Система живлення (TN-C, TN-S, TN-CS, TT, IT)

Основною системою електропостачання, що використовується в енергопостачанні для будівельних проектів, є трифазна трипровідна та трифазна чотирипровідна системи тощо, але суть цих термінів не дуже сувора. Міжнародна електротехнічна комісія (IEC) зробила для цього єдині положення, і вона називається системою TT, системою TN та системою IT. Яка система TN поділяється на систему TN-C, TN-S, TN-CS. Далі наводиться короткий вступ до різних систем електропостачання.

система електропостачання

Згідно з різними методами захисту та термінологіями, визначеними IEC, низьковольтні системи розподілу електроенергії поділяються на три типи відповідно до різних методів заземлення, а саме системи TT, TN та IT, і описані наступним чином.

Система живлення TN-C

Система живлення в режимі TN-C використовує робочу нейтральну лінію як захисну лінію перетину нуля, яку можна назвати захисною нейтральною лінією і може бути представлена ​​PEN.

Система живлення TN-CS

Для тимчасового живлення системи TN-CS, якщо передня частина живиться методом TN-C, а будівельний код вказує, що будівельний майданчик повинен використовувати систему електроживлення TN-S, загальний розподільний блок може бути розділена на задній частині системи. Поза лінією PE, особливості системи TN-CS такі.

1) Робоча нульова лінія N з'єднана зі спеціальною захисною лінією PE. Коли незбалансований струм лінії великий, на нульовий захист електрообладнання впливає нульовий потенціал лінії. Система TN-CS може зменшити напругу корпусу двигуна до землі, але вона не може повністю усунути цю напругу. Величина цієї напруги залежить від дисбалансу навантаження проводки і довжини цієї лінії. Чим більше незбалансоване навантаження і чим довше електропроводка, тим більше зміщення напруги корпусу пристрою на землю. Тому потрібно, щоб струм дисбалансу навантаження не був занадто великим, і щоб лінія РЕ була заземлена багаторазово.

2) Лінія PE не може входити в захист від витоків ні за яких обставин, оскільки захист від витоків у кінці лінії призведе до спрацювання переднього захисного пристрою та призведе до масштабного відключення електроживлення.

3) Окрім того, що лінія PE повинна бути підключена до лінії N у загальному вікні, лінія N та лінія PE не повинні бути з'єднані в інших відсіках. На лінії PE не слід встановлювати вимикачі та запобіжники, а в якості PE не використовувати землю. лінія.

Завдяки вищезазначеному аналізу система електроживлення TN-CS тимчасово модифікується в системі TN-C. Коли трифазний силовий трансформатор знаходиться в хорошому робочому стані, а трифазне навантаження відносно збалансоване, вплив системи TN-CS на використання будівельної електроенергії все ще здійсненний. Однак у разі незбалансованих трифазних навантажень та виділеного силового трансформатора на будівельному майданчику необхідно використовувати систему електроживлення TN-S.

Система живлення TN-S

Система електроживлення в режимі TN-S - це система живлення, яка строго відокремлює робочу нейтраль N від виділеної захисної лінії PE. Вона називається системою живлення TN-S. Характеристики системи електроживлення TN-S такі.

1) Коли система працює нормально, на виділеній захисній лінії відсутній струм, але на робочій нульовій лінії є незбалансований струм. На лінії ПЕ немає напруги до землі, тому нульовий захист металевої оболонки електрообладнання підключений до спеціальної захисної лінії ПЕ, яка є безпечною і надійною.

2) Робоча нейтральна лінія використовується лише як однофазна ланцюг навантаження освітлення.

3) Спеціальна захисна лінія PE не має права проривати лінію, а також не може входити в перемикач витоків.

4) Якщо на лінії L використовується захист від витоку землі, робоча нульова лінія не повинна бути заземлена багаторазово, а лінія PE має багаторазове заземлення, але вона не проходить через захист від витоку землі, тому захист від витоку також можна встановити на лінії електроживлення системи TN-S.

5) Система електроживлення TN-S є безпечною та надійною, підходить для систем електропостачання низької напруги, таких як промислові та цивільні будівлі. Перед початком будівельних робіт необхідно використовувати систему електроживлення TN-S.

