Os sistemas de aterramento de distribuição de energia de baixa tensão são divididos em três tipos: sistema IT, sistema TT e sistema TN, e esses três métodos de aterramento são muito fáceis de confundir. Hoje falarei de forma abrangente sobre o conteúdo desses três sistemas, na esperança de ser útil a todos.
1. Definição
De acordo com o atual padrão nacional "Código de Design de Distribuição de Baixa Tensão" (GB50054), existem três formas de aterramento de sistemas de distribuição de baixa tensão, nomeadamente sistema IT, sistema TT e sistema TN.
(1). A primeira letra indica a relação entre o terminal de alimentação e o terra.
T-O ponto neutro do transformador de potência está diretamente conectado ao terra.
I-O ponto neutro do transformador de potência não está aterrado ou está aterrado através de alta impedância.
(2) A segunda letra indica a relação entre as partes condutoras expostas do dispositivo elétrico e o solo.
T - As partes condutoras expostas das instalações eléctricas estão directamente ligadas à terra num ponto que é electricamente independente do ponto de terra no terminal de alimentação.
N-As partes condutoras expostas da instalação elétrica possuem conexão elétrica direta ao ponto de aterramento do terminal de alimentação.
Então S: a linha protetora (linha PE) e a linha neutra (linha N) estão completamente separadas; C: a linha protetora e a linha neutra são combinadas em uma; CS: parte está integrada e parte está separada;
2. Análise abrangente
1. Sistema de TI
(1) Um sistema de TI é um sistema em que o ponto neutro da fonte de alimentação não está aterrado e as partes condutoras expostas do equipamento elétrico estão diretamente aterradas. Os sistemas de TI podem ter fios neutros, mas a IEC recomenda fortemente não configurá-los. Porque se uma linha neutra for definida e ocorrer uma falta à terra em qualquer ponto da linha N do sistema IT, o sistema não será mais um sistema IT.
foto
Diagrama de fiação do sistema de TI
(2) O ponto neutro do transformador de potência não é aterrado (ou aterrado através de alta impedância), enquanto o invólucro do equipamento elétrico utiliza aterramento de proteção.
foto
É adequado para locais com más condições ambientais e propensos a aterramento monofásico ou incêndio e explosão, como sistemas de alta tensão de 10KV e 35KV e alguns sistemas de alimentação de baixa tensão em minas e minas subterrâneas.
Nota: Em sistemas de TI, quando ocorre uma falta à terra monofásica em equipamentos elétricos, a corrente que flui através do corpo humano é principalmente corrente capacitiva. Em circunstâncias normais, esta corrente não é grande, mas se a resistência do isolamento da rede elétrica diminuir significativamente, esta corrente pode atingir níveis perigosos.
foto
Recursos do sistema de TI:
Quando ocorre a primeira falta à terra no sistema de TI, é apenas a corrente capacitiva sem falta para a terra. Seu valor é muito pequeno. A tensão da parte condutora exposta ao solo não excede 50V. Não há necessidade de desligar imediatamente o circuito de falha para garantir a continuidade do fornecimento de energia; - Ocorrência Em caso de falta à terra, a tensão à terra aumenta 1,73 vezes; - 220A carga V precisa ser equipada com transformador abaixador ou alimentada exclusivamente por fonte de alimentação externa ao sistema; - Instale um monitor de isolamento. Local de uso: os requisitos de continuidade da fonte de alimentação são altos, como fonte de alimentação de emergência, sala de cirurgia de hospital, etc.
Quando a distância da fonte de alimentação não é muito longa, o sistema de fonte de alimentação de TI possui alta confiabilidade de fonte de alimentação e boa segurança. Geralmente é usado em locais onde não são permitidas interrupções de energia ou onde o fornecimento contínuo de energia é estritamente necessário, como siderúrgicas elétricas, salas de cirurgia em grandes hospitais, minas subterrâneas, etc. os cabos são suscetíveis à umidade.
