Zemnící systémy pro elektrické sítě do a nad 1000 V
Existuje několik možností pro provoz elektrických sítí v závislosti na jejich uzemňovacím systému. Stručně charakterizujme stávající uzemňovací systémy pro elektrické sítě s napěťovou třídou do a nad 1000 V.
Sítě s napěťovou třídou do 1000V
Systém TN-C
V elektrické síti této konfigurace je nulová svorka napájecího transformátoru pevně uzemněna, to znamená, že je elektricky spojena se zemní smyčkou transformátorové rozvodny. Po celé délce od rozvodny ke spotřebiči jsou nulový a ochranný vodič sjednoceny v jeden společný - tzv. PEN drát.
Tato síť zajišťuje „Neutralizaci“ elektrických spotřebičů — připojení nulového a ochranného vodiče ke kombinovanému vodiči PEN. Tato síť je zastaralá a používá se pouze v průmyslu a pouličním osvětlení.
Resetování elektrických spotřebičů v každodenním životě je zakázáno z důvodu nebezpečí vytvoření nebezpečného potenciálu na resetovaných budovách, proto je taková síť ve starých budovách provozována výhradně jako dvouvodičová — používají se pouze nulové a fázové vodiče.
Systém TN-C-S
Tato síť se od předchozí liší tím, že kombinovaný vodič PEN se zpravidla po vstupu do budovy v určitém místě rozdělí — na nulový vodič N a ochranný zemnící vodič PE.
Konfigurační síť TN-C-S je v naší době nejběžnější. Tato síť je jedním z doporučených systémů podle PUE a mohou být implementovány v nových zařízeních.
Systém uzemnění TN-C:
1 — zemnící vodič nulového (středního bodu) zdroje, 2 — odkryté vodivé části, N — nulový pracovní vodič — nulový pracovní (nulový) vodič, PE — ochranný vodič — ochranný vodič (zemnicí vodič, ochranný vodič nuly, ochranný vodič systému vyrovnání potenciálů), PEN — kombinované nulové ochranné a nulové pracovní vodiče — kombinované nulové ochranné a nulové pracovní vodiče.
Systém TN-S
Konfigurace této elektrické sítě se liší od předchozích v tom, že zajišťuje oddělení kombinovaného vodiče napájecí rozvodny, po celé délce vedení jsou odděleny nulový a zemní vodič.
Tento systém se používá při výstavbě nových zařízení a je nejpreferovanější ze všech dostupných. Ale vzhledem k vyšší ceně realizace (nutnost umístění samostatného ochranného vodiče) je často preferována konfigurační síť TN-C-S.
Zemnící systém TN-S:
Systém uzemnění TN-C-S:
TT systém
Pak napájecí transformátor neutrální má také tvrdé uzemnění, ale kabeláž koncového uživatele je uzemněna samostatnou zemnící smyčkou, která není elektricky spojena s uzemněným neutrálem transformátoru.
Tento uzemňovací systém se doporučuje používat v případě nevyhovujícího stavu elektrických sítí, kde může být provoz zajištěného uzemnění nebezpečný.
V zásadě se jedná o sítě TN-C, ve kterých není v zásadě zajištěno uzemnění, dále o sítě TN-CS, které nesplňují požadavky PUE z hlediska mechanické pevnosti kombinovaného vodiče, jakož i přítomnost jeho vícenásobného uzemnění.
TT zemnící systém:
1 — zemnící vodič nulového (středního bodu) zdroje, 2 — obnažené vodivé části, 3 — zemnící vodič nekrytých vodivých částí, N — nulový pracovní vodič — nulový pracovní (nulový) vodič, PE — ochranný vodič — ochranný vodič (uzemňovací vodič, nulový ochranný vodič, ochranný vodič systému vyrovnání potenciálů).
Informační systém
Neutrály výkonových transformátorů v síti této konfigurace nejsou uzemněné, to znamená, že jsou izolovány od zemního obvodu rozvodny. Ochranný zemnící vodič lze připojit k zemní smyčce rozvodny nebo přímo u uživatele ke stávající zemnící smyčce.
IT uzemňovací systém:
1 — zemnící odpor nuly napájecího zdroje (pokud existuje), 2 — zemnící vodič, 3 — nechráněné vodivé části, 4 — zemnící zařízení, PE — ochranný vodič — ochranný vodič (uzemňovací vodič, nulový ochranný vodič, ochranný vodič vyrovnání potenciálů).
Tento systém uzemnění se používá k napájení zařízení, která mají zvláštní požadavky na bezpečnost a spolehlivost. Jedná se o areály elektroinstalací elektráren, rozvoden, nebezpečných průmyslových odvětví, zejména těžebního průmyslu, trhacích místností apod.
Sítě s napěťovou třídou nad 1000 V
Ve většině případů fungují elektroinstalace a sítě napěťové třídy 6, 10 a 35 kV v izolovaném neutrálním režimu… Kvůli chybějícímu nulovému uzemnění není zkrat jedné z fází vůči zemi zkratem a není deaktivován ochranou.
V případě zkratu v síti této konfigurace je povolen její krátkodobý provoz zpravidla po dobu nalezení poškozeného úseku a jeho odpojení od sítě. To znamená, že v případě zkratu v síti s izolovaným neutrálem spotřebitelé neztrácejí energii, ale pokračují v práci ve stejném režimu, s výjimkou poškozené zóny, ve které je pozorován neúplný fázový režim - přestávka v jedné z fází.
Nebezpečí této sítě spočívá v tom, že při jednofázovém zkratu se proudy šíří do země z místa pádu vodiče 8 m ve volném prostoru a 4 m v interiéru. Člověk, který se dostane do dosahu šíření těchto proudů, bude fatálně šokován.
Neutrální síť 6 a 10 kV může být uzemněna speciální kompenzační reaktory a zhášecí cívky pro kompenzaci zemních poruchových proudů. Tento systém zemnících sítí se používá za přítomnosti velkých zemních poruchových proudů, které mohou být nebezpečné pro elektrická zařízení těchto sítí.Takový uzemňovací systém pro elektrické sítě se nazývá rezonanční nebo kompenzovaný.
Silové sítě s napěťovou třídou 110 a 150 kV mají účinný systém uzemnění. S tímto systémem uzemnění má většina výkonových transformátorů v elektrické síti pevné nulové uzemnění a některé transformátory mají nulové uzemnění prostřednictvím svodičů nebo svodičů přepětí... Selektivní uzemnění nulových vodičů snižuje zkratové proudy v elektrických sítích.
Na základě výpočtů se volí, na kterých rozvodnách budou uzemněny nuly transformátorů, aby byl zajištěn co nejefektivnější provoz elektrické sítě. Uzemnění neutrálů přes svodiče nebo svodiče přepětí se provádí za účelem ochrany vinutí výkonových transformátorů před možné přepětí.
Sítě s napěťovou třídou 220-750 kV pracují v pevně uzemněném neutrálním režimu, to znamená, že v takových sítích jsou všechny výstupy neutrálních vinutí výkonových transformátorů a autotransformátorů elektricky připojeny k zemní smyčka rozvodny.