Система живлення TT

Метод ТТ відноситься до захисної системи, яка безпосередньо заземлює металевий корпус електричного пристрою, яка називається захисною системою заземлення, також звана системою ТТ. Перший символ Т означає, що нейтральна точка енергосистеми безпосередньо заземлена; другий символ T вказує на те, що провідна частина навантажувального пристрою, яка не піддається струмовому корпусу, безпосередньо підключена до землі, незалежно від того, як система заземлена. Всі заземлення навантаження в системі ТТ називаються захисними заземленнями. Характеристики цієї системи живлення такі.

1) Коли металева оболонка електрообладнання заряджена (фазова лінія торкається оболонки або ізоляція обладнання пошкоджена і протікає), захист від заземлення може значно зменшити ризик ураження електричним струмом. Однак низьковольтні автоматичні вимикачі (автоматичні вимикачі) не обов'язково спрацьовують, внаслідок чого напруга витоку землі пристрою витоку вища, ніж безпечна напруга, яка є небезпечною напругою.

2) Коли струм витоку відносно невеликий, навіть запобіжник може не перегоріти. Отже, захист від витоків також необхідний для захисту. Тому систему ТТ важко популяризувати.

3) Пристрій заземлення системи ТТ споживає багато сталі, і це важко переробити, витратити час і матеріали.

В даний час деякі будівельні одиниці використовують систему ТТ. Коли будівельний вузол позичає джерело живлення для тимчасового використання електроенергії, використовується спеціальна захисна лінія для зменшення кількості сталі, що використовується для заземлювача.

Відокремте нещодавно додану спеціальну захисну лінію РЕ лінію від робочої нульової лінії N, яка характеризується:

1 Немає електричного зв'язку між загальною лінією заземлення та робочою нейтральною лінією;

2 При нормальній роботі робоча нульова лінія може мати струм, а спеціальна захисна лінія не має струму;

3 Система TT підходить для місць, де захист ґрунту дуже розсіяна.

Система електроживлення TN

Система живлення в режимі TN Цей тип системи живлення є системою захисту, яка з'єднує металевий корпус електрообладнання з робочим нульовим проводом. Вона називається системою нульового захисту, і вона представлена ​​TN. Його особливості полягають у наступному.

1) Як тільки пристрій подається під напругу, система захисту від перетину нуля може збільшити струм витоку до струму короткого замикання. Цей струм у 5.3 рази більший, ніж у системи ТТ. Насправді це однофазна несправність короткого замикання, і запобіжник запобіжника перегорить. Блок відключення низьковольтного вимикача негайно спрацює та спрацює, роблячи несправний пристрій вимкненим та безпечнішим.

2) Система TN дозволяє економити матеріальні та людські години та широко використовується у багатьох країнах та країнах Китаю. Це показує, що система ТТ має багато переваг. У системі електроживлення в режимі TN вона поділяється на TN-C та TN-S відповідно до того, чи відокремлена нульова лінія захисту від робочої нульової лінії.

принцип роботи:

У системі TN відкриті провідні частини всього електрообладнання підключені до захисної лінії та підключені до точки заземлення джерела живлення. Ця точка заземлення, як правило, є нейтральною точкою системи розподілу електроенергії. Система живлення системи TN має одну точку, яка безпосередньо заземлена. Оголена електропровідна частина електричного пристрою підключена до цієї точки через захисний провідник. Система TN зазвичай є трифазною мережевою системою з нейтральним заземленням. Його характеристика полягає в тому, що відкрита провідна частина електрообладнання безпосередньо підключена до точки заземлення системи. Коли виникає коротке замикання, струм короткого замикання являє собою замкнутий контур, утворений металевим дротом. Утворюється металеве однофазне коротке замикання, в результаті чого виникає досить великий струм короткого замикання, щоб захисний пристрій міг надійно діяти на усунення несправності. Якщо робоча нейтральна лінія (N) неодноразово заземлена, при короткому замиканні корпусу частина струму може бути відведена до повторної точки заземлення, що може призвести до ненадійної роботи захисного пристрою або уникнення поломки, тим самим розширюючи несправність. У системі TN, тобто трифазній п'ятипровідній системі, N-лінія та PE-лінія окремо прокладаються та ізолюються одна від одної, а PE-лінія приєднується до корпусу електричного пристрою замість N-лінія. Отже, найважливіше, що нас турбує, - це потенціал PE-проводу, а не потенціал N-дроту, тому багаторазове заземлення в системі TN-S не є повторним заземленням N-проводу. Якщо лінія PE та лінія N заземлені разом, оскільки лінія PE та лінія N з'єднані в точці повторного заземлення, лінія між точкою повторного заземлення та робочою точкою заземлення розподільного трансформатора не має різниці між лінією PE та лінія N. Оригінальним рядком є ​​рядок N. Прийнятий нейтральний струм поділяється лінією N і лінією PE, а частина струму шунтується через повторну точку заземлення. Оскільки можна вважати, що на передній стороні повторної точки заземлення немає лінії PE, лише лінія PEN, що складається з вихідної лінії PE та паралельно лінії N, втратить переваги оригінальної системи TN-S, тому лінія PE та лінія N не можуть бути загальним заземленням. З огляду на вищезазначені причини, у відповідних правилах чітко зазначено, що нейтральна лінія (тобто лінія N) не повинна бути заземленою багаторазово, за винятком нейтральної точки електроживлення.

ІТ-система

Система електроживлення I в режимі ІТ вказує на те, що сторона джерела живлення не має робочого заземлення або заземлена на високому опорі. Друга буква Т означає, що електрообладнання на стороні навантаження заземлене.

Система живлення в режимі ІТ має високу надійність і хороший захист, коли відстань електроживлення не велика. Зазвичай він використовується в місцях, де заборонено відключення електроенергії, або місцях, де потрібне суворе постійне енергопостачання, таких як виробництво електроенергії з сталі, операційні в великих лікарнях та підземні шахти. Умови живлення підземних шахт відносно погані, а кабелі сприйнятливі до вологи. Використовуючи ІТ-систему, навіть якщо нейтральна точка джерела живлення не заземлена, як тільки пристрій протікає, відносний струм витоку із землі все ще малий і не пошкодить баланс напруги джерела живлення. Тому це безпечніше, ніж нейтральна система заземлення джерела живлення. Однак, якщо джерело живлення використовується на великій відстані, розподілену ємність лінії електроживлення до землі не можна ігнорувати. Коли внаслідок короткого замикання або витоку навантаження корпус пристрою стає активним, струм витоку формує шлях через землю, і захисний пристрій не обов'язково спрацьовує. Це небезпечно. Тільки тоді, коли відстань до джерела живлення не надто велика, це безпечніше. Цей тип джерела живлення рідко зустрічається на будівельному майданчику.

Значення букв I, T, N, C, S

1) У символі способу електропостачання, передбаченому Міжнародною електротехнічною комісією (IEC), перша буква відображає взаємозв'язок між енергосистемою (енергосистемою) та землею. Наприклад, Т означає, що нейтральна точка безпосередньо заземлена; Я вказую, що джерело живлення ізольоване від землі або що одна точка джерела живлення підключена до землі за допомогою високого імпедансу (наприклад, 1000 Ом;) (I - перша буква французького слова Ізоляція слова "ізоляція").

2) Друга буква вказує на електропровідний пристрій, що потрапляє на землю. Наприклад, T означає, що оболонка пристрою заземлена. Він не має прямого відношення до будь-якої іншої точки заземлення в системі. N означає, що навантаження захищене нулем.

3) Третя буква вказує на поєднання робочого нуля та захисної лінії. Наприклад, С вказує на те, що робоча нейтральна лінія і захисна лінія є одними цілими, наприклад TN-C; S вказує на те, що робоча нейтральна лінія та захисна лінія суворо розділені, тому лінія PE називається виділеною захисною лінією, такою як TN-S.

В електричній мережі система заземлення є заходом безпеки, який захищає життя людей та електрообладнання. Оскільки системи заземлення відрізняються від країни до країни, важливо добре розуміти різні типи систем заземлення, оскільки загальна встановлена ​​потужність PV продовжує зростати. Ця стаття спрямована на вивчення різних систем заземлення відповідно до стандарту Міжнародної електротехнічної комісії (IEC) та їх впливу на конструкцію системи заземлення для мереж, підключених до фотоелектричних систем.

