Một thợ điện sẽ kiểm tra các loại tiếp đất trong lần đầu tiên họ đến lắp đặt một bộ tiêu thụ mới trong một ngôi nhà dân cư tại Vương quốc Anh và kỹ sư hiện trường sẽ kiểm tra các sắp xếp khi họ chỉ định cách phân phối điện đến một nhà máy mới ở Đức. Loại hệ thống tiếp đất đã được lắp đặt giữa máy biến áp tiện ích và tải, cũng như cách sắp xếp của cả dây trung tính và dây tiếp đất bảo vệ sẽ quyết định cách lắp đặt được bảo vệ chống lại quá dòng/sự cố tiếp đất (họ sẽ cần lắp đặt thiết bị bảo vệ cần thiết), trở kháng vòng sự cố tiếp đất tối đa được phép và cuối cùng là tốc độ mà sự cố/sự cố tiếp đất có thể được xử lý và tốc độ mà vỏ kim loại sẽ trở nên có điện (tức là một vỏ kim loại ở thế tiếp đất/điện thế đất (/e) có thể mang điện áp này cho đến khi sự cố được xử lý). TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT đều là các ký hiệu phổ biến được sử dụng trong các lắp đặt và mã để hoàn thành đăng ký. Hiểu các định nghĩa liên quan đến các chữ viết tắt này là cơ bản để đảm bảo an toàn điện trong toàn bộ hệ thống điện áp thấp (LV).
Tại sao Hệ Thống Tiếp Đất Quan Trọng Cho Mỗi Lắp Đặt
Một hệ thống tiếp đất cung cấp một đường dẫn dẫn điện cho dòng sự cố đi từ ngắn mạch trở lại nguồn điện. Đường dẫn này phải có trở kháng tương đối thấp để thiết bị bảo vệ (cầu dao hoặc cầu chì) có thể phản ứng nhanh chóng (thời gian ngắt cần thiết) khi có điều kiện sự cố. Nếu hệ thống tiếp đất được chọn hoặc áp dụng sai, cầu dao có thể không bao giờ ngắt và người chạm vào thiết bị bị lỗi có thể trở thành phương tiện dẫn dòng sự cố đến đất. Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) phân loại các hệ thống tiếp đất điện áp thấp trong IEC 60364‑1, và cùng phân loại này được áp dụng với những biến thể nhỏ trong các mã quốc gia bao gồm BS 7671 ở Vương quốc Anh, AS/NZS 3000 ở Úc và NEC ở Hoa Kỳ. Các nhà sản xuất điện lớn như Schneider Electric và ABB cung cấp hướng dẫn ứng dụng chi tiết về việc kết hợp thiết bị bảo vệ với các hệ thống tiếp đất.
Năm Loại Hệ Thống Tiếp Đất Chuẩn
Hệ thống IEC sử dụng mã hai chữ cái. Chữ cái đầu tiên — T hoặc I — chỉ cách nguồn cung cấp được nối đất. Chữ cái thứ hai — N hoặc T — chỉ cách các bộ phận dẫn điện lộ ra của lắp đặt được tiếp đất. Các chữ cái bổ sung mô tả cách sắp xếp của dây trung tính và dây bảo vệ. Bảng dưới đây tóm tắt năm loại chuẩn.
| Hệ Thống | Chữ Cái Đầu Tiên (Nguồn Tiếp Đất) | Chữ Cái Thứ Hai (Lắp Đặt Tiếp Đất) | Cách Sắp Xếp Trung Tính & PE |
|---|---|---|---|
| TN-C | T — nguồn được nối đất | N — các bộ phận lộ ra được nối với dây nguồn đã được nối đất | Dây PEN kết hợp (Tiếp Đất Bảo Vệ & Trung Tính) |
| TN-S | T — nguồn được nối đất | N — các bộ phận lộ ra được nối với dây nguồn đã được nối đất | Dây N và PE riêng biệt từ nguồn đến tải |
| TN-C-S | T — nguồn được nối đất | N — các bộ phận lộ ra được nối với dây nguồn đã được nối đất | Dây PEN kết hợp ở phía trên, tách thành N và PE tại điểm lấy điện của lắp đặt |
| TT | T — nguồn được nối đất | T — các bộ phận lộ ra được nối đất tại chỗ qua điện cực độc lập | Dây N riêng biệt từ nguồn; PE từ điện cực đất tại chỗ |
| IT | I — nguồn cách ly khỏi đất hoặc kết nối qua điện trở cao | T — các phần tiếp xúc được nối đất tại chỗ | Không có kết nối trực tiếp từ nguồn đến đất; PE tại chỗ |
TN-C: Dây dẫn PEN kết hợp
Chức năng trung tính và đất được kết hợp thành một dây dẫn duy nhất (dây PEN) trên toàn bộ chiều dài từ máy biến áp đến tải trong hệ thống TN–C. Điều này có nghĩa là tiết kiệm đồng bằng cách sử dụng một dây dẫn thay vì hai; tuy nhiên, nó tạo ra một nguy cơ cụ thể, nếu dây PEN bị đứt hoặc tách ra, sẽ có điện áp đầy đủ trên tất cả các bề mặt kim loại tiếp xúc phía dưới điểm đứt hoặc tách. Do điểm trên, TN–C thường không được phép sử dụng cho hệ thống dây điện trong tòa nhà sau điểm vào dịch vụ và cũng không được phép sử dụng cho các mạch có RCD ở phía tải. Hiện nay, phần lớn việc sử dụng hệ thống TN–C chỉ nằm trong mạng phân phối của nhà cung cấp điện, và ngay cả khi đó chỉ ở một số quốc gia nhất định.
