電源システム（TN-C、TN-S、TN-CS、TT、IT）

建設プロジェクトの電源に使用される基本的な電源システムは、三相XNUMX線式および三相XNUMX線式システムなどですが、これらの用語の意味はそれほど厳密ではありません。国際電気標準会議（IEC）はこれについて一律の規定を設けており、TTシステム、TNシステム、ITシステムと呼ばれています。どのTNシステムがTN-C、TN-S、TN-CSシステムに分割されているか。以下は、さまざまな電源システムの簡単な紹介です。

電源システム

IECで定義されているさまざまな保護方法と用語に従って、低電圧配電システムは、異なる接地方法、つまりTT、TN、およびITシステムに応じてXNUMXつのタイプに分類され、次のように説明されます。

TN-C電源システム

TN-Cモード電源システムは、動作中性線をゼロ交差保護線として使用します。これは、保護中性線と呼ばれ、PENで表すことができます。

TN-CS電源システム

TN-CSシステムの一時的な電源について、前部がTN-C方式で電力を供給され、建設コードで建設現場がTN-S電源システムを使用する必要があると指定されている場合、配電ボックスの合計は次のようになります。システムの後部で分割されます。 PEラインのうち、TN-CSシステムの特徴は以下のとおりです。

1）作業ゼロラインNは特別な保護ラインPEに接続されています。ラインの不平衡電流が大きい場合、電気機器のゼロ保護はゼロライン電位の影響を受けます。 TN-CSシステムは、モーターハウジングの電圧をアースに下げることができますが、この電圧を完全に除去することはできません。この電圧の大きさは、配線の負荷の不均衡とこのラインの長さに依存します。負荷の不均衡が大きく、配線が長いほど、デバイスハウジングのグランドへの電圧オフセットが大きくなります。したがって、負荷不平衡電流が大きすぎないようにし、PEラインを繰り返し接地する必要があります。

2）PEラインは、ラインの端にあるリークプロテクターがフロントリークプロテクターをトリップさせ、大規模な停電を引き起こすため、いかなる状況でもリークプロテクターに入ることができません。

3）一般ボックス内のNラインにPEラインを接続する必要がありますが、他のコンパートメントではNラインとPEラインを接続しないでください。 PEラインにスイッチやヒューズを取り付けたり、PEとしてアースを使用したりしないでください。ライン。

上記の分析により、TN-CS電源システムはTN-Cシステム上で一時的に変更されます。三相電源変圧器が良好な作業地盤状態にあり、三相負荷が比較的バランスが取れている場合でも、建設用電力の使用におけるTN-CSシステムの効果は実現可能です。ただし、不平衡三相負荷と建設現場の専用電源変圧器の場合は、TN-S電源システムを使用する必要があります。

TN-S電源システム

TN-Sモード電源システムは、動作中性Nを専用の保護ラインPEから厳密に分離する電源システムです。 TN-S電源システムと呼ばれています。 TN-S電源システムの特徴は以下のとおりです。

1）システムが正常に動作している場合、専用の保護ラインには電流が流れませんが、動作中のゼロラインには不平衡電流が流れます。 PEラインにはアースへの電圧がないため、電気機器の金属シェルのゼロ保護は、安全で信頼性の高い特別な保護ラインPEに接続されています。

2）動作中性線は、単相照明負荷回路としてのみ使用されます。

3）特殊保護ラインPEは、ラインを遮断したり、漏れスイッチに侵入したりすることはできません。

4）L線に漏電遮断器を使用する場合は、作動ゼロ線を繰り返し接地しないでください。PE線は接地を繰り返しますが、漏電防止器を通過しないため、漏電防止器も設置できます。 TN-Sシステム電源のLライン。

5）TN-S電源システムは安全で信頼性が高く、工業用および民間の建物などの低電圧電源システムに適しています。建設工事を開始する前に、TN-S電源システムを使用する必要があります。

TT電源システム

TT方式とは、電気機器の金属製ハウジングを直接接地する保護システムのことで、TTシステムとも呼ばれる保護接地システムと呼ばれます。最初の記号Tは、電力システムの中性点が直接接地されていることを示します。 XNUMX番目の記号Tは、システムの接地方法に関係なく、生体にさらされていない負荷装置の導電性部分が直接接地されていることを示します。 TTシステムの負荷のすべての接地は、保護接地と呼ばれます。この電源システムの特徴は次のとおりです。

