Tápellátási rendszer (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

Az építési projektek tápellátásában használt alapvető tápellátási rendszer háromfázisú három- és háromfázisú négyvezetékes rendszer stb., De ezeknek a kifejezéseknek a konnotációja nem túl szigorú. A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) egységes rendelkezéseket hozott erről, és TT-rendszernek, TN-rendszernek és informatikai rendszernek hívják. Melyik TN-rendszer van felosztva TN-C, TN-S, TN-CS rendszerre. Az alábbiakban röviden bemutatjuk a különböző tápegységeket.

áramellátó rendszer

Az IEC által definiált különféle védelmi módszerek és terminológiák szerint a kisfeszültségű áramelosztó rendszerek a különböző földelési módszerek szerint három típusra oszlanak, nevezetesen a TT, a TN és az informatikai rendszerek, és az alábbiak szerint kerülnek leírásra.

TN-C tápegység

A TN-C üzemmódú tápellátó rendszer a működő semleges vonalat használja nullpont-kereszteződésű védővezetékként, amelyet védelmi semleges vonalnak nevezhetünk és PEN-sel ábrázolhatunk.

TN-CS tápegység

A TN-CS rendszer ideiglenes áramellátásához, ha az elülső részt TN-C módszerrel táplálják, és az építési kód előírja, hogy az építkezésnek a TN-S áramellátó rendszert kell használnia, akkor a teljes elosztódoboz a rendszer hátsó részén osztva. A PE vonalon kívül a TN-CS rendszer jellemzői a következők.

1) Az N működési nulla egyenes a speciális PE védővezetékkel van összekötve. Ha a vezeték kiegyensúlyozatlan árama nagy, akkor az elektromos berendezés nulla védelmét a nulla vezeték potenciálja befolyásolja. A TN-CS rendszer képes csökkenteni a motorház feszültségét a földre, de nem tudja teljesen megszüntetni ezt a feszültséget. Ennek a feszültségnek a nagysága a vezeték terhelésének egyensúlyhiányától és a vezeték hosszától függ. Minél kiegyensúlyozatlanabb a terhelés és hosszabb a kábelezés, annál nagyobb a készülék házának feszültségeltolódása a föld felé. Ezért szükséges, hogy a terhelés kiegyensúlyozatlansága ne legyen túl nagy, és a PE vezetéket ismételten földelni kell.

2) A PE vezeték semmilyen körülmények között nem léphet be a szivárgásvédőbe, mert a vezeték végén lévő szivárgásvédő az első szivárgásvédő működésbe lépését és nagymértékű áramkimaradást okoz.

3) A PE-vonal mellett az általános mezőben lévő N-vonalhoz kell csatlakozni, az N-vonalat és a PE-vonalat nem szabad más rekeszekben összekötni. A PE vezetékre nem szabad kapcsolókat és biztosítékokat telepíteni, és PE-ként nem szabad földet használni. vonal.

A fenti elemzés révén a TN-CS áramellátási rendszer ideiglenesen módosul a TN-C rendszeren. Ha a háromfázisú teljesítménytranszformátor jó üzemi állapotban van, és a háromfázisú terhelés viszonylag kiegyensúlyozott, akkor a TN-CS rendszer hatása az építési villamosenergia-felhasználásra továbbra is megvalósítható. Kiegyensúlyozatlan háromfázisú terhelések és az építkezésen erre a célra szolgáló transzformátor esetén azonban a TN-S tápellátó rendszert kell használni.

TN-S tápegység

A TN-S üzemmódú tápellátó rendszer olyan áramellátó rendszer, amely szigorúan elválasztja a működő semleges N-t a dedikált PE védővezetéktől. TN-S áramellátó rendszernek hívják. A TN-S áramellátó rendszer jellemzői a következők.

1) Ha a rendszer normálisan működik, nincs áram a dedikált védelmi vonalon, de a kiegyenlítetlen áram van a működő nulla vonalon. A PE vezetéken nincs feszültség a földhöz, ezért az elektromos berendezés fémhéjának zéró védelme a speciális PE védővezetékhez csatlakozik, amely biztonságos és megbízható.

