Isang Komprehensibong Gabay sa mga Sistemang Grounding

Ang isang sistema ng pag-ground o pag-earth, na kilala rin bilang grounding system, ay nag-uugnay sa mga tiyak na bahagi ng isang elektrikal na power system sa lupa, karaniwang ang conductive na ibabaw ng Earth, para sa layunin ng kaligtasan at paggana. Ang pagpipili ng sistema ng pag-earth ay maaaring makaapekto sa kaligtasan at electromagnetic compatibility ng instalasyon. Ang mga regulasyon para sa mga sistema ng pag-earth ay magkaiba-iba sa bawat bansa, bagaman karamihan ay sumusunod sa mga rekomendasyon ng International Electrotechnical Commission (IEC). Sa artikulong ito, ipapaliwanag namin ang iba't ibang uri ng mga sistema ng pag-earth, ang kanilang mga pakinabang at hindi pakinabang, at paano disenyan at i-install ang mga ito.

Ano ang Sistema ng Pag-earth?

Ang sistema ng pag-earth ay inilalarawan bilang isang set ng conductors at electrodes na nagbibigay ng isang mababang-resistance na daan para sa electrical current na lumipas sa lupa sa kaso ng isang fault o malfunction. Mahalaga ito sa ilang dahilan:

• Proteksyon ng equipment: Nagtutulong ang sistema ng pag-earth upang maprotektahan ang mga electrical equipment mula sa pinsala dahil sa overvoltage o short-circuit conditions. Ito din ang nagpapahinto ng static buildup at power surges dahil sa malapit na lightning strikes o switching operations.

• Proteksyon ng tao: Nagtutulong ang sistema ng pag-earth upang maprevent ang electric shock hazards sa pamamagitan ng pagsigurado na ang mga exposed metal parts ng mga electrical installations ay nasa parehong potential bilang ang earth. Ito din ang nagpapadali ng operasyon ng mga protective devices tulad ng circuit breakers o residual current devices (RCDs) na maaaring disconnect ang supply sa kaso ng isang fault.

• Reference point: Nagbibigay ang sistema ng pag-earth ng isang reference point para sa mga electrical circuits at equipment upang maging ligtas ang kanilang operasyon sa isang voltage level sa relatibo sa Earth. Ito ang nagse-secure na ang anumang electrical energy na hindi ginagamit ng load ay ligtas na napapalayas sa lupa.

Mga Uri ng Sistema ng Pag-earth

Naglilista ang BS 7671 ng limang uri ng mga sistema ng pag-earth: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C, at IT. Ang mga letra T at N ay tumutukoy sa:

• T = Lupa (mula sa French word Terre)

• N = Neutral

Ang mga letra S, C, at I ay tumutukoy sa:

• S = Separado

• C = Pina-combine

• I = Isolated

Ang uri ng sistema ng pag-earth ay nadetermina kung paano konektado ang source ng enerhiya (tulad ng isang transformer o generator) sa lupa at kung paano konektado ang consumer’s earthing terminal sa source o sa isang lokal na earth electrode.

TN-S System

Ang isang TN-S system, na ipinapakita sa Figure 1, ay may neutral source of energy na konektado sa lupa sa isang punto lamang, sa o sa pinakamalapit na posible sa source. Ang consumer’s earthing terminal ay tipikal na konektado sa metallic sheath o armor ng distributor’s service cable pumasok sa premises.

Figure 1: TN-S System

Ang mga pakinabang ng TN-S system ay:

• Nagbibigay ito ng isang mababang impedance path para sa fault currents, na sigurado ang mabilis na operasyon ng mga protective devices.

• Iniwasan nito ang anumang potential difference sa pagitan ng neutral at earth sa loob ng consumer’s premises.

• Nabawasan nito ang panganib ng electromagnetic interference dahil sa common mode currents.

