Sistem de alimentare (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

Sistemul de alimentare de bază utilizat în alimentarea cu energie electrică pentru proiectele de construcție este un sistem trifazat cu trei fire și trifazat cu patru fire etc., dar conotația acestor termeni nu este foarte strictă. Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) a făcut dispoziții uniforme în acest sens și se numește sistem TT, sistem TN și sistem IT. Care sistem TN este împărțit în sistem TN-C, TN-S, TN-CS. Următoarea este o scurtă introducere a diferitelor sisteme de alimentare cu energie electrică.

sistem de alimentare cu energie electrică

Conform diferitelor metode și terminologii de protecție definite de IEC, sistemele de distribuție a energiei de joasă tensiune sunt împărțite în trei tipuri conform diferitelor metode de împământare, și anume sistemele TT, TN și IT și sunt descrise după cum urmează.

Sistem de alimentare TN-C

Sistemul de alimentare în modul TN-C folosește linia neutră de lucru ca linie de protecție cu trecere zero, care poate fi numită linie neutră de protecție și poate fi reprezentată prin PEN.

Sistem de alimentare TN-CS

Pentru alimentarea temporară a sistemului TN-CS, dacă partea frontală este alimentată prin metoda TN-C, iar codul de construcție specifică faptul că șantierul trebuie să utilizeze sistemul de alimentare TN-S, cutia de distribuție totală poate fi împărțit în partea din spate a sistemului. În afara liniei PE, caracteristicile sistemului TN-CS sunt următoarele.

1) Linia zero de lucru N este conectată cu linia specială de protecție PE. Când curentul dezechilibrat al liniei este mare, protecția zero a echipamentelor electrice este afectată de potențialul liniei zero. Sistemul TN-CS poate reduce tensiunea carcasei motorului la sol, dar nu poate elimina complet această tensiune. Mărimea acestei tensiuni depinde de dezechilibrul de sarcină al cablajului și de lungimea acestei linii. Cu cât sarcina este mai dezechilibrată și cu cât cablajul este mai lung, cu atât decalajul de tensiune al carcasei dispozitivului este mai mare la masă. Prin urmare, este necesar ca curentul de dezechilibru al sarcinii să nu fie prea mare și ca linia PE să fie împământată în mod repetat.

2) Linia PE nu poate intra în niciun caz în dispozitivul de protecție împotriva scurgerilor, deoarece dispozitivul de protecție împotriva scurgerilor de la capătul liniei va provoca declanșarea protectorului de scurgere din față și va provoca o pană de curent la scară largă.

3) În plus față de linia PE trebuie conectată la linia N din caseta generală, linia N și linia PE nu trebuie conectate în alte compartimente. Nu trebuie instalate întrerupătoare și siguranțe pe linia PE și niciun pământ nu trebuie utilizat ca PE. linia.

Prin analiza de mai sus, sistemul de alimentare TN-CS este modificat temporar pe sistemul TN-C. Când transformatorul de putere trifazat este în stare bună de lucru și sarcina trifazată este relativ echilibrată, efectul sistemului TN-CS în utilizarea electricității în construcții este încă fezabil. Cu toate acestea, în cazul sarcinilor trifazate neechilibrate și a unui transformator de putere dedicat pe șantier, trebuie utilizat sistemul de alimentare TN-S.

Sistem de alimentare TN-S

Sistemul de alimentare în modul TN-S este un sistem de alimentare care separă strict neutrul de lucru N de linia de protecție dedicată PE. Se numește sistemul de alimentare TN-S. Caracteristicile sistemului de alimentare TN-S sunt următoarele.

1) Când sistemul funcționează normal, nu există curent pe linia de protecție dedicată, dar există curent neechilibrat pe linia zero de lucru. Nu există tensiune pe linia PE la sol, astfel încât protecția zero a carcasei metalice a echipamentelor electrice este conectată la linia specială de protecție PE, care este sigură și fiabilă.

2) Linia neutră de lucru este utilizată doar ca circuit de sarcină de iluminat monofazat.

3) Linia de protecție specială PE nu are voie să rupă linia și nici nu poate intra în comutatorul de scurgere.

4) Dacă dispozitivul de protecție împotriva scurgerilor de pământ este utilizat pe linia L, linia zero de lucru nu trebuie să fie împământată în mod repetat, iar linia PE are împământare repetată, dar nu trece prin dispozitivul de protecție împotriva scurgerilor de pământ, deci poate fi instalat și dispozitivul de protecție împotriva scurgerilor. pe linia de alimentare L a sistemului TN-S.

