Uzemňovací systémy TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT.

Při projektování, instalaci a provozu elektroinstalací, průmyslových a domácích elektrických zařízení, ale i elektrických osvětlovacích sítí je jedním ze zásadních faktorů pro zajištění jejich funkčnosti a elektrické bezpečnosti přesně navržené a správně provedené uzemnění. Základní požadavky na uzemňovací systémy jsou obsaženy v odstavci 1.7 Pravidel elektrické instalace (PUE). V závislosti na tom, jak a se kterými uzemňovacími strukturami, zařízeními nebo předměty jsou připojeny odpovídající vodiče, zařízení, pouzdra zařízení, zařízení nebo určité síťové body, se rozlišuje přirozené a umělé uzemnění.

Přirozené uzemňovací vodiče jsou jakékoli kovové předměty, které se neustále nacházejí v zemi: piloty, trubky, tvarovky a další vodivé výrobky. Vzhledem k tomu, že elektrický odpor proti šíření elektrického proudu a elektrických nábojů v zemi z takových objektů je obtížné kontrolovat a předvídat, je zakázáno používat přirozené uzemnění při provozu elektrických zařízení. Regulační dokumentace stanoví použití pouze umělého uzemnění, ve kterém jsou všechna připojení provedena k zemnicím zařízením speciálně vytvořeným pro tento účel.

Hlavním standardizovaným ukazatelem charakterizujícím, jak dobře je uzemnění provedeno, je jeho odpor. Zde je řízen odpor proti šíření proudu vstupujícího do země tímto zařízením – zemnicí elektrodou. Velikost odporu uzemnění závisí na typu a stavu půdy, jakož i na konstrukčních prvcích a materiálech, ze kterých je zemnící zařízení vyrobeno. Určujícím faktorem ovlivňujícím hodnotu odporu zemnící elektrody je oblast přímého kontaktu jejích základních desek, kolíků, trubek a dalších elektrod se zemí.

Typy systémů umělého uzemnění

Hlavním dokumentem upravujícím používání různých uzemňovacích systémů v Rusku je PUE (bod 1.7), vyvinutý v souladu se zásadami, klasifikací a metodami konstrukce uzemňovacích systémů schválenými zvláštním protokolem Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC). Zkrácené názvy zemnících systémů se obvykle označují kombinací prvních písmen francouzských slov: „Terre“ – země, „Neuter“ – neutrální, „Isole“ – izolát, stejně jako angličtina: „kombinovaný“ a „oddělený“ – kombinované a oddělené.

• T – uzemnění.
• N – připojení k neutrálu.
• I – izolace.
• C – kombinování funkcí, připojení funkčních a ochranných nulových vodičů.
• S — oddělené použití funkčních a ochranných nulových vodičů v celé síti.

V níže uvedených názvech systémů umělého uzemnění lze první písmeno použít k posouzení způsobu uzemnění zdroje elektrické energie (generátor nebo transformátor) a druhé písmeno označuje spotřebitele. Je obvyklé rozlišovat mezi uzemňovacími systémy TN, TT a IT. První z nich se zase používá ve třech různých verzích: TN-C, TN-S, TN-CS. Abychom porozuměli rozdílům a metodám konstrukce uvedených uzemňovacích systémů, je třeba podrobněji zvážit každý z nich.

1. Systémy s pevně uzemněným neutrálem (uzemňovací systémy TN)

Jedná se o označení systémů, ve kterých se pro připojení neutrálních funkčních a ochranných vodičů používá společný pevně uzemněný neutrál generátoru nebo snižovacího transformátoru. V tomto případě by měly být všechny elektricky vodivé části krytu a spotřebitelské obrazovky připojeny ke společnému nulovému vodiči připojenému k tomuto nulovému vodiči. V souladu s GOST R50571.2-94 jsou nulové vodiče různých typů také označeny latinkou:

• N — funkční „nula“;
• PE — ochranná „nula“;
• PEN — kombinace funkčních a ochranných nulových vodičů.