1）電気機器の金属シェルが充電されている場合（フェーズラインがシェルに接触したり、機器の絶縁が損傷して漏れたりした場合）、接地保護により感電のリスクを大幅に減らすことができます。ただし、低電圧遮断器（自動スイッチ）は必ずしもトリップしないため、漏電装置の漏電電圧が危険電圧である安全電圧よりも高くなります。

2）漏れ電流が比較的小さい場合、ヒューズでも溶断できない場合があります。したがって、保護にはリークプロテクターも必要です。そのため、TTシステムの普及は難しい。

3）TTシステムの接地装置は、鋼を大量に消費し、リサイクル、時間、材料の使用が困難です。

現在、一部の建設ユニットはTTシステムを使用しています。建設ユニットが一時的に電力を使用するために電源を借りる場合、特別な保護ラインを使用して、接地装置に使用される鋼の量を減らします。

新しく追加された特別な保護ラインPEラインを、次の特徴を持つ作業ゼロラインNから分離します。

1共通の接地線と動作中性線の間に電気接続はありません。

2通常の操作では、動作中のゼロラインに電流が流れる可能性があり、特別な保護ラインには電流が流れません。

3 TTシステムは、地面の保護が非常に分散している場所に適しています。

TN電源システム

TNモード電源システムこのタイプの電源システムは、電気機器の金属ハウジングを動作中性線に接続する保護システムです。これはゼロ保護システムと呼ばれ、TNで表されます。その特徴は以下のとおりです。

1）デバイスに電力が供給されると、ゼロ交差保護システムによって漏れ電流が短絡電流に増加する可能性があります。この電流はTTシステムの5.3倍です。実際には単相短絡故障であり、ヒューズのヒューズが飛んでしまいます。低電圧回路ブレーカーのトリップユニットはすぐにトリップしてトリップし、障害のあるデバイスの電源をオフにして安全にします。

2）TNシステムは材料と工数を節約し、多くの国と中国の国々で広く使用されています。 TTシステムには多くの利点があることを示しています。 TNモード電源システムでは、保護ゼロラインが動作ゼロラインから分離されているかどうかに応じて、TN-CとTN-Sに分けられます。

動作原理：

TNシステムでは、すべての電気機器の露出した導電部分が保護線に接続され、電源の接地点に接続されます。この接地点は通常、配電システムの中性点です。 TNシステムの電源システムには、直接接地されたXNUMXつのポイントがあります。電気機器の露出した導電性部分は、保護導体を介してこのポイントに接続されています。 TNシステムは通常、中性点接地のXNUMX相グリッドシステムです。その特徴は、電気機器の露出した導電部分がシステムの接地点に直接接続されていることです。短絡が発生すると、短絡電流は金属線によって形成される閉ループになります。金属製の単相短絡が形成され、保護装置が確実に動作して障害を除去できるようにするのに十分な大きさの短絡電流が発生します。動作中性線（N）が繰り返し接地されている場合、ケースが短絡すると、電流の一部が繰り返し接地点に迂回し、保護装置が確実に動作しなくなったり、故障を回避したりする可能性があります。それによって障害が拡大します。 TNシステム、つまりXNUMX相XNUMX線式システムでは、NラインとPEラインが別々に敷設され、互いに絶縁されており、PEラインは電気機器のハウジングに接続されています。 Nライン。したがって、私たちが気にする最も重要なことは、N線の電位ではなく、PE線の電位です。したがって、TN-Sシステムで繰り返し接地することは、N線を繰り返し接地することではありません。 PE線とN線が一緒に接地されている場合、PE線とN線は繰り返し接地点で接続されているため、繰り返し接地点と配電用変圧器の作業接地点の間の線は、PE線とNライン。元の線はN線です。想定される中性電流はN線とPE線で共有され、電流の一部は繰り返し接地点を介して分流されます。繰り返し接地点の前側にはPE線がなく、元のPE線とN線が並列になっているPEN線のみであると考えられるため、元のTN-Sシステムの利点は失われます。したがって、PEラインとNラインを共通接地にすることはできません。上記の理由により、関連規則には、電源の中性点を除いて中性線（つまりN線）を繰り返し接地してはならないことが明記されています。

ITシステム

ITモード電源システムIは、電源側に作動接地がないか、高インピーダンスで接地されていることを示します。 XNUMX番目の文字Tは、負荷側の電気機器が接地されていることを示します。