5) Sistemul de alimentare TN-S este sigur și fiabil, potrivit pentru sistemele de alimentare cu tensiune joasă, cum ar fi clădirile industriale și civile. Sistemul de alimentare TN-S trebuie utilizat înainte de începerea lucrărilor de construcție.

Sistem de alimentare TT

Metoda TT se referă la un sistem de protecție care împinge direct carcasa metalică a unui dispozitiv electric, care se numește sistem de protecție la pământ, numit și sistem TT. Primul simbol T indică faptul că punctul neutru al sistemului de alimentare este direct împământat; al doilea simbol T indică faptul că partea conductivă a dispozitivului de încărcare care nu este expusă corpului sub tensiune este conectată direct la sol, indiferent de modul în care sistemul este împământat. Toată împământarea sarcinii în sistemul TT se numește împământare de protecție. Caracteristicile acestui sistem de alimentare cu energie sunt următoarele.

1) Când carcasa metalică a echipamentului electric este încărcată (linia de fază atinge carcasa sau izolația echipamentului este deteriorată și se scurge), protecția la împământare poate reduce foarte mult riscul de electrocutare. Cu toate acestea, întreruptoarele de joasă tensiune (comutatoare automate) nu se declanșează neapărat, ceea ce face ca tensiunea de scurgere la pământ a dispozitivului de scurgere să fie mai mare decât tensiunea de siguranță, care este o tensiune periculoasă.

2) Când curentul de scurgere este relativ mic, chiar și o siguranță nu poate arunca. Prin urmare, este necesară și o protecție împotriva scurgerilor pentru protecție. Prin urmare, sistemul TT este greu de popularizat.

3) Dispozitivul de împământare al sistemului TT consumă multă oțel și este dificil de reciclat, de timp și de materiale.

În prezent, unele unități de construcție utilizează sistemul TT. Când unitatea de construcție își împrumută sursa de alimentare pentru utilizarea temporară a energiei electrice, se folosește o linie specială de protecție pentru a reduce cantitatea de oțel utilizată pentru dispozitivul de împământare.

Separați linia PE de protecție specială adăugată recent de linia zero de lucru N, care se caracterizează prin:

1 Nu există o conexiune electrică între linia comună de împământare și linia neutră de lucru;

2 În funcționarea normală, linia zero de lucru poate avea curent, iar linia de protecție specială nu are curent;

3 Sistemul TT este potrivit pentru locurile în care protecția solului este foarte împrăștiată.

Sistem de alimentare TN

Sistem de alimentare în modul TN Acest tip de sistem de alimentare este un sistem de protecție care conectează carcasa metalică a echipamentului electric cu firul neutru de lucru. Se numește sistemul de protecție zero și este reprezentat de TN. Caracteristicile sale sunt următoarele.

1) Odată ce dispozitivul este alimentat, sistemul de protecție la trecerea zero poate crește curentul de scurgere la un curent de scurtcircuit. Acest curent este de 5.3 ori mai mare decât cel al sistemului TT. De fapt, este o defecțiune de scurtcircuit monofazat și siguranța siguranței va arde. Unitatea de declanșare a întrerupătorului de joasă tensiune se va declanșa imediat și va declanșa, făcând dispozitivul defect oprit și mai sigur.

2) Sistemul TN economisește materiale și ore de lucru și este utilizat pe scară largă în multe țări și țări din China. Arată că sistemul TT are multe avantaje. În sistemul de alimentare în modul TN, acesta este împărțit în TN-C și TN-S în funcție de dacă linia zero de protecție este separată de linia zero de lucru.

Principiul de funcționare:

În sistemul TN, părțile conductoare expuse ale tuturor echipamentelor electrice sunt conectate la linia de protecție și conectate la punctul de masă al sursei de alimentare. Acest punct de bază este de obicei punctul neutru al sistemului de distribuție a energiei. Sistemul de alimentare al sistemului TN are un punct legat direct la pământ. Partea conductivă electrică expusă a dispozitivului electric este conectată la acest punct printr-un conductor de protecție. Sistemul TN este de obicei un sistem de rețea trifazat cu împământare neutră. Caracteristica sa este că partea conductivă expusă a echipamentului electric este conectată direct la punctul de împământare al sistemului. Când apare un scurtcircuit, curentul de scurtcircuit este o buclă închisă formată din firul metalic. Se formează un scurtcircuit metalic monofazat, rezultând un curent de scurtcircuit suficient de mare pentru a permite dispozitivului de protecție să acționeze în mod fiabil pentru a elimina defectul. Dacă linia neutră de lucru (N) este împământată în mod repetat, atunci când carcasa este scurtcircuitată, o parte din curent poate fi deviată la punctul de împământare repetat, ceea ce poate face ca dispozitivul de protecție să nu funcționeze în mod fiabil sau să evite defectarea, extinzând astfel defectul. În sistemul TN, adică sistemul trifazat cu cinci fire, linia N și linia PE sunt așezate separat și izolate unele de altele, iar linia PE este conectată la carcasa dispozitivului electric în loc de linia N. Prin urmare, cel mai important lucru la care ne interesează este potențialul firului PE, nu potențialul firului N, deci împământarea repetată într-un sistem TN-S nu este o împământare repetată a firului N. Dacă linia PE și linia N sunt împământate împreună, deoarece linia PE și linia N sunt conectate la punctul de împământare repetat, linia dintre punctul de împământare repetat și punctul de pământ de lucru al transformatorului de distribuție nu are nicio diferență între linia PE și linia N. Linia originală este linia N. Curentul neutru presupus este împărțit de linia N și linia PE, iar o parte din curent este manevrată prin punctul de împământare repetat. Deoarece se poate considera că nu există o linie PE pe partea din față a punctului de împământare repetat, doar linia PEN constă din linia PE originală și linia N în paralel, avantajele sistemului TN-S original se vor pierde, deci linia PE și linia N nu pot fi împământare comună. Datorită motivelor de mai sus, în reglementările relevante se precizează clar că linia neutră (adică linia N) nu ar trebui să fie împământată în mod repetat, cu excepția punctului neutru al sursei de alimentare.

Sistem IT

Sistemul de alimentare I în modul IT indică faptul că partea sursei de alimentare nu are pământ de lucru sau este împământată la impedanță ridicată. A doua literă T indică faptul că echipamentul electric din partea de sarcină este împământat.

Sistemul de alimentare cu modul IT are o fiabilitate ridicată și o bună securitate atunci când distanța de alimentare nu este mare. Se folosește, în general, în locuri în care nu este permisă întreruperea curentului sau în locuri în care este necesară o alimentare continuă strictă, cum ar fi fabricarea oțelului cu energie electrică, sălile de operații din spitalele mari și minele subterane. Condițiile de alimentare cu energie din minele subterane sunt relativ slabe, iar cablurile sunt susceptibile la umiditate. Folosind sistemul alimentat de IT, chiar dacă punctul neutru al sursei de alimentare nu este împământat, odată ce dispozitivul se scurge, curentul relativ de scurgere la sol este încă mic și nu va deteriora echilibrul tensiunii de alimentare. Prin urmare, este mai sigur decât sistemul neutru de împământare al sursei de alimentare. Cu toate acestea, dacă sursa de alimentare este utilizată pe o distanță lungă, capacitatea distribuită a liniei de alimentare la pământ nu poate fi ignorată. Atunci când un defect de scurtcircuit sau o scurgere a sarcinii determină ca carcasa dispozitivului să devină activă, curentul de scurgere va forma o cale prin pământ și dispozitivul de protecție nu va acționa neapărat. Asta e periculos. Doar atunci când distanța de alimentare nu este prea mare este mai sigură. Acest tip de alimentare este rar pe șantier.

Semnificația literelor I, T, N, C, S

1) În simbolul metodei de alimentare cu energie prevăzută de Comisia Electrotehnică Internațională (IEC), prima literă reprezintă relația dintre sistemul de alimentare (putere) și sol. De exemplu, T indică faptul că punctul neutru este direct împământat; I indică faptul că sursa de alimentare este izolată de la sol sau că un punct al sursei de alimentare este conectat la masă printr-o impedanță ridicată (de exemplu, 1000 Ω;) (I este prima literă a cuvântului francez Izolarea cuvântului "izolare").

2) A doua literă indică dispozitivul conductor electric expus la sol. De exemplu, T înseamnă că învelișul dispozitivului este împământat. Nu are nicio relație directă cu niciun alt punct de împământare din sistem. N înseamnă că sarcina este protejată de zero.

3) A treia literă indică combinația dintre zero de lucru și linie de protecție. De exemplu, C indică faptul că linia neutră de lucru și linia de protecție sunt una, cum ar fi TN-C; S indică faptul că linia neutră de lucru și linia de protecție sunt strict separate, deci linia PE se numește linie de protecție dedicată, cum ar fi TN-S.

Într-o rețea electrică, un sistem de împământare este o măsură de siguranță care protejează viața umană și echipamentele electrice. Deoarece sistemele de împământare diferă de la o țară la alta, este important să înțelegeți bine diferitele tipuri de sisteme de împământare, deoarece capacitatea globală instalată PV continuă să crească. Acest articol își propune să exploreze diferitele sisteme de împământare conform standardului Comisiei electrotehnice internaționale (IEC) și impactul acestora asupra proiectării sistemului de împământare pentru sistemele fotovoltaice conectate la rețea.

