Τα συστήματα γείωσης καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο ένα ηλεκτρικό δίκτυο χαμηλής τάσης συνδέει την πηγή ισχύος του, τα εκτεθειμένα μεταλλικά μέρη, τους αγωγούς προστασίας και τη φυσική γείωση. Οι τρεις κύριες διατάξεις γείωσης κατά IEC είναι TN, TT, και IT. Όλα στοχεύουν στη μείωση του κινδύνου ηλεκτροπληξίας και πυρκαγιάς, αλλά το επιτυγχάνουν με διαφορετικούς τρόπους.
Η σύντομη απάντηση:
- Συστήματα TN χρησιμοποιήστε έναν προστατευτικό αγωγό συνδεδεμένο πίσω στην πηγή τροφοδοσίας. Το ρεύμα σφάλματος γείωσης επιστρέφει συνήθως μέσω μιας μεταλλικής διαδρομής, επομένως το ρεύμα σφάλματος είναι σχετικά υψηλό.
- Συστήματα TT χρησιμοποιήστε ένα τοπικό ηλεκτρόδιο γείωσης στην εγκατάσταση. Το ρεύμα σφάλματος γείωσης επιστρέφει μέσω του εδάφους, επομένως το ρεύμα σφάλματος είναι συχνά χαμηλότερο και οι διατάξεις διαφορικού ρεύματος (RCD) καθίστανται απαραίτητες.
- Συστήματα πληροφορικής απομονώστε την τροφοδοσία από τη γείωση ή συνδέστε την μέσω υψηλής σύνθετης αντίστασης. Το πρώτο σφάλμα γείωσης παράγει περιορισμένο ρεύμα, επιτρέποντας τη συνέχεια της λειτουργίας, αλλά απαιτείται παρακολούθηση της μόνωσης.
Αυτές οι διαφορές εξηγούν γιατί οι χώρες, οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας, τα εργοστάσια, τα νοσοκομεία, τα ορυχεία, τα κέντρα δεδομένων και οι οικιακές εγκαταστάσεις δεν γειώνουν όλα τα δίκτυα χαμηλής τάσης με τον ίδιο τρόπο.
Τι σημαίνουν τα TN, TT και IT;
Ο κώδικας γείωσης IEC χρησιμοποιεί γράμματα για να περιγράψει δύο σχέσεις:
- Τη σχέση μεταξύ της πηγής ισχύος και της γης.
- Η σχέση μεταξύ των εκτεθειμένων αγώγιμων μερών και της γείωσης.
| Γράμμα | Σημασία | Πρακτική ερμηνεία |
|---|---|---|
| T | Terra (Γη), απευθείας σύνδεση με τη γείωση | Ένα σημείο της πηγής ή της εγκατάστασης είναι απευθείας γειωμένο |
| I | Απομονωμένη ή γειωμένη μέσω σύνθετης αντίστασης πηγή | Η πηγή δεν είναι απευθείας γειωμένη ή είναι γειωμένη μέσω υψηλής σύνθετης αντίστασης |
| N | Εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη συνδεδεμένα με τη γείωση της πηγής | Οι αγωγοί προστασίας επιστρέφουν στο γειωμένο σημείο παροχής |
| S | Διαχωρισμός ουδέτερου και προστατευτικού αγωγού | Ο ουδέτερος (N) και ο αγωγός προστασίας (PE) είναι ξεχωριστοί αγωγοί |
| C | Συνδυασμένος ουδέτερος και προστατευτικός αγωγός | Οι λειτουργίες του ουδέτερου και της γείωσης προστασίας συνδυάζονται σε έναν αγωγό PEN |
Αυτό δίνει τις κοινές οικογένειες συστημάτων:
- TN-S
- TN-C
- TN-CS
- TT
- IT
Τα γράμματα φαίνονται απλά, αλλά η συμπεριφορά προστασίας είναι πολύ διαφορετική. Ένας αυτόματος διακόπτης (MCB), ένας διακόπτης διαρροής (RCD), ένα αντικεραυνικό (SPD), μια μπάρα ουδετέρου, μια μπάρα γείωσης ή ένα ηλεκτρόδιο γείωσης μπορούν να επιλεγούν σωστά μόνο όταν είναι κατανοητό το σύστημα γείωσης.
Επεξήγηση των συστημάτων TN-S, TN-C και TN-C-S
A Σύστημα γείωσης TN διαθέτει ένα σημείο της πηγής τροφοδοσίας απευθείας γειωμένο. Τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη της εγκατάστασης συνδέονται πίσω σε αυτό το γειωμένο σημείο της πηγής μέσω αγωγών προστασίας.
Πρακτικά, ένα σύστημα TN παρέχει μια μεταλλική διαδρομή επιστροφής σφάλματος γείωσης. Επειδή η σύνθετη αντίσταση του βρόχου σφάλματος είναι συνήθως χαμηλή, το ρεύμα σφάλματος γείωσης μπορεί να είναι αρκετά υψηλό ώστε να ενεργοποιήσει ασφάλειες, μικροαυτόματους διακόπτες (MCBs), αυτόματους διακόπτες ισχύος σε χυτή θήκη (MCCBs) ή άλλες διατάξεις προστασίας από υπερένταση.
