Systém napájení (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

Základní napájecí systém používaný v napájecím zdroji pro stavební projekty je třífázový třívodičový a třífázový čtyřvodičový systém atd., Ale konotace těchto pojmů není příliš přísná. Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) k tomu přijala jednotná ustanovení a nazývá se systém TT, systém TN a systém IT. Který systém TN je rozdělen na systém TN-C, TN-S, TN-CS. Následuje stručný úvod do různých systémů napájení.

systém napájení

Podle různých metod a terminologie ochrany definovaných IEC jsou nízkonapěťové distribuční systémy rozděleny do tří typů podle různých metod uzemnění, konkrétně systémů TT, TN a IT, a jsou popsány následovně.

Systém napájení TN-C

Napájecí systém v režimu TN-C používá pracovní neutrální vedení jako ochranné vedení procházející nulovým bodem, které lze nazvat ochranným neutrálním vedením a může být reprezentováno PEN.

Systém napájení TN-CS

U dočasného napájení systému TN-CS, pokud je přední část napájena metodou TN-C a stavební kód stanoví, že staveniště musí používat napájecí systém TN-S, může být celková rozvodná skříň rozdělené v zadní části systému. Z řady PE jsou vlastnosti systému TN-CS následující.

1) Pracovní nulové vedení N je spojeno se speciálním ochranným vedením PE. Když je nevyvážený proud vedení velký, je nulová ochrana elektrického zařízení ovlivněna potenciálem nulového vedení. Systém TN-CS může snížit napětí krytu motoru k zemi, ale nemůže toto napětí zcela eliminovat. Velikost tohoto napětí závisí na nerovnováze zátěže vedení a délce tohoto vedení. Čím více je nevyvážené zatížení a čím delší je kabeláž, tím větší je napěťový posun krytu zařízení k zemi. Proto je nutné, aby proud nevyváženosti zátěže nebyl příliš velký a aby bylo PE vedení opakovaně uzemněno.

2) Vedení PE nemůže za žádných okolností vstoupit do chrániče proti úniku, protože chránič proti úniku na konci vedení způsobí vypnutí předního chrániče a způsobí rozsáhlou poruchu napájení.

3) Kromě vedení PE musí být připojeno k vedení N v obecném poli, vedení N a vedení PE nesmí být připojeno v jiných oddílech. Na vedení PE nesmí být instalovány žádné spínače a pojistky a jako PE nesmí být použito žádné uzemnění. čára.

Prostřednictvím výše uvedené analýzy je systém napájení TN-CS dočasně upraven v systému TN-C. Pokud je třífázový výkonový transformátor v dobrém stavu pracovní země a třífázové zatížení je relativně vyvážené, je účinek systému TN-CS při použití elektrické energie ve stavebnictví stále proveditelný. V případě nesymetrických třífázových zátěží a vyhrazeného výkonového transformátoru na staveništi je však nutné použít napájecí systém TN-S.

Systém napájení TN-S

Napájecí systém v režimu TN-S je napájecí systém, který striktně odděluje pracovní neutrál N od vyhrazeného ochranného vedení PE. Nazývá se napájecí systém TN-S. Vlastnosti napájecího systému TN-S jsou následující.

1) Pokud systém běží normálně, na vyhrazeném ochranném vedení není proud, ale na nulovém pracovním vedení je nesymetrický proud. Na vedení PE k zemi není napětí, takže nulová ochrana kovového pláště elektrického zařízení je připojena ke speciálnímu vedení PE, které je bezpečné a spolehlivé.

2) Pracovní neutrální vedení se používá pouze jako jednofázový zatěžovací obvod osvětlení.

3) Zvláštní ochranné vedení PE nesmí přetrhnout vedení, ani nesmí vstoupit do únikového spínače.

4) Pokud je na vedení L použit chránič svodového proudu, nesmí být pracovní nulové vedení opakovaně uzemněno a vedení PE má opakované uzemnění, ale neprochází chráničem svodového proudu, takže lze instalovat také svodový chránič na napájecí lince systému TN-S systému.

5) Napájecí systém TN-S je bezpečný a spolehlivý, vhodný pro nízkonapěťové napájecí systémy, jako jsou průmyslové a občanské budovy. Před zahájením stavebních prací je nutné použít napájecí systém TN-S.

Systém napájení TT

Metoda TT se týká ochranného systému, který přímo uzemňuje kovové pouzdro elektrického zařízení, které se nazývá ochranný uzemňovací systém, nazývaný také systém TT. První symbol T označuje, že neutrální bod energetického systému je přímo uzemněn; druhý symbol T označuje, že vodivá část zátěžového zařízení, která není vystavena živému tělu, je přímo připojena k zemi, bez ohledu na to, jak je systém uzemněn. Veškeré uzemnění zátěže v systému TT se nazývá ochranné uzemnění. Vlastnosti tohoto napájecího systému jsou následující.

1) Když je kovový plášť elektrického zařízení nabitý (fázové vedení se dotýká pláště nebo je poškozena izolace zařízení a prosakuje), ochrana uzemnění může výrazně snížit riziko úrazu elektrickým proudem. Nízkonapěťové jističe (automatické spínače) však nemusí nutně vypnout, což způsobí, že zemní svodové napětí únikového zařízení bude vyšší než bezpečné napětí, což je nebezpečné napětí.

2) Pokud je svodový proud relativně malý, nemusí být schopna přepálit ani pojistka. Proto je pro ochranu nutný také chránič proti úniku. Proto je obtížné popularizovat systém TT.

3) Uzemňovací zařízení systému TT spotřebovává hodně oceli a je obtížné jej recyklovat, čas a materiály.

V současné době některé konstrukční jednotky používají systém TT. Když si stavební jednotka vypůjčí svůj zdroj energie pro dočasné použití elektřiny, použije se speciální ochranné vedení ke snížení množství oceli použité pro uzemňovací zařízení.

Oddělte nově přidanou speciální ochrannou linii PE linku od pracovní nulové linie N, která se vyznačuje:

1 Mezi společným uzemňovacím vedením a pracovním neutrálním vedením není žádné elektrické spojení;

2 V normálním provozu může mít pracovní nulová linka proud a speciální ochranná linka nemá proud;

3 Systém TT je vhodný pro místa, kde je ochrana země velmi rozptýlená.

Systém napájení TN

Systém napájení v režimu TN Tento typ systému napájení je ochranný systém, který spojuje kovové pouzdro elektrického zařízení s pracovním nulovým vodičem. Nazývá se to systém nulové ochrany a představuje jej TN. Jeho vlastnosti jsou následující.

1) Jakmile je zařízení pod napětím, systém ochrany proti průchodu nulou může zvýšit svodový proud na zkratový proud. Tento proud je 5.3krát větší než proud systému TT. Ve skutečnosti jde o jednofázovou zkratovou poruchu a pojistka pojistky vybuchne. Vypínací jednotka nízkonapěťového jističe se okamžitě vypne a vypne, čímž je vadné zařízení vypnuto a bezpečnější.

2) Systém TN šetří materiál a pracovní dobu a je široce používán v mnoha zemích a zemích v Číně. Ukazuje, že systém TT má mnoho výhod. V napájecím systému režimu TN se dělí na TN-C a TN-S podle toho, zda je ochranná nulová čára oddělena od pracovní nulové čáry.

princip práce:

V systému TN jsou exponované vodivé části všech elektrických zařízení připojeny k ochrannému vedení a připojeny k uzemnění napájecího zdroje. Tento zemnící bod je obvykle neutrálním bodem systému distribuce energie. Energetický systém systému TN má jeden bod, který je přímo uzemněn. Obnažená elektricky vodivá část elektrického zařízení je k tomuto bodu připojena ochranným vodičem. Systém TN je obvykle neutrální uzemněný třífázový síťový systém. Jeho charakteristikou je, že exponovaná vodivá část elektrického zařízení je přímo připojena k uzemňovacímu bodu systému. Když dojde ke zkratu, zkratovým proudem je uzavřená smyčka tvořená kovovým drátem. Vznikne kovový jednofázový zkrat, který má za následek dostatečně velký zkratový proud, aby umožnil ochrannému zařízení spolehlivě jednat při odstraňování poruchy. Pokud je pracovní neutrální vedení (N) opakovaně uzemněno, může se při zkratu pouzdra část proudu přesměrovat na opakované uzemnění, což může způsobit, že ochranné zařízení nebude spolehlivě fungovat nebo se poruše vyhne, čímž se porucha rozšíří. V systému TN, tj. Třífázovém pětivodičovém systému, je vedení N a vedení PE odděleně položeny a navzájem izolovány a vedení PE je připojeno k pouzdru elektrického zařízení namísto N-linie. Nejdůležitější věcí, na které nám záleží, je tedy potenciál PE vodiče, nikoli potenciál N vodiče, takže opakované uzemnění v systému TN-S není opakovaným uzemněním N vodiče. Pokud jsou vedení PE a vedení N uzemněny společně, protože vedení PE a vedení N jsou připojeny v místě opakovaného uzemnění, nemá vedení mezi bodem opakovaného uzemnění a bodem pracovního uzemnění distribučního transformátoru žádný rozdíl mezi vedením PE a čára N. Původní čára je čára N. Předpokládaný neutrální proud je sdílen vedením N a vedením PE a část proudu je posunuta přes opakovaný uzemňovací bod. Protože lze předpokládat, že na přední straně opakovaného uzemňovacího bodu není žádná linka PE, pouze linie PEN skládající se z původní linie PE a linie N paralelně, výhody původního systému TN-S budou ztraceny, takže vedení PE a vedení N nemohou být společným uzemněním. Z výše uvedených důvodů je v příslušných předpisech jasně uvedeno, že neutrální vedení (tj. Vedení N) by nemělo být opakovaně uzemněno, kromě neutrálního bodu napájecího zdroje.

IT systém

Systém napájení v režimu IT I znamená, že strana zdroje napájení nemá žádné pracovní uzemnění nebo je uzemněna s vysokou impedancí. Druhé písmeno T označuje, že elektrické zařízení na straně zátěže je uzemněno.

Systém napájení v režimu IT má vysokou spolehlivost a dobré zabezpečení, když vzdálenost napájení není dlouhá. Obvykle se používá v místech, kde není povoleno zatemnění, nebo v místech, kde je vyžadováno přísné nepřetržité napájení, jako je výroba oceli pro elektrickou energii, operační sály ve velkých nemocnicích a podzemní doly. Podmínky napájení v podzemních dolech jsou relativně špatné a kabely jsou citlivé na vlhkost. Pokud používáte systém napájený IT, i když neutrální bod napájecího zdroje není uzemněn, po úniku zařízení je relativní svodový proud země stále malý a nepoškodí rovnováhu napájecího napětí. Proto je bezpečnější než neutrální uzemňovací systém napájecího zdroje. Pokud se však napájecí zdroj používá na velkou vzdálenost, nelze ignorovat distribuovanou kapacitu napájecího vedení vůči zemi. Když porucha zkratu nebo únik zátěže způsobí, že skříň zařízení bude pod napětím, svodový proud vytvoří cestu přes zem a ochranné zařízení nemusí nutně působit. To je nebezpečné. Bezpečnější je pouze tehdy, když vzdálenost napájení není příliš dlouhá. Tento typ napájení je na stavbě vzácný.

Význam písmen I, T, N, C, S

1) U symbolu metody napájení stanoveného Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC) představuje první písmeno vztah mezi energetickým (napájecím) systémem a zemí. Například T označuje, že neutrální bod je přímo uzemněn; I označuje, že napájecí zdroj je izolován od země nebo že jeden bod napájecího zdroje je připojen k zemi přes vysokou impedanci (například 1000 Ω;) (I je první písmeno francouzského slova Isolation of the word "izolace").

2) Druhé písmeno označuje elektricky vodivé zařízení vystavené zemi. Například T znamená, že plášť zařízení je uzemněn. Nemá přímý vztah k žádnému jinému uzemňovacímu bodu v systému. N znamená, že zátěž je chráněna nulou.

3) Třetí písmeno označuje kombinaci pracovní nuly a ochranné linie. Například C označuje, že pracovní neutrální čára a ochranná čára jsou jedna, například TN-C; S označuje, že pracovní neutrální vedení a ochranné vedení jsou přísně odděleny, takže vedení PE se nazývá vyhrazené ochranné vedení, například TN-S.

V elektrické síti je uzemňovací systém bezpečnostním opatřením, které chrání lidský život a elektrická zařízení. Jelikož se uzemňovací systémy v jednotlivých zemích liší, je důležité dobře rozumět různým typům uzemňovacích systémů, protože globální instalovaná kapacita FV systému neustále roste. Tento článek si klade za cíl prozkoumat různé uzemňovací systémy podle normy Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC) a jejich dopad na návrh uzemňovacího systému pro FV systémy připojené k síti.

