A kisfeszültségű áramelosztó földelési rendszereket három típusra osztják: informatikai rendszerre, TT rendszerre és TN rendszerre, és ez a három földelési módszer nagyon könnyen összetéveszthető. Ma átfogóan e három rendszer tartalmáról fogok beszélni, remélve, hogy mindenkinek hasznos leszek.
1. Meghatározás
A jelenlegi nemzeti szabvány "Kisfeszültségű elosztási tervezési kód" (GB50054) szerint a kisfeszültségű elosztórendszereknek három földelési formája létezik, nevezetesen IT-rendszer, TT-rendszer és TN-rendszer.
(1). Az első betű a tápcsatlakozó és a föld közötti kapcsolatot jelzi.
T-A teljesítménytranszformátor nullapontja közvetlenül csatlakozik a földhöz.
I-A teljesítménytranszformátor nullapontja földeletlen vagy nagy impedancián keresztül van földelve.
(2) A második betű az elektromos eszköz szabadon lévő vezető részei és a föld közötti kapcsolatot jelöli.
T - Az elektromos berendezések szabadon hagyott vezető részei közvetlenül a földeléssel vannak összekötve egy olyan ponton, amely elektromosan független a tápcsatlakozó földelési pontjától.
N-Az elektromos berendezés szabadon álló vezető részei közvetlen elektromos csatlakozással rendelkeznek a tápcsatlakozó földelési pontjához.
Ezután S: a védővonal (PE vonal) és a semleges vonal (N vonal) teljesen elválik; C: a védővonalat és a semleges vonalat egyesítik; CS: az alkatrész egybe van építve, a rész pedig szét van választva;
2. Átfogó elemzés
1.IT rendszer
(1) Informatikai rendszer olyan rendszer, amelyben a tápegység nullapontja nincs földelve, és a villamos berendezés szabadon álló vezető részei közvetlenül földelve vannak. Az informatikai rendszerek rendelkezhetnek semleges vezetékekkel, de az IEC nyomatékosan javasolja, hogy ne állítsák be ezeket. Mert ha nulla vonal van beállítva, és az informatikai rendszerben az N vonal bármely pontján földzárlat lép fel, akkor a rendszer többé nem lesz informatikai rendszer.
kép
Informatikai rendszer kapcsolási rajza
(2) A teljesítménytranszformátor nullapontja nincs földelve (vagy nagy impedancián keresztül), míg az elektromos berendezés burkolata védőföldelést alkalmaz.
kép
Alkalmas olyan helyekre, ahol rossz a környezeti feltételek és hajlamosak egyfázisú földelésre vagy tűz- és robbanásveszélyre, például 10KV és 35KV nagyfeszültségű rendszerek, valamint néhány kisfeszültségű tápegység bányákban és földalatti bányákban.
Megjegyzés: Az informatikai rendszerekben, amikor egyfázisú földzárlat lép fel az elektromos berendezésekben, az emberi testen átfolyó áram főként kapacitív áram. Normál körülmények között ez az áram nem nagy, de ha az elektromos hálózat szigetelési szilárdsága jelentősen csökken, ez az áram veszélyes szintre emelkedhet.
kép
Az informatikai rendszer jellemzői:
Amikor az első földzárlat fellép az informatikai rendszerben, az csak a nem hibamentes kapacitív áram a földhöz. Az értéke nagyon kicsi. A szabadon álló vezető rész feszültsége a földhöz képest nem haladja meg az 50 V-ot. Az áramellátás folyamatosságának biztosítása érdekében nincs szükség a hibaáramkör azonnali leállítására; - Előfordulás Földzárlat esetén a föld feszültsége 1,73-szorosára nő; - 220A V terhelést lecsökkentő transzformátorral kell felszerelni, vagy kizárólag a rendszeren kívüli tápegységről kell táplálni; - Szereljen fel szigetelésfigyelőt. Felhasználási hely: magasak az áramellátás folytonossági követelményei, mint például a vészhelyzeti áramellátás, kórházi műtő stb.
Ha a tápegység távolsága nem túl hosszú, az IT tápellátási rendszer magas tápellátási megbízhatósággal és jó biztonsággal rendelkezik. Általában olyan helyeken használják, ahol az áramszünet nem megengedett, vagy ahol szigorúan megkövetelik a folyamatos áramellátást, például elektromos acélgyártás, nagy kórházak műtői, földalatti bányák stb. A földalatti bányák áramellátási feltételei viszonylag rosszak, ill. a kábelek érzékenyek a nedvességre.
