är kortslutning eftersom jonvandringsmätningen inte fungerar vid låg resistans. Kontroller, gränsvärden och krav på pulsekometerutrustning som används för att lokalisera av fuktskador saknas i dagsläget. Likaså saknas gränsvärden eller kontrollpunkter 61

med avseende på larmtrådens elektriska egenskaper (karaktäristisk impedans, dämpning, överhörning m.m.) för att pulsekometermätning går att utföra. I nuläget beaktas inte eventuella toleransavvikelser med avseende på dessa parametrar. 9.3 Exempel Den nedanstående avsnitt illustreras med några exempel på bilder av pulsekometerkurvor och kompletterande mätdata som erhållits från mätningar i fält. Några exempel är enkla, medan andra är mer komplicerade. FAKTARUTA Att läsa en pulsekometerbild Blindperiod Dämpad sekundär reflex Exempel på pulsekometerbild An example of a TDR response Meter från mätpunkt Den puls som sänds ut från instrument syns längst till vänster i bilderna. Den inledande delen av kurvan är så kallad dödtid, ett inneboende drag i pulstekniken. Konsekvensen är att reflexer, orsakade av fel, med kortare löptid inte kan ses. I exemplet dränks detaljer närmare än cirka 10 meter av utgående puls. För att kunna se detaljer <10 meter kan en puls med låg energi och liten bredd användas. Shuntfel - kortslutningar eller vattenbrygga mellan koppartråd och stålrör - ger ett utslag i negativ riktning, dvs en dipp nedåt i kurvan. Bilden visar en tydlig avvikelse i den karakteristiska impendansen på mellan 90 100 meter. Instrumentet i exemplen har räknat om löptiden till ett avstånd som kan läsas av på skalan. Utöver den första reflexen syns även en svagare reflex vid 180 meter. Denna reflex är en sekundär reflex, en så kallad resonans av den första reflexen. Att reflexen är svagare beror på att energin i signalen blir mindre, pulsen dämpas av det omkringliggande dielektriska mediet. Om signalen inte helt dämpas ut kan även en tredje reflex synas på tredubbla avståndet osv. 62

De fyra figurerna som följer, figur 13-16, utgör exempel på identifiering och lokalisering av en fuktskada då skadan ger ett shuntfel med fukt mellan kopparrör och medierör eller kortslutning mellan larmtråd och stålrör. I de fyra exemplen syns utöver den första reflexen vid shuntfelet (fuktskadan) en svagare sekundär reflex. I det exempel som visas i Figur 16, Kortslutning som skulle kunna vara en fuktskada, syns även en tredje reflex på tredubbla avståndet. Mätvärden: Polspänning AC-resistans Isolationsresistans 147 mv 6010 kohm 6 Mohm Kurvparametrar: Mätområde Visuellt område Förstärkning Pulsvidd Kurvform 500 m 0-170 m 20 db 20 ns Halv sin Figur 13 Fuktskada med höga isolationsvärden. Figure 13 Moisture damage with a high value for the insulation resistance. Isolationsresistans och isolerresistansen (uppmätt med låg växelspänning) är fortfarande höga, 6 MΩ i det fall som visas i Figur 13, och skulle kanske inte alltid motivera ett larm. I pulsekometerbilden i figur 13 syns en kraftig reflex vid 63 meter. Polspänningen ger ett värde på 147 mv, vilket säger att det finns fukt någonstans på slingan och att reflexen är en trolig fuktskada. Denna reflex visade sig vara fukt som orsakats av en skada på mantelröret. 63

Mätvärden: Polspänning AC-resistans Isolationsresistans 429 mv 150 kohm 0.1 Mohm Kurvparametrar: Mätområde Visuellt område Förstärkning Pulsvidd Kurvform 500 m 0-250 m 20 db 20 ns Halv sin Figur 14 Fuktskada med normala isolationsvärden. Figure 14 Moisture damage with normal values for the insulation resistance. Exemplet som ges i Figur 14 visar tydligt att isolationsresistans och isolerresistansen (uppmätt med låg växelspänning) är låga, cirka 0,1 MΩ vid 1000 V och 150 kω med 2.5 V mätspänning, vilka är normala värden för en fuktskada. Vid mätning av polspänningen erhålls 429 mv, ett tydligt tecken på fuktskada, som utan svårigheter kan lokaliseras till cirka 93 meter på denna ledning. Mätvärden: Polspänning 375 mv DC-resistans (min) 2 kohm Isolationsresistans 0 Mohm Kurvparametrar: Mätområde 250 m Visuellt område 0-250 m Förstärkning 20 db Pulsvidd 20 ns Kurvform Halv sin Figur 15 Fuktskada med låga isolationsvärden. Figure 15 Moisture damage with a low value of the insulation resistance. I exemplet som Figur 15 åskådliggör är isolationsresistans och isolerresistansen (uppmätt med låg växelspänning) låga (0 Ω vid 1 kv och cirka 2 kω vid 0,5 V mätspänning). Inte heller i detta fall är det svårt att veta om det är en fuktskada eller en kortslutning då polspänningen visar en tydlig jonvandring (375 mv). Fuktskadan är på cirka 65 meter. 64

Exemplet i Figur 16 är svårare att tolka. Isolationsresistans och lågspänningsresistans är mycket låga. Kortslutningen vid cirka 60 meter är inte svår att lokalisera, då det är i det närmaste direkt kontakt mellan koppartråden och rören (0,1 kω vid 2,5 V). Däremot är det svårt att bestämma om det är en kortslutning eller fukt, då den låga resistansen omöjliggör mätning av jonvandring genom polvändning. Mätvärden: Polspänning 0 mv AC-resistans 0.1 kohm Isolationsresistans 0 Mohm Kurvparametrar: Mätområde 250 m Visuellt område 0-250 m Förstärkning 20 db Pulsvidd 20 ns Kurvform Halv sin Figur 16 Kortslutning som kunde vara en fuktskada. Figure 16 A short circuit that could be moisture damage. Liksom isolationsprovning eller meggning kan förstöra möjligheten att se ett shuntfel på pulsekometern kan isolationsprovningen även framkalla ett fel. Exemplet i Figur 17 består av två överlagrade pulsekometermätningar, före och efter isolationsprovningen. Det finns en kortslutning vid cirka 130 meter som är svår att lokalisera. Lågspänningsresistansen är oändlig (> 9999 kω vid 2,5 V) före isolationsprovningen och låg efter (4 kω vid 2,5 V). Isolationsresistansen är noll både före och efter isolationsprovningen. Genom att överlagra pulsekometerbilden efter meggning på bilden före meggning syns skillnader tydligare än om enskilda kurvor granskats. I detta fall har felet vid cirka 130 meter förstärkts och framträder tydligare. Det var inte direkt kontakt mellan tråd och rör, utan det fanns ett tunt isolerande skikt mellan dem. Isolationsprovningen har åstadkommit ett överslag som bränt isoleringen och alstrat i detta exempel en kolbrygga som blivit en kortslutning 22. 22 Vid inmätning av fel i elkablar benämns detta förfarande såsom bränning för att preparera ett kabelfel för att finlokalisera felet med stötvågs- eller induktansmetoden. 65

