Blog

W warunkach przyłączenia operator wpisał TN-C. Elektryk mówi Ci, że dom będzie pracował w TN-C-S, a w Twoim projekcie projektant wpisał TN-S. O co w tym chodzi? W sumie te kwestie się nie wykluczają, gdyż mogą dotyczyć różnych części tego samego układu zasilania.

Pętla zwarcia zamyka się przez źródło — nie przez rozdzielnicę

Żeby zrozumieć różnice między układami sieci, trzeba zrozumieć podstawową zasadę funkcjonującą w elektroenergetyce: prąd zwarciowy płynie w ZAMKNIĘTYM obwodzie obejmującym źródło zasilania. W typowej sieci zasilającej dom tym źródłem jest transformator. Prąd nie kończy swojej drogi w rozdzielnicy ani nie „znika” w ziemi.

Wyobraźmy sobie uszkodzenie w pralce: przetarty przewód fazowy dotyka metalowej obudowy. W prawidłowo wykonanym układzie TN-C-S droga prądu prowadzi od uzwojenia transformatora przewodem do miejsca zwarcia, następnie przez obudowę i przewód ochronny PE do miejsca połączenia z PEN, a dalej przewodem PEN do punktu neutralnego transformatora. Obwód zamyka się przez jego uzwojenie. Rozdzielnica, która jest po drodze, jest tylko jej elementem, a nie jej końcem. Bez uświadomienia sobie tego faktu nie zrozumiemy układów sieci.

Aby zadziałało zabezpieczenie muszą zostać spełnione odpowiednie warunki, które są mocno uzależnione od tego w jakim układzie sieć pracuje. Wyłącznik nadprądowy czy bezpiecznik topikowy potrzebuje odpowiednio dużego prądu, aby wyłączyć uszkodzony obwód w wymaganym czasie. Dlatego ogromne znaczenie ma impedancja całej pętli zwarcia od miejsca uszkodzenia do stacji transformatorowej, a nie tylko instalacja wewnątrz budynku.

W układzie TT przy zwarciu fazy do chronionej obudowy prąd także wraca do transformatora, lecz droga powrotna obejmuje przewód ochronny, uziom instalacji, GRUNT oraz uziemienie punktu neutralnego transformatora. Ziemia jest tutaj częścią obwodu, a nie miejscem, do którego płynie prąd. Różnica między TN a TT dotyczy więc przede wszystkim drogi powrotnej prądu w sytuacji uszkodzenia.

TN i TT: różna droga prądu w przypadku uszkodzenia

W obu układach — TN i TT — punkt źródła zasilania jest bezpośrednio uziemiony. Informuje o tym pierwsza litera T, pochodząca od francuskiego słowa terre, czyli „ziemia”. W typowej sieci trójfazowej TN i TT uziemiony jest punkt neutralny transformatora, czyli wspólne miejsce połączenia trzech uzwojeń po stronie niskiego napięcia. Punkt ten łączy się z uziomem stacji transformatorowej.

W TN obudowy urządzeń i odbiorników w instalacjach rozdzielczych i odbiorczych są połączone przewodami ochronnymi z uziemionym punktem źródła (np. transformatora). Odpowiednio niska impedancja pętli zwarcia skutkująca przepływem dużego prądu umożliwia wyłączenie zasilania w wymaganym czasie. Ochrona nie polega więc na „odprowadzeniu prądu do ziemi”, lecz na niskooporowym zamknięciu pętli zwarcia pomiędzy miejscem uszkodzenia a źródłem. Im mniejszy opór stawia ta pętla, tym skuteczniej zadziałają zabezpieczenia.

W TT obudowy są połączone z uziemieniem instalacji odbiorczej, bez połączenia z przewodem neutralnym sieci. Droga prądu uszkodzeniowego obejmuje więc przede wszystkim uziomy i grunt pomiędzy uziomem własnym obiektu a uziomem stacji transformatorowej. Impedancja takiej drogi może być zbyt duża, żeby zabezpieczenie nadprądowe zadziałało w wymaganym czasie, dlatego w układach TT zasadniczą rolę zwykle odgrywają wyłączniki różnicowoprądowe — RCD. Przy ochronie poprzez RCD stosuje się następujący warunek:

 

 

R_A obejmuje rezystancję uziemienia chronionych części wraz z przewodem ochronnym;
I_Δn jest znamionowym prądem różnicowym RCD.