Σύστημα TN-S
Σε ένα Σύστημα TN-S, ο ουδέτερος αγωγός (N) και ο αγωγός προστατευτικής γείωσης (PE) παραμένουν διαχωρισμένοι σε ολόκληρο το σύστημα.
Γειωμένος ουδέτερος μετασχηματιστήΤο σύστημα TN-S είναι ελκυστικό επειδή το ρεύμα του ουδετέρου και το ρεύμα της προστατευτικής γείωσης είναι διαχωρισμένα. Αυτό μειώνει τον κίνδυνο ροής κανονικού ρεύματος φορτίου σε εκτεθειμένα μεταλλικά μέρη ή διαδρομές προστατευτικής ισοδυναμικής σύνδεσης.
Τυπικά χαρακτηριστικά:
- Διαχωρισμός αγωγών N και PE.
- Μεταλλική διαδρομή επιστροφής ρεύματος σφάλματος.
- Οι διατάξεις προστασίας από υπερένταση μπορούν συχνά να εκτονώσουν σφάλματα γείωσης εάν η σύνθετη αντίσταση του βρόχου είναι επαρκώς χαμηλή.
- Τα RCD ενδέχεται να χρησιμοποιούνται ακόμα για πρόσθετη προστασία, σε ειδικούς χώρους ή σε κυκλώματα ρευματοδοτών, ανάλογα με τον τοπικό κανονισμό.
- Συχνά προτιμάται όπου η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα, η ακεραιότητα του αγωγού προστασίας ή ο ευαίσθητος εξοπλισμός αποτελούν κρίσιμους παράγοντες.
Σύστημα TN-C
Σε ένα Σύστημα TN-C, οι λειτουργίες του ουδέτερου και του αγωγού προστασίας γείωσης συνδυάζονται σε έναν ενιαίο αγωγό Αγωγός PEN σε ολόκληρο το σύστημα.
Αυτή η διάταξη μπορεί να εξοικονομήσει υλικό αγωγών στα δίκτυα διανομής, αλλά δημιουργεί σημαντικούς περιορισμούς ασφαλείας. Επειδή ο αγωγός PEN μεταφέρει το κανονικό ρεύμα ουδετέρου και λειτουργεί επίσης ως αγωγός προστασίας, δεν πρέπει να διακόπτεται ή να αποσυνδέεται τυχαία. Εάν ένας αγωγός PEN παρουσιάσει διακοπή ή υψηλή αντίσταση, τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη μπορεί να αποκτήσουν επικίνδυνη τάση.
Σημαντικό όριο: Το σύστημα TN-C δεν είναι το ίδιο με το TN-C-S. Στο TN-C, οι λειτουργίες του ουδετέρου και της προστασίας παραμένουν συνδυασμένες ως PEN. Μόλις ο αγωγός PEN διαχωριστεί σε N και PE, το τμήμα κατάντη δεν είναι πλέον TN-C· γίνεται TN-C-S ή TN-S ανάλογα με τη διάταξη.
Τυπικά χαρακτηριστικά:
- Χρησιμοποιεί έναν συνδυασμένο αγωγό PEN.
- Δεν είναι κατάλληλο για όλα τα μέρη των σύγχρονων εγκαταστάσεων χαμηλής τάσης.
- Οι διατάξεις προστασίας διαφορικού ρεύματος (RCD) δεν μπορούν να εφαρμοστούν στο τμήμα TN-C με τον συνήθη τρόπο, επειδή ο ουδέτερος και η γείωση προστασίας είναι συνδυασμένοι.
- Η συνέχεια του αγωγού PEN είναι κρίσιμης σημασίας για την ασφάλεια.
Σύστημα TN-C-S
Σε ένα Σύστημα TN-C-S, το δίκτυο τροφοδοσίας χρησιμοποιεί έναν συνδυασμένο αγωγό PEN για μέρος του συστήματος, ο οποίος στη συνέχεια διαχωρίζεται σε ξεχωριστό ουδέτερο (N) και αγωγό προστατευτικής γείωσης (PE) στην αρχή της εγκατάστασης ή στον εξοπλισμό παροχής.
Αυτή η διάταξη είναι γνωστή σε ορισμένες χώρες ως PME (Προστατευτική Πολλαπλή Γείωση) ή MEN (Πολλαπλά Γειωμένος Ουδέτερος - Multiple Earthed Neutral).
Πλευρά παροχής: συνδυασμένος αγωγός PENΤο σύστημα TN-C-S χρησιμοποιείται ευρέως επειδή παρέχει διαδρομή σφάλματος χαμηλής σύνθετης αντίστασης χωρίς να απαιτεί από κάθε εγκατάσταση να βασίζεται αποκλειστικά στο δικό της ηλεκτρόδιο γείωσης. Ωστόσο, το κύριο τεχνικό μέλημα είναι η αστοχία του αγωγού PEN. Εάν ο αγωγός PEN κοπεί πριν από το σημείο διαχωρισμού, η προστατευτική γείωση της εγκατάστασης μπορεί να αποκτήσει τάση πλησίον της τάσης φάσης.
Τυπικά χαρακτηριστικά:
- Κοινό σε πολλά δημόσια δίκτυα διανομής χαμηλής τάσης.
