Napajalni sistem (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

Osnovni sistem napajanja, ki se uporablja za oskrbo z električno energijo pri gradbenih projektih, je trifazni tri- in trifazni štiri-žični sistem itd., Vendar konotacija teh izrazov ni zelo stroga. Mednarodna elektrotehniška komisija (IEC) je za to sprejela enotne določbe in se imenuje sistem TT, sistem TN in sistem IT. Kateri TN sistem je razdeljen na TN-C, TN-S, TN-CS sistem. Sledi kratek uvod v različne sisteme napajanja.

sistem napajanja

V skladu z različnimi zaščitnimi metodami in terminologijami, ki jih določa IEC, so nizkonapetostni distribucijski sistemi razdeljeni v tri vrste glede na različne metode ozemljitve, in sicer TT, TN in IT sistemi, in so opisani na naslednji način.

TN-C sistem napajanja

Sistem napajanja v načinu TN-C uporablja delujoč nevtralni vod kot zaščitno črto, ki prečka nič, kar lahko imenujemo zaščitni nevtralni vod in ga lahko predstavlja PEN.

TN-CS sistem napajanja

Za začasno napajanje sistema TN-CS, če se sprednji del napaja po metodi TN-C in gradbena koda določa, da mora gradbišče uporabljati sistem napajanja TN-S, je mogoče skupno razdelilno omarico razdeljen na zadnjem delu sistema. Zunaj linije PE so lastnosti sistema TN-CS naslednje.

1) Delovna ničelna črta N je povezana s posebno zaščitno črto PE. Kadar je neuravnotežen tok vodov velik, na ničelno zaščito električne opreme vpliva ničelni potencial. Sistem TN-CS lahko zmanjša napetost ohišja motorja na tla, vendar te napetosti ne more popolnoma odpraviti. Velikost te napetosti je odvisna od neravnovesja obremenitve ožičenja in dolžine te črte. Bolj kot je neuravnotežena obremenitev in daljše je ožičenje, večji odmik napetosti ohišja naprave na tla. Zato je treba, da tok neuravnoteženosti tovora ne sme biti prevelik in da mora biti PE linija večkrat ozemljena.

2) PE-cev v nobenem primeru ne more vstopiti v zaščito pred uhajanjem, ker bo zaščita pred uhajanjem na koncu linije povzročila, da se bo zaščita pred uhajanjem spustila in povzročila velik izpad električne energije.

3) Poleg PE-linije morata biti v splošnem polju priključena tudi na N-linijo, N-linija in PE-linija pa ne smeta biti povezani v drugih predelkih. Na liniji PE ne smejo biti nameščena nobena stikala in varovalke, kot PE pa se ne sme uporabljati ozemljitev. črta.

Z zgornjo analizo se sistem za napajanje TN-CS začasno spremeni na sistemu TN-C. Ko je trifazni močnostni transformator v dobrem stanju in je trifazna obremenitev razmeroma uravnotežena, je učinek sistema TN-CS na uporabo električne energije v gradbeništvu še vedno izvedljiv. V primeru neuravnoteženih trifaznih obremenitev in namenskega transformatorja na gradbišču pa je treba uporabiti sistem napajanja TN-S.

TN-S sistem napajanja

Napajalni sistem v načinu TN-S je napajalni sistem, ki strogo ločuje delujoči nevtralni N od namenske zaščitne črte PE. Imenuje se TN-S napajalni sistem. Značilnosti napajalnega sistema TN-S so naslednje.

1) Ko sistem deluje normalno, na namenski zaščitni liniji ni toka, na delujoči ničelni črti pa je neuravnotežen tok. Na liniji PE do tal ni napetosti, zato je ničelna zaščita kovinske lupine električne opreme priključena na posebno zaščitno cev PE, ki je varna in zanesljiva.

2) Delovni nevtralni vod se uporablja samo kot enofazni tokokrog razsvetljave.