2) A működő semleges vezetéket csak egyfázisú világítóterhelésként használják.

3) A PE speciális védővezeték nem szakíthatja meg a vezetéket, és nem léphet be a szivárgáskapcsolóba sem.

4) Ha a földszivárgás elleni védelmet L vonalon használják, akkor a működő nulla vezetéket nem szabad ismételten földelni, és a PE vezeték ismételt földeléssel rendelkezik, de nem halad át a földszivárgás-védőn, így a szivárgásvédő is felszerelhető a TN-S rendszer tápellátásának L vonalon.

5) A TN-S tápellátó rendszer biztonságos és megbízható, alkalmas kisfeszültségű áramellátó rendszerekhez, például ipari és polgári épületekhez. A TN-S áramellátó rendszert a kivitelezés megkezdése előtt kell használni.

TT tápellátó rendszer

A TT módszer olyan védelmi rendszerre vonatkozik, amely közvetlenül megalapozza egy elektromos eszköz fémházát, amelyet védőföldelő rendszernek neveznek, más néven TT rendszernek. Az első T szimbólum azt jelzi, hogy az energiarendszer semleges pontja közvetlenül földelt; a második T szimbólum azt jelzi, hogy a teherberendezés vezető része, amely nincs kitéve az élő testnek, közvetlenül kapcsolódik a földhöz, függetlenül a rendszer földelésétől. A TT rendszer terhelésének minden földelését védőföldelésnek nevezzük. Ennek az áramellátó rendszernek a jellemzői a következők.

1) Ha az elektromos berendezés fémhéja fel van töltve (a fázisvezeték megérinti a héjat, vagy a berendezés szigetelése megsérül és szivárog), a földelő védelem jelentősen csökkentheti az áramütés kockázatát. A kisfeszültségű megszakítók (automatikus kapcsolók) azonban nem feltétlenül kapcsolnak ki, emiatt a szivárgó eszköz földszivárgási feszültsége magasabb, mint a biztonságos feszültség, ami veszélyes feszültség.

2) Ha a szivárgási áram viszonylag kicsi, akkor előfordulhat, hogy még egy biztosíték sem képes kifújni. Ezért a védelemhez szivárgásvédő is szükséges. Ezért a TT rendszert nehéz népszerűsíteni.

3) A TT rendszer földelő készüléke sok acélt fogyaszt, és nehéz újrahasznosítani, időt és anyagokat.

Jelenleg egyes építőipari egységek a TT rendszert használják. Amikor az építőegység áramellátását ideiglenes villamosenergia-felhasználásra kölcsönzi, egy speciális védővezetéket használnak a földelő eszközhöz használt acél mennyiségének csökkentésére.

Válassza le az újonnan hozzáadott speciális PE védővezetéket a működő N nullvonaltól, amelyet a következők jellemeznek:

1 Nincs elektromos kapcsolat a közös földelővezeték és a működő semleges vezeték között;

2 Normál üzemmódban a működő nulla vezetéknek lehet áram, és a speciális védővezetéknek nincs áram;

3 A TT rendszer alkalmas olyan helyekre, ahol a talajvédelem nagyon szétszórt.

TN tápegység

TN üzemmódú tápellátó rendszer Ez a típusú áramellátó rendszer olyan védelmi rendszer, amely összeköti az elektromos berendezés fémházát a működő semleges vezetékkel. Nulla védelmi rendszernek hívják, és TN képviseli. Jellemzői a következők.

1) A készülék feszültség alá helyezése után a nulla keresztezésű védelmi rendszer rövidzárlati áramra növelheti a szivárgási áramot. Ez az áram 5.3-szor nagyobb, mint a TT rendszeré. Valójában egyfázisú rövidzárlatról van szó, és a biztosíték biztosítéka ki fog ütni. A kisfeszültségű megszakító kioldó egysége azonnal kiold és kiold, így a hibás eszköz kikapcsol és biztonságosabb lesz.

