Los sistemas de puesta a tierra de distribución de energía de bajo voltaje se dividen en tres tipos: sistema IT, sistema TT y sistema TN, y estos tres métodos de puesta a tierra son muy fáciles de confundir. Hoy hablaré exhaustivamente sobre el contenido de estos tres sistemas, con la esperanza de ser de ayuda para todos.
1. Definición
Según la norma nacional actual "Código de diseño de distribución de bajo voltaje" (GB50054), existen tres formas de conexión a tierra de sistemas de distribución de bajo voltaje, a saber, sistema IT, sistema TT y sistema TN.
(1). La primera letra indica la relación entre el terminal de alimentación y tierra.
T-El punto neutro del transformador de potencia está conectado directamente a tierra.
I-El punto neutro del transformador de potencia no está conectado a tierra o está conectado a tierra mediante una alta impedancia.
(2) La segunda letra indica la relación entre las partes conductoras expuestas del dispositivo eléctrico y la tierra.
T - Las partes conductoras expuestas de las instalaciones eléctricas están conectadas directamente a tierra en un punto eléctricamente independiente del punto de tierra en el terminal de alimentación.
N-Las partes conductoras expuestas de la instalación eléctrica tienen conexión eléctrica directa al punto de tierra del terminal de potencia.
Entonces S: la línea protectora (línea PE) y la línea neutra (línea N) están completamente separadas; C: la línea protectora y la línea neutra se combinan en una; CS: parte está integrada y parte está separada;
2. Análisis integral
1.Sistema de TI
(1) Un sistema IT es un sistema en el que el punto neutro de la fuente de alimentación no está conectado a tierra y las partes conductoras expuestas del equipo eléctrico están directamente conectadas a tierra. Los sistemas informáticos pueden tener cables neutros, pero IEC recomienda encarecidamente no instalarlos. Porque si se establece una línea neutra y se produce una falla a tierra en cualquier punto de la línea N en el sistema TI, el sistema ya no será un sistema TI.
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Diagrama de cableado del sistema de TI
(2) El punto neutro del transformador de potencia no está conectado a tierra (o está conectado a tierra mediante alta impedancia), mientras que el gabinete del equipo eléctrico utiliza una conexión a tierra de protección.
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Es adecuado para lugares con malas condiciones ambientales y propensos a puesta a tierra monofásica o incendios y explosiones, como sistemas de alto voltaje de 10KV y 35KV y algunos sistemas de suministro de energía de bajo voltaje en minas y minas subterráneas.
Nota: En los sistemas de TI, cuando se produce una falla a tierra monofásica en un equipo eléctrico, la corriente que fluye a través del cuerpo humano es principalmente corriente capacitiva. En circunstancias normales, esta corriente no es grande, pero si la resistencia del aislamiento de la red eléctrica disminuye significativamente, esta corriente puede alcanzar niveles peligrosos.
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Características del sistema informático:
Cuando se produce la primera falla a tierra en el sistema de TI, es solo la corriente capacitiva que no es de falla a tierra. Su valor es muy pequeño. El voltaje de la parte conductora expuesta a tierra no supera los 50V. No es necesario cortar el circuito defectuoso inmediatamente para garantizar la continuidad del suministro de energía; - Ocurrencia En caso de falla a tierra, la tensión a tierra aumenta 1,73 veces; - 220La carga V debe estar equipada con un transformador reductor o ser alimentada exclusivamente por una fuente de alimentación externa al sistema; - Instalar un monitor de aislamiento. Lugar de uso: los requisitos de continuidad del suministro de energía son altos, como suministro de energía de emergencia, quirófano de hospital, etc.
Cuando la distancia de suministro de energía no es muy larga, el sistema de suministro de energía de TI tiene una alta confiabilidad del suministro de energía y buena seguridad. Generalmente se utiliza en lugares donde no se permiten cortes de energía o donde se requiere estrictamente un suministro de energía continuo, como acerías eléctricas, quirófanos de grandes hospitales, minas subterráneas, etc. Las condiciones de suministro de energía en las minas subterráneas son relativamente malas y Los cables son susceptibles a la humedad.
