Systém napájania (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

Základným systémom napájania používaným pri napájaní pre stavebné projekty je trojfázový trojvodičový a trojfázový štvorvodičový systém atď., Ale význam týchto pojmov nie je veľmi prísny. Medzinárodná elektrotechnická komisia (IEC) pre to urobila jednotné ustanovenia a volá sa TT systém, TN systém a IT systém. Ktorý TN systém je rozdelený na TN-C, TN-S, TN-CS systém. Nasleduje krátky úvod do rôznych systémov napájania.

systém napájania

Podľa rôznych metód a terminológií ochrany definovaných v norme IEC sú nízkonapäťové distribučné systémy rozdelené do troch typov podľa rôznych metód uzemnenia, konkrétne TT, TN a IT systémy, a sú opísané nasledovne.

Systém napájania TN-C

Napájací systém v režime TN-C používa ako ochrannú čiaru prechodu nulou pracovnú neutrálnu čiaru, ktorú možno nazvať ochrannou neutrálnou čiarou a ktorú môže predstavovať PEN.

Systém napájania TN-CS

Pre dočasné napájanie systému TN-CS, ak je predná časť napájaná metódou TN-C a v stavebnom kóde je stanovené, že na stavenisku musí byť použitý systém napájania TN-S, môže byť celková rozvodná skrinka rozdelené v zadnej časti systému. Z radu PE sú vlastnosti systému TN-CS nasledovné.

1) Pracovná nulová linka N je spojená so špeciálnym ochranným vedením PE. Keď je nevyvážený prúd vedenia veľký, nulová ochrana elektrického zariadenia je ovplyvnená potenciálom nulového vedenia. Systém TN-CS môže znížiť napätie krytu motora na zem, ale nedokáže toto napätie úplne vylúčiť. Veľkosť tohto napätia závisí od nerovnováhy zaťaženia vodičov a dĺžky tohto vedenia. Čím viac je nevyvážené zaťaženie a čím dlhšie je zapojenie, tým väčšie je posunutie napätia krytu prístroja k zemi. Preto sa vyžaduje, aby prúd nevyváženosti záťaže nebol príliš veľký a aby bolo vedenie PE uzemnené opakovane.

2) Vedenie PE nemôže za žiadnych okolností vstúpiť do ochrany proti úniku, pretože ochrana proti úniku na konci potrubia spôsobí vypnutie ochrany pred únikom a spôsobí rozsiahly výpadok napájania.

3) Okrem vedenia PE musí byť pripojené k linke N vo všeobecnom poli, linka N a linka PE nesmú byť pripojené k iným priehradkám. Na vedenie PE nesmú byť inštalované žiadne vypínače a poistky a ako PE sa nesmie používať zem. riadok.

Prostredníctvom vyššie uvedenej analýzy je systém napájania TN-CS dočasne upravený v systéme TN-C. Ak je trojfázový silový transformátor v dobrom stave s funkčným podkladom a trojfázové zaťaženie je pomerne vyvážené, účinok systému TN-CS na použitie v stavebníctve je stále uskutočniteľný. Avšak v prípade nevyvážených trojfázových záťaží a jednoúčelového silového transformátora na stavenisku sa musí použiť systém napájania TN-S.

Systém napájania TN-S

Systém napájania v režime TN-S je systém napájania, ktorý striktne oddeľuje pracovný neutrál N od vyhradeného ochranného vedenia PE. Nazýva sa napájací systém TN-S. Vlastnosti napájacieho systému TN-S sú nasledujúce.

1) Keď systém funguje normálne, na vyhradenom ochrannom vedení nie je žiadny prúd, ale na nulovom pracovnom vedení je nesymetrický prúd. Na vedení PE k zemi nie je napätie, takže nulová ochrana kovového plášťa elektrického zariadenia je pripojená k špeciálnemu ochrannému vedeniu PE, ktoré je bezpečné a spoľahlivé.

2) Pracovná neutrálna čiara sa používa iba ako jednofázový obvod zaťaženia osvetlenia.

