Η διαφορά μεταξύ TT και TN συστήματος εδάφωσης

Στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, η σύνδεση στο έδαφος (grounding) είναι μια κρίσιμη μέτρο για την εξασφάλιση της ασφάλειας των ηλεκτρικών εξοπλισμών και του προσωπικού. Ανάλογα με το πώς συνδέονται ο ουδέτερος σημείο της πηγής ενέργειας και τα εκτεθειμένα ηλεκτροσυνδετά μέρη (όπως μεταλλικές κάψουλες) των ηλεκτρικών εξοπλισμών με το έδαφος, τα συστήματα ενέργειας μπορούν να ταξινομηθούν σε διάφορους τύπους. Οι δύο πιο κοινοί τύποι είναι τα συστήματα TN και TT. Τα βασικά διαφοροποιητικά χαρακτηριστικά αυτών των συστημάτων βρίσκονται στο πώς συνδέεται ο ουδέτερος σημείο της πηγής ενέργειας με το έδαφος και πώς συνδέονται τα εκτεθειμένα ηλεκτροσυνδετά μέρη των εξοπλισμών με το έδαφος.

1. Σύστημα TN

Ορισμός: Σε ένα σύστημα TN, το ουδέτερο σημείο της πηγής ενέργειας συνδέεται άμεσα με το έδαφος, ενώ τα εκτεθειμένα ηλεκτροσυνδετά μέρη των ηλεκτρικών εξοπλισμών συνδέονται με το σύστημα σύνδεσης στο έδαφος της πηγής ενέργειας μέσω ενός προστατευτικού διαχωριστικού (PE line). Το "T" στο TN σημαίνει την άμεση σύνδεση στο έδαφος του ουδέτερου σημείου της πηγής ενέργειας, ενώ το "N" δείχνει ότι τα εκτεθειμένα ηλεκτροσυνδετά μέρη των εξοπλισμών συνδέονται με το σύστημα σύνδεσης στο έδαφος της πηγής ενέργειας μέσω ενός προστατευτικού διαχωριστικού.

1.1 Σύστημα TN-C

Χαρακτηριστικά: Σε ένα σύστημα TN-C, ο ουδέτερος διαχωριστικός (N line) και ο προστατευτικός διαχωριστικός (PE line) ενοποιούνται σε έναν μοναδικό διαχωριστικό, ονομαζόμενο PEN line. Ο PEN line λειτουργεί ως επιστροφικός διαδρομής για τους εργασιακούς ρεύματα και ως προστατευτικό έδαφος.

Πλεονεκτήματα:

• Απλή δομή και χαμηλότερο κόστος.

• Κατάλληλο για μικρά συστήματα κατανομής ή προσωρινές εφαρμογές ενέργειας.

Μειονεκτήματα:

• Εάν ο PEN line σπάσει, όλος ο εξοπλισμός χάνει την προστασία του από το έδαφος, παραγωγικώντας έναν κίνδυνο ασφάλειας.

• Μπορεί να παρατηρηθούν διακυμάνσεις τάσης λόγω της κοινής χρήσης του PEN line για εργασιακά και προστατευτικά ρεύματα, που επηρεάζουν τη λειτουργία του εξοπλισμού.

1.2 Σύστημα TN-S

Χαρακτηριστικά: Σε ένα σύστημα TN-S, ο ουδέτερος διαχωριστικός (N line) και ο προστατευτικός διαχωριστικός (PE line) είναι εντελώς διαχωρισμένοι. Ο N line χρησιμοποιείται μόνο για την επιστροφική διαδρομή των εργασιακών ρευμάτων, ενώ ο PE line είναι εξαρτημένος για την προστασία από το έδαφος.

Πλεονεκτήματα:

• Υψηλή ασφάλεια: Ακόμη και αν ο N line σπάσει, ο PE line παραμένει ακέραιος, εξασφαλίζοντας συνεχή προστασία για τον εξοπλισμό.

• Καλύτερη σταθερότητα τάσης: Επειδή ο N line και ο PE line είναι διαχωρισμένοι, δεν υπάρχει επιβάρυνση από εργασιακά ρεύματα στο PE line.

