Układy sieci

Spis treści

 

     1. Układy sieci niskiego napięcia

      Sieci elektroenergetyczne niskiego napięcia mogą być wykonane, w zależności od przeznaczenia, jako układy uziemione, najczęściej w punkcie neutralnym transformatora, lub izolowane od ziemi, posiadające różną liczbę przewodów oraz różne systemy ochrony przeciwporażeniowej, w tym różne sposoby uziemiania części przewodzących dostępnych.
      Z tych względów, zgodnie normą PN-HD 60364-1:2010 Instalacje elektryczne niskiego napięcia Część 1: Wymagania podstawowe, ustalanie ogólnych charakterystyk, definicje, sieci rozdzielcze i instalacje elektryczne niskiego napięcia dzieli się na trzy układy: TN, TT i IT.

      Poszczególne litery w oznaczeniu symbolu układu sieci pochodzą od:
      T - terre (franc.) - ziemia;
      N - neutral (ang.) - neutralny;
      I - isolate (ang.) - izolować;
      C - combine (ang.) - łączyć, wiązać;
      S - separate (ang.) - rozdzielać, oddzielać.

      Litery używane w oznaczeniu symbolu układu sieci mają następujące znaczenie:
        1) Pierwsza litera określa związek układu sieci z ziemią:
            T - oznacza bezpośrednie połączenie jednego punktu układu sieci z ziemią (najczęściej jest to punkt neutralny),
            I - wszystkie części czynne izolowane od ziemi lub jeden punkt połączony z ziemią przez odpowiednio dużą impedancję;
        2) Druga litera określa sposób połączenia części przewodzących dostępnych instalacji z ziemią:
           T - oznacza bezpośrednie połączenie elektryczne części przewodzących dostępnych z ziemią, niezależnie od uziemienia
                jakiegokolwiek punktu układu sieci,
           N - oznacza bezpośrednie połączenie elektryczne części przewodzących dostępnych z uziemionym punktem układu sieci
                (uziemionym punktem układu sieci jest zazwyczaj punkt neutralny, albo przewód fazowy, jeżeli punkt neutralny nie jest
                dostępny);
        3) Trzecia lub czwarta litera jeżeli występują, oznacza związek przewodu neutralnego z przewodem ochronnym:
           S - oznacza, że funkcję ochronną pełni przewód ochronny (PE) oddzielony od przewodu neutralnego lub uziemionego
                przewodu liniowego (albo uziemionego przewodu liniowego w układzie sieci prądu przemiennego),
           C - oznacza, że funkcję przewodu neutralnego (N) i przewodu ochronnego (PE) pełni jeden wspólny przewód ochronno-
                neutralny (PEN).

▲ do góry

      2. Charakterystyka układu sieci TN

      Układ sieciowy TN charakteryzuje się następującymi cechami: (Rys. 1,2,3 i 3a)
      1) Punkt neutralny lub punkt środkowy układu zasilania powinien być bezpośrednio uziemiony przy źródle zasilania
          (najczęściej jest to punkt neutralny układu zasilania przyłączony do uziemienia układu RB). Uziemienie RB zapewnia
          utrzymanie na niższym poziomie napięcia względem ziemi, które w układzie trójfazowym jest równe napięciu fazowemu;
      2) Części przewodzące dostępne instalacji elektrycznej niskiego napięcia powinny być połączone za pomocą przewodów
          ochronnych (PE lub PEN) z uziemionym punktem układu zasilania (najczęściej jest to punkt neutralny układu zasilania);
      3) Zaleca się uziemienie przewodów ochronnych (PE i PEN) w miejscu wprowadzenia ich do budynku lub posesji z uwzglę-
          dnieniem możliwości przepływu przez uziom części prądu przewodu neutralnego.
          Jeżeli są dostępne inne skuteczne uziemienia, to zaleca się uziemiać przewody ochronne wszędzie tam, gdzie
          jest to możliwe. Dodatkowe uziemienia przewodu ochronnego, rozmieszczone możliwe równomiernie, mogą być niezbędne,
          aby w razie uszkodzenia potencjał przewodu ochronnego był możliwie zbliżony do potencjału ziemi.
          W budynkach wysokich (wieżowcach) podobną funkcję spełnia wielokrotnie wykonywane ochronne połączenie wyrównawcze
          przewodu ochronnego z częściami przewodzącymi obcymi budynku;
      4) W przewodzie ochronnym (PE) i ochronno-neutralnym (PEN) nie należy umieszczać żadnych urządzeń do odłączania
          izolacyjnego ani do łączenia;
      5) Metaliczna pętla zwarciowa w układzie sieci TN obejmuje przewód ochronny i przewód liniowy oraz rozległą sieć uziomów;
      6) Większy w układzie TN prąd zwarcia doziemnego powoduje, że już pierwsze zwarcie do ziemi jest wyłączane samoczynnie
          przez zastosowane urządzenia ochronne.

