Es gibt mehr als einen Weg, diese Katze zu häuten, bis heute
Zwar gibt es einen globalen Standard für Netzerdungssysteme, genauer gesagt IEC 60364, es ist jedoch kein einziges Mittel zur Netzerdung festgelegt. Stattdessen werden drei grundlegende Methoden zur Ausführung der Netzerdungsfunktion definiert und eine weitere in drei Unterkategorien unterteilt:
- Terra-Terra (TT)
- Isolation-Terra (IT)
- Terra-Netzwerk (TN):
- Kombiniert (TN-C)
- Separat (TN-S)
- Kombiniert / getrennt (TN-CS)
Darüber hinaus wird in einigen Anwendungen eine Erdungsimpedanz anstelle eines festen Drahtes vom Erdungspunkt zur Erdungselektrode verwendet. Je nach System kann auch eine spezielle Hardware zur Fehlererkennung und -beseitigung erforderlich sein (z. B. Erdschlussmelder oder Fehlerstromschutzschalter).
Wir werden diese Systeme nun der Reihe nach diskutieren, beginnend mit dem TT-System, da dies in Ihrer Abbildung dargestellt ist. Denken Sie daran, dass es keinen One True Way gibt - jedes System hat seine Vor- und Nachteile, und die lokalen Standards variieren.
Terra-Terra (TT) - jeder bekommt seine eigene Erde
Ihre Abbildung oben zeigt das Terra-Terra (TT) -Erdungssystem, bei dem jeder Verbraucher (gespeiste Struktur) im System über eine eigene lokale Erdungselektrode verfügt, ohne dass eine metallische Verbindung zum Erdungssystem des Versorgungsunternehmens besteht. Aufgrund der Tatsache, dass Schmutz im Vergleich zu Kupfer ein mieser Stromleiter ist, erfordert die Verwendung eines TT-Systems die Verwendung eines Fehlerstromschutzes für die Haupttrennung / den Hauptschutz beim Verbraucher (Verbrauchereinheit oder Hauptschaltanlage), was ihn unpraktisch machte Bis vor etwa 50 Jahren, als RCDs allgemein verfügbar wurden.
Es hat jedoch einige Vorteile, wenn es darum geht, leitungsgebundenes Rauschen, das in das Netz eintritt, zu steuern, was es für Telekommunikations- und Großrechneranlagen attraktiv macht. Es kann auch in Umgebungen auftreten, in denen die Integrität der metallischen Erdungspfade nicht garantiert werden kann, z. B. wenn Stromkreise im Freien häufig sind, obwohl einige lokale Standards (wie in Nordamerika) dieses Erdungssystem verbieten, während andere (wie in Japan) , Dänemark und Frankreich) bevorzugen es stark.
Isolated-Terra (IT) - schau ma, keine Erde!
In der Elektrotheorie gibt es eigentlich nichts , was dies erfordertein Stromkreis, der an die Erde selbst angeschlossen werden soll - andernfalls könnten Sie Ihren Laptop nicht an eine Steckdose eines Flugzeugs anschließen, um ihn aufzuladen! Einige feste Netzinstallationen lassen auch die Erdungselektrodenverbindung zum Netzerdungspunkt weg, wie oben dargestellt, und verwenden daher ein sogenanntes IT-Erdungssystem (oder "nicht geerdetes System" im nordamerikanischen Sprachgebrauch). Dies ist in kontinuierlichen industriellen Prozessbereichen üblich, in denen eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist, oder um an Orten wie Operationssälen zusätzlichen Schutz vor Stößen zu bieten, da der erste Fehler in einem IT-System in einer idealen Situation nicht dazu führt, dass Strom durch den Fehler fließt. (Mit anderen Worten, wenn Sie ein IT-geerdetes System stupsen, werden Sie zur sprichwörtlichen "Taube auf einer Stromleitung", bis jemand anderes es gleichzeitig stupst.)