Usando um sistema de fonte de alimentação de TI, mesmo que o ponto neutro da fonte de alimentação não esteja aterrado, uma vez que o equipamento vaze, a corrente de fuga à terra monofásica ainda será pequena e não destruirá o equilíbrio da tensão da fonte de alimentação, por isso é é mais seguro do que um sistema com ponto neutro aterrado da fonte de alimentação. No entanto, se for utilizado a uma longa distância da fonte de alimentação, a capacitância distribuída da linha de alimentação à terra não pode ser ignorada.
Quando ocorre uma falha de curto-circuito na carga ou fuga de corrente faz com que o invólucro do equipamento seja eletrificado, a corrente de fuga forma um circuito através da terra e o equipamento de proteção pode não funcionar necessariamente, o que é perigoso. Só é mais seguro se a distância da fonte de alimentação não for muito longa. Este método de fornecimento de energia é raro em canteiros de obras.
Sistema 2.TT
(1) O sistema TT é um sistema no qual o ponto neutro da fonte de alimentação é aterrado diretamente e as partes condutoras expostas do equipamento elétrico também são aterradas diretamente. Normalmente, o aterramento do ponto neutro da fonte de alimentação é chamado de aterramento de trabalho, e o aterramento das partes condutoras expostas do equipamento é chamado de aterramento de proteção.
Num sistema TT, estes dois fundamentos devem ser independentes um do outro. O aterramento do equipamento pode ser que cada equipamento tenha seu próprio dispositivo de aterramento independente ou vários equipamentos possam compartilhar um dispositivo de aterramento.
foto
Diagrama de fiação do sistema TT
(2) O ponto neutro do transformador de potência é aterrado e o invólucro do equipamento elétrico adota aterramento de proteção. Seu invólucro metálico é aterrado diretamente em um nível de aterramento que nada tem a ver com o ponto de aterramento do terminal da fonte de alimentação, denominado aterramento de proteção ou sistema de aterramento.
foto
As principais vantagens do sistema TT são:
(a) Pode suprimir a sobretensão que ocorre na rede elétrica de baixa tensão quando as linhas de alta tensão são conectadas a linhas de baixa tensão ou quando ocorre ruptura do isolamento entre os enrolamentos de alta e baixa tensão dos transformadores de distribuição.
(b) Possui certa capacidade de vazamento contra sobretensões atmosféricas da rede elétrica de baixa tensão.
(c) Em comparação com o caso de aparelhos elétricos de baixa tensão que não estão aterrados, quando um aparelho elétrico sofre um acidente de colisão com o invólucro, a tensão do invólucro ao terra pode ser reduzida, reduzindo assim o risco de choque elétrico pessoal.
(d) Como a corrente de terra é relativamente grande quando a fase monofásica está aterrada, o dispositivo de proteção (protetor de vazamento) pode operar de forma confiável e a falta pode ser eliminada a tempo.
(e) O ponto de falta aterrado monofásico tem baixa tensão no terra e grande corrente de falta, o que faz com que o protetor de vazamento atue rapidamente para cortar a fonte de alimentação, o que é útil para evitar acidentes com choque elétrico.
(f) A linha PT não está conectada à linha neutra. A instalação da linha é clara e intuitiva e não há risco de acidentes causados por fiação errada. Grandes canteiros de obras onde várias unidades de construção estão sendo construídas ao mesmo tempo podem configurar linhas PT em fatias e unidades. Propício ao gerenciamento seguro de energia e economia no uso de fios.
(g) Não há necessidade de enterrar fios de aterramento repetidos sob cada equipamento elétrico, o que pode economizar o custo de enterrar fios de aterramento. Também pode ajudar a melhorar a qualidade dos fios de aterramento e garantir que a resistência de aterramento seja menor ou igual a 10Ω, tornando a proteção de segurança elétrica mais confiável.
As principais desvantagens do sistema TT são:
(a) Quando as linhas de baixa e alta tensão são atingidas por um raio, pode ocorrer sobretensão de conversão direta e reversa no transformador de distribuição.
(b) O efeito protetor do aterramento dos invólucros dos aparelhos elétricos de baixa tensão não é tão bom quanto o dos sistemas de TI.
(c) Quando a carcaça metálica do equipamento elétrico está carregada (o fio da fase atinge a carcaça ou o isolamento do equipamento é danificado e vaza), o risco de choque elétrico pode ser bastante reduzido devido à proteção de aterramento. Porém, o disjuntor de baixa tensão (interruptor automático) pode não desarmar, fazendo com que a tensão do invólucro do equipamento de vazamento ao solo seja superior à tensão segura, que é uma tensão perigosa.
(d) Quando a corrente de fuga é relativamente pequena, mesmo que haja um fusível, ele pode não poder ser queimado, portanto, um protetor de vazamento é necessário para proteção, por isso é difícil promover o sistema TT.
(e) O dispositivo de aterramento do sistema TT consome muito aço e é de difícil reciclagem, consumindo tempo e materiais.
Aplicações do sistema TT:
No sistema TT, como o dispositivo de aterramento está localizado próximo ao equipamento, a probabilidade de a linha PE ser desconectada é pequena e fácil de ser descoberta.
Quando o equipamento do sistema TT está em operação normal, o shell não está carregado. Quando ocorre uma falha, o alto potencial do shell não será transmitido para todo o sistema ao longo da linha PE. Portanto, o sistema TT é adequado para alimentar equipamentos de processamento de dados sensíveis à tensão e equipamentos eletrônicos de precisão, e tem vantagens em locais perigosos, como explosões e riscos de incêndio.
O sistema TT pode reduzir significativamente a tensão de falha em equipamentos com vazamento, mas geralmente não pode reduzi-la a uma faixa segura. Portanto, ao usar um sistema TT, um dispositivo de proteção contra vazamento ou um dispositivo de proteção contra sobrecorrente deve ser instalado, sendo o primeiro o preferido.
O sistema TT é utilizado principalmente para usuários de baixa tensão, ou seja, para pequenos usuários que não estão equipados com transformadores de distribuição e introduzem energia externa de baixa tensão.
3. Sistema TN
O sistema TN é um sistema no qual o ponto neutro da fonte de alimentação é aterrado diretamente e as partes condutoras expostas do equipamento são conectadas eletricamente diretamente ao ponto neutro da fonte de alimentação.
Em um sistema TN, as partes condutoras expostas de todos os equipamentos elétricos são conectadas ao fio de proteção e ao ponto de aterramento da fonte de alimentação, que geralmente é o ponto neutro do sistema de distribuição de energia.
O sistema de potência do sistema TN possui um ponto diretamente aterrado, e as partes condutoras expostas da instalação elétrica são conectadas a este ponto através de um condutor de proteção.
Um sistema TN é geralmente um sistema de rede elétrica trifásico com um ponto neutro aterrado. Sua característica é que a parte condutora exposta do equipamento elétrico esteja diretamente conectada ao ponto de aterramento do sistema. Quando ocorre um curto-circuito devido à colisão do invólucro, a corrente de curto-circuito forma um circuito fechado através do fio metálico. Um curto-circuito metálico monofásico é formado, gerando assim uma corrente de curto-circuito grande o suficiente para permitir que o dispositivo de proteção opere de forma confiável e remova a falha.
Se a linha neutra de trabalho N for repetidamente aterrada e a caixa estiver em curto-circuito, parte da corrente poderá ser desviada para o ponto de aterramento repetido, o que fará com que o dispositivo de proteção deixe de operar de forma confiável ou se recuse a operar, amplificando a falha.
No sistema TN, ou seja, no sistema trifásico de cinco fios, a linha N e a linha PE são colocadas separadamente e isoladas uma da outra. Ao mesmo tempo, a linha PE é conectada ao invólucro do equipamento elétrico em vez da linha N. Portanto, o que mais nos preocupa é o potencial da linha PE, não o potencial da linha N, portanto, o aterramento repetido no circuito não é o aterramento repetido da linha N.
