Sistema de fonte de alimentação (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

O sistema de fornecimento de energia básico usado no fornecimento de energia para projetos de construção é um sistema trifásico de três fios e três fases de quatro fios, etc., mas a conotação desses termos não é muito estrita. A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) fez disposições uniformes para isso e é chamado de sistema TT, sistema TN e sistema de TI. Qual sistema TN é dividido em sistema TN-C, TN-S, TN-CS. A seguir, uma breve introdução a vários sistemas de fonte de alimentação.

sistema de alimentação

De acordo com os vários métodos e terminologias de proteção definidos pela IEC, os sistemas de distribuição de energia de baixa tensão são divididos em três tipos de acordo com os diferentes métodos de aterramento, a saber TT, TN e sistemas de TI, e são descritos a seguir.

Sistema de alimentação TN-C

O sistema de fonte de alimentação do modo TN-C usa a linha neutra de trabalho como linha de proteção de cruzamento zero, que pode ser chamada de linha neutra de proteção e pode ser representada por PEN.

Sistema de alimentação TN-CS

Para a fonte de alimentação temporária do sistema TN-CS, se a parte frontal for alimentada pelo método TN-C e o código de construção especificar que o canteiro de obras deve usar o sistema de fonte de alimentação TN-S, a caixa de distribuição total pode ser dividido na parte traseira do sistema. Fora da linha PE, os recursos do sistema TN-CS são os seguintes.

1) A linha zero de trabalho N está conectada com a linha de proteção especial PE. Quando a corrente desequilibrada da linha é grande, a proteção zero do equipamento elétrico é afetada pelo potencial zero da linha. O sistema TN-CS pode reduzir a tensão da carcaça do motor para o terra, mas não pode eliminar completamente essa tensão. A magnitude desta tensão depende do desequilíbrio de carga da fiação e do comprimento desta linha. Quanto mais desequilibrada a carga e mais longa a fiação, maior será o deslocamento de tensão do invólucro do dispositivo para o aterramento. Portanto, é necessário que a corrente de desequilíbrio da carga não seja muito grande e que a linha PE seja aterrada repetidamente.

2) A linha PE não pode entrar no protetor de vazamento em nenhuma circunstância, porque o protetor de vazamento no final da linha fará com que o protetor de vazamento frontal desarme e cause uma falha de energia em grande escala.

3) Além da linha PE deve ser conectada à linha N na caixa geral, a linha N e a linha PE não devem ser conectadas em outros compartimentos. Nenhum interruptor e fusível deve ser instalado na linha PE, e nenhum aterramento deve ser usado como PE. linha.

Por meio da análise acima, o sistema de fonte de alimentação TN-CS é temporariamente modificado no sistema TN-C. Quando o transformador de energia trifásico está em boas condições de aterramento e a carga trifásica está relativamente equilibrada, o efeito do sistema TN-CS no uso de eletricidade na construção ainda é viável. No entanto, no caso de cargas trifásicas desequilibradas e um transformador de potência dedicado no canteiro de obras, o sistema de alimentação TN-S deve ser usado.

Sistema de alimentação TN-S

O sistema de fonte de alimentação do modo TN-S é um sistema de fonte de alimentação que separa estritamente o neutro de trabalho N da linha de proteção dedicada PE. É denominado sistema de alimentação TN-S. As características do sistema de alimentação TN-S são as seguintes.

1) Quando o sistema está funcionando normalmente, não há corrente na linha de proteção dedicada, mas há corrente desequilibrada na linha zero de trabalho. Não há tensão na linha PE para o terra, então a proteção zero da carcaça metálica do equipamento elétrico é conectada à linha de proteção especial PE, que é segura e confiável.

2) A linha neutra de trabalho é usada apenas como um circuito de carga de iluminação monofásico.

3) A linha de proteção especial PE não pode quebrar a linha, nem pode entrar na chave de vazamento.

4) Se o protetor de fuga à terra for usado na linha L, a linha zero de trabalho não deve ser aterrada repetidamente, e a linha PE tem aterramento repetido, mas não passa através do protetor de fuga à terra, então o protetor de fuga também pode ser instalado na linha L da fonte de alimentação do sistema TN-S.

5) O sistema de alimentação TN-S é seguro e confiável, adequado para sistemas de alimentação de baixa tensão, como edifícios industriais e civis. O sistema de alimentação TN-S deve ser usado antes do início das obras.

