Zaštita višestrukog zemljenja (PME) – TN-C-S – (MEN) i PNB

Šta je zaštita višestrukim zemljanjem (PME)?

Zaštita višestrukim zemljanjem (PME) je metoda sigurnosnog zemljanja u kojoj se vodnik kontinuiteta zemlje (zemljni vodnik) na lokaciji potrošača povezuje i sa lokalnim sistemom zemljanja i s neutralnim vodnikom snabdijevanja. Poznata i kao TN-C-S ili Višestruko zemljano neutralno (MEN), ovaj sistem osigurava da, ako se neutralni vodnik prekine, greške struje mogu sigurno vratiti izvoru kroz zemljani spoj, minimizirajući rizik od električne šokove i drugih opasnosti.

U sistemu PME zemljanja (ilustrovano ispod), neutralni vodnik snabdijevanja ima dvostruku ulogu: pruža zaštitno zemljanje i deluje kao neutralni vodnik. Takođe, neutralni vodnik je zemljen na više tačaka na strani snabdijevanja. Sljedeći odeljak ovog članka razmatra implikacije otvorenog PEN vodnika (prekid izvornog neutralnog vodnika), uključujući zaštitne mere i potencijalne rizike vezane za PME.

Šta je TN-C-S PME?

TN-C-S PME (Zaštita višestrukim zemljanjem) je specifična konfiguracija sistema raspodele električne energije u kojoj je vanjski izvor snabdijevanja direktno zemljen na više tačaka ("T" = Terre, francuski za "zemlju" ili "ground"). Na strani instalacije potrošača, provodne delove opreme spajaju putem vodnika za zaštitu kola (CPC) na neutralni vodnik snabdijevanja (N) i sistem zemljanja.

Oznaka "C-S" označava da su neutralni (N) i zaštitni zemljani (PE) vodnici kombinovani (C) u mreži izvora snabdijevanja i razdvojeni (S) u instalaciji potrošača.

Ključni komponenti TN-C-S PME

• T: Terre ("zemlja/ground") — Sistem ima direktnu, nezavisnu zemljnu vezu odvojenu od vodnika snabdijevanja.
  

• N: Neutral — Vodnik za povratnu struju u električnom kolu.
  

• C: Kombinovano — U upstream mreži snabdijevanja (npr., od transformatora do glavne tablice potrošača), neutralni (N) i zaštitni zemljani (PE) vodnici su spojeni u jedan vodnik nazvan PEN (Zaštitni Zemljano-Neutralni) vodnik.
  

• S: Razdvojeno — Na glavnoj tablici ili tački raspodele potrošača, PEN vodnik se dijeli u dva nezavisna vodnika:
  

• Neutral (N): Nosilac povratne struje.
  

• Zaštitni Zemlji (PE): Spaja okvir opreme i osigurava sigurnost pri greškama.

Kako funkcionira TN-C-S PME

• Upstream (strana snabdijevanja):

• Neutralni i zaštitni zemljani su kombinovani kao PEN vodnik, zemljeni na izvoru (npr., transformatoru) i eventualno na međutacima (višestruko zemljanje).

• Downstream (strana potrošača):

• Na glavnoj tablici potrošača, PEN vodnik se deli na zasebni neutralni (N) i zaštitni zemlji (PE).

• PE vodnik spaja sve izložene provodne delove opreme (npr., metalne okvire) kako bi sigurno odvezao greške struja na zemlju.

• Neutral (N) ostaje izoliran od zemlje unutar instalacije potrošača (osim jedne tačke vezivanja na glavnoj tablici kako bi se održao potencijal).

Sigurnosni prednosti

• Zaštita od grešaka: U slučaju greške faza-metal, struja teče kroz PE vodnik na zemlju, brzo aktivirajući skokovito prekidač ili prekidnik.
  

• Sigurnost pri prekidu neutrala: Ako se neutralni vodnik prekine upstream, PEN/PE veza osigurava da izloženi metalni delovi ostaju na nivou potencijala zemlje, smanjujući rizik od električnog šoka.
  

• Fleksibilnost: Kombinuje jednostavnost kombinovanog neutralno-zemljano sistema (TN-C) u mreži snabdijevanja sa sigurnošću razdvojenog sistema (TN-S) u instalaciji potrošača, čime postaje pogodan za obične mreže i građevinske instalacije.
  

Ova konfiguracija balansira ekonomičnost u mreži snabdijevanja sa poboljšanom sigurnošću u krajnjim korisničkim okruženjima, široko se koristi u stambenim, poslovnim i industrijskim okruženjima.

Šta je PNB?

PNB, skraćenica za Zaštitno Neutralno Veze, je metoda zemljanja slična sistemu PME (Zaštita višestrukim zemljanjem), ali sa ključnom razlikom: Neutralno-zemljano (TN) veze se uspostavlja na strani potrošača (npr., na glavnoj tablici lokacije) umesto na izvoru snabdijevanja ili distribucijskom transformatoru.

U sistemu TN-C-S, PNB (Zaštitno Neutralno Veze) odnosi se na konfiguraciju u kojoj PEN (Zaštitni Zemljano-Neutralni) ili CNE (Kombinovano Neutralno-Zemljano) vodnici pojedinačnih potrošača su povezani sa izvorom snabdijevanja (npr., transformatorom) samo na jednoj tački. Ova jedina tačka vezivanja osigurava da funkcije neutrala i zaštitnog zemljanja budu kombinovane upstream (od transformatora do glavne tablice potrošača) i razdvojene unutar instalacije potrošača (strukturno TN-C-S).

Ključne posmatranje za PNB

• Zahtev za udaljenost zemlje: Preporučena udaljenost između zemljačkog elektroda i glavne tablice potrošača (gdje se neutralno-zemljano vezivanje dešava) treba da bude manja od 40 metara (~130 ft.). Da bi se smanjili rizici od napona u slučaju prekida neutralnog vodnika, ova udaljenost treba da bude što kraća, najbolje blizu zemljačkog link bara glavne tablice.

• Mehanizam sigurnosti: Vezivanjem neutrala na zemlju na lokaciji potrošača, PNB pomaže u stabilizaciji potencijala neutrala i pruža rezervni put za greške struja u slučaju kvarova upstream neutralnog vodnika. To smanjuje rizik da izloženi metalni delovi postanu pod naponom i uzrokuju električne šokove.

Razlike od PME

Iako oba PNB i PME uključuju neutralno-zemljano vezivanje, PME tipično uključuje više tačaka zemljanja na strani snabdijevanja (npr., na transformatoru i duž distribucijske mreže), dok se PNB fokusira na jednu tačku vezivanja na lokaciji potrošača unutar TN-C-S okvira.

PNB je dizajniran da balansira sigurnost i jednostavnost u manjim instalacijama, osiguravajući usklađenost sa električnim kodeksima dok minimalizira uticaj grešaka neutralnog vodnika u krajnjim korisničkim okruženjima.

Zašto i gde se koristi sistem zemljanja PME?

Prema ESQCR (Regulativa o Sigurnosti, Kvalitetu i Kontinuitetu Električne Energije), potrošači su zabranjeni da instaliraju PEN vodnike u HV/LV instalacijama; ta odgovornost leži na nezavisnom operateru distribucijske mreže (DNO). To je zato što PME sistemi uključuju kompleksne konfiguracije zemljanja koje zahtevaju profesionalno upravljanje kako bi se osigurala sigurnost i usklađenost.

Ključne prednosti PME

Glavna prednost PME je njegova sposobnost da mitigira rizike tokom prekida neutralnog vodnika (otvoreni PEN vodnik). Ako se neutral prekine, greška struja može vratiti izvoru snabdijevanja kroz paralelnu zemljani put (stvoren višestrukim tačkama zemljanja). Ovaj put niske otporne oslanja se na zaštitne uređaje (npr., prekidnike, skokovite prekidače) da se aktiviraju, jer visoka struja zbog niske otporne topi prekidnik ili aktivira prekidač. Posledica toga je da izloženi metalni delovi ostaju na nivou bliskom zemlji, eliminirajući rizik od električnog šoka od prekidanja neutrala. Bez PME, prekid neutrala bi ostavio bez povratnog puta, energetizirajući neutralni vodnik i stvarajući ozbiljan rizik od šoka.

Primene PME

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

• Individualno nisko otporne zemljanje za svaki objekat je skupo ili nemoguće.
  

• Dobijanje odgovarajuće zemljane petlje otporne od transformatora do terminala potrošača je teško.
  

• Međutim, korišćenje PME zahteva pisani pristanak od relevantnih autoriteta zbog tehničkih zahteva i potencijalnih rizika.

Dimenzionisanje vodnika i vezivanja za PME/PNB

Za zemljanje PME, dimenzionisanje vodnika mora da se pridržava regulativa BS 7671:2018+A2:2022:

• Površina presjeka zemljanih vodnika: Pratite 114.1 i 543.1.1.

• Izračunavanja: Pridržavajte se Regulacije 543.1.3 (greška struje i trajanje).

• Odabir zaštitnih vodnika: Koristite Regulaciju 543.1.4 za dimenzionisanje.

Potencijalni rizici zemljanja PME

Iako PME unapređuje sigurnost, uvođenje specifičnih opasnosti:

Podignuti neutralni potencijal

Ako se neutralni vodnik prekine (često u ruralnim nadzemnim linijama), svi zaštitni metalni delovi (npr., okviri opreme) vezani za neutral mogu biti energizirani. Na primer:

• Opterećenje od 5 kW (otporna od 12 Ω) na snabdijevanju od 240 V iskusava prekid neutrala.

• Struja vraća se kroz paralelne zemljane puteve (npr., zemljani elektrodi od 12 Ω).

• Napon se dijeli između opterećenja i zemljanih puteva: ~80 V pojavljuje se na zemljenim metalnim delovima, stvarajući rizik od šoka.

Tihi grešci

U suprotnosti sa očiglednim grešcima, prekid neutrala sa PME može neaktivirati odmah zaštitne akcije. Sistem može ostati energiziran dok netko ne dodirne metalne delove, dovodeći do neočekivanih šokova.

Zahtevi za mitigaciju:

• Višestruko zemljanje: Neutral mora biti zemljen na više tačaka u sistemu.

• Niska zemljana otporna: Otporna svakog zemljanih elektroda ne sme prelaziti 10 ohmova.

• Individuelni zemljani štapovi: Preporučeni za svaku instalaciju kako bi se smanjile zajedničke greške struja.

• Pristanak od vlasti: Formalni pristanak je obavezan kako bi se osiguralo pravilno dizajniranje i održavanje.

Zaključak

PME je kritičan ali regulisani metod zemljanja, idealan za područja sa izazovnim uslovima zemljanja. Njegova efikasnost zavisi od stroge usklađenosti sa standardima vezivanja, dimenzionisanja i održavanja kako bi se izbegli rizici poput podignutog neutralnog potencijala. Uvijek konsultujte kvalifikovane inženjere i dobijte regulativni pristanak prilikom implementacije PME sistema.