Jordningssystem

i lågspänningsnät, som distribuerar elkraften till den bredaste klassen av slutanvändare, är det viktigaste problemet för utformning av jordningssystem säkerhet för konsumenter som använder elektriska apparater och deras skydd mot elektriska stötar. Jordningssystemet, i kombination med skyddsanordningar som säkringar och restströmsanordningar, måste i slutändan säkerställa att en person inte kommer i kontakt med ett metallföremål vars potential i förhållande till personens potential överstiger en säker tröskel, som vanligtvis är inställd på ca 50 V.,

i de flesta utvecklade länder introducerades 220 V, 230 V eller 240 V uttag med jordade kontakter antingen strax före eller strax efter andra världskriget, men med stor nationell variation. Men i USA och Kanada, där matningsspänningen är endast 120 V eluttag installerade före mitten av 1960-talet i allmänhet inte innehåller en jord (jord) stift. I utvecklingsvärlden kan lokal ledningspraxis eller kanske inte ge en anslutning till en jord.,

på lågspänningsnät med en fas till neutral Spänning som överstiger 240 V upp till 690 V, som oftast används i industri – / gruvutrustning / maskiner snarare än allmänt tillgängliga nät, är utformningen av jordningssystemet lika viktigt ur säkerhetssynpunkt som för hushållsanvändare.

för en tid, US National Electrical Code tillät vissa större apparater permanent anslutna till utbudet att använda tillförselneutral tråd som utrustning kapslingsanslutning till jord., Detta var inte tillåtet för plug-in-utrustning eftersom den neutrala och strömförande ledaren lätt kan bytas ut av misstag, vilket skapar en allvarlig fara. Om neutralen avbröts skulle utrustningsutrymmet inte längre vara anslutet till marken. Normala obalanser i ett delat fasfördelningssystem kan skapa stötande neutrala till markspänningar. Nya utgåvor av det nya kreditinstitutet tillåter inte längre denna praxis. Av liknande skäl har de flesta länder nu mandat dedikerade skyddande jordanslutningar i konsumentledningar som nu är nästan universella., I distributionsnäten, där anslutningarna är färre och mindre sårbara, tillåter många länder jorden och neutrala att dela en ledare.

om felsökvägen mellan oavsiktligt strömförande föremål och nätanslutningen har låg impedans, kommer felströmmen att vara så stor att kretsöverströmsskyddsanordningen (säkring eller brytare) öppnas för att rensa markfelet., Om jordningssystemet inte ger en metallledare med låg impedans mellan utrustningsutrymmen och retur (t.ex. i ett TT separat jordat system), är felströmmarna mindre och kommer inte nödvändigtvis att använda överströmsskyddsanordningen. I så fall installeras en jordfelsbrytare för att upptäcka strömmen som läcker till marken och avbryta kretsen.

IEC terminologyEdit

internationell standard IEC 60364 skiljer tre familjer av jordning arrangemang, med hjälp av två bokstäver koder TN, TT, och det.,

den första bokstaven anger anslutningen mellan jord och strömförsörjningsutrustning (generator eller transformator):

”T” — direkt anslutning av en punkt med jord (franska: terre) ”i” — ingen punkt är ansluten till jord (franska: isolé), utom kanske via en hög impedans.

den andra bokstaven anger anslutningen mellan jord eller nätverk och den elektriska enheten som levereras:

”t” — jordanslutning sker genom en lokal direktanslutning till jorden (franska: terre), vanligtvis via en markstång., ”N” — jordanslutningen levereras av elnätet, antingen separat till neutralledaren (TN-s), kombinerad med neutralledaren (TN-C) eller båda (TN-C-s). Dessa diskuteras nedan.

typer av TN networksEdit

i ett TN-jordningssystem är en av punkterna i generatorn eller transformatorn ansluten till jorden, vanligtvis stjärnpunkten i ett trefassystem., Den elektriska enhetens kropp är ansluten till jorden via denna jordanslutning vid transformatorn.Detta arrangemang är en aktuell standard för bostäder och industriella elsystem, särskilt i Europa.

ledaren som förbinder de exponerade metalldelarna i konsumentens elinstallation kallas skyddsjord (PE; se även: jord). Ledaren som ansluter till stjärnpunkten i ett trefas-system, eller som bär returströmmen i ett enfas-system, kallas neutral (N)., Tre varianter av TN-system utmärks:

TN-S PE och N är separata ledare som endast är anslutna nära strömkällan. TN-C en kombinerad penna ledare uppfyller funktionerna för både en PE och en n-ledare. (på 230/400 V system som normalt endast används för distributionsnät) TN−C-S del av systemet använder en kombinerad penna ledare, som vid något tillfälle delas upp i separata PE och N linjer. Den kombinerade PENNLEDAREN uppträder vanligtvis mellan transformatorstationen och ingångspunkten i byggnaden, och jord och neutral separeras i servicehuvudet., I Storbritannien är detta system också känt som protective multiple jordning (PME), på grund av bruket att ansluta den kombinerade neutrala och jordledare via den kortaste genomförbara vägen till lokala jordstänger vid källan och med mellanrum längs distributionsnät till varje lokaler, för att ge både system jordning och utrustning jordning vid var och en av dessa platser. Liknande system i Australien och Nya Zeeland betecknas som flera jordade neutrala (män) och, i Nordamerika, som multi-jordad neutral (MGN).,

det är möjligt att ha både TN-S och TN-C-S leveranser tagna från samma transformator. Till exempel korroderar mantlarna på vissa underjordiska kablar och slutar ge bra jordanslutningar, och så kan bostäder där högmotstånd ”dåliga jordar” hittas omvandlas till TN-C-S. Detta är endast möjligt på ett nätverk när neutralen är lämpligt robust mot misslyckande, och konvertering är inte alltid möjligt. Pennan måste förstärkas på lämpligt sätt mot fel, eftersom en öppen penna kan imponera på full fasspänning på någon exponerad metall som är ansluten till systemjorden nedströms om brytningen., Alternativet är att ge en lokal jord och konvertera till TT.Huvudattraktionen i ett TN-nätverk är den låga impedansen jordbanan möjliggör enkel automatisk frånkoppling (ADS) på en hög strömkrets i fallet med en linje-till-PE kortslutning som samma brytare eller säkring kommer att fungera för antingen l-n eller l-PE fel, och en RCD behövs inte för att upptäcka jordfel.,

TT networkEdit

i ett TT (franska: terre-terre) jordningssystem tillhandahålls skyddsjordanslutningen för konsumenten av en lokal jordelektrod (ibland kallad Terra-Firma-anslutningen) och det finns en annan oberoende installerad på generatorn. Det finns ingen ”jordledning” mellan de två.Felslingans impedans är högre, och om inte elektrodimpedansen är mycket låg, bör en TT-installation alltid ha en RCD (GFCI) som sin första isolator.,

den stora fördelen med TT-jordningssystemet är den minskade störningen från andra användares anslutna utrustning. TT har alltid varit att föredra för speciella applikationer som telekommunikationsplatser som drar nytta av störningsfri jordning. TT-nät utgör inte heller några allvarliga risker vid en bruten neutral. Dessutom, på platser där strömmen fördelas overhead, är jordledare inte i riskzonen för att bli levande om någon overhead distributionsledare brytas av, säg, ett fallna träd eller gren.,

i pre-RCD-eran var TT-jordningssystemet oattraktivt för allmän användning på grund av svårigheten att ordna tillförlitlig automatisk frånkoppling (ADS) vid en kortslutning mellan linjer (i jämförelse med TN-system, där samma brytare eller säkring kommer att fungera för antingen l-n eller L-PE-fel). Men eftersom restströmsanordningar mildrar denna nackdel har TT-jordningssystemet blivit mycket mer attraktivt, förutsatt att alla växelströmskretsar är RCD-skyddade., I vissa länder (t.ex. Storbritannien) rekommenderas TT för situationer där en låg impedanse equipotential zon är opraktisk att upprätthålla genom bindning, där det finns betydande utomhus ledningar, såsom leveranser till husbilar och vissa jordbruksinställningar, eller där en hög felström kan innebära andra faror, såsom vid bränsledepåer eller marina.

TT-jordningssystemet används i hela Japan, med RCD-enheter i de flesta industriella inställningar., Detta kan innebära extra krav på frekvensomriktare och switched-mode nätaggregat som ofta har betydande filter som passerar högfrekvent brus till markledaren.

it networkEdit

i ett IT-nätverk (isolé-terre) har det elektriska distributionssystemet ingen anslutning till jorden alls, eller det har bara en högimpedansanslutning.,