Al utilizar un sistema de suministro de energía de TI, incluso si el punto neutro de la fuente de alimentación no está conectado a tierra, una vez que el equipo tiene una fuga, la corriente de fuga a tierra monofásica seguirá siendo pequeña y no destruirá el equilibrio del voltaje de la fuente de alimentación, por lo que es más seguro que un sistema con un punto neutro de la fuente de alimentación conectado a tierra. Sin embargo, si se utiliza a una distancia de suministro de energía larga, no se puede ignorar la capacitancia distribuida de la línea de suministro de energía a tierra.
Cuando se produce una falla de cortocircuito en la carga o una fuga de corriente hace que la carcasa del equipo se electrifique, la corriente de fuga forma un circuito a través de la tierra y es posible que el equipo de protección no funcione necesariamente, lo cual es peligroso. Es más seguro sólo si la distancia de la fuente de alimentación no es demasiado larga. Este método de suministro de energía es poco común en las obras.
2.Sistema TT
(1) El sistema TT es un sistema en el que el punto neutro de la fuente de alimentación está directamente conectado a tierra y las partes conductoras expuestas del equipo eléctrico también están directamente conectadas a tierra. Por lo general, la conexión a tierra del punto neutro de la fuente de alimentación se denomina conexión a tierra de trabajo y la conexión a tierra de las partes conductoras expuestas del equipo se denomina conexión a tierra de protección.
En un sistema TT, estos dos motivos deben ser independientes entre sí. La puesta a tierra de equipos puede ser que cada equipo tenga su propio dispositivo de puesta a tierra independiente, o que varios equipos puedan compartir un dispositivo de puesta a tierra.
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Diagrama de cableado del sistema TT
(2) El punto neutro del transformador de potencia está conectado a tierra y la carcasa del equipo eléctrico adopta una conexión a tierra de protección. Su carcasa metálica está directamente conectada a tierra a un nivel de conexión a tierra que no tiene nada que ver con el punto de conexión a tierra del terminal de fuente de alimentación, denominado conexión a tierra de protección o sistema de conexión a tierra.
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Las principales ventajas del sistema TT son:
(a) Puede suprimir la sobretensión que se produce en la red eléctrica de baja tensión cuando las líneas de alta tensión se conectan a líneas de baja tensión o cuando se produce una rotura del aislamiento entre los devanados de alta y baja tensión de los transformadores de distribución.
(b) Tiene cierta capacidad de fuga contra sobretensión relámpago de la red eléctrica de bajo voltaje.
(c) En comparación con el caso de aparatos eléctricos de bajo voltaje que no están conectados a tierra, cuando un aparato eléctrico sufre un accidente por colisión de armazón, se puede reducir el voltaje de la armazón a tierra, reduciendo así el riesgo de descarga eléctrica personal.
(d) Dado que la corriente de tierra es relativamente grande cuando se conecta a tierra una fase, el dispositivo de protección (protector de fugas) puede funcionar de manera confiable y la falla se puede eliminar a tiempo.
(e) El punto de falla monofásico conectado a tierra tiene un bajo voltaje a tierra y una gran corriente de falla, lo que hace que el protector de fugas actúe rápidamente para cortar el suministro de energía, lo que es útil para prevenir accidentes por descarga eléctrica.
(f) La línea PT no está conectada a la línea neutral. La instalación de la línea es clara e intuitiva, y no hay riesgo de accidentes provocados por un cableado incorrecto. Las grandes obras en las que se construyen varias unidades de construcción al mismo tiempo pueden configurar líneas PT en sectores y unidades. Favorece la gestión segura de la energía y el ahorro de uso de cables.
(g) No es necesario enterrar cables de tierra repetidos debajo de cada equipo eléctrico, lo que puede ahorrar el costo de enterrar los cables de tierra. También puede ayudar a mejorar la calidad de los cables de conexión a tierra y garantizar que la resistencia de conexión a tierra sea inferior o igual a 10 Ω, lo que hace que la protección de seguridad eléctrica sea más confiable.