Se a linha PE e a linha N estiverem aterradas juntas, uma vez que a linha PE e a linha N estão conectadas no ponto de aterramento repetido, não há diferença entre a linha PE e a linha N na fiação entre o ponto de aterramento repetido e o ponto de aterramento de trabalho do transformador de distribuição. A corrente da linha neutra é compartilhada pela linha N e pela linha PE, e parte da corrente é desviada através do ponto de aterramento repetido. Como pode-se considerar que não existe linha PE na frente do ponto de aterramento repetido, existe apenas a linha PEN composta pela linha PE original e pela linha N em paralelo. As vantagens do sistema TN-S original serão perdidas, portanto a linha PE e a linha N não podem ser aterradas comumente.
No sistema TN, ele é dividido em três formas: sistema TN-S, sistema TN-C e sistema TN-CS, dependendo se a linha neutra de proteção está separada da linha neutra de trabalho.
(1), sistema TN-C
foto
Diagrama de fiação do sistema TN-C
(1) No sistema TN-C, as funções da linha PE e da linha N são combinadas, e um condutor denominado linha PEN assume as funções de ambas. Nos equipamentos elétricos, o fio PEN é conectado tanto ao ponto neutro da carga quanto às partes condutoras expostas do equipamento. Devido às suas desvantagens técnicas inerentes, raramente é utilizado atualmente, especialmente na distribuição de energia civil, onde o sistema TN-C basicamente não é permitido.
(2) O ponto neutro do transformador de potência é aterrado, e a linha neutra de proteção (PE) e a linha neutra de trabalho (N) são compartilhadas (referidas como PEN), o que é chamado de sistema trifásico de quatro fios. Entre eles, o papel da linha neutra (linha N):
Um é usado para fornecer tensão de fase;
O segundo é usado para conduzir corrente desequilibrada;
A terceira é reduzir o deslocamento da tensão do ponto neutro.
foto
Recursos do sistema TN-C:
(a) Quando o invólucro do equipamento está carregado, o sistema de proteção de conexão zero pode aumentar a corrente de fuga para uma corrente de curto-circuito. Na verdade, é uma falha de curto-circuito monofásico com terra. O fusível queimará ou a chave automática desarmará, cortando a energia do equipamento defeituoso, o que é mais seguro.
(b) O sistema TN-C só é aplicável quando a carga trifásica está basicamente equilibrada. Se a carga trifásica estiver desequilibrada, haverá uma corrente desequilibrada na linha neutra de trabalho e uma tensão no terra, de modo que o metal do equipamento elétrico conectado à linha de proteção terá uma certa tensão.
(c) Se a linha neutra de trabalho for desconectada, o invólucro do equipamento energizado conectado à linha de proteção zero será carregado.
(d) Se o fio de fase da fonte de alimentação estiver aterrado, o potencial do invólucro do equipamento aumentará, fazendo com que o potencial perigoso no fio neutro se espalhe.
(e) Ao usar um disjuntor de vazamento na linha principal do sistema TN-C, todo o aterramento pesado atrás da linha neutra de trabalho deve ser removido, caso contrário, a chave de vazamento não poderá fechar e todo o aterramento repetido atrás da linha neutra de trabalho deve ser removido, caso contrário, o interruptor de vazamento. O portão não pode ser fechado e a linha neutra de trabalho não pode ser desconectada em nenhuma circunstância. Portanto, na prática, a linha neutra de trabalho só pode ser aterrada repetidamente no lado superior do disjuntor de fuga.
(f) Quando a carga trifásica está desequilibrada, uma corrente desequilibrada aparecerá na linha neutra e uma tensão aparecerá entre a linha neutra e o terra. Tocar na linha neutra pode causar um acidente por choque elétrico.