• Κατάλληλο για βιομηχανικά, εμπορικά και κατοικιακά κτίρια με μεγαλύτερα συστήματα κατανομής.

Μειονεκτήματα:

Υψηλότερο κόστος σε σχέση με τα συστήματα TN-C λόγω της ανάγκης για επιπλέον PE line.

1.3 Σύστημα TN-C-S

Χαρακτηριστικά: Ένα σύστημα TN-C-S είναι ένα υβριδικό σύστημα όπου μέρος του συστήματος χρησιμοποιεί μια διάταξη TN-C, ενώ άλλο μέρος χρησιμοποιεί μια διάταξη TN-S. Συνήθως, η πηγή ενέργειας χρησιμοποιεί ένα σύστημα TN-C, ενώ στο τέλος του χρήστη, ο PEN line χωρίζεται σε διαχωριστικούς N και PE.

Πλεονεκτήματα:

• Χαμηλότερο κόστος σε σχέση με ένα πλήρες σύστημα TN-S, κατάλληλο για μεσαία συστήματα κατανομής.

• Στο τέλος του χρήστη, η διαχωριστική των N και PE lines βελτιώνει την ασφάλεια.

Μειονεκτήματα:

Εάν ο PEN line σπάσει πριν από το σημείο διαχωρισμού, μπορεί ακόμη να επηρεάσει την ασφάλεια όλου του συστήματος.

2. Σύστημα TT

Ορισμός: Σε ένα σύστημα TT, το ουδέτερο σημείο της πηγής ενέργειας συνδέεται άμεσα με το έδαφος, ενώ τα εκτεθειμένα ηλεκτροσυνδετά μέρη των ηλεκτρικών εξοπλισμών συνδέονται με το έδαφος μέσω ανεξάρτητων ηλεκτροδών σύνδεσης. Τα δύο "T" στο TT σημαίνουν την άμεση σύνδεση στο έδαφος του ουδέτερου σημείου της πηγής ενέργειας και την ανεξάρτητη σύνδεση στο έδαφος των εκτεθειμένων ηλεκτροσυνδετών μερών των εξοπλισμών.

2.1 Χαρακτηριστικά

Σύνδεση στο έδαφος της πηγής: Το ουδέτερο σημείο της πηγής ενέργειας συνδέεται άμεσα με το έδαφος, δημιουργώντας μια αναφορική δυναμική.

Σύνδεση στο έδαφος του εξοπλισμού: Κάθε ηλεκτρικός εξοπλισμός έχει το δικό του ανεξάρτητο ηλεκτρόδη σύνδεσης στο έδαφος, που συνδέεται άμεσα με το έδαφος, αντί να συνδέεται με το σύστημα σύνδεσης στο έδαφος της πηγής ενέργειας μέσω ενός προστατευτικού διαχωριστικού.

Μηχανισμός προστασίας: Όταν ένα συσκευή εμφανίζει διαρροή ρεύματος, το ρεύμα διαβαίνει μέσω του ηλεκτρόδη σύνδεσης του συσκευής στο έδαφος, δημιουργώντας ένα ρεύμα καταστροφής που ενεργοποιεί τον ανατροχοστατή ή το φύσιμο, αποσυνδέοντας την ενέργεια και προστατεύοντας τον εξοπλισμό και το προσωπικό.

2.2 Πλεονεκτήματα

• Υψηλή ανεξαρτησία: Κάθε συσκευή έχει το δικό της ανεξάρτητο ηλεκτρόδη σύνδεσης, έτσι αν η σύνδεση στο έδαφος μιας συσκευής αποτυχεί, η σύνδεση στο έδαφος των άλλων συσκευών παραμένει αποτελεσματική.

• Κατάλληλο για Διασπαρμένη Παροχή Ενέργειας: Το σύστημα TT είναι ειδικά κατάλληλο για αγροτικές περιοχές, αγροκτήματα, προσωρινά κτίρια και άλλες διασπαρμένες εφαρμογές παροχής ενέργειας, όπου ο εξοπλισμός είναι ευρέως διανεμημένος και είναι δύσκολη η εφαρμογή ενός ενιαίου δικτύου σύνδεσης στο έδαφος.