Las principales desventajas del sistema TT son:
(a) Cuando las líneas de bajo y alto voltaje son alcanzadas por un rayo, puede ocurrir sobretensión de conversión directa e inversa en el transformador de distribución.
b) El efecto protector de la puesta a tierra de las carcasas de aparatos eléctricos de bajo voltaje no es tan bueno como el de los sistemas informáticos.
(c) Cuando la carcasa metálica del equipo eléctrico está cargada (el cable de fase golpea la carcasa o el aislamiento del equipo se daña y tiene fugas), el riesgo de descarga eléctrica se puede reducir en gran medida gracias a la protección de conexión a tierra. Sin embargo, es posible que el disyuntor de bajo voltaje (interruptor automático) no se dispare, lo que hace que el voltaje de la carcasa del equipo de fuga a tierra sea mayor que el voltaje seguro, lo cual es un voltaje peligroso.
(d) Cuando la corriente de fuga es relativamente pequeña, incluso si hay un fusible, es posible que no se pueda quemar, por lo que se necesita un protector de fuga para protección, por lo que es difícil promover el sistema TT.
(e) El dispositivo de puesta a tierra del sistema TT consume mucho acero y es difícil de reciclar, lo que consume tiempo y materiales.
Aplicaciones del sistema TT:
En el sistema TT, dado que el dispositivo de puesta a tierra está ubicado cerca del equipo, la probabilidad de que la línea PE se desconecte es pequeña y fácil de descubrir.
Cuando el equipo del sistema TT está en funcionamiento normal, la carcasa no está cargada. Cuando ocurre una falla, el alto potencial de la carcasa no se transmitirá a todo el sistema a lo largo de la línea PE. Por lo tanto, el sistema TT es adecuado para alimentar equipos de procesamiento de datos sensibles al voltaje y equipos electrónicos de precisión, y tiene ventajas en lugares peligrosos como explosiones e incendios.
El sistema TT puede reducir significativamente el voltaje de falla en los equipos con fugas, pero generalmente no puede reducirlo a un rango seguro. Por lo tanto, cuando se utiliza un sistema TT, se debe instalar un dispositivo de protección contra fugas o un dispositivo de protección contra sobrecorriente, y se prefiere el primero.
El sistema TT se utiliza principalmente para usuarios de baja tensión, es decir, para pequeños usuarios que no están equipados con transformadores de distribución e introducen energía de baja tensión desde el exterior.
3. sistema TN
El sistema TN es un sistema en el que el punto neutro de la fuente de alimentación está directamente conectado a tierra y las partes conductoras expuestas del equipo están conectadas eléctricamente directamente al punto neutro de la fuente de alimentación.
En un sistema TN, las partes conductoras expuestas de todos los equipos eléctricos están conectadas al cable protector y al punto de tierra de la fuente de alimentación, que suele ser el punto neutro del sistema de distribución de energía.
El sistema de potencia del sistema TN tiene un punto directamente puesto a tierra, y las partes conductoras expuestas de la instalación eléctrica se conectan a este punto a través de un conductor de protección.
Un sistema TN suele ser un sistema de red eléctrica trifásico con un punto neutro puesto a tierra. Su característica es que la parte conductora expuesta del equipo eléctrico está conectada directamente al punto de tierra del sistema. Cuando se produce un cortocircuito debido a una colisión de carcasa, la corriente de cortocircuito forma un circuito cerrado a través del cable metálico. Se forma un cortocircuito metálico monofásico, generando así una corriente de cortocircuito lo suficientemente grande como para permitir que el dispositivo de protección funcione de manera confiable y elimine la falla.
Si la línea neutra de trabajo N se conecta a tierra repetidamente y la caja sufre un cortocircuito, parte de la corriente puede desviarse al punto de conexión a tierra repetida, lo que provocará que el dispositivo de protección no funcione de manera confiable o se niegue a funcionar, amplificando la falla.