Sistema de alimentação TT

O método TT refere-se a um sistema de proteção que liga diretamente a carcaça de metal de um dispositivo elétrico, denominado sistema de aterramento de proteção, também denominado sistema TT. O primeiro símbolo T indica que o ponto neutro do sistema de potência está diretamente aterrado; o segundo símbolo T indica que a parte condutora do dispositivo de carga que não está exposta ao corpo vivo está diretamente conectada ao terra, independentemente de como o sistema está aterrado. Todo aterramento da carga no sistema TT é chamado de aterramento de proteção. As características deste sistema de alimentação são as seguintes.

1) Quando a carcaça de metal do equipamento elétrico é carregada (a linha de fase toca a carcaça ou o isolamento do equipamento está danificado e vaza), a proteção de aterramento pode reduzir bastante o risco de choque elétrico. No entanto, os disjuntores de baixa tensão (interruptores automáticos) não desarmam necessariamente, fazendo com que a tensão de fuga à terra do dispositivo de fuga seja superior à tensão de segurança, que é uma tensão perigosa.

2) Quando a corrente de fuga é relativamente pequena, mesmo um fusível pode não explodir. Portanto, um protetor de vazamento também é necessário para proteção. Portanto, o sistema TT é difícil de popularizar.

3) O dispositivo de aterramento do sistema TT consome muito aço e é difícil de reciclar, tempo e materiais.

Atualmente, algumas unidades de construção utilizam o sistema TT. Quando a unidade de construção toma emprestado seu fornecimento de energia para uso temporário de eletricidade, uma linha de proteção especial é usada para reduzir a quantidade de aço usado para o dispositivo de aterramento.

Separe a linha de proteção especial PE recém-adicionada da linha zero de trabalho N, que é caracterizada por:

1 Não há conexão elétrica entre a linha de aterramento comum e a linha neutra de trabalho;

2 Na operação normal, a linha zero de trabalho pode ter corrente, e a linha de proteção especial não tem corrente;

3 O sistema TT é adequado para locais onde a proteção do solo é muito dispersa.

Sistema de alimentação TN

Sistema de fornecimento de energia no modo TN Este tipo de sistema de fornecimento de energia é um sistema de proteção que conecta a carcaça de metal do equipamento elétrico com o fio neutro de trabalho. É denominado sistema de proteção zero e é representado por TN. Suas características são as seguintes.

1) Uma vez que o dispositivo é energizado, o sistema de proteção de cruzamento zero pode aumentar a corrente de fuga para uma corrente de curto-circuito. Essa corrente é 5.3 vezes maior que a do sistema TT. Na verdade, é uma falha de curto-circuito monofásico e o fusível do fusível queimará. A unidade de desarme do disjuntor de baixa tensão irá desarmar e desarmar imediatamente, tornando o dispositivo defeituoso desligado e mais seguro.

2) O sistema TN economiza material e horas de trabalho e é amplamente utilizado em muitos países e na China. Isso mostra que o sistema TT tem muitas vantagens. No sistema de fonte de alimentação do modo TN, é dividido em TN-C e TN-S de acordo com se a linha zero de proteção está separada da linha zero de trabalho.

princípio de funcionamento:

No sistema TN, as partes condutoras expostas de todos os equipamentos elétricos são conectadas à linha de proteção e conectadas ao ponto de aterramento da fonte de alimentação. Esse ponto de aterramento geralmente é o ponto neutro do sistema de distribuição de energia. O sistema de energia do sistema TN possui um ponto que é diretamente aterrado. A parte eletricamente condutiva exposta do dispositivo elétrico é conectada a este ponto por meio de um condutor de proteção. O sistema TN é geralmente um sistema de rede trifásico aterrado com neutro. Sua característica é que a parte condutora exposta do equipamento elétrico está diretamente conectada ao ponto de aterramento do sistema. Quando ocorre um curto-circuito, a corrente de curto-circuito é um circuito fechado formado pelo fio de metal. Um curto-circuito metálico monofásico é formado, resultando em uma corrente de curto-circuito suficientemente grande para permitir que o dispositivo de proteção atue de forma confiável para remover a falha. Se a linha neutra de trabalho (N) for repetidamente aterrada, quando a caixa estiver em curto-circuito, parte da corrente pode ser desviada para o ponto de aterramento repetido, o que pode fazer com que o dispositivo de proteção falhe para operar de forma confiável ou para evitar a falha, expandindo assim a falha. No sistema TN, isto é, o sistema trifásico de cinco fios, a linha N e a linha PE são colocados separadamente e isolados um do outro, e a linha PE é conectada ao alojamento do dispositivo elétrico em vez de a linha N. Portanto, a coisa mais importante com que nos importamos é o potencial do fio PE, não o potencial do fio N, portanto, o aterramento repetido em um sistema TN-S não é um aterramento repetido do fio N. Se a linha PE e a linha N são aterradas juntas, porque a linha PE e a linha N estão conectadas no ponto de aterramento repetido, a linha entre o ponto de aterramento repetido e o ponto de aterramento de trabalho do transformador de distribuição não tem diferença entre a linha PE e a linha N. A linha original é a linha N. A corrente neutra assumida é compartilhada pela linha N e pela linha PE, e parte da corrente é desviada através do ponto de aterramento repetido. Como pode ser considerado que não há linha PE na parte frontal do ponto de aterramento repetido, apenas a linha PEN consistindo na linha PE original e linha N em paralelo, as vantagens do sistema TN-S original serão perdidas, portanto, a linha PE e a linha N não podem ser aterramento comum. Devido às razões acima, está claramente estabelecido nos regulamentos relevantes que a linha neutra (ou seja, linha N) não deve ser aterrada repetidamente, exceto para o ponto neutro da fonte de alimentação.

Sistema de TI

O sistema de fonte de alimentação I do modo IT indica que o lado da fonte de alimentação não tem aterramento ativo ou está aterrado em alta impedância. A segunda letra T indica que o equipamento elétrico do lado da carga está aterrado.

O sistema de fonte de alimentação do modo TI tem alta confiabilidade e boa segurança quando a distância da fonte de alimentação não é longa. Geralmente é usado em locais onde não são permitidos apagões ou em locais onde é necessário um fornecimento de energia contínuo e estrito, como a produção de aço para energia elétrica, salas de operação em grandes hospitais e minas subterrâneas. As condições de fornecimento de energia em minas subterrâneas são relativamente ruins e os cabos são suscetíveis à umidade. Usando o sistema alimentado por TI, mesmo se o ponto neutro da fonte de alimentação não estiver aterrado, uma vez que o dispositivo está vazando, a corrente de fuga relativa à terra ainda é pequena e não danificará o equilíbrio da tensão da fonte de alimentação. Portanto, é mais seguro do que o sistema de aterramento neutro da fonte de alimentação. No entanto, se a fonte de alimentação for usada para uma longa distância, a capacitância distribuída da linha da fonte de alimentação para o terra não pode ser ignorada. Quando uma falha de curto-circuito ou vazamento da carga faz com que a caixa do dispositivo fique viva, a corrente de fuga formará um caminho através da terra e o dispositivo de proteção não atuará necessariamente. Isso é perigoso. Somente quando a distância da fonte de alimentação não é muito longa, é mais seguro. Esse tipo de fonte de alimentação é raro no canteiro de obras.

O significado das letras I, T, N, C, S

1) No símbolo do método de fornecimento de energia estipulado pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), a primeira letra representa a relação entre o sistema de energia (energia) e o aterramento. Por exemplo, T indica que o ponto neutro está diretamente aterrado; I indica que a fonte de alimentação está isolada do solo ou que um ponto da fonte de alimentação está conectado ao aterramento por meio de uma alta impedância (por exemplo, 1000 Ω;) (I é a primeira letra da palavra francesa Isolation of the word "isolamento").

2) A segunda letra indica o dispositivo eletricamente condutor exposto ao solo. Por exemplo, T significa que a carcaça do dispositivo está aterrada. Não tem relação direta com nenhum outro ponto de aterramento do sistema. N significa que a carga está protegida por zero.

3) A terceira letra indica a combinação de zero de trabalho e linha de proteção. Por exemplo, C indica que a linha neutra de trabalho e a linha de proteção são uma, como TN-C; S indica que a linha neutra de trabalho e a linha de proteção estão estritamente separadas, então a linha PE é chamada de linha de proteção dedicada, como TN-S.

Em uma rede elétrica, um sistema de aterramento é uma medida de segurança que protege a vida humana e os equipamentos elétricos. Como os sistemas de aterramento diferem de país para país, é importante ter um bom entendimento dos diferentes tipos de sistemas de aterramento conforme a capacidade instalada FV global continua a aumentar. Este artigo tem como objetivo explorar os diferentes sistemas de aterramento de acordo com o padrão da International Electrotechnical Commission (IEC) e seu impacto no projeto do sistema de aterramento para sistemas fotovoltaicos conectados à rede.