Scopul împământării
Sistemele de împământare asigură funcții de siguranță prin furnizarea instalației electrice cu o cale de impedanță redusă pentru orice defecțiuni din rețeaua electrică. Împământarea acționează și ca punct de referință pentru ca sursa electrică și dispozitivele de siguranță să funcționeze corect.

Împământarea echipamentelor electrice se realizează de obicei prin introducerea unui electrod într-o masă solidă de pământ și conectarea acestui electrod la echipament folosind un conductor. Există două ipoteze care pot fi făcute cu privire la orice sistem de împământare:

1. Potențialele pământului acționează ca o referință statică (adică zero volți) pentru sistemele conectate. Ca atare, orice conductor care este conectat la electrodul de împământare va avea, de asemenea, acel potențial de referință.
2. Conductorii de împământare și tija de împământare asigură o cale de rezistență scăzută la sol.

Împământare de protecție
Împământarea de protecție este instalarea conductoarelor de împământare aranjate pentru a reduce probabilitatea de rănire din cauza defecțiunilor electrice din sistem. În cazul unei defecțiuni, părțile metalice ale sistemului care nu transportă curent, cum ar fi cadrele, împrejmuirile și carcasele etc. pot obține o tensiune ridicată față de pământ dacă nu sunt împământate. Dacă o persoană intră în contact cu echipamentul în astfel de condiții, va primi un șoc electric.

Dacă părțile metalice sunt conectate la pământul de protecție, curentul de defect va curge prin conductorul de împământare și va fi detectat de dispozitive de siguranță, care apoi izolează în siguranță circuitul.

Împământarea de protecție poate fi realizată prin:

• Instalarea unui sistem de împământare de protecție în care piesele conductoare sunt conectate la neutrul împământat al sistemului de distribuție prin conductoare.
• Instalarea dispozitivelor de protecție pentru supracurent sau curent de scurgere la pământ care funcționează pentru a deconecta partea afectată a instalației în limitele de timp și de tensiune specificate.

Conductorul de împământare de protecție ar trebui să poată transporta curentul de defecțiune potențial pentru o durată egală sau mai mare decât timpul de funcționare al dispozitivului de protecție asociat.

Împământare funcțională
În legarea la pământ funcțională, oricare dintre părțile sub tensiune ale echipamentului (fie „+”, fie „-”) pot fi conectate la sistemul de legare la pământ în scopul furnizării unui punct de referință care să permită funcționarea corectă. Conductoarele nu sunt proiectate să reziste curenților de defect. În conformitate cu AS / NZS5033: 2014, legarea la pământ funcțională este permisă numai atunci când există o separare simplă între laturile DC și AC (adică un transformator) în interiorul invertorului.

Tipuri de configurație de împământare
Configurațiile de împământare pot fi aranjate diferit la partea de alimentare și sarcină, obținând în același timp același rezultat general. Standardul internațional IEC 60364 (Instalații electrice pentru clădiri) identifică trei familii de împământare, definite utilizând un identificator din două litere de forma „XY”. În contextul sistemelor de curent alternativ, „X” definește configurația conductoarelor de neutru și de împământare pe partea de alimentare a sistemului (adică generator / transformator), iar „Y” definește configurația neutru / de împământare pe partea de sarcină a sistemului (adică tabloul principal și sarcinile conectate). „X” și „Y” pot lua fiecare următoarele valori:

T - Pământ (din franceza „Terre”)
N - Neutru
Eu - izolat

Și subseturile acestor configurații pot fi definite folosind valorile:
S - Separat
C - Combinat

Folosind acestea, cele trei familii de împământare definite în IEC 60364 sunt TN, unde alimentarea electrică este împământată și încărcările clientului sunt împământate prin neutru, TT, unde alimentarea electrică și încărcările clientului sunt împământate separat și IT, unde numai clientul încarcă sunt împământate.

Sistem de împământare TN
Un singur punct de pe sursă (de obicei punctul de referință neutru într-un sistem trifazat conectat la stea) este conectat direct la pământ. Orice echipament electric conectat la sistem este împământat prin același punct de conectare pe partea sursă. Acest tip de sisteme de împământare necesită electrozi de împământare la intervale regulate pe toată durata instalației.

Familia TN are trei subseturi, care variază în funcție de metoda de segregare / combinație a conductoarelor de pământ și neutre.