En el sistema TN, es decir, el sistema trifásico de cinco hilos, la línea N y la línea PE se tienden por separado y están aisladas entre sí. Al mismo tiempo, en lugar de la línea N, se conecta la línea PE a la carcasa del equipo eléctrico. Por lo tanto, lo que más nos preocupa es el potencial de la línea PE, no el potencial de la línea N, por lo que la puesta a tierra repetida en el circuito no es una puesta a tierra repetida de la línea N.
Si la línea PE y la línea N están conectadas a tierra juntas, dado que la línea PE y la línea N están conectadas en el punto de conexión a tierra repetido, no hay diferencia entre la línea PE y la línea N en el cableado entre el punto de conexión a tierra repetido y el Punto de puesta a tierra de trabajo del transformador de distribución. La corriente de la línea neutra es compartida por la línea N y la línea PE, y parte de la corriente se desvía a través del punto de conexión a tierra repetido. Dado que se puede considerar que no existe una línea PE delante del punto de puesta a tierra repetido, solo existe la línea PEN compuesta por la línea PE original y la línea N en paralelo. Se perderán las ventajas del sistema TN-S original, por lo que las líneas PE y N no pueden conectarse a tierra de forma común.
En el sistema TN, se divide en tres formas: sistema TN-S, sistema TN-C y sistema TN-CS según si la línea neutra protectora está separada de la línea neutra de trabajo.
(1), sistema TN-C
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Diagrama de cableado del sistema TN-C
(1) En el sistema TN-C se combinan las funciones de la línea PE y de la línea N, y un conductor denominado línea PEN asume las funciones de ambas. En el equipo eléctrico, el cable PEN está conectado tanto al punto neutro de carga como a las partes conductoras expuestas del equipo. Debido a sus desventajas técnicas inherentes, hoy en día rara vez se utiliza, especialmente en la distribución de energía civil, donde básicamente no se permite el uso del sistema TN-C.
(2) El punto neutro del transformador de potencia está conectado a tierra y la línea neutra de protección (PE) y la línea neutra de trabajo (N) se comparten (denominada PEN), lo que se denomina sistema trifásico de cuatro hilos. Entre ellos, el papel de la línea neutral (línea N):
Uno se utiliza para proporcionar voltaje de fase;
El segundo se utiliza para conducir corriente desequilibrada;
El tercero es reducir la compensación de voltaje del punto neutro.
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Características del sistema TN-C:
(a) Cuando se carga la carcasa del equipo, el sistema de protección de conexión cero puede aumentar la corriente de fuga hasta convertirla en una corriente de cortocircuito. De hecho, se trata de un fallo de cortocircuito monofásico a tierra. El fusible se fundirá o el interruptor automático se disparará, cortando la alimentación del equipo averiado, lo que es más seguro.
(b) El sistema TN-C sólo es aplicable cuando la carga trifásica está básicamente equilibrada. Si la carga trifásica está desequilibrada, habrá una corriente desequilibrada en la línea neutra de trabajo y un voltaje en el suelo, por lo que el metal del equipo eléctrico conectado a la línea de protección tendrá un cierto voltaje.
(c) Si se desconecta la línea neutra de trabajo, se cargará la carcasa del equipo energizado conectado a la línea de protección cero.
(d) Si el cable de fase de la fuente de alimentación está conectado a tierra, el potencial de la carcasa del equipo aumentará, provocando que se extienda el potencial peligroso en el cable neutro.
(e) Cuando se utiliza un disyuntor de fugas en la línea principal del sistema TN-C, se deben eliminar todas las conexiones a tierra de alta resistencia detrás de la línea neutral de trabajo; de lo contrario, el interruptor de fugas no puede cerrarse y se deben eliminar todas las conexiones a tierra repetidas detrás de la línea neutral de trabajo. de lo contrario, el interruptor de fuga no se puede cerrar y la línea neutra de trabajo no se puede desconectar bajo ninguna circunstancia. Por lo tanto, en la práctica, la línea neutra de trabajo sólo se puede conectar a tierra repetidamente en el lado superior del disyuntor de fugas.
(f) Cuando la carga trifásica está desequilibrada, aparecerá una corriente desequilibrada en la línea neutra y aparecerá un voltaje entre la línea neutra y tierra. Tocar la línea neutral puede causar un accidente por descarga eléctrica.