(g) A linha neutra que passa pela chave de proteção contra vazamento só pode ser usada como linha neutra de trabalho e não pode ser usada como linha neutra de proteção de equipamentos elétricos. Isto é determinado pelo princípio de funcionamento do interruptor de vazamento.
(h) Equipamento elétrico monofásico conectado a uma chave de proteção contra vazamento bipolar, como a linha neutra de proteção de seu invólucro metálico usado em um sistema TN-C, é estritamente proibido de ser conectado à linha neutra de trabalho do circuito , nem é permitido ser conectado à linha PEN na frente da chave de proteção contra vazamento é fácil de ser desconectada durante o uso.
(i) O fio de conexão do dispositivo de aterramento repetido é estritamente proibido de ser conectado à linha neutra de trabalho que passa pela chave de vazamento.
(2), sistema TN-S
foto
Diagrama de fiação do sistema TN-S
(1) A linha neutra N do sistema TN-S é igual à do sistema TT. Diferente do sistema TT, a parte condutora exposta do equipamento elétrico é conectada ao ponto neutro da fonte de alimentação através da linha PE e compartilha o corpo de aterramento com o ponto neutro do sistema, em vez de ser conectada ao seu próprio corpo de aterramento dedicado. , linha neutra (linha N) É separada da linha de proteção (linha PE).
A maior característica do sistema TN-S é que após a linha N e a linha PE serem separadas no ponto neutro do sistema, não pode mais haver nenhuma conexão elétrica. Uma vez destruída esta condição, o sistema TN-S não será mais estabelecido.
(2) Separe completamente a linha neutra de trabalho e a linha neutra de proteção, superando assim as deficiências do sistema de alimentação TN-C, de modo que o sistema TN-C não seja mais usado no canteiro de obras.
Sistema TN-S Neste sistema, a linha neutra de trabalho N e a linha neutra de proteção PE são completamente separadas do ponto neutro da extremidade da fonte de alimentação. Este sistema é comumente chamado de sistema trifásico de cinco fios.
foto
Quando o fio de fase do equipamento elétrico atinge o invólucro e entra em curto-circuito direto, um protetor de sobrecorrente pode ser usado para cortar a fonte de alimentação.
Quando a linha N é desconectada, como a carga trifásica está desequilibrada, o potencial do ponto neutro aumenta, mas o invólucro não tem potencial, e a linha PE também não tem potencial;
O início e o fim da linha PE no sistema TN-S devem ser repetidamente aterrados para reduzir o risco causado pela quebra da linha PE.
O sistema TN-S é adequado para empresas industriais e grandes edifícios civis.
Atualmente, os canteiros de obras que utilizam um único transformador para fornecer energia ou cujas estações de transformação e distribuição de energia estão próximas ao canteiro de obras utilizam basicamente o sistema TN-S. Em conjunto com a proteção passo a passo contra vazamentos, ela realmente desempenhou um papel na garantia da segurança da eletricidade na construção.
Recursos do sistema TN-S:
(a) Quando o sistema está funcionando normalmente, não há corrente na linha de proteção dedicada, mas há uma corrente desequilibrada na linha neutra em funcionamento. Não há tensão entre a linha PE e o terra, portanto a proteção zero da carcaça metálica do equipamento elétrico é conectada à linha de proteção especial PE, que é segura e confiável.
(b) A linha neutra de trabalho é usada apenas como circuito de carga de iluminação monofásico.
(c) A linha de proteção especial PE não pode ser desconectada, nem entrar na chave de vazamento.
(d) Protetores contra vazamento são utilizados nas linhas troncais, portanto, protetores contra vazamento também podem ser instalados nas linhas troncais de alimentação do sistema TN-S.
(e) O sistema de fornecimento de energia TN-S é seguro e confiável e é adequado para sistemas de fornecimento de energia de baixa tensão, como edifícios industriais e civis.
(f) Proteja a linha neutra. A linha PE não pode ser desconectada de forma alguma, nem entrar na chave de vazamento.
