Les systèmes de mise à la terre de distribution d'énergie basse tension sont divisés en trois types : le système IT, le système TT et le système TN, et ces trois méthodes de mise à la terre sont très faciles à confondre. Aujourd'hui, je vais parler en détail du contenu de ces trois systèmes, dans l'espoir d'être utile à tout le monde.
1. Définition
Selon la norme nationale actuelle « Code de conception de distribution basse tension » (GB50054), il existe trois formes de mise à la terre de systèmes de distribution basse tension, à savoir le système IT, le système TT et le système TN.
(1). La première lettre indique la relation entre la borne d'alimentation et la terre.
T-Le point neutre du transformateur de puissance est directement connecté à la terre.
I-Le point neutre du transformateur de puissance n'est pas mis à la terre ou est mis à la terre via une haute impédance.
(2) La deuxième lettre indique la relation entre les parties conductrices exposées de l'appareil électrique et la terre.
T - Les parties conductrices exposées des installations électriques sont directement connectées à la terre en un point électriquement indépendant du point de terre au niveau de la borne d'alimentation.
N-Les parties conductrices exposées de l'installation électrique ont une connexion électrique directe au point de terre de la borne d'alimentation.
Alors S : la ligne de protection (ligne PE) et la ligne neutre (ligne N) sont complètement séparées ; C : la ligne de protection et la ligne neutre sont combinées en une seule ; CS : une partie est intégrée et une partie est séparée ;
2. Analyse complète
1.Système informatique
(1) Un système informatique est un système dans lequel le point neutre de l'alimentation électrique n'est pas mis à la terre et les parties conductrices exposées de l'équipement électrique sont directement mises à la terre. Les systèmes informatiques peuvent avoir des fils neutres, mais la CEI recommande fortement de ne pas les installer. Car si une ligne neutre est établie et qu'un défaut à la terre se produit en un point quelconque de la ligne N du système informatique, le système ne sera plus un système informatique.
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Schéma de câblage du système informatique
(2) Le point neutre du transformateur de puissance n'est pas mis à la terre (ou mis à la terre par haute impédance), tandis que le boîtier de l'équipement électrique utilise une mise à la terre de protection.
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Il convient aux endroits avec de mauvaises conditions environnementales et sujets à une mise à la terre monophasée ou à des incendies et explosions, tels que les systèmes haute tension 10KV et 35KV et certains systèmes d'alimentation basse tension dans les mines et les mines souterraines.
Remarque : Dans les systèmes informatiques, lorsqu'un défaut à la terre monophasé se produit dans un équipement électrique, le courant circulant dans le corps humain est principalement un courant capacitif. Dans des circonstances normales, ce courant n'est pas important, mais si la force d'isolation du réseau électrique diminue de manière significative, ce courant peut atteindre des niveaux dangereux.
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Caractéristiques du système informatique :
Lorsque le premier défaut à la terre se produit dans le système informatique, il s'agit uniquement du courant capacitif non-défaut vers la terre. Sa valeur est très faible. La tension de la partie conductrice exposée à la terre ne dépasse pas 50V. Il n'est pas nécessaire de couper immédiatement le circuit défectueux pour assurer la continuité de l'alimentation électrique ; - Apparition En cas de défaut à la terre, la tension à la terre augmente de 1,73 fois ; - 220La charge V doit être équipée d'un transformateur abaisseur ou alimentée exclusivement par une alimentation extérieure au système ; - Installer un contrôleur d'isolement. Lieu d'utilisation : les exigences de continuité de l'alimentation électrique sont élevées, comme l'alimentation électrique de secours, la salle d'opération d'un hôpital, etc.
Lorsque la distance d'alimentation n'est pas très longue, le système d'alimentation informatique présente une fiabilité d'alimentation élevée et une bonne sécurité. Il est généralement utilisé dans les endroits où les coupures de courant ne sont pas autorisées ou où une alimentation continue est strictement requise, comme dans la sidérurgie électrique, les salles d'opération des grands hôpitaux, les mines souterraines, etc. Les conditions d'alimentation électrique dans les mines souterraines sont relativement mauvaises et les câbles sont sensibles à l’humidité.
