Komplexní průvodce zemnícími systémy

Systém zazemňování, také známý jako systém zemnění, spojuje specifické části elektrického elektrického systému s povrchem Země, obvykle s vodivou plochou Země, pro bezpečnostní a funkční účely. Volba systému zazemňování může ovlivnit bezpečnost a elektromagnetickou kompatibilitu instalace. Předpisy pro systémy zazemňování se liší mezi zeměmi, i když většina následuje doporučení Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC). V tomto článku vysvětlíme různé typy systémů zazemňování, jejich výhody a nevýhody a jak je navrhovat a instalovat.

Co je systém zazemňování?

Systém zazemňování se definuje jako sada vodičů a elektrod, které poskytují cestu s nízkým odporom pro proud elektrického proudu, aby mohl při výpadku nebo poruše proudit do země. To je důležité z několika důvodů:

• Ochrana zařízení: Systém zazemňování pomáhá chránit elektrické zařízení před poškozením způsobeným přetlakem nebo krátkým zapojením. Taky brání statickému náboji a přetlakovým vlnám způsobeným blízkými blesky nebo přepínacími operacemi.

• Ochrana lidí: Systém zazemňování pomáhá zabránit elektrickým šokům tím, že zajistí, aby expozované kovové části elektrických instalací byly ve stejném potenciálu jako země. Taky usnadňuje fungování ochranných zařízení, jako jsou proudové přerušovače nebo reziduální proudové zařízení (RCD), které mohou odpojit zdroj při výpadku.

• Referenční bod: Systém zazemňování poskytuje referenční bod pro elektrické obvody a zařízení, aby mohly pracovat na bezpečné napětí vzhledem k Zemi. To zajišťuje, že jakákoliv elektrická energie, která není spotřebována zátěží, je bezpečně uvolněna do země.

Typy systémů zazemňování

BS 7671 uvádí pět typů systémů zazemňování: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C a IT. Písmena T a N znamenají:

• T = Země (z francouzského slova Terre)

• N = Nula

Písmena S, C a I znamenají:

• S = Oddělený

• C = Kombinovaný

• I = Izolovaný

Typ systému zazemňování je určen tím, jak je zdroj energie (jako transformátor nebo generátor) spojen s zemí a jak je zemnící terminál spotřebitele spojen se zdrojem nebo s místním zemnícím elektrodou.

TN-S Systém

TN-S systém, ukázán na obrázku 1, má neutrální zdroj energie spojený s zemí pouze v jednom bodě, co nejblíže zdroji. Zemnící terminál spotřebitele je obvykle spojen s kovovou pláštěnkou nebo pancířem distribučního vedení do budovy.

Obrázek 1: TN-S Systém

Výhody TN-S systému jsou:

• Poskytuje cestu s nízkým impedancí pro proudy chyb, což zajišťuje rychlé spuštění ochranných zařízení.

• Zabraňuje jakékoli potenciální rozdílu mezi nulou a zemí uvnitř prostor spotřebitele.

• Sníží riziko elektromagnetické interferencí způsobené společnými proudy.

Nevýhody TN-S systému jsou:

• Vyžaduje samostatný ochranný vodič (PE) spolu s dodávacími vodiči, což zvyšuje náklady a komplexnost vedení.

• Může být ovlivněn korozí nebo poškozením kovové pláště nebo pancíře distribučního vedení, což může oslabit jeho efektivitu.

TN-C-S Systém

TN-C-S systém, ukázán na obrázku 2, má neutrální vodič distribučního hlavního vedení spojený s zemí u zdroje a v pravidelných intervalech podél jeho trasy. Toto se obvykle nazývá ochranné vícevrstvé zazemňování (PME). Tímto způsobem se neutrální vodič distributéra také používá k bezpečnému vrácení proudů zemních vad z instalace spotřebitele zpět ke zdroji. Pro dosažení tohoto cíle distributér poskytne zemnící terminál spotřebitele, který je propojen s příchozím neutrálním vodičem.

Obrázek 2: TN-C-S Systém

Výhody TN-C-S systému jsou:

• Sníží počet vodičů potřebných pro dodávku, což sníží náklady a komplexnost vedení.

• Poskytuje cestu s nízkou impedancí pro proudy chyb, což zajišťuje rychlé spuštění ochranných zařízení.

• Zabraňuje jakékoli potenciální rozdílu mezi nulou a zemí uvnitř prostor spotřebitele.

Nevýhody TN-C-S systému jsou:

• Může vytvořit riziko elektrického šoku, pokud dojde k přerušení neutrálního vodiče mezi dvěma zemními body, což může způsobit zvýšení dotykem napětí na expozovaných kovových částech.

• Může způsobit nechtěné proudy v kovových potrubích nebo strukturách, které jsou spojeny s zemí v různých bodech, což může vést k korozi nebo interferenci.

TT Systém

TT systém, ukázán na obrázku 3, má jak zdroj, tak i instalaci spotřebitele spojené s zemí skrze samostatné elektrody. Tyto elektrody nemají žádné přímé spojení mezi sebou. Tento typ systému zazemňování je použitelný jak pro třífázové, tak i pro jednofázové instalace.

Obrázek 3: TT Systém

Výhody TT systému jsou:

• Eliminuje jakékoliv riziko elektrického šoku způsobeného přerušením neutrálního vodiče nebo kontaktu mezi živými vodiči a zemněnými kovovými částmi.

• Zabraňuje nechtěným proudům v kovových potrubích nebo strukturách, které jsou spojeny s zemí v různých bodech.

• Umožňuje větší flexibilitu v volbě umístění a typu zemnících elektrod.

Nevýhody TT systému jsou:

• Vyžaduje efektivní místní zemnící elektrodu pro každou instalaci, což může být obtížné nebo nákladné z hlediska podmínek půdy a dostupnosti místa.

• Vyžaduje dodatečná ochranná zařízení, jako jsou RCD nebo ELCB řízené napětím, k zajištění spolehlivého odpojení v případě výpadku.

• Může vést k vyšším dotykem napětí na expozovaných kovových částech kvůli vyšší impedanci zemní smyčky.

TN-C Systém

TN-C systém, ukázán na obrázku 4, má neutrální a ochranné funkce kombinované v jednom vodiči po celém systému. Tento vodič se nazývá PEN (ochranná zemnice neutrální). Zemnící terminál spotřebitele je přímo spojen s tímto vodičem.