Anstelle eines FI-Schutzschalters zum Erkennen und Trennen von Erdfehlern verwendet ein IT-System einen Erdungsdetektor (Isolationsüberwachungsgerät), der den Bedienern einen Alarm auslöst, wenn ein Erdschluss im Netzwerk erkannt wird. Dies ermöglicht eine ordnungsgemäße Prozessabschaltung in einem kontinuierlichen industriellen Prozess oder eine Fehlersuche, während der Prozess "live" ist. Es sind jedoch spezielle Verfahren erforderlich, um sicherzustellen, dass der erste Fehler gefunden und behoben wird, bevor ein zweiter Fehler auftritt, da dieser zweite Fehler dazu führt, dass Fehlerströme durch beide Fehler fließen , wobei der erste Fehler den Platz einer Erdungselektrode einnimmt. Darüber hinaus belasten die höheren transienten Überspannungen von IT-Systemen die Isolierung stärker und erhöhen das Risiko eines Fehlers aufgrund eines Isolationsausfalls.
Einige kleinere Konfigurationen (z. B. in Labors und auf Baustellen) verwenden einen Trenntransformator, um ein lokales IT-geerdetes Netz ohne Isolationsüberwachungsgerät bereitzustellen . Dies dient dem zusätzlichen Schutz vor Stößen, ist jedoch, abgesehen von Labors, die an netzbezogener Elektronik arbeiten, durch empfindliche Fehlerstromschutz- / Erdschlussschutzgeräte weitgehend überflüssig geworden. Die örtlichen Vorschriften nur selten, wenn überhaupt, Mandat speichert für bestimmte sensible Anwendungen (wie zB Stromversorgung OP - Räume) Erdung; Es kann jedoch als Vermächtnis älterer Anlagen (Norwegen) oder unter geschulter Aufsicht in industriellen Umgebungen (Nordamerika) zugelassen werden.
Terra-Network - jetzt bitte alle Erden zusammen
Das letzte und am häufigsten verwendete Erdungssystem ist das Erdungssystem Terra-Network (TN) in seinen verschiedenen Geschmacksrichtungen. In diesen Systemen ist ein metallischer Pfad zwischen der Erdungselektrode und der Erdungselektrode des Verbrauchers vorgesehen, der eine einfache automatische Trennung (über die Überstromschutzvorrichtung des Stromkreises) von Fehlern an geerdeten Metallarbeiten ermöglicht, während die Isolationsspannungen niedrig gehalten werden. Die Art dieses metallischen Pfades variiert jedoch zwischen den Subtypen der TN-Erdung:
- In einem "kombinierten" oder TN-C-System ist die Verbrauchererdungselektrode mit dem Neutralleiter verbunden, und dem Verbraucher ist kein separater Erdungsabschluss vorgesehen, wie oben dargestellt. Die Erdung des Gehäuses ist in einem TN-C-System mit dem Neutralleiter (oder überhaupt nicht) verbunden, und an den Buchsen dieses Systems sind keine separaten Erdungsklemmen vorgesehen. TN-C-Systeme sind jedoch allgemein veraltet, da für einige Fehlerklassen kein wirksamer Reststromschutz in einem TN-C-Netzwerk bereitgestellt werden kann und die Gefahr eines Bruchs der kombinierten Erdung / Neutralleiter besteht. Infolgedessen werden sie nur als Erbe älterer Anlagen angesehen (insbesondere in Nordamerika, wo Anlagen, die vor den 1960er Jahren hergestellt wurden, möglicherweise überhaupt keine wirksame schützende Erdbindung aufweisen).
