'n Algehele Gids tot Aardingstelsels
'n Aardingstelsel, ook bekend as 'n grondingstelsel, verbind spesifieke dele van 'n elektriese kragsistiem met die grond, tipies die aarde se geleidende oppervlak, vir veiligheids- en funksionele doeleindes. Die keuse van 'n aardingstelsel kan die veiligheid en elektromagnetiese verenigbaarheid van die installasie beïnvloed. Regulasies vir aardingstelsels verskil onder lande, alhoewel die meeste die aanbevelings van die Internasionale Elektrotegniese Kommissie (IEC) volg. In hierdie artikel sal ons die verskillende tipes aardingstelsels, hul voor- en nadele, en hoe om dit te ontwerp en installeer, verduidelik.
Wat is 'n Aardingstelsel?
'n Aardingstelsel word gedefinieer as 'n stel geleiery en elektrodes wat 'n laag-weerstand pad bied vir elektriese stroom om na die grond te vloei in geval van 'n fout of mislukking. Dit is belangrik vir verskeie redes:
Beskerming van toerusting: 'n Aardingstelsel help om elektriese toerusting te beskerm teen skade as gevolg van oorspanning of kortsluitingstoestande. Dit voorkom ook statiese opbou en kragpieke veroorsaak deur naby liggende donderslag of switsovergangsoperasies.
Beskerming van mense: 'n Aardingstelsel help om elektriese skokrisiko's te voorkom deur te verseker dat die blootgestelde metaaldele van elektriese installasies by dieselfde potensiaal as die aarde is. Dit fasiliteer ook die werking van beskermtoestelle soos skakeelbrekers of residuele stroomtoestelle (RCDs) wat die voorsiening kan afkoppel in geval van 'n fout.
Verwysingspunt: 'n Aardingstelsel bied 'n verwysingspunt vir elektriese sirkels en toerusting sodat hulle by 'n veilige spanningsvlak met betrekking tot die Aarde kan werk. Dit verseker dat enige elektriese energie wat nie deur die belasting gebruik word nie, veilig na die aarde gedissipeer word.
Tipes Aardingstelsels
BS 7671 lys vyf tipes aardingstelsels: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C, en IT. Die letters T en N staan vir:
T = Grond (van die Franse woord Terre)
N = Neutrale
Die letters S, C, en I staan vir:
S = Apart
C = Gekombineer
I = Geïsoleer
Die tipe aardingstelsel word bepaal deur hoe die bron van energie (soos 'n transformator of 'n generator) met die aarde verbind is en hoe die verbruiker se aardingterminal met die bron of 'n plaaslike aarde-elektrode verbind is.
TN-S Stelsel
'n TN-S-stelsel, getoon in Figuur 1, het die neutrale energiebron net een keer met die aarde verbonden, by of so naby as redelik moontlik aan die bron. Die verbruiker se aardingterminal word tipies met die metalliese omhulsel of pantser van die distributeur se dienskabel in die gebou verbonden.
Figuur 1: TN-S Stelsel
Die voordele van 'n TN-S-stelsel is:
Dit bied 'n laag impedansie pad vir foutstrome, wat verseker dat beskermtoestelle vinnig werk.
Dit vermy enige potensiaalverskil tussen neutrale en aarde binne die verbruiker se gebou.
Dit verminder die risiko van elektromagnetiese interferensie as gevolg van gemeenskaplike modusstrome.
Die nadelaan van 'n TN-S-stelsel is:
Dit vereis 'n aparte beskermgeleiery (PE) saam met die voorsieningsgeleierye, wat die koste en kompleksiteit van bedraading verhoog.
Dit kan beïnvloed word deur korrosie of skade aan die metalliese omhulsel of pantser van die dienskabel, wat sy effektiewiteit kan kompromitteer.
TN-C-S Stelsel
'n TN-C-S-stelsel, getoon in Figuur 2, het die voorsieningsneutrale geleiery van 'n verdeel hoof met die aarde verbonden by die bron en op intervalle langs sy loop. Hierdie word gewoonlik beskermde meervoudige aarding (PME) genoem. Met hierdie regstellings word die distributeur se neutrale geleiery ook gebruik om aardfoutstrome wat in die verbruiker se installasie ontstaan, veilig na die bron terug te lei. Om dit te bereik, sal die distributeur 'n verbruiker se aardingterminal verskaf, wat aan die inkomende neutrale geleiery gekoppel is.
Figuur 2: TN-C-S Stelsel
Die voordele van 'n TN-C-S-stelsel is:
Dit verminder die aantal geleierye wat vir voorsiening benodig word, wat die koste en kompleksiteit van bedraading verlaag.
Dit bied 'n laag impedansie pad vir foutstrome, wat verseker dat beskermtoestelle vinnig werk.
Dit vermy enige potensiaalverskil tussen neutrale en aarde binne die verbruiker se gebou.
Die nadelaan van 'n TN-C-S-stelsel is:
Dit kan 'n risiko van elektriese skok skep as daar 'n breek in die neutrale geleiery tussen twee aardpunte is, wat 'n toename in aanrakingsspanning op blootgestelde metaldele kan veroorsaak.
Dit kan ongewilde strome laat vloei in metal piese of strukture wat met die aarde by verskillende punte verbonden is, wat tot korrosie of interferensie kan lei.
TT Stelsel
'n TT-stelsel, getoon in Figuur 3, het beide die bron en die verbruiker se installasie met die aarde verbonden deur middel van aparte elektrodes. Hierdie elektrodes het geen direkte verbinding tussen hulle nie. Hierdie tipe aardingstelsel is van toepassing vir beide driefase- en enkelphase-installasies.
Figuur 3: TT Stelsel
Die voordele van 'n TT-stelsel is:
Dit elimineer enige risiko van elektriese skok as gevolg van 'n breek in die neutrale geleiery of kontak tussen lewende geleierye en aardede metaldele.
Dit vermy enige ongewilde strome in metal piese of strukture wat met die aarde by verskillende punte verbonden is.
Dit laat meer buigsameheid toe in die keuse van die ligging en tipe aarde-elektrodes.
Die nadelaan van 'n TT-stelsel is:
Dit vereis 'n effektiewe plaaslike aarde-elektrode vir elke installasie, wat moeilik of duur kan wees om te bereik, afhangende van grondtoestande en beskikbaarheid van ruimte.
Dit vereis addisionele beskermtoestelle soos RCDs of spanningsbediende ELCBs om 'n betroubare afkoppeling in geval van 'n fout te verseker.
Dit kan hoër aanrakingsspannings op blootgestelde metaldele veroorsaak as gevolg van hoër aarde-lus impedansie.
TN-C Stelsel
'n TN-C-stelsel, getoon in Figuur 4, het beide die neutrale en beskermfunksies gekombineer in 'n enkele geleiery deur die hele stelsel. Hierdie geleiery word PEN (beskerm-aarde-neutraal) genoem. Die verbruiker se aardingterminal is direk met hierdie geleiery verbonden.
Figuur 4: TN-C Stelsel
Die voordele van 'n TN-C-stelsel is:
