Sistema de alimentación (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

O sistema básico de subministración de enerxía utilizado na subministración de enerxía para proxectos de construción é un sistema trifásico de tres fíos e trifásico de catro fíos, etc., pero a connotación destes termos non é moi estrita. A Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) fixo disposicións uniformes para iso, e chámase sistema TT, sistema TN e sistema de TI. Que sistema TN está dividido en sistema TN-C, TN-S, TN-CS. A continuación amósase unha breve introdución a varios sistemas de alimentación.

sistema de alimentación

De acordo cos distintos métodos e terminoloxías de protección definidos polo IEC, os sistemas de distribución de enerxía de baixa tensión divídense en tres tipos segundo os diferentes métodos de posta a terra, a saber, os sistemas TT, TN e IT, e descríbense do seguinte xeito.

Sistema de alimentación TN-C

O sistema de alimentación en modo TN-C usa a liña de traballo neutra como liña de protección de paso cero, que se pode chamar liña de protección neutra e pode ser representada por PEN.

Sistema de alimentación TN-CS

Para a fonte de alimentación temporal do sistema TN-CS, se a parte frontal está alimentada polo método TN-C e o código de construción especifica que a obra debe utilizar o sistema de alimentación TN-S, pódese distribuir a caixa de distribución total dividido na parte traseira do sistema. Fóra da liña PE, as características do sistema TN-CS son as seguintes.

1) A liña cero de traballo N está conectada coa liña de protección especial PE. Cando a corrente desequilibrada da liña é grande, a protección cero do equipo eléctrico vese afectada polo potencial da liña cero. O sistema TN-CS pode reducir a tensión da carcasa do motor ao chan, pero non pode eliminar completamente esta tensión. A magnitude desta tensión depende do desequilibrio de carga do cableado e da lonxitude desta liña. Canto máis desequilibrada sexa a carga e canto maior sexa o cableado, maior será a compensación de tensión da carcasa do dispositivo ao chan. Polo tanto, é necesario que a corrente de desequilibrio de carga non sexa demasiado grande e que a liña PE estea conectada a terra repetidamente.

2) A liña PE non pode entrar no protector de fuga baixo ningunha circunstancia, porque o protector de fuga ao final da liña provocará que o protector de fuga frontal caia e provoque unha falla de enerxía a gran escala.

3) Ademais da liña PE debe estar conectada á liña N da caixa xeral, a liña N e a liña PE non deben conectarse noutros compartimentos. Non se instalarán interruptores nin fusibles na liña PE e non se utilizará terra como PE. liña.

A través da análise anterior, o sistema de alimentación TN-CS modifícase temporalmente no sistema TN-C. Cando o transformador de potencia trifásico está en bo estado de traballo e a carga trifásica é relativamente equilibrada, o efecto do sistema TN-CS no uso de electricidade na construción aínda é factible. Non obstante, no caso de cargas trifásicas desequilibradas e un transformador de potencia dedicado na obra, debe utilizarse o sistema de alimentación TN-S.

Sistema de alimentación TN-S

O sistema de alimentación en modo TN-S é un sistema de alimentación que separa estritamente o neutro de traballo N da liña de protección dedicada PE. Chámase sistema de alimentación TN-S. As características do sistema de alimentación TN-S son as seguintes.

1) Cando o sistema funciona normalmente, non hai corrente na liña de protección dedicada, pero hai unha corrente desequilibrada na liña cero de traballo. Non hai tensión na liña de PE ao chan, polo que a protección cero da carcasa metálica do equipo eléctrico está conectada á liña de protección especial PE, que é segura e fiable.

2) A liña neutra de traballo só se usa como circuíto de carga de iluminación monofásica.

3) A liña de protección especial PE non ten permiso para romper a liña nin pode entrar no interruptor de fuga.

4) Se o protector de fuga de terra se usa na liña L, a liña cero de traballo non se debe conectar a terra repetidamente e a liña PE ten unha conexión a terra repetida, pero non pasa polo protector de fuga de terra, polo que o protector de fuga tamén se pode instalar na liña L de alimentación do sistema TN-S.

5) O sistema de alimentación TN-S é seguro e fiable, adecuado para sistemas de alimentación de baixa tensión como edificios industriais e civís. O sistema de alimentación TN-S debe usarse antes de comezar as obras.

