Voedingssysteem (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)


Het basisvoedingssysteem dat wordt gebruikt in de stroomvoorziening voor bouwprojecten is driefasig driedraads en driefasig vierdraadssysteem enz., Maar de connotatie van deze termen is niet erg strikt. De International Electrotechnical Commission (IEC) heeft hiervoor uniforme voorzieningen getroffen en heet TT-systeem, TN-systeem en IT-systeem. Welk TN-systeem is onderverdeeld in TN-C, TN-S, TN-CS-systeem. Hieronder volgt een korte inleiding tot verschillende voedingssystemen.

voedingssysteem

Volgens de verschillende beveiligingsmethoden en terminologieën die zijn gedefinieerd door IEC, zijn laagspanningsstroomdistributiesystemen onderverdeeld in drie typen volgens de verschillende aardingsmethoden, namelijk TT-, TN- en IT-systemen, en worden ze als volgt beschreven.


voedingssysteem-TN-C-TN-CS-TN-S-TT-IT-


TN-C voedingssysteem

Het voedingssysteem van de TN-C-modus gebruikt de werkende neutrale lijn als de nuldoorgangsbeschermingslijn, die de beschermingsneutrale lijn kan worden genoemd en kan worden weergegeven door PEN.

TN-CS voedingssysteem

Voor de tijdelijke stroomvoorziening van het TN-CS-systeem, als het voorste deel wordt gevoed door de TN-C-methode en de constructiecode specificeert dat de bouwplaats het TN-S-voedingssysteem moet gebruiken, kan de totale verdeelkast zijn verdeeld aan de achterkant van het systeem. Buiten de PE-lijn zijn de kenmerken van het TN-CS-systeem als volgt.

1) Werkende nullijn N is verbonden met de speciale beschermingslijn PE. Wanneer de ongebalanceerde stroom van de lijn groot is, wordt de nulbescherming van de elektrische apparatuur beïnvloed door de nullijnpotentiaal. Het TN-CS-systeem kan de spanning van de motorbehuizing naar aarde verlagen, maar het kan deze spanning niet volledig elimineren. De grootte van deze spanning is afhankelijk van de onbalans in de belasting van de bedrading en de lengte van deze lijn. Hoe onevenwichtiger de belasting en hoe langer de bedrading, hoe groter de spanningsverschuiving van de behuizing van het apparaat naar aarde. Daarom is het vereist dat de belastingsonbalansstroom niet te groot mag zijn en dat de PE-lijn herhaaldelijk geaard moet worden.

2) De PE-leiding kan onder geen enkele omstandigheid de lekbeschermer binnendringen, omdat de lekbeschermer aan het einde van de leiding ervoor zorgt dat de voorste lekbeschermer struikelt en een grootschalige stroomstoring veroorzaakt.

3) Naast de PE-lijn moet worden aangesloten op de N-lijn in de algemene doos, de N-lijn en de PE-lijn mogen niet worden aangesloten in andere compartimenten. Er mogen geen schakelaars en zekeringen op de PE-lijn worden geïnstalleerd en er mag geen aarde worden gebruikt als de PE. lijn.

Door de bovenstaande analyse is het TN-CS-voedingssysteem tijdelijk aangepast op het TN-C-systeem. Wanneer de driefasige voedingstransformator in goede staat verkeert en de driefasige belasting relatief gebalanceerd is, is het effect van het TN-CS-systeem in het elektriciteitsverbruik in de bouw nog steeds haalbaar. In het geval van ongebalanceerde driefasige belastingen en een speciale voedingstransformator op de bouwplaats, moet het voedingssysteem TN-S worden gebruikt.

TN-S voedingssysteem

Het voedingssysteem in de TN-S-modus is een voedingssysteem dat de werkende neutrale N strikt scheidt van de speciale beschermingslijn PE. Het wordt het TN-S-voedingssysteem genoemd. De kenmerken van het TN-S-voedingssysteem zijn als volgt.

1) Als het systeem normaal werkt, is er geen stroom op de speciale beschermingslijn, maar er is een ongebalanceerde stroom op de werkende nullijn. Er is geen spanning op de PE-lijn naar de aarde, dus de nulbescherming van de metalen omhulling van de elektrische apparatuur is verbonden met de speciale beschermingslijn PE, die veilig en betrouwbaar is.