- Χαμηλή σύνθετη αντίσταση βρόχου σφάλματος σε σύγκριση με το σύστημα TT.
- Αποτελεσματική εκκαθάριση σφαλμάτων με σωστά επιλεγμένα μέσα προστασίας.
- Απαιτεί αυστηρούς κανόνες για τη συνέχεια του αγωγού PEN, την ισοδυναμική σύνδεση και τις ειδικές εγκαταστάσεις.
- Ο κίνδυνος διακοπής του αγωγού PEN πρέπει να λαμβάνεται υπόψη, ειδικά για εξωτερικές μεταλλικές κατασκευές, φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων (EV), αγροκτήματα, μαρίνες και παρόμοιες εγκαταστάσεις.
Για τις διαφορές προστασίας σε επίπεδο συσκευής, ο οδηγός της VIOX σχετικά με RCD έναντι MCB εξηγεί γιατί η προστασία από υπερένταση και η προστασία από υπολειπόμενο ρεύμα δεν είναι το ίδιο πράγμα.
Επεξήγηση του συστήματος γείωσης TT
Σε ένα Σύστημα γείωσης TT, η πηγή τροφοδοσίας έχει ένα σημείο απευθείας γειωμένο, αλλά τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη της εγκατάστασης είναι συνδεδεμένα σε ένα τοπικό ηλεκτρόδιο γείωσης ανεξάρτητο από τη γείωση της παροχής.
Ουδέτερος παροχής: γειωμένος από τον πάροχοΗ βασική διαφορά από το σύστημα TN είναι η διαδρομή του ρεύματος σφάλματος. Στο σύστημα TT, ο βρόχος σφάλματος γείωσης περιλαμβάνει την αντίσταση του τοπικού ηλεκτροδίου και τη διαδρομή μέσω του εδάφους πίσω προς την πηγή. Αυτή η σύνθετη αντίσταση είναι συνήθως πολύ υψηλότερη από μια μεταλλική διαδρομή επιστροφής PE, επομένως το ρεύμα σφάλματος γείωσης ενδέχεται να είναι πολύ χαμηλό για να προκαλέσει την άμεση ενεργοποίηση μιας ασφάλειας ή ενός μικροαυτόματου διακόπτη (MCB).
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο Η προστασία RCD είναι κεντρικής σημασίας για τα συστήματα TT.. Το RCD ανιχνεύει την ανισορροπία του υπολειπόμενου ρεύματος και αποσυνδέει το κύκλωμα ακόμη και όταν το ρεύμα σφάλματος γείωσης δεν είναι αρκετά υψηλό ώστε να ενεργοποιήσει μια διάταξη προστασίας από υπερένταση.
Πλεονεκτήματα συστήματος TT
- Δεν βασίζεται στον αγωγό προστατευτικής γείωσης του παρόχου ενέργειας.
- Αποφεύγει ορισμένους κινδύνους από διακοπή του αγωγού PEN που σχετίζονται με το σύστημα TN-C-S.
- Χρήσιμο σε περιπτώσεις όπου ο πάροχος δεν μπορεί να παρέχει αξιόπιστη εγκατάσταση γείωσης TN.
- Σύνηθες σε αγροτικές περιοχές, εναέριες γραμμές, προσωρινές εγκαταστάσεις ή ορισμένες περιπτώσεις δημόσιας διανομής.
Προκλήσεις συστήματος TT
- Η αντίσταση του ηλεκτροδίου γείωσης είναι σημαντική.
- Η επιλογή και ο συντονισμός του RCD είναι κρίσιμης σημασίας.
- Ο σχεδιασμός της αντικεραυνικής προστασίας πρέπει να λαμβάνει υπόψη την τοπική διαδρομή γείωσης.
- Ο εξοπλισμός με υψηλό ρεύμα διαρροής μπορεί να προκαλέσει ανεπιθύμητες ενεργοποιήσεις εάν τα κυκλώματα δεν έχουν διαχωριστεί σωστά.
- Η επιθεώρηση και ο έλεγχος του ηλεκτροδίου γείωσης αποτελούν σημαντικές εργασίες συντήρησης.
Για μια πρακτική γέφυρα ορολογίας ασφαλείας, δείτε το άρθρο της VIOX σχετικά με Γείωση έναντι GFCI έναντι Προστασίας από Υπερτάσεις.
Επεξήγηση του συστήματος γείωσης IT
Σε μια Σύστημα γείωσης IT, η πηγή τροφοδοσίας είναι απομονωμένη από τη γη ή συνδεδεμένη με τη γη μέσω υψηλής σύνθετης αντίστασης. Τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη της εγκατάστασης παραμένουν γειωμένα, αλλά η ίδια η πηγή δεν είναι άμεσα γειωμένη όπως στα συστήματα TN ή TT.
Ο κύριος σκοπός του συστήματος IT είναι η συνέχεια της παροχής. Κατά το πρώτο σφάλμα γείωσης, το ρεύμα σφάλματος περιορίζεται επειδή δεν υπάρχει διαδρομή επιστροφής χαμηλής σύνθετης αντίστασης προς την πηγή. Αντί για άμεση αποσύνδεση του κυκλώματος, μια συσκευή παρακολούθησης μόνωσης (IMD) ανιχνεύει το πρώτο σφάλμα και ενεργοποιεί συναγερμό.
Πρώτο σφάλμα γείωσης: περιορισμένο ρεύμα, συναγερμός από το IMDΠού χρησιμοποιούνται τα συστήματα IT
Τα συστήματα IT δεν αποτελούν συνήθως την προεπιλογή για οικιακές διανομές. Χρησιμοποιούνται όπου η συνέχεια της παροχής είναι κρίσιμη ή όπου η διακοπή μετά το πρώτο σφάλμα θα δημιουργούσε μεγαλύτερο κίνδυνο.
Συνήθη παραδείγματα περιλαμβάνουν:
- ιατρικούς χώρους
- χειρουργεία και μονάδες εντατικής θεραπείας
- μεταλλεία
- πλοία και υπεράκτια συστήματα
- βιομηχανικές γραμμές παραγωγής
- χημικές βιομηχανίες
- ορισμένα συστήματα UPS ή συστήματα απομονωμένης τροφοδοσίας
- εγκαταστάσεις κρίσιμης σημασίας
Προκλήσεις συστημάτων IT
Τα συστήματα IT απαιτούν πειθαρχημένη συντήρηση. Το πρώτο σφάλμα δεν πρέπει να αγνοείται. Εάν προκύψει δεύτερο σφάλμα σε άλλον ενεργό αγωγό πριν αποκατασταθεί το πρώτο, το σύστημα μπορεί να συμπεριφερθεί ως σφάλμα φάσης προς φάση ή ως κατάσταση σφάλματος υψηλής ενέργειας.
Αυτό σημαίνει ότι ένα σύστημα IT κανονικά χρειάζεται:
- παρακολούθηση μόνωσης
- διαδικασίες απόκρισης συναγερμού
- εκπαιδευμένο προσωπικό συντήρησης
- σαφείς μεθόδους εντοπισμού σφαλμάτων
- σωστό συντονισμό προστατευτικών διατάξεων για συνθήκες δεύτερου σφάλματος
Γιατί οι χώρες χρησιμοποιούν διαφορετικά συστήματα γείωσης
Οι χώρες δεν επιλέγουν TN, TT ή IT μόνο λόγω προτίμησης. Η πρακτική γείωσης διαμορφώνεται από το ιστορικό του δικτύου, τις υποδομές κοινής ωφέλειας, τις εδαφικές συνθήκες, τη φιλοσοφία ασφαλείας, την κανονιστική παράδοση και το κόστος.
Οι βασικοί παράγοντες περιλαμβάνουν:
- Σχεδιασμός δικτύου διανομής: Τα υπόγεια δίκτυα, οι εναέριες γραμμές και οι αγροτικές γραμμές τροφοδοσίας δημιουργούν διαφορετικούς πρακτικούς περιορισμούς.
- Σύνθετη αντίσταση βρόχου σφάλματος: Τα συστήματα TN μπορούν να παρέχουν υψηλότερο ρεύμα σφάλματος μέσω μεταλλικών διαδρομών επιστροφής· τα συστήματα TT βασίζονται συχνότερα σε μεγαλύτερο βαθμό στα RCD.
- Ειδική αντίσταση εδάφους: Τα βραχώδη, ξηρά, αμμώδη ή παγωμένα εδάφη μπορούν να καταστήσουν τον σχεδιασμό τοπικών ηλεκτροδίων γείωσης πιο δύσκολο.
- Υφιστάμενες υποδομές: Τα παλαιά δίκτυα TN-S, TN-C, TT ή τα μικτά δίκτυα παραμένουν συχνά σε λειτουργία για δεκαετίες.
- Κανόνες δημόσιας ασφάλειας: Ορισμένες χώρες περιορίζουν τη χρήση συστημάτων PME/TN-C-S σε ειδικές τοποθεσίες λόγω του κινδύνου διακοπής του αγωγού PEN.
- Απαιτήσεις συνέχειας: Τα συστήματα IT επιλέγονται όταν η αποσύνδεση κατά το πρώτο σφάλμα δεν είναι επιθυμητή.
- Κόστος και κουλτούρα συντήρησης: Τα συστήματα που μειώνουν το κόστος των αγωγών ενδέχεται να απαιτούν αυστηρότερη πειθαρχία όσον αφορά τις ισοδυναμικές συνδέσεις και τους ελέγχους.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δύο χώρες με την ίδια ονομαστική τάση μπορούν να χρησιμοποιούν διαφορετικές προσεγγίσεις γείωσης, και γιατί μια χώρα μπορεί να περιλαμβάνει πολλά συστήματα γείωσης ανάλογα με την περιοχή, τον πάροχο κοινής ωφέλειας και τον τύπο της εγκατάστασης.
Παραδείγματα χωρών: Ηνωμένο Βασίλειο, Γαλλία, Γερμανία, Ινδία, Αυστραλία, ΗΠΑ και Μέση Ανατολή
Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει τυπικά πρότυπα και όχι νομικούς κανόνες. Τα συστήματα γείωσης ενδέχεται να διαφέρουν ανάλογα με τον πάροχο, την παλαιότητα του κτιρίου, τον τύπο της εγκατάστασης και τους τοπικούς κανονισμούς. Ακολουθείτε πάντα το ισχύον εθνικό πρότυπο ηλεκτρικών εγκαταστάσεων και τις απαιτήσεις του διαχειριστή του δικτύου διανομής.
| Χώρα ή περιοχή | Συνήθεις διατάξεις | Πρακτικές σημειώσεις |
|---|---|---|
| Ηνωμένο Βασίλειο | Το TN-C-S/PME συναντάται ευρέως, το TN-S σε παλαιότερες ή ειδικές παροχές, το TT σε αγροτικές περιοχές/εξωτερικά κτίρια/ειδικές περιπτώσεις | Η διάταξη γείωσης καταγράφεται συνήθως κατά τον έλεγχο. Το σύστημα TT απαιτεί συχνά προστασία από σφάλματα μέσω RCD, λόγω της υψηλότερης σύνθετης αντίστασης βρόχου σφάλματος. |
| Γαλλία | Το σύστημα TT χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλές δημόσιες παροχές χαμηλής τάσης· τα συστήματα TN και IT χρησιμοποιούνται επίσης σε ειδικές εγκαταστάσεις. | Η πρακτική του συστήματος TT καθιστά τον συντονισμό των RCD ιδιαίτερα σημαντικό. Βιομηχανικές εγκαταστάσεις ή εγκαταστάσεις με ιδιωτικό μετασχηματιστή ενδέχεται να χρησιμοποιούν άλλες διατάξεις. |
| Γερμανία | Τα συστήματα TN είναι κοινά σε πολλές εγκαταστάσεις· τα συστήματα TT και IT εμφανίζονται όπου απαιτείται από τον σχεδιασμό ή την εφαρμογή. | Η πρακτική DIN VDE και οι κανονισμοί των παρόχων καθορίζουν την τελική διάταξη. Το σύστημα IT χρησιμοποιείται σε ορισμένα ιατρικά και βιομηχανικά πλαίσια. |
| Ινδία | Συστήματα TN, TT και μικτές πρακτικές μπορούν να συναντηθούν ανάλογα με τον πάροχο, τη βιομηχανία, την περιοχή και τον τύπο της εγκατάστασης. | Μην υποθέτετε μια ενιαία εθνική διάταξη. Η επαλήθευση στο σημείο παροχής και η συμμόρφωση με τους τοπικούς κώδικες είναι απαραίτητες. |
| Αυστραλία / Νέα Ζηλανδία | Το σύστημα MEN χρησιμοποιείται ευρέως, ευρέως συγκρίσιμο με τις έννοιες του TN-C-S. | Οι κανόνες σύνδεσης ουδετέρου-γείωσης είναι θεμελιώδεις. Τοπικά πρότυπα όπως το AS/NZS 3000 διέπουν τις απαιτήσεις εγκατάστασης. |
| Ηνωμένες Πολιτείες | Η ορολογία του NEC διαφέρει από αυτή του IEC, αλλά η γειωμένη ουδετέρωση με σύνδεση στον εξοπλισμό παροχής είναι κοινή πρακτική. | Οι ΗΠΑ συνήθως δεν περιγράφουν συστήματα χρησιμοποιώντας τις ετικέτες TN/TT/IT στην καθημερινή πρακτική. Μην αντιστοιχίζετε τους όρους IEC μηχανικά χωρίς τεχνική αξιολόγηση. |
| Μέση Ανατολή | Τα συστήματα TN-S, TN-C-S, TT και ειδικές διατάξεις έργου ενδέχεται να χρησιμοποιηθούν ανάλογα με τα πρότυπα του παρόχου και του έργου. | Μεγάλα εμπορικά, βιομηχανικά έργα, έργα πετρελαίου και φυσικού αερίου, καθώς και έργα υποδομής, συχνά καθορίζουν ρητά τις διατάξεις γείωσης. |
Η ασφαλέστερη διατύπωση δεν είναι “αυτή η χώρα είναι πάντα TT” ή “αυτή η χώρα είναι πάντα TN-C-S”. Τα πραγματικά έργα πρέπει να επαληθεύουν τη διάταξη γείωσης στο σημείο παροχής, στα έγγραφα ηλεκτρολογικού σχεδιασμού και σε συνεννόηση με την τοπική αρχή ή τον πάροχο.
Πώς τα συστήματα γείωσης επηρεάζουν το ρεύμα σφάλματος και την προστασία.
Τα συστήματα γείωσης δεν είναι απλώς συμβάσεις ονοματολογίας. Μεταβάλλουν τον τρόπο ροής του ρεύματος σφάλματος και καθορίζουν ποια προστατευτική διάταξη μπορεί να αποζεύξει το κύκλωμα.
| Σύστημα | Διαδρομή ρεύματος σφάλματος | Τυπικό επίπεδο ρεύματος σφάλματος | Επιπτώσεις στην προστασία |
|---|---|---|---|
| TN-S | Μεταλλικός αγωγός προστασίας (PE) προς την πηγή | Συνήθως υψηλό | Οι μικροαυτόματοι (MCBs), οι ασφάλειες ή οι αυτόματοι διακόπτες ισχύος (MCCBs) μπορούν συχνά να εκκαθαρίσουν σφάλματα εάν η σύνθετη αντίσταση βρόχου είναι επαρκώς χαμηλή |
| TN-C | Συνδυασμένος αγωγός PEN | Συνήθως υψηλή, αλλά η ασφάλεια του αγωγού PEN είναι κρίσιμης σημασίας | Η συνέχεια του αγωγού PEN είναι απαραίτητη· η χρήση RCD στο τμήμα TN-C είναι περιορισμένη |
| TN-CS | Διαδρομή τροφοδοσίας PEN και στη συνέχεια διαχωρισμένος αγωγός PE μετά το σημείο διαχωρισμού | Συνήθως υψηλό | Αποτελεσματική εκκαθάριση σφαλμάτων, αλλά ο κίνδυνος διακοπής του αγωγού PEN πρέπει να αντιμετωπίζεται |
| TT | Τοπικό ηλεκτρόδιο γείωσης και διαδρομή μέσω του εδάφους | Συχνά χαμηλότερη | Τα RCD απαιτούνται συνήθως για την αυτόματη διακοπή τροφοδοσίας |
| IT | Δεν υπάρχει σταθερή διαδρομή επιστροφής σε περίπτωση πρώτου σφάλματος | Πολύ χαμηλή σε περίπτωση πρώτου σφάλματος | Η συσκευή παρακολούθησης μόνωσης (IMD) ειδοποιεί για το πρώτο σφάλμα· η προστασία από δεύτερο σφάλμα πρέπει να είναι σχεδιασμένη αναλόγως |
Συστήματα TN και Προστασία από Υπερένταση
Στα συστήματα TN, ο βρόχος σφάλματος προς τη γη είναι συνήθως μεταλλικός. Αυτό σημαίνει ότι ένα σφάλμα φάσης-γης μπορεί να δημιουργήσει επαρκές ρεύμα για την ενεργοποίηση ενός μικροαυτόματου (MCB), ενός αυτόματου διακόπτη ισχύος (MCCB) ή μιας ασφάλειας. Ο σχεδιασμός εξακολουθεί να εξαρτάται από την αντίσταση του βρόχου, το μήκος του αγωγού, την καμπύλη του διακόπτη, το επίπεδο σφάλματος και τις απαιτήσεις χρόνου αποζεύξεως.
Συστήματα TT και Προστασία με RCD
Στα συστήματα TT, η αντίσταση του βρόχου είναι συχνά πολύ υψηλή για να επιτρέψει στη συμβατική προστασία υπερέντασης να αποζεύξει γρήγορα κατά τη διάρκεια ενός σφάλματος γείωσης. Τα RCD καθίστανται η κύρια συσκευή προστασίας έναντι ηλεκτροπληξίας.
Αυτό επηρεάζει επίσης τις ανεπιθύμητες ενεργοποιήσεις. Εάν πολλά κυκλώματα με ρεύμα διαρροής τοποθετηθούν πίσω από ένα RCD, η συσσωρευμένη διαρροή μπορεί να πλησιάσει το όριο ενεργοποίησης. Το άρθρο της VIOX σχετικά με ρεύμα διαρροής έναντι υπολειπόμενου ρεύματος έναντι ρεύματος γείωσης επεξηγεί αυτό το όριο με περισσότερες λεπτομέρειες.
Συστήματα IT και Επιτήρηση Μόνωσης
Στα συστήματα IT, το πρώτο σφάλμα πρέπει να ανιχνεύεται, να εντοπίζεται και να αποκαθίσταται. Το σύστημα δεν πρέπει να λειτουργεί επ' αόριστον με ένα γνωστό πρώτο σφάλμα. Το δεύτερο σφάλμα μπορεί να δημιουργήσει επικίνδυνη κατάσταση και πρέπει να εκκαθαρίζεται από τις διατάξεις προστασίας σύμφωνα με τον σχεδιασμό.
Πίνακας Σύγκρισης Συστημάτων TN, TT και IT
| Χαρακτηριστικό γνώρισμα | Σύστημα TN | Σύστημα TT | Σύστημα IT |
|---|---|---|---|
| Γείωση πηγής | Ουδέτερος πηγής απευθείας γειωμένος | Ουδέτερος πηγής απευθείας γειωμένος | Πηγή απομονωμένη ή γειωμένη μέσω σύνθετης αντίστασης |
| Εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη εγκατάστασης | Σύνδεση με τη γείωση της πηγής μέσω αγωγού PE/PEN | Σύνδεση με τοπικό ηλεκτρόδιο γείωσης | Σύνδεση με τη γείωση, ενώ η πηγή είναι απομονωμένη/υψηλής σύνθετης αντίστασης |
| Κύρια διαδρομή σφάλματος | Μεταλλική διαδρομή επιστροφής | Διαδρομή επιστροφής μέσω εδάφους/γης | Περιορισμένη διαδρομή πρώτου σφάλματος |
| Ρεύμα σφάλματος | Συνήθως υψηλό | Συχνά χαμηλό | Χαμηλό κατά το πρώτο σφάλμα |
| Κύρια λογική προστασίας | Διατάξεις υπερέντασης και RCD όπου απαιτείται | Αυτόματη διακοπή τροφοδοσίας μέσω RCD | Επιτήρηση μόνωσης και προστασία από δεύτερο σφάλμα |
| Συνήθεις παραλλαγές | TN-S, TN-C, TN-C-S | TT | IT |
| Κύριο πλεονέκτημα | Αποτελεσματική εκκαθάριση σφαλμάτων | Μικρότερη εξάρτηση από τη διαδρομή PE του δικτύου | Συνέχεια παροχής μετά το πρώτο σφάλμα |
| Κύριο μέλημα | Αστοχία του αγωγού PEN σε συστήματα TN-C/TN-C-S, επαλήθευση σύνθετης αντίστασης βρόχου σφάλματος | Αντίσταση γείωσης, συντονισμός RCD | Το πρώτο σφάλμα πρέπει να ανιχνεύεται και να αποκαθίσταται |
| Τυπική χρήση | Οικιακή, εμπορική και βιομηχανική διανομή | Αγροτικές παροχές, εναέρια δίκτυα, εγκαταστάσεις χωρίς γείωση από το δίκτυο κοινής ωφέλειας | Νοσοκομεία, ορυχεία, πλοία, εργοστάσια επεξεργασίας, κρίσιμα συστήματα |
Συνήθεις Παρανοήσεις
Παρερμηνεία 1: Μια ράβδος γείωσης από μόνη της εκκαθαρίζει οποιοδήποτε σφάλμα
Ένα τοπικό ηλεκτρόδιο γείωσης δεν δημιουργεί αυτόματα επαρκές ρεύμα για την ενεργοποίηση ενός αυτόματου διακόπτη (MCB). Στα συστήματα TT, το ρεύμα σφάλματος μέσω του εδάφους ενδέχεται να είναι πολύ χαμηλό για να λειτουργήσει γρήγορα ένας MCB ή μια ασφάλεια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα RCD είναι καθοριστικά για την προστασία σε συστήματα TT.
Παρερμηνεία 2: Τα συστήματα TN-S και TN-C-S είναι τα ίδια
Δεν είναι τα ίδια. Το TN-S διατηρεί τον ουδέτερο και τον αγωγό προστασίας (PE) ξεχωριστά σε όλο το μήκος τους. Το TN-C-S χρησιμοποιεί έναν συνδυασμένο αγωγό PEN σε μέρος του συστήματος παροχής και στη συνέχεια διαχωρίζει τον N και τον PE στη συνέχεια. Αυτό το τμήμα PEN δημιουργεί ένα διαφορετικό προφίλ κινδύνου.
Παρερμηνεία 3: IT σημαίνει ότι ο εξοπλισμός δεν είναι γειωμένος
Το σύστημα IT δεν σημαίνει ότι τα εκτεθειμένα μεταλλικά μέρη παραμένουν ασύνδετα. Η πηγή είναι απομονωμένη ή γειωμένη μέσω σύνθετης αντίστασης, αλλά τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη παραμένουν συνδεδεμένα με τη γείωση προστασίας. Το σύστημα απαιτεί επίσης παρακολούθηση μόνωσης.
Παρερμηνεία 4: Το σύστημα TT είναι πάντα ασφαλέστερο από το TN
Το σύστημα TT αποφεύγει ορισμένους κινδύνους που σχετίζονται με τον αγωγό PEN, αλλά εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη λειτουργία του RCD, την ποιότητα του ηλεκτροδίου γείωσης και τον σωστό συντονισμό. Τα συστήματα TT με κακή συντήρηση μπορεί να είναι επικίνδυνα.
Παρερμηνεία 5: Τα RCD αντικαθιστούν τη γείωση
Τα RCD ανιχνεύουν την ανισορροπία και διακόπτουν την παροχή. Δεν αντικαθιστούν την προστατευτική ισοδυναμική σύνδεση, τη σωστή γείωση, τον σχεδιασμό του βρόχου σφάλματος ή τη διαστασιολόγηση των αγωγών.
Παρερμηνεία 6: Κάθε χώρα χρησιμοποιεί μόνο ένα σύστημα γείωσης
Οι περισσότερες χώρες εφαρμόζουν μικτές πρακτικές. Τα δίκτυα κοινής ωφέλειας, τα αγροτικά δίκτυα, οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις, τα νοσοκομεία, τα παλαιότερα κτίρια και οι νέες αναπτύξεις ενδέχεται να χρησιμοποιούν διαφορετικές διατάξεις.
ΣΥΧΝΈΣ ΕΡΩΤΉΣΕΙΣ
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των συστημάτων γείωσης TN, TT και IT;
Τα συστήματα TN συνδέουν τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη με τη γειωμένη πηγή τροφοδοσίας μέσω αγωγών προστασίας. Τα συστήματα TT χρησιμοποιούν τοπικό ηλεκτρόδιο γείωσης στην εγκατάσταση. Τα συστήματα IT απομονώνουν την τροφοδοσία από τη γη ή τη συνδέουν μέσω υψηλής σύνθετης αντίστασης, περιορίζοντας το ρεύμα πρώτου σφάλματος.
Τι σημαίνει TN-S;
TN-S σημαίνει ότι η πηγή τροφοδοσίας είναι γειωμένη, οι αγωγοί προστασίας της εγκατάστασης συνδέονται πίσω στη γείωση της πηγής και οι αγωγοί ουδετέρου και προστατευτικής γείωσης παραμένουν διαχωρισμένοι σε ολόκληρο το σύστημα.