Jeśli przekształcimy ten wzór do postaci:

To przy założeniu, że RCD w instalacjach mieszkaniowych mają I_Δn=0,03 A, możemy szybko wyliczyć, że:

W instalacjach elektrycznych z reguły dążymy do osiągnięcia Ra ≤ 10 Ω. Tymczasem do samego zadziałania RCD wystarczy czasem tak naprawdę wbicie widelca w ziemię i podłączenie do niego głównej szyny uziemiającej.

Oczywiście jest to metafora i w taki sposób nie wykonujemy uziomu, ale chciałem uzmysłowić jak niewiele trzeba, aby umożliwić skuteczne działanie RCD. Dla napięcia 230V ta granica przesuwa się nawet do 7666,7 Ω, ale pamiętajmy, że dla układu TT norma PN-HD 60364-4-41 w punkcie 411.6.2  określa warunek 50V jako ograniczenie napięcia dotykowego i dla takiego napięcia prowadzimy obliczenia więc dopuszczalna granica Ra to mimo wszystko 1666,7 Ω. Sama impedancja oczywiście nie wystarczy, trzeba spełnić również pozostałe wymagania, w tym dotyczące czasu wyłączenia.

 

Skąd TN-C w warunkach przyłączenia, skoro w domu mamy TN-C-S?

W TN-C funkcję neutralną i ochronną pełni wspólny przewód PEN. Płynie nim prąd roboczy, a jednocześnie od jego ciągłości zależy ochrona przeciwporażeniowa. W TN-S funkcje te są rozdzielone: przewód N jest neutralny i przewodzi tylko prądy robocze, natomiast PE jest ochronny, nie przewodzi prądów roboczych ale uczestniczy w przewodzeniu prądów podczas uszkodzenia w instalacji. Układ TN-C-S jest połączeniem tych 2 układów. Sieć elektroenergetyczna pracuje w układzie TN-C i dlatego operatorzy taki układ wpisują w warunkach przyłączenia, natomiast po podziale PEN na N i PE w instalacji odbiorczej mamy już cechy układu TN-S, czyli osobne żyły ochronne i neutralne. Z uwagi na fakt, że układy sieci rozpatrujemy od źródła to razem tworzą one układ TN-C-S. Wielu projektantów instalacji wewnętrznych nie uwzględnia w projekcie faktu, że sieć jest zasilana w układzie TN-C, a biorąc pod uwagę tylko instalację odbiorczą wpisują w projekcie TN-S, co nie do końca jest prawdą, ale nie jest też błędem skutkującym np. źle dobranymi zabezpieczeniami.

Wniosek z tego jest jeden. Zapis operatora „układ w jakim pracuje sieć: TN-C” nie oznacza nakazu wykonania domowych obwodów z żyłą PEN. Robimy podział PEN, i dalej wykonujemy instalacje tak jak w układzie TN-S.

Po podzieleniu PEN nie wolno ponownie łączyć N i PE w dalszej części instalacji. W sytuacjach awaryjnych może to doprowadzić do przepływu prądów roboczych poprzez obudowy urządzeń, co z kolei grozi porażeniem osób lub zwierząt, a w niektórych przypadkach pożarem.

 

 

 

Również przewodu neutralnego w układzie TT nie można uznać za PEN i wykonać mostek do PE. To z kolei może spowodować, że prądy podczas uszkodzeń w instalacji naszych sąsiadów będą przepływać przez naszą instalację, co przedstawia poniższy rysunek. 

 

 

Dlaczego obwodów w instalacjach odbiorczych nie wykonujemy w TN-C?