3) Posebna zaščitna črta PE ne sme prekiniti črte in ne sme vstopiti v stikalo za uhajanje.

4) Če se zaščita pred uhajanjem zemlje uporablja na L-liniji, delovna ničelna črta ne sme biti večkrat ozemljena in PE-linija ima večkratno ozemljitev, vendar ne gre skozi zaščito pred uhajanjem zemlje, zato je mogoče namestiti tudi zaščito pred uhajanjem na liniji za napajanje sistema TN-S.

5) Napajalni sistem TN-S je varen in zanesljiv, primeren za nizkonapetostne napajalne sisteme, kot so industrijske in civilne zgradbe. Pred začetkom gradbenih del je treba uporabiti napajalni sistem TN-S.

TT sistem napajanja

Metoda TT se nanaša na zaščitni sistem, ki neposredno ozemljuje kovinsko ohišje električne naprave, ki se imenuje zaščitni ozemljitveni sistem, imenovan tudi sistem TT. Prvi simbol T pomeni, da je nevtralna točka elektroenergetskega sistema neposredno ozemljena; drugi simbol T pomeni, da je prevodni del naprave za obremenitev, ki ni izpostavljen telesu pod napetostjo, neposredno povezan s tlemi, ne glede na to, kako je sistem ozemljen. Vsa ozemljitev bremena v sistemu TT se imenuje zaščitna ozemljitev. Značilnosti tega napajalnega sistema so naslednje.

1) Ko se kovinska ovojnica električne opreme napolni (fazna črta se dotakne lupine ali je izolacija opreme poškodovana in pušča), lahko zaščita ozemljitve močno zmanjša tveganje električnega udara. Ni pa nujno, da se nizkonapetostni odklopniki (avtomatska stikala) izklopijo, zaradi česar je napetost puščanja v napravi višja od varne napetosti, ki je nevarna napetost.

2) Če je tok uhajanja razmeroma majhen, morda ne bo pregorela niti varovalka. Zato je za zaščito potreben tudi zaščitnik pred puščanjem. Zato je sistem TT težko popularizirati.

3) Naprava za ozemljitev sistema TT porabi veliko jekla in je težko reciklirati, čas in materiale.

Trenutno nekatere gradbene enote uporabljajo sistem TT. Ko si gradbena enota izposodi oskrbo z električno energijo za začasno uporabo električne energije, se za zaščito ozemljitvene naprave uporabi posebna zaščitna linija.

Novo dodano posebno zaščitno črto PE ločite od delovne ničelne črte N, za katero je značilno:

1 Med skupnim ozemljitvenim vodom in delujočim nevtralnim vodom ni električne povezave;

2 V normalnem delovanju lahko delujoča ničelna črta ima tok, posebna zaščitna črta pa nima toka;

3 Sistem TT je primeren za kraje, kjer je zaščita tal zelo razpršena.

TN napajalni sistem

Sistem napajanja v načinu TN Ta sistem napajanja je zaščitni sistem, ki povezuje kovinsko ohišje električne opreme z delujočo nevtralno žico. Imenuje se sistem ničelne zaščite, predstavlja pa ga TN. Njegove značilnosti so naslednje.

1) Ko je naprava pod napetostjo, lahko sistem zaščite pred ničelnim prehodom poveča tok uhajanja na tok kratkega stika. Ta tok je 5.3-krat večji od toka sistema TT. Pravzaprav gre za napako enofaznega kratkega stika in varovalka varovalke bo pregorela. Izklopna enota nizkonapetostnega odklopnika se bo takoj sprožila in sprožila, tako da bo okvarjena naprava izključena in varnejša.

