Sistem Catu Daya (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

Sistem catu daya dasar yang digunakan dalam catu daya untuk proyek konstruksi adalah sistem tiga fase tiga kabel dan tiga fase empat kabel dll, tetapi konotasi istilah ini tidak terlalu ketat. International Electrotechnical Commission (IEC) telah membuat ketentuan yang seragam untuk hal ini, yang disebut dengan sistem TT, sistem TN, dan sistem IT. Sistem TN mana yang dibagi menjadi sistem TN-C, TN-S, TN-CS. Berikut ini adalah pengenalan singkat tentang berbagai sistem catu daya.

sistem catu daya

Menurut berbagai metode perlindungan dan terminologi yang ditentukan oleh IEC, sistem distribusi daya tegangan rendah dibagi menjadi tiga jenis menurut metode pentanahan yang berbeda, yaitu sistem TT, TN, dan TI, dan dijelaskan sebagai berikut.

Sistem catu daya TN-C

Sistem catu daya mode TN-C menggunakan garis netral yang berfungsi sebagai garis perlindungan persimpangan nol, yang dapat disebut garis netral perlindungan dan dapat diwakili oleh PEN.

Sistem catu daya TN-CS

Untuk catu daya sementara dari sistem TN-CS, jika bagian depan didukung oleh metode TN-C, dan kode konstruksi menentukan bahwa lokasi konstruksi harus menggunakan sistem catu daya TN-S, kotak distribusi total dapat dibagi di bagian belakang sistem. Di luar garis PE, fitur sistem TN-CS adalah sebagai berikut.

1) Bekerja garis nol N terhubung dengan garis perlindungan khusus PE. Ketika arus tidak seimbang dari saluran besar, perlindungan nol dari peralatan listrik dipengaruhi oleh potensial saluran nol. Sistem TN-CS dapat mengurangi tegangan rumah motor ke tanah, tetapi tidak dapat menghilangkan tegangan ini sepenuhnya. Besarnya tegangan ini tergantung pada ketidakseimbangan beban kabel dan panjang saluran ini. Semakin tidak seimbang beban dan semakin panjang kabelnya, semakin besar offset tegangan dari housing perangkat ke ground. Oleh karena itu, arus ketidakseimbangan beban harus tidak terlalu besar, dan saluran PE harus diarde berulang kali.

2) Saluran PE tidak dapat masuk ke pelindung kebocoran dalam keadaan apapun, karena pelindung kebocoran di ujung saluran akan menyebabkan pelindung kebocoran depan tersandung dan menyebabkan listrik mati dalam skala besar.

3) Selain jalur PE harus dihubungkan ke jalur N di kotak umum, jalur N dan jalur PE tidak boleh dihubungkan di kompartemen lain. Tidak ada sakelar dan sekering yang harus dipasang pada jalur PE, dan tidak ada pembumian yang akan digunakan sebagai PE. garis.

Melalui analisis di atas, sistem catu daya TN-CS dimodifikasi sementara pada sistem TN-C. Ketika transformator daya tiga fasa berada dalam kondisi ground kerja yang baik dan beban tiga fasa relatif seimbang, maka pengaruh sistem TN-CS dalam penggunaan listrik konstruksi masih layak dilakukan. Namun, dalam kasus beban tiga fase yang tidak seimbang dan transformator daya khusus di lokasi konstruksi, sistem catu daya TN-S harus digunakan.

Sistem catu daya TN-S

Sistem catu daya mode TN-S adalah sistem catu daya yang secara ketat memisahkan N netral yang berfungsi dari jalur perlindungan khusus PE. Ini disebut sistem catu daya TN-S. Karakteristik sistem catu daya TN-S adalah sebagai berikut.

1) Ketika sistem berjalan normal, tidak ada arus pada jalur perlindungan khusus, tetapi ada arus tidak seimbang pada jalur nol yang berfungsi. Tidak ada tegangan pada saluran PE ke tanah, sehingga perlindungan nol dari cangkang logam peralatan listrik terhubung ke saluran perlindungan khusus PE, yang aman dan andal.

