Mwongozo wa Kifupi kuhusu Mipango ya Kutengeneza Chini

Mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi, ambao pia unatafsiriwa kama mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi, hukuuna sehemu maalum za mfumo wa umeme na ardhi, mara nyingi usimamizi wa ardhi, kwa ajili ya usalama na mafanikio ya matumizi. Chaguo la mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi inaweza kubadilisha usalama na uwezo wa kusimamishwa kwenye mfumo. Miundombinu ya mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi yana tofautiana kati ya taifa, ingawa wengi wanafuata mapendekezo ya IEC. Katika makala hii, tutaelezea aina tofauti za mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi, faida na madhara zao, na jinsi ya kudhibiti na kusimamisha.

Nini ni Mfumo wa Kusimamishwa kwenye Ardhi?

Mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi unatafsiriwa kama chanzo cha vifaa vya kutuma na vifaa vya kusimamishwa kwenye ardhi vilivyotayarishwa ili kutoa njia ya chini ya upinzani kwa mwendo wa umeme kwenye ardhi ikiwa kuna hitilafu au kusindika. Hii ni muhimu kwa sababu kadhaa:

• Usalama wa vifaa vya umeme: Mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi unahusisha kusimamisha vifaa vya umeme kutokua kusindika kutokana na upungufu wa umeme au kusindika kwa kutumia upinde wa umeme.

• Usalama wa watu: Mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi unahusisha kusimamisha hatari za kupata chapa kutokana na umeme kwa kuaminika kwamba sehemu zisizo na mtazamo za vifaa vya umeme ziko katika tofauti sawa na ardhi. Pia huwasaidia vifaa vya kusimamishwa kama vile vifaa vya kusimamisha mwendo au vifaa vya kusimamisha umeme baki (RCDs) ambavyo vinaweza kukata mchakato wa umeme ikiwa kuna hitilafu.

• Chanzo cha kujihusisha: Mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi unatolea chanzo cha kujihusisha kwa mitandao ya umeme na vifaa vya umeme ili viweze kufanya kazi kwa kiwango cha salama cha umeme kwa undani wa ardhi. Hii husaidia kwamba chochote cha umeme kilichobaki ambacho halitumiki na mchakato unaweza kutosha kwenye ardhi.

Aina za Mfumo wa Kusimamishwa kwenye Ardhi

BS 7671 inalista aina tano za mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi: TN-S, TN-C-S, TT, TN-C, na IT. Herufi T na N maneno haya:

• T = Ardhi (kutoka kwa maneno ya Kifaransa Terre)

• N = Urefu

Herufi S, C, na I maneno haya:

• S = Tofauti

• C = Imekuwa moja

• I = Imefungwa

Aina ya mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi hutegemea kwa jinsi ya chanzo cha umeme (kama transformer au generator) kinachounganishwa kwenye ardhi na jinsi ya kusimamisha terminali ya kusimamishwa kwenye ardhi ya mteja kwenye chanzo au kwenye electrode ya ardhi ya mahali.

Mfumo wa TN-S

Mfumo wa TN-S, ambao unaonyesha katika Figu 1, unahusu chanzo cha umeme cha urefu kunauka kwenye ardhi kwenye eneo moja tu, kwenye au karibu sana na chanzo. Terminali ya kusimamishwa kwenye ardhi ya mteja mara nyingi hunauka kwenye shamba la mtaani la mteja.

Figu 1: Mfumo wa TN-S

Faida za mfumo wa TN-S ni:

• Unatoa njia ya chini ya upinzani kwa mzunguko wa umeme, ambayo husaidia kwa haraka kwa vifaa vya kusimamishwa.

• Huondokana na tofauti yoyote kati ya urefu na ardhi ndani ya eneo la mteja.

• Hurekebishwa hatari za interference electromagnetic kwa sababu ya currents ya common mode.

Madhara ya mfumo wa TN-S ni:

• Unaleta conductor wa kusimamishwa (PE) tofauti pamoja na conductors za mchakato, ambayo huzidi gharama na ukomaji wa miamala.

