Niskonaponski sustavi uzemljenja distribucije električne energije dijele se na tri tipa: IT sustav, TT sustav i TN sustav, a ove tri metode uzemljenja vrlo je lako zbuniti. Danas ću iscrpno govoriti o sadržaju ova tri sustava, nadajući se da ću biti od pomoći svima.
1. Definicija
Prema trenutnom nacionalnom standardu "Kod projektiranja niskonaponske distribucije" (GB50054), postoje tri oblika uzemljenja niskonaponskih distribucijskih sustava, naime IT sustav, TT sustav i TN sustav.
(1). Prvo slovo označava odnos između priključka za napajanje i uzemljenja.
T-Neutralna točka energetskog transformatora izravno je spojena na masu.
I-Neutralna točka energetskog transformatora nije uzemljena ili je uzemljena preko visoke impedancije.
(2) Drugo slovo označava odnos između izloženih vodljivih dijelova električnog uređaja i zemlje.
T - Izloženi vodljivi dijelovi električnih instalacija izravno su spojeni na uzemljenje u točki koja je električki neovisna o točki uzemljenja na stezaljci napajanja.
N-Izloženi vodljivi dijelovi električne instalacije imaju izravnu električnu vezu s točkom uzemljenja priključka napajanja.
Zatim S: zaštitni vod (PE vod) i neutralni vod (N vod) potpuno su odvojeni; C: zaštitna linija i neutralna linija spojene su u jednu; CS: dio je integriran, a dio odvojen;
2. Sveobuhvatna analiza
1.IT sustav
(1) Informatički sustav je sustav u kojem neutralna točka napajanja nije uzemljena, a izloženi vodljivi dijelovi električne opreme izravno su uzemljeni. IT sustavi mogu imati neutralne žice, ali IEC snažno preporučuje da ih ne postavljate. Jer ako je neutralni vod postavljen i uzemljenje se dogodi na bilo kojoj točki N voda u IT sustavu, sustav više neće biti IT sustav.
slika
Dijagram ožičenja IT sustava
(2) Neutralna točka energetskog transformatora nije uzemljena (ili uzemljena preko visoke impedancije), dok kućište električne opreme koristi zaštitno uzemljenje.
slika
Pogodan je za mjesta s lošim uvjetima okoline i sklona jednofaznom uzemljenju ili požaru i eksploziji, kao što su visokonaponski sustavi od 10KV i 35KV i neki niskonaponski sustavi napajanja u rudnicima i podzemnim rudnicima.
Napomena: U IT sustavima, kada se dogodi jednofazni zemljospoj u električnoj opremi, struja koja teče kroz ljudsko tijelo je uglavnom kapacitivna struja. Pod normalnim okolnostima, ova struja nije velika, ali ako se izolacijska čvrstoća električne mreže značajno smanji, ta struja može doseći opasne razine.
slika
Značajke IT sustava:
Kada se dogodi prvi zemljospoj u IT sustavu, to je samo kapacitivna struja bez kvara na zemlju. Vrijednost mu je vrlo mala. Napon izloženog vodljivog dijela prema zemlji ne prelazi 50V. Nema potrebe odmah prekinuti krug kvara kako bi se osigurao kontinuitet napajanja; - Pojava U slučaju zemljospoja, napon prema zemlji se povećava za 1,73 puta; - 220V opterećenje mora biti opremljeno snižavajućim transformatorom ili isključivo napajano napajanjem izvan sustava; - Instalirajte monitor izolacije. Mjesto upotrebe: zahtjevi za kontinuitet napajanja su visoki, kao što je napajanje u hitnim slučajevima, bolnička operacijska sala itd.
Kada udaljenost napajanja nije velika, IT sustav napajanja ima visoku pouzdanost napajanja i dobru sigurnost. Općenito se koristi na mjestima gdje prekidi u napajanju nisu dopušteni ili gdje je kontinuirana opskrba električnom energijom strogo potrebna, kao što su elektročeličane, operacijske dvorane u velikim bolnicama, podzemni rudnici itd. Uvjeti napajanja u podzemnim rudnicima su relativno loši, a kabeli su osjetljivi na vlagu.