En utilisant un système d'alimentation informatique, même si le point neutre de l'alimentation n'est pas mis à la terre, une fois que l'équipement fuit, le courant de fuite à la terre monophasé sera toujours faible et ne détruira pas l'équilibre de la tension d'alimentation, donc il est plus sûr qu'un système avec un point neutre de l'alimentation électrique mis à la terre. Cependant, s'il est utilisé sur une longue distance d'alimentation, la capacité distribuée de la ligne d'alimentation vers la terre ne peut être ignorée.
Lorsqu'un défaut de court-circuit se produit dans la charge ou qu'une fuite de courant provoque l'électrification de la coque de l'équipement, le courant de fuite forme un circuit à travers la terre et l'équipement de protection peut ne pas nécessairement fonctionner, ce qui est dangereux. Ce n'est plus sûr que si la distance d'alimentation n'est pas trop longue. Ce mode d'alimentation électrique est rare sur les chantiers.
Système 2.TT
(1) Le système TT est un système dans lequel le point neutre de l'alimentation électrique est directement mis à la terre et les parties conductrices exposées de l'équipement électrique sont également directement mises à la terre. Habituellement, la mise à la terre du point neutre de l'alimentation électrique est appelée mise à la terre de travail, et la mise à la terre des parties conductrices exposées de l'équipement est appelée mise à la terre de protection.
Dans un système TT, ces deux motifs doivent être indépendants l’un de l’autre. La mise à la terre des équipements peut signifier que chaque équipement possède son propre dispositif de mise à la terre indépendant, ou que plusieurs équipements peuvent partager un dispositif de mise à la terre.
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Schéma de câblage du système TT
(2) Le point neutre du transformateur de puissance est mis à la terre et la coque de l'équipement électrique adopte une mise à la terre de protection. Sa coque métallique est directement mise à la terre à un niveau de mise à la terre qui n'a rien à voir avec le point de mise à la terre de la borne d'alimentation, appelée mise à la terre de protection ou système de mise à la terre.
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Les principaux avantages du système TT sont :
(a) Il peut supprimer la surtension qui se produit dans le réseau électrique basse tension lorsque des lignes haute tension sont connectées à des lignes basse tension ou lorsqu'une rupture d'isolation se produit entre les enroulements haute et basse tension des transformateurs de distribution.
(b) Il a une certaine capacité de fuite contre les surtensions de foudre du réseau électrique basse tension.
(c) Par rapport au cas des appareils électriques basse tension qui ne sont pas mis à la terre, lorsqu'un appareil électrique rencontre un accident de collision avec un obus, la tension de l'obus à la terre peut être réduite, réduisant ainsi le risque de choc électrique personnel.
(d) Étant donné que le courant de terre est relativement important lorsque le monophasé est mis à la terre, le dispositif de protection (protecteur de fuite) peut fonctionner de manière fiable et le défaut peut être éliminé à temps.
(e) Le point de défaut mis à la terre monophasé a une basse tension à la terre et un courant de défaut important, ce qui amène le protecteur de fuite à agir rapidement pour couper l'alimentation électrique, ce qui est utile pour éviter les accidents de choc électrique.
(f) La ligne PT n'est pas connectée à la ligne neutre. L'installation de la ligne est claire et intuitive, et il n'y a aucun risque d'accident dû à un mauvais câblage. Les grands chantiers de construction où plusieurs unités de construction construisent en même temps peuvent installer des lignes PT en tranches et en unités. Propice à une gestion sûre de l’énergie et à une économie d’utilisation des câbles.
(g) Il n'est pas nécessaire d'enterrer des fils de terre répétés sous chaque équipement électrique, ce qui peut réduire le coût de l'enfouissement des fils de terre. Il peut également contribuer à améliorer la qualité des fils de mise à la terre et à garantir que la résistance de mise à la terre est inférieure ou égale à 10 Ω, rendant ainsi la protection de sécurité électrique plus fiable.
Les principaux inconvénients du système TT sont :
(a) Lorsque des lignes basse et haute tension sont frappées par la foudre, une surtension de conversion directe et inverse peut se produire dans le transformateur de distribution.
(b) L'effet protecteur de la mise à la terre des coques d'appareils électriques basse tension n'est pas aussi bon que celui des systèmes informatiques.
(c) Lorsque la coque métallique de l'équipement électrique est chargée (le fil de phase heurte la coque ou l'isolation de l'équipement est endommagée et fuit), le risque de choc électrique peut être considérablement réduit grâce à la protection de mise à la terre. Cependant, le disjoncteur basse tension (interrupteur automatique) peut ne pas se déclencher, ce qui fait que la tension de la coque de l'équipement de fuite à la terre est supérieure à la tension de sécurité, ce qui est une tension dangereuse.
(d) Lorsque le courant de fuite est relativement faible, même s'il y a un fusible, il peut ne pas pouvoir sauter, un protecteur de fuite est donc nécessaire pour la protection, il est donc difficile de promouvoir le système TT.
(e) Le dispositif de mise à la terre du système TT consomme beaucoup d'acier et est difficile à recycler, ce qui consomme du temps et des matériaux.
Applications du système TT :
Dans le système TT, étant donné que le dispositif de mise à la terre est situé à proximité de l'équipement, la probabilité que la ligne PE soit déconnectée est faible et facile à découvrir.
Lorsque l'équipement du système TT fonctionne normalement, la coque n'est pas chargée. Lorsqu'un défaut survient, le potentiel élevé de la coque ne sera pas transmis à l'ensemble du système le long de la ligne PE. Par conséquent, le système TT convient à l’alimentation d’équipements de traitement de données sensibles à la tension et d’équipements électroniques de précision, et présente des avantages dans les endroits dangereux tels que les risques d’explosion et d’incendie.
Le système TT peut réduire considérablement la tension de défaut sur les équipements en fuite, mais ne peut généralement pas la réduire à une plage sûre. Par conséquent, lors de l'utilisation d'un système TT, un dispositif de protection contre les fuites ou un dispositif de protection contre les surintensités doit être installé, et le premier est préféré.
Le système TT est principalement utilisé pour les utilisateurs basse tension, c'est-à-dire pour les petits utilisateurs qui ne sont pas équipés de transformateurs de distribution et qui introduisent de l'énergie basse tension de l'extérieur.
3. Système TN
Le système TN est un système dans lequel le point neutre de l'alimentation est directement mis à la terre et les parties conductrices exposées de l'équipement sont directement connectées électriquement au point neutre de l'alimentation.
Dans un système TN, les parties conductrices exposées de tous les équipements électriques sont connectées au fil de protection et au point de terre de l'alimentation électrique, qui est généralement le point neutre du système de distribution d'énergie.
Le système d'alimentation du système TN a un point directement mis à la terre et les parties conductrices exposées de l'installation électrique sont connectées à ce point via un conducteur de protection.
Un système TN est généralement un système de réseau électrique triphasé avec un point neutre mis à la terre. Sa caractéristique est que la partie conductrice exposée de l'équipement électrique est directement connectée au point de terre du système. Lorsqu'un court-circuit se produit en raison d'une collision entre coques, le courant de court-circuit forme une boucle fermée à travers le fil métallique. Un court-circuit métallique monophasé se forme, générant ainsi un courant de court-circuit suffisamment important pour permettre au dispositif de protection de fonctionner de manière fiable et d'éliminer le défaut.
Si la ligne neutre de travail N est mise à la terre à plusieurs reprises et que le boîtier est court-circuité, une partie du courant peut être détournée vers le point de mise à la terre répété, ce qui empêchera le dispositif de protection de fonctionner de manière fiable ou refusera de fonctionner, amplifiant le défaut.
Dans le système TN, c'est-à-dire le système triphasé à cinq fils, la ligne N et la ligne PE sont posées séparément et isolées l'une de l'autre. Dans le même temps, la ligne PE est connectée à la coque de l'équipement électrique au lieu de la ligne N. Par conséquent, ce qui nous préoccupe le plus est le potentiel de la ligne PE, et non le potentiel de la ligne N, donc une mise à la terre répétée dans le circuit n'est pas une mise à la terre répétée de la ligne N.
