Sistema di alimentazione (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

Il sistema di alimentazione di base utilizzato nell'alimentazione per i progetti di costruzione è il sistema trifase a tre fili e il sistema trifase a quattro fili ecc., Ma la connotazione di questi termini non è molto rigorosa. La Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) ha stabilito disposizioni uniformi per questo, e si chiama sistema TT, sistema TN e sistema IT. Quale sistema TN è diviso in sistema TN-C, TN-S, TN-CS. Quanto segue è una breve introduzione ai vari sistemi di alimentazione.

sistema di alimentazione

Secondo i vari metodi e terminologie di protezione definiti dall'IEC, i sistemi di distribuzione dell'alimentazione a bassa tensione sono suddivisi in tre tipi in base ai diversi metodi di messa a terra, vale a dire sistemi TT, TN e IT, e sono descritti di seguito.

Sistema di alimentazione TN-C

Il sistema di alimentazione in modalità TN-C utilizza la linea neutra di lavoro come linea di protezione zero-crossing, che può essere chiamata linea neutra di protezione e può essere rappresentata da PEN.

Sistema di alimentazione TN-CS

Per l'alimentazione temporanea del sistema TN-CS, se la parte frontale è alimentata con metodo TN-C, e il codice di costruzione specifica che il cantiere deve utilizzare il sistema di alimentazione TN-S, la scatola di distribuzione totale può essere diviso nella parte posteriore del sistema. Fuori dalla linea PE, le caratteristiche del sistema TN-CS sono le seguenti.

1) La linea di zero di lavoro N è collegata alla linea di protezione speciale PE. Quando la corrente sbilanciata della linea è grande, la protezione zero delle apparecchiature elettriche è influenzata dal potenziale di linea zero. Il sistema TN-CS può ridurre la tensione della carcassa del motore a terra, ma non può eliminare completamente questa tensione. L'entità di questa tensione dipende dallo squilibrio del carico del cablaggio e dalla lunghezza di questa linea. Più il carico è sbilanciato e più lungo è il cablaggio, maggiore è l'offset di tensione dell'alloggiamento del dispositivo rispetto a terra. Pertanto, è necessario che la corrente di sbilanciamento del carico non sia troppo grande e che la linea PE venga messa a terra ripetutamente.

2) La linea PE non può entrare nella protezione dalle perdite in nessuna circostanza, poiché la protezione dalle perdite all'estremità della linea farà scattare la protezione dalle perdite anteriori e causerà un'interruzione di corrente su larga scala.

3) Oltre alla linea PE deve essere collegata alla linea N nella scatola generale, la linea N e la linea PE non devono essere collegate in altri scomparti. Nessun interruttore e fusibile deve essere installato sulla linea PE e nessuna messa a terra deve essere utilizzata come PE. linea.

Attraverso l'analisi di cui sopra, il sistema di alimentazione TN-CS viene temporaneamente modificato sul sistema TN-C. Quando il trasformatore di potenza trifase è in buone condizioni di messa a terra e il carico trifase è relativamente bilanciato, l'effetto del sistema TN-CS nell'uso dell'elettricità nelle costruzioni è ancora possibile. Tuttavia, in caso di carichi trifase sbilanciati e trasformatore di potenza dedicato in cantiere, è necessario utilizzare il sistema di alimentazione TN-S.

Sistema di alimentazione TN-S

Il sistema di alimentazione in modalità TN-S è un sistema di alimentazione che separa tassativamente il neutro di lavoro N dalla linea di protezione dedicata PE. Si chiama sistema di alimentazione TN-S. Le caratteristiche del sistema di alimentazione TN-S sono le seguenti.

1) Quando il sistema funziona normalmente, non c'è corrente sulla linea di protezione dedicata, ma c'è corrente sbilanciata sulla linea dello zero di lavoro. Non c'è tensione sulla linea PE a terra, quindi la protezione zero del guscio metallico dell'apparecchiatura elettrica è collegata alla linea di protezione speciale PE, che è sicura e affidabile.