      W zależności od powiązania przewodu neutralnego z przewodem ochronnym wyróżnia się trzy następujące rodzaje układów sieci TN.
     1) Układ TN-C, w którym na całej długości  funkcję przewodu neutralnego (N) i ochronnego (PE) pełni jeden wspólny przewód ochronno-neutralny (PEN). Ochrona przeciwporażeniowa jest realizowana przez połączenie wszystkich części przewodzących dostępnych instalacji z przewodem ochronno-neutralnym (Rys. 1).


Rys. 1. Schemat układu sieci TN-C

      W sieci o układzie TN-C może być zapewnione dodatkowe (wielokrotne) uziemienie przewodu ochronno-neutralnego (PEN).
      W układzie TN-C wymagane jest zachowanie kolejności przyłączania przewodu chronno-neutralnego (PEN) - zawsze w pierwszej kolejności do części przewodzącej dostępnej (styku ochronnego w gniazdku wtyczkowym), a następnie do uzwojenia (zacisku N w gniazdku wtyczkowym), jak na rysunku 1.

      2) Układ TN-S funkcje przewodu neutralnego (N) i ochronnego (PE) pełnią na całej długości oddzielne przewody. Ochrona przeciwporażeniowa jest realizowana przez połączenie wszystkich części przewodzących dostępnych instalacji z przewodem ochronnym PE (rys. 2).


Rys. 2. Schemat układu sieci TN-S

      3) Układ TN-C-S jest układem, którego pierwszą część stanowi układ TN-C, a funkcję przewodu neutralnego i ochronnego pełni jeden wspólny przewód ochronno-neutralny (PEN), a drugą - układ TN-S, w którym funkcję ochronną i neutralną pełnią dwa oddzielne przewody PE i N. Punktem rozdziału przewodu ochronno-neutralnego PEN na przewód ochronny PE i przewód neutralny N może być złącze lub rozdzielnica główna budynku oraz każde inne odpowiednie miejsce w instalacji elektrycznej.
      W sieci o układzie TN może być zapewnione dodatkowe uziemienie przewodu ochronnego. Nie wymaga się oddzielnego uziemiania punktu rozdziału przewodu PEN.


Rys. 3. Schemat układu sieci TN-C-S

      2.2. Środki ochrony przy uszkodzeniu stosowane w układzie TN
      W układzie TN mogą być stosowane następujące środki ochrony przy uszkodzeniu:
      - zabezpieczenia nadprądowe,
      - zabezpieczenia różnicowoprądowe (RCD).

      Zabezpieczenie RCD może być stosowane do ochrony przy uszkodzeniu obok przewidzianego dla ochronionego obwodu zabezpieczenia nadprądowego. Może to być również, wyłącznik nadprądowy wyposażony w przekaźnik różnicowoprądowy.
      Przykłady przyłączania odbiorników i ich środków ochrony z zachowaniem kolejności instalowania w układzie TN przedstawiono na rysunku 3a.


