Savremovodnik kroz sisteme za zemljanje

Sistem zemljenja, takođe poznat kao sistem povezivanja sa zemljom, povezuje određene delove električnog sistema snage sa zemljom, obično sa provodljivom površinom Zemlje, radi bezbednosti i funkcionalnih svrha. Izbor sistema zemljenja može uticati na bezbednost i elektromagnetsku kompatibilnost instalacije. Propisi za sisteme zemljenja se razlikuju između zemalja, iako većina prati preporuke Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC). U ovom članku ćemo objasniti različite vrste sistema zemljenja, njihove prednosti i mane, i kako ih dizajnirati i instalirati.

Šta je sistem zemljenja?

Sistem zemljenja definisan je kao skup vodilaca i elektroda koji pružaju put sa niskim otporom za strujanje električne struje ka zemlji u slučaju greške ili nepravilnog funkcionisanja. Ovo je važno iz nekoliko razloga:

• Zaštita opreme: Sistem zemljenja pomaže u zaštiti električne opreme od oštećenja usled preopterećenja ili kratkih spojeva. Takođe sprečava statičko nabijanje i talase napona uzrokovane bližnjim udarcima munje ili operacijama prebacivanja.

• Zaštita ljudi: Sistem zemljenja pomaže u sprečavanju opasnosti od električnog udara tako što osigurava da su izloženi metalni delovi električnih instalacija na istoj potencijali kao zemlja. Takođe omogućava rad zaštitnih uređaja poput prekidača krugova ili ostataka struja (RCD) koji mogu isključiti snabdevanje u slučaju greške.

• Referentna tačka: Sistem zemljenja pruža referentnu tačku za električne krugove i opremu tako da oni mogu raditi na sigurnom naponu u odnosu na Zemlju. To osigurava da bilo koja električna energija koja nije korišćena od strane opterećenja sigurno rasipa do zemlje.

Vrste sistema zemljenja

BS 7671 nabraja pet vrsta sistema zemljenja: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C i IT. Slova T i N označavaju:

• T = Zemlja (od francuskog reči Terre)

• N = Neutral

Slova S, C i I označavaju:

• S = Separatno

• C = Kombinovano

• I = Izolovano

Vrsta sistema zemljenja određuje se načinom na koji se izvor energije (poput transformatora ili generatora) povezuje sa zemljom i načinom na koji se terminal zemljenja potrošača povezuje sa izvorom ili sa lokalnim zemljnim elektrodama.

TN-S sistem

TN-S sistem, prikazan na slici 1, ima neutralni izvor energije povezan sa zemljom samo na jednoj tački, na ili što najbliže izvoru. Terminal zemljenja potrošača obično je povezan sa metaličkom omotnicom ili oklopom distributerovog servisnog kabela u prostoriju.

Slika 1: TN-S sistem

Prednosti TN-S sistema su:

• Pruža put sa niskim impedansom za strujanje greškovitih struja, što osigurava brzo delovanje zaštitnih uređaja.

• Izbegava bilo kakvu razliku potencijala između neutrala i zemlje unutar prostorija potrošača.

• Smanjuje rizik od elektromagnetske interferencije zbog struja u zajedničkom modu.

Mane TN-S sistema su:

• Zahteva poseban zaštitni vodilac (PE) uz snabdjevajuće vodilce, što povećava trošak i kompleksnost žice.

• Može biti utičeno korozijom ili oštećenjem metaličke omotnice ili oklopa servisnog kabela, što može kompromitovati njegovu efikasnost.

TN-C-S sistem

TN-C-S sistem, prikazan na slici 2, ima neutralni vodilac snabdjevanja distributerovog glavnog povezan sa zemljom na izvoru i na intervalima duž svoje trake. Ovo se obično naziva zaštitno višestruko zemljenje (PME). Sa ovim raspoređivanjem, neutralni vodilac distributera takođe se koristi za vraćanje greškovitih struja koje nastaju u instalaciji potrošača sigurno do izvora. Da bi to postigli, distributer će pružiti terminal zemljenja potrošača, koji je povezan sa dolaznim neutralnim vodilcem.

Slika 2: TN-C-S sistem

Prednosti TN-C-S sistema su:

• Smanjuje broj vodilaca potrebnih za snabdevanje, što smanjuje trošak i kompleksnost žice.

• Pruža put sa niskim impedansom za strujanje greškovitih struja, što osigurava brzo delovanje zaštitnih uređaja.

• Izbegava bilo kakvu razliku potencijala između neutrala i zemlje unutar prostorija potrošača.

Mane TN-C-S sistema su:

• Može stvoriti rizik od električnog udara ako postoji prekid u neutralnom vodilcu između dve tačke zemljenja, što može dovesti do porasta dodira napona na izloženim metalnim delovima.

• Može dovesti do neželjenih struja koje teku u metalnim cijevima ili konstrukcijama koje su povezane sa zemljom na različitim tačkama, što može dovesti do korozije ili interferencije.

TT sistem

TT sistem, prikazan na slici 3, ima i izvor i instalaciju potrošača povezane sa zemljom kroz odvojene elektrode. Ove elektrode nemaju nikakve direktno vezu između njih. Ovaj tip sistema zemljenja primenljiv je i za trofazne i jednofazne instalacije.

Slika 3: TT sistem

Prednosti TT sistema su:

• Eliminiše bilo kakav rizik od električnog udara zbog prekida u neutralnom vodilcu ili kontakta između živih vodilaca i zemljenih metalnih delova.

• Izbegava neželjene struje u metalnim cijevima ili konstrukcijama koje su povezane sa zemljom na različitim tačkama.

• Omogućava veću fleksibilnost u biranju lokacije i vrste zemljnih elektroda.

Mane TT sistema su:

• Zahteva efektivan lokalni zemljni elektrod za svaku instalaciju, što može biti teško ili skupo dostići u zavisnosti od uslova tla i dostupnosti prostora.

• Zahteva dodatne zaštitne uređaje poput RCD-ova ili naponskih ELCB-ova da bi se osiguralo pouzdano isključivanje u slučaju greške.

• Može dovesti do većih dodirnih napona na izloženim metalnim delovima zbog većeg impedansa zemljnog kruga.

TN-C sistem

TN-C sistem, prikazan na slici 4, ima neutralne i zaštitne funkcije kombinovane u jedan vodilac kroz ceo sistem. Ovaj vodilac se naziva PEN (zaštitni neutral). Terminal zemljenja potrošača direktno je povezan sa ovim vodilcem.

Slika 4: TN-C sistem

Prednosti TN-C sistema su:

• Smanjuje broj vodilaca potrebnih za snabdevanje, što smanjuje trošak i kompleksnost žice.

• Pruža put sa niskim impedansom za strujanje greškovitih struja, što osigurava brzo delovanje zaštitnih uređaja.

Mane TN-C sistema su:

• Stvara rizik od električnog udara ako postoji prekid u PEN vodilcu ili ako dođe u kontakt sa živim delovima zbog