Mätvärden: Polspänning (0) 0 mv AC-resistans (>9999) 4 kohm Isolationsresista (0) 0 Mohm Kurvparametrar: Mätområde 2000 m Visuellt område 0-250 m Förstärkning 20 db Pulsvidd 20 ns Kurvform Halv sin Figur 17 Låg isolation som blev kortslutning. Figure 17 A low value of the insulation resistance that became a short circuit. Följande två exempel, figur 18-19, visar problem som kan uppträda och som illustrerar svårigheten att enbart förlita sig på mätningar med pulsekometern. I båda fallen är isolationsresistans och lågspänningsresistans utan anmärkning, dvs nöjaktigt höga, utanför instrumentens mätområde. Mätvärden: Polspänning AC-resistans Isolationsresistans 0 mv >9999 kohm >999 Mohm Kurvparametrar: Mätområde Visuellt område Förstärkning Pulsvidd Kurvform 4000 m 0-1000 m 20 db 80 ns Halv sin Figur 18 Impedansskillnader. Figure 18 Differences in impedance. Exemplet i Figur 18 har en pulsekometerbild tagits på båda larmtrådarna i en ledning utan avgreningar. Det finns tydliga skillnader i karakteristisk impedans mellan höger tråd och vänster tråd, trots att de förlagts i samma rör. 66

I Figur 19 är alla värden utan anmärkning, såväl isolationsresistans som lågspänningsresistans. Pulsekometerbilden visar ett shuntfel vid cirka 820 meter och ett seriefel vid cirka 1400 meter. Seriefelet är ett avbrott, men orsaken till shuntfelet har inte kunnat fastställas. Dessa typer av avvikelser kan göra det svårt att analysera pulsekometerbilderna och lokalisera eventuella fel. Mätvärden: Polspänning AC-resistans Isolationsresistans Kurvparametrar: Mätområde Visuellt område Förstärkning Pulsvidd Kurvform 0 mv >9999 kohm >999 Mohm 4000 m 0-2000 m 20 db 80 ns Halv sin Figur 19 Naturliga impedansavvikelser. Figure 19 Natural departures of impedance from normal values. 9.4 Praktiska följder Det kan i praktiken visa sig vara omöjligt att genomföra pulsekometermätningar på en anläggning som har godkända värden för fuktövervakning. Även det omvända fallet kan inträffa, att det på en anläggning som är underkänd enligt de krav som ställs i Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser är fullt möjlig att studera förändringar med pulsekometermätningar och referenskurvor och utifrån dessa lokalisera fukt Dessa problem uppkommer oftast vid byggandet och montage och ställs på sin spets vid överlämnandet av anläggningen till beställare när anläggningen ska besiktas. Detta gör att man i dagsläget kan godkänna en anläggning som det inte går att lokalisera fukt på, och tvärt om, underkänna en anläggning där det går att lokalisera fukt. Med andra ord, varje mätmetod behöver sina egna gränsvärden för att bedöma om anläggningen i sin helhet är godkänd. Samma problem kan uppstå vid övervakning under drift när man får larm från larmenheter med resistansmätning (lågfrekvent impedansmätning). Om larmenheten larmar för att resistansen i ledningssektionen understiger larmgränsen, är det inte självskrivet att man kan lokalisera detta larm med pulsekometer. Det beror bland annat på vilken typ och utbredning skadan har. För att beskriva sammanhanget mellan skador och larm finns en sammanställning av några olika typer av skador beskrivet i den följande tabellen 11. Där visas om en viss typ av skada larmar och/eller går att lokalisera. Denna tabell är mycket generell och dess mätvärden och parametrar är inte 67

praktiskt testade. Avsikten är att tabellen skall förmedla en bild över den komplexa situation som finns mellan larm och lokalisering. 68

Tabell 11 Skadetyper och möjligheter till fuktindikering och lokalisering med impedans och pulsekometermätningar Källa: Projektresultat. Table 11 Types of moisture damages and possibilities to obtain a moisture signal and to localize the damage using impedance and TDRmeasurements. Skada Skadans uppmätta mätvärden Typ av skada Spridning mm Fukt (spalt mellan prefabrörpipaskarv) Fukt (spalt mellan prefabrörpipaskarv) Avstånd meter Iso.res 1000V Resistans låg sp. Inställda larmnivå larmenhet mv Resistans mv Pulsekometerparametrar Larm Lokalisering möjlig Ref Pulsform Pulsbredd Förstärkning 1-2 500 200K 200K 250 500K - Nej Puls >20ns 20dB Ja Nej 1-2 50 200K 200K 250 500K - Ja Puls <20ns 30dB Ja Ja Fukt (medialäcka fylld skarv) 600 500 1000K 1000K 100 500K - Nej Puls >20 20dB Nej Ja Fukt (medialäcka delvis fylld skarv) 100 500 8M 8M 50 500K - Ja Puls >20 20dB Nej Ja Låg isolation 1 500 8M 8M 0 500K - Puls >20 20dB Nej Nej Kortslutning 1 50 0 2K 0 500K - Nej Puls >20 20dB Ja Nej Kortslutning 1 50 0 2K 0 500K - Ja Puls >20 20dB Ja Ja Kortslutning 1 50 0 0.2K 0 500K - Nej Puls >20 20dB Ja Ja 69

