Perustellinen opas maanvaihtojärjestelmiin
Maardyntijärjestelmä, joka tunnetaan myös nimellä maanjäristysjärjestelmä, yhdistää sähköverkon tiettyjä osia maan kanssa, yleensä Maan johtavan pinnan, turvallisuuden ja toiminnallisten syiden vuoksi. Maardyntijärjestelmän valinta voi vaikuttaa asennuksen turvallisuuteen ja sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen. Maardyntijärjestelmien säännökset vaihtelevat maasta toiseen, mutta useimmat noudattavat Kansainvälisen sähkötekniikan komission (IEC) suosituksia. Tässä artikkelissa selitetään erilaiset maardyntijärjestelmät, niiden edut ja haitat sekä niiden suunnittelu ja asentaminen.
Mitä on maardyntijärjestelmä?
Maardyntijärjestelmä määritellään johtojen ja elektrodidien sarjaksi, jotka tarjoavat alhaisen vastustuksen polun sähkön virtaukselle maahan vika- tai virheolosuhteissa. Tämä on tärkeää useista syistä:
Laitevarmuus: Maardyntijärjestelmä suojelee sähkölaitteita vahingoittumiselta ylivolttilukemiin tai lyhytsulkuun liittyvinä olosuhteina. Se estää myös staattisen varauksen kertymisen ja sähkövirtasuurennukset läheisten salamaniskujen tai kytkentätoimintojen aiheuttamana.
Ihmisten suoja: Maardyntijärjestelmä auttaa estämään sähköiskuvaaran varmistamalla, että sähköasennuksen näkyvät metalliosat ovat samassa potentiaalissa kuin maapallo. Se myös helpottaa suojauslaitteiden, kuten sulkuohjaimien tai residuaalisovituslaitteiden (RCD) toimintaa, jotka voivat katkaista saannin virheolosuhteissa.
Viittepiste: Maardyntijärjestelmä tarjoaa viittepisteen sähköpiireille ja laitteille, jotta ne voivat toimia turvallisessa jännitetasossa Maan suhteen. Tämä varmistaa, että kaikki sähköenergia, jota ei käytetä lataukseen, häviää turvallisesti maahan.
Maardyntijärjestelmien tyypit
BS 7671 luettelee viisi maardyntijärjestelmän tyyppeä: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C ja IT. Kirjaimet T ja N tarkoittavat:
T = Maa (ranskan sanan Terre perusteella)
N = Neutraali
Kirjaimet S, C ja I tarkoittavat:
S = Erikoiset
C = Yhdistetty
I = Erillinen
Maardyntijärjestelmän tyyppi määräytyy energianlähteen (esimerkiksi transformaattori tai generaattori) yhteyden mukaan maahan ja kuluttajan maardyntiterminalin yhteyden mukaan lähteen tai paikalliseen maapisteeseen.
TN-S-järjestelmä
TN-S-järjestelmässä, joka on esitetty kuvassa 1, energianlähteen neutraali on yhdistetty maahan vain yhdessä kohdassa, lähteen lähellä tai sen lähellä. Kuluttajan maardyntiterminali on yleensä yhdistetty jakeluyrityksen palvelukabelin metallipuolisuuntaan tai panssariin.
Kuva 1: TN-S-järjestelmä
TN-S-järjestelmän edut ovat:
Se tarjoaa alhaisen impedanssin polun virhevirtaukselle, mikä varmistaa suojalaitteiden nopean toiminnan.
Se välttää mitään potentiaaliero neutraalin ja maan välillä kuluttajan tiloissa.
Se vähentää sähkömagneettisen häiriön riskiä yhteisestä mallista johtuvinä virtauksina.
TN-S-järjestelmän haitat ovat:
Se vaatii erillisen suojausjohtimen (PE) lisäksi saannijohtimet, mikä lisää sähköjohtojen kustannuksia ja monimutkaisuutta.
Sen toimivuus voi heikentyä palvelukabelin metallipuolisuunan tai panssarinsa korroodinnan tai vaurion seurauksena.
TN-C-S-järjestelmä
TN-C-S-järjestelmässä, joka on esitetty kuvassa 2, jakeluverkon neutraali johtaja on yhdistetty maahan lähteen ja sen reitin välinpituisesti. Tämä on yleensä tunnettu suojatekijänä (PME). Tällä järjestelyllä jakeluyrityksen neutraali johtaja palauttaa myös maavirhevirtaukset turvallisesti lähteeseen. Tämän saavuttamiseksi jakeluyritys tarjoaa kuluttajan maardyntiterminalin, joka on yhdistetty tulon neutraali johtajaan.
Kuva 2: TN-C-S-järjestelmä
TN-C-S-järjestelmän edut ovat:
Se vähentää tarvittavien johtimien määrää, mikä alentaa sähköjohtojen kustannuksia ja monimutkaisuutta.
Se tarjoaa alhaisen impedanssin polun virhevirtaukselle, mikä varmistaa suojalaitteiden nopean toiminnan.
Se välttää mitään potentiaaliero neutraalin ja maan välillä kuluttajan tiloissa.
TN-C-S-järjestelmän haitat ovat:
Se voi aiheuttaa sähköiskuvaaran, jos neutraali johtaja katkeaa kahden maapisteen välillä, mikä voi aiheuttaa kosketusjännitteen nousun näkyville metalliosille.
Se voi aiheuttaa haluttomia virtauksia metalliputkien tai rakenteiden kautta, jotka on yhdistetty maahan eri pisteissä, mikä voi johtaa korroositioon tai häiriöihin.
TT-järjestelmä
TT-järjestelmässä, joka on esitetty kuvassa 3, sekä lähteen että kuluttajan asennus on yhdistetty maahan erillisillä elektrodeilla. Näillä elektrodeilla ei ole välittömiä yhteyksiä keskenään. Tämä maardyntijärjestelmän tyyppi on sovellettavissa sekä kolmivaiheisiin että yksivaiheisiin asennuksiin.
Kuva 3: TT-järjestelmä
TT-järjestelmän edut ovat:
Se poistaa mahdollisuuden sähköiskuvaaraan, jos neutraali johtaja katkeaa tai live johtajat tulevat kosketuksiin maadetuilla metalliosilla.
Se välttää haluttomat virtaukset metalliputkien tai rakenteiden kautta, jotka on yhdistetty maahan eri pisteissä.
Se antaa enemmän joustavuutta maadelektroiden sijainnin ja tyyppin valinnassa.
TT-järjestelmän haitat ovat:
Se vaatii tehokkaan paikallisen maadelektroiden jokaiseen asennukseen, mikä voi olla vaikeaa tai kalliia riippuen maaperän olosuhteista ja tilan saatavuudesta.
Se vaatii lisäsuojalaitteita, kuten RCD:t tai jänniteohjaimet, varmistaakseen luotettavan katkaisun virheolosuhteissa.
Se voi aiheuttaa korkeamman kosketusjännitteen näkyville metalliosille korkeammasta maasilmukkaimpedanssista.
TN-C-järjestelmä
TN-C-järjestelmässä, joka on esitetty kuvassa 4, sekä neutraali että suojausfunktiot on yhdistetty yhdeksi johtimeksi koko järjestelmässä. Tätä johtimia kutsutaan PEN (protective earth neutral). Kuluttajan maardyntiterminali on suoraan yhdistetty tähän johtimeen.
Kuva 4: TN-C-järjestelmä
TN-C-järjestelmän edut ovat:
