Захисне багаторазове заземлення (PME) – TN-C-S – (MEN) та PNB
Що таке захисне багатократне заземлення (PME)?
Захисне багатократне заземлення (PME) — це метод безпекового заземлення, при якому провід континуїтету заземлення (заземлювальний провід) на території споживача під'єднаний до місцевої системи заземлення та нейтрального провідника живлення. Відомий також як TN-C-S або Multiple Earther Neutral (MEN), цей систем забезпечує, що у разі розриву нейтрального проводу, аварійні струми все ще можуть безпечно повернутися до джерела через заземлювальне з'єднання, мінімізуючи ризик електричного удару та інших загроз.
У системі PME (див. нижче), нейтральний провідник виконує подвійну роль: він забезпечує захисне заземлення та функціонує як нейтральний провідник. Додатково, нейтральний провідник заземлений в кількох точках на стороні живлення. Наступний розділ цієї статті обговорює наслідки відкритого PEN-провідника (розриву нейтралі), включаючи захисні заходи та потенційні ризики, пов'язані з PME.
Що таке TN-C-S PME?
TN-C-S PME (Protective Multiple Earthing) — це конкретна конфігурація системи розподілу електроенергії, де зовнішній джерело живлення прямо заземлений в кількох точках ("T" = Terre, французька для "земля" або "заземлення"). На стороні встановлення споживача, провідні частини обладнання з'єднані через кабелі захисту цепи (CPC) з нейтральним провідником (N) та системою заземлення.
Позначення "C-S" вказує, що нейтральний (N) та захисний заземлювальний (PE) провідники поєднуються (C) в мережі джерела живлення та розділяються (S) в встановленні споживача.
Основні компоненти TN-C-S PME
T: Terre ("земля/заземлення") — система має пряме, незалежне заземлювальне з'єднання, окреме від провідників живлення.
N: Нейтральний — провідник, який повертає струм в електричному колі.
C: Поєднаний — у верхньому розділі мережі живлення (наприклад, від перетворювача до головної панелі споживача), нейтральний (N) та захисний заземлювальний (PE) провідники поєднуються в один провідник, відомий як PEN (Protective Earth Neutral) провідник.
S: Розділений — на головній панелі споживача або точці розподілу, PEN-провідник розбивається на два незалежні провідники:
Нейтральний (N): Переносить повертаючий струм.
Захисний заземлювальний (PE): З'єднується з рамами обладнання та забезпечує безпеку при аваріях.
Як працює TN-C-S PME
Верхній розділ (сторона живлення):
Нейтральний та захисний заземлювальний поєднуються як PEN-провідник, заземлений на джерелі (наприклад, перетворювач) та, можливо, в проміжних точках (багатократне заземлення).
Нижній розділ (сторона споживача):
На головній панелі споживача, PEN-провідник розбивається на окремий нейтральний (N) та захисний заземлювальний (PE).
PE-провідник з'єднується з усіма відкритими провідними частинами обладнання (наприклад, металеві корпуси) для безпечного відведення аварійних струмів до землі.
Нейтральний (N) залишається ізольованим від землі в установці споживача (окрім однієї точки з'єднання на головній панелі для підтримки стабільності потенціалу).
Безпекові переваги
Захист від аварій: У разі фазово-металевої аварії, струм проходить через PE-провідник до землі, швидко запускаючи автоматичний вимикач або плавкий вставка.
Безпека при розриві нейтралі: Якщо нейтральний провідник розривається в верхньому розділі, з'єднання PEN/PE забезпечує, що вільні металеві частини залишаються на потенціалі землі, зменшуючи ризик електричного удару.
Гнучкість: Поєднує простоту системи з поєднаним нейтральним-заземлювальним провідником (TN-C) у мережі живлення з безпекою розділеної системи (TN-S) в установці споживача, роблячи її придатною як для міських мереж, так і для будівельних встановлень.
Ця конфігурація балансує ефективність витрат у мережі живлення з підвищеною безпекою в кінцевих середовищах користувачів, широко використовується в житлових, комерційних та промислових установах.
Що таке PNB?
PNB, скорочено від Protective Neutral Bonding, — це метод заземлення, схожий на систему PME (Protective Multiple Earthing), але з ключовою відмінністю: з'єднання Neutral-to-Earth (TN) встановлюється на стороні споживача (наприклад, на головній панелі приміщення), а не на джерелі живлення або розподільному перетворювачі.
У системі TN-C-S, PNB (Protective Neutral Bonding) вказує на конфігурацію, де PEN (Protective Earth Neutral) або CNE (Combined Neutral Earth) провідники окремих споживачів з'єднані з джерелом живлення (наприклад, перетворювач) лише в одній точці. Ця єдина точка з'єднання забезпечує, що функції нейтралі та захисного заземлення поєднуються в верхньому розділі (від перетворювача до головної панелі споживача) та розділяються в установці споживача (структура TN-C-S).