3) Špeciálne ochranné vedenie PE nesmie prerušiť vedenie, ani nesmie vstúpiť do prepínača úniku.

4) Ak sa na vedení L používa ochranný vodič, nesmie byť pracovné nulové vedenie opakovane uzemnené a vedenie PE má opakované uzemnenie, ale neprechádza ochranným vodičom, takže je možné inštalovať aj ochranný vodič. na napájacom vedení L systému TN-S.

5) Systém napájania TN-S je bezpečný a spoľahlivý a je vhodný pre systémy napájania nízkym napätím, ako sú priemyselné a občianske budovy. Pred začatím stavebných prác je potrebné použiť napájací systém TN-S.

Systém napájania TT

Metóda TT sa týka ochranného systému, ktorý priamo uzemňuje kovové puzdro elektrického zariadenia, ktoré sa nazýva ochranný uzemňovací systém, tiež nazývaný systém TT. Prvý symbol T označuje, že neutrálny bod energetického systému je priamo uzemnený; druhý symbol T označuje, že vodivá časť záťažového zariadenia, ktorá nie je vystavená živému telu, je priamo spojená so zemou, bez ohľadu na to, ako je systém uzemnený. Celé uzemnenie záťaže v systéme TT sa nazýva ochranné uzemnenie. Vlastnosti tohto napájacieho systému sú nasledujúce.

1) Keď je kovový plášť elektrického zariadenia nabitý (fázové vedenie sa dotýka plášťa alebo je poškodená a netesná izolácia zariadenia), ochrana uzemnenia môže výrazne znížiť riziko úrazu elektrickým prúdom. Nízkonapäťové ističe (automatické spínače) však nemusia nevyhnutne vypnúť, čo spôsobí, že zemné zvodové napätie únikového zariadenia bude vyššie ako bezpečné napätie, čo je nebezpečné napätie.

2) Ak je zvodový prúd relatívne malý, nemusí byť schopná prepáliť ani poistka. Preto je na ochranu potrebný aj chránič proti úniku. Preto je ťažké systém TT spopularizovať.

3) Uzemňovacie zariadenie systému TT spotrebúva veľa ocele a je ťažké ho recyklovať, čas a materiály.

V súčasnosti niektoré stavebné jednotky používajú systém TT. Keď si stavebná jednotka požičia napájanie na dočasné použitie elektriny, použije sa špeciálne ochranné vedenie na zníženie množstva ocele použitej na uzemňovacie zariadenie.

Novo pridané špeciálne ochranné vedenie PE oddeľte od pracovného nulového vedenia N, ktoré sa vyznačuje:

1 Medzi spoločným uzemňovacím vedením a pracovným neutrálnym vedením nie je elektrické spojenie;

2 V normálnej prevádzke môže mať pracovná nulová čiara prúd a špeciálna ochranná čiara nemá prúd;

3 Systém TT je vhodný pre miesta, kde je ochrana pôdy veľmi rozptýlená.

Systém napájania TN

Systém napájania v režime TN Tento typ systému napájania je ochranný systém, ktorý spája kovové puzdro elektrického zariadenia s pracovným nulovým vodičom. Nazýva sa systém nulovej ochrany a predstavuje ho TN. Jeho vlastnosti sú nasledujúce.

1) Po zapnutí zariadenia môže ochranný systém prechodu nulou zvýšiť únikový prúd na skratový prúd. Tento prúd je 5.3-krát väčší ako prúd v systéme TT. V skutočnosti ide o poruchu jednofázového skratu a poistka poistky sa prepáli. Vypínacia jednotka ističa nízkeho napätia sa okamžite vypne a vypne, vďaka čomu je chybné zariadenie vypnuté a bezpečnejšie.