§ 183 ust. 1 pkt 2 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie wymaga stosowania oddzielnego przewodu ochronnego i neutralnego w obwodach rozdzielczych i odbiorczych. Dotyczy to zatem nie tylko gniazd i oświetlenia, ale również obwodów rozdzielczych instalacji budynku, czyli np. obwodu pomiędzy rozdzielnicą w domu, a rozdzielnicą w garażu. Bardzo często jest tak, że układamy zasilanie domu od złącza kablowego kablem YKY 4×10 w układzie TN-C, a następnie przechodzimy na układ TN-C-S w rozdzielnicy głównej. Mamy jednak garaż wolnostojący niedaleko domu. Kupiliśmy za dużo kabla zasilającego albo po prostu był w okazyjnej cenie, więc taki sam kabel ułożyliśmy z domu do dodatkowej rozdzielnicy w garażu z zamiarem podzielenia PEN również tam. W myśl zapisów warunków technicznych jest to niezgodne z przepisami, gdyż jest to obwód rozdzielczy w instalacji odbiorczej i powinien posiadać osobną żyłę ochronną i neutralną.

 

Uziemienie PEN w sieci, a uziemienie przy jego podziale

Trzeba rozróżnić uziemienie źródła, uziemienia żyły PEN rozmieszczone wzdłuż sieci oraz uziemienie instalacji budynku. Uziemienia na sieci nie powstają dlatego, że w każdym takim miejscu występuje podział PEN. Są elementem ochrony samej sieci. Na sieci również znajdują się zabezpieczenia, a uziemienia polepszają znacznie skuteczność ich zadziałania podczas niektórych awarii. Nie gwarantują one zadziałania zabezpieczeń, ale znacznie polepszają parametry.

W budynku uziom łączy się z układem ochronnym przez przewód uziemiający i główną szynę uziemiającą — GSU. Rozdział PEN i GSU mogą znajdować się blisko siebie, a czasem nawet podział PEN następuje na samej głównej szynie uziemiającej. Potoczne „uziemienie punktu podziału” oznacza po prostu odpowiednie połączenie z układem uziemiającym, a nie koniecznie osobny uziom znajdujący się pod miejscem podziału. Wszystkie te informacje zawarte są w normie PN-HD 60364 5-54.

Ale po co w ogóle uziemienie punktu podziału?

Przy przerwaniu PEN dodatkowe połączenie z ziemią może ograniczać skutki asymetrii napięć, czyli przemieszczenia się potencjału punktu neutralnego odbiorów w zależności od obciążenia poszczególnych faz. Uziom oczywiście nie zastępuje sprawnego PEN i nie daje automatycznej gwarancji bezpieczeństwa w takiej sytuacji, ale może znacznie lub nawet całkowicie zniwelować skutki takiego zdarzenia.

Uziom, połączenia ochronne oraz połączenia wyrównawcze a także zabezpieczenia w instalacji tworzą kompletny układ ochronny mający na celu zniwelować skutki uszkodzeń i wyrównać potencjały pomiędzy różnymi częściami przewodzącymi instalacji oraz człowiekiem stojącym na ziemi.  Zasada jest więc prosta: jeśli nie ma różnicy potencjałów to nie ma przepływu prądu. Jeśli instalacja jest dobrze zaprojektowana i wykonana każde, nawet najdrobniejsze zwarcie części czynnej z metalową obudową urządzenia czy konstrukcją budynku musi zostać wychwycone przez zabezpieczenia. Dlatego cały ten zespół ochronny musi działać i każdy jego element jest ważny.

Czy najlepiej dzielić PEN dopiero w rozdzielnicy głównej w domu?

Jest to kwestia powodująca sporo dyskusji na forach czy grupach dyskusyjnych. Wynika to z tego, że jest to granica pomiędzy siecią operatora a instalacją odbiorczą, a na granicach często dochodzi do konfliktu interesów. Najpierw trzeba ustalić, czy rozpatrywany odcinek należy do przyłącza, czy jest obwodem rozdzielczym instalacji budynku. Odpowiednio duży przekrój PEN nie uchyla wymagania stosowania osobnych PE i N w obwodach objętych § 183 warunków technicznych.

Porównajmy dwa rozwiązania.

Przy podziale w złączu i pięciożyłowym zasilaniu domu uziom własny obiektu, połączony z PE kabla zasilającego, nadal ma przez ten kabel połączenie z punktem podziału PEN sieci znajdującym się w złączu. Wcześniejszy podział nie oznacza więc, że uziom nie jest połączony z PEN.

Przy podziale w domu połączenie uziomu własnego z punktem podziału PEN nie prowadzi dodatkowo przez osobne PE do odległego złącza tylko znajduje się blisko instalacji odbiorczej.

W obu przypadkach droga przepływu prądu podczas zwarć w instalacji wewnętrznej jest bardzo podobna. Impedancja pętli zwarcia nie różni się prawie wcale. Przy odpowiednio wykonanej instalacji zabezpieczenia będą działały zarówno w jednej i drugiej sytuacji.

W czym więc problem?

Bardzo często podaje się przykład w którym w złącze kablowe zasilające nasz dom wjedzie samochód. Takie zdarzenie może spowodować szereg różnych uszkodzeń, a ich skutki mogą być odmienne w zależności od miejsca podziału PEN.

Jeśli uszkodzeniu ulegnie PEN przed podziałem w złączu to zarówno w przypadku podziału w złączu jak i podziału w RG budynku ciągłość PE oraz N do uziomu zostanie zachowana. Różnica polega na tym, że w przypadku podziału w złączu droga N do uziomu własnego jest wydłużona o odcinek od RG do złącza (żyła N) oraz powrotny odcinek od złącza do GSU (żyła PE). Impedancja tego odcinka jest niewielka i nie ma dużego wpływu na ogólną impedancję w tym układzie.

Największa różnica pojawia się w sytuacji przerwania samego punktu podziału w złączu. Czyli rozłączenia PEN z PE i N w kierunku instalacji odbiorczej przy jednoczesnym zachowaniu ciągłości połączeń fazowych. Wtedy żyła PE nadal ma ciągłość do GSU budynku, natomiast żyła N już nie. Uziemienie własne budynku, w tym przypadku, nie ogranicza skutków asymetrii napięć, a tym samym jest zwiększone ryzyko uszkodzenia elektroniki w domu.

Oczywiście szansa na wystąpienie akurat takiego wariantu przy wjechaniu samochodu w złącze kablowe jest znikoma, ale możliwa. W myśl tej zasady umieszczenie podziału PEN jak najbliżej instalacji odbiorczej wydaje się rozsądnym posunięciem. Niestety, jeśli rozważymy to pod kątem wymagań rozporządzenia kabel zasilający nie jest elementem sieci elektroenergetycznej. Czy jest zatem elementem obwodu rozdzielczego o który wspominają warunki techniczne? Trudno jest udzielić odpowiedzi na to pytanie.

 

Przy przerwaniu PEN na obwodach masz 400 V — prawda czy mit i co ma do tego uziemienie?

Rozważmy uproszczony przykład dwóch odbiorników rezystancyjnych o mocach znamionowych 2000 W i 200 W, przeznaczonych do zasilania napięciem 230 V. Każdy jest podłączony między inną fazę a wspólny przewód neutralny.

Przy tym samym napięciu większa moc odbiornika rezystancyjnego oznacza mniejszą rezystancję. Odbiornik stawia mniejszy opór przepływowi prądu, dlatego pobiera go więcej. Rezystancję obliczamy z zależności

, gdzie U_n i P_n i oznaczają napięcie i moc znamionową.

Dla naszych odbiorników otrzymujemy:

Odbiornik o dziesięciokrotnie mniejszej mocy znamionowej ma więc dziesięciokrotnie większą rezystancję.

Po przerwaniu wspólnego PEN, przy pominięciu uziemień i innych obciążeń, te dwa odbiorniki tworzą połączenie szeregowe między fazami. Nie są już niezależnie zasilane napięciem 230 V — teraz dzielą między siebie napięcie międzyfazowe 400 V.

Zakładając stałe rezystancje w odbiornikach, otrzymujemy zatem następujący rozkład napięć:

Na odbiorniku 2000 W pojawia się około 36 V co skutkuje tym, że odbiornik po prostu nie działa wcale lub nie działa prawidłwo, a na odbiorniku 200 W mamy około 364 V co z kolei po chwili spowoduje jego uszkodzenie. W tym przykładzie wyższe napięcie otrzymuje zatem urządzenie o mniejszej mocy znamionowej, ponieważ ma większą rezystancję. Przez oba połączone szeregowo odbiorniki płynie ten sam prąd, więc dla większej rezystancji mamy większy spadek napięcia.