10 Förslag till tester och försök Av de försök som föreslås nedan är två försök med torr isolering vilket i och för sig är en begränsning men det ger värdefulla uppgifter/data för att gå vidare med mera komplexa system elektriska system med vatten. Avsikten med de försök som föreslås är att få en förståelse av och utvärdering av metoder för att mäta avståndet mellan koppartråd och medierör. Två försök föreslås i detta avseende varav ett av dessa är mindre omfattande. Vidare föreslås tre försök i vått tillstånd, men med olika karaktär. Ett försök är enkelt till karaktären, ett försök är av grundforskningskaraktär emedan det tredje kan ses som ett övergripande orienterande försök i syfte att behandla så många parametrar som möjligt med mätserier i begränsad omfattning. 10.1 Genomslagshållfastheten för polyuretanisolering. Genomslagshållfastheten är det spänningsfall över materialet vid vilken materialets förmåga att isolera upphör. För ett inhomogent material har geometri och inhomogeniteter i det elektriska fältet betydelse och för gaser har tryck, temperatur, fuktighet betydelse. För att bedöma genomslagshållfastheten måste ett antal provkroppar framställas för att med hjälp av detta bilda ett medelvärde av genomförda försök. Provkroppar framställs och genometriskt modelleras försöken genom att genomföra försöket mellan en stålplatta (medierör med oändlig krökningsradie) och standardiserad koppartråd som används. Polyuretanisolering tillverkas med varierande tjocklek för att på så sätt bestämma en överslagsspänning som funktion av isolertjocklek. Såsom kontrollmätning genomförs försöket med utsnitt av tillverkad kulvert med polyuretanisoleringen intakt från tillverkning, vilket även innefattas att vidhäftningen på medierör och koppartråd. Motiv Motiv till försöket är att ge ökad kunskap av överslagsspänning för polyuretanisolering samt underlag för nedanstående försök. Testen ger även tillverkare och entreprenörer ökad kunskap om vilken avstånd mellan koppartråd och medierör som kan identifieras vid kontroll vid tillverkning och montage med denna metod. Erhållet resultat Erhållet resultat är överslagsspänning som funktion av isolertjocklek. Resultatet kompletterar de mätningar som är genomförda enligt referens (Stadtwerke Bielefeld GmbH, 1999 ) och ger en information om de trådlägen som kan identifieras med mätspänning 1 respektiv 5 kv vid montage och tillverkning. 70

10.2 Kontroll vid tillverkning av rör- och rördetaljer med pulsekometermetod för att fastställa trådläge Ekvationen (2) för den karakteristiska impedansen visar att den är en funktion av dielektricitetskonstanten och avståndet mellan koppartråd och jordplan. Vid tillverkningen skulle det således kunna gå att bedöma avståndet mellan koppartråd och stålrör. Sambandet skulle kunna omsättas till att vid tillverkningen av fjärrvärmerör och detaljer använda pulsekometermetoden för att mäta/kontrollera avståndet mellan koppartråd och stålrör på ett bättre sätt än med enbart en isolationsmätning vid 5 kv. På sikt skulle detta kunna innebära att ett krav kan sättas på en maximal avvikelse i förhållande till ett lämpligt värde för att förbättra möjligheten att tolka resultaten från pulsekometerkurvor i fält. Förvissningen om att detaljerna är bra redan från tillverkningen underlättar tolkningen av kurvbilderna. I fält finns tillräckligt många störparametrar ändå att ta hänsyn till som överkopplingar med elkabel, som både förändrar löphastigheten och karakteristiska impedansen. Detsamma gäller isolerade trådar och avvikande avstånd mellan tråd och stålrör till exempel då isolerskålar används. Målsättningen med försöket är att utvärdera denna möjlighet och toleranser för avvikelser. Det vill säga pulsekometermätningar, med puls- eller flanksignal, för att vid tillverkningskontroll av fjärrvärmerör och komponenter säkerställa att avståndet mellan koppartråd och medierör är korrekt inom vissa toleranser. Försöken ger även möjligheter att klarlägga samband och därmed undanröja osäkerheter innan mätningar och utvärderingar i vått tillstånd genomförs. En utvärdering av pulsekometermätning utvecklad för tillverkningskontroll innebär en parameterstudie för att studera inverkan av densitetsvariationer av isolertvärsnitt, temperatur vid mättillfälle (i samband med tillverkningen och i avsvalnat och utreagerat tillstånd), kvarvarande ej utreagerade drivmedel etc för att bedöma med vilken noggrannhet som mätmetoden skulle kunna visa en avståndsavvikelse mellan koppartråd och medierör. Om man för enkelhetens skull kunde säga att den relativa dielektricitetskonstanten alltid är konstant längs röret eller rördetaljen så skulle vi kunna omsätta erhållet mätresultat till ett avstånd mellan rör och koppartråden och dessutom sätta ett krav på detta, med en tolerans säg ± 5 mm. Möjligen kan en större avvikelse tillåtas under en kortare delsträcka utan att det blir för mycket störningar vid en inmätning i fält. Framför allt är det viktigt att anpassa mätmetoden till rördetaljer med korta längder etc. för att t ex den utsända pulsen inte reflekteras för fort. Det övergripande motivet är att begränsa eventuella störningsmoment för senare övervakning och inmätning för att lokalisering av fel, i fält. För respektive intressegrupp kan följande motiv ses: 71