Účel uzemnění
Uzemňovací systémy zajišťují bezpečnostní funkce napájením elektrické instalace cestou s nízkou impedancí pro jakékoli poruchy v elektrické síti. Uzemnění slouží také jako referenční bod pro správnou funkci elektrického zdroje a bezpečnostních zařízení.

Uzemnění elektrického zařízení se obvykle dosahuje vložením elektrody do pevné hmoty země a připojením této elektrody k zařízení pomocí vodiče. O každém uzemňovacím systému lze učinit dva předpoklady:

1. Zemní potenciály fungují jako statická reference (tj. Nulové volty) pro připojené systémy. Jakýkoli vodič, který je připojen k uzemňovací elektrodě, bude mít také tento referenční potenciál.
2. Uzemňovací vodiče a uzemňovací kolík poskytují cestu s nízkým odporem k zemi.

Ochranné uzemnění
Ochranné uzemnění je instalace uzemňovacích vodičů uspořádaných tak, aby se snížila pravděpodobnost úrazu elektrickým proudem v systému. V případě poruchy mohou proudové kovové části systému, jako jsou rámy, oplocení a kryty atd., Dosáhnout vysokého napětí vzhledem k zemi, pokud nejsou uzemněny. Pokud osoba za takových podmínek přijde do kontaktu se zařízením, dostane úraz elektrickým proudem.

Pokud jsou kovové části připojeny k ochrannému uzemnění, bude poruchový proud protékat zemnicím vodičem a bude snímán bezpečnostními zařízeními, která následně bezpečně izolují obvod.

Ochranné uzemnění lze dosáhnout:

• Instalace ochranného uzemňovacího systému, kde jsou vodivé části připojeny k uzemněnému nulovému bodu distribučního systému pomocí vodičů.
• Instalace ochranných zařízení proti nadproudu nebo svodového proudu, která slouží k odpojení postižené části instalace ve stanovených časových a dotykových napěťových mezích.

Ochranný uzemňovací vodič by měl být schopen přenášet potenciální poruchový proud po dobu, která je stejná nebo delší než provozní doba příslušného ochranného zařízení.

Funkční uzemnění
U funkčního uzemnění může být k uzemňovacímu systému připojena jakákoli živá část zařízení („+“ nebo „-“) za účelem poskytnutí referenčního bodu umožňujícího správnou funkci. Vodiče nejsou konstruovány tak, aby odolávaly poruchovým proudům. V souladu s AS / NZS5033: 2014 je funkční uzemnění povoleno pouze v případě, že uvnitř střídače existuje jednoduché oddělení mezi stejnosměrnou a střídavou stranou (tj. Transformátor).

Typy konfigurace uzemnění
Konfigurace uzemnění mohou být uspořádány odlišně na straně napájení a zátěže při dosažení stejného celkového výsledku. Mezinárodní norma IEC 60364 (Elektrická zařízení pro budovy) identifikuje tři rodiny uzemnění definované pomocí dvoupísmenného identifikátoru ve tvaru „XY“. V souvislosti se střídavými systémy „X“ definuje konfiguraci nulových a zemních vodičů na straně napájení systému (tj. Generátor / transformátor) a „Y“ definuje konfiguraci neutrál / zem na straně zátěže systému (tj. hlavní rozvaděč a připojené zátěže). Písmena „X“ a „Y“ mohou mít následující hodnoty:

T - Země (z francouzského 'Terre')
N - Neutrální
Já - izolovaný

A podmnožiny těchto konfigurací lze definovat pomocí hodnot:
S - Samostatné
C - Kombinované

Pomocí těchto tří skupin uzemnění definovaných v IEC 60364 jsou TN, kde je elektrické napájení uzemněno a zátěže zákazníka jsou uzemněny přes neutrál, TT, kde jsou elektrické napájení a zátěže zákazníka uzemněny samostatně, a IT, kde jsou pouze zátěže zákazníka jsou uzemněny.

TN uzemňovací systém
Jediný bod na straně zdroje (obvykle neutrální referenční bod v třífázovém systému připojeném k hvězdě) je přímo připojen k zemi. Veškeré elektrické zařízení připojené k systému je uzemněno prostřednictvím stejného bodu připojení na straně zdroje. Tyto typy uzemňovacích systémů vyžadují zemní elektrody v pravidelných intervalech po celou dobu instalace.

Rodina TN má tři podmnožiny, které se liší metodou segregace / kombinace zemního a neutrálního vodiče.