2) La linea del neutro di lavoro viene utilizzata solo come circuito di carico di illuminazione monofase.

3) La linea di protezione speciale PE non può rompere la linea, né può entrare nell'interruttore di dispersione.

4) Se si utilizza l'interruttore di dispersione a terra sulla linea L, la linea dello zero di lavoro non deve essere messa a terra ripetutamente e la linea PE ha una messa a terra ripetuta, ma non passa attraverso l'interruttore di dispersione a terra, quindi è possibile installare anche l'interruttore di dispersione sulla linea L di alimentazione del sistema TN-S.

5) Il sistema di alimentazione TN-S è sicuro ed affidabile, adatto per sistemi di alimentazione a bassa tensione come edifici industriali e civili. Il sistema di alimentazione TN-S deve essere utilizzato prima dell'inizio dei lavori di costruzione.

Sistema di alimentazione TT

Il metodo TT si riferisce a un sistema di protezione che mette a terra direttamente l'alloggiamento metallico di un dispositivo elettrico, che è chiamato un sistema di messa a terra di protezione, chiamato anche sistema TT. Il primo simbolo T indica che il punto neutro del sistema di alimentazione è direttamente collegato a terra; il secondo simbolo T indica che la parte conduttiva del dispositivo di carico che non è esposta al corpo in tensione è direttamente collegata a terra, indipendentemente da come l'impianto è messo a terra. Tutta la messa a terra del carico nel sistema TT è chiamata messa a terra di protezione. Le caratteristiche di questo sistema di alimentazione sono le seguenti.

1) Quando il guscio metallico dell'apparecchiatura elettrica è carico (la linea di fase tocca il guscio o l'isolamento dell'apparecchiatura è danneggiato e perde), la protezione della messa a terra può ridurre notevolmente il rischio di scosse elettriche. Tuttavia, gli interruttori di circuito a bassa tensione (interruttori automatici) non scattano necessariamente, facendo sì che la tensione di dispersione a terra del dispositivo di dispersione sia superiore alla tensione di sicurezza, che è una tensione pericolosa.

2) Quando la corrente di dispersione è relativamente piccola, anche un fusibile potrebbe non essere in grado di bruciare. Pertanto, è necessaria anche una protezione dalle perdite per la protezione. Pertanto, il sistema TT è difficile da diffondere.

3) Il dispositivo di messa a terra del sistema TT consuma molto acciaio ed è difficile riciclare, tempo e materiali.

Attualmente, alcune unità di costruzione utilizzano il sistema TT. Quando l'unità di costruzione prende in prestito la sua alimentazione per un uso temporaneo dell'elettricità, viene utilizzata una speciale linea di protezione per ridurre la quantità di acciaio utilizzata per il dispositivo di messa a terra.

Separare la linea PE della linea di protezione speciale appena aggiunta dalla linea dello zero di lavoro N, caratterizzata da:

1 Non c'è collegamento elettrico tra la linea di messa a terra comune e la linea del neutro di lavoro;

2 Nel normale funzionamento, la linea zero di lavoro può avere corrente e la linea di protezione speciale non ha corrente;

3 Il sistema TT è adatto per luoghi in cui la protezione del suolo è molto diffusa.

Sistema di alimentazione TN

Sistema di alimentazione in modalità TN Questo tipo di sistema di alimentazione è un sistema di protezione che collega l'alloggiamento metallico dell'apparecchiatura elettrica con il filo neutro funzionante. Si chiama sistema di protezione zero ed è rappresentato da TN. Le sue caratteristiche sono le seguenti.

1) Una volta che il dispositivo è alimentato, il sistema di protezione zero crossing può aumentare la corrente di dispersione fino a una corrente di cortocircuito. Questa corrente è 5.3 volte maggiore di quella del sistema TT. In realtà, è un guasto di cortocircuito monofase e il fusibile del fusibile salterà. Lo sganciatore dell'interruttore di bassa tensione si attiverà e scatterà immediatamente, rendendo il dispositivo guasto spento e più sicuro.