2) Sistem TN prihrani material in delovne ure in se pogosto uporablja v številnih državah in državah na Kitajskem. To kaže, da ima sistem TT številne prednosti. V napajalnem sistemu TN je razdeljen na TN-C in TN-S glede na to, ali je zaščitna ničelna črta ločena od delovne ničelne črte.

načelo delovanja:

V sistemu TN so izpostavljeni prevodni deli vse električne opreme priključeni na zaščitni vod in priključeni na ozemljitveno točko napajanja. Ta točka je običajno nevtralna točka sistema za distribucijo električne energije. Sistem napajanja sistema TN ima eno točko, ki je neposredno ozemljena. Izpostavljeni električno prevodni del električne naprave je na to točko povezan z zaščitnim vodnikom. TN sistem je običajno nevtralno utemeljen trifazni omrežni sistem. Njegova značilnost je, da je izpostavljeni prevodni del električne opreme neposredno povezan z ozemljitveno točko sistema. Ko pride do kratkega stika, je tok kratkega stika zaprta zanka, ki jo tvori kovinska žica. Nastane kovinski enofazni kratek stik, kar povzroči dovolj velik tok kratkega stika, da zaščitna naprava omogoči zanesljivo delovanje pri odpravi napake. Če je delujoča nevtralna črta (N) večkrat ozemljena, se lahko v primeru kratkega stika del toka preusmeri na ponavljajočo se ozemljitveno točko, kar lahko povzroči, da zaščitna naprava ne deluje zanesljivo ali da se izogne ​​okvari, s tem se napaka razširi. V TN sistemu, torej trifaznem petžičnem sistemu, sta N-linija in PE-linija ločeno položeni in izolirani drug od drugega, PE-linija pa je namesto na ohišje električne naprave povezana črta N. Zato je najpomembnejše, za kar skrbimo, potencial PE žice, ne potencial N žice, zato ponavljajoče se ozemljitev v sistemu TN-S ni ponavljajoča se ozemljitev N žice. Če sta PE in N linija ozemljeni skupaj, ker sta PE in N linija povezani na ponovljeni ozemljitveni točki, črta med ponovljeno ozemljitveno točko in delovno ozemljitveno točko razdelilnega transformatorja nima razlike med PE in črta N. Prvotna vrstica je črta N. Predpostavljeni nevtralni tok si delita črta N in črta PE, del toka pa se spelje skozi ponavljajočo se ozemljitveno točko. Ker je mogoče šteti, da na sprednji strani ponavljajoče se točke ozemljitve ni črte PE, bo le črta PEN, ki bo vzporedno sestavljena iz prvotne črte PE in črte N, izgubila prednosti prvotnega sistema TN-S, zato črta PE in črta N ne moreta biti skupni ozemljitvi. Zaradi zgoraj navedenih razlogov je v ustreznih predpisih jasno zapisano, da nevtralna črta (tj. N-linija) ne sme biti večkrat ozemljena, razen nevtralne točke napajanja.

IT sistem

Sistem napajanja I v načinu IT kaže, da stran napajanja nima delovnih tal ali je ozemljena z visoko impedanco. Druga črka T pomeni, da je električna oprema na strani tovora ozemljena.

Sistem napajanja v načinu IT ima visoko zanesljivost in dobro varnost, kadar razdalja napajanja ni dolga. Običajno se uporablja na mestih, kjer ni dovoljenih izpadov električne energije, ali na krajih, kjer je potrebno neprekinjeno neprekinjeno oskrbo z električno energijo, kot so izdelovanje jekla iz električne energije, operacijske dvorane v velikih bolnišnicah in podzemni rudniki. Pogoji za oskrbo z električno energijo v podzemnih rudnikih so razmeroma slabi in kabli so občutljivi na vlago. Z uporabo sistema, ki ga poganja IT, tudi če nevtralna točka napajalnika ni ozemljena, ko naprava pušča, je relativni tok puščanja iz tal še vedno majhen in ne bo škodoval ravnovesju napajalne napetosti. Zato je varnejši od nevtralnega ozemljitvenega sistema napajanja. Če pa se napajalnik uporablja za velike razdalje, porazdeljene kapacitivnosti napajalnega voda na zemljo ni mogoče prezreti. Kadar zaradi okvare kratkega stika ali puščanja obremenitve ohišje naprave postane napeto, tok uhajanja tvori pot skozi zemljo in zaščitna naprava ne bo nujno delovala. To je nevarno. Varneje je le, če razdalja napajanja ni predolga. Ta vrsta napajanja je na gradbišču redka.