Призначення заземлення
Системи заземлення забезпечують функції безпеки, забезпечуючи електричну установку низьким рівнем опору для будь-яких несправностей в електричній мережі. Заземлення також діє як орієнтир для правильної роботи джерела електрики та запобіжних пристроїв.

Заземлення електричного обладнання зазвичай досягається введенням електрода в тверду масу землі і підключенням цього електрода до обладнання за допомогою провідника. Існує два припущення, які можна зробити щодо будь-якої системи заземлення:

1. Потенціали Землі виступають як статичний опорний сигнал (тобто нульовий вольт) для підключених систем. Таким чином, будь-який провідник, який підключений до заземлювального електрода, також матиме цей опорний потенціал.
2. Заземлювачі та заземлювач забезпечують низький опір шляху до землі.

Захисне заземлення
Захисне заземлення - це установка заземлюючих провідників, розташованих так, щоб зменшити ймовірність травмування через електричні несправності всередині системи. У разі несправності неструмові металеві деталі системи, такі як рами, огородження, огородження тощо, можуть досягти високої напруги щодо землі, якщо вони не заземлені. Якщо людина контактує з обладнанням за таких умов, він зазнає ураження електричним струмом.

Якщо металеві деталі з'єднані із захисним заземленням, струм несправності буде протікати через заземлюючий провідник і реєструватися захисними пристроями, які потім безпечно ізолюють ланцюг.

Захисного заземлення можна досягти:

• Встановлення захисної системи заземлення, де струмопровідні частини з'єднані з заземленою нейтраллю розподільної системи через провідники.
• Встановлення пристроїв захисту від струму та струму витоку струму, які працюють для відключення ураженої частини установки протягом заданого часу та обмежень напруги дотику.

Захисний заземлювач повинен мати здатність подавати потенційний струм несправності протягом тривалості, яка дорівнює або перевищує час роботи відповідного захисного пристрою.

Функціональне заземлення
При функціональному заземленні будь-яка з частин обладнання, що знаходяться під напругою (або «+», або «-»), може бути підключена до системи заземлення з метою забезпечення контрольної точки для забезпечення правильної роботи. Провідники не призначені для протистояння струмам несправності. Відповідно до AS / NZS5033: 2014, функціональне заземлення дозволяється лише тоді, коли всередині перетворювача існує просте розділення між сторонами постійного та змінного струму (тобто трансформатора).

Типи конфігурації заземлення
Конфігурації заземлення можуть бути організовані по-різному на стороні подачі та навантаження, досягаючи однакових загальних результатів. Міжнародний стандарт IEC 60364 (Електричні установки для будівель) визначає три сімейства заземлювачів, визначених за допомогою двобуквеного ідентифікатора форми "XY". У контексті систем змінного струму "X" визначає конфігурацію нульового та заземлюючого провідників на стороні живлення системи (тобто генератора / трансформатора), а "Y" визначає конфігурацію нейтралі / землі на стороні навантаження системи (тобто головний розподільний щит та підключені навантаження). "X" і "Y" можуть приймати такі значення:

T - Земля (з французького 'Terre')
N - нейтральний
Я - Ізольована

І підмножини цих конфігурацій можна визначити, використовуючи значення:
S - Окремі
С - комбінований

Використовуючи їх, три сімейства заземлень, визначені в IEC 60364, - це TN, де заземлення електроживлення здійснюється, а навантаження споживача заземлюється через нейтраль, TT, де подача електроенергії та замовника заземлюються окремо, та IT, де навантажує лише замовник заземлені.

Система заземлення TN
Єдина точка на стороні джерела (як правило, нейтральна контрольна точка в підключеній до зірки трифазній системі) безпосередньо підключена до землі. Будь-яке електричне обладнання, підключене до системи, заземлюється через ту саму точку підключення на стороні джерела. Для цього типу систем заземлення потрібні заземлюючі електроди через рівні проміжки часу протягом усієї установки.