2) Garis netral yang berfungsi hanya digunakan sebagai sirkuit beban pencahayaan fase tunggal.

3) Garis perlindungan khusus PE tidak diizinkan untuk memutus garis, juga tidak dapat memasuki sakelar kebocoran.

4) Jika pelindung kebocoran arde digunakan pada saluran L, saluran nol yang berfungsi tidak boleh diarde berulang kali, dan saluran PE telah berulang kali diarde, tetapi tidak melewati pelindung kebocoran arde, sehingga pelindung kebocoran juga dapat dipasang pada jalur L catu daya sistem TN-S.

5) Sistem catu daya TN-S aman dan andal, cocok untuk sistem catu daya bertegangan rendah seperti bangunan industri dan sipil. Sistem catu daya TN-S harus digunakan sebelum pekerjaan konstruksi dimulai.

Sistem catu daya TT

Metode TT mengacu pada sistem pelindung yang secara langsung mengardekan rumah logam perangkat listrik, yang disebut sistem pembumian pelindung, juga disebut sistem TT. Simbol pertama T menunjukkan bahwa titik netral dari sistem tenaga langsung di-ground; simbol kedua T menunjukkan bahwa bagian konduktif dari perangkat beban yang tidak terkena benda hidup terhubung langsung ke tanah, terlepas dari bagaimana sistem diardekan. Semua pembumian beban dalam sistem TT disebut pembumian pelindung. Karakteristik sistem catu daya ini adalah sebagai berikut.

1) Ketika cangkang logam peralatan listrik diisi daya (garis fasa menyentuh cangkang atau insulasi peralatan rusak dan bocor), pelindung pentanahan dapat sangat mengurangi risiko sengatan listrik. Namun, pemutus arus tegangan rendah (sakelar otomatis) tidak serta merta trip, menyebabkan tegangan kebocoran pembumian perangkat bocor lebih tinggi dari tegangan aman, yang merupakan tegangan berbahaya.

2) Jika arus bocor relatif kecil, sekring pun mungkin tidak dapat meledak. Oleh karena itu, pelindung kebocoran juga diperlukan sebagai pelindung. Oleh karena itu, sistem TT sulit untuk dipopulerkan.

3) Perangkat pentanahan sistem TT mengkonsumsi banyak baja, dan sulit untuk didaur ulang, waktu, dan material.

Saat ini, beberapa unit konstruksi menggunakan sistem TT. Ketika unit konstruksi meminjam catu dayanya untuk penggunaan listrik sementara, jalur perlindungan khusus digunakan untuk mengurangi jumlah baja yang digunakan untuk perangkat pentanahan.

Pisahkan garis PE garis perlindungan khusus yang baru ditambahkan dari garis nol yang berfungsi N, yang ditandai dengan:

1 Tidak ada sambungan listrik antara jalur ground bersama dan jalur netral yang berfungsi;

2 Dalam operasi normal, garis nol yang berfungsi dapat memiliki arus, dan garis perlindungan khusus tidak memiliki arus;

3 Sistem TT cocok untuk tempat-tempat di mana pelindung tanah sangat tersebar.

Sistem catu daya TN

Sistem catu daya mode TN Sistem catu daya jenis ini adalah sistem perlindungan yang menghubungkan rumah logam peralatan listrik dengan kabel netral yang berfungsi. Ini disebut sistem perlindungan nol dan diwakili oleh TN. Fitur-fiturnya adalah sebagai berikut.

1) Setelah perangkat diberi energi, sistem proteksi zero-crossing dapat meningkatkan arus bocor ke arus hubung singkat. Arus ini 5.3 kali lebih besar dari pada sistem TT. Sebenarnya, ini adalah gangguan hubung singkat satu fasa dan sekring akan putus. Unit perjalanan dari pemutus arus tegangan rendah akan segera trip dan trip, membuat perangkat yang rusak dimatikan dan lebih aman.