• Καλή απομόνωση σφάλματος: Όταν μια συσκευή αποτυχεί, τα συστήματα σύνδεσης στο έδαφος των άλλων συσκευών δεν επηρεάζονται, περιορίζοντας το πεδίο του σφάλματος.

2.3 Μειονεκτήματα

• Υψηλές απαιτήσεις αντίστασης στο έδαφος: Για να εξασφαλιστεί η αξιόπιστη λειτουργία των συσκευών υπολοίπου ρεύματος (RCDs ή RCCBs), η αντίσταση σύνδεσης στο έδαφος κάθε συσκευής πρέπει να είναι πολύ χαμηλή (συνήθως λιγότερο από 10Ω), που αυξάνει την πολυπλοκότητα και το κόστος εγκατάστασης.

• Διακυμάνσεις τάσης: Επειδή κάθε συσκευή έχει ανεξάρτητη σύνδεση στο έδαφος, αν πολλές συσκευές εμφανίσουν διαρροή ρεύματος ταυτόχρονα, η δυναμική σύνδεση στο έδαφος μπορεί να αυξηθεί, επηρεάζοντας τη λειτουργία άλλων συσκευών.

• Υψηλότερες απαιτήσεις για RCDs: Το σύστημα TT συνήθως απαιτεί υψηλή ευαισθησία συσκευών υπολοίπου ρεύματος (RCDs ή RCCBs) για να εξασφαλίσει ταχεία αποσύνδεση της ενέργειας κατά τη διάρροη ρεύματος.

3. Σύγκριση μεταξύ συστημάτων TN και TT

4. Επιλογή μεταξύ συστημάτων TN και TT

Η επιλογή μεταξύ ενός συστήματος TN και ενός συστήματος TT εξαρτάται από τη συγκεκριμένη εφαρμογή, τις απαιτήσεις ασφάλειας, τις συνθήκες εγκατάστασης και τα οικονομικά στοιχεία:

• Σύστημα TN: Κατάλληλο για ενιαία συστήματα παροχής ενέργειας όπως τα αστικά δίκτυα, βιομηχανικά εργοστάσια, εμπορικά κτίρια και κατοικιακές περιοχές. Η ειδική διάταξη TN-S είναι ευρέως χρησιμοποιούμενη σε σύγχρονα κτίρια λόγω της εξαιρετικής ασφάλειας και σταθερότητας τάσης.

• Σύστημα TT: Κατάλληλο για διασπαρμένα συστήματα παροχής ενέργειας όπως αγροτικές περιοχές, αγροκτήματα, προσωρινά κτίρια και κινητός εξοπλισμός. Η ανεξαρτησία σύνδεσης στο έδαφος του συστήματος TT το καθιστά ιδανικό για περιστάσεις όπου είναι δύσκολη η εφαρμογή ενός ενιαίου δικτύου σύνδεσης στο έδαφος, αλλά απαιτεί προσοχή στην αντίσταση σύνδεσης στο έδαφος και την προστασία από υπόλοιπο ρεύμα.

Συμπέρασμα

Τα συστήματα TN και TT έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η επιλογή του συστήματος σύνδεσης στο έδαφος πρέπει να βασίζεται στη συγκεκριμένη εφαρμογή, τις απαιτήσεις ασφάλειας, τις συνθήκες εγκατάστασης και τα οικονομικά στοιχεία. Τα συστήματα TN είναι συνήθως προτιμώμενα για ενιαία συστήματα παροχής ενέργειας, παρέχοντας καλύτερη ασφάλεια και σταθερότητα τάσης, ενώ τα συστήματα TT είναι κατάλληλα για διασπαρμένα συστήματα παροχής ενέργειας, παρέχοντας μεγάλη ανεξαρτησία και απομόνωση σφάλματος, αλλά απαιτούν υψηλότερες προδιαγραφές για την αντίσταση σύνδεσης στο έδαφος και την προστασία από υπόλοιπο ρεύμα.