2) A TN rendszer anyag- és munkaidőt takarít meg, és sok országban és Kína országában széles körben használják. Ez azt mutatja, hogy a TT rendszernek számos előnye van. A TN módú tápellátó rendszerben TN-C-re és TN-S-re osztják, aszerint, hogy a védelmi nulla vonal el van-e választva a működő nulla vonaltól.

működési elve:

A TN-rendszerben az összes elektromos berendezés szabadon vezető vezető része a védővezetékhez és az áramellátás földelési pontjához csatlakozik. Ez a földpont általában az áramelosztó rendszer semleges pontja. A TN rendszer energiaellátó rendszerének egy pontja van, amely közvetlenül földelt. Az elektromos eszköz szabadon vezető, elektromosan vezető része ehhez a ponthoz egy védővezetéken keresztül csatlakozik. A TN rendszer általában semleges alapú háromfázisú rácsrendszer. Jellemzője, hogy az elektromos berendezés szabadon vezető vezető része közvetlenül kapcsolódik a rendszer földelési pontjához. Rövidzárlat esetén a rövidzárlati áram egy zárt hurok, amelyet a fémhuzal alkot. Fémes egyfázisú rövidzárlat keletkezik, amely kellően nagy rövidzárlati áramot eredményez, amely lehetővé teszi a védőeszköz megbízható működését a hiba megszüntetése érdekében. Ha a működő semleges vezetéket (N) ismételten földelik, az eset rövidzárlata esetén az áram egy része átterelhető az ismételt földelési pontra, ami a védőeszköz megbízható működésének meghibásodását vagy a meghibásodás elkerülését okozhatja, ezzel kiterjesztve a hibát. A TN-rendszerben, vagyis a háromfázisú ötvezetékes rendszer, az N-vonal és a PE-vonal külön vannak lefektetve és egymástól szigetelve, és a PE-vezeték az elektromos készülék házához van csatlakoztatva az N-vonal. Ezért a legfontosabb számunkra a PE vezeték potenciálja, nem pedig az N vezeték potenciálja, ezért a TN-S rendszerben az ismételt földelés nem az N vezeték ismételt földelése. Ha a PE vonal és az N egyenesen vannak földelve, mivel a PE és az N egyenes az ismételt földelési ponton kapcsolódik, akkor az ismételt földelési pont és az elosztó transzformátor működési földpontja közötti vonalnak nincs különbsége a PE vonal és az N vonal. Az eredeti vonal az N vonal. A feltételezett semleges áramot megosztja az N és a PE egyenes, és az áram egy részét az ismételt földelési ponton tolják át. Mivel úgy tekinthetjük, hogy az ismételt földelési pont elülső oldalán nincs PE vonal, csak az eredeti PE vonalból és N párhuzamosból álló PEN vonal párhuzamosan, az eredeti TN-S rendszer előnyei elvesznek, tehát a PE és az N vonal nem lehet közös földelés. A fenti okok miatt a vonatkozó előírások egyértelműen kimondják, hogy a semleges vezetéket (azaz az N vonalat) az áramellátás semleges pontján kívül nem szabad ismételten földelni.

Informatikai rendszer

Az IT üzemmódú I tápellátó rendszer azt jelzi, hogy a tápegység oldalán nincs működő föld, vagy nagy impedanciával van földelve. A második T betű azt jelzi, hogy a teheroldali elektromos berendezés földelt.

