انواع سیستم های اتصال زمین فشار ضعیف، اتصال به زمین یکی از اصول اساسی در سیستم های برق رسانی است که به منظور حفاظت از افراد و تجهیزات در برابر خطرات الکتریکی به کار می رود. در سیستم های فشار ضعیف، انتخاب نوع سیستم اتصال به زمین تأثیر زیادی بر ایمنی، کارایی و عملکرد کل سیستم دارد. در این مقاله به بررسی انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف پرداخته و جزئیات مربوط به نام گذاری، ویژگی ها، مزایا و معایب هر یک از این سیستم ها را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
انواع سیستم های اتصال زمین فشار ضعیف
نحوه نام گذاری سیستم ها
انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف شامل موارد زیر هستند که در ادامه درباره آنها بیشتر توضیح می دهیم:
- سیستم TN: این سیستم رایج ترین نوع در شبکه های توزیع فشار ضعیف است.
- TNC
- TNS
- TNCS
- سیستم TT
- سیستم IT
هر یک از این سیستم ها کاربردهای خاص خود را دارند:
TN : مناسب برای اکثر ساختمان های مسکونی و تجاری
TT : مناسب برای مناطق روستایی یا جایی که ایجاد سیستم زمین مشترک دشوار است.
IT : مناسب برای بیمارستان ها، صنایع حساس و مکان هایی که قطع برق می تواند خطرناک باشد.
انتخاب سیستم مناسب بستگی به عوامل مختلفی مانند نوع کاربری، شرایط محیطی، الزامات ایمنی و هزینه دارد.
در ادامه بخوانید: تفاوت رله کمکی و رله ضربهای
سیستم TN
سیستم TN یکی از انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف است که نام گذاری آن بر اساس حروف اختصاری انجام شده است:
- T: Terra (زمین) نشان دهنده اتصال مستقیم یک نقطه از منبع تغذیه (معمولا نقطه خنثی ترانسفورماتور) به زمین است.
- N: Neutral (خنثی) نشان دهنده اتصال مستقیم بدنه های هادی تجهیزات به نقطه زمین شده سیستم (معمولا از طریق هادی خنثی) است.
ویژگی های سیستم TN
سیستم اتصال به زمین TN (Terre Neutral) یکی از انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف است که برای تأمین ایمنی و بهبود عملکرد تجهیزات برقی طراحی شده است. در این سیستم نول و زمین به طور مستقیم به هم متصل می شوند، که باعث کاهش احتمال خطرات الکتریکی می گردد. این اتصال به زمین به کاهش ولتاژهای ناخواسته و خطرات ناشی از نشت جریان کمک می کند. سیستم TN به گونه ای طراحی شده است که در صورت بروز اضافه بار یا اتصال کوتاه، جریان اضافی به زمین هدایت گردد. این ویژگی موجب می شود که دستگاه های حفاظتی مانند فیوزها به سرعت عمل کنند و از آسیب به تجهیزات جلوگیری نمایند. با اتصال مستقیم نول به زمین، ولتاژهای خطا به حداقل می رسد. این ویژگی به کاهش خطر برق گرفتگی و آسیب به تجهیزات الکتریکی کمک می کند.
مزایای سیستم TN
انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف در شبکه های برق رسانی نقش حیاتی در ایمنی و عملکرد تجهیزات الکتریکی دارند. سیستم TN (Terra Neutral) یکی از رایج ترین انواع این سیستم ها در شبکه های فشار ضعیف است. سیستم TN به دلیل اتصال مستقیم نول به زمین، ایمنی بالایی را در برابر شوک های الکتریکی و خطرات ناشی از نوسانات ولتاژ ارائه می دهد. این ویژگی به کاهش خطر برقگرفتگی کمک می کند. در این سیستم، نول به زمین متصل است و این امر باعث کاهش ولتاژهای نامتعادل می شود. در نتیجه، عملکرد تجهیزات برقی بهبود می یابد و احتمال آسیب به دستگاه ها کاهش پیدا می کند. سیستم TN با استفاده از رله های حفاظتی، به راحتی می تواند خطاهای زمین را شناسایی نماید و در صورت بروز این خطاها، سیستم را قطع کند. این امر باعث افزایش ایمنی شبکه و تجهیزات می شود.