Comperisonedit

andra terminologieredit

medan de nationella ledningsreglerna för byggnader i många länder följer IEC 60364 terminologi, i Nordamerika (USA och Kanada), termen ”utrustning jordledare” avser utrustning grunder och jordtrådar på grenkretsar, och ”jordelektrod ledare” används för ledare som binder en jordjordstång (eller liknande) till en servicepanel., ”Jordad ledare” är systemet ”neutralt”.Australiensiska och Nya Zeelands standarder använder ett modifierat PME-jordningssystem som kallas flera jordade neutrala (män). Neutralen är jordad (jordad) vid varje konsumenttjänstpunkt vilket effektivt ger den neutrala potentiella skillnaden till noll längs hela LV-längden lines.In Storbritannien och vissa samväldesländer, termen ”PNE”, vilket betyder Fasneutral jord används för att indikera att tre (eller fler för icke-enfasanslutningar) ledare används, dvs PN-S.,

Resistance-earthed neutral (India)Edit

ett Resistance earth system används för gruvdrift i Indien enligt Central Electricity Authority Regulations. I stället för en fast anslutning av neutral till jord används ett neutralt jordmotstånd (NGR) för att begränsa strömmen till marken till mindre än 750 mA. På grund av felströmsbegränsning är det säkrare för gassyminor. Eftersom jordläckage är begränsat kan läckageskyddsanordningar ställas in på mindre än 750 mA . Som jämförelse, i ett stabilt jordat system, jordfel ström kan vara så mycket som den tillgängliga kortslutningsströmmen.,

det neutrala jordmotståndet övervakas för att upptäcka en avbruten jordanslutning och för att stänga av strömmen om ett fel upptäcks.

skydd mot jordläckage

för att undvika oavsiktlig chock används strömavkänningskretsar vid källan för att isolera strömmen när läckströmmen överstiger en viss gräns. Restströmsanordningar (RCDs, RCCBs eller GFCIs) används för detta ändamål. Tidigare används en jordfelsbrytare. I industriella tillämpningar används jordläckagereläer med separata kärnbalanserade strömtransformatorer., Detta skydd fungerar i intervallet milli-Ampere och kan ställas in från 30 mA till 3000 mA.

Earth connectivity checkEdit

en separat pilot tråd körs från distribution/ utrustning försörjningssystem förutom jordledning, för att övervaka kontinuiteten i tråden. Detta används i bakkablarna i gruvmaskiner. Om jordtråden är trasig tillåter pilottråden att en avkänningsanordning vid källänden avbryter strömmen till maskinen. Denna typ av krets är ett måste för bärbar tung elektrisk utrustning (som LHD (Last, drag, Dumpmaskin) som används i under jordminor.,

PropertiesEdit

CostEdit

• TN-nätverk sparar kostnaden för en låg impedans jordanslutning på platsen för varje konsument. En sådan anslutning (en begravd metallstruktur) krävs för att ge skyddsjord i det och TT-system.
• TN-C-nätverk sparar kostnaden för en extra ledare som behövs för separata n-och PE-anslutningar. Men för att minska risken för trasiga neutrala behövs speciella kabeltyper och många anslutningar till jorden.
• TT-nätverk kräver korrekt RCD (Ground fault interrupter) skydd.,