Informatikai áramellátó rendszer használata esetén, ha a tápegység nullapontja nincs is földelve, a berendezés szivárgása után az egyfázisú földelési szivárgási áram kicsi lesz, és nem rontja meg a tápfeszültség egyensúlyát, így biztonságosabb, mint a tápegység földelt nullapontjával rendelkező rendszer. Ha azonban nagy táptávolságon keresztül használják, a tápvezeték földhöz viszonyított elosztott kapacitását nem lehet figyelmen kívül hagyni.
Ha a terhelésben rövidzárlati hiba lép fel, vagy az áramszivárgás a berendezés héjának felvillanyozását okozza, a szivárgó áram áramkört képez a földön keresztül, és a védőberendezés nem feltétlenül működik, ami veszélyes. Csak akkor biztonságosabb, ha a tápegység távolsága nem túl hosszú. Ez az áramellátási mód ritka az építkezéseken.
2.TT rendszer
(1) A TT rendszer olyan rendszer, amelyben a tápegység nullapontja közvetlenül földelve van, és a villamos berendezés szabadon álló vezető részei is közvetlenül földeltek. Általában a tápegység nullapontjának földelését munkaföldelésnek, a berendezés szabadon lévő vezetőképes részeinek földelését védőföldelésnek nevezik.
Egy TT rendszerben ennek a két földnek függetlennek kell lennie egymástól. A berendezés földelése lehet, hogy minden berendezésnek van saját független földelője, vagy több berendezés is osztozhat egy földelőeszközön.
kép
TT rendszer kapcsolási rajza
(2) A teljesítménytranszformátor nullapontja földelve van, és az elektromos berendezés burkolata védőföldelést alkalmaz. Fémhéja közvetlenül olyan földelési szinten van földelve, amelynek semmi köze a tápegység kivezetésének földelési pontjához, amelyet védőföldelésnek vagy földelési rendszernek neveznek.
kép
A TT rendszer fő előnyei:
(a) Elnyomhatja a kisfeszültségű elektromos hálózatban fellépő túlfeszültséget, amikor a nagyfeszültségű vezetékeket kisfeszültségű vezetékekhez csatlakoztatják, vagy az elosztótranszformátorok kis- és nagyfeszültségű tekercsei között szigetelés meghibásodik.
(b) Bizonyos szivárgási képességgel rendelkezik a kisfeszültségű elektromos hálózat villámgyors túlfeszültsége ellen.
(c) A nem földelt kisfeszültségű elektromos készülékekkel összehasonlítva, amikor egy elektromos készülék héjütközési balesetet szenved, csökkenthető a héj feszültsége a földeléssel szemben, csökkentve ezzel a személyi áramütés kockázatát.
(d) Mivel egyfázisú földelésekor a testáram viszonylag nagy, a védőberendezés (szivárgásvédő) megbízhatóan tud működni, és a hiba időben kiküszöbölhető.
(e) Az egyfázisú földelt hibapont alacsony feszültséggel és nagy hibaárammal rendelkezik, ami miatt a szivárgásvédő gyorsan megszakítja az áramellátást, ami segít megelőzni az áramütéses baleseteket.
(f) A PT vezeték nem csatlakozik a nulla vezetékhez. A vezeték telepítése áttekinthető és intuitív, és nem áll fenn a rossz vezetékezés okozta balesetveszély. Azok a nagy építkezések, ahol egyszerre több építőipari egység építkezik, a PT vonalakat szeletekben és egységekben lehet felállítani. Elősegíti a biztonságos energiagazdálkodást és takarékos vezetékhasználatot.
(g) Nincs szükség ismételt földelővezetékek eltemetésére az egyes elektromos berendezések alá, ami megtakaríthatja a földelővezetékek betemetésének költségeit. Ezenkívül javíthatja a földelő vezetékek minőségét, és biztosíthatja, hogy a földelési ellenállás kisebb vagy egyenlő legyen, mint 10 Ω, ezáltal megbízhatóbbá teszi az elektromos biztonsági védelmet.