معایب سیستم TN
- خطر انتقال ولتاژ در صورت قطع هادیPEN در TNC: اگر هادی PEN قطع شود، ممکن است ولتاژ خطرناکی به بدنه های فلزی تجهیزات منتقل شود.
- محدودیت در طول خطوط: برای اطمینان از عملکرد صحیح وسایل حفاظتی، طول خطوط باید محدود باشد.
- نیاز به سیستم اتصال زمین با مقاومت کم: برای عملکرد مؤثر، نیاز به یک سیستم اتصال زمین با مقاومت بسیار کم است.
سیستم TNC
سیستم TNC (Terre Neutral Combined) یکی از انواع سیستم های اتصال به زمین در شبکه های توزیع برق فشار ضعیف است. این سیستم در اروپا و بسیاری از کشورهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. در این سیستم، ترکیبی از نول و زمین در یک هادی مشترک استفاده می شود. به عبارت دیگر، نول و زمین به طور همزمان در یک هادی به هم متصل می شوند.
ویژگی ها و مزایای سیستم TNC
استفاده از یک هادی مشترک برای نول و زمین، هزینه های نصب و سیم کشی را کاهش می دهد. این ویژگی در پروژه های بزرگ و صنعتی اهمیت دارد. با ترکیب نول و زمین در یک هادی، فضای کمتری برای نصب کابل ها و تجهیزات نیاز است؛ که این امر می تواند در مکان های محدود مفید باشد. در صورت ایجاد اتصال کوتاه یا نشت جریان، سیستم TNC می تواند به سرعت جریان اضافی را به زمین هدایت کند و از آسیب به تجهیزات و خطرات برق گرفتگی جلوگیری کند. سیستم TNC می تواند به راحتی با سایر سیستم های توزیع انرژی ترکیب شود و از این نظر انعطاف پذیری بالایی دارد.
معایب سیستم TNC
با وجود مزایای بالا، سیستم TNC دارای معایبی نیز هست. یکی از آن ها این است که در صورت بروز مشکل در هادی نول، ممکن است جریان به درستی به زمین هدایت نشود. همچنین، در برخی موارد، این سیستم ممکن است با تداخل الکترومغناطیسی مواجه گردد.
سیستم TNS
سیستم TNS (Terre Neutral Separate) یکی از انواع سیستم های اتصال به زمین در شبکه های توزیع برق فشار ضعیف است. در این سیستم، نول و زمین به طور جداگانه و مستقل از یکدیگر عمل می کنند. به عبارت دیگر، هادی نول و هادی زمین به صورت جداگانه در سیستم وجود دارند و هیچ گونه ترکیبی بین آن ها وجود ندارد.
ویژگی ها و مزایای سیستم TNS
- جدا بودن نول و زمین: در این سیستم، هادی نول به طور مستقل از هادی زمین عمل میکند. این موضوع باعث می شود که در صورت بروز مشکلات در هادی نول، سیستم زمین به طور مؤثر عمل کند.
- ایمنی بالا: به دلیل جدا بودن نول و زمین، خطرات ناشی از نشت جریان و ولتاژهای خطا کاهش می یابد. این ویژگی به افزایش ایمنی برای کاربران و تجهیزات کمک می کند.
- کاهش ولتاژ خطا: سیستم TNS به کاهش ولتاژهای خطای زمین کمک میکند و این امر به بهبود شرایط ایمنی در تأسیسات الکتریکی منجر می شود.
- مناسب برای تأسیسات حساس: سیستم TNS برای تأسیسات حساس و مهم مانند بیمارستان ها و مراکز داده که نیاز به ایمنی و پایداری بالا دارند، بسیار مناسب است.
معایب سیستم TNS
- هزینههای بالاتر: نیاز به نصب هادی های جداگانه برای نول و زمین، هزینه های بیشتری را به پروژه تحمیل می کند.
- نیاز به فضای بیشتر: استفاده از هادی های جداگانه ممکن است فضای بیشتری را برای نصب تجهیزات و کابل ها نیاز داشته باشد.
- پیچیدگی نصب: طراحی و نصب سیستم TNS ممکن است به خاطر تفکیک هادی ها پیچیده تر از سیستم های دیگر باشد.
سیستم TNCS
سیستم TNCS (Terre Neutral Combined Separate) یکی از انواع سیستم های اتصال به زمین در شبکه های توزیع برق فشار ضعیف است. این سیستم ترکیبی از ویژگی های سیستم های TNC و TNS می باشد. در سیستم TNCS، نول و زمین در بخش هایی از شبکه به صورت مشترک استفاده می شوند؛ اما در بخش های دیگر به طور جداگانه عمل می کنند.