(g) É absolutamente proibido que equipamentos elétricos no mesmo sistema de energia sejam parcialmente aterrados e parcialmente conectados ao zero. Caso contrário, quando o equipamento de aterramento de proteção vazar, o potencial do fio de aterramento do ponto neutro aumentará, fazendo com que os invólucros de todos os equipamentos com aterramento de proteção sejam carregados.
(h) Requisitos de materiais e conexão para a linha PE neutra de proteção: a seção transversal da linha neutra de proteção não deve ser menor que a seção transversal da linha neutra de trabalho, e um fio de duas cores amarelo/verde deve ser usado . A linha neutra de proteção conectada ao equipamento elétrico deve ser um fio de cobre trançado isolado com seção transversal não inferior a 2,5 mm2.
A linha neutra de proteção e o equipamento elétrico devem ser conectados com conexões confiáveis, como pontas de cobre, e nenhuma dobradiça deve ser usada; os terminais dos equipamentos elétricos devem ser galvanizados ou revestidos com graxa anticorrosiva. A linha neutra de proteção deve ser conectada através de uma placa terminal na caixa de distribuição e não deve ser usada em outros locais. O conector aparece.
(3) Sistema TN-CS
foto
Diagrama de fiação do sistema TN-CS
(1), TN-CS
O sistema é uma combinação do sistema TN-C e do sistema TN-S. No sistema TN-CS, a seção da fonte de alimentação utiliza o sistema TN-C. Por não haver equipamentos elétricos neste trecho, ele desempenha apenas a função de transmitir energia elétrica. Em um determinado ponto próximo à carga elétrica, a linha EN é separada para formar uma linha N e uma linha PE separadas. A partir deste ponto, o sistema é equivalente ao sistema TN-S.
(2) Em todo o sistema, a linha neutra de trabalho e a linha neutra de proteção são parcialmente compartilhadas. Este sistema é um sistema local trifásico de cinco fios. A primeira parte é o sistema TN-C e a segunda parte é o sistema TN-S. A interface está no ponto de conexão entre a linha N e a linha PE.
foto
Quando ocorre uma colisão monofásica em equipamentos elétricos, o mesmo que no sistema TN-S
Quando a linha N é desconectada, a falha é a mesma do sistema TN-S.
No sistema TN-CS, o PEN deve ser aterrado repetidamente, mas a linha N não deve ser aterrada repetidamente. O invólucro do equipamento conectado pela linha PE nunca será carregado durante a operação normal, portanto o sistema TN-CS melhora a segurança dos operadores e equipamentos. Geralmente, o sistema TN-CS é adotado no canteiro de obras quando o transformador está distante do local ou não há transformador específico para a construção.
Recursos do sistema TN-CS:
(a) O sistema TN-CS pode reduzir a tensão entre a carcaça do motor e o terra, mas não pode eliminar completamente esta tensão. O tamanho desta tensão depende do desequilíbrio da carga e do comprimento da linha. É necessário que a corrente desequilibrada da carga não seja muito grande e a linha PE seja aterrada repetidamente.
(b) As linhas PE não podem entrar no protetor de vazamento em nenhuma circunstância, porque a ação do protetor de vazamento no final da linha fará com que o protetor de vazamento do estágio frontal desarme e cause uma queda de energia em grande escala.
(c) Exceto a linha PE que deve ser conectada à linha N na caixa principal, a linha N e a linha PE não podem ser conectadas em nenhuma outra sub-caixa. Não é permitida a instalação de interruptores ou fusíveis na linha PE.
Na verdade, o sistema TN-CS é uma modificação do sistema TN-C. Quando o transformador de potência trifásico está em boas condições de aterramento e a carga trifásica está relativamente equilibrada, o sistema TN-CS apresenta bons resultados na prática de consumo de energia na construção. Porém, quando a carga trifásica estiver desequilibrada e houver transformador de potência dedicado no canteiro de obras, deverá ser utilizado o sistema de alimentação TN-S.