2) Il sistema TN consente di risparmiare materiale e ore di lavoro ed è ampiamente utilizzato in molti paesi e paesi in Cina. Mostra che il sistema TT ha molti vantaggi. Nel sistema di alimentazione in modalità TN, è diviso in TN-C e TN-S a seconda che la linea dello zero di protezione sia separata dalla linea dello zero di lavoro.

principio di funzionamento:

Nel sistema TN, le parti conduttive esposte di tutte le apparecchiature elettriche sono collegate alla linea di protezione e collegate al punto di terra dell'alimentatore. Questo punto di massa è solitamente il punto neutro del sistema di distribuzione dell'energia. Il sistema di alimentazione del sistema TN ha un punto direttamente collegato a terra. La parte elettricamente conduttiva esposta del dispositivo elettrico è collegata a questo punto tramite un conduttore di protezione. Il sistema TN è solitamente un sistema di rete trifase con messa a terra neutra. La sua caratteristica è che la parte conduttiva esposta dell'apparecchiatura elettrica è direttamente collegata al punto di messa a terra dell'impianto. Quando si verifica un cortocircuito, la corrente di cortocircuito è un circuito chiuso formato dal filo metallico. Si forma un cortocircuito metallico monofase, che determina una corrente di cortocircuito sufficientemente grande da consentire al dispositivo di protezione di agire in modo affidabile per rimuovere il guasto. Se la linea del neutro di lavoro (N) viene messa a terra ripetutamente, quando la custodia è in cortocircuito, parte della corrente può essere deviata verso il punto di messa a terra ripetuto, il che può causare il mancato funzionamento affidabile del dispositivo di protezione o evitare il guasto, espandendo così la colpa. Nel sistema TN, ovvero il sistema trifase a cinque fili, la linea N e la linea PE sono posate e isolate separatamente l'una dall'altra e la linea PE è collegata all'alloggiamento del dispositivo elettrico invece di la linea N. Pertanto, la cosa più importante a cui teniamo è il potenziale del filo PE, non il potenziale del filo N, quindi la messa a terra ripetuta in un sistema TN-S non è una messa a terra ripetuta del filo N. Se la linea PE e la linea N sono messe a terra insieme, poiché la linea PE e la linea N sono collegate nel punto di messa a terra ripetuto, la linea tra il punto di messa a terra ripetuto e il punto di messa a terra di lavoro del trasformatore di distribuzione non ha differenza tra la linea PE e la linea N. La linea originale è la linea N. La corrente neutra che si assume è condivisa dalla linea N e dalla linea PE, e parte della corrente viene deviata attraverso il punto di messa a terra ripetuto. Poiché si può considerare che non esiste una linea PE sul lato anteriore del punto di messa a terra ripetuto, solo la linea PEN composta dalla linea PE originale e dalla linea N in parallelo, i vantaggi del sistema TN-S originale andranno persi, quindi la linea PE e la linea N non possono essere messa a terra comune. Per i motivi di cui sopra, è chiaramente indicato nelle normative pertinenti che la linea neutra (cioè la linea N) non deve essere messa a terra ripetutamente tranne che per il punto neutro dell'alimentatore.

Sistema informatico

Il sistema di alimentazione in modalità IT I indica che il lato dell'alimentatore non ha messa a terra o è collegato a terra ad alta impedenza. La seconda lettera T indica che l'apparecchiatura elettrica lato carico è messa a terra.