TN-S: TN-S popisuje uspořádání, při kterém jsou oddělené vodiče pro ochrannou zem (PE) a neutrál vedeny ke spotřebním zátěžím ze zdroje napájení lokality (tj. Generátoru nebo transformátoru). Vodiče PE a N jsou odděleny téměř ve všech částech systému a jsou k sobě připojeny pouze na samotném napájení. Tento typ uzemnění se obvykle používá pro velké spotřebitele, kteří mají jeden nebo více transformátorů VN / NN určených pro jejich instalaci, které jsou instalovány v sousedství nebo uvnitř areálu zákazníka.

Obrázek 1 - Systém TN-S

TN-C: TN-C popisuje uspořádání, kde je k zemi u zdroje připojen kombinovaný ochranný zemní neutrál (PEN). Tento typ uzemnění se v Austrálii běžně nepoužívá kvůli rizikům spojeným s požárem v nebezpečných prostředích a kvůli přítomnosti harmonických proudů, které jej činí nevhodným pro elektronická zařízení. Kromě toho podle normy IEC 60364-4-41 - (Ochrana bezpečnosti - Ochrana před úrazem elektrickým proudem) nelze v systému TN-C použít RCD.

Obrázek 2 - Systém TN-C

TN-CS: TN-CS označuje nastavení, kde napájecí strana systému používá pro uzemnění kombinovaný vodič PEN a zátěžová strana systému používá samostatný vodič pro PE a N. Tento typ uzemnění se používá v distribučních systémech v Austrálii i na Novém Zélandu a je často označován jako mnohonásobně neutrální ze země (MEN). U zákazníka NN je mezi síťovým transformátorem a provozovnou nainstalován systém TN-C (neutrál je v tomto segmentu několikrát uzemněn) a systém TN-S se používá uvnitř samotné nemovitosti (od hlavního rozvaděče po proudu ). Při posuzování systému jako celku je považován za TN-CS.

Obrázek 3 - Systém TN-CS

Kromě toho podle IEC 60364-4-41 - (Ochrana bezpečnosti - Ochrana před úrazem elektrickým proudem), pokud je v systému TN-CS použit RCD, nelze na straně zátěže použít vodič PEN. Připojení ochranného vodiče k vodiči PEN musí být provedeno na straně zdroje RCD.

Uzemňovací systém TT
S konfigurací TT používají spotřebitelé vlastní uzemňovací připojení v areálu, které je nezávislé na jakémkoli uzemnění na straně zdroje. Tento typ uzemnění se obvykle používá v situacích, kdy poskytovatel služeb distribuční sítě (DNSP) nemůže zaručit připojení nízkého napětí zpět k napájecímu zdroji. Uzemnění TT bylo v Austrálii běžné před rokem 1980 a v některých částech země se stále používá.

U uzemňovacích systémů TT je pro vhodnou ochranu nutný RCD ve všech napájecích obvodech střídavého proudu.

Podle normy IEC 60364-4-41 musí být všechny exponované vodivé části, které jsou společně chráněny stejným ochranným zařízením, připojeny ochrannými vodiči k zemnící elektrodě společné pro všechny tyto části.

Obrázek 4 - Systém TT

Uzemňovací systém IT
V uzemňovacím uspořádání IT není na napájení buď žádné uzemnění, nebo je to provedeno prostřednictvím připojení s vysokou impedancí. Tento typ uzemnění se nepoužívá pro distribuční sítě, ale často se používá v rozvodnách a pro nezávislé systémy dodávané generátorem. Tyto systémy jsou schopny nabídnout dobrou kontinuitu dodávek během provozu.

Obrázek 5 - IT systém

Důsledky pro uzemnění FV systému
Typ uzemňovacího systému použitého v kterékoli zemi bude určovat druh konstrukce uzemňovacího systému požadovaného pro FV systémy připojené k síti; FV systémy jsou považovány za generátor (nebo zdrojový obvod) a musí být jako takové uzemněny.
Například země, které používají uzemňovací uspořádání typu TT, budou kvůli uzemňovacímu uspořádání vyžadovat samostatnou zemnící jámu pro stranu DC i AC. Pro srovnání, v zemi, kde se používá uzemňovací uspořádání typu TN-CS, stačí ke splnění požadavků uzemňovacího systému jednoduché připojení FV systému k hlavní uzemňovací liště v rozvaděči.

Po celém světě existují různé uzemňovací systémy a dobré porozumění různým konfiguracím uzemnění zajišťuje, že FV systémy jsou správně uzemněny.