(g) La línea neutral que pasa a través del interruptor de protección contra fugas solo se puede usar como línea neutral de trabajo y no se puede usar como línea neutral protectora de equipos eléctricos. Esto está determinado por el principio de funcionamiento del interruptor de fuga.
(h) Está estrictamente prohibido conectar equipos eléctricos monofásicos conectados a un interruptor de protección contra fugas bipolar, como la línea neutra protectora de su carcasa metálica utilizada en un sistema TN-C, a la línea neutra de trabajo del circuito. , ni se permite conectarlo a La línea PEN frente al interruptor de protección contra fugas es fácil de desconectar durante el uso.
(i) Está estrictamente prohibido conectar el cable de conexión del dispositivo de puesta a tierra repetida a la línea neutra de trabajo que pasa a través del interruptor de fuga.
(2), sistema TN-S
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Diagrama de cableado del sistema TN-S
(1) La línea neutra N del sistema TN-S es la misma que la del sistema TT. A diferencia del sistema TT, la parte conductora expuesta del equipo eléctrico está conectada al punto neutro de la fuente de alimentación a través de la línea PE y comparte el cuerpo de tierra con el punto neutro del sistema, en lugar de estar conectado a su propio cuerpo de tierra dedicado. , línea neutra (línea N) Está separada de la línea protectora (línea PE).
La característica más importante del sistema TN-S es que después de que la línea N y la línea PE se separan en el punto neutro del sistema, ya no puede haber ninguna conexión eléctrica. Una vez que se destruya esta condición, el sistema TN-S ya no se establecerá.
(2) Separe completamente la línea neutral de trabajo y la línea neutral protectora, superando así las deficiencias del sistema de suministro de energía TN-C, por lo que el sistema TN-C ya no se utiliza en el sitio de construcción.
Sistema TN-S En este sistema, la línea neutra de trabajo N y la línea neutra protectora PE están completamente separadas del punto neutro del extremo de la fuente de alimentación. Este sistema se denomina comúnmente sistema trifásico de cinco hilos.
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Cuando el cable de fase de un equipo eléctrico golpea la carcasa y sufre un cortocircuito directo, se puede utilizar un protector contra sobrecorriente para cortar el suministro de energía.
Cuando se desconecta la línea N, como cuando la carga trifásica está desequilibrada, el potencial del punto neutro aumenta, pero la carcasa no tiene potencial y la línea PE tampoco tiene potencial;
El principio y el final de la línea de PE en el sistema TN-S deben conectarse a tierra repetidamente para reducir el riesgo causado por la rotura de la línea de PE.
El sistema TN-S es adecuado para empresas industriales y grandes edificios civiles.
En la actualidad, las obras que utilizan un único transformador para suministrar energía o cuyas estaciones de transformación y distribución de energía se encuentran cercanas a la obra utilizan básicamente el sistema TN-S. Junto con la protección contra fugas paso a paso, de hecho ha desempeñado un papel para garantizar la seguridad de la electricidad en la construcción.
Características del sistema TN-S:
(a) Cuando el sistema funciona normalmente, no hay corriente en la línea de protección dedicada, pero hay una corriente desequilibrada en la línea neutra de trabajo. No hay voltaje entre la línea PE y tierra, por lo que la protección cero de la carcasa metálica del equipo eléctrico está conectada a la línea de protección especial PE, que es segura y confiable.
(b) La línea neutra de trabajo solo se utiliza como circuito de carga de iluminación monofásico.
(c) No se permite desconectar la línea de protección especial PE ni entrar en el interruptor de fuga.
(d) Se utilizan protectores contra fugas en las líneas troncales, por lo que también se pueden instalar protectores contra fugas en las líneas troncales de suministro de energía del sistema TN-S.
(e) El sistema de suministro de energía TN-S es seguro y confiable, y es adecuado para sistemas de suministro de energía de bajo voltaje, como edificios industriales y civiles.