Korištenjem IT sustava napajanja, čak i ako neutralna točka napajanja nije uzemljena, nakon što oprema procuri, jednofazna struja curenja uzemljenja i dalje će biti mala i neće uništiti ravnotežu napona napajanja, tako da je sigurniji od sustava s uzemljenom neutralnom točkom napajanja. Međutim, ako se koristi na velikoj udaljenosti napajanja, ne može se zanemariti raspodijeljeni kapacitet linije napajanja prema zemlji.
Kada dođe do kvara kratkog spoja u opterećenju ili curenje struje uzrokuje elektrificiranje kućišta opreme, struja curenja formira krug kroz zemlju, a zaštitna oprema možda neće nužno raditi, što je opasno. Sigurnije je samo ako udaljenost napajanja nije prevelika. Ovakav način napajanja je rijedak na gradilištima.
2.TT sustav
(1) TT sustav je sustav u kojem je neutralna točka napajanja izravno uzemljena, a također su izravno uzemljeni izloženi vodljivi dijelovi električne opreme. Obično se uzemljenje neutralne točke napajanja naziva radnim uzemljenjem, a uzemljenje izloženih vodljivih dijelova opreme naziva se zaštitnim uzemljenjem.
U TT sustavu, ove dvije osnove moraju biti neovisne jedna o drugoj. Uzemljenje opreme može biti tako da svaka oprema ima svoj neovisni uređaj za uzemljenje ili nekoliko uređaja može dijeliti uređaj za uzemljenje.
slika
Dijagram ožičenja TT sustava
(2) Neutralna točka energetskog transformatora je uzemljena, a kućište električne opreme ima zaštitno uzemljenje. Njegov metalni omotač izravno je uzemljen na razini uzemljenja koja nema nikakve veze s točkom uzemljenja priključka napajanja, što se naziva zaštitnim uzemljenjem ili sustavom uzemljenja.
slika
Glavne prednosti TT sustava su:
(a) Može potisnuti prenapon koji se javlja u niskonaponskoj elektroenergetskoj mreži kada su vodovi visokog napona spojeni na vodove niskog napona ili kada dođe do kvara izolacije između namota visokog i niskog napona distribucijskih transformatora.
(b) Ima određenu sposobnost propuštanja protiv prenapona munje niskonaponske električne mreže.
(c) U usporedbi sa slučajem niskonaponskih električnih uređaja koji nisu uzemljeni, kada električni uređaj naiđe na nesreću sudara granata, napon školjke u odnosu na uzemljenje može se smanjiti, čime se smanjuje rizik od osobnog strujnog udara.
(d) Budući da je struja uzemljenja relativno velika kada je jednofazni spoj uzemljen, zaštitni uređaj (zaštita od propuštanja) može raditi pouzdano i kvar se može otkloniti na vrijeme.
(e) Točka kvara s jednofaznim uzemljenjem ima nizak napon na uzemljenje i veliku struju kvara, što uzrokuje brzo djelovanje zaštite od propuštanja i prekida napajanja, što pomaže u sprječavanju nesreća strujnog udara.
(f) PT vod nije spojen na neutralni vod. Linijska instalacija je jasna i intuitivna i nema opasnosti od nezgoda uzrokovanih krivim ožičenjem. Velika gradilišta na kojima istovremeno gradi više građevinskih jedinica mogu postaviti PT vodove u segmentima i jedinicama. Doprinosi sigurnom upravljanju napajanjem i uštedi upotrebe žice.
(g) Nema potrebe ukopavati ponovljene žice za uzemljenje ispod svake električne opreme, što može uštedjeti troškove ukopavanja žica za uzemljenje. Također može poboljšati kvalitetu žica za uzemljenje i osigurati da je otpor uzemljenja manji ili jednak 10Ω, čineći električnu sigurnosnu zaštitu pouzdanijom.
