הארצות מרובות הגנה (PME) – TN-C-S – (MEN) ו-PNB
מהו הגנה מרובעת על הקרקע (PME)?
ההגנה מרובעת על הקרקע (PME) היא שיטה של חיבור אדמה בטוחה שבה מוליך המשך האדמה במתחם הצרכן מחובר גם למערכת האדמה המקומית וגם למוליך הניטרלי של מקור החשמל. מכונה גם TN-C-S או Multiple Earther Neutral (MEN), מערכת זו מבטיחה שאם המוליך הניטרלי מתנתק, זרמי תקלה עדיין יכולים לחזור למקור באופן בטוח דרך החיבור לאדמה, ומפחיתה את הסיכון להצקת חשמלית וסכנות נוספות.
במערכת האדמה PME (מתוארת להלן), המוליך הניטרלי מספק תפקיד כפול: הוא מספק חיבור אדמה מגן פועל כמוליך ניטרלי. בנוסף, המוליך הניטרלי מחובר לאדמה בנקודות רבותצד המספק. החלק הבא של המאמר דן בהשלכות של מוליך PEN פתוח (קרע במוליך הניטרלי המקור), כולל אמצעי הגנה וסיכונים אפשריים הקשורים ב-PME.
מהו TN-C-S PME?
TN-C-S PME (הגנה מרובעת על הקרקע) היא תצורה ספציפית של מערכת הפצה חשמלית שבה מקור ההספק החיצוני מחובר ישירות לאדמה בנקודות רבות ("T" = Terre, צרפתית עבור "אדמה" או "קרקע"). בצד התקנת הצרכן, החלקים מוליכים של הציוד מחוברים באמצעות קבלים מגינים לתא מעגל (CPC) הן לניטרלי (N) והן למערכת האדמה.
הציון "C-S" מצביע על כך שהמוליכים הניטרלי (N) והאדמה המגינה (PE) משלבים (C) ברשת המקור והופרדים (S) בתקנת הצרכן.
רכיבים עיקריים של TN-C-S PME
T: Terre ("אדמה/קרקע") — המערכת מצוידת בחיבור אדמה ישיר עצמאי בנפרד מהמוליכים של ההספק.
N: ניטרלי — המוליך החוזר לזרם במעגל החשמלי.
C: משולב — במערכת ההספק השדרנית (לדוגמה, מהטרנספורמר ללוח הראשי של הצרכן), המוליכים הניטרלי (N) והאדמה המגינה (PE) מתמזגים למוליך אחד בשם PEN (Protecive Earth Neutral) conductor.
S: נפרד — בלוח הראשי או נקודת הפצה של הצרכן, המוליך PEN מתפצל לשני מוליכים עצמאיים:
ניטרלי (N): נושא את הזרם החוזר.
אדמה מגינה (PE): מחברת למסגרות הציוד ומבטיחה בטיחות במהלך תקלות.
איך עובדת TN-C-S PME
שדרני (צד ההספק):
הניטרלי והאדמה המגינה ממוזגים למוליך PEN, המחובר לאדמה במקור (לדוגמה, טרנספורמר) ואולי בנקודות ביניים (היבטים מרובעים).
מקומי (צד הצרכן):
בלוח הראשי של הצרכן, המוליך PEN מתפצל לניטרלי נפרד (N) ולאדמה מגינה (PE).
מוליך PE מחבר כל חלקים מוליכים חשופים של הציוד (לדוגמה, גוף מתכת) כדי להפנות באופן בטוח זרמי תקלה לאדמה.
הניטרלי (N) נשאר מבודד מאדמה בתוך התקנת הצרכן (למעט נקודת חיבור אחת בלוח הראשי כדי לשמור על יציבות הפוטנציאל).
יתרונות בטיחותיים
הגנה מתקלות: במקרה של תקלה בין פאזה למתכת, זרם זורם דרך מוליך PE לאדמה, ומחסל את המפסק או את המפרץ במהירות.
בטיחות נשברת ניטרלי: אם המוליך הניטרלי נשבר בשדרה, החיבור PEN/PE מבטיח שהחלקים המתכתיים חשופים נשארים בפוטנציאל אדמה, ומפחית את הסיכון להצקת חשמלית.
מגIBILITY: משלב את הפשטות של מערכת משולבת ניטרלי-אדמה (TN-C) בתשתית ההספק עם הבטיחות של מערכת מופרדת (TN-S) בתקנת הצרכן, מה שהופך אותו מתאים לרשתות עירוניות ותקנות בניין.
תצורה זו מאוזנת בין יעילות עלות בתשתית ההספק לבין בטיחות מוגברת בסביבות משתמשי סוף, ונמצאת בשימוש רחב במשקי בית, עסקיות ובתעשייתי.
מה זה PNB?
PNB, קיצור של Protective Neutral Bonding, היא שיטה של חיבור אדמה דומה למערכת PME (הגנה מרובעת על הקרקע), אבל עם הבדל מרכזי: החיבור ניטרלי-אדמה (TN) מתבצע בצד הצרכן (לדוגמה, בלוח הראשי של המתחם) במקום במקור החשמל או בטרנספורמר הפצה.
במערכת TN-C-S, PNB (Connection of Protective Neutral Bonding) מתייחס לתצורה שבה מוליכי PEN (Protecive Earth Neutral) או CNE (Combined Neutral Earth) של צרכנים אישיים מחוברים למקור החשמל (לדוגמה, טרנספורמר) רק בנקודה אחת. נקודת החיבור היחידה הזו מבטיחה שמוליכי הניטרלי והאדמה המגינה משלבים שדרה (מהתורן ללוח הראשי של הצרכן) ומופרדים בתוך התקנת הצרכן (מבנה TN-C-S).