2) Sistem TN menghemat material dan jam kerja dan banyak digunakan di banyak negara dan negara di Cina. Hal tersebut menunjukkan bahwa sistem TT memiliki banyak keunggulan. Dalam sistem catu daya mode TN, itu dibagi menjadi TN-C dan TN-S sesuai dengan apakah garis nol perlindungan dipisahkan dari garis nol yang berfungsi.

prinsip bekerja:

Dalam sistem TN, bagian konduktif yang terbuka dari semua peralatan listrik dihubungkan ke garis pelindung dan dihubungkan ke titik ground catu daya. Titik tanah ini biasanya merupakan titik netral dari sistem distribusi tenaga listrik. Sistem tenaga dari sistem TN memiliki satu titik yang langsung diarde. Bagian konduktif listrik dari perangkat listrik yang terbuka dihubungkan ke titik ini melalui konduktor pelindung. Sistem TN biasanya merupakan sistem jaringan tiga fase yang diarde netral. Karakteristiknya adalah bagian konduktif yang terbuka dari peralatan listrik terhubung langsung ke titik pentanahan sistem. Saat terjadi korsleting, arus hubung singkat adalah loop tertutup yang dibentuk oleh kawat logam. Hubung singkat fase tunggal logam terbentuk, menghasilkan arus hubung singkat yang cukup besar untuk memungkinkan perangkat pelindung bertindak secara andal untuk menghilangkan masalah. Jika saluran netral yang berfungsi (N) berulang kali diarde, ketika casing dihubung pendek, sebagian arus dapat dialihkan ke titik ground berulang, yang dapat menyebabkan perangkat perlindungan gagal beroperasi dengan andal atau untuk menghindari kegagalan, dengan demikian memperluas kesalahan. Dalam sistem TN, yaitu sistem tiga fase lima kabel, jalur N dan jalur PE diletakkan secara terpisah dan diisolasi satu sama lain, dan jalur PE dihubungkan ke rumahan perangkat listrik alih-alih garis-N. Oleh karena itu, hal terpenting yang kami perhatikan adalah potensi kabel PE, bukan potensi kabel N, jadi pengardean berulang dalam sistem TN-S bukanlah pengardean berulang pada kabel N. Jika jalur PE dan jalur N diardekan bersama, karena jalur PE dan jalur N dihubungkan pada titik ground berulang, garis antara titik ground berulang dan titik ground kerja trafo distribusi tidak memiliki perbedaan antara jalur PE dan garis N. Garis aslinya adalah garis N. Arus netral yang diasumsikan digunakan bersama oleh garis N dan garis PE, dan sebagian arus disalurkan melalui titik pentanahan berulang. Karena dapat dianggap tidak ada garis PE pada sisi depan titik pentanahan yang berulang, hanya garis PEN yang terdiri dari garis PE asli dan garis N yang sejajar, kelebihan sistem TN-S yang asli akan hilang, jadi garis PE dan garis N tidak bisa menjadi landasan bersama. Karena alasan di atas, dengan jelas dinyatakan dalam peraturan yang relevan bahwa garis netral (yaitu garis N) tidak boleh diarde berulang kali kecuali untuk titik netral catu daya.

Sistem IT

Sistem catu daya mode TI I menunjukkan bahwa sisi catu daya tidak memiliki arde kerja, atau diarde pada impedansi tinggi. Huruf kedua T menunjukkan bahwa peralatan listrik sisi beban diardekan.

Sistem catu daya mode TI memiliki keandalan yang tinggi dan keamanan yang baik ketika jarak catu daya tidak jauh. Ini umumnya digunakan di tempat-tempat di mana tidak ada pemadaman yang diizinkan, atau tempat-tempat di mana catu daya kontinu yang ketat diperlukan, seperti pembuatan baja tenaga listrik, ruang operasi di rumah sakit besar, dan tambang bawah tanah. Kondisi catu daya di tambang bawah tanah relatif buruk dan kabel rentan terhadap kelembapan. Menggunakan sistem bertenaga IT, meskipun titik netral catu daya tidak diarde, begitu perangkat bocor, arus kebocoran arde relatif masih kecil dan tidak akan merusak keseimbangan tegangan catu daya. Oleh karena itu, ini lebih aman daripada sistem pentanahan netral dari catu daya. Namun, jika catu daya digunakan untuk jarak jauh, kapasitansi yang didistribusikan dari saluran catu daya ke bumi tidak dapat diabaikan. Ketika gangguan hubung singkat atau kebocoran beban menyebabkan casing perangkat menjadi hidup, arus bocor akan membentuk jalur melalui bumi dan perangkat proteksi tidak perlu bekerja. Ini berbahaya. Hanya jika jarak catu daya tidak terlalu jauh, barulah lebih aman. Jenis catu daya ini jarang ditemukan di lokasi konstruksi.