2) Systém TN šetrí materiál a pracovné hodiny a je široko používaný v mnohých krajinách a krajinách v Číne. Ukazuje, že systém TT má veľa výhod. V systéme napájania v režime TN je rozdelený na TN-C a TN-S podľa toho, či je ochranná nulová čiara oddelená od pracovnej nulovej čiary.

pracovný princíp:

V systéme TN sú exponované vodivé časti všetkých elektrických zariadení pripojené k ochrannému vedeniu a pripojené k uzemňovaciemu bodu napájacieho zdroja. Tento uzemňovací bod je zvyčajne neutrálny bod systému distribúcie energie. Napájací systém systému TN má jeden bod, ktorý je priamo uzemnený. Obnažená elektricky vodivá časť elektrického zariadenia je k tomuto bodu pripojená cez ochranný vodič. Systém TN je zvyčajne neutrálne uzemnený trojfázový sieťový systém. Jeho charakteristikou je, že exponovaná vodivá časť elektrického zariadenia je priamo spojená s uzemňovacím bodom systému. Keď dôjde ku skratu, skratovým prúdom je uzavretá slučka tvorená kovovým drôtom. Vytvorí sa kovový jednofázový skrat, ktorý vedie k dostatočne veľkému skratovému prúdu, aby umožnilo ochrannému zariadeniu spoľahlivo konať a odstrániť poruchu. Ak je pracovná neutrálna čiara (N) opakovane uzemnená, pri skratovaní skrinky môže byť časť prúdu presmerovaná do opakovaného uzemňovacieho bodu, čo môže spôsobiť, že ochranné zariadenie nebude spoľahlivo fungovať alebo sa poruche zabráni, čím rozširuje poruchu. V systéme TN, to znamená trojfázovom päťvodičovom systéme, je vedenie N a vedenie PE oddelene položené a izolované od seba a vedenie PE je pripojené k puzdru elektrického zariadenia namiesto N-line. Preto je najdôležitejšou vecou, ​​na ktorej nám záleží, potenciál PE drôtu, nie potenciál N drôtu, takže opakované uzemnenie v systéme TN-S nie je opakovaným uzemnením N drôtu. Ak sú vedenie PE a vedenie N uzemnené spoločne, pretože vedenie PE a vedenie N sú spojené v opakovanom uzemňovacom bode, vedenie medzi opakovaným uzemňovacím bodom a bodom pracovného uzemnenia distribučného transformátora nemá žiadny rozdiel medzi vedením PE a línia N. Pôvodná čiara je čiara N. Neutrálny prúd, ktorý sa predpokladá, je zdieľaný líniou N a linkou PE a časť prúdu je posunutá cez opakovaný uzemňovací bod. Pretože sa dá usúdiť, že na prednej strane opakovaného uzemňovacieho bodu nie je žiadna linka PE, iba linka PEN pozostávajúca z pôvodnej linky PE a linka N paralelne, stratia sa výhody pôvodného systému TN-S, takže vedenie PE a vedenie N nemôžu byť spoločné uzemnenie. Z vyššie uvedených dôvodov je v príslušných predpisoch jasne uvedené, že neutrálne vedenie (tj. Vedenie N) by nemalo byť opakovane uzemnené, okrem neutrálneho bodu napájacieho zdroja.

IT systém

Systém napájania v režime IT naznačuje, že strana napájania nemá žiadne pracovné uzemnenie alebo je uzemnená s vysokou impedanciou. Druhé písmeno T označuje, že elektrické zariadenie na strane záťaže je uzemnené.

Systém napájania v režime IT má vysokú spoľahlivosť a dobrú bezpečnosť, keď vzdialenosť napájania nie je veľká. Spravidla sa používa na miestach, kde nie je povolené zatemnenie, alebo na miestach, kde sa vyžaduje prísne nepretržité napájanie, ako je napríklad výroba ocele pre elektrickú energiu, operačné sály vo veľkých nemocniciach a podzemné bane. Podmienky napájania v podzemných baniach sú pomerne zlé a káble sú citlivé na vlhkosť. Pri použití systému napájaného z IT, aj keď neutrálny bod napájacieho zdroja nie je uzemnený, akonáhle dôjde k úniku zariadenia, je relatívny zvodový prúd zeme stále malý a nepoškodí vyváženie napájacieho napätia. Preto je bezpečnejší ako neutrálny uzemňovací systém napájacieho zdroja. Ak sa však napájací zdroj používa na veľkú vzdialenosť, nemožno ignorovať distribuovanú kapacitu napájacieho vedenia k zemi. Keď porucha skratu alebo únik záťaže spôsobia, že skrinka prístroja bude pod napätím, únikový prúd vytvorí cestu cez zem a ochranné zariadenie nemusí nevyhnutne konať. To je nebezpečné. Bezpečnejšia je iba vtedy, keď vzdialenosť napájania nie je príliš veľká. Tento typ napájania je na stavbe zriedkavý.