• Inaweza kuhusishwa na upasuaji au upungufu wa sheethi ya metali au armor ya cable ya huduma, ambayo inaweza kurudia ufanisi wake.

Mfumo wa TN-C-S

Mfumo wa TN-C-S, ambao unaonyesha katika Figu 2, unahusu neutral conductor wa mchakato wa distribution main kunauka kwenye ardhi kwenye chanzo na kwenye muda wa mchakato wake. Hii mara nyingi hutafsiriwa kama protective multiple earthing (PME). Na tarakimu hizo, distributor's neutral conductor pia hutumiwa kurejesha earth fault currents zinazotoka kwenye installation ya mteja kwa salama kwenye chanzo. Kufanya hii, distributor atapewa terminali ya kusimamishwa kwenye ardhi, ambayo imeunganishwa kwenye incoming neutral conductor.

Figu 2: Mfumo wa TN-C-S

Faida za mfumo wa TN-C-S ni:

• Hunzidi idadi ya conductors zinazohitajika kwa mchakato, ambayo hupunguza gharama na ukomaji wa miamala.

• Hunatoa njia ya chini ya upinzani kwa mzunguko wa umeme, ambayo husaidia kwa haraka kwa vifaa vya kusimamishwa.

• Huondokana na tofauti yoyote kati ya urefu na ardhi ndani ya eneo la mteja.

Madhara za mfumo wa TN-C-S ni:

• Inaweza kuleta hatari ya chapa ya umeme ikiwa kuna upungufu kwenye neutral conductor kati ya vipindi mbili vya ardhi, ambayo inaweza kusababisha ongezeko la touch voltage kwenye sehemu za metali zinazoelekea.

• Inaweza kusababisha mzunguko wa umeme usiwake kwenye pipes za metali au structures zinazounganishwa kwenye ardhi kwenye vipindi tofauti, ambayo inaweza kusababisha upasuaji au interference.

Mfumo wa TT

Mfumo wa TT, ambao unaonyesha katika Figu 3, unahusu chanzo na installation ya mteja kunauka kwenye ardhi kwa electrodes tofauti. Electrodes hizo hazina unaunganisho wowote kati yao. Aina hii ya mfumo wa kusimamishwa kwenye ardhi inawezekana kwa installation za three-phase na single-phase.

Figu 3: Mfumo wa TT

Faida za mfumo wa TT ni:

• Hunipata hatari yoyote ya chapa ya umeme kutokana na upungufu kwenye neutral conductor au contact kati ya live conductors na sehemu za metali zinazoelekea.

• Huondokana na mzunguko wa umeme usiwake kwenye pipes za metali au structures zinazounganishwa kwenye ardhi kwenye vipindi tofauti.

• Hunawezesha uraibu zaidi katika kuchagua eneo na aina ya earth electrodes.

Madhara za mfumo wa TT ni:

• Hutahitaji electrode ya ardhi sahihi kwa kila installation, ambayo inaweza kuwa ngumu au ghali kufanyika kutegemea kwa masharti ya ardhi na ubora wa nafasi.

• Hutahitaji vifaa vya kusimamishwa zifuatazo kama RCDs au ELCBs zenye kusimamishwa kwa nguvu ya umeme kusaidia kwa uhakika kusimamisha kwa haraka ikiwa kuna hitilafu.

• Inaweza kusababisha ongezeko la touch voltages kwenye sehemu za metali zinazoelekea kutokana na upinzani wa loop wa ardhi wa juu.

Mfumo wa TN-C

Mfumo wa TN-C, ambao unaonyesha katika Figu 4, unahusu neutral na protective functions zimeunganishwa kwenye conductor moja kwa muda wa mfumo. Conductor hii inatafsiriwa kama PEN (protective earth neutral). Terminali ya kusimamishwa kwenye ardhi ya mteja imeunganishwa kwenye conductor hii.