Arti huruf I, T, N, C, S

1) Dalam simbol metode catu daya yang ditetapkan oleh International Electrotechnical Commission (IEC), huruf pertama melambangkan hubungan antara sistem daya (daya) dan arde. Misalnya, T menunjukkan bahwa titik netral diardekan secara langsung; I menunjukkan bahwa catu daya diisolasi dari ground atau satu titik catu daya terhubung ke ground melalui impedansi tinggi (misalnya, 1000 Ω;) (I adalah huruf pertama dari kata Perancis Isolation of the word "isolasi").

2) Huruf kedua menunjukkan perangkat penghantar listrik yang terkena tanah. Misalnya, T berarti shell perangkat di-ground. Itu tidak memiliki hubungan langsung dengan titik landasan lainnya dalam sistem. N berarti beban dilindungi oleh nol.

3) Huruf ketiga menunjukkan kombinasi nol yang berfungsi dan garis pelindung. Misalnya, C menunjukkan bahwa garis netral yang berfungsi dan garis proteksi adalah satu, seperti TN-C; S menunjukkan bahwa garis netral yang berfungsi dan garis perlindungan dipisahkan secara ketat, sehingga garis PE disebut garis perlindungan khusus, seperti TN-S.

Dalam jaringan kelistrikan, sistem pembumian adalah ukuran keamanan yang melindungi kehidupan manusia dan peralatan listrik. Karena sistem pembumian berbeda dari satu negara ke negara lain, penting untuk memiliki pemahaman yang baik tentang berbagai jenis sistem pembumian karena kapasitas terpasang PV global terus meningkat. Artikel ini bertujuan untuk mengeksplorasi sistem pembumian yang berbeda sesuai dengan standar International Electrotechnical Commission (IEC) dan dampaknya terhadap desain sistem pembumian untuk sistem PV yang Terhubung dengan Jaringan.

Tujuan Pembumian
Sistem pembumian menyediakan fungsi keselamatan dengan memasok instalasi listrik dengan jalur impedansi rendah untuk setiap kesalahan dalam jaringan listrik. Pembumian juga berfungsi sebagai titik referensi agar sumber listrik dan perangkat pengaman berfungsi dengan benar.

Pembumian peralatan listrik biasanya dilakukan dengan memasukkan elektroda ke dalam massa padat bumi dan menghubungkan elektroda ini ke peralatan menggunakan konduktor. Ada dua asumsi yang dapat dibuat tentang sistem pembumian apa pun:

1. Potensial bumi bertindak sebagai referensi statis (yaitu nol volt) untuk sistem yang terhubung. Dengan demikian, setiap konduktor yang terhubung ke elektroda pembumian juga akan memiliki potensial referensi tersebut.
2. Konduktor pembumian dan tiang arde menyediakan jalur resistansi rendah ke arde.

Pembumian Pelindung
Pembumian pelindung adalah pemasangan konduktor pembumian yang disusun untuk mengurangi kemungkinan cedera akibat gangguan listrik di dalam sistem. Jika terjadi kesalahan, bagian logam pembawa non-arus dari sistem seperti rangka, pagar, penutup, dll. Dapat mencapai tegangan tinggi sehubungan dengan pembumian jika tidak dibumikan. Jika seseorang melakukan kontak dengan peralatan dalam kondisi seperti itu, mereka akan menerima sengatan listrik.