Význam písmen I, T, N, C, S

1) V symbole metódy napájania stanovenej Medzinárodnou elektrotechnickou komisiou (IEC) predstavuje prvé písmeno vzťah medzi energetickým (napájacím) systémom a zemou. Napríklad T označuje, že neutrálny bod je priamo uzemnený; I označuje, že napájací zdroj je izolovaný od zeme alebo že jeden bod napájacieho zdroja je pripojený k zemi pomocou vysokej impedancie (napríklad 1000 XNUMX Ω;) (I je prvé písmeno francúzskeho slova Isolation of the word "izolácia").

2) Druhé písmeno označuje elektricky vodivé zariadenie vystavené zemi. Napríklad T znamená, že plášť zariadenia je uzemnený. Nemá priamy vzťah s iným uzemňovacím bodom v systéme. N znamená, že záťaž je chránená nulou.

3) Tretie písmeno označuje kombináciu pracovnej nuly a ochranného vedenia. Napríklad C znamená, že pracovná neutrálna čiara a ochranná čiara sú jedna, napríklad TN-C; S označuje, že pracovná neutrálna čiara a ochranné vedenie sú striktne oddelené, takže vedenie PE sa nazýva jednoúčelové ochranné vedenie, napríklad TN-S.

V elektrickej sieti je uzemňovací systém bezpečnostným opatrením, ktoré chráni ľudský život a elektrické zariadenia. Pretože sa uzemňovacie systémy v jednotlivých krajinách líšia, je dôležité dobre rozumieť rôznym typom uzemňovacích systémov, pretože globálny inštalovaný výkon FVE sa neustále zvyšuje. Tento článok sa zameriava na preskúmanie rôznych uzemňovacích systémov podľa normy Medzinárodnej elektrotechnickej komisie (IEC) a ich vplyvu na návrh uzemňovacieho systému pre FV systémy zapojené do siete.

Účel uzemnenia
Uzemňovacie systémy zabezpečujú bezpečnostné funkcie napájaním elektrickej inštalácie s nízkou impedanciou pre všetky poruchy v elektrickej sieti. Uzemnenie slúži aj ako referenčný bod pre správne fungovanie elektrického zdroja a bezpečnostných zariadení.

Uzemnenie elektrického zariadenia sa zvyčajne dosahuje vložením elektródy do pevnej zemskej hmoty a pripojením tejto elektródy k zariadeniu pomocou vodiča. O každom uzemňovacom systéme možno urobiť dva predpoklady:

1. Pozemské potenciály pôsobia ako statická referencia (tj nulové volty) pre pripojené systémy. Akýkoľvek vodič, ktorý je pripojený k uzemňovacej elektróde, bude mať tiež tento referenčný potenciál.
2. Uzemňovacie vodiče a uzemňovací kolík poskytujú cestu s nízkym odporom k zemi.

Ochranné uzemnenie
Ochranné uzemnenie je inštalácia uzemňovacích vodičov usporiadaných tak, aby sa znížila pravdepodobnosť úrazu elektrickým prúdom v systéme. V prípade poruchy môžu nevodivé kovové časti systému, ako sú rámy, oplotenie a kryty atď., Dosiahnuť vysoké napätie vzhľadom na zem, pokiaľ nie sú uzemnené. Ak osoba za takýchto podmienok príde do kontaktu so zariadením, dostane elektrický šok.

Ak sú kovové časti pripojené k ochrannému uzemneniu, poruchový prúd bude tiecť cez uzemňovací vodič a bude snímaný bezpečnostnými zariadeniami, ktoré potom bezpečne izolujú obvod.