Zemnící systém TN, zkonstruovaný pomocí pevně uzemněného neutrálu, se vyznačuje připojením funkční „nuly“ – vodič N (neutrál) k zemnící smyčce umístěné vedle trafostanice. Je zřejmé, že v tomto systému není použito uzemnění neutrálu přes speciální kompenzační zařízení – zhášecí tlumivku. V praxi se používají tři podtypy systému TN: TN-C, TN-S, TN-CS, které se od sebe liší různými způsoby připojení nulových vodičů „N“ a „PE“.

Zemnící systém TN-C

Zemnící systém TN-C

Jak vyplývá z písmenného označení, systém TN-C se vyznačuje kombinací funkčních a ochranných nulových vodičů. Klasický systém TN-C je tradiční čtyřvodičový napájecí obvod s třífázovým a jedním neutrálním vodičem. Hlavní zemnící sběrnice je v tomto případě pevně uzemněný neutrál, ke kterému musí být připojeny všechny otevřené části, pouzdra a kovové části zařízení schopných vést elektrický proud dalšími neutrálními vodiči.

Tento systém má několik významných nevýhod, z nichž hlavní je ztráta ochranných funkcí v případě přerušení nebo vyhoření nulového vodiče. V tomto případě se na neizolovaných plochách krytů přístrojů a zařízení objeví životu nebezpečné napětí. Protože v tomto systému není použit samostatný ochranný zemnící vodič PE, nejsou všechny připojené zásuvky uzemněny. Proto musí být použité elektrické zařízení uzemněno – části krytu musí být připojeny k nulovému vodiči. .

Pokud se při takovém zapojení fázový vodič dotkne pouzdra, dojde v důsledku zkratu k aktivaci automatické pojistky a nebezpečí úrazu elektrickým proudem pro osoby nebo požáru jiskřícího zařízení bude odstraněno rychlým nouzovým vypnutím. Důležitým omezením při nucené neutralizaci domácích spotřebičů, kterého by si měl být vědom každý, kdo bydlí v místnostech napájených systémem TN-C, je zákaz používání dalších potenciálových vyrovnávacích obvodů v koupelnách.

V současné době je tato uzemňovací soustava zachována v domech patřících do starého bytového fondu a je využívána i v sítích veřejného osvětlení, kde je míra rizika minimální.

Systém TN-S

Systém uzemnění TN-S

Progresivnější a bezpečnější systém oproti TN-C s oddělenými pracovními a ochrannými nulami TN-S byl vyvinut a implementován ve 30. letech minulého století. S vysokou úrovní elektrické bezpečnosti pro lidi a zařízení má toto řešení jednu, ale poměrně významnou nevýhodu – vysoké náklady. Vzhledem k tomu, že oddělení pracovní (N) a ochranné (PE) nuly je realizováno okamžitě na rozvodně, je třífázové napětí napájeno pěti vodiči, jednofázové – přes tři. Pro připojení obou nulových vodičů na straně zdroje se používá pevně uzemněný nulový vodič generátoru nebo transformátoru.

GOST R50571 a aktualizovaná verze PUE obsahují požadavek na instalaci systémů napájení ve všech kritických zařízeních, stejně jako ve výstavbě a velkých rekonstrukcích, na základě systému TN-S, který zajišťuje vysokou úroveň elektrické bezpečnosti. Bohužel, širokému rozšíření a implementaci systému TN-S brání vysoká úroveň nákladů a zaměření ruského energetického sektoru na čtyřvodičové třífázové napájecí obvody.

systém TN-CS

Uzemňovací systém TN-CS

Za účelem snížení nákladů na bezpečnostně optimální, avšak finančně náročný systém TN-S s oddělenými nulovými vodiči N a PE bylo vytvořeno řešení, které umožňuje využít jeho předností s menším rozpočtem, mírně převyšujícím náklady na napájení. prostřednictvím systému TN-C. Podstatou tohoto způsobu připojení je, že elektřina je dodávána z rozvodny pomocí kombinovaného nulového „PEN“ připojeného k pevně uzemněnému neutrálu. Který se při vstupu do budovy větví na „PE“ – ochrannou nulu a další vodič, který plní funkci pracovní nuly „N“ na straně spotřebitele.