Jika bagian logam disambungkan ke arde pelindung, arus gangguan akan mengalir melalui konduktor arde dan terdeteksi oleh perangkat pengaman, yang kemudian mengisolasi sirkuit dengan aman.

Pembumian pelindung dapat dicapai dengan:

• Memasang sistem pembumian pelindung di mana bagian konduktif dihubungkan ke sistem distribusi netral yang dibumikan melalui konduktor.
• Memasang perangkat pelindung arus berlebih atau arus bocor bumi yang beroperasi untuk memutuskan bagian instalasi yang terpengaruh dalam waktu dan batas tegangan sentuh yang ditentukan.

Konduktor pembumian pelindung harus dapat membawa arus gangguan potensial untuk durasi yang sama atau lebih besar dari waktu pengoperasian gawai pelindung terkait.

Pembumian Fungsional
Dalam pembumian fungsional, salah satu bagian aktif peralatan (baik '+' atau '-') dapat dihubungkan ke sistem pembumian untuk tujuan menyediakan titik referensi untuk memungkinkan pengoperasian yang benar. Konduktor tidak dirancang untuk menahan arus gangguan. Sesuai dengan AS / NZS5033: 2014, pembumian fungsional hanya diizinkan jika terdapat pemisahan sederhana antara sisi DC dan AC (yaitu transformator) di dalam inverter.

Jenis konfigurasi pembumian
Konfigurasi pembumian dapat diatur secara berbeda di sisi suplai dan beban sambil mencapai hasil keseluruhan yang sama. Standar internasional IEC 60364 (Instalasi Listrik untuk Bangunan) mengidentifikasi tiga kelompok pembumian, yang ditentukan menggunakan pengenal dua huruf dalam bentuk 'XY'. Dalam konteks sistem AC, 'X' mendefinisikan konfigurasi netral dan konduktor arde pada sisi suplai sistem (yaitu generator / transformator), dan 'Y' mendefinisikan konfigurasi netral / arde pada sisi beban sistem (yaitu switchboard utama dan beban yang terhubung). 'X' dan 'Y' masing-masing dapat mengambil nilai berikut:

T - Earth (dari bahasa Prancis 'Terre')
N - Netral
I - Terisolasi

Dan himpunan bagian dari konfigurasi ini dapat ditentukan menggunakan nilai:
S - Pisahkan
C - Gabungan

Dengan menggunakan ini, tiga kelompok pembumian yang ditentukan dalam IEC 60364 adalah TN, di mana pasokan listrik dibumikan dan beban pelanggan diardekan melalui netral, TT, di mana pasokan listrik dan beban pelanggan dibumikan secara terpisah, dan TI, di mana hanya pelanggan yang memuat dibumikan.

Sistem pembumian TN
Satu titik di sisi sumber (biasanya titik referensi netral dalam sistem tiga fase yang terhubung dengan bintang) terhubung langsung ke bumi. Semua peralatan listrik yang terhubung ke sistem dibumikan melalui titik koneksi yang sama di sisi sumber. Jenis sistem pembumian ini memerlukan elektroda arde secara berkala selama pemasangan.

Keluarga TN memiliki tiga himpunan bagian, yang bervariasi berdasarkan metode pemisahan / kombinasi bumi dan konduktor netral.

TN-S: TN-S menjelaskan pengaturan di mana konduktor terpisah untuk Pelindung Bumi (PE) dan Netral dijalankan ke beban konsumen dari catu daya suatu lokasi (yaitu generator atau transformator). Konduktor PE dan N terpisah di hampir semua bagian sistem dan hanya dihubungkan bersama pada suplai itu sendiri. Jenis pembumian ini biasanya digunakan untuk konsumen besar yang memiliki satu atau lebih trafo HV / LV yang didedikasikan untuk pemasangannya, yang dipasang di dekat atau di dalam tempat pelanggan.