2) De werkende neutrale lijn wordt alleen gebruikt als een enkelfasig verlichtingscircuit.

3) De speciale beschermingslijn PE mag de lijn niet breken en mag ook niet in de lekschakelaar komen.

4) Als de aardlekbeveiliging op de L-lijn wordt gebruikt, mag de werkende nullijn niet herhaaldelijk worden geaard en de PE-lijn heeft herhaalde aarding, maar deze gaat niet door de aardlekbeveiliging, dus de lekbeschermer kan ook worden geïnstalleerd op de L-lijn van de voeding van het TN-S-systeem.

5) Het TN-S-voedingssysteem is veilig en betrouwbaar, geschikt voor laagspanningsvoedingssystemen zoals industriële en civiele gebouwen. Het TN-S-voedingssysteem moet worden gebruikt voordat de bouwwerkzaamheden beginnen.

TT voedingssysteem

De TT-methode verwijst naar een beveiligingssysteem dat de metalen behuizing van een elektrisch apparaat direct aardt, dat een beschermend aardingssysteem wordt genoemd, ook wel een TT-systeem genoemd. Het eerste symbool T geeft aan dat het neutrale punt van het voedingssysteem direct geaard is; het tweede symbool T geeft aan dat het geleidende deel van het laadapparaat dat niet wordt blootgesteld aan het levende lichaam, rechtstreeks met de aarde is verbonden, ongeacht hoe het systeem is geaard. Alle aarding van de belasting in het TT-systeem wordt beschermende aarding genoemd. De kenmerken van dit voedingssysteem zijn als volgt.

1) Wanneer de metalen behuizing van de elektrische apparatuur is opgeladen (de faselijn raakt de behuizing of de isolatie van de apparatuur is beschadigd en lekt), kan de aardingsbeveiliging het risico op elektrische schokken aanzienlijk verminderen. Laagspanningsstroomonderbrekers (automatische schakelaars) schakelen echter niet noodzakelijkerwijs uit, waardoor de aardlekspanning van de lekinrichting hoger is dan de veilige spanning, wat een gevaarlijke spanning is.

2) Als de lekstroom relatief klein is, kan zelfs een zekering niet doorslaan. Daarom is ter bescherming ook een lekbeschermer nodig. Daarom is het TT-systeem moeilijk populair te maken.

3) Het aardingsapparaat van het TT-systeem verbruikt veel staal en het is moeilijk te recyclen, tijd en materialen.

Momenteel gebruiken sommige bouweenheden het TT-systeem. Wanneer de bouweenheid zijn stroomvoorziening leent voor tijdelijk gebruik van elektriciteit, wordt een speciale beschermingslijn gebruikt om de hoeveelheid staal die voor het aardingsapparaat wordt gebruikt, te verminderen.

Scheid de nieuw toegevoegde speciale beschermingslijn PE-lijn van de werkende nullijn N, die wordt gekenmerkt door:

1 Er is geen elektrische verbinding tussen de gemeenschappelijke aardingslijn en de werkende neutrale lijn;

2 Bij normaal gebruik kan de werkende nullijn stroom hebben en heeft de speciale beschermingslijn geen stroom;

3 Het TT-systeem is geschikt voor plaatsen waar de bodembescherming erg versnipperd is.

TN voedingssysteem

TN-modus voedingssysteem Dit type voedingssysteem is een beveiligingssysteem dat de metalen behuizing van de elektrische apparatuur verbindt met de werkende neutrale draad. Het wordt het nulbeveiligingssysteem genoemd en wordt weergegeven door TN. De kenmerken zijn als volgt.

1) Zodra het apparaat is geactiveerd, kan het nuldoorgangsbeveiligingssysteem de lekstroom verhogen tot een kortsluitstroom. Deze stroom is 5.3 keer groter dan die van het TT-systeem. Het is eigenlijk een eenfasige kortsluitingsfout en de zekering van de zekering zal doorslaan. De uitschakeleenheid van de laagspanningsstroomonderbreker zal onmiddellijk in- en uitschakelen, waardoor het defecte apparaat wordt uitgeschakeld en veiliger wordt.