Pomen črk I, T, N, C, S

1) V simbolu načina oskrbe z električno energijo, ki ga določa Mednarodna elektrotehniška komisija (IEC), prva črka predstavlja razmerje med elektroenergetskim sistemom in tlemi. Na primer, T pomeni, da je nevtralna točka neposredno ozemljena; Označujem, da je napajalnik izoliran od tal ali da je ena točka napajalnika povezana z zemljo prek visoke impedance (na primer 1000 Ω;) (I je prva črka francoske besede Izolacija besede "izolacija").

2) Druga črka označuje električno prevodno napravo, izpostavljeno tlom. Na primer, T pomeni, da je lupina naprave ozemljena. Nima neposredne povezave z nobeno drugo ozemljitveno točko v sistemu. N pomeni, da je obremenitev zaščitena z ničlo.

3) Tretja črka označuje kombinacijo delovne ničle in zaščitne črte. Na primer, C označuje, da sta delovni nevtralni vod in zaščitni vod eno, kot je TN-C; S označuje, da sta delujoča nevtralna črta in zaščitna črta strogo ločeni, zato se linija PE imenuje posebna zaščitna črta, kot je TN-S.

V električnem omrežju je ozemljitveni sistem varnostni ukrep, ki ščiti človeško življenje in električno opremo. Ker se ozemljitveni sistemi razlikujejo od države do države, je pomembno dobro razumevanje različnih vrst ozemljitvenih sistemov, saj se globalna nameščena zmogljivost PV še naprej povečuje. Namen tega članka je raziskati različne ozemljitvene sisteme v skladu s standardom Mednarodne elektrotehniške komisije (IEC) in njihov vpliv na zasnovo ozemljitvenih sistemov, povezanih z omrežjem.

Namen ozemljitve
Ozemljitveni sistemi zagotavljajo varnostne funkcije z oskrbo električne napeljave z nizko impedanco za morebitne napake v električnem omrežju. Ozemljitev deluje tudi kot referenčna točka za pravilno delovanje električnega vira in varnostnih naprav.

Ozemljitev električne opreme se običajno doseže z vstavitvijo elektrode v trdno maso zemlje in s pomočjo vodnika to elektrodo priključi na opremo. Glede katerega koli sistema ozemljitve lahko sklepamo na dve predpostavki:

1. Zemeljski potenciali delujejo kot statična referenca (tj. Nič voltov) za povezane sisteme. Kot tak bo imel vsak referenčni potencial tudi vsak vodnik, ki je povezan z ozemljitveno elektrodo.
2. Ozemljitveni vodniki in ozemljitveni kolec zagotavljajo nizko odpornost do tal.

Zaščitna ozemljitev
Zaščitna ozemljitev je namestitev ozemljitvenih vodnikov, ki so nameščeni tako, da zmanjšajo verjetnost poškodb zaradi električnih napak v sistemu. V primeru napake lahko kovinski deli sistema, ki ne nosijo toka, kot so okvirji, ograje in ograde itd., Dosežejo visoko napetost glede na zemljo, če niso ozemljeni. Če oseba v takšnih pogojih vzpostavi stik z opremo, bo doživela električni udar.

Če so kovinski deli priključeni na zaščitno ozemljitev, bo tok napake tekel skozi ozemljitveni vodnik in ga zaznale varnostne naprave, ki nato varno izolirajo vezje.