Az IT üzemmódú tápellátó rendszer nagy megbízhatósággal és jó biztonsággal rendelkezik, ha az áramellátás távolsága nem hosszú. Általában olyan helyeken használják, ahol nem engedélyezett áramkimaradás, vagy olyan helyeken, ahol szigorú, folyamatos áramellátás szükséges, például elektromos acélgyártásnál, nagy kórházak műtőiben és földalatti aknákban. A földalatti bányák áramellátási viszonyai viszonylag rosszak, a kábelek pedig nedvességre érzékenyek. Az informatikai meghajtású rendszer használata esetén, még akkor is, ha az áramellátás semleges pontja nincs földelve, a készülék szivárgása után a relatív földszivárgási áram még mindig kicsi, és nem fogja károsítani a tápfeszültség egyensúlyát. Ezért biztonságosabb, mint a tápegység semleges földelő rendszere. Ha azonban az áramellátást nagy távolságra használják, akkor a tápvezeték földelosztott kapacitását nem lehet figyelmen kívül hagyni. Amikor egy rövidzárlati hiba vagy a terhelés szivárgása okozza az eszköz esetének élettartamát, akkor a szivárgási áram utat képez a földön, és a védőeszköz nem feltétlenül fog működni. Ez veszélyes. Csak akkor biztonságosabb, ha az áramellátási távolság nem túl hosszú. Ez a fajta áramellátás ritka az építkezésen.

Az I, T, N, C, S betűk jelentése

1) A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) által előírt áramellátási módszer szimbólumában az első betű az áramellátási rendszer és a föld közötti kapcsolatot jelöli. Például T azt jelzi, hogy a semleges pont közvetlenül földelt; Azt jelzem, hogy a tápegység el van választva a földtől, vagy hogy a tápegység egy pontja nagy impedanciával (például 1000 Ω;) csatlakozik a földhöz (I a francia szó első betűje "elkülönítés").

2) A második betű a talajnak kitett elektromosan vezető eszközt jelöli. Például T azt jelenti, hogy az eszközhéj földelt. Nincs közvetlen kapcsolata a rendszer bármely más földelési pontjával. N azt jelenti, hogy a terhelést nulla védi.

3) A harmadik betű a dolgozó nulla és a védővonal kombinációját jelöli. Például C azt jelzi, hogy a működő semleges és a védővezeték egy, például TN-C; S azt jelzi, hogy a működő semleges és a védővezeték szigorúan el vannak választva egymástól, ezért a PE vezetéket dedikált védővezetéknek nevezzük, például TN-S-nek.

Az elektromos hálózatban a földelő rendszer olyan biztonsági intézkedés, amely megvédi az emberi életet és az elektromos berendezéseket. Mivel a földelő rendszerek országonként eltérnek, fontos, hogy jól ismerjük a különböző típusú földelő rendszereket, mivel a globális PV beépített kapacitása folyamatosan növekszik. Ez a cikk a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) szabványának megfelelő különböző földelő rendszerek és azok hatásának feltárását célozza meg a hálózatra kapcsolt fotovillamos rendszerek földelő rendszerének tervezésére.

A földelés célja
A földelő rendszerek biztonsági funkciókat nyújtanak azáltal, hogy az elektromos hálózat kis impedanciájú utat biztosítanak az elektromos hálózat esetleges hibái esetén. A földelés az elektromos forrás és a biztonsági berendezések megfelelő működésének referenciapontjaként is szolgál.

Az elektromos berendezések földelését általában úgy érik el, hogy egy elektródot szilárd földtömegbe helyeznek, és ezt az elektródát egy vezető segítségével csatlakoztatják a berendezéshez. Két feltételezés tehető bármilyen földelő rendszerrel kapcsolatban:

1. A földi potenciálok statikus referenciaként (azaz nulla volt) működnek a csatlakoztatott rendszerek számára. Mint ilyen, minden olyan vezető, amely a földelőelektródához csatlakozik, szintén rendelkezik ezzel a referenciapotenciállal.
2. A földelővezetők és a földkaró alacsony ellenállású utat biztosítanak a föld felé.

Védő földelés
A védőföldelés olyan földelővezetők telepítése, amelyek úgy vannak elrendezve, hogy csökkentsék a rendszeren belüli elektromos meghibásodás valószínűségét. Hiba esetén a rendszer áramellátó fémrészei, például keretek, kerítések, burkolatok stb., Magas feszültséget érhetnek el a földhöz képest, ha nincsenek földelve. Ha valaki ilyen körülmények között kapcsolatba lép a berendezéssel, áramütést kap.