Tillverkaren av fjärrvärmekomponenter. Man skall säkerställa att avståndet mellan tråd och medierör håller rekommenderade värden, 10-15 mm. Man slipper använda spänningsaggregat med 25kV för att påvisa 12-13 mm. Högre kvalitet på de producerade produkterna. Om det är ett säkerställt mått kan inte transporten orsaka eventuella fel som kortslutning. Entreprenören Bättre kvalitet på framför allt rörkomponenter ger färre problem vid installation. Lättare att hitta eventuell kortslutning vid montage, säkerställer felet till skarven då ett avstånd på 10 15 mm vid tillverkning inte kan orsaka att ett fel skulle uppstå vid transport. Beställare Bättre kvalitet ger färre driftstörningar. Lättare att lokalisera skador genom en tidig indikation på om karakteristiska impedansen genomgående är 200 Ω i stället för ibland 100 Ω. Stabilare kurvbilder vid referenslagring genom det konstanta avståndet till jordplanet. Mättekniker Lättare att identifiera fel då de är koncentrerade till skarvar, vilket sparar tid i och med analysen går snabbare. Resultat Kompletterar eller ersätter tidigare rekommendationer/krav på tillverkningskontroll, isolationsmotståndsmätning vid 5 kv. Kravet på att kontrollera/redovisa avstånd mellan koppartråd och stålrör i rör och rörkomponenter vid fabrik kan till exempel ingå i Svensk Fjärrvärmes P-märkning av rör och rörkomponenter 23 och bör ingå i leverantörens/tillverkarens kvalitetssystem som egenkontroll. Med den utveckling som idag sker inom insamling av information kan till exempel referenskurvan för varje produkt som har ett identifikationsnummer lagras och följa med produkten vid leverans till kund. Kravet på pulsekometermätning vid tillverkning ersätter dock ej den pulsekometermätningen eller isolationsmotståndsmätning som rekommenderas efter avslutat montage och vid överlämnande av anläggningen. 23 Svensk Fjärrvärme Certifiering av fjärrvärmerör - program för provning och kontroll, November FVF 2000:14. 72

10.3 Elektrisk konduktivitet i vatten och PUR-isolering Förutsättningen för att fukt skall kunna detekteras och sedan lokaliseras i en fjärrvärmeledning är att de elektriska egenskaperna i ledningen förändras då denna blir fuktig. Grunddata liksom erfarenheten under många år visar att förutsättningen är uppfylld, men ett antal det finns osäkerheter som måste utredas för att bättre kunna bestämma statusen på fjärrvärmeledningen. Exempel på frågor som måste besvaras är : Hur mycket vatten behövs för att systemet skall larma? Om det är fjärrvärmevatten som läcker ut till isoleringen, blir det något larm? Konduktiviteten och kapacitiviteten hos torr eller fuktig isolering är en funktion av konduktiviteten hos de ingående materialen (PUR-skummet, gasen i skummets celler, vattnet och eventuella salter lösta i vattnet) och av de geometriska förhållandena. Det är svårt att ge kvantitativa svar på dessa frågor därför att det inte finns några uppmätta data för isoleringens elektriska egenskaper under olika förhållanden. Eftersom det inte finns tillförlitliga data, kan man inte heller resonera sig fram till övervakningsmetodernas känslighet eller till vilken larmgräns som skall väljas under beaktandet av den minsta fuktförekomst som man önskar få utslag för. Att göra en systematisk utredning är ett tämligen omfattande arbete. Eftersom det är vattnet, med inlösta ämnen, och dess konduktivitet som ger upphov till förändringarna är en naturlig första etapp att undersöka de faktorer och förlopp som påverkar vattnets konduktivitet i isoleringen. 10.3.1 Förändrad konduktivitet i vatten som är exponerad mot polyuretanisolering. Det är känt att äldre isolering, vilken blåsts med freoner som CFC 11, lakas ur i varm, fuktig miljö. Återstående PUR-monomerer, nedbrytningsprodukterna från PUR eller CFC 11 är ofta joniska och bidrar till en högre elektrisk konduktivitet i vattnet. Även om det inträngande vattnet är saltfritt, och därmed har låg konduktivitet, kommer dess konduktivitet att öka med tiden vilken ökar möjligheten till ett larm. I dag används andra blåsmedel, till exempel isopentan, vilka inte är polära som tidigare blåsmedel. En analys av förändring av vattnets ledningsförmåga med avseende på vattenkvalitet, temperatur samt med tiden förändrad ledningsförmåga vid exponering mot polyuretanisolering föreslås. Olika typer av vattenkvaliteter används vid försöket. Denna typ av urlakningsförsök har beskrivits i tidigare forskningsrapporter (Tor Rundström, Arne Schleimann-Jensen, 1984) med de PUR-kvaliteter som då tillverkades. 73

Motiv Motiv till förslaget är att ge ökad kunskap om vattenkvalitetens betydelse och om växelverkan mellan vatten och dagens PUR-skum. Den ger en bättre grund för diskussioner om känslighet, svarstider m m. Resultat Resultatet kompletterar tidigare försök med information om en annan typ av PUR-material. Försöket ger en uppfattning om tidsförloppen och tidsutdräkten tills vattnets konduktivitet ökat så mycket att förutsättningar för larm finns. Provuppställningen kompletteras även med att studera urlakningsförloppet som funktion av temperaturen på vattnet. 10.3.2 Elektriska konduktiviteten för isoleringen Vad händer med konduktiviteten när PUR-isoleringen blir fuktig? Den ökar, men den praktiskt inriktade frågan är hur snabbt finns förutsättningar för larm. Till paradoxerna hör att PUR-skum är i stort sett ogenomträngligt för vätskeformigt vatten och tar upp det mycket långsamt. Transporten av fukt genom PUR-isolering sker troligen som ånga, som däremot PUR är genomsläpplig för. Vattnet kommer inte att fylla gascellerna utan förekomma delvis som ånga i cellerna, delvis som en vätskefilm. Denna film kan lösa upp PUR och dess komponenter på samma sätt som vatten gör, men kontaktytan mellan PUR och vatten är betydligt större. Försökens syfte är att söka bedöma vilken inverkan upptagningen av vattenånga har på PUR-isoleringens konduktivitet. Denna kan förväntas öka dels på grund av att vattenfilmer i skumstrukturen bidrar till att öka konduktiviteten, dels på grund av att vattenfilmens konduktivitet ökar som en konsekvens av lakningen av PUR-materialet. Dessa försök kräver en ny uppställning som dels kan användas för att driva in ånga i PUR-strukturen (och mäta viktökningen), dels kan användas för att mäta den elektriska konduktiviteten hos det fuktiga materialet. Motiv Motivet till förslaget är en ökad kunskap om växelverkan mellan vatten/ånga och PURskum och dess betydelse för den fuktiga isoleringens konduktivitet. Den ger en bättre grund för diskussioner om känslighet, svarstider mm. Resultat Resultaten ger underlag för en korrelation av konduktiviteten med fukthalten, med hänsyn till tiden under vilken lakning kan inträffa. Det ger även ett underlag för en bedömning av fuktmängder och lämpliga larmgränser ur den synpunkten. 74