Zaščitno ozemljitev lahko dosežemo z:

• Namestitev zaščitnega ozemljitvenega sistema, kjer so prevodni deli s pomočjo vodnikov povezani z ozemljeno nevtralno razdelilnim sistemom.
• Namestitev zaščitnih naprav za zaščito pred pretokom ali zemeljskim tokom, ki delujejo tako, da odklopijo prizadeti del naprave v določenem času in omejijo napetost na dotik.

Zaščitni ozemljitveni vodnik mora biti sposoben prenašati potencialni tok napake za čas, ki je enak ali daljši od časa delovanja povezane zaščitne naprave.

Funkcionalno ozemljitev
Pri funkcionalnem ozemljitvi je lahko kateri koli del opreme pod napetostjo („+“ ali „-“) priključen na ozemljitveni sistem, da se zagotovi referenčna točka, ki omogoča pravilno delovanje. Vodniki niso zasnovani tako, da prenesejo tokove napak. V skladu z AS / NZS5033: 2014 je funkcionalno ozemljitev dovoljeno le, če znotraj pretvornika obstaja enostavna ločitev med enosmerno in izmenično stranjo (tj. Transformator).

Vrste konfiguracije ozemljitve
Konfiguracije ozemljitve je mogoče različno urediti na strani dovoda in obremenitve, hkrati pa doseči enak splošen rezultat. Mednarodni standard IEC 60364 (Električne instalacije za zgradbe) opredeljuje tri družine ozemljitev, opredeljene z dvočrkovnim identifikatorjem oblike „XY“. V kontekstu sistemov izmeničnega toka „X“ opredeli konfiguracijo nevtralnega in ozemljitvenega vodnika na napajalni strani sistema (tj. Generator / transformator), „Y“ pa nevtralno / zemeljsko konfiguracijo na strani obremenitve sistema (tj. glavna stikalna plošča in priključene obremenitve). Vsak od 'X' in 'Y' ima lahko naslednje vrednosti:

T - Zemlja (iz francoskega "Terre")
N - nevtralno
I - osamljen

Podmnožice teh konfiguracij lahko definiramo z uporabo vrednosti:
S - Ločeno
C - kombinirano

Z njihovo uporabo so tri družine ozemljitev, opredeljene v IEC 60364, TN, kjer je električno napajanje ozemljeno, obremenitve kupcev pa ozemljene prek nevtralnega, TT, kjer so električna napajanja in obremenitve odjemalca ločeno ozemljene, in IT, kjer se obremenjuje samo kupec so ozemljeni.

TN ozemljitveni sistem
Posamezna točka na izvorni strani (običajno nevtralna referenčna točka v zvezdasto povezanem trifaznem sistemu) je neposredno povezana z zemljo. Vsa električna oprema, priključena na sistem, je ozemljena prek iste priključne točke na izvorni strani. Ta vrsta ozemljitvenih sistemov zahteva redne ozemljitvene elektrode med namestitvijo.

Družina TN ima tri podskupine, ki se razlikujejo glede na način ločevanja / kombinacije zemeljskih in nevtralnih vodnikov.

TN-S: TN-S opisuje ureditev, pri kateri se ločeni vodniki za zaščitno zemljo (PE) in nevtralno vodijo do potrošniških obremenitev iz omrežnega napajanja (tj. Generatorja ali transformatorja). PE in N vodniki so ločeni v skoraj vseh delih sistema in so med seboj povezani samo na samem napajanju. Ta vrsta ozemljitve se običajno uporablja za velike porabnike, ki imajo za namestitev nameščenega enega ali več HV / NN transformatorjev, ki so nameščeni v bližini ali znotraj kupčevih prostorov.

Slika 1 - Sistem TN-S

TN-C: TN-C opisuje ureditev, pri kateri je kombinirana zaščitna zemeljsko nevtralna (PEN) povezana z zemljo ob izviru. Ta vrsta ozemljitve se v Avstraliji pogosto ne uporablja zaradi nevarnosti požara v nevarnih okoljih in zaradi prisotnosti harmonskih tokov, zaradi česar je neprimerna za elektronsko opremo. Poleg tega v skladu z IEC 60364-4-41 - (Varnostna zaščita - Zaščita pred električnim udarom) v sistemu TN-C ni mogoče uporabiti RCD.