A TT rendszer fő hátrányai a következők:
(a) Ha villámcsapás éri a kis- és nagyfeszültségű vezetékeket, az elosztótranszformátorban előre és hátra konverziós túlfeszültség léphet fel.
(b) A kisfeszültségű elektromos készülékházak földelésének védőhatása nem olyan jó, mint az informatikai rendszereké.
(c) Ha az elektromos berendezés fémhéja fel van töltve (a fázisvezeték nekiütközik a héjnak, vagy a berendezés szigetelése megsérül és szivárog), a földelésvédelem révén az áramütés veszélye jelentősen csökkenthető. Előfordulhat azonban, hogy a kisfeszültségű megszakító (automatikus kapcsoló) nem kapcsol ki, így a szivárgó berendezés héjának földre eső feszültsége magasabb lesz, mint a biztonságos feszültség, ami veszélyes feszültség.
(d) Ha a szivárgási áram viszonylag kicsi, még ha van is biztosíték, előfordulhat, hogy nem tud kiolvadni, ezért a védelemhez szivárgásvédőre van szükség, így nehéz a TT rendszert népszerűsíteni.
(e) A TT rendszer földelő berendezése sok acélt fogyaszt, és nehezen újrahasznosítható, időt és anyagokat emészt fel.
A TT rendszer alkalmazásai:
A TT rendszerben, mivel a földelő berendezés a berendezés közelében található, kicsi a valószínűsége annak, hogy a PE vezeték megszakad, és könnyen felfedezhető.
Amikor a TT rendszer berendezése normál működésben van, a héj nem töltődik. Hiba esetén a héj magas potenciálja nem kerül át a teljes rendszerre a PE vonal mentén. Ezért a TT rendszer alkalmas feszültségérzékeny adatfeldolgozó berendezések és precíziós elektronikus berendezések táplálására, és előnyei vannak olyan veszélyes helyeken, mint például robbanás és tűzveszély.
A TT rendszer jelentősen csökkentheti a szivárgó berendezések hibafeszültségét, de általában nem tudja biztonságos tartományra csökkenteni. Ezért a TT rendszer alkalmazásakor szivárgásvédelmi vagy túláramvédelmi berendezést kell beépíteni, és az előbbit részesítjük előnyben.
A TT rendszert elsősorban kisfeszültségű felhasználók számára használják, vagyis olyan kis felhasználók számára, akik nincsenek felszerelve elosztó transzformátorral és kívülről vezetik be a kisfeszültségű áramot.
3. TN rendszer
A TN rendszer olyan rendszer, amelyben a tápegység nullapontja közvetlenül földelve van, és a berendezés szabadon álló vezető részei közvetlenül elektromosan kapcsolódnak a tápegység nullapontjához.
A TN rendszerben az összes elektromos berendezés szabadon lévő vezetőképes részei a védővezetékhez vannak kötve, és a tápegység földelési pontjához csatlakoznak, amely általában az áramelosztó rendszer semleges pontja.
A TN rendszer áramellátó rendszerének van egy pontja, amely közvetlenül földelt, és a villanyszerelés szabadon álló vezető részei erre a pontra csatlakoznak védővezetőn keresztül.
A TN rendszer általában háromfázisú elektromos hálózat, földelt nullaponttal. Jellemzője, hogy az elektromos berendezés szabadon álló vezető része közvetlenül kapcsolódik a rendszer földelési pontjához. Amikor a héj ütközése miatt rövidzárlat lép fel, a rövidzárlati áram zárt hurkot képez a fémhuzalon keresztül. Fémes egyfázisú rövidzárlat jön létre, ami elég nagy rövidzárlati áramot hoz létre ahhoz, hogy a védőberendezés megbízhatóan működjön és a hiba megszűnjön.
Ha a működő N nullavezeték többszörösen földelődik, és a ház rövidre záródik, az áram egy része az ismételt földelési pontra terelhető, ami a védőberendezés megbízható működését vagy megtagadását okozza, ami felerősíti a hibát.
A TN rendszerben, azaz a háromfázisú ötvezetékes rendszerben az N vezeték és a PE vezeték külön van lefektetve és egymástól szigetelve. Ugyanakkor a PE vezeték az N vezeték helyett az elektromos berendezés burkolatához csatlakozik. Ezért mi a leginkább a PE-vezeték potenciálja aggaszt bennünket, nem az N-vonal potenciálja, tehát az áramkör ismételt földelése nem jelenti az N vonal ismételt földelését.