2) Het TN-systeem bespaart materiaal en manuren en wordt veel gebruikt in veel landen en landen in China. Het laat zien dat het TT-systeem veel voordelen heeft. In het voedingssysteem van de TN-modus is het verdeeld in TN-C en TN-S afhankelijk van of de beveiligingsnullijn is gescheiden van de werkende nullijn.

Voedingssysteem (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

werkingsprincipe:

In het TN-systeem zijn de blootliggende geleidende delen van alle elektrische apparatuur verbonden met de beschermende lijn en verbonden met het aardingspunt van de voeding. Dit aardingspunt is meestal het neutrale punt van het stroomverdeelsysteem. Het voedingssysteem van het TN-systeem heeft één punt dat direct is geaard. Het blootliggende elektrisch geleidende deel van het elektrische apparaat is met dit punt verbonden via een beschermende geleider. Het TN-systeem is meestal een neutraal geaard driefasig roostersysteem. Het kenmerk is dat het blootliggende geleidende deel van de elektrische apparatuur rechtstreeks is verbonden met het aardingspunt van het systeem. Wanneer er kortsluiting optreedt, is de kortsluitstroom een ​​gesloten lus gevormd door de metaaldraad. Er wordt een metalen enkelfasige kortsluiting gevormd, wat resulteert in een voldoende grote kortsluitstroom om de beveiligingsinrichting betrouwbaar te laten werken om de fout te verhelpen. Als de werkende neutrale lijn (N) herhaaldelijk wordt geaard en de behuizing wordt kortgesloten, kan een deel van de stroom worden omgeleid naar het herhaalde aardingspunt, waardoor het beveiligingsapparaat mogelijk niet meer betrouwbaar werkt of om de storing te voorkomen, waardoor de fout wordt uitgebreid. In het TN-systeem, dat wil zeggen het driefasige vijfdraadssysteem, worden de N-lijn en de PE-lijn afzonderlijk gelegd en van elkaar geïsoleerd, en is de PE-lijn verbonden met de behuizing van het elektrische apparaat in plaats van de N-lijn. Daarom is het belangrijkste waar we om geven het potentieel van de PE-draad, niet het potentieel van de N-draad, dus herhaalde aarding in een TN-S-systeem is geen herhaalde aarding van de N-draad. Als de PE-lijn en de N-lijn samen zijn geaard, omdat de PE-lijn en de N-lijn zijn verbonden op het herhaalde aardingspunt, heeft de lijn tussen het herhaalde aardingspunt en het werkende aardingspunt van de distributietransformator geen verschil tussen de PE-lijn en de N-lijn. De originele lijn is de N-lijn. De neutrale stroom die wordt verondersteld, wordt gedeeld door de N-lijn en de PE-lijn, en een deel van de stroom wordt overbrugd door het herhaalde aardingspunt. Omdat kan worden aangenomen dat er geen PE-lijn aan de voorkant van het herhaalde aardingspunt is, alleen de PEN-lijn bestaande uit de originele PE-lijn en de N-lijn parallel, gaan de voordelen van het originele TN-S-systeem verloren, dus de PE-lijn en de N-lijn kunnen geen gemeenschappelijke aarding zijn. Vanwege de bovenstaande redenen wordt in de relevante voorschriften duidelijk vermeld dat de neutrale lijn (dwz de N-lijn) niet herhaaldelijk mag worden geaard, behalve het neutrale punt van de voeding.

IT systeem

IT-modus voedingssysteem I geeft aan dat de voedingszijde geen werkende aarde heeft of geaard is met een hoge impedantie. De tweede letter T geeft aan dat de elektrische apparatuur aan de belastingzijde geaard is.