Glavni nedostaci TT sustava su:
(a) Kada munja pogodi vodove niskog i visokog napona, u distribucijskom transformatoru može doći do prenapona pretvorbe naprijed i nazad.
(b) Zaštitni učinak uzemljenja kućišta niskonaponskih električnih uređaja nije tako dobar kao učinak IT sustava.
(c) Kada je metalni omotač električne opreme napunjen (fazna žica udari u omotač ili je izolacija opreme oštećena i curi), rizik od električnog udara može se uvelike smanjiti zahvaljujući zaštiti od uzemljenja. Međutim, niskonaponski prekidač (automatski prekidač) se možda neće aktivirati, uzrokujući da napon ljuske opreme za curenje prema zemlji bude viši od sigurnog napona, što je opasan napon.
(d) Kada je struja curenja relativno mala, čak i ako postoji osigurač, on možda neće moći pregorjeti, pa je za zaštitu potreban zaštitnik od curenja, tako da je teško promovirati TT sustav.
(e) Uređaj za uzemljenje TT sustava troši mnogo čelika i teško ga je reciklirati, što zahtijeva vrijeme i materijale.
Primjene TT sustava:
U TT sustavu, budući da se uređaj za uzemljenje nalazi u blizini opreme, vjerojatnost da će PE vod biti isključen je mala i lako ju je otkriti.
Kada je oprema TT sustava u normalnom radu, školjka se ne puni. Kada dođe do kvara, visoki potencijal ljuske neće se prenijeti na cijeli sustav duž PE linije. Stoga je TT sustav prikladan za napajanje opreme za obradu podataka osjetljive na napon i precizne elektroničke opreme, te ima prednosti na opasnim lokacijama kao što su opasnosti od eksplozija i požara.
TT sustav može značajno smanjiti napon kvara na opremi za curenje, ali općenito ga ne može smanjiti na siguran raspon. Stoga, kada se koristi TT sustav, mora se ugraditi uređaj za zaštitu od propuštanja ili uređaj za zaštitu od prekomjerne struje, a prvi je poželjan.
TT sustav se uglavnom koristi za korisnike niskog napona, odnosno za male korisnike koji nemaju distributivne transformatore i uvode niskonaponsku struju izvana.
3. TN sustav
TN sustav je sustav u kojem je neutralna točka napajanja izravno uzemljena, a izloženi vodljivi dijelovi opreme izravno su električno povezani s neutralnom točkom napajanja.
U TN sustavu, izloženi vodljivi dijelovi sve električne opreme spojeni su na zaštitnu žicu i spojeni na točku uzemljenja napajanja, što je obično neutralna točka sustava distribucije električne energije.
Elektroenergetski sustav TN sustava ima točku direktno uzemljenje, a izloženi vodljivi dijelovi električne instalacije povezani su s tom točkom preko zaštitnog vodiča.
TN sustav obično je trofazni sustav električne mreže s uzemljenom neutralnom točkom. Njegova karakteristika je da je izloženi vodljivi dio električne opreme izravno spojen na točku uzemljenja sustava. Kada dođe do kratkog spoja zbog sudara školjke, struja kratkog spoja formira zatvorenu petlju kroz metalnu žicu. Formira se metalni jednofazni kratki spoj, čime se stvara struja kratkog spoja dovoljno velika da omogući pouzdan rad zaštitnog uređaja i otkloni kvar.
Ako je radna neutralna linija N opetovano uzemljena i kućište je u kratkom spoju, dio struje može biti preusmjeren na ponovljenu točku uzemljenja, što će uzrokovati da zaštitni uređaj ne radi pouzdano ili će odbiti raditi, pojačavajući kvar.
U TN sustavu, odnosno trofaznom petožilnom sustavu, N vod i PE vod položeni su odvojeno i međusobno izolirani. U isto vrijeme, PE linija je spojena na kućište električne opreme umjesto N linije. Stoga, ono što nas najviše brine je potencijal PE linije, a ne potencijal N linije, tako da ponovljeno uzemljenje u krugu nije ponovljeno uzemljenje N linije.