در ادامه بخوانید: کلاس قطع تجهیزات حفاظت بار موتور های فشار ضعیف
مزایا و ویژگی های سیستم TNCS
در این سیستم، در بخش های اولیه یا توزیع، نول و زمین به صورت مشترک (مانندTNC ) استفاده می شوند؛ اما در نقاط نزدیک به مصرف کننده، آن ها به طور جداگانه (مانند TNS) عمل می کنند. استفاده از هادی مشترک در بخش های اولیه می تواند هزینه های نصب را کاهش دهد. جدا بودن نول و زمین در نقاط نزدیک به مصرف کننده، ایمنی بیشتری را به ویژه در برابر نشت جریان و ولتاژهای خطا فراهم می نماید. سیستم TNCS به خوبی با تجهیزات حفاظتی مانند فیوزها کار می کند و می تواند به سرعت واکنش نشان دهد.
معایب TNCS
- پیچیدگی بیشتر: طراحی و نصب سیستم TNCS ممکن است به دلیل ترکیب دو رویکرد، پیچیده تر باشد.
- هزینه های نگهداری: نیاز به نگهداری جداگانه برای هادی های نول و زمین در نقاط مختلف ممکن است هزینه های نگهداری را افزایش دهد.
- احتمال بروز خطا: در صورت بروز مشکل در بخش مشترک، ممکن است خطراتی برای سیستم و تجهیزات ایجاد شود.
سیستم IT
سیستم IT (Isolated Terra) به یکی از انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف اشاره دارد که در آن، هادی نول به زمین متصل نیست و در عوض، هادی های فاز به زمین به صورت مستقل عمل می کنند. این سیستم به گونه ای طراحی شده است که در صورت بروز خطای زمین، شبکه می تواند تا حدی به کار خود ادامه دهد.
نام IT به معنای Isolated Terra است که به وضعیت ایزوله بودن نول نسبت به زمین اشاره دارد. در این سیستم، هادی نول به هیچ عنوان به زمین متصل نمی شود و این ایزوله بودن باعث می شود که در صورت بروز یک خطای زمین، تنها یک فاز دچار مشکل گردد و سیستم قادر به حفظ عملکرد خود باشد. این ویژگی به ویژه در محیط هایی که نیاز به پایداری و اطمینان بالایی دارند، بسیار حائز اهمیت است.
ویژگی ها و مزایای سیستم IT
- عملکرد در صورت بروز خطا: یکی از ویژگی های بارز سیستم IT این است که در صورت بروز یک خطای زمین، سیستم همچنان می تواند به کار خود ادامه دهد. این امر به اپراتورها این امکان را می دهد که بدون نیاز به خاموش کردن کل شبکه، خطا را شناسایی و برطرف کنند.
- کاهش خطر برق گرفتگی: به دلیل ایزوله بودن هادی نول، خطر برق گرفتگی در این سیستم کاهش می یابد. در صورت بروز خطا، ولتاژ زمین به حداقل می رسد و احتمال آسیب به انسان ها و تجهیزات کاهش می یابد.
- پایداری بالا: سیستم IT به دلیل طراحی ایزوله، از پایداری و قابلیت اطمینان بالایی برخوردار است. این ویژگی به ویژه در شبکه های حساس و حیاتی (مانند بیمارستان ها و مراکز داده) اهمیت دارد.
- پایش خطا: سیستم IT معمولا با تجهیزات پایش خطا تجهیز می شود که می تواند به شناسایی و ارزیابی خطاهای زمین کمک کند. این امر به اپراتورها اجازه می دهد تا به سرعت اقدامات لازم را انجام دهند.
- کمبود جریان خطا: در صورت بروز یک خطای زمین، جریان خطا در سیستم IT به حداقل می رسد. این ویژگی به کاهش آسیب به تجهیزات و حفاظت از سیستم کمک می کند.
- سازگاری با بارهای غیرعادی: این سیستم می تواند به راحتی با بارهای غیرعادی و نوسانات ولتاژ سازگار شود. به همین دلیل، برای کاربردهایی که نیاز به ثبات و کیفیت بالای برق دارند، مناسب است.