Objetivo do aterramento
Os sistemas de aterramento fornecem funções de segurança, fornecendo à instalação elétrica um caminho de baixa impedância para qualquer falha na rede elétrica. O aterramento também atua como um ponto de referência para que a fonte elétrica e os dispositivos de segurança funcionem corretamente.

A ligação à terra do equipamento elétrico é normalmente conseguida inserindo um eletrodo numa massa sólida de terra e ligando este eletrodo ao equipamento usando um condutor. Existem duas suposições que podem ser feitas sobre qualquer sistema de aterramento:

1. Os potenciais de terra atuam como uma referência estática (ou seja, zero volts) para sistemas conectados. Como tal, qualquer condutor que esteja conectado ao eletrodo de aterramento também possuirá esse potencial de referência.
2. Os condutores de aterramento e a estaca de aterramento fornecem um caminho de baixa resistência para o aterramento.

Aterramento de proteção
O aterramento de proteção é a instalação de condutores de aterramento dispostos para reduzir a probabilidade de ferimentos por falha elétrica dentro do sistema. No caso de uma falha, as partes metálicas do sistema que não transportam corrente, tais como estruturas, cercas e gabinetes, etc., podem atingir alta tensão em relação ao terra se não estiverem aterradas. Se uma pessoa entrar em contato com o equipamento nessas condições, receberá um choque elétrico.

Se as partes metálicas estiverem conectadas ao aterramento de proteção, a corrente de falha fluirá através do condutor de aterramento e será detectada por dispositivos de segurança, que isolam o circuito com segurança.

O aterramento protetor pode ser alcançado por:

• Instalação de um sistema de aterramento de proteção onde as partes condutoras são conectadas ao neutro aterrado do sistema de distribuição por meio de condutores.
• Instalação de dispositivos de proteção de sobrecorrente ou corrente de fuga à terra que operam para desconectar a parte afetada da instalação dentro do tempo especificado e limites de tensão de toque.

O condutor de aterramento de proteção deve ser capaz de transportar a corrente de falha potencial por uma duração igual ou maior que o tempo de operação do dispositivo de proteção associado.

Aterramento Funcional
No aterramento funcional, qualquer uma das partes energizadas do equipamento ('+' ou '-') pode ser conectada ao sistema de aterramento com a finalidade de fornecer um ponto de referência para permitir a operação correta. Os condutores não são projetados para suportar correntes de falha. De acordo com AS / NZS5033: 2014, o aterramento funcional só é permitido quando existe uma separação simples entre os lados CC e CA (ou seja, um transformador) dentro do inversor.

Tipos de configuração de aterramento
As configurações de aterramento podem ser organizadas de maneira diferente no lado da alimentação e da carga, ao mesmo tempo que se obtém o mesmo resultado geral. A norma internacional IEC 60364 (Instalações elétricas para edifícios) identifica três famílias de aterramento, definidas por meio de um identificador de duas letras no formato 'XY'. No contexto dos sistemas CA, 'X' define a configuração dos condutores neutro e terra no lado da alimentação do sistema (ou seja, gerador / transformador), e 'Y' define a configuração neutro / terra no lado da carga do sistema (ou seja, quadro de distribuição principal e cargas conectadas). 'X' e 'Y' podem assumir os seguintes valores:

T - Terra (do francês 'Terre')
N - Neutro
I - isolado

E subconjuntos dessas configurações podem ser definidos usando os valores:
S - Separado
C - Combinado

Usando estes, as três famílias de aterramento definidas na IEC 60364 são TN, onde a alimentação elétrica é aterrada e as cargas do cliente são aterradas via neutro, TT, onde a alimentação elétrica e as cargas do cliente são aterradas separadamente, e TI, onde apenas as cargas do cliente estão ligados à terra.

Sistema de aterramento TN
Um único ponto no lado da fonte (geralmente o ponto de referência neutro em um sistema trifásico conectado em estrela) é conectado diretamente à terra. Qualquer equipamento elétrico conectado ao sistema é aterrado por meio do mesmo ponto de conexão no lado da fonte. Este tipo de sistema de aterramento requer eletrodos de aterramento em intervalos regulares durante a instalação.

A família TN tem três subconjuntos, que variam de acordo com o método de segregação / combinação de condutores de aterramento e neutro.