(f) Proteja la línea neutral. No se permite en absoluto desconectar la línea PE ni entrar en el interruptor de fuga.
(g) No se permite en absoluto que los equipos eléctricos en el mismo sistema de energía estén parcialmente conectados a tierra y parcialmente conectados a cero. De lo contrario, cuando el equipo de protección a tierra tenga una fuga, el potencial del cable de conexión a tierra del punto neutro aumentará, provocando que se carguen las carcasas de todos los equipos con conexión a tierra de protección.
(h) Materiales y requisitos de conexión para la línea PE neutra protectora: la sección transversal de la línea neutra protectora no debe ser menor que la sección transversal de la línea neutra de trabajo, y se debe utilizar un cable bicolor amarillo/verde . La línea neutra de protección conectada al equipo eléctrico debe ser un cable de cobre trenzado aislado con una sección transversal no inferior a 2,5 mm2.
La línea neutra de protección y el equipo eléctrico deben conectarse con conexiones confiables, como puntas de cobre, y no se deben utilizar bisagras; Los postes terminales de los equipos eléctricos deben estar galvanizados o recubiertos con grasa anticorrosión. La línea neutra protectora debe conectarse a través de un tablero de terminales en la caja de distribución y no debe usarse en otros lugares. Aparece el conector.
(3) sistema TN-CS
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Diagrama de cableado del sistema TN-CS
(1), TN-CS
El sistema es una combinación del sistema TN-C y el sistema TN-S. En el sistema TN-CS, el tramo de alimentación utiliza el sistema TN-C. Debido a que no hay equipos eléctricos en esta sección, solo desempeña la función de transmitir energía eléctrica. En cierto punto cerca de la carga eléctrica, la línea EN se separa para formar una línea N y una línea PE separadas. A partir de este momento el sistema es equivalente al sistema TN-S.
(2) En todo el sistema, la línea de neutro de trabajo y la línea de neutro de protección son parcialmente compartidas. Este sistema es un sistema local trifásico de cinco hilos. La primera parte es el sistema TN-C y la segunda parte es el sistema TN-S. La interfaz se encuentra en el punto de conexión entre la línea N y la línea PE.
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Cuando se produce una colisión monofásica en equipos eléctricos, lo mismo que en el sistema TN-S
Cuando se desconecta la línea N, la falla es la misma que la del sistema TN-S.
En el sistema TN-CS, el PEN debe conectarse a tierra repetidamente, pero la línea N no debe conectarse a tierra repetidamente. La carcasa del equipo conectada por la línea PE nunca se cargará durante el funcionamiento normal, por lo que el sistema TN-CS mejora la seguridad de los operadores y del equipo. Generalmente, el sistema TN-CS se adopta en el sitio de construcción cuando el transformador está lejos del sitio o no hay un transformador específico para la construcción.
Características del sistema TN-CS:
(a) El sistema TN-CS puede reducir el voltaje entre la carcasa del motor y tierra, pero no puede eliminarlo por completo. El tamaño de este voltaje depende del desequilibrio de carga y de la longitud de la línea. Se requiere que la corriente desequilibrada de la carga no sea demasiado grande y que la línea PE se conecte a tierra repetidamente.
(b) Las líneas de PE no pueden ingresar al protector de fugas bajo ninguna circunstancia, porque la acción del protector de fugas al final de la línea hará que el protector de fugas de la etapa frontal se dispare y provocará un corte de energía a gran escala.
(c) Excepto por la línea PE que debe conectarse a la línea N en la caja principal, no se permite conectar la línea N y la línea PE en ninguna otra subcaja. No se permite la instalación de interruptores ni fusibles en la línea PE.
De hecho, el sistema TN-CS es una modificación del sistema TN-C. Cuando el transformador de potencia trifásico está en buenas condiciones de conexión a tierra y la carga trifásica está relativamente equilibrada, el sistema TN-CS tiene buenos resultados en la práctica de consumo de energía en la construcción. Sin embargo, cuando la carga trifásica está desequilibrada y existe un transformador de potencia exclusivo en la obra, se debe utilizar el sistema de alimentación TN-S.