Ang mga hindi pakinabang ng TN-S system ay:

• Kinakailangan ito ng hiwalay na protective conductor (PE) kasama ang mga supply conductors, na nagdudulot ng pagtaas ng cost at complexity ng wiring.

• Maaari itong maapektuhan ng corrosion o damage sa metallic sheath o armor ng service cable, na maaaring kompromiso ang kanyang effectiveness.

TN-C-S System

Ang isang TN-C-S system, na ipinapakita sa Figure 2, ay may supply neutral conductor ng isang distribution main na konektado sa lupa sa source at sa interval sa kanyang run. Ito ay karaniwang tinatawag na protective multiple earthing (PME). Sa pamamagitan ng arrangement na ito, ang distributor’s neutral conductor ay ginagamit din upang bumalik ang earth fault currents na nangyayari sa consumer’s installation nang ligtas sa source. Upang makamit ito, magbibigay ang distributor ng consumer’s earthing terminal, na nakalink sa incoming neutral conductor.

Figure 2: TN-C-S System

Ang mga pakinabang ng TN-C-S system ay:

• Nababawasan nito ang bilang ng mga conductors na kinakailangan para sa supply, na nagbabawas ng cost at complexity ng wiring.

• Nagbibigay ito ng isang mababang impedance path para sa fault currents, na sigurado ang mabilis na operasyon ng mga protective devices.

• Iniwasan nito ang anumang potential difference sa pagitan ng neutral at earth sa loob ng consumer’s premises.

Ang mga hindi pakinabang ng TN-C-S system ay:

• Maaari itong lumikha ng panganib ng electric shock kung may break sa neutral conductor sa pagitan ng dalawang earth points, na maaaring magresulta sa pagtaas ng touch voltage sa exposed metal parts.

• Maaari itong magdulot ng unwanted currents na lumilipas sa metal pipes o structures na konektado sa earth sa iba’t ibang puntos, na maaaring magresulta sa corrosion o interference.

TT System

Ang isang TT system, na ipinapakita sa Figure 3, ay may parehong source at consumer’s installation na konektado sa lupa sa pamamagitan ng hiwalay na mga electrodes. Ang mga electrodes na ito ay walang direkta na koneksyon sa pagitan nila. Ang tipo ng sistema ng pag-earth na ito ay applicable para sa parehong three-phase at single-phase installations.

Figure 3: TT System

Ang mga pakinabang ng TT system ay:

• Iniwasan nito ang anumang panganib ng electric shock dahil sa break sa neutral conductor o contact sa pagitan ng live conductors at earthed metal parts.

• Iniwasan nito ang anumang unwanted currents sa metal pipes o structures na konektado sa earth sa iba’t ibang puntos.

• Pinahihintulutan nito ang mas maraming flexibility sa pagpili ng lokasyon at uri ng earth electrodes.

Ang mga hindi pakinabang ng TT system ay:

• Kinakailangan nito ng effective local earth electrode para sa bawat installation, na maaaring mahirap o mahal na makamit depende sa soil conditions at availability ng space.

• Kinakailangan nito ng additional protection devices tulad ng RCDs o voltage-operated ELCBs upang matiyak ang reliable disconnection sa kaso ng isang fault.

• Maaari itong magresulta sa mas mataas na touch voltages sa exposed metal parts dahil sa mas mataas na earth loop impedance.

TN-C System

Ang isang TN-C system, na ipinapakita sa Figure 4, ay may parehong neutral at protective functions na pinagsama sa isang conductor sa buong sistema. Ang conductor na ito ay tinatawag na PEN (protective earth neutral). Ang consumer’s earthing terminal ay direktang konektado sa conductor na ito.

Figure 4: TN-C System

Ang mga pakinabang ng TN-C system ay:

• Nababawasan nito ang bilang ng mga conductors na kinakailangan para sa supply, na nagbabawas ng cost at complexity ng wiring.

• Nagbibigay ito ng isang mababang impedance path para sa fault currents, na sigurado ang mabilis na operasyon ng mga protective devices.