Sistemi uzemljenja

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Skoči na: navigacija, pretraga

U sistemima za napajanje električnom energijom, sistem uzemljenja definiše električni potencijal provodnika u odnosu na provodnu površ Zemlje. Izbor sistema uzemljenja ima posledice po bezbednost ljudi i ima uticaj na elektromagnetnu usklađenost napajanja. Obratite pažnju da propisi o sistemima uzemljenja dosta variraju između raznih država .

Zaštitni (PE) provodnik obezbeđuje da sve izložene provodne površi imaju isti električni potencijal kao površ Zemlje, da bi se izbegao rizik od električnog udara ukoliko osoba dodirne elektroprovodne delove uređaja koji je doživeo kvar. Ovaj provodnik omogućava da se u slučaju kvara izolacije (električni kratki spoj), veoma velika struja, koja je opasna po život, proteče kroz prekostrujni zaštitni uređaj (osigurač, prekidač) koji isključuje napajanje .

Veza zaštitinog provodnika sa zemljom ima i druge uloge, sem zaštite od električnog udara. Nasuprot zaštitnoj ulozi provodnika, ispravno uzemljenje može imati tok struje kroz sebe i u toku normalnog (ispravnog) rada. To je, recimo, u slučajevima kada imamo uređaje kao što su prekostrujni odvodnik(ili odvodnik prenapona) i filter elektromagnetnih smetnji, neki tipovi antena i razni merni instrumenti. Uopšteno, zaštitno uzemljenje se koristi istovremeno kao i radno uzemljenje, iako to zahteva pažnju u nekim slučajevima.

Električna instalacija u domaćinstvu[uredi]

Postoje dva načina da se reši problem isključivanja napajanja kada provodnik pod naponom dođe u kontakt sa metalnom konstrukcijom uzemljenog uređaja : jedan je da se provodnikom direktno spoji kućno uzemljenje i distributivni transformator, čime se ostvaruje nisko omska otpornost uzemljenja (TN sistem). Kada se u ovom slučaju desi proboj izolacije, veoma velika struja će proteći topeći osigurač (ili okinuti automatski prekidač.

U drugom slučaju, gde se direktna veza ne koristi (TT sistem), otpor linije u kvaru prema distributivnom transformatoru je veliki da izazove prekostrujnu zaštitu (topljenje osigurača ili okidanje automatskog prekidača) da deluje. U takvom slučaju sklopka diferencijalne zaštite je zadužena za otkrivanje curenja struje prema zemlji i da reaguje i isključi napajanje ..

IEC terminologija[uredi]

International standard IEC 60364 podrazumeva da postoje tri grupe propisa o uzemljenju, i koje su označene sa dvoslovnim oznakama TN, TT, i IT.

Prvo slovo označava vezu između zemlje i izvora napajanja (generator ili transformator) :

T : direktna veza tačke uzemljenja sa zemljom (latinski: terra);

I : nema direktne veze sa zemljom, osim možda preko visoke impedanse

Drugo slovo predstavlja vezu između zemlje i štićenog uređaja :

T  : direktna veza sa zemljom, nezavisna od bilo koje druge veze uzemljenja u sistemu ;

N : veza prema zemlji kroz distributivnu mrežu .

TN mreža

U TN sistemu uzemljenja, jedna tačka na generatoru ili transformatoru je povezana sa zemljom, obično je to zvezdište trofaznog sistema. Kućište električnog uređaja je povezano sa zemljom preko ovog provodnika na transformator .

TN-Suzem.jpg

Provodnik koji se povezuje na izložene metalne površi potrošača, zove se zaštitni provodnik i označave se (PE ). Provodnik koji se povezuje se zvezdištem trofaznog sistema ili onaj koji vraća struju nazad kod monofaznog sistema, naziva se nulti vod, i obeležava se (N ). Tri varijante TN sistema se odlikuju sledećim:

TN−S  : PE i N su zasebni provodnici koji se međusobno povezuju samo na krajevima voda, odnosno blizu izvoru napajanja električnom energijom .

TN−C : Zajednički PEN provodnik vrši ulogu i PE i N provodnika .