Gambar 1 - Sistem TN-S

TN-C: TN-C menjelaskan pengaturan di mana gabungan Pelindung Bumi-Netral (PEN) terhubung ke bumi pada sumbernya. Jenis pembumian ini tidak umum digunakan di Australia karena risiko yang terkait dengan kebakaran di lingkungan berbahaya dan karena adanya arus harmonisa sehingga tidak cocok untuk peralatan elektronik. Selain itu, sesuai IEC 60364-4-41 - (Perlindungan untuk keselamatan- Perlindungan terhadap sengatan listrik), RCD tidak dapat digunakan dalam sistem TN-C.

Gambar 2 - Sistem TN-C

TN-CS: TN-CS menunjukkan pengaturan di mana sisi suplai sistem menggunakan konduktor PEN gabungan untuk pembumian, dan sisi beban sistem menggunakan konduktor terpisah untuk PE dan N. Pembumian jenis ini digunakan dalam sistem distribusi di Australia dan Selandia Baru dan sering disebut sebagai multi-bumi-netral (MEN). Untuk pelanggan LV, sistem TN-C dipasang antara transformator situs dan bangunan, (netral dibumikan beberapa kali di sepanjang segmen ini), dan sistem TN-S digunakan di dalam properti itu sendiri (dari Main Switchboard hilir ). Saat mempertimbangkan sistem secara keseluruhan, ini diperlakukan sebagai TN-CS.

Gambar 3 - Sistem TN-CS

Selain itu, sesuai IEC 60364-4-41 - (Perlindungan untuk keselamatan- Perlindungan terhadap sengatan listrik), di mana RCD digunakan dalam sistem TN-CS, konduktor PEN tidak dapat digunakan pada sisi beban. Sambungan konduktor pelindung ke konduktor PEN harus dibuat di sisi sumber RCD.

Sistem pembumian TT
Dengan konfigurasi TT, konsumen menggunakan sambungan arde mereka sendiri di dalam lokasi, yang tidak bergantung pada sambungan arde apa pun di sisi sumber. Jenis pembumian ini biasanya digunakan dalam situasi di mana penyedia layanan jaringan distribusi (DNSP) tidak dapat menjamin sambungan tegangan rendah kembali ke catu daya. Pembumian TT umum dilakukan di Australia sebelum tahun 1980 dan masih digunakan di beberapa bagian negara.

Dengan sistem pembumian TT, RCD diperlukan pada semua sirkuit daya AC untuk perlindungan yang sesuai.

Sesuai IEC 60364-4-41, semua bagian konduktif terbuka yang secara kolektif dilindungi oleh gawai pelindung yang sama harus dihubungkan dengan konduktor pelindung ke elektroda arde yang umum untuk semua bagian tersebut.

Gambar 4 - Sistem TT

Sistem pembumian IT
Dalam pengaturan pembumian TI, tidak ada pembumian di suplai, atau dilakukan melalui sambungan impedansi tinggi. Jenis pembumian ini tidak digunakan untuk jaringan distribusi tetapi sering digunakan di gardu induk dan untuk sistem yang disuplai generator independen. Sistem ini mampu menawarkan kontinuitas pasokan yang baik selama operasi.

Gambar 5 - Sistem TI

Implikasi untuk pembumian sistem PV
Jenis sistem pembumian yang digunakan di negara mana pun akan menentukan jenis desain sistem pembumian yang diperlukan untuk sistem PV Terhubung Jaringan; Sistem PV diperlakukan sebagai generator (atau sirkuit sumber) dan perlu dibumikan seperti itu.
Misalnya, negara-negara yang menerapkan penggunaan pengaturan pembumian tipe TT akan memerlukan lubang pembumian terpisah untuk kedua sisi DC dan AC karena pengaturan pembumian. Sebagai perbandingan, di negara di mana pengaturan pembumian tipe TN-CS digunakan, cukup dengan menghubungkan sistem PV ke batang pembumian utama di switchboard sudah cukup untuk memenuhi persyaratan sistem pembumian.

Berbagai sistem pembumian ada di seluruh dunia dan pemahaman yang baik tentang konfigurasi pembumian yang berbeda memastikan sistem PV dibumikan dengan benar.