Zaštitno višestruko zemljanje (PME) – TN-C-S – (MEN) i PNB

Što je zaštita višestrukim zemljanjem (PME)?

Zaštita višestrukim zemljanjem (PME) je metoda sigurnosnog zemljenja u kojoj se provodnik kontinuiteta zemlje (zemljni provodnik) na lokaciji potrošača povezuje i s lokalnim sustavom zemljenja i s neutralnim provodnikom napajanja. Ova metoda, također poznata kao TN-C-S ili Višestruko zemljeno neutralno (MEN), osigurava da, ako se neutralni provodnik prekine, strujni krivi mogu sigurno vratiti izvoru putem zemljnog spoja, smanjujući rizik od električne šokove i drugih opasnosti.

U sustavu PME zemljenja (ilustriran ispod), neutralni provodnik snabdijevanja ima dvostruku ulogu: pruža zaštitno zemljenje i djeluje kao neutralni provodnik. Također, neutralni provodnik zemlji se na više točaka na strani snabdijevanja. Sljedeći odjeljak ovog članka raspravlja o implikacijama otvorenog PEN provodnika (prekid izvornog neutrala), uključujući zaštitne mjere i potencijalne rizike povezane s PME.

Što je TN-C-S PME?

TN-C-S PME (Zaštita višestrukim zemljenjem) je specifična konfiguracija distribucijskog električnog sustava gdje se vanjski izvor snabdijevanja direktno zemlji na više točaka ("T" = Terre, francuski za "zemlju" ili "ground"). Na strani instalacije potrošača, provodne dijelove opreme povezuju kroz zaštitne kabelske veznice (CPC) sa snabdijevanjem neutralnog (N) i sustavom zemljenja.

Oznaka "C-S" upućuje na to da su neutralni (N) i zaštitni zemljni (PE) provodnici kombinirani (C) u mreži izvora snabdijevanja i razdvojeni (S) u instalaciji potrošača.

Ključne komponente TN-C-S PME

• T: Terre ("zemlja/ground") — Sustav ima direktnu, neovisnu zemljnu vezu odvojenu od provodnika snabdijevanja.
  

• N: Neutral — Provodnik za povratnu struju u električnom krugu.
  

• C: Kombinirano — U mreži nadmorskega snabdijevanja (npr., od transformatora do glavnog panela potrošača), neutralni (N) i zaštitni zemljni (PE) provodnici su spojeni u jedan provodnik nazvan PEN (Zaštitni

• Neutralni Zemljni) provodnik.
  

• S: Razdvojeno — Na glavnom panelu ili točki distribucije potrošača, PEN provodnik se razdvaja u dva neovisna provodnika:
  

• Neutral (N): Nositelj povratne struje.
  

• Zaštitni Zemljni (PE): Spaja okvire opreme i osigurava sigurnost tijekom grešaka.

Kako funkcionira TN-C-S PME

• Gore (Strana snabdijevanja):

• Neutralni i zaštitni zemljni su kombinirani kao PEN provodnik, zemljeni na izvoru (npr., transformator) i možda na međutocima (višestruko zemljenje).

• Dolje (Strana potrošača):

• Na glavnom panelu potrošača, PEN provodnik se razdvaja u odvojeni neutral (N) i zaštitni zemljni (PE).

• PE provodnik povezuje sve izložene provodne dijelove opreme (npr., metalne kuće) kako bi sigurno odvajao strujne krive na zemlju.

• Neutral (N) ostaje izoliran od zemlje unutar instalacije potrošača (osim jedne vezne točke na glavnom panelu kako bi se održala stabilnost potencijala).

Sigurnosni prednosti

• Zaštita od grešaka: U slučaju greške faze-na-metal, struja teče kroz PE provodnik na zemlju, brzo aktivirajući prekidač kruga ili žicu.
  

• Sigurnost pri prekidu neutrala: Ako se neutralni provodnik prekine gore, PEN/PE veza osigurava da izloženi metalni dijelovi ostaju na nivou potencijala zemlje, smanjujući rizik od električnih šokova.
  

• Fleksibilnost: Kombinira jednostavnost kombiniranog neutralno-zemljnog sustava (TN-C) u mreži snabdijevanja s sigurnošću odvojenog sustava (TN-S) u prostorijama potrošača, čime postaje pogodan za i urbanne mreže i građevinske instalacije.
  

Ova konfiguracija ravnoteži učinkovitost troškova u mreži snabdijevanja s poboljšanom sigurnošću u krajnjim korisničkim okruženjima, široko se koristi u stambenim, poslovnim i industrijskim postrojenjima.

Što je PNB?

PNB, skraćenica za Zaštitno neutralno vezanje, je metoda zemljenja slična sustavu PME (Zaštita višestrukim zemljenjem), ali s ključnom razlikom: Neutralno-zemljni (TN) spoj se uspostavlja na strani potrošača (npr., na glavnom panelu lokacije) umjesto na izvoru snabdijevanja ili distribucijskom transformatoru.

U sustavu TN-C-S, PNB (Zaštitno neutralno vezanje) odnosi se na konfiguraciju u kojoj se PEN (Zaštitni neutralno-zemljni) ili CNE (Kombinirani neutralno-zemljni) provodnici pojedinačnih potrošača povezuju s izvorom snabdijevanja (npr., transformator) samo na jednoj točki. Ova jedna vezna točka osigurava da funkcije neutrala i zaštitnog zemljnog budu kombinirane gore (od transformatora do glavnog panela potrošača) i razdvojene unutar instalacije potrošača (struktura TN-C-S).

Ključne razmatranja za PNB

• Zahtjev za udaljenošću zemlje:Preporučena udaljenost između zemljnog elektroda i glavnog panela potrošača (gdje se neutralno-zemljni spoj događa) manja je od 40 metara (≈130 ft.). Da bi se smanjili rizici od napona u slučaju prekida neutrala, ova udaljenost trebala bi biti što kraća, najprije uz glavnu traku zemljnog spoja.

• Sigurnosni mehanizam:Vezanjem neutrala s zemljom na lokaciji potrošača, PNB pomaže u stabilizaciji potencijala neutrala i pruža rezervni put za strujne krive ako se neutralni provodnik gore prekine. To smanjuje rizik da izloženi metalni dijelovi postanu podnapeti i uzrokuju električne šokove.

Razlika od PME

Iako oba PNB i PME uključuju neutralno-zemljno vezanje, PME tipično uključuje više točaka zemljenja na strani snabdijevanja (npr., na transformatoru i duž distribucijske mreže), dok PNB fokusira na jednu veznu točku na lokaciji potrošača unutar okvira TN-C-S.

PNB je dizajniran da ravnoteži sigurnost i jednostavnost u manjim instalacijama, osiguravajući usklađenost s električnim kodeksima, smanjujući utjecaj grešaka neutralnog provodnika u krajnjim korisničkim okruženjima.

Zašto i gdje se koristi sustav zemljenja PME?

Prema ESQCR (Propisi o bezbednosti, kvalitetu i kontinuitetu električne energije), potrošači su zabranjeni od instaliranja PEN provodnika u HV/LV instalacijama; ta je odgovornost neovisnog operatera distribucijske mreže (DNO). To je zato jer sustavi PME uključuju složene konfiguracije zemljenja koje zahtijevaju profesionalno upravljanje kako bi se osigurala sigurnost i usklađenost.

Glavne prednosti PME

Primarna prednost PME jest njegova sposobnost smanjivanja rizika tijekom prekida neutralnog provodnika (otvoreni PEN provodnik). Ako se neutralni provodnik prekine, strujni krivi mogu vratiti izvoru snabdijevanja putem paralelnog zemljnog puta (stvorenog višestrukim zemljenjima). Ova putanja niske otpornosti aktivira zaštitne uređaje (npr., prekidače, žice) kako bi se iskopčali, jer visoka struja zbog niske otpornosti topi žicu ili aktivira prekidač. Stoga izloženi metalni dijelovi ostaju na nivou blizu zemlje, eliminirajući rizik od električnih šokova iz prekidanja neutrala. Bez PME, prekid neutrala bi ostavio bez povratnog puta, podnapajući neutralni provodnik i stvarajući ozbiljan rizik od šoka.

Primjene PME

Kompanije za snabdevanje strujom i distributeri često koriste PME u ruralnim ili izazovnim terenima (npr., planinski područjima) gdje:

• Individuelno zemljenje niske otpornosti za svaki zgradu je skupo ili nepraktično.
  

• Dobivanje prikladne petlje zemljnog otpora od transformatora do terminala potrošača je teško.
  

• Međutim, korištenje PME zahtijeva pisani odobrenje odgovarajućih tijela zbog tehničkih zahtjeva i potencijalnih rizika.

Dimenzioniranje provodnika i vezanja za PME/PNB

Za zemljenje PME, dimenzioniranje provodnika mora pridržavati propise BS 7671:2018+A2:2022:

• Površina presjeka zemljnog provodnika: Pratite 114.1 i 543.1.1.

• Izračuni: Podudaraju se s Propisom 543.1.3 (strujni krivi i trajanje).

• Odabir zaštitnog provodnika: Koristite Propis 543.1.4 za dimenzioniranje.

Potencijalni rizici zemljenja PME

Iako PME poboljšava sigurnost, uvođenje specifičnih opasnosti:

Podignuti potencijal neutrala

Ako se neutralni provodnik prekine (uobičajeno na ruralnim nadzemnim linijama), sva zaštitna metalna djela (npr., kuće opreme) vezana na neutral mogu postati podnapeta. Na primjer:

• Opterećenje od 5 kW (otpornost 12 Ω) na snabdijevanje od 240 V doživljava prekid neutrala.

• Struja vraća se putem paralelnih zemljnih puteva (npr., 12 Ω zemljni elektrod).

• Napon se dijeli na opterećenju i zemljnim putevima: ~80 V javlja se na zemljenim metalnim djelovima, stvarajući rizik od šoka.

Tihi grešci

Na razliku od očiglednih grešaka, prekid neutrala s PME može neaktivirati odmah zaštitne radnje. Sustav može ostati podnapet dok netko ne dodirne metalne djelove, vodeći do neočekivanih šokova.

Zahtjevi za mitigacijom:

• Višestruko zemljenje: Neutral mora biti zemljen na više točaka u sustavu.

• Niska zemljna otpornost: Otpornost svakog zemljnog elektroda ne smije prelaziti 10 ohma.

• Individualni zemljni štapovi: Preporučuju se za svaku instalaciju kako bi se smanjile zajedničke strujne krive.

• Odobrenje tijela: Formalno odobrenje je nužno kako bi se osigurala pravilna projektiranje i održavanje.

Zaključak

PME je ključna, ali regulirana metoda zemljenja, idealna za područja s izazovnim uvjetima zemljenja. Njegova učinkovitost ovisi o strogoj usklađenosti s standardima vezanja, dimenzioniranja i održavanja kako bi se spriječili rizici poput podignutih potencijala neutrala. Uvijek konsultirajte kvalificirane inženjere i dobijte regulativno odobrenje prilikom implementacije sustava PME.