Τι σημαίνει TN-C-S;
TN-C-S σημαίνει ότι οι λειτουργίες του ουδετέρου και της προστατευτικής γείωσης συνδυάζονται σε έναν αγωγό PEN για ένα μέρος του συστήματος τροφοδοσίας και στη συνέχεια διαχωρίζονται σε αγωγούς N και PE στην αρχή της εγκατάστασης ή στον εξοπλισμό παροχής.
Γιατί τα συστήματα TT προστατεύονται συνήθως από διακόπτες RCD;
Το ρεύμα σφάλματος γείωσης στα συστήματα TT επιστρέφει μέσω του τοπικού ηλεκτροδίου γείωσης και του εδάφους. Αυτή η σύνθετη αντίσταση είναι συχνά πολύ υψηλή για να ενεργοποιήσει γρήγορα έναν μικροαυτόματο διακόπτη (MCB) ή μια ασφάλεια, επομένως χρησιμοποιούνται RCD για την ανίχνευση του υπολειπόμενου ρεύματος και την αποσύνδεση του κυκλώματος.
Γιατί τα συστήματα IT χρησιμοποιούνται σε νοσοκομεία και κρίσιμες εγκαταστάσεις;
Τα συστήματα IT επιτρέπουν τον εντοπισμό του πρώτου σφάλματος γείωσης χωρίς άμεση αποσύνδεση. Αυτό είναι πολύτιμο όπου η συνέχεια της παροχής είναι κρίσιμη, όπως σε ιατρικούς χώρους ή κρίσιμες βιομηχανικές διεργασίες. Το πρώτο σφάλμα πρέπει ωστόσο να εντοπιστεί και να αποκατασταθεί.
Είναι το σύστημα TN-C-S το ίδιο με το PME ή το MEN;
Οι όροι PME και MEN είναι περιφερειακοί όροι που σχετίζονται ευρέως με τις έννοιες του TN-C-S, όπου ένας συνδυασμένος αγωγός ουδετέρου-γείωσης γειώνεται σε πολλαπλά σημεία και διαχωρίζεται στην εγκατάσταση. Οι ακριβείς κανόνες εξαρτώνται από τα εθνικά πρότυπα και τις πρακτικές των παρόχων ενέργειας.
Μπορεί ένας μικροαυτόματος (MCB) να προστατεύσει ένα σύστημα TT χωρίς τη χρήση διακόπτη διαρροής (RCD);
Σε πολλές εγκαταστάσεις TT, ένας μικροαυτόματος ή μια ασφάλεια από μόνα τους ενδέχεται να μην αποσυνδέσουν αρκετά γρήγορα σε περίπτωση σφάλματος γείωσης, επειδή το ρεύμα σφάλματος περιορίζεται από την αντίσταση του ηλεκτροδίου και του εδάφους. Η προστασία με RCD απαιτείται συνήθως για την αυτόματη αποσύνδεση.
Ποιο σύστημα γείωσης είναι το καλύτερο;
Δεν υπάρχει ένα παγκοσμίως καλύτερο σύστημα. Τα συστήματα TN, TT και IT επιλύουν διαφορετικά προβλήματα. Το TN είναι αποτελεσματικό για την εκκαθάριση σφαλμάτων, το TT είναι χρήσιμο όταν η διαδρομή γείωσης του παρόχου δεν παρέχεται ή δεν είναι κατάλληλη, και το IT επιλέγεται όταν η συνέχεια της παροχής κατά το πρώτο σφάλμα είναι σημαντική.
Πώς μπορώ να αναγνωρίσω το σύστημα γείωσης σε μια πραγματική εγκατάσταση;
Ελέγξτε τον εξοπλισμό παροχής, τη διάταξη σύνδεσης ουδετέρου-γείωσης, τη διαδρομή του αγωγού προστασίας (PE), το τοπικό ηλεκτρόδιο γείωσης, το πιστοποιητικό ελέγχου, τις πληροφορίες του διαχειριστή δικτύου διανομής και τα έγγραφα της τοπικής καλωδίωσης. Μην προσδιορίζετε το σύστημα μόνο από το χρώμα των καλωδίων.
Χρησιμοποιούν οι Ηνωμένες Πολιτείες συστήματα TN, TT ή IT;
Οι εγκαταστάσεις στις ΗΠΑ περιγράφονται συνήθως χρησιμοποιώντας την ορολογία γείωσης και σύνδεσης του NEC αντί για τις ετικέτες TN/TT/IT του IEC. Ορισμένες διατάξεις μπορούν να συγκριθούν εννοιολογικά, αλλά η αντιστοίχιση δεν είναι ακριβής. Χρησιμοποιήστε την ορολογία του NEC για εργασίες που αφορούν τον κώδικα των ΗΠΑ.
Πηγές και Πρότυπα που Αναφέρονται
- IEC 60364-1:2025 – Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις χαμηλής τάσης
- IET Wiring Matters – Ζητήματα γείωσης συστημάτων TT
- Οδηγός Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων – Χαρακτηριστικά των συστημάτων TT, TN και IT
- Bender – Τα συστήματα IT όπως αντικατοπτρίζονται στα πρότυπα
- Eaton – Βασικές αρχές ηλεκτρικής ασφάλειας σε εγκαταστάσεις χαμηλής τάσης