Основні розгляди для PNB
Вимоги до відстані заземлення: Рекомендована відстань між заземлювальним електродом та головною панеллю споживача (де відбувається з'єднання нейтралі з землею) менше 40 метрів (≈130 футів). Для мінімізації ризиків напруги у разі розриву нейтралі, ця відстань має бути максимально короткою, бажано поруч з заземлювальною планкою головної панелі.
Механізм безпеки: З'єднуючи нейтраль з землею на стороні споживача, PNB допомагає стабілізувати потенціал нейтралі та надає резервний шлях для аварійних струмів у разі відмови нейтрального провідника в верхньому розділі. Це зменшує ризик того, що вільні металеві частини стануть живими та викличуть електричні удари.
Відмінність від PME
Хоча як PNB, так і PME включають з'єднання нейтралі з землею, PME типово включає кілька точок заземлення на стороні живлення (наприклад, на перетворювачі та вздовж мережі розподілу), тоді як PNB зосереджується на одній точці з'єднання на стороні споживача в рамках TN-C-S системи.
PNB розроблений для балансу безпеки та простоти в маломасштабних установках, забезпечуючи відповідність електричним кодам, а також мінімізуючи вплив аварійних ситуацій з нейтральним провідником в кінцевих середовищах.
Чому та де використовується система заземлення PME?
За ESQCR (Electricity Safety, Quality and Continuity Regulations), споживачам заборонено встановлювати PEN-провідники у високовольтних/низьковольтних установках; ця відповідальність лежить на незалежному операторі розподільної мережі (DNO). Це тому, що системи PME включають складні конфігурації заземлення, які потребують професійного управління для забезпечення безпеки та відповідності.
Основні переваги PME
Основна перевага PME полягає в його здатності знижувати ризики при розриві нейтрального провідника (відкритий PEN-провідник). Якщо нейтральний провідник розривається, аварійний струм може повернутися до джерела живлення через паралельний шлях заземлення (створений кількома точками заземлення). Цей шлях з низьким опором запускає захисні пристрої (наприклад, плавкі вставки, автоматичні вимикачі), оскільки великий струм через низький опір розплавлює плавку вставку або активує вимикач. В результаті, вільні металеві частини залишаються на потенціалі, близькому до землі, що усуває ризик електричного удару від розриву нейтралі. Без PME, розрив нейтралі залишив би без шляху повернення, енергізує нейтральний провідник та створює серйозний ризик електричного удару.
Застосування PME
Компанії постачання електроенергії та розподілювачі часто використовують PME в сільських або складних теренів (наприклад, гористих областях), де:
Індивідуальне заземлення з низьким опором для кожного будівлі є дорогим або непрактичним.
Отримання відповідного опору земельного контуру від перетворювача до клем споживача є важким.
Однак, використання PME потребує письмової згоди від відповідних органів через технічні вимоги та потенційні ризики.
Розмір провідників та з'єднання для PME/PNB
Для заземлення PME розмір провідників має відповідати регуляціям BS 7671:2018+A2:2022:
Потенційні ризики заземлення PME
Хоча PME підвищує безпеку, він вводить певні загрози:
Підвищений потенціал нейтралі
Якщо нейтральний провідник розривається (поширено на сільських надземних лініях), всі захищені металеві частини (наприклад, корпуси обладнання), з'єднані з нейтральним провідником, можуть стати енергізованими. Наприклад:
Невидимі аварії
На відміну від очевидних аварій, розрив нейтралі з PME може не запускати немедленну захисну дію. Система може залишатися енергізованим до тих пір, поки хтось не торкнеться металевих деталей, що призводить до несподіваних ударів.
Вимоги до зниження ризиків:
Багатократне заземлення: нейтральний провідник має бути заземлений в кількох точках системи.
Низький опір заземлення: опір кожного електрода заземлення не повинен перевищувати 10 Ом.
Індивідуальні електроди заземлення: рекомендовані для кожного встановлення, щоб мінімізувати спільні аварійні струми.
Згода відповідних органів: формальна згода є обов'язковою для забезпечення правильного проектування та обслуговування.
Висновок
PME — це важлива, але регульована методика заземлення, ідеальна для областей зі складними умовами заземлення. Його ефективність залежить від строгого дотримання стандартів з'єднання, розміру та обслуговування, щоб уникнути ризиків, таких як підвищений потенціал нейтралі. Завжди консультуйтесь з кваліфікованими інженерами та отримуйте регуляторну згоду при впровадженні систем PME.