Si la ligne PE et la ligne N sont mises à la terre ensemble, puisque la ligne PE et la ligne N sont connectées au point de mise à la terre répété, il n'y a aucune différence entre la ligne PE et la ligne N dans le câblage entre le point de mise à la terre répété et le point de mise à la terre de travail du transformateur de distribution. Le courant de ligne neutre est partagé par la ligne N et la ligne PE, et une partie du courant est dérivée via le point de mise à la terre répété. Puisqu'on peut considérer qu'il n'y a pas de ligne PE devant le point de mise à la terre répété, il n'y a que la ligne PEN composée de la ligne PE d'origine et de la ligne N en parallèle. Les avantages du système TN-S d'origine seront perdus, de sorte que la ligne PE et la ligne N ne pourront pas être mises à la terre en commun.
Dans le système TN, il est divisé en trois formes : système TN-S, système TN-C et système TN-CS selon que la ligne neutre de protection est séparée ou non de la ligne neutre de travail.
(1), système TN-C
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Schéma de câblage du système TN-C
(1) Dans le système TN-C, les fonctions de la ligne PE et de la ligne N sont combinées et un conducteur appelé ligne PEN assume les fonctions des deux. Au niveau de l'équipement électrique, le fil PEN est connecté à la fois au point neutre de la charge et aux parties conductrices exposées de l'équipement. En raison de ses inconvénients techniques inhérents, il est rarement utilisé aujourd'hui, en particulier dans la distribution d'électricité civile, où l'utilisation du système TN-C n'est en principe pas autorisée.
(2) Le point neutre du transformateur de puissance est mis à la terre et la ligne neutre de protection (PE) et la ligne neutre de travail (N) sont partagées (appelées PEN), ce qui est appelé système triphasé à quatre fils. Parmi eux, le rôle de la ligne neutre (ligne N) :
L'un est utilisé pour fournir la tension de phase ;
Le second est utilisé pour conduire un courant déséquilibré ;
La troisième consiste à réduire le décalage de tension du point neutre.
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Caractéristiques du système TN-C :
(a) Lorsque la coque de l'équipement est chargée, le système de protection de connexion nulle peut augmenter le courant de fuite en courant de court-circuit. En fait, il s’agit d’un défaut de court-circuit monophasé vers la terre. Le fusible sautera ou l'interrupteur automatique se déclenchera, coupant l'alimentation de l'équipement défectueux, ce qui est plus sûr.
(b) Le système TN-C n'est applicable que lorsque la charge triphasée est fondamentalement équilibrée. Si la charge triphasée est déséquilibrée, il y aura un courant déséquilibré sur la ligne neutre de travail et une tension à la terre, donc le métal de l'équipement électrique connecté à la ligne de protection aura une certaine tension.
(c) Si la ligne neutre de travail est déconnectée, la coque de l'équipement sous tension connecté à la ligne de protection zéro sera chargée.
(d) Si le fil de phase de l'alimentation électrique est mis à la terre, le potentiel de la coque de l'équipement augmentera, provoquant la propagation du potentiel dangereux sur le fil neutre.
(e) Lors de l'utilisation d'un disjoncteur de fuite sur la ligne principale du système TN-C, toute mise à la terre robuste derrière la ligne neutre de travail doit être supprimée, sinon l'interrupteur de fuite ne peut pas se fermer, et toute mise à la terre répétée derrière la ligne neutre de travail doit être supprimée. doit être retiré, sinon l'interrupteur de fuite. Le portail ne peut pas être fermé et la ligne neutre de travail ne peut en aucun cas être déconnectée. Par conséquent, dans la pratique, la ligne neutre de travail ne peut être mise à la terre de manière répétée que sur la face supérieure du disjoncteur de fuite.
(f) Lorsque la charge triphasée est déséquilibrée, un courant déséquilibré apparaîtra sur la ligne neutre et une tension apparaîtra entre la ligne neutre et la terre. Toucher la ligne neutre peut provoquer un accident de choc électrique.
