ความแตกต่างระหว่างการต่อกราวด์แบบ TT และ TN

ในระบบไฟฟ้า การต่อกราวน์ (การต่อกับดิน) เป็นมาตรการสำคัญในการรับประกันความปลอดภัยของอุปกรณ์ไฟฟ้าและบุคลากร ขึ้นอยู่กับวิธีที่จุดกลางของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผย (เช่น ตัวเครื่องโลหะ) ของอุปกรณ์ไฟฟ้าถูกต่อเข้ากับดิน ระบบไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภท สองประเภทที่พบมากที่สุดคือระบบ TN และระบบ TT ความแตกต่างหลักระหว่างระบบเหล่านี้อยู่ที่วิธีการต่อกราวน์ของจุดกลางของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและการต่อส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยของอุปกรณ์เข้ากับดิน

1. ระบบ TN

คำนิยาม: ในระบบ TN จุดกลางของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าถูกต่อกราวน์โดยตรง และส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยของอุปกรณ์ไฟฟ้าถูกต่อเข้ากับระบบต่อกราวน์ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าผ่านสายต่อป้องกัน (PE line) "T" ใน TN หมายถึงการต่อกราวน์โดยตรงของจุดกลางของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ส่วน "N" หมายถึงการต่อส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยของอุปกรณ์เข้ากับระบบต่อกราวน์ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าผ่านสายต่อป้องกัน

1.1 ระบบ TN-C

ลักษณะ: ในระบบ TN-C สายกลาง (N line) และสายต่อป้องกัน (PE line) ถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นสายเดียวเรียกว่า PEN line PEN line ทำหน้าทั้งทางกลับของกระแสทำงานและเป็นต่อกราวน์ป้องกัน

ข้อดี:

• โครงสร้างง่ายและมีต้นทุนต่ำ

• เหมาะสมสำหรับระบบกระจายพลังงานขนาดเล็กหรือการใช้งานพลังงานชั่วคราว

ข้อเสีย:

• หาก PEN line ขาด อุปกรณ์ทั้งหมดจะสูญเสียการป้องกันกราวน์ ซึ่งเป็นอันตรายต่อความปลอดภัย

• อาจเกิดความผันผวนของแรงดันเนื่องจาก PEN line ใช้ร่วมกันสำหรับกระแสทำงานและกระแสกราวน์ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์

1.2 ระบบ TN-S

ลักษณะ: ในระบบ TN-S สายกลาง (N line) และสายต่อป้องกัน (PE line) แยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์ สาย N ใช้เพียงแค่สำหรับทางกลับของกระแสทำงาน ส่วนสาย PE ใช้เฉพาะสำหรับการต่อกราวน์ป้องกัน

ข้อดี:

• ความปลอดภัยสูง: แม้ว่าสาย N จะขาด แต่สาย PE ยังคงสมบูรณ์ ทำให้มีการป้องกันอย่างต่อเนื่องสำหรับอุปกรณ์

• ความมั่นคงของแรงดันดี: เนื่องจากสาย N และสาย PE แยกออกจากกัน ไม่มีการรบกวนจากกระแสทำงานบนสาย PE

• เหมาะสมสำหรับอาคารอุตสาหกรรม พาณิชยกรรม และที่อยู่อาศัยที่มีระบบกระจายพลังงานขนาดใหญ่

ข้อเสีย:

มีต้นทุนสูงกว่าระบบ TN-C เนื่องจากต้องใช้สาย PE เพิ่มเติม

1.3 ระบบ TN-C-S

ลักษณะ: ระบบ TN-C-S เป็นระบบผสมที่ส่วนหนึ่งของระบบใช้แบบ TN-C และส่วนหนึ่งใช้แบบ TN-S โดยทั่วไป ฝั่งแหล่งกำเนิดไฟฟ้าใช้ระบบ TN-C และที่ปลายผู้ใช้ PEN line ถูกแยกออกเป็นสาย N และสาย PE

ข้อดี:

• มีต้นทุนต่ำกว่าระบบ TN-S แบบเต็ม เหมาะสมสำหรับระบบกระจายพลังงานขนาดกลาง

• ที่ปลายผู้ใช้ การแยกสาย N และสาย PE ทำให้ความปลอดภัยเพิ่มขึ้น

ข้อเสีย:

หาก PEN line ขาดก่อนจุดแยก อาจส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยของระบบทั้งหมด

2. ระบบ TT

คำนิยาม: ในระบบ TT จุดกลางของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าถูกต่อกราวน์โดยตรง และส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยของอุปกรณ์ไฟฟ้าถูกต่อเข้ากับดินผ่านอิเล็กโทรดต่อกราวน์อิสระ สอง "T" ใน TT หมายถึงการต่อกราวน์โดยตรงของจุดกลางของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและการต่อกราวน์อิสระของส่วนนำไฟฟ้าที่เปิดเผยของอุปกรณ์

2.1 ลักษณะ

การต่อกราวน์แหล่งกำเนิดไฟฟ้า: จุดกลางของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าถูกต่อกราวน์โดยตรง สร้างศักย์อ้างอิง

