Sự khác biệt giữa tiếp đất TT và TN

Trong hệ thống điện, việc nối đất (grounding) là một biện pháp quan trọng để đảm bảo an toàn cho thiết bị điện và nhân viên. Tùy thuộc vào cách điểm trung tính của nguồn điện và các phần dẫn điện tiếp xúc (như vỏ kim loại) của thiết bị điện được kết nối với đất, hệ thống điện có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau. Hai loại phổ biến nhất là hệ thống TN và TT. Sự khác biệt chính giữa các hệ thống này nằm ở cách điểm trung tính của nguồn điện được nối đất và cách các phần dẫn điện tiếp xúc của thiết bị được kết nối với đất.

1. Hệ thống TN

Định nghĩa: Trong hệ thống TN, điểm trung tính của nguồn điện được nối đất trực tiếp, và các phần dẫn điện tiếp xúc của thiết bị điện được kết nối với hệ thống nối đất của nguồn điện thông qua dây dẫn bảo vệ (PE line). Chữ "T" trong TN chỉ việc nối đất trực tiếp của điểm trung tính nguồn điện, trong khi chữ "N" cho biết các phần dẫn điện tiếp xúc của thiết bị được kết nối với hệ thống nối đất của nguồn điện thông qua dây dẫn bảo vệ.

1.1 Hệ thống TN-C

Đặc điểm: Trong hệ thống TN-C, dây dẫn trung tính (N line) và dây dẫn bảo vệ (PE line) được kết hợp thành một dây dẫn duy nhất gọi là PEN line. Dây PEN đóng vai trò như đường dẫn trở về cho dòng làm việc và cũng là dây nối đất bảo vệ.

Ưu điểm:

• Cấu trúc đơn giản và chi phí thấp.

• Phù hợp cho các hệ thống phân phối nhỏ hoặc ứng dụng điện tạm thời.

Nhược điểm:

• Nếu dây PEN bị đứt, tất cả thiết bị sẽ mất bảo vệ nối đất, tạo ra nguy cơ an toàn.

• Có thể xảy ra dao động điện áp do việc sử dụng chung dây PEN cho cả dòng làm việc và dòng nối đất, ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị.

1.2 Hệ thống TN-S

Đặc điểm: Trong hệ thống TN-S, dây dẫn trung tính (N line) và dây dẫn bảo vệ (PE line) hoàn toàn tách biệt. Dây N chỉ được sử dụng cho đường dẫn trở về của dòng làm việc, trong khi dây PE được dành riêng cho bảo vệ nối đất.

Ưu điểm:

• An toàn cao: Ngay cả khi dây N bị đứt, dây PE vẫn nguyên vẹn, đảm bảo bảo vệ liên tục cho thiết bị.

• Ổn định điện áp tốt hơn: Do dây N và PE được tách biệt, không có sự can thiệp từ dòng làm việc lên dây PE.

• Phù hợp cho các tòa nhà công nghiệp, thương mại và dân cư với hệ thống phân phối quy mô lớn.

Nhược điểm:

Chi phí cao hơn so với hệ thống TN-C do cần thêm dây PE.

1.3 Hệ thống TN-C-S

Đặc điểm: Hệ thống TN-C-S là hệ thống lai, trong đó một phần sử dụng cấu hình TN-C, và phần khác sử dụng cấu hình TN-S. Thường thì phía nguồn điện sử dụng hệ thống TN-C, và tại đầu người dùng, dây PEN được tách thành dây N và PE riêng biệt.

Ưu điểm:

• Chi phí thấp hơn so với hệ thống TN-S đầy đủ, phù hợp cho hệ thống phân phối quy mô trung bình.

• Tại đầu người dùng, việc tách dây N và PE cải thiện an toàn.

Nhược điểm:

Nếu dây PEN bị đứt trước điểm tách, nó vẫn có thể ảnh hưởng đến an toàn của toàn bộ hệ thống.

2. Hệ thống TT

Định nghĩa: Trong hệ thống TT, điểm trung tính của nguồn điện được nối đất trực tiếp, và các phần dẫn điện tiếp xúc của thiết bị điện được kết nối với đất thông qua các điện cực nối đất độc lập. Hai chữ "T" trong TT chỉ việc nối đất trực tiếp của điểm trung tính nguồn điện và việc nối đất độc lập của các phần dẫn điện tiếp xúc của thiết bị.