(g) La ligne neutre passant par l'interrupteur de protection contre les fuites ne peut être utilisée que comme ligne neutre de travail et ne peut pas être utilisée comme ligne neutre de protection de l'équipement électrique. Ceci est déterminé par le principe de fonctionnement du commutateur de fuite.
(h) Il est strictement interdit de connecter un équipement électrique monophasé connecté à un interrupteur de protection contre les fuites bipolaire, tel que la ligne neutre de protection de sa coque métallique utilisée dans un système TN-C, à la ligne neutre de travail du circuit. , et il n'est pas non plus autorisé à être connecté à la ligne PEN devant l'interrupteur de protection contre les fuites est facile à mal connecter pendant l'utilisation.
(i) Il est strictement interdit de connecter le fil de connexion du dispositif de mise à la terre répétée à la ligne neutre de travail passant par le commutateur de fuite.
(2), système TN-S
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Schéma de câblage du système TN-S
(1) La ligne neutre N du système TN-S est la même que celle du système TT. Différent du système TT, la partie conductrice exposée de l'équipement électrique est connectée au point neutre de l'alimentation électrique via la ligne PE et partage le corps de terre avec le point neutre du système, au lieu d'être connectée à son propre corps de terre dédié. , ligne neutre (ligne N) Elle est séparée de la ligne de protection (ligne PE).
La principale caractéristique du système TN-S est qu'une fois la ligne N et la ligne PE séparées au point neutre du système, il ne peut plus y avoir de connexion électrique. Une fois cette condition détruite, le système TN-S ne sera plus établi.
(2) Séparez complètement la ligne neutre de travail et la ligne neutre de protection, surmontant ainsi les défauts du système d'alimentation TN-C, de sorte que le système TN-C ne soit plus utilisé sur le chantier de construction.
Système TN-S Dans ce système, la ligne neutre de travail N et la ligne neutre de protection PE sont complètement séparées du point neutre de l'extrémité de l'alimentation. Ce système est communément appelé système triphasé à cinq fils.
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Lorsque le fil de phase d'un équipement électrique heurte la coque et est directement court-circuité, un protecteur de surintensité peut être utilisé pour couper l'alimentation électrique.
Lorsque la ligne N est déconnectée, par exemple si la charge triphasée est déséquilibrée, le potentiel du point neutre augmente, mais la coque n'a pas de potentiel et la ligne PE n'a pas non plus de potentiel ;
Le début et la fin de la ligne PE dans le système TN-S doivent être mis à la terre à plusieurs reprises pour réduire le risque causé par la rupture de la ligne PE.
Le système TN-S convient aux entreprises industrielles et aux grands bâtiments civils.
À l'heure actuelle, les chantiers de construction qui utilisent un seul transformateur pour fournir de l'énergie ou dont les stations de transformation et de distribution d'énergie sont proches du chantier de construction utilisent essentiellement le système TN-S. En conjonction avec la protection étape par étape contre les fuites, elle a en effet joué un rôle pour assurer la sécurité de l'électricité de construction.
Caractéristiques du système TN-S :
(a) Lorsque le système fonctionne normalement, il n'y a pas de courant sur la ligne de protection dédiée, mais il y a un courant déséquilibré sur la ligne neutre de travail. Il n'y a pas de tension entre la ligne PE et la terre, donc la protection zéro de la coque métallique de l'équipement électrique est connectée à la ligne de protection spéciale PE, qui est sûre et fiable.
(b) La ligne neutre de travail est uniquement utilisée comme circuit de charge d'éclairage monophasé.
(c) La ligne de protection spéciale PE ne doit pas être déconnectée ni entrer dans le commutateur de fuite.
(d) Des protecteurs de fuite sont utilisés sur les lignes principales, de sorte que des protecteurs de fuite peuvent également être installés sur les lignes principales d'alimentation électrique du système TN-S.
(e) Le système d'alimentation électrique TN-S est sûr et fiable et convient aux systèmes d'alimentation basse tension tels que les bâtiments industriels et civils.
(f) Protégez la ligne neutre. La ligne PE ne doit absolument pas être déconnectée, ni entrer dans le commutateur de fuite.