Sistema de alimentación TT

O método TT refírese a un sistema de protección que fundamenta directamente a carcasa metálica dun dispositivo eléctrico, que se denomina sistema de terra de protección, tamén chamado sistema TT. O primeiro símbolo T indica que o punto neutro do sistema de enerxía está directamente conectado á terra; o segundo símbolo T indica que a parte condutora do dispositivo de carga que non está exposta ao corpo vivo está directamente conectada á terra, independentemente de como estea a terra o sistema. Toda conexión a terra da carga no sistema TT chámase conexión a terra de protección. As características deste sistema de alimentación son as seguintes.

1) Cando a carcasa metálica do equipo eléctrico está cargada (a liña de fase toca a carcasa ou o illamento do equipo está danado e fuga), a protección contra a terra pode reducir moito o risco de descarga eléctrica. Non obstante, os interruptores de circuíto de baixa tensión (interruptores automáticos) non necesariamente tropezan, o que provoca que a tensión de fuga de terra do dispositivo de fuga sexa superior á tensión segura, que é unha tensión perigosa.

2) Cando a corrente de fuga é relativamente pequena, incluso un fusible pode non poder soprar. Polo tanto, tamén se precisa un protector contra fugas para a protección. Polo tanto, o sistema TT é difícil de popularizar.

3) O dispositivo de conexión a terra do sistema TT consume moito aceiro e é difícil reciclar, tempo e materiais.

Na actualidade, algunhas unidades de construción utilizan o sistema TT. Cando a unidade de construción toma a súa fonte de alimentación para uso temporal de electricidade, úsase unha liña de protección especial para reducir a cantidade de aceiro utilizada para o dispositivo de posta a terra.

Separe a liña PE de protección especial recentemente engadida da liña cero de traballo N, que se caracteriza por:

1 Non hai conexión eléctrica entre a liña de terra común e a liña neutra de traballo;

2 No funcionamento normal, a liña cero de traballo pode ter corrente e a liña de protección especial non ten corrente;

3 O sistema TT é adecuado para lugares onde a protección do chan está moi dispersa.

Sistema de alimentación TN

Sistema de alimentación en modo TN Este tipo de sistema de alimentación é un sistema de protección que conecta a carcasa metálica dos equipos eléctricos co fío neutro de traballo. Chámase sistema de protección cero e está representado por TN. As súas características son as seguintes.

1) Unha vez que o dispositivo está activado, o sistema de protección de paso cero pode aumentar a corrente de fuga a unha corrente de curtocircuíto. Esta corrente é 5.3 veces maior que a do sistema TT. En realidade, é un fallo de curtocircuíto monofásico e o fusible do fusible explotará. A unidade de disparo do interruptor de baixa tensión disparará e disparará inmediatamente, o que fará que o dispositivo defectuoso apague e sexa máis seguro.

2) O sistema TN aforra material e horas de traballo e úsase amplamente en moitos países e países de China. Mostra que o sistema TT ten moitas vantaxes. No sistema de alimentación en modo TN, divídese en TN-C e TN-S segundo se a liña cero de protección está separada da liña cero de traballo.

principio de traballo:

No sistema TN, as partes condutoras expostas de todos os equipos eléctricos están conectadas á liña de protección e conectadas ao punto de terra da fonte de alimentación. Este punto de terra adoita ser o punto neutro do sistema de distribución de enerxía. O sistema de alimentación do sistema TN ten un punto que está directamente conectado a terra. A parte eléctrica conductora exposta do dispositivo eléctrico está conectada a este punto a través dun condutor de protección. O sistema TN adoita ser un sistema de rede trifásico con base neutra. A súa característica é que a parte condutora exposta do equipo eléctrico está directamente conectada ao punto de terra do sistema. Cando se produce un curtocircuíto, a corrente de curtocircuíto é un lazo pechado formado polo fío metálico. Fórmase un curtocircuíto monofásico metálico, o que resulta nunha corrente de curtocircuíto suficientemente grande como para permitir ao dispositivo de protección actuar de forma fiable para eliminar a avaría. Se a liña neutra de traballo (N) está conectada a terra varias veces, cando a carcasa está en curtocircuíto, parte da corrente pode desviarse cara ao punto de conexión a terra repetido, o que pode provocar que o dispositivo de protección non funcione de forma fiable ou evite o fallo, expandindo así a falla. No sistema TN, é dicir, o sistema trifásico de cinco fíos, a liña N e a liña PE están separados e illados entre si e a liña PE está conectada á carcasa do dispositivo eléctrico no canto de a liña N. Polo tanto, o máis importante que nos preocupa é o potencial do fío PE, non o potencial do fío N, polo que a toma de terra repetida nun sistema TN-S non é unha toma de terra repetida do fío N. Se a liña PE e a liña N están conectadas a terra, porque a liña PE e a liña N están conectadas no punto de conexión a terra repetida, a liña entre o punto de conexión a terra repetida e o punto de traballo do transformador de distribución non ten diferenza entre a liña PE e a liña N. A liña orixinal é a liña N. A corrente neutra que se asume é compartida pola liña N e a liña PE, e parte da corrente pasa polo punto de conexión a terra repetido. Debido a que se pode considerar que non hai ningunha liña PE na parte frontal do punto de conexión a terra repetido, só a liña PEN composta pola liña PE orixinal e a liña N en paralelo, perderanse as vantaxes do sistema TN-S orixinal, polo que a liña PE e a liña N non poden ser de conexión común. Debido ás razóns anteriores, na normativa pertinente indícase claramente que a liña neutra (é dicir, a liña N) non debe estar conectada a terra repetidamente, agás no punto neutro da fonte de alimentación.

Sistema informático

O sistema de fonte de alimentación I en modo IT indica que o lado da fonte de alimentación non ten chan de traballo ou está conectado a alta impedancia. A segunda letra T indica que o equipo eléctrico do lado de carga está conectado a terra.

O sistema de alimentación en modo TI ten unha alta fiabilidade e unha boa seguridade cando a distancia de alimentación non é longa. Xeralmente úsase en lugares onde non se permiten cortes de luz ou en lugares nos que se require unha estricta subministración de enerxía continua, como a fabricación de aceiro de enerxía eléctrica, quirófanos en grandes hospitais e minas subterráneas. As condicións de subministración de enerxía nas minas subterráneas son relativamente pobres e os cables son susceptibles á humidade. Usando o sistema alimentado por TI, aínda que o punto neutro da fonte de alimentación non estea conectado a terra, unha vez que o dispositivo estea perdendo, a corrente de fuga relativa a terra aínda é pequena e non danará o equilibrio da tensión de alimentación. Polo tanto, é máis seguro que o sistema de conexión a terra neutro da fonte de alimentación. Non obstante, se a fonte de alimentación se usa para unha longa distancia, a capacidade distribuída da liña de alimentación á terra non se pode ignorar. Cando un fallo de curtocircuíto ou fuga de carga fai que a carcasa do dispositivo se active, a corrente de fuga formará un camiño a través da terra e o dispositivo de protección non actuará necesariamente. Isto é perigoso. Só se a distancia de alimentación non é demasiado longa é máis segura. Este tipo de subministración de enerxía é raro na obra.

O significado das letras I, T, N, C, S

1) No símbolo do método de subministración de enerxía estipulado pola Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), a primeira letra representa a relación entre o sistema de alimentación (potencia) e o chan. Por exemplo, T indica que o punto neutro está directamente conectado á terra; I indica que a fonte de alimentación está illada da terra ou que un punto da fonte de alimentación está conectado á terra a través dunha alta impedancia (por exemplo, 1000 Ω;) (I é a primeira letra da palabra francesa Illamento da palabra "illamento").

2) A segunda letra indica o dispositivo eléctricamente condutor exposto ao chan. Por exemplo, T significa que o shell do dispositivo está conectado a terra. Non ten relación directa con ningún outro punto de conexión do sistema. N significa que a carga está protexida por cero.

3) A terceira letra indica a combinación de cero de traballo e liña de protección. Por exemplo, C indica que a liña neutra de traballo e a liña de protección son unha, como TN-C; S indica que a liña neutral de traballo e a liña de protección están estritamente separadas, polo que a liña PE chámase liña de protección dedicada, como TN-S.

Nunha rede eléctrica, un sistema de posta a terra é unha medida de seguridade que protexe a vida humana e os equipos eléctricos. Como os sistemas de posta a terra difiren dun país a outro, é importante ter unha boa comprensión dos diferentes tipos de sistemas de posta a terra xa que a capacidade instalada fotovoltaica global segue aumentando. Este artigo ten como obxectivo explorar os diferentes sistemas de posta a terra segundo o estándar da Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) e o seu impacto no deseño do sistema de posta a terra para sistemas fotovoltaicos conectados á rede.