TN−C−S : U delu sistema se koristi zajednički PEN provodnik, a u nekom delu se koristi svaki zasebno, odnosno razdovjeni PE i N provodnici. Primer ovog sistema je : zajednički PEN provodnik se dovodi od trafo stanice do stambene zgrade, dok se u zgradi koristi svaki zasebno, odnosno razdvajaju se PE i N provodnici, svaki za sebe.

TN-Suzem.jpg Tn-c.jpg Tn-c-s.jpg
TN-S: razdvojeni provodnici zaštitnog uzemljenja (PE) i nule (N) od transformatora do potrošača TN-C: zajednički provodnik PE i N od transformatora do potrošača TN-C-S : zajednički PEN provodnik od transformatora do stambene zgrade, ali u unutrašnjosti zgrade svaki zasebno

Moguće je da jedan transformator koristi oba tipa uzemljenja, TN-S i TN-CS. Na primer, zaštitni omotač podzemnog kabla zarđa, i prestane da dobro provodi uzemljenje, i tako potrošači koji sada imaju „loše uzemljenje“ prelaze u TN-CS sistem uzemljenja.

TT mreže[uredi]

U TT sistemima uzemljenja, veza zaštitnog uzemljenja potrošača obezbeđena je zasebnim provodnikom, nezavisnim od bilo kojeg vida uzemljenja kod izvora napajanja.

Tt-uyemljenje.jpg

IT mreže[uredi]

U IT sistemima uzemljenja, distribuciona mreža nema vezu prema zemlji uopšte, ili, ima preko veze visoke impedanse. U takvim sistemima, uređaj za merenje otpora izolacije vrši nadzor veličine impedanse .

Ituzem.jpg

Specifične osobine svih sistema uzemljenja[uredi]

Cene sistema

  • TN sistemi uzemljenja su jeftiniji na mestima gde se može obezbediti niskoomska otpornost zemljišta, odnosno niskoomska otpornost uzemljenja. Takvu vezu(ukopanu metalnu konstrukciju) zahtevaju i IT i TT sistemi.
  • TN-C ima prednost što ima jedan provodnik manje u odnosu na razdvojene N i PE provodnike. Međutim, do smanjenja rizika prekida nultog provodnika u ovom sistemu, potrebni su posebno kvalitetni provodnici.
  • TT mreže zahtevaju diferencijalnu zaštitu, veoma često skupu opremu za kvalitetno odabiranje selektivnosti delova mreže u kvaru.