Rys. 3a. Uproszczony schemat przyłączania odbiorników i ich środków ochrony w układzie TN
Oznaczenia: 1 - wyłącznik różnicowoprądowy selektywny, 2 - rozłącznik główny izolacyjny, 3 - rozłącznik bezpiecznikowy,
4 - ogranicznik przepięć, 5 - wyłącznik nadprądowy z przekaźnikiem różnicowprądowym, 6 - wyłącznik różnicowoprądowy,
2- biegunowy, 7 - wyłącznik nadprądowy 1 - biegunowy, 8 - wyłącznik nadprądowy 3 - biegunowy, 9 - wyłącznik różnicowoprądowy
4 - biegunowy, GSW - główna szyna wyrównawcza

▲ do góry

      3. Charakterystyka układu sieci TT

     Układ sieciowy TT charakteryzują się następujące szczególne cechy (Rys. 4);
      1) Punkt neutralny lub punkt środkowy układu sieci powinien być bezpośrednio uziemiony (najczęściej jest to punkt
          neutralny transformatora przyłączony do uziemienia układu sieci RB). W przypadku, gdy punkt neutralny lub środkowy
          jest niedostępny, powinien być uziemiony przewód liniowy;
      2) Wszystkie części przewodzące dostępne instalacji chronione przez to samo urządzenie ochronne, powinny być
          przyłączone przewodem ochronnym do wspólnego uziomu ochronnego (RA ), niezależnego elektrycznie od uziomu
          układu sieci RB. Jeżeli w układzie występuje kilka urządzeń ochronnych połączonych szeregowo, wymagania te
          dotyczą oddzielnie wszystkich części przewodzących dostępnych chronionych przez każde z urządzeń ochronnych;
      3) Wymaga się, aby do ochrony przy uszkodzeniu powinny być stosowane urządzenia ochronne różnicowoprądowe.
          Dopuszcza się, aby do ochrony przy uszkodzeniu stosowanie zabezpieczenie nadprądowe, pod warunkiem
          zapewnienia stałej i odpowiednio małej impedancji pętli zwarciowej. W przypadku, gdy jest stosowany RCD, obwód
          powinien być również chroniony przez urządzenie nadprądowe;
      4) Wszędzie tam, gdzie urządzenie ochronne różnicowoprądowe (RCD) jest stosowane do ochrony przy uszkodzeniu,
          powinny być spełnione następujące warunki:
          a) czasy wyłączenia, jakie są wymagane dla układów TN i TT** oraz
          b) RA x IΔn ≤ 50 V,
          gdzie:
          RA - jest sumą rezystancji uziemienia i przewodu ochronnego do części przewodzących dostępnych, w Ω;
           IΔn - jest znamionowym prądem różnicowym RCD, w A.
          ** Czasy wyłączania wymagane dla układów TN i TT odnoszą się do spodziewanych prądów różnicowych
              uszkodzeniowych znacząco większych niż znamionowe prądy różnicowe RCD (zwykle 1 - 5 IΔn);
       5) W obwodach, w których stosowane jest zabezpieczenie nadprądowe, powinien być spełniony następujący
             warunek:                                                                Zs x IaUo
             gdzie;
             Zs - jest impedancją pętli zwarciowej, w Ω, obejmującej źródło zasilania, przewód liniowy do miejsca zwarcia,
                   przewód ochronny części przewodzących dostępnych, przewód uziemiający, uziom instalacji oraz uziom źródła,
              Ia - jest prądem powodującym samoczynne wyłączenie zasilania w wymaganym czasie, w A,
              Uo- jest nominalnym napięciem prądu przemiennego lub stałego przewodu liniowego względem ziemi, w V;
       6) Jeśli części przewodzące dostępne są uziemione indywidualnie, to w każdym takim obwodzie, dla ochrony przed
          dotykiem bezpośrednim, powinien być zainstalowany wysokoczuły wyłącznik różnicowoprądowy o IΔn ≤ 30 mA;
      7) Ochronę przed pożarem całego układu powinien zapewnić wyłącznik różnicowoprądowy selektywny o IΔn ≤ 500 mA;


Rys. 4. Schemat układu sieci TT

      W układzie TT mogą być stosowane następujące urządzenia zabezpieczające do ochrony przy uszkodzeniu:
      - urządzenia ochronne różnicowoprądowe (RCD).
      - urządzenia ochronne nadprądowe,
       w celu ograniczenia cieplnych i elektrodynamicznych skutków zwarć,
      Urządzenie RCD może być stosowane do ochrony przy uszkodzeniu w układzie TT, przy współdziałaniu z zabezpieczeniem nadprądowym przewidzianym dla danego obwodu.
      Przykłady przyłączania odbiorników i ich środków ochrony w układzie TT przedstawiono na rysunku 4a.