Ako su PE vod i N vod zajedno uzemljeni, budući da su PE vod i N vod spojeni na točku ponovljenog uzemljenja, nema razlike između PE voda i N voda u ožičenju između ponovljene točke uzemljenja i radna točka uzemljenja distribucijskog transformatora. Struju neutralnog voda dijele N-vod i PE-vod, a dio struje se usmjerava kroz ponovljenu točku uzemljenja. Budući da se može smatrati da ne postoji PE linija ispred ponovljene točke uzemljenja, postoji samo PEN linija sastavljena od izvorne PE linije i N linije paralelno. Prednosti izvornog TN-S sustava bit će izgubljene, tako da PE linija i N linija ne mogu biti zajednički uzemljene.
U TN sustavu se dijeli na tri oblika: TN-S sustav, TN-C sustav i TN-CS sustav prema tome da li je zaštitni neutralni vod odvojen od radnog neutralnog voda.
(1), TN-C sustav
slika
Dijagram ožičenja TN-C sustava
(1) U TN-C sustavu, funkcije PE linije i N linije su kombinirane, a vodič koji se zove PEN linija preuzima funkcije obje. Kod električne opreme, PEN žica je spojena i na neutralnu točku opterećenja i na izložene vodljive dijelove opreme. Zbog inherentnih tehničkih nedostataka, danas se rijetko koristi, posebno u civilnoj elektrodistribuciji, gdje se TN-C sustav u osnovi ne smije koristiti.
(2) Neutralna točka energetskog transformatora je uzemljena, a zaštitni neutralni vod (PE) i radni neutralni vod (N) su zajednički (u daljem tekstu PEN), što se naziva trofazni četverožilni sustav. Među njima, uloga neutralne linije (N linija):
Jedan se koristi za osiguranje faznog napona;
Drugi se koristi za provođenje neuravnotežene struje;
Treći je smanjiti pomak napona neutralne točke.
slika
Značajke TN-C sustava:
(a) Kada je kućište opreme napunjeno, zaštitni sustav nulte veze može povećati struju curenja u struju kratkog spoja. Zapravo, radi se o jednofaznom kratkom spoju s uzemljenjem. Osigurač će pregorjeti ili će se automatski prekidač isključiti, prekidajući napajanje neispravne opreme, što je sigurnije.
(b) Sustav TN-C primjenjiv je samo kada je trofazno opterećenje u osnovi uravnoteženo. Ako je trofazno opterećenje neuravnoteženo, doći će do neuravnotežene struje na radnom neutralnom vodu i napona na zemlji, tako da će metal električne opreme spojene na zaštitni vod imati određeni napon.
(c) Ako je radni neutralni vod isključen, kućište opreme pod naponom spojene na nulti zaštitni vod bit će nabijeno.
(d) Ako je fazna žica napajanja uzemljena, potencijal kućišta opreme će se povećati, uzrokujući širenje opasnog potencijala na neutralnoj žici.
(e) Kada koristite prekidač curenja na glavnoj liniji TN-C sustava, sva teška uzemljenja iza radne neutralne linije moraju biti uklonjena, inače se sklopka curenja ne može zatvoriti, a sva ponovljena uzemljenja iza radne neutralne linije mora biti uklonjen, inače se prekidač za propuštanje ne može zatvoriti, a radna neutralna linija ne može se isključiti ni pod kojim okolnostima. Stoga se u praksi radni neutralni vod može više puta uzemljiti samo na gornjoj strani prekidača curenja.
(f) Kada je trofazno opterećenje neuravnoteženo, neuravnotežena struja će se pojaviti na neutralnom vodu, a napon će se pojaviti između neutralnog voda i zemlje. Dodirivanje neutralnog voda može izazvati strujni udar.
(g) Neutralni vod koji prolazi kroz sklopku za zaštitu od curenja može se koristiti samo kao radni neutralni vod i ne može se koristiti kao zaštitni neutralni vod električne opreme. To je određeno principom rada prekidača curenja.