10.4 Simulering av fuktmängder och utbredning i försöksuppställning Försöken får ses som ett inledande praktiskt och kompletterande försök för att simulera fuktmängder och fuktutbredning. Testen utförs i en för ändamålet uppförd och specificerad försöksuppställning och förändringar i mätvärden registreras i förhållande till torr isolering som utgör referensvärde. Den tidsmässiga förändringen undantas i dessa mätningar. I syfte att behandla så många parametrar som möjligt, vattenkvalitet, omgivningstemperatur, fuktmängd och utbredning, genomförs försöket med mätserier i begränsad omfattning. Någon statistisk bearbetning av erhållna resultat blir därför ej möjlig. Motiv Inledande försök för att få praktiskt kopplad kunskap om fuktmängdens och fuktutbredningens återspegling (inverkan) med de mätmetoder som används på dagens fjärrvärmeledningar Resultat: Resultatet av försöken ska ligga till underlag och grund för att klarlägga vilka metoder, larmnivåer och gränsvärden som är relevanta för detektion av fukt i fjärrvärmeledningar. 75

11 Litteratur I denna sammanställning ingår flera typer av dokument: o Rapporter från tekniska och vetenskapliga undersökningar o Rekommendationer eller standarder o Dokumentation för kurser Det bör påpekas att Rundströms rapporter år 1982 och 1983 hör till en och samma utredning om tillgänglighet och tillförlitlighet hos larmsystem. Den första rapporten avser den första etappen, vilken omfattar en enkät till svenska fjärrvärmeföretag. I den andra rapporten ingår även mätningar och funktionskontroller för ett begränsat antal larmenheter. 11.1 Allmänt tillgänglig dokumentation, via branschorganisationer, bibliotek etc AB Svensk Byggtjänst, Värmekulverthandboken 1986, ISBN 91-7332-313-6 Bergström, G, Nilsson, S och Sällberg, S-E 2001, Vattenläckage genom otät mantelrörskarv, Svensk Fjärrvärme, rapport FOU 2001:51 Bodin, C, Ljungqvist, J och Rundström, T, 1987, Larmsystem kompatibilitet, Stiftelsen för Värmeteknisk Forskning, rapport nr 286. ISSN 0282-3772. CEN European Committee for Standardization, TC 292 WG 11, 2001, förslag till standard, version e- 9July 2001, Cronholm, L-Å, 1996, Auktorisation av montörer för montage av skarvhylsor och isolering, Svensk Fjärrvärme, rapport FOU 1996:6 Idebro, T, Roseen R, Schleimann-Jensen A och Stenberg R, 1980, Larmsystem och läcksökningsmetoder för fjärrvärmekulvert, del 1, Studsvik AB, rapport STUDSVIK/EI-90/140 LEL, 1982, Resultatrapport. Provning av plastkulvert vid simulerat inre läckage, Energiverken i Göteborg. Ljungqvist, J, Oddving, B och Westin, R, 1987, Skador på mantelrörskarvar, Värmeforsk, rapport nr 257. ISSN 0282-3772. Molander Anders, 1983. Korrosionsproblem vid larmindikering i fjärrvärmekulvert, Studsvik Arbetsrapport EI-83/102 Rundström, T, 1980, Tillgänglighet hos larmsystem, Slutrapport SVF E29, Studsvik AB, rapport STUDSVIK/EI-82/45 Rundström, T, 1983, Tillgänglighet och tillförlitlighet hos larmsystem, 1983, Stiftelsen för Värmeteknisk Forskning, rapport nr 141. ISSN 0348-758X Rundström, T och Schleimann-Jensen, A, 1984, Metoder för lokalisering av läckor på värmekulvertar, Byggforskningsrådet, rapport R62:1984 76

Stenberg, R, Larmsystem och läcksökningsmetoder för värmekulvertar, Byggforskningsrådet, rapport R89:1977. ISBN 91-540-2792-6. Standardiseringen I Sverige SIS, Svensk Standard SS-EN 448. Fjärrvärmesystem Förisolerade rörsystem med fast förband mellan värmeisolering och medierör respektive mantelrör för markförlagd distribution av hetvatten. Svensk Fjärrvärme, juni 1997, Fuktövervakning, tekniska rekommendationer för fuktövervakning i fjärrvärmekulvert, Upphandlingsserien FVF D:207. Svensk Fjärrvärme, februari 2002, Fuktövervakning, tekniska bestämmelser för fuktövervakning i fjärrvärmerör, FVF D:207. Svensk Fjärrvärme Certifiering av fjärrvärmerör - program för provning och kontroll, November FVF 2000:14. 11.2 Företagsdokumentation ECOPIPE. 1987-01-09 Ljunggren L och Kuusela L, Prefabricerad larmskena i muff som aktivator och distans Jon-Sved AB. 1987-01-23, Svedoff G, Fuktresistans i kulvert rostens påverkan och mätvärden på olika instrument UPONOR innovation AB 1987-03-09 Carlsson Thomas, Kontroll av larmaktivator UPONOR Inovation AB, Thomas Carlsson 1987-06-29, Långtidseffekter på larmtråd med PUR hud 11.3 Övrig Dokumentation Andersson Jan, Rapportkoncept 2001 Digitala läckdetekteringssystem Clegg, B, 1993, Underground cable fault location, McGraw Hill Europe, Maidenhead Hellström, J, 1980, Tekno s EL2, Elmätteknik, Teknografiska Institutet, Stockholm, Tekno s Facklitteratur nr 162 Klimpke, K och Güttler, H, 1996, Fehlerortung, VDE-Verlag, Berlin Kuffel, E och Zaengl, W S, 1984, High-voltage engineering fundamentals, Pergamon Press, New York, N Y Malik, N H, Qureshi, M I och Al-Arainy A A, 1997, Electrical insulation in power systems, Marcel Dekker, New York, NY Möller B, 2001, TDR mätning i geoteknik Förstudie, SGI, Varia 515 Nationalencyklopedin, Bokförlaget Bra Böcker AB, Höganäs O Connor, K M och Dowding, C H, 1999, Geomeasurements by pulsing TDR cables and probe, CRC Press, Boca Raton, FL Stadtwerke Bielefeld GmbH 1999 Gleichspannungsprüfung an Lecküberwachungsadern 77