Ha a PE vezeték és az N vezeték együtt van földelve, mivel a PE vezeték és az N vezeték az ismételt földelési ponton csatlakozik, nincs különbség a PE vezeték és az N vezeték között a vezetékezésben az ismételt földelési pont és a elosztó transzformátor munkaföldelési pont. A semleges vezeték áramát az N vonal és a PE vezeték osztja meg, és az áram egy része az ismételt földelési ponton keresztül jut el. Mivel úgy tekinthető, hogy az ismételt földelési pont előtt nincs PE vezeték, ezért csak az eredeti PE vezetékből és az N vonalból álló PEN vonal van párhuzamosan. Az eredeti TN-S rendszer előnyei elvesznek, így a PE vonalat és az N vonalat nem lehet közösen földelni.
A TN rendszerben három formára oszlik: TN-S rendszerre, TN-C rendszerre és TN-CS rendszerre aszerint, hogy a védő semleges vezeték el van-e választva a működő semleges vezetéktől.
(1), TN-C rendszer
kép
TN-C rendszer kapcsolási rajza
(1) A TN-C rendszerben a PE vonal és az N vonal funkciói kombinálva vannak, és a PEN vezetéknek nevezett vezető vállalja mindkettő funkcióját. Az elektromos berendezéseknél a PEN vezeték mind a terhelés nullapontjához, mind a berendezés szabadon álló vezető részeihez csatlakozik. A benne rejlő műszaki hátrányok miatt ma már ritkán használják, különösen a polgári áramelosztásban, ahol a TN-C rendszer használata alapvetően tilos.
(2) A teljesítménytranszformátor nullapontja földelve van, és a védő nullavezeték (PE) és a működő nullavezeték (N) megosztott (a továbbiakban: PEN), amelyet háromfázisú négyvezetékes rendszernek neveznek. Ezek közül a semleges vonal (N vonal) szerepe:
Az egyiket fázisfeszültség biztosítására használják;
A második a kiegyensúlyozatlan áram vezetésére szolgál;
A harmadik a nullapont feszültségeltolásának csökkentése.
kép
A TN-C rendszer jellemzői:
(a) Amikor a berendezés héja fel van töltve, a nulla csatlakozású védelmi rendszer a szivárgási áramot rövidzárlati árammá növelheti. Valójában ez egyfázisú földzárlati hiba. A biztosíték kiolvad, vagy az automata kapcsoló kiold, lekapcsolva a hibás berendezés áramellátását, ami biztonságosabb.
(b) A TN-C rendszer csak akkor alkalmazható, ha a háromfázisú terhelés alapvetően kiegyensúlyozott. Ha a háromfázisú terhelés kiegyensúlyozatlan, akkor a működő nullavezetéken kiegyensúlyozatlan áram, a földön pedig feszültség lesz, így a védővezetékre csatlakoztatott elektromos berendezés fémje A héj bizonyos feszültséggel rendelkezik.
(c) Ha a működő nullavezetéket leválasztják, a nulla védővezetékre csatlakoztatott feszültség alatt álló berendezés héja töltődik.
(d) Ha a tápegység fázisvezetéke földelve van, a berendezés héjának potenciálja megnő, ami a nulla vezeték veszélyes potenciáljának terjedését okozza.
(e) Ha a TN-C rendszer fővezetékén szivárgási megszakítót használ, el kell távolítani a működő nullavezeték mögötti összes nagy teherbírású földelést, különben a szivárgáskapcsoló nem tud zárni, és minden ismételt földelést a működő nullavezeték mögött. el kell távolítani, ellenkező esetben a szivárgáskapcsoló A kaput nem lehet bezárni, és a működő nullavezetéket semmilyen körülmények között nem lehet leválasztani. Ezért a gyakorlatban a működő nullavezeték csak a szivárgási megszakító felső oldalán többszörösen földelhető.
(f) Ha a háromfázisú terhelés kiegyensúlyozatlan, a semleges vezetéken kiegyensúlyozatlan áram, a nulla vezeték és a föld között pedig feszültség jelenik meg. A semleges vezeték megérintése áramütést okozhat.