Ochranné uzemnenie je možné dosiahnuť:

• Inštalácia ochranného uzemňovacieho systému, kde sú vodivé časti pripojené k uzemnenému neutrálu distribučnej sústavy cez vodiče.
• Inštalácia ochranných zariadení proti nadprúdu alebo zvodového prúdu, ktoré slúžia na odpojenie postihnutej časti zariadenia v stanovenom časovom rozmedzí a medziach dotykového napätia.

Ochranný uzemňovací vodič by mal byť schopný prenášať predpokladaný poruchový prúd po dobu, ktorá sa rovná alebo je dlhšia ako prevádzková doba príslušného ochranného zariadenia.

Funkčné uzemnenie
V prípade funkčného uzemnenia môže byť ktorákoľvek zo živých častí zariadenia („+“ alebo „-“) pripojená k uzemňovaciemu systému s cieľom poskytnúť referenčný bod umožňujúci správnu činnosť. Vodiče nie sú konštruované tak, aby odolali poruchovým prúdom. Podľa AS / NZS5033: 2014 je funkčné uzemnenie povolené iba vtedy, ak existuje medzi striedačom a DC stranou (tj. Transformátorom) jednoduché oddelenie.

Typy konfigurácie uzemnenia
Konfigurácie uzemnenia môžu byť usporiadané odlišne na strane napájania a zaťaženia pri dosahovaní rovnakého celkového výsledku. Medzinárodná norma IEC 60364 (Elektrické inštalácie pre budovy) identifikuje tri rodiny uzemnenia definované pomocou dvojpísmenového identifikátora v tvare „XY“. V súvislosti so systémami striedavého prúdu „X“ definuje konfiguráciu nulových a zemných vodičov na strane napájania systému (tj. Generátor / transformátor) a „Y“ definuje konfiguráciu neutrál / zem na strane záťaže systému (tj. hlavný rozvádzač a pripojené záťaže). Čísla „X“ a „Y“ môžu mať nasledujúce hodnoty:

T - Zem (z francúzskeho „Terre“)
N - neutrál
Ja - izolovaný

A podmnožiny týchto konfigurácií je možné definovať pomocou hodnôt:
S - Samostatné
C - Kombinované

Pomocou týchto troch skupín uzemnení definovaných v norme IEC 60364 sú TN, kde je elektrický prívod uzemnený a zákaznícke záťaže sú uzemnené cez neutrál, TT, kde sú elektrické prívody a zákaznícke záťaže osobitne uzemnené, a IT, kde je zaťažený iba zákazník. sú uzemnené.

TN uzemňovací systém
Jeden bod na strane zdroja (zvyčajne neutrálny referenčný bod v trojfázovom systéme zapojenom do hviezdy) je priamo spojený so zemou. Akékoľvek elektrické zariadenie pripojené k systému je uzemnené prostredníctvom rovnakého bodu pripojenia na strane zdroja. Tieto typy uzemňovacích systémov vyžadujú uzemňovacie elektródy v pravidelných intervaloch počas celej inštalácie.

Rodina TN má tri podmnožiny, ktoré sa líšia podľa spôsobu segregácie / kombinácie zemného a neutrálneho vodiča.

TN-S: TN-S popisuje usporiadanie, v ktorom sú samostatné vodiče pre ochrannú zem (PE) a neutrál vedené k spotrebným spotrebičom z napájacieho zdroja miesta (tj. Generátor alebo transformátor). Vodiče PE a N sú oddelené takmer vo všetkých častiach systému a sú spojené iba pri samotnom napájaní. Tento typ uzemnenia sa zvyčajne používa pre veľkých spotrebiteľov, ktorí majú pre svoju inštaláciu jeden alebo viac transformátorov VN / NN určených na inštaláciu, ktoré sú inštalované v susedstve alebo v objekte zákazníka.