注意事项：
Earth Distance Requirement:The recommended distance between the grounding electrode and the consumer’s main panel (where the neutral-earth bond occurs) is less than 40 meters (≈130 ft.). To minimize voltage risks in the event of a neutral breakage, this distance should ideally be as short as possible, preferably adjacent to the main panel’s earth link bar.
Safety Mechanism:By bonding the neutral to earth at the consumer’s premises, PNB helps stabilize the neutral’s potential and provides a backup path for fault currents if the upstream neutral conductor fails. This reduces the risk of exposed metal parts becoming live and causing electric shocks.
הבדלים מ-PME
בעוד ש-PNB ו-PME כוללים חיבור ניטרלי-אדמה, PME בדרך כלל כולל נקודות ארקה מרובעות בצד ההספק (לדוגמה, בטרנספורמר וברשת הפצה), בעוד ש-PNB מתמקד בנקודת חיבור אחת במקום הצרכן במסגרת TN-C-S.
PNB מיועד להשתלב בין בטיחות ופשטות בתקנות קטנות יותר, תוך הבטחת התאמה לקודים חשמליים תוך הפחתת השפעת תקלות במוליכי ניטרלי בסביבות משתמשי סוף.
מדוע וכיצד משמשת מערכת האדמה PME?
בהתאם ל-ESQCR (רגולציות של בטיחות, איכות ורציפות חשמל), לצרכנים אסור להתקין מוליכי PEN בהתקנות HV/LV; אחריות זו נמצאת בידי המפעיל העצמאי של הרשת הפצה (DNO). זאת מכיוון שמערכות PME כוללות תצורות ארקה מורכבות הדורשות ניהול מקצועי כדי להבטיח בטיחות ותאימות.
יתרונות עיקריים של PME
היתרון העיקרי של PME הוא יכולתו להפחית סיכונים בעת נשברת מוליך ניטרלי (מוליך PEN פתוח). אם הניטרלי נכשל, זרם התקלה יכול לחזור למקור החשמל דרך מסלול האדמה מקביל (יוצר על ידי נקודות ארקה מרובעות). מסלול 저נגד זה מפעיל את מכשירי ההגנה (לדוגמה, מפרקים, מפסקים) להתפוצץ, מכיוון שזרם גבוה עקב נגד נמוך ממסיס את המפרק או מפעיל את המפסק. כתוצאה מכך, חלקים מתכתיים חשופים נשארים בפוטנציאל קרוב לאדמה, ומפחיתים את הסיכון להצקת חשמלית מנשברת ניטרלי. ללא PME, נשברת ניטרלי תשאיר ללא מסלול חזרה, ותתן מטען לניטרלי ותיצור סכנה חמורה להצקת חשמלית.
יישומים של PME
חברות הזניקת חשמל ופיזור לעיתים קרובות מטפלות ב-PME באזורים כפריים או טררים (לדוגמה, אזורים הרריים) בהם:
ארקה נמוכה-נגד לכל בניין היא יקרה או לא מעשית.
קבלת התנגדות מעגל אדמה מתאימה מהטרנספורמר לנקודות הצרכן קשה.
עם זאת, השימוש ב-PME דורש אישור כתוב מהסמכויות הרלוונטיות בשל הדרישות הטכנולוגיות והסיכונים הפוטנציאליים.
גודל מוליכים וקשרים עבור PME/PNB
עבור ארקה PME, הגודל של המוליכים חייב לענות על תקנות BS 7671:2018+A2:2022:
סיכונים פוטנציאליים של ארקה PME
בעוד ש-PME מגביר בטיחות, הוא מכניס סיכונים ספציפיים:
פוטנציאל ניטרלי מוגבר
אם המוליך הניטרלי נשבר (נפוץ במתחם כפרי מעל ראש), כל חומרים מגינים (לדוגמה, גופי ציוד) מחוברים לניטרלי יכולים להינשך. למשל:
תקלות שתיקה
לא כמו תקלות ברורות, נשברת ניטרלי עם PME אולי לא תפעיל פעולה מגנה מיידית. המערכת יכולה להישאר מזוהמת עד שמישהו נוגע בחומרים המגנים, מה שמוביל להצקות בלתי צפויות.
דרישות להפחתת סיכונים:
ארקה מרובעת: הניטרלי צריך להיות מחובר לאדמה בנקודות רבות במערכת.
התנגדות אדמה נמוכה: התנגדות כל אלקטרודה של אדמה לא должна לעבור 10 אום.
מוטות אדמה אישיים: מומלץ לכל התקנה כדי להפחית זרמים משותפים של תקלות.
אישור רשמי: אישור רשמי הוא חובה כדי להבטיח עיצוב ותחזוקה תקינים.
סיכום
PME היא שיטה חשובה אך מושגרת של ארקה, מתאימה לאזורים עם תנאים מאתגרים של ארקה. יעילותה תלויה באישור הדוק של קשרים, גודלים וסטנדרטים של תחזוקה כדי למנוע סיכונים כמו פוטנציאל ניטרלי מוגבר. תמיד נא לתייגנד מהנדסים מוסמכים ולזכות באישור רגולטורי כאשר מטפלים במערכות PME.