การต่อกราวน์อุปกรณ์: แต่ละอุปกรณ์ไฟฟ้ามีอิเล็กโทรดต่อกราวน์อิสระที่ต่อเข้ากับดินโดยตรง แทนที่จะต่อเข้ากับระบบต่อกราวน์ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าผ่านสายต่อป้องกัน

กลไกการป้องกัน: เมื่ออุปกรณ์มีกระแสรั่วไหล กระแสจะไหลผ่านอิเล็กโทรดต่อกราวน์ของอุปกรณ์ลงสู่ดิน สร้างกระแสสั้นวงจรที่กระตุ้นให้เบรกเกอร์หรือฟิวส์ตัดไฟ ป้องกันอุปกรณ์และบุคลากร

2.2 ข้อดี

• ความอิสระสูง: แต่ละอุปกรณ์มีการต่อกราวน์อิสระ ดังนั้นหากการต่อกราวน์ของอุปกรณ์ใด ๆ ล้มเหลว การต่อกราวน์ของอุปกรณ์อื่น ๆ ยังคงมีประสิทธิภาพ

• เหมาะสมสำหรับการจ่ายไฟแบบกระจาย: ระบบ TT เหมาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นที่ชนบท ฟาร์ม อาคารชั่วคราว และสถานการณ์การจ่ายไฟแบบกระจายอื่น ๆ ที่อุปกรณ์กระจายอยู่อย่างกว้างขวางและยากต่อการดำเนินการต่อกราวน์แบบรวม

• การแยกความผิดพลาดได้ดี: เมื่ออุปกรณ์ใด ๆ ล้มเหลว ระบบต่อกราวน์ของอุปกรณ์อื่น ๆ ไม่ได้รับผลกระทบ จำกัดขอบเขตของความผิดพลาด

2.3 ข้อเสีย

• ความต้านทานต่อกราวน์สูง: เพื่อให้อุปกรณ์ป้องกันกระแสรั่ว (RCDs หรือ RCCBs) ทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ ความต้านทานต่อกราวน์ของแต่ละอุปกรณ์ต้องต่ำมาก (โดยทั่วไปน้อยกว่า 10Ω) ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนในการติดตั้งและต้นทุน

• ความผันผวนของแรงดัน: เนื่องจากแต่ละอุปกรณ์มีการต่อกราวน์อิสระ หากมีหลายอุปกรณ์มีกระแสรั่วไหลพร้อมกัน ศักย์ต่อกราวน์อาจเพิ่มขึ้น กระทบต่อการทำงานของอุปกรณ์อื่น ๆ

• ความต้องการ RCDs สูง: ระบบ TT จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันกระแสรั่ว (RCDs หรือ RCCBs) ที่มีความไวสูงเพื่อรับรองการตัดไฟอย่างรวดเร็วเมื่อมีกระแสรั่ว

3. การเปรียบเทียบระหว่างระบบ TN และระบบ TT

4. การเลือกระหว่างระบบ TN และระบบ TT

การเลือกระหว่างระบบ TN และระบบ TT ขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้เฉพาะ การต้องการความปลอดภัย สภาพการติดตั้ง และการพิจารณาต้นทุน:

• ระบบ TN: เหมาะสำหรับระบบจ่ายไฟแบบรวม เช่น ระบบไฟฟ้าในเมือง โรงงานอุตสาหกรรม อาคารพาณิชยกรรม และที่อยู่อาศัย ระบบ TN-S โดยเฉพาะอย่างยิ่งถูกใช้แพร่หลายในอาคารสมัยใหม่เนื่องจากความปลอดภัยและความมั่นคงของแรงดันที่ดีเยี่ยม

• ระบบ TT: เหมาะสำหรับระบบจ่ายไฟแบบกระจาย เช่น พื้นที่ชนบท ฟาร์ม อาคารชั่วคราว และอุปกรณ์เคลื่อนที่ คุณสมบัติการต่อกราวน์อิสระของระบบ TT ทำให้เหมาะสมสำหรับสถานการณ์ที่ยากต่อการดำเนินการต่อกราวน์แบบรวม แต่ต้องระมัดระวังเรื่องความต้านทานต่อกราวน์และอุปกรณ์ป้องกันกระแสรั่ว

สรุป

ทั้งระบบ TN และระบบ TT มีข้อดีและข้อเสีย ตัวเลือกของระบบต่อกราวน์ควรขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้เฉพาะ การต้องการความปลอดภัย สภาพการติดตั้ง และปัจจัยต้นทุน ระบบ TN ทั่วไปถูกเลือกสำหรับระบบจ่ายไฟแบบรวม นำเสนอความปลอดภัยและความมั่นคงของแรงดันที่ดี ในขณะที่ระบบ TT เหมาะสำหรับระบบจ่ายไฟแบบกระจาย มอบความอิสระและแยกความผิดพลาดได้ดี แต่ต้องการมาตรฐานสูงสำหรับความต้านทานต่อกราวน์และการป้องกันกระแสรั่ว