En omfattende guide til jordingsystemer

Et jordningsystem, også kjent som et grounding-system, kobler spesifikke deler av et elektrisk strømsystem med jorda, typisk jordens ledende overflate, for sikkerhets- og funksjonelle formål. Valget av jordningsystem kan påvirke sikkerheten og elektromagnetiske kompatibiliteten til installasjonen. Reglene for jordningsystem varierer mellom land, selv om de fleste følger Internasjonale Elektrotekniske Kommissions (IEC) anbefalinger. I denne artikkelen vil vi forklare de ulike typer jordningsystemer, deres fordeler og ulemper, og hvordan man designer og installerer dem.

Hva er et jordningsystem?

Et jordningsystem defineres som en rekke ledere og elektroder som gir en lav-motstand vei for elektrisk strøm til å strømme til jorden i tilfelle en feil eller feilfunksjon. Dette er viktig av flere grunner:

• Beskyttelse av utstyr: Et jordningsystem hjelper med å beskytte elektrisk utstyr mot skade ved overvoltage eller kortslutning. Det forebygger også statisk opplasting og strømstød forårsaket av nærme lynnedslag eller slåringsoperasjoner.

• Beskyttelse av mennesker: Et jordningsystem hjelper med å forebygge elektriske støt-hazards ved å sørge for at de eksponerte metall-delene av elektriske installasjoner er på samme potensial som jorden. Det fremmer også funksjonen av beskyttende enheter som kretsavbrytere eller residuelle strøm-enheter (RCDs) som kan koble fra strømmen i tilfelle en feil.

• Referansepunkt: Et jordningsystem gir et referansepunkt for elektriske kretser og utstyr slik at de kan operere på et sikkert spennings-nivå i forhold til Jorden. Dette sikrer at all elektrisk energi som ikke brukes av belastningen, blir trygt dissiperet til jorden.

Typer av jordningsystemer

BS 7671 oppfører fem typer jordningsystemer: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C, og IT. Bokstavene T og N står for:

• T = Jord (fra det franske ordet Terre)

• N = Neutral

Bokstavene S, C, og I står for:

• S = Separat

• C = Kombinert

• I = Isolert

Typen jordningsystem bestemmes av hvordan energikilden (som en transformator eller en generator) er koblet til jorden, og hvordan forbrukerens jordningsterminal er koblet til kilden eller til en lokal jordelektrod.

TN-S System

Et TN-S system, vist i figur 1, har den neutrale energikilden koblet til jorden på ett punkt, nær energikilden. Forbrukerens jordnings-terminal er vanligvis koblet til den metalliske skjeden eller rustingen av distributørens servicekabel inn i lokaliseringen.

Figur 1: TN-S System

Fordelene med et TN-S system er:

• Det gir en lav impedans-vei for feilstrøm, som sikrer hurtig reaksjon av beskyttende enheter.

• Det unngår eventuelle forskjeller i potensial mellom neutral og jord innenfor forbrukerens lokalisering.

• Det reduserer risikoen for elektromagnetisk støy på grunn av fellesmodusstrømmer.

Ulemper med et TN-S system er:

• Det krever en separat beskyttelsesleder (PE) sammen med strømlederne, noe som øker kostnaden og kompleksiteten av kablingsinstallasjonen.

• Det kan bli påvirket av korrosjon eller skade på den metalliske skjeden eller rustingen av servicekabelen, noe som kan svekke effektiviteten.

TN-C-S System

Et TN-C-S system, vist i figur 2, har den neutrale strømlederen i en distribusjonsledning koblet til jorden ved kildesiden og ved intervaller langs dens strekning. Dette refereres vanligvis til som beskyttende flerkobling (PME). Med denne konfigurasjonen brukes distributørens neutrale leder også til å returnere feilstrøm fra forbrukerens installasjon trygt til kilden. For å oppnå dette, vil distributøren gi en jordnings-terminal for forbrukeren, som kobles til den innkommande neutrale lederen.

Figur 2: TN-C-S System

Fordelene med et TN-C-S system er:

• Det reduserer antallet ledere som trengs for strømforsyning, noe som senker kostnaden og kompleksiteten av kablingsinstallasjonen.

• Det gir en lav impedans-vei for feilstrøm, noe som sikrer hurtig reaksjon av beskyttende enheter.

• Det unngår eventuelle forskjeller i potensial mellom neutral og jord innenfor forbrukerens lokalisering.

Ulemper med et TN-C-S system er:

• Det kan skape risiko for elektrisk støt hvis det er en bryting i den neutrale lederen mellom to jordpunkter, noe som kan forårsake en økning i berøringsspenningen på eksponerte metall-deler.

• Det kan forårsake uønskede strømmer i metall-rør eller strukturer som er koblet til jorden ved forskjellige punkter, noe som kan resultere i korrosjon eller støy.

TT System

Et TT system, vist i figur 3, har både kildesiden og forbrukerens installasjon koblet til jorden gjennom separate elektroder. Disse elektrodene har ingen direkte kobling mellom seg. Denne typen jordningsystem er anvendelig for både tre-fase- og en-fase-installasjoner.

Figur 3: TT System

Fordelene med et TT system er:

• Det eliminerer risiko for elektrisk støt på grunn av bryting i den neutrale lederen eller kontakt mellom live-ledere og jordede metall-deler.

• Det unngår uønskede strømmer i metall-rør eller strukturer som er koblet til jorden ved forskjellige punkter.

• Det tillater mer fleksibilitet i valg av plassering og type jordelektroder.

Ulemper med et TT system er:

• Det krever en effektiv lokal jordelektrod for hver installasjon, noe som kan være vanskelig eller kostbart å oppnå avhengig av jordforhold og tilgjengelig plass.

• Det krever ekstra beskyttelsesenheter som RCDs eller spenningsstyrt ELCBs for å sikre en pålitelig kopling fra i tilfelle en feil.

• Det kan resultere i høyere berøringsspenninger på eksponerte metall-deler på grunn av høyere jordloop-impedans.

TN-C System

Et TN-C system, vist i figur 4, har både den neutrale og beskyttende funksjon kombinert i en enkelt leder gjennom hele systemet. Denne lederen kalles PEN (beskyttende jord-neutral). Forbrukerens jordnings-terminal er direkte koblet til denne lederen.

Figur 4: TN-C System

Fordelene med et TN-C system er:

• Det reduserer antallet ledere som trengs for strømforsyning, noe som senker kostnaden og kompleksiteten av kablingsinstallasjonen.

• Det gir en lav impedans-vei for feilstrøm, noe som sikrer hurtig reaksjon av beskyttende enheter.