von Hippel, A (Red.), 1954, Dielectric materials and applications, Technology Press of MIT, Cambridge, MA, omtryckt 1995 i facsimile av Artech House, Boston, MA ÅF-SIFU, 1996, Fjärrvärme Mantelskarvning, kursdokumentation Följande rapporter avser akustiska metoder att lokalisera läckor: Bjurström, H, 1992, LOKAL, ett instrument för akustisk läcksökning och läcklokalisering i ledningsnät, Fjärrvärmeutveckling FVU AB, rapport FVU-92/18 Thurner, H, 1991, Läcksökning i fjärrvärmekulvertar, Värmeforsk, rapport nr 412 11.4 Projektdokument - frågeformulär Svarsfrekvensen på utskickade frågeformulär var strax över 50 %. Av 47 utskickade frågeformulär har svar erhållits från 9(21) energibolag, 7 24 (7) tillverkare av fjärrvärmerör, 6(6) tillverkare av fuktövervakningsutrustning och 3(13) montage- och läcksökningsföretag. Tillverkare av fjärrvärmerör Wieschalla Hansi, Alstom Power Flow System Rolin Jan, KWH Pipe Johansson Göran, Power Pipe System AB Thorén Lennart, Lögstör Rör Sverige AB ISOPLUS Fjernvarmeteknik A/S Starpipe A/S Dansk Rörindustri Tillverkare av fuktövervakningsutrustning Kjellberg Per-Olof, Fjärrvärmeservice i Örebro AB Wirfalk Arnold och Boman Peter, Wideco i Borås AB Edström Mats-Olof, Mittel Produkter AB Swedoff Görean, Göran Swedoff AB Jonsson Bo, CWA Systems AB Persson Peter, Vitec Energy AB Montage och läcksökningsföretag Andezon Lars-Erik, Fjärrvärmelarm i Borås AB Röjd Gunnar, Gunnar Röjd Kulvertkontroll HB Wallner Lars, Stockholms Byggnadsmaterial AB 24 AB Isolermetoder har vidtalats men avböjt deltagande då produkter med larmtrådar ej ingår i sortimentet. 78

Energibolag Johansson Karl-Erik, Göteborg Energi AB Lind Leif, Jämtkraft AB Tyrholm Peter, Sydkraft Öst Värme AB Almqvist Claes, Växjö Energi AB Nerén Kent-OveMälarEnergi AB Gustavsson Patrik, Ljungby Energi AB Björnfot Tomas, Luleå Energi AB Hacksell Pekka, Borås Energi AB Sundström Sten, Öresundskraft 11.5 Personkontakter A Anderssen Kenneth, A/S Dansk Rörindustri STARPIPE Anderzon Lars-Erik, Fjärrvärmelarm i Borås AB Antonsen Kurt, ALSTOM Power Flow System B Boman Peter, Wideco i Borås AB F Forsberg Anders, Vitec Energy AB G Granath Benny, Isoplus Fjernvarmeteknik A/S J Johansson Göran, Powerpipe System AB Johansson Karl-Erik, Göteborg Energi AB Jonsson Bo, CWA Systems AB L Ljunggren Lars, Göteborg Energi AB M Masar Mikael, KWH Pipe N Nilsson Pekka, LTK Larm och termokontroll AB Norgren Jonas, AB Isoleringsmetoder P Persson Peter, Vitec AB R Rasmussen Jan, A/S Dansk Rörindustri Rolin Jan, KWH Pipe Rosendal Verner, Isoplus Fjernvarmeteknik A/S S Schleimann Jensen Arne, Arne Jensen AB Strömberg Jonny, OC Jensen, Danmark Störholt, Ove, Isopipe 79

Swedoff Göran, G Svedoff A T Torén, Lennart, Lögstör Rör AB W Westanbäck Bo, Lögstör Rör AB Wiberg Leif, Ing. F:a Leif Wiberg Wirfalk Arnold, Wideco i Borås AB Wieschalla Hans, ALSTOM Power Flow System Z Zitnik Mihael, Uppsala Universitet Ö Öberg Niclas, Xi Instrument AB och många fler 80

Rapportförteckning Samtliga rapporter kan beställas hos Svensk Fjärrvärmes Förlagsservice. Telefon: 026 24 90 24, Telefax: 026 24 90 10, www.fjarrvarme.org Nr Titel Författare Publicerad FORSKNING OCH UTVECKLING RAPPORTER 1 Inventering av skador på befintliga skarvar med CFC-blåsta respektive CFC-fria fogskum Hans Torstensson 2 Tryckväxlare Status hösten 1995 Bror-Arne Gustafson Lena Olsson 3 Bevakning av internationell fjärrvärmeforskning Sture Andersson Gunnar Nilsson maj-96 maj-96 maj-96 4 Epoxirelining av fjärrvärmerör Jarl Nilsson sep-96 5 Effektivisering av konventionella fjärrvärmecentraler (abonnentcentraler) 6 Auktorisation av montörer för montage av skarvhylsor och isolering Former och utvärdering Lena Råberger Håkan Walletun Lars-Åke Cronholm 7 Direkt markförlagda böjar i fjärrvärmeledningar Jan Molin Gunnar Bergström 8 Medierör av plast i fjärrvärmesystem Håkan Walletun Heimo Zinko 9 Metodutveckling för mätning av värmekonduktiviteten i kulvertisolering av polyuretanskum Lars-Åke Cronholm Hans Torstensson okt-96 okt-96 dec-96 dec-96 dec-96 10 Dynamiska värmelaster från fiktiva värmebehov Sven Werner mars-97 11 Torkning av tvätt i fastighetstvättstugor med fjärrvärme H. Andersson J. Ahlgren 12 Omgivningsförhållandenas betydelse vid val av strategi för Sture Andersson ombyggnad och underhåll av fjärrvärmenät. Insamlingsfasen Jan Molin Carmen Pletikos 13 Svensk statlig fjärrvärmeforskning 1981-1996 Mikael Henriksson Sven Werner maj-99 dec-97 dec-97 14 Korrosionsrisker vid användning av stål- och plaströr i fjärrvärmesystem en litteraturstudie 15 Värme- och masstransport i mantelrör till ledningar för fjärrkyla och fjärrvärme 16 Utvärdering av fuktinträngning och gasdiffusion hos gamla kulvertrör Hisings-Backa Peeter Tarkpea Daniel Eriksson Bengt Sundén Ulf Jarfelt dec-97 dec-97 dec-97 17 Kulvertförläggning med befintliga massor Jan Molin Gunnar Bergström Stefan Nilsson dec-97 18 Värmeåtervinning och produktion av frikyla två sätt att öka Peter Margen dec-97 marknaden för fjärrvärmedrivna absorptionskylmaskiner 19 Projekt och Resultat 1994-1997 Anders Tvärne mars-98 2003-10-28

Nr Titel Författare Publicerad 20 Analys av befintliga fjärrkylakunders kylbehov Stefan Aronsson Per-Erik Nilsson mars-98 21 Statusrapport Trycklösa Hetvattenackumulatorer 22 Round Robin test av isolerförmågan hos fjärrvärmerör Mats Lindberg Leif Breitholtz Ulf Jarfelt maj-98 maj-98 23 Mätvärdesinsamling från inspektionsbrunnar i fjärrvärmesystem Håkan Walletun juni-98 24 Fjärrvärmerörens isolertekniska långtidsegenskaper Ulf Jarfelt Olle Ramnäs juni-98 25 Termisk undersökning av koppling av köldbärarkretsar till fjärrkylanät Erik Jonson juni-98 26 Reparation utan uppgrävning av skarvar på fjärrvärmerör Jarl Nilsson Tommy Gudmundson juni-98 27 Effektivisering av fjärrvärmecentraler metodik, nyckeltal och användning av driftövervakningssystem Håkan Walletun apr-99 28 Fjärrkyla. Teknik och kunskapsläge 1998 Paul Westin juli-98 29 Fjärrkyla systemstudie Martin Forsén Per-Åke Franck Mari Gustafsson Per-Erik Nilsson 30 Nya material för fjärrvärmerör. Förstudie/litteraturstudie Jan Ahlgren Linda Berlin Morgan Fröling Magdalena Svanström juli-98 dec-98 31 Optimalt val av värmemätarens flödesgivare Janusz Wollerstrand maj-99 32 Miljöanpassning/återanvändning av polyuretanisolerade fjärrvärmerör Morgan Fröling dec-98 33 Övervakning av fjärrvärmenät med fiberoptik Marja Englund maj-99 34 Undersökning av golvvärmesystem med PEX-rör Lars Ehrlén apr-99 35 Undersökning av funktionen hos tillsatser för fjärrvärmevatten Tuija Kaunisto maj-99 Leena Carpén 36 Kartläggning av utvecklingsläget för ultraljudsflödesmätare Jerker Delsing nov-99 37 Förbättring av fjärrvärmecentraler med sekundärnät Lennart Eriksson Håkan Walletun 38 Ändgavlar på fjärrvärmerör Gunnar Bergström Stefan Nilsson 39 Användning av lågtemperaturfjärrvärme Lennart Eriksson Jochen Dahm Heimo Zinko maj-99 sept-99 sept-99 40 Tätning av skarvar i fjärrvärmerör med hjälp av material som sväller i kontakt med vatten Rolf Sjöblom Henrik Bjurström Lars-Åke Cronholm nov-99 03-10-28

Nr Titel Författare Publicerad 41 Underlag för riskbedömning och val av strategi för underhåll och förnyelse av fjärrvärmeledningar Sture Andersson Jan Molin Carmen Pletikos dec-99 42 Metoder att nå lägre returtemperatur med värmeväxlardimensionering och injusteringsmetoder. Tillämpning på två fastigheter i Borås. 43 Vidhäftning mellan PUR-isolering och medierör. Har blästring av medieröret någon effekt? 44 Mindre lokala produktionscentraler för kyla med optimal värmeåtervinningsgrad i fjärrvärmesystemen Stefan Petersson Ulf Jarfelt Peter Margen mars-00 juni-00 juni-00 45 Fullskaleförsök med friktionsminskande additiv i Herning, Danmark Flemming Hammer Martin Hellsten feb-01 46 Nedbrytningen av syrereducerande medel i fjärrvärmenät Henrik Bjurström okt-00 47 Energimarknad i förändring Utveckling, aktörer och strategier Fredrik Lagergren nov-00 48 Strömförsörjning till värmemätare Henrik Bjurström nov-00 49 Tensider i fjärrkylenät Förstudie Marcus Lager nov-00 50 Svensk sammanfattning av AGFWs slutrapport Neuartige Wärmeverteilung Heimo Zinko jan-01 51 Vattenläckage genom otät mantelrörsskarv Gunnar Bergström Stefan Nilsson Sven-Erik Sällberg 52 Direktförlagda böjar i fjärrvärmeledningar Påkänningar och skadegränser Gunnar Bergström Stefan Nilsson jan-01 jan-01 53 Korrosionsmätningar i PEX-system i Landskrona och Enköping Anders Thorén feb-01 54 Sammanlagring och värmeförluster i närvärmenät Jochen Dahm feb-01 Jan-Olof Dalenbäck 55 Tryckväxlare för fjärrkyla Lars Eliasson mars-01 56 Beslutsunderlag i svenska energiföretag Peter Svahn sept-01 57 Skarvtätning baserad på svällande material Henrik Bjurström Pal Kalbantner Lars-Åke Cronholm 58 Täthet hos skarvar vid återfyllning med befintliga massor Gunnar Bergström Stefan Nilsson 59 Analys av trerörssystem för kombinerad distribution av fjärrvärme och fjärrkyla Sven-Erik Sällberg Guaxiao Yao 60 Miljöbelastning från läggning av fjärrvärmerör Morgan Fröling Magdalena Svanström 61 Korrosionsskydd av en trycklös varmvattenackumulator Leif Nilsson med kvävgasteknik fjärrvärmeverket i Falkenberg 62 Tappvarmvattenreglering i P-märkta fjärrvärmecentraler för Tommy Persson villor Utvärdering och förslag till förbättring okt-01 okt-01 dec-01 jan-02 jan-02 jan-02 03-10-28

Nr Titel Författare Publicerad 63 Experimentell undersökning av böjar vid kallförläggning av fjärrvärmerör Sture Andersson Nils Olsson jan-02 64 Förändring av fjärrvärmenäts flödesbehov Håkan Walletun jan-02 Daniel Lundh 65 Framtemperatur vid värmegles fjärrvärme Tord Sivertsson mars-02 Sven Werner 66 Fjärravläsning med signaler genom rörnät förstudie Lars Ljung mars-02 Rolf Sjöblom 67 Fukttransport i skarvskum Gunnar Bergström april-02 Stefan Nilsson Sven-Erik Sällberg 68 Round Robin test II av isolerförmågan hos fjärrvärmerör Ture Nordenswan april-02 69 EkoDim beräkningsprogram Ulf Jarfelt juni-02 70 Felidentifiering i FC med flygfoton Förstudie Patrik Selinder juni-02 Håkan Walletun 71 Digitala läckdetekteringssystem Jan Andersson aug-02 72 Utvändigt skydd hos fjärrvärmerörsskarvar Gunnar Bergström sept-02 Stefan Nilsson Sven-Erik Sällberg 73 Fuktdiffusion i plaströrsystem Heimo Zinko sept-02 Gunnar Bergström Stefan Nilsson Ulf Jarfelt 74 Nuläge värmegles fjärrvärme Lennart Larsson sept-02 Sofie Andersson Sven Werner 75 Tappvarmvattensystem egenskaper, dimensionering och komfort Janusz Wollerstrand sept-02 76 Teknisk och ekonomisk jämförelse mellan 1- och 2-stegskopplade fjärrvärmecentraler Håkan Walletun okt-02 77 Isocyanatexponering vid svetsning av fjärrvärmerör Gunnar Bergström Lisa Lindqvist Stefan Nilsson 78 Förbättringspotential i sekundärnät Lennart Eriksson Stefan Petersson Håkan Walletun okt-02 okt-02 79 Jämförelse mellan dubbel- och enkelrör Ulf Jarfelt dec-02 80 Utvändig korrosion på fjärrvärmerör Göran Sund dec-02 81 Varmvattenkomfort sommartid i småhus Tommy Persson dec-02 82 Miljöbelastning från produktion av fjärrvärmerör Morgan Fröling Camilla Holmgren dec-02 83 Samverkande produktions- och distributionsmodeller John Johnsson Ola Rossing 84 Användning av aska vid förläggning av fjärrvärmeledningar - Rolf Sjöblom förstudie 85 Marginaler i fjärrvärmesystem Patrik Selinder Heimo Zinko feb-03 feb-03 mars-03 86 Flödesutjämnande körstrategi Gunnar Larsson april-03 87 Black-Box -undersökning av fjärrvärmecentraler Håkan Walletun Bernt Svensson juni-03 03-10-28

Nr Titel Författare Publicerad 88 Långtidsegenskaper hos lågflödesinjusterade radiatorsystem Stefan Petersson aug-03 Sven Werner 89 Rationellt byggande av fjärrvärmeledningar Tommy Gudmundson sep-03 90 Total Kontra utförandeentreprenad Tommy Gudmundson sep-03 91 Tryckväxlare för fjärrkyla Teknik och funktion Bror-Arne Gustafson sep-03 92 Kylning av kylmaskiners kondensorer med fjärrkyla i livsmedelsbutiker Caroline Haglund Stignor sep-03 93 Minskade distributionsförluster med diffusionstäta fjärrvärmerör Maria Olsson okt-03 94 Kopplingsprinciper för fjärrvärmecentral och frånluftsvärmepump Patrik Selinder Håkan Walletun Heimo Zinko 95 Funktion hos 1-rörs radiatorsystem Avkylning, komfort och stabilitet Stefan Petersson Bernt-Erik Nyberg okt-03 okt-03 96 EPSPEX-kulvert Utveckling, utförande och uppföljning Tommy Gudmundson okt-03 97 EPSPEX-kulvert Funktion under och efter vattendränkning Stefan Nilsson Sven-Erik Sällberg Gunnar Bergström okt-03 98 Fukt i fjärrvärmerör, larmsystem och detektering Inventering av mätmetoder och gränsvärden Henrik Bjurström Lars-Åke Cronholm Mats-Olov Edström okt-03 FORSKNING OCH UTVECKLING ORIENTERING 1 Fjärrkyla: Behov av forskning och utveckling Sven Werner jan-98 2 Utvärdering av fjärrkyla i Västerås. Uppföljning av Värmeforsk rapport nr 534. Mätvärdesinsamling för perioden 23/5 30/9 1996. 3 Symposium om Fjärrvärmeforskning på Ullinge Wärdshus i Eksjö kommun, 10-11 december 1996 4 Utvärdering av fjärrkyla i Västerås. Uppföljning av Värmeforsk rapport nr 534. Mätvärdesinsamling för period 2. 1/1 31/12 1997. 5 Metodutveckling för mätning av värmekonduktiviteten i kulvertisolering av polyuretanskum 6 Optimering av fjärrvärmevattens framledningstemperatur i mindre fjärrvärmesystem Lars Lindgren Conny Nikolaisen Lennart Thörnqvist Conny Nikolaisen Lars-Åke Cronholm Hans Torstensson Ilkka Keppo Pekka Ahtila jan-98 jan-98 juli-98 sept-99 jan-03 03-10-28

Svenska Fjärrvärmeföreningens Service AB och Statens Energimyndighet bedriver forskningsprogram inom området fjärrvärme hetvattenteknik och fjärrkyla. SVENSKA FJÄRRVÄRMEFÖRENINGENS SERVICE AB 101 53 STOCKHOLM Besöksadress: Olof Palmes Gata 31, 6 tr Telefon 08-677 25 50, Telefax 08-677 25 55 Förlagsservice, beställning av trycksaker: Telefon 026-24 90 24, Telefax 026-24 90 10