(g) A szivárgásvédelmi kapcsolón áthaladó nullavezeték csak működő nullavezetékként használható, és nem használható elektromos berendezések védő nullavezetékeként. Ezt a szivárgáskapcsoló működési elve határozza meg.
(h) Szigorúan tilos kétpólusú szivárgásvédelmi kapcsolóhoz csatlakoztatott egyfázisú elektromos berendezéseket, például fémhéjának TN-C rendszerben használt védő nullavezetékét az áramkör működő nullavezetékéhez csatlakoztatni. , sem csatlakoztatni tilos A szivárgásvédelmi kapcsoló előtti PEN vezeték könnyen félrecsatlakozik használat közben.
(i) Az ismételt földelő berendezés csatlakozó vezetékét szigorúan tilos a szivárgáskapcsolón átmenő működő nullavezetékhez csatlakoztatni.
(2), TN-S rendszer
kép
TN-S rendszer kapcsolási rajza
(1) A TN-S rendszer N nullavonala megegyezik a TT rendszerével. A TT rendszertől eltérően az elektromos berendezés szabadon álló vezető része a PE vezetéken keresztül csatlakozik a tápegység nulla pontjához, és megosztja a földelt testet a rendszer nullapontjával, ahelyett, hogy a saját dedikált földelt testéhez csatlakozna. , semleges vonal (N vonal) Különálló a védővonaltól (PE vonal).
A TN-S rendszer legnagyobb jellemzője, hogy miután a rendszer nullapontján az N és a PE vezeték szétválik, már nem lehet elektromos csatlakozás. Ha ez az állapot megszűnik, a TN-S rendszer többé nem jön létre.
(2) Teljesen válassza szét a működő nullavezetéket és a védő nullavezetéket, ezzel kiküszöbölve a TN-C táprendszer hiányosságait, így a TN-C rendszert már nem használják az építkezésen.
TN-S rendszer Ebben a rendszerben az N működő nullavezeték és a PE védő nullavezeték teljesen el van választva a tápvég nullapontjától. Ezt a rendszert általában háromfázisú ötvezetékes rendszernek nevezik.
kép
Amikor az elektromos berendezés fázisvezetéke hozzáütközik a héjhoz, és közvetlenül rövidre zárják, egy túláramvédő segítségével meg lehet szakítani az áramellátást.
Ha az N vonal le van választva, például a háromfázisú terhelés kiegyensúlyozatlan, a semleges pont potenciálja nő, de a héjnak nincs potenciálja, és a PE vezetéknek sincs potenciálja;
A PE vezeték elejét és végét a TN-S rendszerben ismételten földelni kell, hogy csökkentsük a PE vezetékszakadás kockázatát.
A TN-S rendszer ipari vállalkozások és nagy polgári épületek számára alkalmas.
Jelenleg azok az építkezések, ahol egyetlen transzformátort használnak az áramellátásra, vagy amelyeknek az építési területhez közel vannak a teljesítményátalakító és -elosztó állomásai, alapvetően a TN-S rendszert használják. A fokozatos szivárgásvédelemmel együtt valóban szerepet játszott az építési villamos energia biztonságának biztosításában.
A TN-S rendszer jellemzői:
(a) Amikor a rendszer normálisan működik, nincs áram a dedikált védővezetéken, de a működő nullavezetéken aszimmetrikus áram van. A PE vezeték és a föld között nincs feszültség, így az elektromos berendezések fémhéjának nulla védelme a speciális PE védővezetékre csatlakozik, amely biztonságos és megbízható.
(b) A működő nullavezetéket csak egyfázisú világítási terhelési áramkörként használják.
(c) A PE speciális védővezetéket nem szabad leválasztani, és nem szabad belépni a szivárgáskapcsolóba.
(d) A fővezetékeken szivárgásvédők kerülnek alkalmazásra, így a TN-S rendszer tápellátási fővezetékeire is szivárgásvédő szerelhető.
(e) A TN-S áramellátó rendszer biztonságos és megbízható, és alkalmas alacsony feszültségű áramellátó rendszerekhez, például ipari és polgári épületekhez.
(f) Védje a semleges vezetéket. A PE vezetéket egyáltalán nem szabad leválasztani, és a szivárgáskapcsolóba sem léphet be.