Slika 2 - Sistem TN-C

TN-CS: TN-CS označuje nastavitev, pri kateri dovodna stran sistema uporablja kombiniran vodnik PEN za ozemljitev, obremenitvena stran sistema pa ločen vodnik za PE in N. Ta vrsta ozemljitve se uporablja v distribucijskih sistemih tako v Avstraliji kot na Novi Zelandiji in ga pogosto imenujejo več zemeljsko nevtralnih (MEN). Za LV kupca je sistem TN-C nameščen med transformatorjem mesta in prostori (nevtralec je večkrat ozemljen vzdolž tega segmenta), sistem TN-S pa se uporablja znotraj same nepremičnine (od glavne stikalne plošče navzdol ). Ko sistem obravnavamo kot celoto, ga obravnavamo kot TN-CS.

Slika 3 - Sistem TN-CS

Poleg tega v skladu z IEC 60364-4-41 - (Varnost za zaščito - Zaščita pred električnim udarom), kjer se v sistemu TN-CS uporablja RCD, na strani obremenitve ni mogoče uporabiti vodnika PEN. Priključek zaščitnega vodnika na vodnik PEN mora biti izveden na izvorni strani RCD.

TT sistem ozemljitve
S konfiguracijo TT potrošniki uporabljajo lastno ozemljitveno povezavo v prostorih, ki je neodvisna od zemeljske povezave na izvorni strani. Ta vrsta ozemljitve se običajno uporablja v primerih, ko ponudnik storitev distribucijskega omrežja (DNSP) ne more zagotoviti nizkonapetostne povezave nazaj na napajanje. TT ozemljitev je bila v Avstraliji pogosta pred letom 1980 in se še vedno uporablja v nekaterih delih države.

Za ozemljitvene sisteme TT je potreben RCD na vseh napajalnih tokokrogih za primerno zaščito.

V skladu z IEC 60364-4-41 morajo biti vsi izpostavljeni prevodni deli, ki so skupaj zaščiteni z isto zaščitno napravo, zaščitni vodniki povezani z zemeljsko elektrodo, ki je skupna vsem tem delom.

Slika 4 - Sistem TT

IT ozemljitveni sistem
V IT ozemljitveni ureditvi na napajalniku ni ozemljitve ali pa se izvede prek povezave z visoko impedanco. Ta vrsta ozemljitve se ne uporablja za distribucijska omrežja, vendar se pogosto uporablja v podstanicah in za neodvisne sisteme, ki jih dobavlja generator. Ti sistemi lahko med delovanjem nudijo dobro neprekinjenost oskrbe.

Slika 5 - Sistem IT

Posledice za ozemljitev PV sistema
Vrsta ozemljitvenega sistema, ki se uporablja v kateri koli državi, bo narekovala vrsto zasnove ozemljitvenega sistema, ki je potrebna za PV omrežja, priključena na omrežje; PV sistemi se obravnavajo kot generator (ali vezje vira) in jih je treba ozemljiti kot take.
Na primer, države, ki uporabljajo uporabo ozemljitve TT, bodo zaradi ozemljitve zahtevale ločeno ozemljitveno jamo tako za enosmerne kot za izmenične strani. Za primerjavo, v državi, kjer se uporablja ozemljitvena naprava tipa TN-CS, zadostuje preprosto priključitev PV sistema na glavno ozemljitveno palico na razdelilni plošči, da izpolni zahteve ozemljitvenega sistema.

Po vsem svetu obstajajo različni ozemljitveni sistemi in dobro razumevanje različnih konfiguracij ozemljitve zagotavlja pravilno ozemljitev PV sistemov.