Rys. 4a. Uproszczony schemat przyłączania odbiorników i ich środków ochrony w układzie TT,
Oznaczenia: 1 - wyłącznik różnicowoprądowy selektywny, 2 - rozłącznik główny izolacyjny, 3 - rozłącznik bezpiecznikowy,
4 - ogranicznik przepięć, 5 - wyłącznik nadprądowy z członem różnicowym, 6 - wyłącznik różnicowoprądowy 2- biegunowy,
7 - wyłącznik nadprądowy 1 - biegunowy, 8 - wyłącznik nadprądowy 3 - biegunowy, 9 - wyłącznik różnicowoprądowy 4 - biegunowy
GSW - główna szyna wyrównawcza

▲ do góry

      4. Charakterystyka układu IT

      Układ sieciowy IT charakteryzują następujące szczególne cechy: (Rys. 5)
      1) wszystkie części czynne układu sieci IT powinny być izolowane od ziemi. Układ ten może być połączony bezpośrednio
          z ziemią, jeżeli wypadkowa impedancja do ziemi dla częstotliwości sieciowej jest odpowiednio duża. Połączenie układu
          z ziemią może być wykonane albo w punkcie neutralnym lub w punkcie środkowym układu, albo w sztucznym punkcie
          neutralnym. W przypadku gdy w układzie nie ma punktu neutralnego lub punktu środkowego - wówczas może być
          połączony z ziemią przez dużą impedancję przewód liniowy;
       2) Przy pojedynczym zwarciu z częścią przewodząca dostępną lub z ziemią prąd uszkodzeniowy jest mały i samoczynne
         wyłączenie zasilania w czasie wymaganym dla układu TN i TT nie jest bezwzględnie wymagane pod warunkiem, że jest
         spełnione następujące wymaganie:
         a) części przewodzące dostępne instalacji elektrycznej w układzie są bezpośrednio połączone z uziomem ochronnym (RA)
             indywidualnie, grupowo lub zbiorowo,
         b) powinien być spełniony następujący warunek:
            - w układzie prądu przemiennego RA x Id ≤ 50 V,
            - W układzie prądu stałego RA x Id ≤ 120 V,
             gdzie:
            RA - jest sumą rezystancji uziomu ochronnego i przewodu ochronnego części przewodzących dostępnych, w Ω,
             Id - jest prądem uszkodzeniowym pierwszego zwarcia o pomijalnej impedancji pomiędzy przewodem liniowym
                  i częścią przewodzącą dostępną, w A.
                  Na wartość Id mają wpływ prądy upływowe i całkowita impedancja uziemienia instalacji elektrycznej;
      3) Jeżeli układ IT zasilany jest z sieci wysokiego napięcia, to wymaga się uziemienia otwartego z bezpiecznikiem
          iskiernikowym (dla ograniczenia skutków zwarcia między uzwojeniami WN i nn transformatora),
          Układ IT cechuje się najmniejszym prądem zwarcia doziemnego Id w przypadku uszkodzenia izolacji podstawowej;
       4) układ IT jest stosowany w przypadku wymagań dotyczących zarówno zwiększenia ciągłości zasilania, jak i ograniczenia
          zagrożenia pożarowego i/lub wybuchowego. Wymagania takie najczęściej dotyczą szpitali, sal operacyjnych i oddziałów
          intensywnej opieki medycznej, kopalni, kombinatów chemicznych itp.


Rys. 5. Schemat układu sieci IT

      W układzie IT stosuje się następujące urządzenia do monitorowania i zabezpieczeń:
      - urządzenie ciągłej kontroli stanu izolacji (IMD),
      - urządzenia monitorujące różnicowoprądowe (RCM),
      - systemy lokalizacji uszkodzenia izolacji,
      - urządzenia ochronne różnicowoprądowe (RCD),
      - urządzenia ochronne nadprądowe.

▲ do góry

Menu serwisu