2.1 Đặc điểm

Nối đất nguồn điện: Điểm trung tính của nguồn điện được nối đất trực tiếp, tạo ra tiềm năng tham chiếu.

Nối đất thiết bị: Mỗi thiết bị điện có điện cực nối đất độc lập được kết nối trực tiếp với đất, thay vì được kết nối với hệ thống nối đất của nguồn điện thông qua dây dẫn bảo vệ.

Cơ chế bảo vệ: Khi thiết bị gặp hiện tượng rò rỉ, dòng điện sẽ đi qua điện cực nối đất của thiết bị vào đất, tạo ra dòng ngắn mạch kích hoạt cầu chì hoặc cầu dao ngắt điện, bảo vệ thiết bị và nhân viên.

2.2 Ưu điểm

• Độc lập cao: Mỗi thiết bị có nối đất độc lập, nên nếu nối đất của một thiết bị hỏng, nối đất của các thiết bị khác vẫn hiệu quả.

• Phù hợp cho cung cấp điện phân tán: Hệ thống TT đặc biệt phù hợp cho vùng nông thôn, trang trại, các công trình tạm thời và các tình huống cung cấp điện phân tán, nơi thiết bị được phân bố rộng rãi và khó thực hiện mạng nối đất thống nhất.

• Cách ly lỗi tốt: Khi một thiết bị hỏng, hệ thống nối đất của các thiết bị khác không bị ảnh hưởng, hạn chế phạm vi lỗi.

2.3 Nhược điểm

• Yêu cầu kháng nối đất cao: Để đảm bảo thiết bị bảo vệ dòng dư (RCDs hoặc RCCBs) hoạt động đáng tin cậy, kháng nối đất của mỗi thiết bị phải rất thấp (thường dưới 10Ω), điều này tăng độ phức tạp và chi phí lắp đặt.

• Dao động điện áp: Do mỗi thiết bị có nối đất độc lập, nếu nhiều thiết bị gặp hiện tượng rò rỉ đồng thời, tiềm năng nối đất có thể tăng, ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị khác.

• Yêu cầu cao cho RCDs: Hệ thống TT thường yêu cầu thiết bị bảo vệ dòng dư (RCDs hoặc RCCBs) có độ nhạy cao để đảm bảo ngắt điện nhanh chóng trong trường hợp rò rỉ.

3. So sánh giữa hệ thống TN và TT

4. Lựa chọn giữa hệ thống TN và TT

Lựa chọn giữa hệ thống TN và TT phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, yêu cầu an toàn, điều kiện lắp đặt và cân nhắc về chi phí:

• Hệ thống TN: Phù hợp cho hệ thống cung cấp điện tập trung như lưới điện đô thị, nhà máy công nghiệp, tòa nhà thương mại và khu dân cư. Đặc biệt, hệ thống TN-S được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà hiện đại do tính an toàn và ổn định điện áp xuất sắc.

• Hệ thống TT: Phù hợp cho hệ thống cung cấp điện phân tán như vùng nông thôn, trang trại, công trình tạm thời và thiết bị di động. Tính năng nối đất độc lập của hệ thống TT làm cho nó lý tưởng cho các tình huống khó thực hiện mạng nối đất thống nhất, nhưng đòi hỏi chú ý kỹ lưỡng về kháng nối đất và thiết bị bảo vệ dòng dư.

Kết luận

Cả hai hệ thống TN và TT đều có ưu và nhược điểm của mình. Việc lựa chọn hệ thống nối đất nên dựa trên ứng dụng cụ thể, yêu cầu an toàn, điều kiện lắp đặt và yếu tố chi phí. Hệ thống TN thường được ưa chuộng cho hệ thống cung cấp điện tập trung, mang lại an toàn và ổn định điện áp tốt hơn, trong khi hệ thống TT phù hợp cho hệ thống cung cấp điện phân tán, cung cấp độc lập và cách ly lỗi mạnh mẽ nhưng đòi hỏi tiêu chuẩn cao hơn cho kháng nối đất và bảo vệ dòng dư.