Ha a fémes részek a védőföldeléshez vannak csatlakoztatva, akkor a hibaáram a földvezetéken keresztül áramlik, és biztonsági eszközök érzékelik, amelyek ezt követően biztonságosan leválasztják az áramkört.

A védőföldelés a következőkkel érhető el:

• Védőföldelő rendszer telepítése, ahol a vezető részek vezetőkön keresztül csatlakoznak az elosztórendszer földelt semlegeséhez.
• Túláram vagy földszivárgás elleni védőeszközök telepítése, amelyek a berendezés érintett részét meghatározott időn és érintési feszültséghatáron belül leválasztják.

A védőföldelővezetéknek képesnek kell lennie arra, hogy a leendő hibaáramot a hozzá tartozó védőeszköz működési idejével megegyező vagy annál hosszabb ideig vezesse.

Funkcionális földelés
A funkcionális földelésnél a berendezés bármely feszültség alatt álló része (akár „+”, akár „-”) csatlakoztatható a földelő rendszerhez abból a célból, hogy referenciapontot biztosítson a helyes működés érdekében. A vezetékeket nem úgy tervezték, hogy ellenálljanak a hibaáramoknak. Az AS / NZS5033: 2014 szerint a funkcionális földelés csak akkor megengedett, ha az inverteren belül a DC és az AC oldala (azaz egy transzformátor) egyszerűen elkülönül.

A földelés konfigurációjának típusai
A földelési konfigurációk eltérő módon rendezhetők a kínálati és a terhelési oldalon, miközben ugyanazt az általános eredményt érik el. Az IEC 60364 (Épületek villamos telepítései) nemzetközi szabvány három földelési családot azonosít, amelyeket az XY formátumú kétbetűs azonosítóval kell meghatározni. Az AC rendszerek összefüggésében az „X” meghatározza a semleges és a földvezetékek konfigurációját a rendszer tápoldali oldalán (azaz a generátor / transzformátor), az „Y” pedig a semleges / földelést a rendszer terhelési oldalán (azaz főkapcsoló és csatlakoztatott terhelések). Az „X” és az „Y” egyaránt a következő értékeket veheti fel:

T - Föld (a francia Terre szóból)
N - Semleges
I - Elszigetelt

Ezen konfigurációk részhalmazai pedig az alábbi értékek segítségével határozhatók meg:
S - külön
C - kombinált

Ezeket használva az IEC 60364 szabványban meghatározott három földelőcsalád a TN, ahol az áramellátás földelve van, és az ügyfél terhelései semleges úton vannak földelve, TT, ahol az áramellátás és a fogyasztói terhelések külön vannak földelve, és az IT, ahol csak az ügyfél terhel földeltek.

TN földelő rendszer
A forrás oldalon egyetlen pont (általában egy csillaggal összekapcsolt háromfázisú rendszer semleges referenciapontja) közvetlenül kapcsolódik a földhöz. A rendszerhez csatlakoztatott elektromos berendezéseket ugyanazon a csatlakozási ponton keresztül kell földelni a forrás oldalon. Az ilyen típusú földelő rendszerekhez rendszeres időközönként földelektródokra van szükség a szerelés során.

A TN családnak három részhalmaza van, amelyek a földelés és a semleges vezetők elkülönítésének / kombinációjának módja szerint változnak.

TN-S: A TN-S olyan elrendezést ír le, ahol a védőföld (PE) és a semleges vezetők külön vezetőket vezetnek a fogyasztók terheléséhez a helyszín tápegységéből (azaz generátorból vagy transzformátorból). A PE és N vezetők a rendszer szinte minden részében elválnak egymástól, és csak a tápegységen vannak összekötve. Ezt a típusú földelést általában azok a nagyfogyasztók használják, akiknek egy vagy több HV / LV transzformátora van a telepítésükhöz, és amelyeket az ügyfél telephelye mellett vagy annak közelében helyeznek el.