Het voedingssysteem in de IT-modus heeft een hoge betrouwbaarheid en goede beveiliging wanneer de voedingsafstand niet lang is. Het wordt over het algemeen gebruikt op plaatsen waar geen stroomuitval is toegestaan ​​of op plaatsen waar een strikte continue stroomvoorziening vereist is, zoals staalproductie voor elektriciteit, operatiekamers in grote ziekenhuizen en ondergrondse mijnen. De stroomvoorziening in ondergrondse mijnen is relatief slecht en de kabels zijn gevoelig voor vocht. Bij gebruik van het IT-aangedreven systeem, zelfs als het neutrale punt van de voeding niet is geaard, is de relatieve aardlekstroom nog steeds klein als het apparaat eenmaal lekt en zal de balans van de voedingsspanning niet worden beschadigd. Daarom is het veiliger dan het neutrale aardingssysteem van de voeding. Als de voeding echter over een lange afstand wordt gebruikt, kan de verdeelde capaciteit van de voedingslijn naar de aarde niet worden genegeerd. Wanneer een kortsluitingsfout of lekkage van de belasting ervoor zorgt dat de behuizing van het apparaat onder spanning komt te staan, zal de lekstroom een ​​pad door de aarde vormen en zal het beveiligingsapparaat niet noodzakelijk werken. Dit is gevaarlijk. Alleen als de voedingsafstand niet te lang is, is het veiliger. Dit type stroomvoorziening is zeldzaam op de bouwplaats.

De betekenis van de letters I, T, N, C, S

1) In het symbool van de stroomtoevoermethode zoals bepaald door de International Electrotechnical Commission (IEC), geeft de eerste letter de relatie weer tussen het stroom (stroom) systeem en de aarde. T geeft bijvoorbeeld aan dat het neutrale punt direct geaard is; Ik geeft aan dat de voeding geïsoleerd is van de aarde of dat een punt van de voeding is verbonden met de aarde via een hoge impedantie (bijvoorbeeld 1000 Ω;) (I is de eerste letter van het Franse woord Isolatie van het woord "isolatie").

2) De tweede letter geeft het elektrisch geleidende apparaat aan dat aan de grond is blootgesteld. T betekent bijvoorbeeld dat de behuizing van het apparaat is geaard. Het heeft geen directe relatie met enig ander aardingspunt in het systeem. N betekent dat de belasting nul is.

3) De derde letter geeft de combinatie van werkende nul en beschermende lijn aan. C geeft bijvoorbeeld aan dat de werkende neutrale lijn en de beschermingslijn één zijn, zoals TN-C; S geeft aan dat de werkende neutrale lijn en de beschermingslijn strikt gescheiden zijn, dus de PE-lijn wordt een speciale beschermingslijn genoemd, zoals TN-S.

Met de voeten op de grond - Aarding uitgelegd

In een elektrisch netwerk is een aardingssysteem een ​​veiligheidsmaatregel die mensenlevens en elektrische apparatuur beschermt. Aangezien aardingssystemen van land tot land verschillen, is het belangrijk om een ​​goed begrip te hebben van de verschillende soorten aardingssystemen, aangezien de wereldwijde geïnstalleerde PV-capaciteit blijft toenemen. Dit artikel is gericht op het verkennen van de verschillende aardingssystemen volgens de norm van de International Electrotechnical Commission (IEC) en hun impact op het ontwerp van het aardingssysteem voor netgekoppelde PV-systemen.

Doel van aarding
Aardingssystemen bieden veiligheidsfuncties door de elektrische installatie te voorzien van een pad met lage impedantie voor eventuele fouten in het elektrische netwerk. Aarding fungeert ook als een referentiepunt voor de juiste werking van de elektrische bron en veiligheidsvoorzieningen.

Aarding van elektrische apparatuur wordt meestal bereikt door een elektrode in een vaste massa aarde te steken en deze elektrode met behulp van een geleider op de apparatuur aan te sluiten. Er zijn twee aannames die gemaakt kunnen worden over elk aardingssysteem:

1. Aardpotentialen fungeren als een statische referentie (dwz nul volt) voor aangesloten systemen. Als zodanig zal elke geleider die is aangesloten op de aardelektrode ook dat referentiepotentiaal bezitten.
2. Aardgeleiders en de aardpen zorgen voor een pad met lage weerstand naar aarde.

Beschermende aarding
Beschermende aarding is de installatie van aardgeleiders die zijn aangebracht om de kans op letsel door elektrische fouten in het systeem te verkleinen. In het geval van een storing kunnen de niet-stroomvoerende metalen delen van het systeem zoals frames, afrasteringen en behuizingen enz. Een hoge spanning bereiken ten opzichte van de aarde als ze niet geaard zijn. Als een persoon onder dergelijke omstandigheden contact maakt met de apparatuur, krijgt hij / zij een elektrische schok.