Tento systém má podstatnou nevýhodu – v případě poškození nebo přepálení vodiče PEN v části trafostanice se na PE vodiči a následně i na všech souvisejících krytových částech elektrických spotřebičů objeví nebezpečné napětí. Proto při použití systému TN-CS, což je zcela běžné, předpisy vyžadují speciální opatření na ochranu vodiče PEN před poškozením.

TT zemnící systém

TT zemnící systém

Při dodávce elektřiny tradičním nadzemním vedením ve venkovských a příměstských oblastech, pokud je zde použit nebezpečný systém TN-CS, je obtížné zajistit odpovídající ochranu kombinovaného zemnicího vodiče PEN. Stále častěji se zde uplatňuje systém TT, který zahrnuje „pevné“ uzemnění neutrálu zdroje a přenos třífázového napětí čtyřmi vodiči. Čtvrtá je funkce nula “N”. Na straně spotřebitele je instalován místní, obvykle modulární kolíkový zemnící spínač, ke kterému jsou připojeny všechny ochranné zemnicí vodiče PE připojené k částem pouzdra.

Tento systém byl nedávno schválen pro použití na území Ruské federace a rychle se rozšířil v ruském vnitrozemí pro zásobování energií soukromých domácností. V městských oblastech se TT často používá k elektrifikaci dočasných maloobchodních a servisních prodejen. U tohoto způsobu uzemnění je předpokladem přítomnost proudových chráničů a také provedení technických opatření na ochranu před bleskem.

2. Systémy s izolovaným neutrálem

Ve všech výše popsaných systémech je neutrál připojen k zemi, což je činí docela spolehlivými, ale ne bez řady významných nevýhod. Mnohem pokročilejší a bezpečnější jsou systémy, které používají izolovaný neutrál, který je zcela nepropojený se zemí, nebo uzemněný pomocí speciálních zařízení a zařízení s vysokým odporem. Například jako v IT systému. Takové způsoby připojení se často používají v lékařských zařízeních k napájení zařízení na podporu života, v rafinériích ropy a energetických závodech, vědeckých laboratořích se zvláště citlivými přístroji a v dalších kritických zařízeních.

IT systém

IT uzemňovací systém

Klasický systém, jehož hlavním rysem je izolovaný neutrál zdroje – „I“, jakož i přítomnost ochranného uzemňovacího obvodu na straně spotřebitele – „T“. Napětí ze zdroje ke spotřebiči je přenášeno minimálním možným počtem vodičů a všechny vodivé části pouzder spotřebního zařízení musí být spolehlivě připojeny k zemnící elektrodě. V architektuře IT systému není v sekci zdroj-spotřebitel žádný funkční vodič N nula.

Spolehlivé uzemnění je zárukou bezpečnosti

Všechny stávající uzemňovací systémy jsou navrženy tak, aby zajišťovaly spolehlivý a bezpečný provoz elektrických spotřebičů a zařízení připojených na straně spotřebitele, jakož i eliminovaly případy úrazu elektrickým proudem osob používajících toto zařízení. Při projektování a instalaci napájecích systémů, jejichž nedílnou součástí je funkční i ochranné uzemnění, je třeba omezit na minimum možnost výskytu napětí nebezpečného pro lidský život a zdraví na vodivých krytech domácích spotřebičů a průmyslových zařízení.

Zemnící systém musí buď odstranit nebezpečný potenciál z povrchu objektu, nebo zajistit činnost příslušných ochranných zařízení s minimálním zpožděním. V každém takovém případě může být to nejcennější – lidský život – za cenu technické dokonalosti, nebo naopak nedostatečné dokonalosti použitého uzemňovacího systému.

viz též:

• Webináře s předními odborníky v oboru
• Vše pro výpočty uzemnění a ochrany před bleskem
• Užitečné materiály: články, doporučení, příklady