To wyjaśnia, dlaczego jedne urządzenia mogą przestać działać, a inne ulec uszkodzeniu. Nie oznacza jednak, że po każdej przerwie PEN na wszystkich gniazdach pojawi się 400 V. W rzeczywistej instalacji wynik zależy od obciążenia poszczególnych faz i pozostałych dróg powrotnych prądu, w tym przez nasze własne uziemienie obiektu.

 

Dlaczego nawet uziom poniżej 10 Ω nie daje gwarancji ochrony przed skutkami przerwania PEN?

Wróćmy do dwóch odbiorników rezystancyjnych o mocach znamionowych 2000 W i 200 W.

Załóżmy, że PEN zostaje przerwany przed punktem podziału, ale lokalne połączenie N, PE i uziomu budynku pozostaje zwarte i sprawne. Zastępcza droga łącząca punkt neutralny odbiorników z punktem neutralnym transformatora prowadzi teraz przez uziemienie budynku, grunt i uziemienie źródła. Przyjmujemy rezystancję uziemienia źródła 1 Ω, pomijając pozostałe impedancje i inne drogi powrotne.

Trzeba tutaj zaznaczyć, że poniższe wyniki są obliczeniami dla tego konkretnego przypadku i są bardzo uproszczone. W rzeczywistości takie obliczenia powinny uwzględniać także inne odbiorniki, inne impedancje, długości poszczególnych połączeń i wiele innych czynników.

Rezystancja uziomu budynku	Napięcie na odbiorniku 2000 W	Napięcie na odbiorniku 200 W
50 Ω	około 96 V	około 312 V
10 Ω	około 168 V	około 262 V
1 Ω	około 215 V	około 237 V

Przed awarią, przy sprawnym PEN i pominięciu spadków napięcia na przewodach, oba odbiorniki były zasilane napięciem 230 V.

Zmniejszenie rezystancji uziomu z 50 Ω do 10 Ω obniża w tym przykładzie napięcie na odbiorniku 200 W z około 312 V do 262 V. Poprawa jest wyraźna, ale nadal nie otrzymujemy napięcia znamionowego 230 V. Przy rezystancji uziemienia 1 Ω napięcia są już znacznie bliższe prawidłowym, wręcz pozwalające instalacji funkcjonować prawidłowo i dające nam więcej czasu na wyłączenie instalacji przed uszkodzeniem wrażliwych urządzeń. Pamiętajmy jednak, że dotyczy to wyłącznie przyjętych obciążeń i warunków. Dla mniejszych mocy, dla niekorzystnego układu połączeń, przy niesymetrycznym rozłożeniu obciążenia pomiędzy poszczególne fazy nawet przy rezystancji uziemienia poniżej 1 Ω napięcie na niektórych urządzeniach może znacznie przewyższyć wartości znamionowe. Pokazuje to jednak jak ważne jest dobre uziemienie budynku i, że mniejsza rezystancja może znacznie ograniczać skutki awarii.

 

Czy poza uszkodzeniem elektroniki, przerwany PEN stwarza jakieś inne zagrożenie?

Asymetria nie jest jedynym zagrożeniem w przypadku przerwania PEN. Przerwanie PEN stwarza przede wszystkim zagrożenie porażeniowe i występuje ono także po przerwaniu PEN w odgałęzieniu jednofazowym.

PEN pełni jednocześnie funkcję neutralną i ochronną, dlatego z jego odcinkiem po stronie domu są połączone również metalowe obudowy urządzeń. W układzie TN-C-S przez przewody PE. Po przerwaniu PEN zanika normalna droga powrotna prądu do transformatora, ale przewody fazowe nadal pozostają pod napięciem. Poprzez podłączone odbiorniki napięcie może pojawić się na odłączonym odcinku PEN, a tym samym na obudowach, względem ziemi. Człowiek dotykający takiej obudowy i mający kontakt z ziemią może stać się częścią drogi powrotnej prądu. Do porażenia nie jest więc potrzebne uszkodzenie izolacji w urządzeniu.

W tej sytuacji nie zadziałają wyłączniki RCD, gdyż nie ma uzkodzenia w instalacji za RCD. Przepływ prądu przez RCD jest prawidłowy z punktu widzenia samego wyłącznika. W uproszczeniu, prąd przepływa przez RCD żyłą L, przez odbiornik i wraca żyłą N do RCD. Nie ma różnicy prądu, więc RCD nie zadziała. Dopiero potem prąd trafia na punkt podziału PEN, potem na GSU i do uziomu. Własny uziom może ograniczać wzrost tego napięcia, bo tworzy alternatywną drogę, zmniejszając natężenie prądu przepływającego przez obudowę urządzenia oraz ciało człowieka do ziemi. Trzeba jednak pamiętać, że nie gwarantuje to utrzymania tego natężenia na bezpiecznym dla człowieka poziomie. Natomiast brak jakiegokolwiek uziomu w instalacji odbiorczej może mieć katastrofalne skutki dla człowieka dotykającego obudowy takiego urządzenia. 

 

A jak wygląda podobna awaria w układzie TT?

W układzie TT metalowe obudowy urządzeń są połączone przez PE z własnym uziemieniem obiektu i nie są połączone z przewodem neutralnym sieci. Dlatego przy przerwaniu N nie występuje bezpośrednia droga przeniesienia jego potencjału na obudowy, charakterystyczna dla przerwanego PEN w TN-C-S.

To istotna zaleta w ochronie przeciwporażeniowej, gdyż ciągłość przewodu neutralnego nie decyduje o ciągłości połączenia ochronnego obudów z uziomem, ale jest to jednocześnie istotna wada w przypadku wystąpienia asymetrii napięć, gdyż dobry uziom nie obniży napięcia na poszczególnych urządzeniach w przypadku przerwania N na sieci. W naszym wcześniejszym modelu dwóch odbiorników 2000 W i 200 W, bez innych dróg powrotnych, nadal otrzymalibyśmy około 36 V i 364 V nawet jeśli rezystancja uziomu byłaby dużo poniżej 1 Ω. Uziom instalacji TT nie stabilizuje wówczas potencjału N, ponieważ nie jest z nim połączony.

TT może więc być korzystne tam, gdzie szczególnie ważne jest ograniczenie zagrożenia porażeniowego wynikającego z awarii PEN sieci zasilającej. Nie oznacza to jednak odporności na wszystkie uszkodzenia. Przy zwarciu fazy do obudowy ochrona w TT opiera się zwykle na współpracy sprawnego uziemienia i odpowiednio dobranych RCD, zapewniających wymagany czas wyłączenia.

„Wyspa TT” w sieci TN, a praca wyspowa. Czy to jest to samo?

Czasem możemy spotkać się z określeniem „wyspa TT” dla fragmentu instalacji zasilanej z sieci TN, w którym odbiorca świadomie nie korzysta z PEN/PE sieci jako środka ochrony, lecz wykonuje własny układ ochronny oparty na wyłącznikach RCD i lokalnym uziomie nie połączonym z PEN sieci. Taki fragment zachowuje się pod względem ochrony jak typowy układ TT: części przewodzące dostępne są połączone z lokalnym uziomem, a nie z przewodem PEN sieci.

Może to ograniczyć ryzyko przeniesienia niebezpiecznego potencjału z uszkodzonego PEN na obudowy urządzeń. Jednocześnie wymaga odpowiedniej konfiguracji zabezpieczeń, ponieważ skuteczność ochrony zależy od uziomu i RCD, a przypadkowe ponowne połączenie PE tej „wyspy” z PEN sieci może zniweczyć założenia takiego rozwiązania. W takim układzie oprócz zwykłych RCD bezzwłocznych stosuje się także RCD selektywne, które zapewniają nadrzędną ochronę nad RCD bezzwłocznymi w przypadku gdy te nie zadziałają w wyniku własnej awarii. W tej sytuacji podobnie jak w klasycznym układzie TT wadę tego rozwiązania jest to, że dobry uziom nie ogranicza skutków asymetrii napięć. 

A czym jest w takim razie praca wyspowa?

Praca wyspowa oznacza coś innego niż „wyspa TT”. W pracy wyspowej instalacja zostaje odłączona od sieci operatora i jest zasilana z własnego źródła, np. falownika z magazynem energii albo agregatu. Wtedy trzeba na nowo zapewnić punkt odniesienia źródła do ziemi oraz drogę prądu zwarciowego. Nie można po prostu zakładać, że ochrona będzie nadal opierała się na PEN operatora, skoro instalacja została od niego odłączona.