ITモード電源システムは、電源距離が長くない場合でも、信頼性が高く、セキュリティも良好です。一般的に、停電が許されない場所や、電力製鋼、大病院の手術室、地下鉱山など、厳密な連続電力供給が必要な場所で使用されます。地下鉱山の電力供給条件は比較的悪く、ケーブルは湿気の影響を受けやすいです。 IT電源システムを使用すると、電源の中性点が接地されていなくても、デバイスがリークすると、相対的な接地リーク電流は依然として小さく、電源電圧のバランスを損なうことはありません。したがって、電源の中性点接地システムよりも安全です。ただし、電源を長距離使用する場合は、電源ラインのアースへの分布容量を無視することはできません。短絡障害または負荷の漏れによってデバイスケースがライブになると、漏れ電流がアースを通る経路を形成し、保護デバイスが必ずしも機能するとは限りません。これは危険です。電源の距離が長すぎない場合にのみ安全です。このタイプの電源は、建設現場ではまれです。

文字I、T、N、C、Sの意味

1）国際電気標準会議（IEC）で規定されている電源方式の記号の最初の文字は、電力（電力）システムとアースの関係を表しています。たとえば、Tは、中性点が直接接地されていることを示します。 Iは、電源がアースから絶縁されていること、または電源の1000点が高インピーダンス（たとえば、XNUMXΩ;）を介してアースに接続されていることを示します（Iはフランス語の単語の最初の文字です。 "隔離"）。

2）XNUMX番目の文字は、地面に露出している導電性デバイスを示します。たとえば、Tはデバイスシェルが接地されていることを意味します。システム内の他の接地点とは直接関係ありません。 Nは、負荷がゼロによって保護されていることを意味します。

3）XNUMX番目の文字は、作業ゼロと保護線の組み合わせを示します。たとえば、Cは、動作中性線と保護線がTN-CのようにXNUMXつであることを示します。 Sは、動作中性線と保護線が厳密に分離されていることを示します。したがって、PE線は、TN-Sなどの専用保護線と呼ばれます。

電気ネットワークでは、接地システムは人命と電気機器を保護する安全対策です。接地システムは国によって異なるため、世界のPV設備容量は増加し続けているため、さまざまなタイプの接地システムをよく理解することが重要です。この記事は、国際電気標準会議（IEC）規格に準拠したさまざまな接地システムと、グリッド接続PVシステムの接地システム設計への影響を調査することを目的としています。

接地の目的
接地システムは、電気設備に電気ネットワークの障害に対する低インピーダンス経路を供給することにより、安全機能を提供します。接地は、電源および安全装置が正しく機能するための基準点としても機能します。

電気機器の接地は、通常、電極をアースの固い塊に挿入し、導体を使用してこの電極を機器に接続することによって実現されます。接地システムについては、次のXNUMXつの前提条件があります。

1.アース電位は、接続されたシステムの静的基準（つまり、ゼロボルト）として機能します。そのため、接地電極に接続されている導体もその基準電位を持ちます。
2.接地導体とアースステークは、接地への低抵抗経路を提供します。

保護接地
保護接地とは、システム内の電気的障害による怪我の可能性を減らすように配置された接地導体の設置です。障害が発生した場合、フレーム、フェンシング、エンクロージャなどのシステムの非通電金属部品は、接地されていなければ、アースに対して高電圧を達成する可能性があります。このような状態で機器に触れると、感電します。

金属部品が保護アースに接続されている場合、障害電流はアース導体を流れ、安全装置によって検出され、回路が安全に絶縁されます。

保護接地は、次の方法で実現できます。

導電性部品が導体を介して配電システムの中性点接地に接続されている保護接地システムの設置。
指定された時間内に設置の影響を受ける部分を切断し、電圧制限に触れるように動作する過電流または漏電保護装置を設置します。

保護接地導体は、関連する保護装置の動作時間以上の期間、予想される故障電流を流すことができなければなりません。

機能接地
機能接地では、機器の充電部（「+」または「-」のいずれか）を接地システムに接続して、正しい動作を可能にする基準点を提供することができます。導体は、故障電流に耐えるように設計されていません。 AS / NZS5033：2014に従って、機能接地は、インバーター内のDC側とAC側（つまり変圧器）の間に単純な分離が存在する場合にのみ許可されます。

接地構成の種類
接地構成は、同じ全体的な結果を達成しながら、供給側と負荷側で異なる方法で配置できます。国際規格IEC60364（建物の電気設備）は、「XY」形式のXNUMX文字の識別子を使用して定義されたアースのXNUMXつのファミリを識別します。 ACシステムのコンテキストでは、「X」はシステムの供給側（つまり発電機/変圧器）の中性線とアース導体の構成を定義し、「Y」はシステムの負荷側（つまり主配電盤および接続された負荷）。「X」と「Y」はそれぞれ次の値を取ることができます。