Propósito de Terra
Os sistemas de posta a terra proporcionan funcións de seguridade subministrando á instalación eléctrica un camiño de baixa impedancia para calquera fallo na rede eléctrica. A posta a terra tamén actúa como punto de referencia para que a fonte eléctrica e os dispositivos de seguridade funcionen correctamente.

A posta a terra de equipos eléctricos normalmente conséguese inserindo un electrodo nunha masa sólida de terra e conectando este electrodo ao equipo mediante un condutor. Hai dous supostos que se poden facer sobre calquera sistema de posta a terra:

1. Os potenciais terrestres actúan como referencia estática (é dicir, cero voltios) para os sistemas conectados. Como tal, calquera condutor conectado ao electrodo de terra tamén posuirá ese potencial de referencia.
2. Os condutores de terra e a estaca de terra proporcionan un camiño de baixa resistencia ao chan.

Terra de protección
A terra de protección é a instalación de condutores de terra dispostos para reducir a probabilidade de lesións por falla eléctrica no sistema. En caso de fallo, as partes metálicas do sistema que non transportan corrente, como cadros, valos e cerramentos, etc. poden acadar alta tensión con respecto á terra se non están conectadas a terra. Se unha persoa entra en contacto co equipo nestas condicións, recibirá unha descarga eléctrica.

Se as partes metálicas están conectadas á terra de protección, a corrente de falla fluirá a través do condutor de terra e será detectada por dispositivos de seguridade, que logo illarán o circuíto de forma segura.

A terra de protección pódese conseguir mediante:

• Instalación dun sistema de terra de protección onde as pezas condutoras están conectadas ao neutro conectado á terra do sistema de distribución a través de condutores.
• Instalación de dispositivos de protección contra sobrecorrente ou corrente de fuga de terra que funcionan para desconectar a parte afectada da instalación dentro dos límites de tempo e tensión especificados.

O condutor de terra de protección debería poder transportar a corrente de falla potencial durante unha duración igual ou superior ao tempo de funcionamento do dispositivo de protección asociado.

Terra funcional
Na toma de terra funcional, calquera das pezas activas do equipo (xa sexa "+" ou "-") pode estar conectada ao sistema de posta a terra co propósito de proporcionar un punto de referencia que permita un correcto funcionamento. Os condutores non están deseñados para soportar correntes de fallo. De acordo coa AS / NZS5033: 2014, a terra funcional só está permitida cando existe unha separación simple entre os lados CC e CA (é dicir, un transformador) dentro do inversor.

Tipos de configuración de posta a terra
As configuracións de posta a terra pódense organizar de forma diferente no lado de subministración e carga mentres se consegue o mesmo resultado global. A norma internacional IEC 60364 (Instalacións eléctricas para edificios) identifica tres familias de posta a terra, definidas mediante un identificador de dúas letras da forma "XY". No contexto dos sistemas de CA, 'X' define a configuración dos condutores de neutro e de terra no lado de alimentación do sistema (é dicir, xerador / transformador) e 'Y' define a configuración de neutro / terra no lado de carga do sistema (é dicir, o cadro principal e cargas conectadas). "X" e "Y" poden tomar os seguintes valores:

T - Terra (do francés "Terre")
N - Neutro
I - Illado

E os subconxuntos destas configuracións pódense definir empregando os valores:
S - Separar
C - Combinado

Usando estes, as tres familias de posta a terra definidas na IEC 60364 son TN, onde a alimentación eléctrica está conectada a terra e as cargas do cliente atópanse a través de neutro, TT, onde a alimentación eléctrica e as cargas do cliente están conectadas por terra por separado e IT, onde só o cliente carga están aterrados.

Sistema de toma de terra TN
Un único punto do lado da fonte (normalmente o punto de referencia neutro nun sistema trifásico conectado a estrela) está directamente conectado á terra. Calquera equipo eléctrico conectado ao sistema está conectado a terra a través do mesmo punto de conexión do lado da fonte. Este tipo de sistemas de posta a terra requiren electrodos de terra a intervalos regulares durante toda a instalación.

A familia TN ten tres subconxuntos, que varían segundo o método de segregación / combinación de condutores neutros e terrestres.