Als de metalen onderdelen zijn verbonden met de veiligheidsaarde, zal de foutstroom door de aardgeleider stromen en worden gedetecteerd door veiligheidsvoorzieningen, die vervolgens het circuit veilig isoleren.

Beschermende aarding kan worden bereikt door:

  • Een beschermend aardingssysteem installeren waarbij geleidende delen via geleiders zijn verbonden met de geaarde nulleider van het distributiesysteem.
  • Het installeren van overstroom- of aardlekstroombeveiligingen die werken om het getroffen deel van de installatie binnen de gespecificeerde tijd en aanraakspanningslimieten te ontkoppelen.

De beschermende aardgeleider moet de te verwachten foutstroom kunnen dragen gedurende een duur die gelijk is aan of langer is dan de bedrijfstijd van de bijbehorende beveiligingsinrichting.

Functionele aarding
Bij functionele aarding kunnen alle onder spanning staande delen van de apparatuur ('+' of '-') worden aangesloten op het aardingssysteem om een ​​referentiepunt te bieden voor een correcte werking. De geleiders zijn niet ontworpen om foutstromen te weerstaan. Conform AS / NZS5033: 2014 is functionele aarding alleen toegestaan ​​als er een eenvoudige scheiding bestaat tussen de DC- en AC-zijde (dwz een transformator) binnen de omvormer.

Soorten aardingsconfiguratie
Aardingsconfiguraties kunnen aan de toevoer- en lastzijde verschillend worden gerangschikt, terwijl hetzelfde algehele resultaat wordt bereikt. De internationale norm IEC 60364 (elektrische installaties voor gebouwen) identificeert drie aardingsfamilies, gedefinieerd door middel van een tweeletterige identificatiecode in de vorm 'XY'. In de context van AC-systemen definieert 'X' de configuratie van neutrale en aardgeleiders aan de voedingszijde van het systeem (dwz generator / transformator), en 'Y' definieert de neutraal / aarde-configuratie aan de belastingszijde van het systeem (dwz de hoofdschakelbord en aangesloten belastingen). 'X' en 'Y' kunnen elk de volgende waarden aannemen:

T - Earth (van Franse 'Terre')
N - Neutraal
Ik - geïsoleerd

En subsets van deze configuraties kunnen worden gedefinieerd met behulp van de waarden:
S - Afzonderlijk
C - Gecombineerd

Door deze te gebruiken, zijn de drie aardingsfamilies die zijn gedefinieerd in IEC 60364 TN, waar de elektrische voeding is geaard en de belastingen van de klant zijn geaard via nulleider, TT, waar de elektrische voeding en de belastingen van de klant afzonderlijk zijn geaard, en IT, waar alleen de klant wordt geladen. zijn geaard.

TN-aardingssysteem
Een enkel punt aan de bronzijde (meestal het neutrale referentiepunt in een met een ster verbonden driefasensysteem) is rechtstreeks verbonden met aarde. Alle elektrische apparatuur die op het systeem is aangesloten, wordt via hetzelfde aansluitpunt aan de bronzijde geaard. Voor dit type aardingssystemen zijn tijdens de hele installatie regelmatig aardelektroden nodig.

De TN-familie heeft drie subsets, die variëren naargelang de methode van scheiding / combinatie van aardings- en neutrale geleiders.

TN-S: TN-S beschrijft een opstelling waarbij afzonderlijke geleiders voor beschermende aarde (PE) en nulleider worden geleid naar verbruikersbelastingen vanaf de stroomvoorziening van een locatie (dwz generator of transformator). De PE- en N-geleiders zijn in bijna alle delen van het systeem gescheiden en worden alleen bij de voeding zelf met elkaar verbonden. Dit type aarding wordt meestal gebruikt voor grootverbruikers die een of meer HV / LV-transformatoren hebben die speciaal voor hun installatie zijn bedoeld en die naast of binnen de gebouwen van de klant zijn geïnstalleerd.Fig 1 - TN-S-systeem

Fig 1 - TN-S-systeem

TN-C: TN-C beschrijft een opstelling waarbij een gecombineerde beschermende aarde-nulleider (PEN) is verbonden met de aarde bij de bron. Dit type aarding wordt in Australië niet vaak gebruikt vanwege de risico's die gepaard gaan met brand in gevaarlijke omgevingen en vanwege de aanwezigheid van harmonische stromen, waardoor het ongeschikt is voor elektronische apparatuur. Bovendien, conform IEC 60364-4-41 - (Bescherming voor veiligheid - Bescherming tegen elektrische schokken), kan een aardlekschakelaar niet worden gebruikt in een TN-C-systeem.