SafetyEdit

• i TN är ett isoleringsfel mycket sannolikt att leda till en hög kortslutningsström som utlöser en överströmsbrytare eller säkring och kopplar ur l-ledarna. Med TT-system kan jordfelsslingans impedans vara för hög för att göra detta, eller för hög för att göra det inom önskad tid, så en RCD (tidigare ELCB) används vanligtvis., Tidigare TT-installationer kan sakna denna viktiga säkerhetsfunktion, vilket gör att CPC (Kretsskyddsledare eller PE) och eventuellt tillhörande metalldelar inom räckhåll för personer (exponerade ledande delar och externa ledande delar) kan bli strömförande under längre perioder under felförhållanden, vilket är en verklig fara.
• i TN-S-och TT-system (och i TN-C-s bortom splitpunkten) kan en jordfelsbrytare användas för ytterligare skydd., I avsaknad av isoleringsfel i konsumentanordningen håller ekvationen IL1+IL2+IL3+in = 0, och en RCD kan koppla ur strömförsörjningen så snart denna summa når ett tröskelvärde (typiskt 10 mA – 500 mA). Ett isoleringsfel mellan antingen L eller N och PE utlöser en RCD med stor sannolikhet.
• i IT-och TN-C-nätverk är restströmsanordningar mycket mindre benägna att upptäcka ett isoleringsfel., I ett TN-C-system skulle de också vara mycket sårbara för oönskad utlösning från kontakt mellan jordledare av kretsar på olika RCD eller med verklig mark, vilket gör deras användning opraktiskt. Dessutom isolerar RCD vanligtvis den neutrala kärnan. Eftersom det inte är säkert att göra detta i ett TN-C-system, bör RCD på TN-C anslutas för att endast avbryta linjeledaren.,
• i enfasiga enfasssystem där jorden och neutralen kombineras (TN-C och den del av TN-C-s-system som använder en kombinerad neutral och jordkärna), om det finns ett kontaktproblem i PENNLEDAREN, kommer alla delar av jordningssystemet bortom pausen att stiga till l-ledarens potential. I ett obalanserat flerfassystem kommer jordningssystemets potential att röra sig mot den mest laddade linjeledaren. En sådan ökning av den neutrala potentialen bortom pausen är känd som en neutral inversion., Därför får TN-C-anslutningar inte gå över kontakt / uttagsanslutningar eller flexibla kablar, där det finns en högre sannolikhet för kontaktproblem än med fasta ledningar. Det finns också en risk om en kabel är skadad, vilket kan mildras genom användning av koncentrisk kabelkonstruktion och flera jordelektroder., På grund av de (små) riskerna med den förlorade neutrala höjningen av ”jordat” metallarbete till en farlig potential, tillsammans med den ökade chockrisken från närhet till god kontakt med sann jord, är användningen av TN-C-S-leveranser förbjuden i Storbritannien för husvagnsplatser och landförsörjning till båtar, och starkt avskräckt för användning på gårdar och utomhusbyggnadsplatser, och i sådana fall rekommenderas det att göra alla utomhusledningar TT med RCD och en separat jordelektrod.,
• i IT-system är det osannolikt att ett enda isoleringsfel orsakar farliga strömmar att strömma genom en mänsklig kropp i kontakt med jorden, eftersom det inte finns någon låg impedanskrets för en sådan ström att flöda. Ett första isoleringsfel kan dock effektivt göra ett IT-system till ett TN-system, och sedan kan ett andra isoleringsfel leda till farliga kroppsströmmar. Värre, i ett flerfassystem, om en av linjeledarna kom i kontakt med jorden, skulle det leda till att de andra faskärnorna stiger till fasfasspänningen i förhållande till jorden snarare än den fasneutrala spänningen., IT-system upplever också större övergående överspänningar än andra system.
• i TN-C-och TN-C-s-system skulle varje koppling mellan den kombinerade neutrala och jordkärnan och jordens kropp kunna leda till betydande ström under normala förhållanden och kunna bära ännu mer under en bruten neutral situation. Därför måste de viktigaste ekvipotentiella bindningsledarna dimensioneras med detta i åtanke. användning av TN-C-S är olämpligt i situationer som bensinstationer, där det finns en kombination av mycket begravd metall och explosiva gaser.,

elektromagnetisk kompatibilitetredigera

• i TN-S-och TT-system har konsumenten en lågbrusanslutning till jorden, som inte lider av spänningen som uppträder på N-ledaren som ett resultat av returströmmarna och impedansen hos den ledaren. Detta är av särskild betydelse med vissa typer av telekommunikations-och mätutrustning.
• I TT-system har varje konsument sin egen anslutning till jorden och kommer inte att märka några strömmar som kan orsakas av andra konsumenter på en delad pe-linje.,

RegulationsEdit

• i USA National Electrical Code och Canadian Electrical Code använder matningen från distributionstransformatorn en kombinerad neutral och jordledare, men inom strukturen används separata neutrala och skyddande jordledare (TN-C-s). Neutralen får endast anslutas till jord på leveranssidan av kundens frånkopplingsbrytare.
• i Argentina, Frankrike (TT) och Australien (TN-C-S) måste kunderna tillhandahålla sina egna markförbindelser.,
• apparater i Japan måste följa PSE-lagen, och byggnadsledningar använder TT jordning i de flesta installationer.
• i Australien används jordningssystemet för flera jordade neutrala (män) och beskrivs i avsnitt 5 i AS/NZS 3000. För en LV-kund är det ett TN-C-system från transformatorn på gatan till lokalerna, (neutralen är jordad flera gånger längs detta segment) och ett TN-s-system inuti installationen, från huvudväxeln nedåt. Sett på som helhet är det ett TN-C-s-system.,
• i Danmark anges i högspänningsförordningen (Stærkstrømsbekendtgørelsen) och Malaysia i Elförordningen 1994 att alla konsumenter måste använda TT-jordning, men i sällsynta fall kan TN-C-s tillåtas (används på samma sätt som i USA). Reglerna är olika när det gäller större företag.
• i Indien enligt Central Electricity Authority Regulations, CEAR, 2010, regel 41 finns det tillhandahållande av jordning, neutral tråd av ett 3-fas, 4-trådsystem och den extra tredje ledningen av ett 2-Fas, 3-trådsystem. Jordning ska göras med två separata anslutningar., Jordningssystemet måste också ha minst två eller flera jordgropar (elektroder) för att bättre säkerställa korrekt jordning. Enligt regel 42 ska installation med ansluten belastning över 5 kW som överstiger 250 V ha en lämplig skyddsanordning för jordläckage för att isolera lasten vid jordfel eller läckage.

Application examplesEdit

• i de områden i Storbritannien där underjordiska kraftkablar är utbredd är TN-S-systemet vanligt.
• i Indien LT leverans är i allmänhet genom TN-s-system. Neutral är dubbelt jordad vid varje distributionstransformator., Neutrala och jordledare körs separat på luftledningar. Separata ledare för luftledningar och armering av kablar används för jordanslutning. Ytterligare jordelektroder / gropar installeras i varje användaränd för att ge redundant väg till jorden.
• de flesta moderna hem i Europa har ett TN-C-s jordningssystem. Den kombinerade neutrala och jord uppstår mellan närmaste transformatorstation och serviceutgången (säkringen före mätaren). Därefter används separata jord-och neutrala kärnor i alla interna ledningar.,
• äldre stads-och förortshem i Storbritannien tenderar att ha TN-s-förnödenheter, med jordförbindelsen levererad genom blymanteln i en underjordisk bly-och papperskabel.
• äldre bostäder i Norge använder IT-systemet medan nyare bostäder använder TN-C-S.
• vissa äldre bostäder, särskilt de som byggdes före uppfinningen av restströmkretsbrytare och trådbundna hemnätverk, använder ett internt TN-C-arrangemang. Detta rekommenderas inte längre övning.,
• laboratorierum, medicinska anläggningar, byggarbetsplatser, reparationsverkstäder, mobila elinstallationer och andra miljöer som levereras via motorgeneratorer där det finns ökad risk för isoleringsfel, använder ofta ett IT-jordning som levereras från isoleringstransformatorer. För att mildra de två felproblemen med IT-system bör isoleringstransformatorerna endast leverera ett litet antal laster vardera och bör skyddas med en isoleringsövervakningsanordning (används vanligtvis endast av medicinska, järnvägs-eller militära IT-system, på grund av kostnad).,
• i avlägsna områden, där kostnaden för en extra pe-ledare överstiger kostnaden för en lokal jordanslutning, används TT-nätverk vanligtvis i vissa länder, särskilt i äldre fastigheter eller i landsbygdsområden, där säkerheten annars kan hotas av sprickan hos en överliggande pe-ledare av exempelvis en fallen trädgren. TT-leveranser till enskilda fastigheter ses också i mestadels TN-C-s-system där en enskild egendom anses olämplig för TN-C-S-leverans.,
• i Australien, Nya Zeeland och Israel används TN-C-S-systemet, men i ledningsreglerna anges att varje kund dessutom måste tillhandahålla en separat anslutning till jorden via en dedikerad jordelektrod. (Alla metalliska vattenledningar som kommer in i konsumentens lokaler måste också ”bindas” till Jordningspunkten vid distributionsplattan / Panelen.) I Australien och Nya Zeeland sambandet mellan Skyddsjordstången och den neutrala baren vid huvudväxeln/Panelen kallas den flera jordade neutrala länken eller MÄNLÄNKEN., Denna MEN Link är avtagbar för installationstest, men är ansluten under normal service av antingen ett låssystem (låsningar till exempel) eller två eller flera skruvar. I MÄNSYSTEMET är Neutralets integritet avgörande. I Australien måste nya anläggningar också binda grunden betong re-enforcing under våtutrymmen till Skyddsjordledare (AS3000), typiskt öka storleken på jordning (dvs. minska motståndet), och tillhandahålla en equipotential plan i områden som badrum., I äldre installationer är det inte ovanligt att bara hitta vattenledningsbindningen, och det är tillåtet att förbli som sådan, men den extra jordelektroden måste installeras om något uppgraderingsarbete är klart. Den inkommande skyddsjorden / neutralledaren är ansluten till en Neutral Bar (placerad på kundens sida av elmätarens neutralanslutning) som sedan ansluts via kundens män länk till jordstången – utöver denna punkt är skyddsjorden och Neutralledarna separata.