1. ábra - TN-S rendszer

TN-C: A TN-C olyan elrendezést ír le, ahol egy kombinált védő föld-semleges (PEN) védőforrás kapcsolódik a földhöz. Ezt a típusú földelést Ausztráliában nem használják általában a veszélyes környezetekben fellépő tűzveszély és a harmonikus áramok miatt, amelyek alkalmatlanná teszik az elektronikus berendezésekre. Ezenkívül az IEC 60364-4-41 - (Biztonsági védelem - Védelem áramütés ellen) szerint RCD nem használható TN-C rendszerben.

2. ábra - TN-C rendszer

TN-CS: A TN-CS azt a beállítást jelöli, amikor a rendszer tápoldala kombinált PEN vezetőt használ a földeléshez, a rendszer terhelési oldala pedig külön vezetéket használ a PE és az N számára. Ezt a földelést az elosztórendszerekben használják mind Ausztráliában, mind Új-Zélandon, és gyakran többszörös föld-semlegesnek (MEN) nevezik. Egy LV fogyasztó számára egy TN-C rendszert telepítenek a helyszíni transzformátor és a helyiség közé (a semlegeset többször földelik e szakasz mentén), és egy TN-S rendszert használnak magában az ingatlanban (a főkapcsolótól lefelé) ). A rendszer egészét tekintve TN-CS-ként kezelik.

3. ábra - TN-CS rendszer

Ezen túlmenően, az IEC 60364-4-41 - (Biztonsági védelem - Védelem áramütés ellen) szerint, ahol egy RCD-t használnak a TN-CS rendszerben, a terhelés oldalán PEN-vezető nem használható. A védővezetéket a PEN vezetőhöz az RCD forrás oldalán kell csatlakoztatni.

TT földelő rendszer
TT konfiguráció esetén a fogyasztók a saját földkapcsolatukat alkalmazzák a helyiségen belül, amely független a forrásoldal bármely földkapcsolatától. Ezt a típusú földelést általában olyan helyzetekben használják, amikor az elosztó hálózati szolgáltató (DNSP) nem tudja garantálni az alacsony feszültségű csatlakozást az áramforráshoz. A TT földelés 1980 előtt volt gyakori Ausztráliában, és az ország egyes részein még mindig használják.

A TT földelő rendszereknél RCD-re van szükség az összes váltakozó áramú áramkörön a megfelelő védelem érdekében.

Az IEC 60364-4-41 szabványnak megfelelően az összes kitett vezető részt, amelyeket ugyanazon védőeszköz együttesen véd, a védővezetékekkel össze kell kötni az összes alkatrész közös földelektródájával.

4. ábra - TT rendszer

IT földelő rendszer
Egy informatikai földelő elrendezésben vagy nincs földelés a tápegységen, vagy nagy impedanciájú kapcsolaton keresztül történik. Ezt a típusú földelést nem használják elosztó hálózatokhoz, de gyakran használják alállomásoknál és független generátor által táplált rendszereknél. Ezek a rendszerek üzem közben képesek az ellátás jó folytonosságát kínálni.

5. ábra - Informatikai rendszer

A PV rendszer földelésének következményei
Bármely országban alkalmazott földelőrendszer típusa fogja meghatározni, hogy milyen típusú földelőrendszert tervezzen a hálózatra kapcsolt napelemes rendszerek számára; A fotovillamos rendszereket generátorként (vagy forrás áramkörként) kezelik, és mint ilyeneket földelni kell.
Például azokban az országokban, ahol a TT típusú földelő elrendezést alkalmazzák, a földelési elrendezés miatt külön földelőgödörre lesz szükség mind az egyenáramú, mind az váltóáramú oldalak számára. Ehhez képest egy olyan országban, ahol TN-CS típusú földelő elrendezést alkalmaznak, elegendő a PV rendszer egyszerű csatlakoztatása a kapcsolótábla fő földelő rúdjához, hogy megfeleljen a földelő rendszer követelményeinek.

Különböző földelő rendszerek léteznek az egész világon, és a különböző földelési konfigurációk megfelelő ismerete biztosítja a PV rendszerek megfelelő földelését.