معایب سیستم IT
سیستم IT (Isolated Terra) به عنوان یکی از انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف، به ویژه در محیط های حساس و صنعتی، مزایای زیادی دارد؛ اما این سیستم نیز معایبی دارد که باید مورد توجه قرار گیرد. در ادامه به بررسی معایب سیستم IT می پردازیم:
- پیچیدگی در طراحی و نصب: طراحی و نصب سیستم IT نسبت به سایر سیستم ها (مانند TT و TN) پیچیدگی بیشتری دارد. نیاز به ایزوله سازی نول و استفاده از تجهیزات خاص برای پایش و تشخیص خطاهای زمین، می تواند فرآیند طراحی و نصب را دشوارتر کند.
- نیاز به تجهیزات اضافی برای پایش: برای عملکرد بهینه سیستم IT، نیاز به تجهیزات پایش و محافظت خاصی وجود دارد. این تجهیزات، مانند رله های تشخیص خطا و پایش ولتاژ، می توانند هزینه های اضافی را به همراه داشته باشند و نیاز به نگهداری و بازرسی منظم دارند.
- عدم قطعیت در خطای اول: در سیستم IT، در صورت بروز یک خطای زمین، سیستم همچنان به کار خود ادامه می دهد. این ویژگی، در حالی که به ثبات سیستم کمک می کند، می تواند خطرناک باشد؛ زیرا ممکن است خطا نیاز به زمان بیشتری برای شناسایی و رفع داشته باشد. این عدم قطعیت می تواند منجر به آسیب به تجهیزات و خطرات ایمنی شود.
- افزایش هزینه های عملیاتی: به دلیل نیاز به تجهیزات اضافی و پیچیدگی در طراحی، هزینه های عملیاتی سیستم IT می تواند نسبت به سایر سیستم ها بالاتر باشد. این هزینه ها شامل نگهداری، تعمیرات و بازرسی های دوره ای نیز می شود.
- نیاز به آموزش تخصصی: عملکرد صحیح سیستم IT نیازمند دانش و تخصص بالا از سوی اپراتورها و مهندسان است. این نیاز به آموزش های تخصصی می تواند به زمان و هزینه های اضافی منجر شود.
سیستم TT
سیستم TT (Terra-Terra) یکی از انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف است. در این نوع سیستم، هادی نول به زمین متصل می شود و همچنین هادی های بار (فازها) نیز به صورت مستقل به زمین متصل هستند. این طراحی به گونه ای است که ایمنی و حفاظت در برابر شوک الکتریکی را افزایش می دهد. سیستم TT معمولا در سیستم های توزیع برق و در مکان هایی که نیاز به ایمنی بالاست، مانند مناطق مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرد.
نامTT به معنای Terra-Terra است که به اتصال دو نقطه به زمین اشاره دارد. در این سیستم نول و زمین هر دو به زمین متصل می شوند. این طراحی به معنای این است که در صورت بروز خطای زمین، سیستم می تواند از طریق اتصال به زمین، جریان خطا را به زمین منتقل کند و در نتیجه ایمنی تجهیزات و افراد را افزایش دهد.
ویژگی ها و مزایای سیستم TT
یکی از اصلی ترین مزایای سیستم TT از انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف، افزایش ایمنی در برابر شوک های الکتریکی است. با اتصال هادی نول به زمین، در صورت بروز خطا، جریان اضافی به زمین جذب می شود و این امر خطر برق گرفتگی را به حداقل می رساند. این ویژگی به ویژه در مکان هایی که افراد به صورت مکرر با تجهیزات الکتریکی در ارتباط هستند، اهمیت دارد. سیستم TT به دلیل اتصال نول به زمین، می تواند نوسانات ولتاژ را کاهش دهد. این امر به تثبیت ولتاژ در شبکه کمک میکند و به جلوگیری از آسیب به تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی منجر می شود.
معایب سیستم TT
سیستم TT (Terra-Terra) به عنوان یکی از انواع سیستم های اتصال به زمین فشار ضعیف مزایای زیادی دارد؛ اما همچنین معایب و چالش هایی نیز به همراه دارد. در صورت بروز یک خطای زمین، سیستم TT می تواند جریان خطای بالایی را به زمین منتقل کند. این جریان بالا می تواند باعث آسیب به تجهیزات و کاهش عمر مفید آن ها شود. همچنین، در برخی موارد، ممکن است به دلیل این جریان های بالای خطا، تجهیزات حفاظتی نتوانند به سرعت عمل کنند.