Co ciekawe, poprawnie wykonana instalacja pracująca wyspowo nie musi wcale być układem TT. Najczęściej źródło wyspowe tworzy lokalny układ TN-S: powstaje lokalne połączenie punktu neutralnego źródła z PE, a to z kolei jest połączone z uziomem obiektu.

 

A co z układem TN-S? Skoro nie ma go w naszej instalacji odbiorczej, to gdzie go znaleźć?

Obiekt z własną stacją transformatorową jest dobrym przykładem zastosowania układu TN-S. Osobne PE i N prowadzone jest od źródła zasilania do odbiorników. W całym układzie nie ma nigdzie żyły PEN. Przy 3-fazowym zasilaniu od stacji prowadzone są kable 5-cio żyłowe. TN-S najczęściej występuje w większych zakładach przemysłowych, które racji dużych mocy, często liczonych już w megawatach, mają własne abonenckie stacje transformatorowe zasilane po stronie linii SN. W sieciach publicznych typowe układy TN-S są rzadko spotykane.  Ich wykonanie jest droższe od układu TN-C, a korzyści niewspółmierne.

W odniesieniu do zapisu projektantów o którym wspomniałem na początku, oddzielne PE i N w instalacji odbiorczej w domu, nie znaczą, że wcześniej nie występuje PEN. Cała droga zasilania może nadal tworzyć układ TN-C-S, mimo że końcowa instalacja ma rozdzielone funkcje. Projektując instalacje nie powinniśmy stawiać znaku „=” pomiędzy tymi dwoma układami.

Układ IT: ciągłość zasilania przy pierwszym uszkodzeniu.

Na koniec krótko o sieci IT. W tym układzie źródło jest izolowane od ziemi albo połączone z nią przez dużą impedancję, a obudowy urządzeń są uziemione podobnie jak w układzie TT. W IT pierwsze doziemienie nie powoduje zadziałania zabezpieczeń i natychmiastowego wyłączenia zasilania, gdyż wysoka impedancja obniża przepływ prądu do źródła do poziomu, który nie powoduje zadziałania zabepieczeń, ale powoduje wykrycie uszkodzenia przez system monitorujący IMD. To zaleta tam, gdzie ważna jest ciągłość pracy. Z uwagi na odizolowanie punktu wspólnego transformatora od ziemi przez wysokoą impedancję obwód przy pierwszym uszkodzeniu pozostaje nadal zasilony.

Potrzebny jest jednak nadzór izolacji i usuwanie wykrytych uszkodzeń, niezwłocznie po ich wystąpieniu. Instalacja nadal może być eksploatowana w czasie gdy  odpowiednie służby usuwają usterkę. Jeśli przed naprawieniem usterki nastąpiłoby drugie doziemienie, na innym przewodzie czynnym, mogłoby to już spowodować szybkie wyłączenie zasilania przez wyłączniki MCB lub RCD.

Dlatego takie układy są stosowane tam, gdzie ciągłość zasilania jest priorytetem, a jej przerwanie, podczas pracy, mogłoby mieć tragiczne skutki, np. podczas operacji na sali operacyjnej lub podczas prac w kopalni. IT nie trafia do każdego domu ponieważ wymaga odpowiedniego źródła w postaci transformatora separującego układ od sieci publicznej, urządzeń nadzorczych IMD oraz IFL i właściwej obsługi przez wykwalifikowany personel. Taki układ musi być stale monitorowany, a awarie na bieżąco usuwane.  

 

Jesli uwaznie prześledziłeś artykuł, to układy sieci nie powinny być już dla Ciebie tylko zlepkiem róznych literek. Nie powiesz już „co to za bzdury, jakieś PEN, N czy PE i magiczne dzielenie włosa na czworo, przecież to wszystko i tak jest ze sobą połączone.” Poprawnie zaprojektowana droga prądu uszkodzeniowego, właściwie wykonane uziemienie i zabezpieczenia dobrane do konkretnego układu sieci wspólnie tworzą skuteczną ochronę przeciwporażeniową. Jeśli rozumiemy, którędy prąd wraca do transformatora i co dzieje się po przerwaniu N lub PEN, znacznie łatwiej zrozumieć sens całej tej ochrony.