Der Unterschied zwischen TT- und TN-Erdschutz

In elektrischen Energieversorgungssystemen ist die Erdung (Grounding) ein entscheidendes Maßnahme zur Sicherstellung der Sicherheit von elektrischen Geräten und des Personals. Abhängig davon, wie der neutrale Punkt der Stromquelle und die freigelegten leitfähigen Teile (wie Metallgehäuse) der elektrischen Ausrüstung mit dem Boden verbunden sind, können Energieversorgungssysteme in verschiedene Typen unterteilt werden. Die beiden häufigsten Arten sind TN-Systeme und TT-Systeme. Die Hauptunterschiede zwischen diesen Systemen liegen in der Art und Weise, wie der neutrale Punkt der Stromquelle geerdet wird, und wie die freigelegten leitfähigen Teile der Ausrüstung mit der Erde verbunden sind.

1. TN-System

Definition: In einem TN-System ist der neutrale Punkt der Stromquelle direkt geerdet, und die freigelegten leitfähigen Teile der elektrischen Ausrüstung sind über einen Schutzleiter (PE-Leitung) mit dem Erdungssystem der Stromquelle verbunden. Das "T" in TN steht für die direkte Erdung des neutralen Punktes der Stromquelle, während das "N" darauf hinweist, dass die freigelegten leitfähigen Teile der Ausrüstung über einen Schutzleiter mit dem Erdungssystem der Stromquelle verbunden sind.

1.1 TN-C-System

Merkmale: In einem TN-C-System sind der neutrale Leiter (N-Leitung) und der Schutzleiter (PE-Leitung) zu einem einzigen Leiter, dem PEN-Leiter, kombiniert. Der PEN-Leiter dient sowohl als Rückführweg für Arbeitsströme als auch als Schutzerdung.

Vorteile:

• Einfache Struktur und geringere Kosten.

• Geeignet für kleine Verteilungssysteme oder temporäre Stromanwendungen.

Nachteile:

• Wenn der PEN-Leiter bricht, verlieren alle Geräte ihren Erdungsschutz, was eine Sicherheitsgefahr darstellt.

• Durch die gemeinsame Nutzung des PEN-Leiters für Arbeits- und Erdungsströme können Spannungsschwankungen auftreten, die die Leistung der Geräte beeinträchtigen.

1.2 TN-S-System

Merkmale: In einem TN-S-System sind der neutrale Leiter (N-Leitung) und der Schutzleiter (PE-Leitung) vollständig getrennt. Der N-Leiter wird nur für den Rückführweg von Arbeitsströmen verwendet, während der PE-Leiter ausschließlich für den Erdungsschutz vorgesehen ist.

Vorteile:

• Hohe Sicherheit: Selbst wenn der N-Leiter bricht, bleibt der PE-Leiter intakt und gewährleistet den ständigen Schutz der Geräte.

• Bessere Spannungsstabilität: Da der N-Leiter und der PE-Leiter getrennt sind, gibt es keine Störungen durch Arbeitsströme auf dem PE-Leiter.

• Geeignet für industrielle, kommerzielle und wohngebäudetechnische Anwendungen mit größeren Verteilungssystemen.

Nachteile:

Höhere Kosten im Vergleich zu TN-C-Systemen, da ein zusätzlicher PE-Leiter erforderlich ist.

1.3 TN-C-S-System

Merkmale: Ein TN-C-S-System ist ein hybrides System, bei dem ein Teil des Systems eine TN-C-Konfiguration verwendet und ein anderer Teil eine TN-S-Konfiguration. In der Regel wird auf der Seite der Stromquelle ein TN-C-System verwendet, und am Benutzerende wird der PEN-Leiter in separate N- und PE-Leiter geteilt.

Vorteile:

• Geringere Kosten im Vergleich zu einem vollständigen TN-S-System, geeignet für mittelgroße Verteilungssysteme.

• Am Benutzerende verbessert die Trennung von N- und PE-Leitern die Sicherheit.

Nachteile:

Wenn der PEN-Leiter vor dem Trennungspunkt bricht, kann dies die Sicherheit des gesamten Systems beeinträchtigen.

2. TT-System

Definition: In einem TT-System ist der neutrale Punkt der Stromquelle direkt geerdet, und die freigelegten leitfähigen Teile der elektrischen Ausrüstung sind über unabhängige Erdungselektroden mit der Erde verbunden. Die beiden "T"s in TT stehen für die direkte Erdung des neutralen Punktes der Stromquelle und die unabhängige Erdung der freigelegten leitfähigen Teile der Ausrüstung.