Il sistema di alimentazione in modalità IT ha un'elevata affidabilità e una buona sicurezza quando la distanza di alimentazione non è lunga. Viene generalmente utilizzato in luoghi in cui non sono consentiti blackout o in luoghi in cui è richiesta una rigorosa alimentazione continua, come la produzione di energia elettrica, sale operatorie in grandi ospedali e miniere sotterranee. Le condizioni di alimentazione nelle miniere sotterranee sono relativamente scarse ei cavi sono sensibili all'umidità. Utilizzando il sistema di alimentazione IT, anche se il punto neutro dell'alimentatore non è messo a terra, una volta che il dispositivo perde, la corrente di dispersione verso terra relativa è ancora piccola e non danneggerà l'equilibrio della tensione di alimentazione. Pertanto, è più sicuro del sistema di messa a terra neutra dell'alimentatore. Tuttavia, se l'alimentazione viene utilizzata per una lunga distanza, la capacità distribuita della linea di alimentazione a terra non può essere ignorata. Quando un guasto da cortocircuito o una dispersione del carico fa sì che la custodia del dispositivo diventi sotto tensione, la corrente di dispersione formerà un percorso attraverso la terra e il dispositivo di protezione non agirà necessariamente. Questo è pericoloso. Solo quando la distanza di alimentazione non è troppo lunga è più sicuro. Questo tipo di alimentazione è raro in cantiere.

Il significato delle lettere I, T, N, C, S

1) Nel simbolo del metodo di alimentazione elettrica stabilito dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC), la prima lettera rappresenta il rapporto tra il sistema di alimentazione (potenza) e la terra. Ad esempio, T indica che il punto neutro è direttamente collegato a terra; I indica che l'alimentatore è isolato da terra o che un punto dell'alimentatore è collegato a terra tramite un'alta impedenza (ad esempio 1000 Ω;) (I è la prima lettera della parola francese Isolation della parola "isolamento").

2) La seconda lettera indica il dispositivo elettricamente conduttivo esposto a terra. Ad esempio, T significa che l'involucro del dispositivo è collegato a terra. Non ha alcuna relazione diretta con nessun altro punto di messa a terra del sistema. N significa che il carico è protetto da zero.

3) La terza lettera indica la combinazione di zero di lavoro e linea protettiva. Ad esempio, C indica che la linea neutra di lavoro e la linea di protezione sono una, come TN-C; S indica che la linea del neutro di lavoro e la linea di protezione sono strettamente separate, quindi la linea PE è chiamata linea di protezione dedicata, come TN-S.

In una rete elettrica, un sistema di messa a terra è una misura di sicurezza che protegge la vita umana e le apparecchiature elettriche. Poiché i sistemi di messa a terra differiscono da paese a paese, è importante avere una buona comprensione dei diversi tipi di sistemi di messa a terra poiché la capacità FV installata globale continua ad aumentare. Questo articolo ha lo scopo di esplorare i diversi sistemi di messa a terra secondo lo standard della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) e il loro impatto sulla progettazione del sistema di messa a terra per i sistemi fotovoltaici collegati alla rete.

Scopo della messa a terra
I sistemi di messa a terra forniscono funzioni di sicurezza fornendo all'impianto elettrico un percorso a bassa impedenza per eventuali guasti nella rete elettrica. La messa a terra funge anche da punto di riferimento per il corretto funzionamento della sorgente elettrica e dei dispositivi di sicurezza.

La messa a terra delle apparecchiature elettriche si ottiene tipicamente inserendo un elettrodo in una massa solida di terra e collegando questo elettrodo all'apparecchiatura utilizzando un conduttore. Ci sono due ipotesi che possono essere fatte su qualsiasi impianto di terra:

1. I potenziali di terra fungono da riferimento statico (cioè zero volt) per i sistemi collegati. Come tale, qualsiasi conduttore collegato all'elettrodo di messa a terra possiederà anche quel potenziale di riferimento.
2. I conduttori di messa a terra e il picchetto di terra forniscono un percorso a bassa resistenza verso terra.

Messa a terra protettiva
La messa a terra di protezione è l'installazione di conduttori di messa a terra predisposti per ridurre la probabilità di lesioni da guasto elettrico all'interno del sistema. In caso di guasto, le parti metalliche del sistema non portanti corrente come telai, recinzioni e involucri ecc. Possono raggiungere una tensione elevata rispetto alla terra se non sono collegate a terra. Se una persona entra in contatto con l'apparecchiatura in tali condizioni, riceverà una scossa elettrica.