(g) Az ugyanabban az elektromos rendszerben lévő elektromos berendezéseket semmiképpen sem szabad részben földelni és részben nullára csatlakoztatni. Ellenkező esetben, ha a védőföldelő berendezés szivárog, a nullapont földelő vezetékének potenciálja megemelkedik, ami minden védőföldelésű berendezés héját feltölti.
(h) A védő nulla PE vezeték anyag- és csatlakozási követelményei: a védő nulla vezeték keresztmetszete nem lehet kisebb, mint a működő nulla vezeték keresztmetszete, és sárga/zöld kétszínű vezetéket kell használni. . Az elektromos berendezéshez csatlakoztatott védő nullavezetéknek legalább 2,5 mm2 keresztmetszetű, szigetelt, sodrott rézvezetéknek kell lennie.
A védő nullavezetéket és az elektromos berendezéseket megbízható csatlakozásokkal, például réz orrokkal kell összekötni, és nem szabad zsanérokat használni; az elektromos berendezések sorkapcsait horganyzott vagy korróziógátló zsírral kell bevonni. A védő nullavezetéket az elosztódobozban lévő kapocstáblán keresztül kell bekötni, és nem szabad más helyen használni. Megjelenik a csatlakozó.
(3) TN-CS rendszer
kép
TN-CS rendszer kapcsolási rajza
(1), TN-CS
A rendszer a TN-C rendszer és a TN-S rendszer kombinációja. A TN-CS rendszerben a tápegységtől származó szakasz a TN-C rendszert használja. Mivel ebben a részben nincs elektromos berendezés, csak az elektromos energia továbbítását tölti be. Az elektromos terhelés közelében egy bizonyos ponton az EN vezeték külön N és PE vezetéket képez. Ettől kezdve a rendszer egyenértékű a TN-S rendszerrel.
(2) A teljes rendszerben a működő nullavezeték és a védelmi nullavezeték részben megosztott. Ez a rendszer egy helyi háromfázisú ötvezetékes rendszer. Az első rész a TN-C rendszer, a második rész a TN-S rendszer. Az interfész az N vonal és a PE vonal csatlakozási pontján található.
kép
Amikor egyfázisú ütközés következik be az elektromos berendezésekben, ugyanúgy, mint a TN-S rendszerben
Ha az N vonal le van választva, a hiba megegyezik a TN-S rendszer hibájával.
A TN-CS rendszerben a PEN-t többször kell földelni, de az N vezetéket nem szabad ismételten földelni. A PE vezetékkel csatlakoztatott berendezés héja normál működés közben soha nem töltődik, így a TN-CS rendszer javítja a kezelők és a berendezések biztonságát. Általában a TN-CS rendszert az építkezésen alkalmazzák, ha a transzformátor távol van a helyszíntől, vagy nincs építésspecifikus transzformátor.
A TN-CS rendszer jellemzői:
(a) A TN-CS rendszer csökkentheti a feszültséget a motorház és a föld között, de nem tudja teljesen megszüntetni ezt a feszültséget. Ennek a feszültségnek a mérete a terhelési egyensúlyhiánytól és a vezeték hosszától függ. Szükséges, hogy a terhelés kiegyensúlyozatlan árama ne legyen túl nagy, és a PE vezetéket többször kell földelni.
(b) A PE vezetékek semmilyen körülmények között nem léphetnek be a szivárgásvédőbe, mert a vezeték végén lévő szivárgásvédő működése az első szakasz szivárgásvédőjének leoldását és nagymértékű áramszünetet okoz.
(c) Kivéve a PE vezetéket, amelyet a fődoboznál kell az N vonalhoz csatlakoztatni, az N vonalat és a PE vezetéket semmilyen más aldobozhoz nem szabad csatlakoztatni. Tilos kapcsolót vagy biztosítékot felszerelni a PE vezetékre.
Valójában a TN-CS rendszer a TN-C rendszer módosítása. Ha a háromfázisú transzformátor jó földelési állapotban van, és a háromfázisú terhelés viszonylag kiegyensúlyozott, a TN-CS rendszer jó eredményeket mutat az építési energiafogyasztás gyakorlatában. Ha azonban a háromfázisú terhelés kiegyensúlyozatlan, és az építkezésen külön táptranszformátor található, a TN-S tápegységet kell használni.