Fig 2 - TN-C-systeem

Fig 2 - TN-C-systeem

TN-CS: TN-CS geeft een opstelling aan waarbij de toevoerzijde van het systeem een ​​gecombineerde PEN-geleider gebruikt voor aarding, en de belastingszijde van het systeem een ​​afzonderlijke geleider gebruikt voor PE en N. Dit type aarding wordt gebruikt in distributiesystemen in zowel Australië als Nieuw-Zeeland en wordt vaak aangeduid als multiple earth-neutraal (MEN). Voor een LV-klant wordt een TN-C-systeem geïnstalleerd tussen de transformator op de site en het pand (de nulleider is meerdere keren geaard langs dit segment) en een TN-S-systeem wordt in het pand zelf gebruikt (vanaf het hoofdschakelbord stroomafwaarts ). Als we het systeem als geheel beschouwen, wordt het behandeld als TN-CS.

Fig 3 - TN-CS-systeem

Fig 3 - TN-CS-systeem

Bovendien, volgens IEC 60364-4-41 - (Bescherming voor veiligheid - Bescherming tegen elektrische schokken), waar een aardlekschakelaar wordt gebruikt in een TN-CS-systeem, kan een PEN-geleider niet worden gebruikt aan de belastingzijde. De aansluiting van de beschermende geleider op de PEN-geleider moet worden gemaakt aan de bronzijde van de aardlekschakelaar.

TT aardingssysteem
Bij een TT-configuratie gebruiken consumenten hun eigen aardverbinding binnen het pand, die onafhankelijk is van enige aardverbinding aan de bronzijde. Dit type aarding wordt meestal gebruikt in situaties waarin een distributienetwerkserviceprovider (DNSP) een laagspanningsverbinding naar de voeding niet kan garanderen. TT-aarding was vóór 1980 gebruikelijk in Australië en wordt in sommige delen van het land nog steeds gebruikt.

Met de TT-aardingssystemen is een aardlekschakelaar nodig op alle wisselstroomcircuits voor een geschikte bescherming.

Conform IEC 60364-4-41 moeten alle blootgestelde geleidende onderdelen die gezamenlijk worden beschermd door dezelfde beveiligingsinrichting, worden verbonden door de beschermende geleiders met een aardelektrode die voor al die onderdelen gemeenschappelijk is.

Fig 4 - TT-systeem

Fig 4 - TT-systeem

IT-aardingssysteem
In een IT-aardingsconfiguratie is er ofwel geen aarding op de voeding, ofwel gebeurt dit via een verbinding met hoge impedantie. Dit type aarding wordt niet gebruikt voor distributienetwerken, maar wordt vaak gebruikt in onderstations en voor onafhankelijke generatorgevoede systemen. Deze systemen kunnen tijdens bedrijf een goede continuïteit van de levering bieden.

Fig 5 - IT-systeem

Fig 5 - IT-systeem

Gevolgen voor de aarding van het PV-systeem
Het type aardingssysteem dat in elk land wordt gebruikt, bepaalt het soort aardingssysteem dat vereist is voor netgekoppelde PV-systemen; PV-systemen worden behandeld als een generator (of een broncircuit) en moeten als zodanig worden geaard.
Landen die bijvoorbeeld een aardingsschema van het TT-type gebruiken, hebben vanwege het aardingsschema een aparte aardingsput nodig voor zowel gelijkstroom- als wisselstroomzijde. Ter vergelijking: in een land waar aardingsconstructie van het TN-CS-type wordt gebruikt, volstaat het eenvoudig om het PV-systeem aan te sluiten op de hoofdaardingsbalk in het schakelbord om aan de vereisten van het aardingssysteem te voldoen.

Er bestaan ​​over de hele wereld verschillende aardingssystemen en een goed begrip van de verschillende aardingsconfiguraties zorgt ervoor dat PV-systemen op de juiste manier worden geaard.