Obrázok 1 - Systém TN-S

TN-C: TN-C popisuje usporiadanie, pri ktorom je kombinovaná ochranná zem-neutrál (PEN) spojená so zemou pri zdroji. Tento typ uzemnenia sa v Austrálii bežne nepoužíva kvôli rizikám spojeným s požiarom v nebezpečnom prostredí a kvôli prítomnosti harmonických prúdov, ktoré ho robia nevhodným pre elektronické zariadenie. Okrem toho podľa normy IEC 60364-4-41 - (Ochrana bezpečnosti - Ochrana pred úrazom elektrickým prúdom) nemožno v systéme TN-C použiť prúdový chránič.

Obrázok 2 - Systém TN-C

TN-CS: TN-CS označuje nastavenie, pri ktorom napájacia strana systému používa na uzemnenie kombinovaný vodič PEN a záťažová strana systému používa samostatný vodič pre PE a N. Tento typ uzemnenia sa používa v distribučných systémoch v Austrálii aj na Novom Zélande a často sa označuje ako viacnásobne neutrálny (MEN). Pre zákazníka NN je medzi sieťovým transformátorom a priestormi nainštalovaný systém TN-C (neutrál je v tomto segmente viackrát uzemnený) a systém TN-S sa používa vo vnútri samotného objektu (od hlavného rozvádzača po prúde). ). Pri posudzovaní systému ako celku sa s ním zaobchádza ako s TN-CS.

Obrázok 3 - Systém TN-CS

Okrem toho podľa normy IEC 60364-4-41 - (Ochrana bezpečnosti - Ochrana pred úrazom elektrickým prúdom), keď sa v systéme TN-CS používa prúdový chránič, nemôže sa na strane záťaže použiť vodič PEN. Pripojenie ochranného vodiča k vodiču PEN sa musí vykonať na strane zdroja RCD.

Uzemňovací systém TT
Pri konfigurácii TT používajú spotrebitelia svoje vlastné uzemňovacie pripojenie v rámci areálu, ktoré je nezávislé od akéhokoľvek uzemňovacieho pripojenia na strane zdroja. Tento typ uzemnenia sa zvyčajne používa v situáciách, keď poskytovateľ služieb distribučnej siete (DNSP) nemôže zaručiť nízkonapäťové pripojenie späť k zdroju napájania. Uzemnenie TT bolo v Austrálii bežné pred rokom 1980 a stále sa používa v niektorých častiach krajiny.

V prípade uzemňovacích systémov TT je na zaistenie vhodnej ochrany potrebný prúdový chránič vo všetkých obvodoch napájania striedavým prúdom.

Podľa normy IEC 60364-4-41 musia byť všetky exponované vodivé časti, ktoré sú kolektívne chránené rovnakým ochranným zariadením, pripojené ochrannými vodičmi k uzemňovacej elektróde spoločnej pre všetky tieto časti.

Obrázok 4 - Systém TT

Uzemňovací systém IT
V uzemňovacom usporiadaní IT nie je na zdroji buď žiadne uzemnenie, alebo sa to robí pomocou vysokoimpedančného spojenia. Tento typ uzemnenia sa nepoužíva pre distribučné siete, ale často sa používa v rozvodniach a pre nezávislé systémy napájané generátorom. Tieto systémy sú schopné ponúknuť dobrú kontinuitu dodávok počas prevádzky.

Obrázok 5 - IT systém

Dôsledky pre uzemnenie FV systému
Typ uzemňovacieho systému použitého v ktorejkoľvek krajine bude určovať druh návrhu uzemňovacieho systému požadovaného pre FV systémy zapojené do siete; FV systémy sa považujú za generátor (alebo zdrojový obvod) a musia byť ako také uzemnené.
Napríklad krajiny využívajúce použitie uzemňovacieho usporiadania typu TT budú kvôli uzemňovaciemu usporiadaniu vyžadovať samostatnú uzemňovaciu jamu pre stranu DC aj AC. Na porovnanie, v krajine, kde sa používa uzemnenie TN-CS, stačí na splnenie požiadaviek uzemňovacieho systému jednoduché pripojenie FV systému k hlavnej uzemňovacej lište v rozvádzači.

Po celom svete existujú rôzne uzemňovacie systémy a dobré pochopenie rôznych konfigurácií uzemnenia zaručuje, že FV systémy sú správne uzemnené.