TN-S: TN-S describe un arranxo onde condutores separados para Terra de Protección (PE) e Neutral son dirixidos ás cargas dos consumidores desde a fonte de enerxía dun sitio (é dicir, xerador ou transformador). Os condutores PE e N están separados en case todas as partes do sistema e só están conectados xuntos no propio subministro. Este tipo de toma de terra úsase normalmente para grandes consumidores que teñen un ou máis transformadores HV / BT dedicados á súa instalación, que se instalan xunto ou dentro das instalacións do cliente.

Fig 1 - Sistema TN-S

TN-C: TN-C describe un arranxo onde unha Terra-Neutro Protector combinado (PEN) está conectado á terra na fonte. Este tipo de toma de terra non se usa habitualmente en Australia debido aos riscos asociados ao lume en ambientes perigosos e debido á presenza de correntes armónicas que o fan inadecuado para equipos electrónicos. Ademais, segundo IEC 60364-4-41 - (Protección de seguridade - Protección contra descargas eléctricas), non se pode usar un RCD nun sistema TN-C.

Fig 2 - Sistema TN-C

TN-CS: TN-CS denota unha configuración onde o lado de subministración do sistema usa un condutor PEN combinado para a terra e o lado de carga do sistema usa un condutor separado para PE e N. Este tipo de toma de terra úsase nos sistemas de distribución tanto en Australia como en Nova Zelandia e é frecuentemente chamado múltiple neutro na terra (MEN). Para un cliente de BT, instálase un sistema TN-C entre o transformador do sitio e as instalacións (o neutro está conectado a terra varias veces ao longo deste segmento) e úsase un sistema TN-S dentro da propia propiedade (desde o cadro principal río abaixo ). Ao considerar o sistema no seu conxunto, trátase como TN-CS.

Fig 3 - Sistema TN-CS

Ademais, segundo IEC 60364-4-41 - (Protección por seguridade- Protección contra descargas eléctricas), cando se usa un RCD nun sistema TN-CS, non se pode usar un condutor PEN no lado da carga. A conexión do condutor de protección co condutor PEN ten que facerse no lado fonte do RCD.

Sistema de posta a terra TT
Cunha configuración TT, os consumidores empregan a súa propia conexión a terra dentro das instalacións, que é independente de calquera conexión a terra no lado fonte. Este tipo de toma de terra úsase normalmente en situacións nas que un provedor de servizos de rede de distribución (DNSP) non pode garantir unha conexión de baixa tensión á fonte de alimentación. A terra TT era común en Australia antes de 1980 e aínda se usa nalgunhas partes do país.

Cos sistemas de terra TT é necesario un RCD en todos os circuítos de alimentación de CA para unha protección adecuada.

Segundo IEC 60364-4-41, todas as pezas condutoras expostas que están protexidas colectivamente polo mesmo dispositivo de protección deberán estar conectadas polos condutores de protección a un electrodo de terra común a todas esas partes.

Fig 4 - Sistema TT

Sistema de posta a terra de TI
Nun arranxo de toma de terra de TI, ou non hai conexión a terra na subministración, ou faise mediante unha conexión de alta impedancia. Este tipo de toma de terra non se usa para redes de distribución, pero úsase frecuentemente en subestacións e para sistemas independentes subministrados por xerador. Estes sistemas son capaces de ofrecer unha boa continuidade da subministración durante o funcionamento.

Fig 5 - Sistema informático

Implicacións para a toma de terra do sistema fotovoltaico
O tipo de sistema de posta a terra empregado en calquera país dictará o tipo de deseño do sistema de toma de terra necesario para os sistemas fotovoltaicos conectados á rede; Os sistemas fotovoltaicos trátanse como un xerador (ou un circuíto de orixe) e necesitan conectarse a terra como tal.
Por exemplo, os países que empreguen un arranxo de terra tipo TT requirirán un pozo de terra separado tanto para os lados CC coma AC debido ao arranxo de terra. En comparación, nun país onde se usa un arranxo de terra de tipo TN-CS, o suficiente para conectar o sistema fotovoltaico á barra principal de toma de terra do cadro é suficiente para cumprir os requisitos do sistema de toma de terra.

Existen varios sistemas de posta a terra en todo o mundo e unha boa comprensión das diferentes configuracións de posta a terra garante que os sistemas fotovoltaicos estean conectados correctamente a terra.