(h) Strogo je zabranjeno spajanje jednofazne električne opreme spojene na dvopolni prekidač za zaštitu od curenja, kao što je zaštitna neutralna linija njezine metalne ljuske koja se koristi u TN-C sustavu, na radnu neutralnu liniju kruga , niti je dopušteno spajanje na PEN liniju ispred prekidača za zaštitu od curenja lako je pogrešno spojiti tijekom uporabe.
(i) Spojnu žicu uređaja za ponovljeno uzemljenje strogo je zabranjeno spajati na radni neutralni vod koji prolazi kroz prekidač propuštanja.
(2), TN-S sustav
slika
Dijagram ožičenja sustava TN-S
(1) Neutralna linija N sustava TN-S ista je kao i linija TT sustava. Za razliku od TT sustava, izloženi vodljivi dio električne opreme povezan je s neutralnom točkom napajanja preko PE linije i dijeli uzemljenje s neutralnom točkom sustava, umjesto da bude spojen na vlastito namjensko uzemljenje , neutralni vod (N vod) Odvojen je od zaštitnog voda (PE vod).
Najveća značajka TN-S sustava je da nakon što su N vod i PE vod razdvojeni na neutralnoj točki sustava, više ne može biti nikakve električne veze. Nakon što se ovo stanje uništi, TN-S sustav više neće biti uspostavljen.
(2) Potpuno razdvojiti radni neutralni vod i zaštitni neutralni vod, čime su prevladani nedostaci TN-C sustava napajanja, tako da se TN-C sustav više ne koristi na gradilištu.
Sustav TN-S U ovom sustavu radni neutralni vod N i zaštitni neutralni vod PE potpuno su odvojeni od neutralne točke na kraju napajanja. Ovaj sustav se obično naziva trofazni sustav s pet žica.
slika
Kada fazna žica električne opreme udari u školjku i dođe do izravnog kratkog spoja, može se koristiti zaštita od prekomjerne struje za prekid napajanja.
Kada je N linija isključena, kao što je trofazno opterećenje neuravnoteženo, potencijal neutralne točke se povećava, ali ljuska nema potencijal, a PE linija također nema potencijal;
Početak i kraj PE voda u TN-S sustavu treba više puta uzemljiti kako bi se smanjio rizik od loma PE voda.
TN-S sustav je pogodan za industrijska poduzeća i velike civilne zgrade.
Trenutno, gradilišta koja koriste jedan transformator za opskrbu električnom energijom ili čije su transformatorske i distribucijske stanice blizu gradilišta u osnovi koriste TN-S sustav. U kombinaciji s postupnom zaštitom od curenja, doista je odigrao ulogu u osiguravanju sigurnosti građevinske električne energije.
Značajke TN-S sustava:
(a) Kada sustav radi normalno, nema struje na namjenskom zaštitnom vodu, ali postoji neuravnotežena struja na radnom neutralnom vodu. Nema napona između PE voda i zemlje, pa je nulta zaštita metalne ljuske električne opreme spojena na posebnu zaštitnu liniju PE, što je sigurno i pouzdano.
(b) Radna neutralna linija koristi se samo kao jednofazni krug rasvjetnog opterećenja.
(c) Posebni zaštitni vod PE nije dopušteno isključiti, niti mu je dopušteno ući u prekidač propuštanja.
(d) Zaštita od propuštanja se koristi na glavnim vodovima, tako da se zaštite od propuštanja mogu instalirati i na glavne vodove napajanja TN-S sustava.
(e) TN-S sustav napajanja je siguran i pouzdan i prikladan za niskonaponske sustave napajanja kao što su industrijske i civilne zgrade.
(f) Zaštitite neutralnu liniju. Apsolutno se ne smije odvajati PE vod, niti ulaziti u sklopku curenja.