T –地球（フランス語の「Terre」から）
N –ニュートラル
I –孤立

また、これらの構成のサブセットは、次の値を使用して定義できます。
S –分離
C –組み合わせ

これらを使用して、IEC 60364で定義されているXNUMXつの接地ファミリは、電源が接地され、顧客の負荷がニュートラルを介して接地されるTN、電力と顧客の負荷が別々に接地されるTT、および顧客のみが負荷をかけるITです。アースされています。

TN接地システム
ソース側の単一のポイント（通常、スター接続されたXNUMX相システムのニュートラル基準ポイント）は、アースに直接接続されています。システムに接続されている電気機器はすべて、ソース側の同じ接続ポイントを介して接地されています。これらのタイプの接地システムは、設置全体を通して一定の間隔で接地電極を必要とします。

TNファミリには、アース導体と中性線の分離/組み合わせの方法によって異なるXNUMXつのサブセットがあります。

TN-S：TN-Sは、保護接地（PE）とニュートラルの別々の導体がサイトの電源（つまり、発電機または変圧器）から消費者の負荷に接続される配置を説明します。 PE導体とN導体は、システムのほぼすべての部分で分離されており、電源自体でのみ相互に接続されています。このタイプの接地は、通常、顧客の敷地に隣接して、または敷地内に設置された、設置専用のHV / LV変圧器をXNUMXつ以上持っている大規模な消費者に使用されます。

図1-TN-Sシステム

TN-C：TN-Cは、保護アース-ニュートラル（PEN）の組み合わせがソースでアースに接続されている配置を表します。このタイプの接地は、危険な環境での火災に関連するリスクと、電子機器に適さない高調波電流の存在のため、オーストラリアでは一般的に使用されていません。さらに、IEC 60364-4-41 –（安全のための保護-感電に対する保護）に従って、RCDをTN-Cシステムで使用することはできません。

図2–TN-Cシステム

TN-CS：TN-CSは、システムの供給側が接地に結合されたPEN導体を使用し、システムの負荷側がPEとNに別個の導体を使用するセットアップを示します。このタイプの接地は、配電システムで使用されます。オーストラリアとニュージーランドの両方で、マルチアースニュートラル（MEN）と呼ばれることがよくあります。 LVのお客様の場合、TN-Cシステムがサイト変圧器と構内の間に設置され（ニュートラルはこのセグメントに沿って複数回接地されます）、TN-Sシステムはプロパティ自体の内部で使用されます（メイン配電盤の下流から））。システム全体を考えると、TN-CSとして扱われます。

図3–TN-CSシステム

さらに、IEC 60364-4-41 –（安全のための保護-感電に対する保護）に従って、RCDがTN-CSシステムで使用される場合、PEN導体を負荷側で使用することはできません。保護導体のPEN導体への接続は、RCDのソース側で行う必要があります。

TTアースシステム
TT構成では、消費者は構内で独自のアース接続を使用します。これは、ソース側のアース接続とは無関係です。このタイプの接地は、通常、配電ネットワークサービスプロバイダー（DNSP）が電源への低電圧接続を保証できない状況で使用されます。 TTアースは、1980年以前はオーストラリアで一般的でしたが、現在でも国の一部で使用されています。

TT接地システムでは、適切な保護のためにすべてのAC電源回路にRCDが必要です。

IEC 60364-4-41に従い、同じ保護装置によって集合的に保護されているすべての露出した導電性部品は、保護導体によって、それらすべての部品に共通のアース電極に接続する必要があります。

図4–TTシステム

IT接地システム
IT接地構成では、電源に接地がないか、高インピーダンス接続を介して行われます。このタイプの接地は、配電ネットワークには使用されませんが、変電所や独立した発電機供給システムで頻繁に使用されます。これらのシステムは、運転中の供給の良好な継続性を提供することができます。

図5–ITシステム

PVシステムの接地への影響
どの国でも採用されている接地システムのタイプによって、グリッド接続PVシステムに必要な接地システムの設計の種類が決まります。太陽光発電システムは発電機（または電源回路）として扱われ、そのように接地する必要があります。
たとえば、TTタイプの接地装置を使用している国では、接地装置のために、DC側とAC側の両方に個別の接地ピットが必要になります。それに比べて、TN-CSタイプの接地装置が使用されている国では、PVシステムを配電盤のメイン接地バーに接続するだけで、接地システムの要件を満たすことができます。

さまざまな接地システムが世界中に存在し、さまざまな接地構成をよく理解することで、PVシステムが適切に接地されます。