2.1 Merkmale

Erdung der Stromquelle: Der neutrale Punkt der Stromquelle ist direkt geerdet, um ein Referenzpotential herzustellen.

Erdung der Ausrüstung: Jedes elektrische Gerät hat seine eigene unabhängige Erdungselektrode, die direkt mit der Erde verbunden ist, anstatt über einen Schutzleiter mit dem Erdungssystem der Stromquelle verbunden zu sein.

Schutzmechanismus: Wenn ein Gerät einen Leckstrom erleidet, fließt der Strom durch die Erdungselektrode des Geräts in die Erde, was einen Kurzschlussstrom erzeugt, der den Schalter oder den Sicherung auslösen und die Stromversorgung trennen, um die Ausrüstung und das Personal zu schützen.

2.2 Vorteile

• Hohe Unabhängigkeit: Jedes Gerät hat seine eigene unabhängige Erdung, so dass bei Fehlfunktion der Erdung eines Geräts die Erdung der anderen Geräte weiterhin wirksam bleibt.

• Geeignet für dezentralisierte Stromversorgung: Das TT-System ist besonders für ländliche Gebiete, Bauernhöfe, temporäre Gebäude und andere dezentralisierte Stromversorgungsszenarien geeignet, in denen die Ausrüstung weit verteilt ist und eine einheitliche Erdungsnetzwerk schwer zu implementieren ist.

• Gute Fehlerisolierung: Wenn ein Gerät versagt, werden die Erdungssysteme der anderen Geräte nicht beeinflusst, was den Fehlerbereich einschränkt.

2.3 Nachteile

• Hohe Anforderungen an den Erdwiderstand: Um sicherzustellen, dass Reststromgeräte (RCDs oder RCCBs) zuverlässig arbeiten, muss der Erdwiderstand jedes Geräts sehr niedrig sein (typischerweise weniger als 10Ω), was die Installation komplexer und teurer macht.

• Spannungsschwankungen: Da jedes Gerät eine unabhängige Erdung hat, kann bei gleichzeitigen Leckströmen mehrerer Geräte das Erdungspotential ansteigen und die Funktion anderer Geräte beeinträchtigen.

• Höhere Anforderungen an RCDs: Das TT-System erfordert typischerweise hochsensible Reststromgeräte (RCDs oder RCCBs), um eine schnelle Trennung der Stromversorgung bei einem Leckstrom zu gewährleisten.

3. Vergleich zwischen TN- und TT-Systemen

4. Wahl zwischen TN- und TT-Systemen

Die Wahl zwischen einem TN-System und einem TT-System hängt von der spezifischen Anwendung, den Sicherheitsanforderungen, den Installationsbedingungen und den Kostenerwägungen ab:

• TN-System: Geeignet für zentrale Stromversorgungssysteme wie städtische Netze, Industrieanlagen, Gewerbgebäude und Wohngebiete. Insbesondere das TN-S-System wird in modernen Gebäuden aufgrund seiner ausgezeichneten Sicherheit und Spannungsstabilität weit verbreitet eingesetzt.

• TT-System: Geeignet für dezentrale Stromversorgungssysteme wie ländliche Gebiete, Bauernhöfe, temporäre Gebäude und mobile Ausrüstung. Die unabhängige Erdung des TT-Systems macht es ideal für Szenarien, in denen ein einheitliches Erdungsnetzwerk schwer zu implementieren ist, aber es erfordert sorgfältige Beachtung des Erdwiderstands und der Reststromgeräte.

Fazit

Sowohl TN- als auch TT-Systeme haben ihre Vor- und Nachteile. Die Wahl des Erdungssystems sollte auf der spezifischen Anwendung, den Sicherheitsanforderungen, den Installationsbedingungen und den Kostenerwägungen basieren. TN-Systeme sind in der Regel für zentrale Stromversorgungssysteme bevorzugt, bieten bessere Sicherheit und Spannungsstabilität, während TT-Systeme für dezentrale Stromversorgungssysteme geeignet sind, bieten starke Unabhängigkeit und Fehlersicherung, erfordern jedoch höhere Standards für Erdwiderstand und Reststromschutz.