Сімейство TN має три підмножини, які варіюються залежно від методу сегрегації / комбінації заземлення та нульових провідників.

TN-S: TN-S описує схему, коли окремі провідники для захисної землі (ПЕ) та нейтралі подаються до споживчих навантажень від джерела живлення об'єкта (тобто генератора або трансформатора). PE і N провідники розділені майже у всіх частинах системи і з'єднані між собою лише на самому живленні. Цей тип заземлення, як правило, використовується для великих споживачів, які мають один або кілька трансформаторів HV / LV, призначених для їх встановлення, які встановлені поруч із приміщеннями замовника або в них.

Рисунок 1 - Система TN-S

TN-C: TN-C описує схему, коли комбінований захисний нейтрал Земля (PEN) підключений до землі біля джерела. Цей тип заземлення не використовується широко в Австралії через ризики, пов'язані з пожежею в небезпечних середовищах та через наявність гармонічних струмів, що робить його непридатним для електронного обладнання. Крім того, згідно з IEC 60364-4-41 - (Захист для безпеки - Захист від ураження електричним струмом), УЗО не можна використовувати в системі TN-C.

Рисунок 2 - Система TN-C

TN-CS: TN-CS позначає установку, де на стороні живлення системи використовується комбінований провідник PEN для заземлення, а на стороні навантаження системи використовується окремий провідник для PE та N. Цей тип заземлення використовується в системах розподілу як в Австралії, так і в Новій Зеландії, і його часто називають багаторазовим нейтральним до землі (MEN). Для замовника LV система TN-C встановлюється між трансформатором ділянки та приміщенням (нейтраль заземлюється кілька разів уздовж цього сегмента), а система TN-S використовується всередині самого майна (від Головного розподільного щитка нижче за течією ). Розглядаючи систему в цілому, вона трактується як TN-CS.

Рисунок 3 - Система TN-CS

Крім того, згідно з IEC 60364-4-41 - (Захист для безпеки - Захист від ураження електричним струмом), де УЗО використовується в системі TN-CS, провідник PEN не можна використовувати на стороні навантаження. Підключення захисного провідника до провідника PEN повинно здійснюватися на стороні джерела УЗО.

Система заземлення TT
З конфігурацією TT споживачі використовують власне заземлення в приміщенні, яке не залежить від будь-якого заземлення на стороні джерела. Цей тип заземлення зазвичай використовується в ситуаціях, коли постачальник послуг розподільної мережі (DNSP) не може гарантувати низьковольтне підключення назад до джерела живлення. Заземлення ТТ було поширеним в Австралії до 1980 року і досі використовується в деяких частинах країни.

Для заземлювальних систем TT для відповідного захисту необхідний УЗО на всіх ланцюгах живлення змінного струму.

Відповідно до IEC 60364-4-41, усі відкриті провідні частини, які колективно захищені тим же захисним пристроєм, повинні бути з'єднані захисними провідниками із заземлюючим електродом, загальним для всіх цих частин.

Рисунок 4 - Система TT

ІТ-система заземлення
У системі ІТ-заземлення або немає заземлення на джерелі живлення, або воно здійснюється через з'єднання з високим опором. Цей тип заземлення не використовується для розподільних мереж, але часто використовується на підстанціях та для незалежних систем, що постачаються генератором. Ці системи здатні забезпечити хорошу безперервність подачі під час роботи.

Рис. 5 - ІТ-система

Наслідки для заземлення фотоелектричної системи
Тип системи заземлення, що застосовується в будь-якій країні, буде диктувати тип конструкції системи заземлення, необхідної для мереж з підключеною до мережі PV; Фотоелектричні системи розглядаються як генератор (або схема джерела) і потребують заземлення як такої.
Наприклад, країни, в яких використовується заземлювач типу ТТ, потребуватимуть окремої заземлювальної ями як для сторони постійного, так і змінного струму через заземлення. Для порівняння, у країні, де використовується заземлювач типу TN-CS, достатньо простого підключення системи PV до основної заземлювальної планки розподільного щита, щоб задовольнити вимоги системи заземлення.

У всьому світі існують різні системи заземлення, і добре розуміння різних конфігурацій заземлення забезпечує належне заземлення систем PV.