Sustavi uzemljenja za električne mreže do i iznad 1000 V
Postoji nekoliko opcija za rad električnih mreža, ovisno o njihovom sustavu uzemljenja. Ukratko okarakterizirajmo postojeće sustave uzemljenja za električne mreže s naponskom klasom do i iznad 1000 V.
Mreže naponske klase do 1000 V
TN-C sustav
U električnoj mreži ove konfiguracije neutralna stezaljka napojnog transformatora je čvrsto uzemljena, odnosno električno spojena na petlju uzemljenja trafostanice. Cijelom dužinom od trafostanice do potrošača neutralni i zaštitni vodič objedinjeni su u jedan zajednički – tzv. PEN žica.
Ova mreža omogućuje "neutralizaciju" električnih uređaja - spajanje neutralnog i zaštitnog vodiča na kombinirani PEN vodič. Ova mreža je zastarjela i primjenjuje se samo u industriji i uličnoj rasvjeti.
Resetiranje električnih uređaja u svakodnevnom životu zabranjeno je zbog opasnosti od stvaranja opasnog potencijala na resetiranim zgradama, zbog čega se takva mreža u starim zgradama radi isključivo kao dvožilna — koriste se samo neutralne i fazne žice.
TN-C-S sustav
Ova se mreža razlikuje od prethodne po tome što se kombinirana PEN žica dijeli na određenom mjestu, u pravilu, nakon ulaska u zgradu - na neutralnu žicu N i zaštitnu žicu za uzemljenje PE.
Konfiguracijska mreža TN-C-S najčešća je u naše vrijeme. Ova mreža je jedan od preporučenih sustava prema PUE a mogu se implementirati u nove objekte.
Sustav uzemljenja TN-C:
1 — žica za uzemljenje nulte (srednje točke) napajanja, 2 — izloženi vodljivi dijelovi, N — neutralna radna žica — neutralna radna (neutralna) žica, PE — zaštitna žica — zaštitna žica (žica za uzemljenje, nulta zaštitna žica, zaštitna žica sustava izjednačavanja potencijala), PEN — kombinirani neutralni zaštitni i neutralni radni vodiči — kombinirani neutralni zaštitni i neutralni radni vodiči.
TN-S sustav
Konfiguracija ove električne mreže razlikuje se od prethodnih po tome što je predviđeno odvajanje kombiniranog vodiča trafostanice, cijelom dužinom voda razdvojeni su neutralni i uzemljeni vodič.
Ovaj sustav se koristi u izgradnji novih objekata i najpoželjniji je od svih dostupnih. Ali zbog viših troškova implementacije (potreba za postavljanjem zasebnog zaštitnog vodiča), često se daje prednost konfiguracijskoj mreži TN-C-S.
TN-S sustav uzemljenja:
Sustav uzemljenja TN-C-S:
TT sustav
Zatim energetski transformator neutral također ima tvrdo uzemljenje, ali je ožičenje krajnjeg korisnika uzemljeno zasebnom petljom uzemljenja koja nije električno spojena na uzemljenu neutralnu polugu transformatora.
Ovaj sustav uzemljenja preporučuje se za korištenje u slučaju nezadovoljavajućeg stanja električnih mreža, gdje rad predviđenog uzemljenja može biti opasan.
U osnovi, to su TN-C mreže, u kojima načelno nije predviđeno uzemljenje, kao i TN-CS mreže, koje ne ispunjavaju zahtjeve PUE u pogledu mehaničke čvrstoće kombiniranog vodiča, kao i prisutnost njegovog višestrukog uzemljenja.
TT sustav uzemljenja:
1 — uzemljivač nulte (srednje točke) napajanja, 2 — izloženi vodljivi dijelovi, 3 — uzemljivač izloženih vodljivih dijelova, N — neutralni radni vodič — neutralni radni (nulti) vodič, PE — zaštitni vodič — zaštitni vodič (uzemljivač, neutralni zaštitni vodič, zaštitni vodič sustava izjednačavanja potencijala).
Informacijski sistem
Neutrali energetskih transformatora u mreži ove konfiguracije nisu uzemljeni, odnosno izolirani su od kruga uzemljenja trafostanice. Zaštitni uzemljivač može se spojiti na petlju uzemljenja trafostanice ili izravno kod korisnika na postojeću petlju uzemljenja.
IT sustav uzemljenja:
1 — otpor uzemljenja nule izvora napajanja (ako postoji), 2 — žica za uzemljenje, 3 — izloženi vodljivi dijelovi, 4 — uređaj za uzemljenje, PE — zaštitni vodič — zaštitni vodič (uzemljivač, neutralni zaštitni vodič, zaštitni vodič izjednačavanje potencijala).
Ovaj sustav uzemljenja koristi se za napajanje opreme koja ima posebne zahtjeve za sigurnost i pouzdanost. To su prostori električnih instalacija elektrana, trafostanica, opasnih industrija, posebice rudarstva, prostorija za miniranje itd.
Mreže s naponskim razredom iznad 1000 V
U većini slučajeva rade električne instalacije i mreže naponskog razreda 6, 10 i 35 kV u izoliranom neutralnom modu… Zbog nedostatka neutralnog uzemljenja, kratki spoj jedne od faza na masu nije kratki spoj i zaštita ga ne onemogućuje.
U slučaju kratkog spoja u mreži ove konfiguracije, dopušten je njegov kratkotrajni rad, u pravilu, na vrijeme da se pronađe oštećeni dio i isključi iz mreže. To jest, u prisutnosti kratkog spoja u mreži s izoliranom neutralnom nulom, potrošači ne gube snagu, već nastavljaju raditi u istom načinu rada, s izuzetkom oštećene zone, u kojoj se promatra nepotpuni fazni način - prekid jedne od faza.
Opasnost ove mreže leži u činjenici da se u slučaju jednofaznog kratkog spoja struje šire prema tlu od mjesta pada vodiča 8 m na otvorenom prostoru i 4 m u zatvorenom prostoru. Osoba koja se nađe u dometu širenja ovih struja doživjet će smrtonosni šok.
Neutralna mreža od 6 i 10 kV može biti uzemljena specijalni kompenzacijski reaktori i zavojnice za gašenje luka za kompenzaciju struja zemljospoja. Ovaj sustav uzemljenja mreža koristi se u prisutnosti velikih struja zemljospoja, što može biti opasno za električnu opremu ovih mreža.Takav sustav uzemljenja za električne mreže naziva se rezonantnim ili kompenziranim.
Energetske mreže naponskog razreda 110 i 150 kV imaju učinkovit sustav uzemljenja. S ovim sustavom uzemljenja većina energetskih transformatora u električnoj mreži ima čvrsto neutralno uzemljenje, a neki transformatori imaju neutralno uzemljenje preko odvodnika ili odvodnika prenapona... Selektivno uzemljenje neutralnih vodova smanjuje struje kratkih spojeva u električnim mrežama.
Kao rezultat proračuna, odabire se na kojim trafostanicama će neutralni transformatori biti uzemljeni kako bi se osigurao najučinkovitiji rad električne mreže. Uzemljenje neutralnih vodova preko odvodnika ili odvodnika prenapona provodi se kako bi se namot energetskih transformatora zaštitio od mogući prenapon.
Mreže s naponskom klasom od 220-750 kV rade u čvrsto uzemljenom neutralnom načinu rada, odnosno u takvim mrežama svi izlazi neutralnih namota energetskih transformatora i autotransformatora električno su spojeni na petlja uzemljenja trafostanice.