Sigurnost

  • U TN sistemima, proboj izolacije vrlo verovatno će dovesti do kratkog spoja koji će izazavti reagovanje prekostrujne zaštite i isključiti napajanje električnom energijom. U Tt sistemima, obično je visoka impedansa uzemljenja pa se zaštita zasniva na reagovanju diferencijalne zaštite.
  • U TN-S i TT sistemima (i u TN-CS posle tačke razdvajanja), uređaj diferencijalne zaštite se može koristiti kao dodatna zaštita. U nedostatku greške, odnosno proboja, na instalaciji, jednačina struja glasi : I_{L1} + I_{L2} + I_{L3} + I_N = 0, i uređaj za diferencijalnu zaštitu neće reagovati sve dok se suma struja ne promeni i ne pređe prag (uobičajeno 10-500 mA). Proboj izolacije između L ili N i PE će okinuti uređaj diferencijalne zaštite sa velikom verovatnoćom.
  • U IT i TN-C mrežama, uređaj diferencijalne zaštite teško detektuje proboje izolacije. Takođe, u TN-C sistemima reagovali bi zbog još jednog diferencijalnog uređaja ugrađenog na drugoj lokaciji ili zbog uređaja koji za svoj rad zahtevaju tokove struja prema zemlji.
  • U nesimetričnim jednofaznim sistemima gde su uzemljenje i nula zajednički (TN-C, i delovi TN-CS sistema koji koriste zajednički nulti i provodnik uzemljenja ), ako postoji prekid u PEN provodniku, onda će svi delovi uzemljenog sistema iza mesta kvara biti na visokom potencijalu faze L. U nesimetričnim višefaznim sistemima, potencijal uzemaljenja će biti onaj sa najviše opterećenog linijskog napona. Zbog toga, TN-C veze se ne smeju povezivati preko utikača ili konektora ili savitljivih kablova, jer na njima postoji veća verovatnoća sa ne kvalitetnim povezivanjem. Takođe imamo i rizik od oštećenja kabla, što možemo izbeći upotrebom višestrukih provodnika ili češćim mestima povezivanja sa zemljom. Zbog rizika od gubitka nule, upotreba TN-CS sistema je zabranjena na brodovima i plovilima u Ujedinjenom Kraljevstvu.
  • U IT sistemima, mala je verovatnoća da se dogodi tok struje opasan po život kroz telo čoveka, koji je u dodiru sa zemljom, zato što ne postoji mala impedansa u ovom slučaju. Opet, prva greška izolacije može IT sistem pretvoriti u TN sistem, i onda bi druga greška izolacije mogla biti kobna. Još gore, u višefaznim sistemima, ako neki provodnik pod naponom dođe u dodir sa zemljom, izazvao bi da ostali provodnici imaju na sebi linijski napon pre nego fazni.
  • U TN-C i TN-CS sistemima, bilo koja veza izmeću zajedničkog PEN provodnika i zemlje, može imati napon (na mestu dodira)koji prevazilazi dozvoljene okvire, čak i u normalnim situacijama a još viši napon u slučaju prekida provodnika. Stoga, glavni provodnik za izjednačavanje potencijala se mora dimenzionisati prema ovim potrebama ; upotreba TN-CS nije preporučiva u benzinskim stanicama, gde imamo puno zakopanih metalnih predmeta i eksplozivnih gasova.
  • To je naročito važno kod nekih tipova telekomunikacione i merne opreme.
  • U TT sistemima, svaki potrošač ima svoju visokokvalitetne veze sa zemlje, i neće primetiti nikakve struje da maj biti uzrokovan drugim potrošačima na deljenoj PE line.

Propisi

  • U stambenim i poslovnim instalacijama u SAD i Kanadi, napajanje iz distributivnog transformatora koristi zajednički nulti i provodnik uzemljenja, ali u objektima se koriste razdvojeni. Nulti provodnik se mora uzemljiti samo pre glavnog prekidača objekta potrošača (ako postoji). Dodatna uzemljenja nultog provodnika u instalaciji potrošača su zabranjeni.
  • Za instalacije napona manjeg od 1.000 V, u United States National Electrical Code i Canadian electrical code zabranjuju upotrebu sustema uzemljenja koji koriste priključke uzemljenja iza glavnog prekidača. Izuzeci postoje u određenim slučajevima, kao što su: električni sušači za odeću i električni šporeti.
  • U Argentini, Francuskoj (TT) i Australiji (TN-CS), potrošači moraju da obezbede sopstveno uzemljenje objekata.

Primeri primene[uredi]

  • Većina modernih domova u Evropi koristi TN-C-S sistem uzemljenja.
  • Stariji stanovi u VB koriste TN-S sisteme, izvedene pomoću podzemnih kablova sa olovnim omotačima.
  • Svi objekti sa datumom gradnje starijim nego što je datum izmišljanja uređaja za diferencijalnu zaštitu, koriste TN-C sistem.
  • Laboratorije, medicinska postrojenja, gradilišta, mehaničarske radnje, i ostali objekti koji se mogu pomerati i premeštati, a koriste dizel agregate, koriste IT sistem uzemljenja obezbeđen preko izolacionog transformatora.

Takođe, TT sistemi se koriste na benzinskim stanicama.

Vidi još[uredi]

Literatura[uredi]

  • IEC 60364-1: Electrical installations of buildings — Part 1: Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions. International Electrotechnical Commission, Geneva.
  • Geoff Cronshaw: Earthing: Your questions answered. IEE Wiring Matters, Autumn 2005.
  • Merlin Gerin Guide, Section 2.3: Characteristics of TT, TN and IT systems.
  • John Whitfield: The Electricians Guide to the 16th Edition IEE Regulations, Section 5.2: Earthing systems, 5th edition.

Spoljašnje veze[uredi]

Vikiostava
Vikimedijina ostava ima još multimedijalnih datoteka vezanih za: Sistemi uzemljenja