Se le parti metalliche sono collegate alla terra di protezione, la corrente di guasto fluirà attraverso il conduttore di terra e sarà rilevata dai dispositivi di sicurezza, che quindi isoleranno in sicurezza il circuito.

La messa a terra di protezione può essere ottenuta tramite:

• Installazione di un sistema di messa a terra di protezione in cui le parti conduttive sono collegate al neutro messo a terra del sistema di distribuzione tramite conduttori.
• Installazione di dispositivi di protezione da sovracorrente o dispersione a terra che operano per scollegare la parte interessata dell'installazione entro il tempo specificato e toccare i limiti di tensione.

Il conduttore di protezione di terra deve essere in grado di trasportare la corrente di guasto presunta per una durata uguale o superiore al tempo di funzionamento del dispositivo di protezione associato.

Messa a terra funzionale
Nella messa a terra funzionale, qualsiasi parte sotto tensione dell'apparecchiatura ("+" o "-") può essere collegata al sistema di messa a terra allo scopo di fornire un punto di riferimento per consentire il corretto funzionamento. I conduttori non sono progettati per resistere a correnti di guasto. In conformità con AS / NZS5033: 2014, la messa a terra funzionale è consentita solo quando esiste una semplice separazione tra i lati CC e CA (ovvero un trasformatore) all'interno dell'inverter.

Tipi di configurazione della messa a terra
Le configurazioni di messa a terra possono essere disposte in modo diverso sul lato alimentazione e lato carico, ottenendo lo stesso risultato complessivo. La norma internazionale IEC 60364 (Impianti elettrici per edifici) identifica tre famiglie di messa a terra, definite utilizzando un identificativo di due lettere della forma 'XY'. Nel contesto dei sistemi CA, "X" definisce la configurazione dei conduttori di neutro e di terra sul lato di alimentazione del sistema (ovvero generatore / trasformatore) e "Y" definisce la configurazione del neutro / terra sul lato di carico del sistema (ovvero il quadro principale e carichi collegati). "X" e "Y" possono assumere i seguenti valori:

T - Terra (dal francese "Terre")
N - Neutro
I - Isolato

E i sottoinsiemi di queste configurazioni possono essere definiti utilizzando i valori:
S - Separato
C - Combinato

Usando questi, le tre famiglie di messa a terra definite nella IEC 60364 sono TN, dove l'alimentazione elettrica è messa a terra ei carichi del cliente sono messi a terra tramite neutro, TT, dove l'alimentazione elettrica e i carichi del cliente sono messi a terra separatamente, e IT, dove solo il cliente carica sono collegati a terra.

Sistema di messa a terra TN
Un singolo punto sul lato sorgente (solitamente il punto di riferimento neutro in un sistema trifase collegato a stella) è direttamente collegato a terra. Qualsiasi apparecchiatura elettrica collegata al sistema è collegata a terra tramite lo stesso punto di connessione sul lato sorgente. Questi tipi di sistemi di messa a terra richiedono elettrodi di terra a intervalli regolari durante l'installazione.

La famiglia TN ha tre sottoinsiemi, che variano in base al metodo di segregazione / combinazione dei conduttori di terra e neutro.

TN-S: TN-S descrive una disposizione in cui conduttori separati per la messa a terra protettiva (PE) e il neutro vengono collegati ai carichi dei consumatori dall'alimentazione di un sito (cioè generatore o trasformatore). I conduttori PE e N sono separati in quasi tutte le parti del sistema e sono collegati insieme solo all'alimentazione stessa. Questo tipo di messa a terra viene tipicamente utilizzato per grandi utenze che dispongono di uno o più trasformatori AT / BT dedicati alla loro installazione, installati adiacenti o all'interno dei locali del cliente.