TN-S: TN-S descrie un aranjament în care conductoare separate pentru Pământ de protecție (PE) și Neutru sunt direcționate către încărcările consumatorilor de la sursa de alimentare a unui amplasament (de exemplu, generator sau transformator). Conductorii PE și N sunt separați în aproape toate părțile sistemului și sunt conectați doar împreună la sursa de alimentare în sine. Acest tip de împământare este de obicei utilizat pentru consumatorii mari care au unul sau mai multe transformatoare HV / LV dedicate instalării lor, care sunt instalate adiacent sau în incinta clientului.

Fig 1 - Sistem TN-S

TN-C: TN-C descrie un aranjament în care un Pământ-Neutru de protecție combinat (PEN) este conectat la pământ la sursă. Acest tip de împământare nu este utilizat în mod obișnuit în Australia din cauza riscurilor asociate cu focul în medii periculoase și din cauza prezenței curenților armonici, ceea ce îl face nepotrivit pentru echipamente electronice. În plus, conform IEC 60364-4-41 - (Protecție pentru siguranță - Protecție împotriva șocurilor electrice), un RCD nu poate fi utilizat într-un sistem TN-C.

Fig 2 - Sistem TN-C

TN-CS: TN-CS denotă o configurație în care partea de alimentare a sistemului folosește un conductor PEN combinat pentru împământare, iar partea de încărcare a sistemului folosește un conductor separat pentru PE și N. Acest tip de împământare este utilizat în sistemele de distribuție atât în ​​Australia, cât și în Noua Zeelandă și este denumită frecvent ca neutră multiplă (MEN). Pentru un client LV, un sistem TN-C este instalat între transformatorul de amplasament și incintă, (neutrul este împământat de mai multe ori de-a lungul acestui segment), iar un sistem TN-S este utilizat în interiorul proprietății în sine (de la tabloul principal principal în aval ). Când se ia în considerare sistemul ca întreg, este tratat ca TN-CS.

Fig 3 - Sistem TN-CS

În plus, conform IEC 60364-4-41 - (Protecție pentru siguranță - Protecție împotriva șocurilor electrice), unde un RCD este utilizat într-un sistem TN-CS, un conductor PEN nu poate fi utilizat pe partea de sarcină. Conectarea conductorului de protecție la conductorul PEN trebuie să se facă pe partea sursă a RCD.

Sistem de împământare TT
Cu o configurație TT, consumatorii folosesc propria conexiune la pământ în incintă, care este independentă de orice conexiune la pământ din partea sursei. Acest tip de împământare este de obicei utilizat în situațiile în care un furnizor de servicii de rețea de distribuție (DNSP) nu poate garanta o conexiune de joasă tensiune înapoi la sursa de alimentare. Împământarea TT era obișnuită în Australia înainte de 1980 și este încă utilizată în unele părți ale țării.

Cu sistemele de împământare TT, este necesar un RCD pe toate circuitele de alimentare de curent alternativ pentru o protecție adecvată.

Conform IEC 60364-4-41, toate piesele conductive expuse care sunt protejate colectiv de același dispozitiv de protecție trebuie să fie conectate de conductorii de protecție la un electrod de împământare comun tuturor acelor părți.

Fig 4 - Sistem TT

Sistem de împământare IT
Într-un aranjament de împământare IT, fie nu există legare la pământ la sursă, fie se face printr-o conexiune cu impedanță ridicată. Acest tip de împământare nu este utilizat pentru rețelele de distribuție, dar este frecvent utilizat în stații și pentru sisteme independente alimentate de generator. Aceste sisteme pot oferi o bună continuitate a alimentării în timpul funcționării.

Fig 5 - Sistem IT

Implicații pentru împământarea sistemului PV
Tipul de sistem de împământare utilizat în orice țară va dicta tipul de proiectare a sistemului de împământare necesar pentru sistemele fotovoltaice conectate la rețea; Sistemele fotovoltaice sunt tratate ca un generator (sau un circuit sursă) și trebuie să fie împământate ca atare.
De exemplu, țările care folosesc un sistem de împământare de tip TT vor necesita o groapă de împământare separată pentru ambele părți DC și AC datorită aranjamentului de împământare. În comparație, într-o țară în care este utilizat aranjamentul de împământare de tip TN-CS, conectarea simplă a sistemului PV la bara principală de împământare din tablou este suficientă pentru a satisface cerințele sistemului de împământare.

Există diferite sisteme de împământare în întreaga lume și o bună înțelegere a diferitelor configurații de împământare asigură legarea la pământ a sistemelor fotovoltaice în mod corespunzător.