(g) Les équipements électriques du même système électrique ne doivent absolument pas être partiellement mis à la terre et partiellement connectés au zéro. Sinon, lorsque l'équipement de mise à la terre de protection fuit, le potentiel du fil de mise à la terre du point neutre augmentera, provoquant la charge des coques de tous les équipements dotés d'une mise à la terre de protection.
(h) Matériaux et exigences de connexion pour la ligne neutre de protection PE : la section transversale de la ligne neutre de protection ne doit pas être inférieure à la section transversale de la ligne neutre de travail, et un fil bicolore jaune/vert doit être utilisé . La ligne neutre de protection connectée à l'équipement électrique doit être un fil de cuivre toronné isolé d'une section d'au moins 2,5 mm2.
La ligne neutre de protection et l'équipement électrique doivent être connectés avec des connexions fiables telles que des nez en cuivre, et aucune charnière ne doit être utilisée ; les bornes des équipements électriques doivent être galvanisées ou recouvertes de graisse anticorrosion. La ligne neutre de protection doit être connectée via un bornier dans le boîtier de distribution et ne doit pas être utilisée ailleurs. Le connecteur apparaît.
(3) Système TN-CS
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Schéma de câblage du système TN-CS
(1), TN-CS
Le système est une combinaison du système TN-C et du système TN-S. Dans le système TN-CS, la section provenant de l'alimentation électrique utilise le système TN-C. Comme il n’y a pas d’équipement électrique dans cette section, celui-ci ne joue que le rôle de transmission de l’énergie électrique. À un certain point près de la charge électrique, la ligne EN est séparée pour former une ligne N et une ligne PE distinctes. Désormais, le système est équivalent au système TN-S.
(2) Dans l'ensemble du système, la ligne neutre de travail et la ligne neutre de protection sont partiellement partagées. Ce système est un système local triphasé à cinq fils. La première partie est le système TN-C et la deuxième partie est le système TN-S. L'interface se trouve au point de connexion entre la ligne N et la ligne PE.
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Lorsqu'une collision monophasée se produit dans un équipement électrique, comme dans le système TN-S
Lorsque la ligne N est déconnectée, le défaut est le même que celui du système TN-S.
Dans le système TN-CS, PEN doit être mis à la terre à plusieurs reprises, mais la ligne N ne doit pas être mise à la terre à plusieurs reprises. La coque de l'équipement connectée par la ligne PE ne sera jamais chargée pendant le fonctionnement normal, le système TN-CS améliore donc la sécurité des opérateurs et des équipements. Généralement, le système TN-CS est adopté sur le chantier de construction lorsque le transformateur est éloigné du site ou qu'il n'y a pas de transformateur spécifique à la construction.
Caractéristiques du système TN-CS :
(a) Le système TN-CS peut réduire la tension entre la coque du moteur et la terre, mais il ne peut pas éliminer complètement cette tension. L'ampleur de cette tension dépend du déséquilibre de charge et de la longueur de la ligne. Il est nécessaire que le courant déséquilibré de charge ne soit pas trop important et que la ligne PE soit mise à la terre à plusieurs reprises.
(b) Les lignes PE ne peuvent en aucun cas pénétrer dans le protecteur de fuite, car l'action du protecteur de fuite à l'extrémité de la ligne provoquera le déclenchement du protecteur de fuite avant et provoquera une panne de courant à grande échelle.
(c) À l'exception de la ligne PE qui doit être connectée à la ligne N au niveau du boîtier principal, la ligne N et la ligne PE ne peuvent être connectées à aucun autre sous-boîtier. Aucun interrupteur ni fusible ne doit être installé sur la ligne PE.
En fait, le système TN-CS est une modification du système TN-C. Lorsque le transformateur de puissance triphasé est en bon état de mise à la terre et que la charge triphasée est relativement équilibrée, le système TN-CS donne de bons résultats dans les pratiques de consommation d'énergie dans la construction. Cependant, lorsque la charge triphasée est déséquilibrée et qu'il y a un transformateur de puissance dédié sur le chantier, le système d'alimentation TN-S doit être utilisé.