TN-S: TN-S descreve um arranjo onde condutores separados para Terra Protetora (PE) e Neutro são executados para cargas de consumo da fonte de alimentação de um local (ou seja, gerador ou transformador). Os condutores PE e N são separados em quase todas as partes do sistema e são conectados apenas na própria alimentação. Esse tipo de aterramento é normalmente usado para grandes consumidores que têm um ou mais transformadores HV / LV dedicados à sua instalação, que são instalados adjacentes ou dentro das instalações do cliente.

Fig 1 - Sistema TN-S

TN-C: TN-C descreve um arranjo onde uma combinação de proteção neutra à terra (PEN) é conectada à terra na fonte. Este tipo de aterramento não é comumente usado na Austrália devido aos riscos associados ao incêndio em ambientes perigosos e devido à presença de correntes harmônicas, tornando-o inadequado para equipamentos eletrônicos. Além disso, de acordo com IEC 60364-4-41 - (Proteção para segurança - Proteção contra choque elétrico), um RCD não pode ser usado em um sistema TN-C.

Fig 2 - Sistema TN-C

TN-CS: TN-CS denota uma configuração onde o lado da alimentação do sistema usa um condutor PEN combinado para o aterramento e o lado da carga do sistema usa um condutor separado para PE e N. Este tipo de aterramento é usado em sistemas de distribuição na Austrália e na Nova Zelândia e é freqüentemente referido como múltiplo neutro da terra (MEN). Para um cliente de baixa tensão, um sistema TN-C é instalado entre o transformador do local e as instalações (o neutro é aterrado várias vezes ao longo deste segmento), e um sistema TN-S é usado dentro da própria propriedade (do quadro de distribuição principal a jusante ) Ao considerar o sistema como um todo, ele é tratado como TN-CS.

Fig 3 - Sistema TN-CS

Além disso, de acordo com IEC 60364-4-41 - (Proteção para segurança - Proteção contra choque elétrico), onde um RCD é usado em um sistema TN-CS, um condutor PEN não pode ser usado no lado da carga. A conexão do condutor de proteção ao condutor PEN deve ser feita no lado da fonte do RCD.

Sistema de aterramento TT
Com uma configuração TT, os consumidores empregam sua própria conexão terra dentro das instalações, que é independente de qualquer conexão terra no lado da fonte. Esse tipo de aterramento é normalmente usado em situações em que um provedor de serviços de rede de distribuição (DNSP) não pode garantir uma conexão de baixa tensão de volta à fonte de alimentação. O aterramento TT era comum na Austrália antes de 1980 e ainda é usado em algumas partes do país.

Com os sistemas de aterramento TT, um RCD é necessário em todos os circuitos de alimentação CA para proteção adequada.

De acordo com a IEC 60364-4-41, todas as partes condutoras expostas que são protegidas coletivamente pelo mesmo dispositivo de proteção devem ser conectadas pelos condutores de proteção a um eletrodo de aterramento comum a todas essas partes.

Fig 4 - Sistema TT

Sistema de aterramento de TI
Em um arranjo de aterramento IT, não há aterramento na alimentação ou é feito por meio de uma conexão de alta impedância. Este tipo de aterramento não é usado para redes de distribuição, mas é freqüentemente usado em subestações e para sistemas alimentados por geradores independentes. Esses sistemas são capazes de oferecer boa continuidade de fornecimento durante a operação.

Fig 5 - Sistema de TI

Implicações para o aterramento do sistema fotovoltaico
O tipo de sistema de aterramento empregado em qualquer país ditará o tipo de projeto de sistema de aterramento necessário para sistemas fotovoltaicos conectados à rede; Os sistemas fotovoltaicos são tratados como um gerador (ou circuito fonte) e precisam ser aterrados como tal.
Por exemplo, os países que empregam o uso de um arranjo de aterramento do tipo TT exigirão um fosso de aterramento separado para ambos os lados DC e AC devido ao arranjo de aterramento. Em comparação, em um país onde o arranjo de aterramento do tipo TN-CS é usado, simplesmente conectar o sistema fotovoltaico à barra de aterramento principal no quadro de distribuição é suficiente para atender aos requisitos do sistema de aterramento.

Existem vários sistemas de aterramento em todo o mundo e um bom entendimento das diferentes configurações de aterramento garante que os sistemas fotovoltaicos sejam aterrados de forma adequada.