Fig 1 - Sistema TN-S

TN-C: TN-C descrive una disposizione in cui un PEN (Protettivo Terra-Neutro) combinato è collegato alla terra alla sorgente. Questo tipo di messa a terra non è comunemente utilizzato in Australia a causa dei rischi associati al fuoco in ambienti pericolosi e per la presenza di correnti armoniche che lo rendono inadatto per apparecchiature elettroniche. Inoltre, secondo IEC 60364-4-41 - (Protezione per la sicurezza - Protezione contro le scosse elettriche), un RCD non può essere utilizzato in un sistema TN-C.

Fig 2 - Sistema TN-C

TN-CS: TN-CS denota una configurazione in cui il lato di alimentazione del sistema utilizza un conduttore PEN combinato per la messa a terra e il lato di carico del sistema utilizza un conduttore separato per PE e N. Questo tipo di messa a terra viene utilizzato nei sistemi di distribuzione sia in Australia che in Nuova Zelanda ed è spesso indicato come multi neutro terrestre (MEN). Per un cliente BT, viene installato un sistema TN-C tra il trasformatore del sito e il locale, (il neutro viene messo a terra più volte lungo questo segmento), e un sistema TN-S viene utilizzato all'interno della proprietà stessa (dal Quadro Principale a valle ). Quando si considera il sistema nel suo insieme, viene trattato come TN-CS.

Fig 3 - Sistema TN-CS

Inoltre, secondo IEC 60364-4-41 - (Protezione per la sicurezza - Protezione contro le scosse elettriche), dove un RCD viene utilizzato in un sistema TN-CS, un conduttore PEN non può essere utilizzato sul lato del carico. Il collegamento del conduttore di protezione al conduttore PEN deve essere effettuato sul lato sorgente dell'RCD.

Sistema di messa a terra TT
Con una configurazione TT, i consumatori utilizzano il proprio collegamento di terra all'interno dei locali, che è indipendente da qualsiasi collegamento di terra sul lato sorgente. Questo tipo di messa a terra viene tipicamente utilizzato in situazioni in cui un fornitore di servizi di rete di distribuzione (DNSP) non può garantire una connessione a bassa tensione all'alimentazione. La messa a terra TT era comune in Australia prima del 1980 ed è ancora utilizzata in alcune parti del paese.

Con i sistemi di messa a terra TT, è necessario un RCD su tutti i circuiti di alimentazione CA per una protezione adeguata.

Secondo la norma IEC 60364-4-41, tutte le parti conduttive esposte che sono protette collettivamente dallo stesso dispositivo di protezione devono essere collegate dai conduttori di protezione a un elettrodo di terra comune a tutte quelle parti.

Fig 4 - Sistema TT

Sistema di messa a terra IT
In una disposizione di messa a terra IT, non è presente la messa a terra sull'alimentazione o viene eseguita tramite una connessione ad alta impedenza. Questo tipo di messa a terra non viene utilizzato per le reti di distribuzione ma è frequentemente utilizzato nelle sottostazioni e per sistemi alimentati da generatori indipendenti. Questi sistemi sono in grado di offrire una buona continuità di alimentazione durante il funzionamento.

Fig 5 - Sistema IT

Implicazioni per la messa a terra del sistema fotovoltaico
Il tipo di sistema di messa a terra utilizzato in qualsiasi paese determinerà il tipo di progettazione del sistema di messa a terra richiesto per i sistemi fotovoltaici collegati alla rete; Gli impianti fotovoltaici sono trattati come un generatore (o un circuito sorgente) e devono essere messi a terra come tali.
Ad esempio, i paesi che utilizzano una disposizione di messa a terra di tipo TT richiederanno una fossa di messa a terra separata per entrambi i lati CC e CA a causa della disposizione di messa a terra. In confronto, in un paese in cui viene utilizzata la messa a terra di tipo TN-CS, è sufficiente collegare semplicemente l'impianto FV alla barra di messa a terra principale nel quadro per soddisfare i requisiti del sistema di messa a terra.

Esistono vari sistemi di messa a terra in tutto il mondo e una buona conoscenza delle diverse configurazioni di messa a terra garantisce che i sistemi FV siano adeguatamente collegati a terra.