(g) Električna oprema u istom elektroenergetskom sustavu nikako ne smije biti djelomično uzemljena i djelomično spojena na nulu. U suprotnom, kada oprema za zaštitno uzemljenje procuri, potencijal žice za uzemljenje neutralne točke će porasti, uzrokujući da se kućišta sve opreme sa zaštitnim uzemljenjem naelektrišu.
(h) Materijali i zahtjevi za spajanje za zaštitni neutralni PE vod: poprečni presjek zaštitnog neutralnog voda ne smije biti manji od presjeka radnog neutralnog voda, a treba koristiti žuto/zelenu dvobojnu žicu . Zaštitna neutralna linija spojena na električnu opremu trebala bi biti izolirana višežilna bakrena žica s poprečnim presjekom ne manjim od 2,5 mm2.
Zaštitni neutralni vod i električna oprema trebaju biti povezani pouzdanim spojevima kao što su bakreni nosovi i ne smiju se koristiti šarke; priključni stupovi električne opreme trebaju biti pocinčani ili premazani mašću protiv korozije. Zaštitni neutralni vod treba biti spojen preko priključne ploče u razvodnoj kutiji i ne smije se koristiti na drugim mjestima. Pojavljuje se konektor.
(3) TN-CS sustav
slika
Dijagram ožičenja sustava TN-CS
(1), TN-CS
Sustav je kombinacija TN-C sustava i TN-S sustava. U TN-CS sustavu, dio iz napajanja koristi TN-C sustav. Budući da u ovom dijelu nema električne opreme, on ima samo ulogu prijenosa električne energije. Na određenoj točki u blizini električnog opterećenja, EN vod se odvaja kako bi formirao odvojeni N vod i PE vod. Od ove točke sustav je ekvivalentan TN-S sustavu.
(2) U cijelom sustavu radni neutralni vod i zaštitni neutralni vod djelomično su zajednički. Ovaj sustav je lokalni trofazni petožilni sustav. Prvi dio je TN-C sustav, a drugi dio je TN-S sustav. Sučelje je na spojnoj točki između N linije i PE linije.
slika
Kada se dogodi jednofazna kolizija u električnoj opremi, isto kao u TN-S sustavu
Kada je N linija isključena, greška je ista kao kod TN-S sustava.
U TN-CS sustavu, PEN treba više puta uzemljiti, ali N vod ne treba više puta uzemljiti. Oklop opreme povezan PE linijom nikada se neće puniti tijekom normalnog rada, tako da TN-CS sustav poboljšava sigurnost operatera i opreme. Općenito, TN-CS sustav se usvaja na gradilištu kada je transformator daleko od gradilišta ili ne postoji transformator specifičan za konstrukciju.
Značajke TN-CS sustava:
(a) Sustav TN-CS može smanjiti napon između kućišta motora i uzemljenja, ali ne može potpuno eliminirati taj napon. Veličina ovog napona ovisi o neravnoteži opterećenja i duljini voda. Potrebno je da neuravnotežena struja opterećenja ne bude prevelika, a PE vod treba više puta uzemljiti.
(b) PE vodovi ne mogu ući u zaštitu od propuštanja ni pod kojim okolnostima, jer će djelovanje zaštite od propuštanja na kraju voda uzrokovati aktiviranje zaštite od propuštanja prednjeg stupnja i uzrokovati prekid napajanja velikih razmjera.
(c) Osim za PE liniju koja se mora spojiti na N liniju u glavnoj kutiji, N linija i PE linija ne smiju se spajati ni na jednu drugu pod-kutiju. Na PE vodu nije dopuštena ugradnja prekidača ili osigurača.
Zapravo, TN-CS sustav je modifikacija TN-C sustava. Kada je trofazni energetski transformator u dobrom stanju uzemljenja i trofazno opterećenje je relativno uravnoteženo, TN-CS sustav ima dobre rezultate u građevinskoj praksi potrošnje električne energije. Međutim, kada je trofazno opterećenje neuravnoteženo, a na gradilištu postoji namjenski energetski transformator, mora se koristiti TN-S sustav napajanja.