- Das Gegenteil eines TN-C-Systems ist das "separate" oder TN-S-Erdungssystem, bei dem die Neutralleiter-Verbindung am Ende des Dienstes durchgeführt wird, wobei die separate Schutzerde und die Neutralleiter vollständig vom Netz weggeführt werden an den Verbraucher und die Verbrauchererdungselektrode, die mit der ankommenden Schutzerde verbunden ist, wie oben gezeigt. Dies verursacht in einigen Fällen zusätzliche Kosten für das Versorgungsunternehmen und birgt auch das Risiko, dass die Schutzerde im Versorgungsdienst lautlos ausfällt und den Benutzer ungeschützt vor Stößen lässt, bietet jedoch eine relativ rauscharme Erdungsverbindung über das Stromnetz. Aufgrund der Kosten und Risiken ist die echte TN-S-Erdung jedoch ebenfalls weitgehend veraltet und wird im Allgemeinen nur in älteren Installationen verwendet, obwohl einige Standorte (Indien anscheinend) sie immer noch für neue Arbeiten verwenden.
- Es ist auch möglich, Merkmale der obigen Systeme zu kombinieren, um einen Hybrid aus beiden zu erhalten, der als TN-CS-Erdungssystem bezeichnet wird. In einem solchen Aufbau sind Schutzerde und Neutralleiter an einem Punkt stromabwärts des Versorgungsunternehmens miteinander und mit der Verbrauchererdungselektrode verbunden, wie oben gezeigt (dies ist auch die Antwort von Dave Tweed). In der Regel akzeptiert der Verbraucher an diesem Punkt den Dienst vom Versorgungsunternehmen, unmittelbar neben der Messhardware des Versorgungsunternehmens in einer Hauptverbrauchereinheit (Schalttafel) oder einer Hauptschaltanlage. Nebengebäude, die von diesem Hauptpaneel gespeist werden, verfügen möglicherweise über eigene Erdelektrodensysteme, werden dies jedoch nicht tunüber eine Verbindung zwischen Neutralleiter und Erde verfügen (es sei denn, das Nebengebäude wird wie bei älteren Installationen in Nordamerika mit TN-C anstelle von TN-S gespeist). Aufgrund der geringen Kosten und der relativ guten Sicherheitseigenschaften (sowohl die automatische Abschaltung als auch die Fehlerstromerkennung funktionieren gut, und eine Beschädigung der Versorgungskabel stellt in Verbraucherinstallationen keine Stromschlaggefahr dar) ist dies die häufigste Form der TN-Erdung. und wird an den meisten Orten verwendet (und für neue Arbeiten vorgeschrieben), an denen TN-Systeme eingesetzt werden (z. B. in Nordamerika, Australien, Neuseeland und Israel sowie in Teilen Europas, in denen stattdessen keine TT-Erdung verwendet wird).
Impedanzerdung - ein halber Punkt zwischen "Erde" und "keine Erde"
In einigen Umgebungen ist es aus Sicherheits- oder Zuverlässigkeitsgründen wünschenswert, die Größe der Erdschlussströme zu steuern. Infolgedessen ImpedanzerdungSchemata treten bei einigen Anwendungen auf, bei denen ein Widerstand oder eine Spule zwischen dem Erdungspunkt des Netzes und der Erdungselektrode angeschlossen ist. Diese Praxis begrenzt die Größe sowohl des Fehlerstroms als auch der transienten Überspannung auf vernünftigere Werte für die Anwendungen, in denen sie eingesetzt wird, und ermöglicht auch eine vernünftige Verwendung der Reststromtrennung. Es erfordert jedoch die gleiche Sorgfalt, die ein IT-geerdetes Netzwerk erfordert, und kann auch nicht für allgemeine Versorgungsleistungen verwendet werden, da in einem solchen Netzwerk nicht mehrere Erdungspunkte vorhanden sein können. Dies beschränkt seine Nützlichkeit auf industrielle und institutionelle Anwendungen, bei denen der Kunde seinen eigenen Transformator bereitstellt und einen Netzabschnitt mit Erdungspunkt bereitstellt, der vollständig unter der Kontrolle des Kunden steht