TN-S: Trung tính và đất riêng biệt toàn bộ
Trong hệ thống TN-S, có hai dây dẫn (trung tính và PE) chạy qua toàn bộ hệ thống từ máy biến áp cung cấp. Các kết nối PE với đường đất là độc lập và không phụ thuộc vào việc dây trung tính còn nguyên vẹn (ví dụ: trung tính bị đứt). TN-S thường được coi là cấu hình TN an toàn nhất cho người dùng cuối và là cách ưu tiên để thiết lập hoặc lắp đặt dịch vụ điện mới khi nhà cung cấp điện cung cấp dây dẫn đất riêng biệt. Thực tế, nhiều khu vực đô thị cũ có nguồn điện ngầm được cấu hình theo hệ thống TN-S.
TN-C-S: Nối đất đa điểm bảo vệ (PME)
TN-C-S Nối đất đa điểm bảo vệ (PME) thường được sử dụng trong các hộ gia đình ở Vương quốc Anh. Dây PEN là đường dẫn cho nguồn điện và kết hợp dây trung tính và đất từ máy biến áp đến đầu dịch vụ, điều này xảy ra trước khi cáp được tách thành dây đất và trung tính riêng biệt tại đầu dịch vụ và đất được nối đất với điện cực nối đất tại chỗ như một biện pháp an toàn. “Đa điểm” có nghĩa là dây PEN được nối đất tại nhiều điểm khác nhau. Miễn là dây PEN trong tình trạng tốt, điều này có ưu điểm là cung cấp đường dẫn dòng sự cố có trở kháng thấp qua hệ thống, cho phép thiết bị ngắt mạch hoạt động nhanh chóng. Tuy nhiên, có nguy cơ sự cố dây PEN, giống như hệ thống TN-C, dẫn đến một phần hệ thống tiếp xúc bị mang điện (có thể ở điện áp cao) nếu dây PEN bị đứt trước khi tách thành các dây riêng biệt. Một trong những phương pháp được sử dụng để giảm thiểu rủi ro này là liên kết các bộ phận dẫn điện khác của tòa nhà (ống nước/ống gas, thép gia cường, v.v.) và sử dụng điện cực nối đất tại chỗ ở đầu dịch vụ. Hướng dẫn của chúng tôi về kích thước cầu dao bạn cần giải thích cách trở vòng sự cố ảnh hưởng đến việc lựa chọn thiết bị ngắt mạch, điều này bị ảnh hưởng trực tiếp bởi hệ thống nối đất.
TT: Điện cực nối đất tại chỗ, không có đất từ nhà cung cấp điện
Máy biến áp cung cấp trong hệ thống TT được nối đất, nhưng đầu nối đất cho lắp đặt không có. Thông thường, tòa nhà có điện cực đất cục bộ riêng — thường là một hoặc nhiều cọc được đóng vào đất — và bất kỳ phần kim loại nào lộ ra trong tòa nhà đều được kết nối với điện cực đất cục bộ. Vì đường lỗi trở về phía nguồn cung cấp đi qua khối đất chung, đường lỗi có trở kháng tương đối cao hơn so với dây dẫn nhựa. Hơn nữa, do trở kháng cao của vòng lỗi đất, thiết bị bảo vệ tiêu chuẩn có thể không hoạt động đủ nhanh cho lỗi đất. Do đó, hệ thống TT yêu cầu sử dụng thiết bị phát hiện dòng rò (RCD) để bảo vệ lỗi đất. Hệ thống TT thường được sử dụng trên nguồn cấp điện trên không ở vùng nông thôn khắp châu Âu và Úc, nơi có các cọc/điện cực đất riêng cho từng hộ gia đình.
IT: Nguồn cách ly hoặc nối đất qua trở kháng
Hệ thống IT tách nguồn cung cấp khỏi đất theo cách hoặc là cách ly nguồn khỏi đất hoặc kết nối qua trở kháng cao. Lỗi đất đầu tiên xảy ra trên hệ thống IT không tạo ra dòng lỗi đáng kể, do đó loại bỏ nhu cầu ngắt nguồn ngay lập tức. Điều này đặc biệt quan trọng trong các phòng mổ y tế, mỏ khai thác và công nghiệp nặng; mất nguồn đột ngột do ngắt hệ thống IT có thể gây hậu quả thảm khốc. Thiết bị giám sát cách điện (IMD) liên tục theo dõi điện trở nối đất trong hệ thống IT và phát cảnh báo bằng hình ảnh và âm thanh để xác định và định vị lỗi đầu tiên trước khi lỗi thứ hai xảy ra trên pha khác và tạo ra ngắn mạch. Hệ thống IT không được sử dụng trong các lắp đặt dân dụng hoặc thương mại chung vì chúng chỉ dành cho các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao.
TN-C-S so với PME: Cùng hệ thống, thuật ngữ khác nhau
TN-C-S và PME có thể được coi là hai từ khác nhau dùng để mô tả cùng một loại bố trí phân phối điện, ít nhất là trong bối cảnh điện của Vương quốc Anh. Cả hai đều đề cập đến bố trí dây dẫn PEN kết hợp từ máy biến áp, được tách ra tại đầu dịch vụ và có nhiều điểm nối đất dọc theo hệ thống phân phối. Thuật ngữ mô tả hệ thống này theo Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế là TN-C-S. Thuật ngữ PME của Vương quốc Anh chỉ ra rằng có nhiều điểm nối đất; do đó, mặc dù không có sự khác biệt về điện giữa hai thuật ngữ, chúng chỉ khác nhau về cách gọi. Từ góc độ kiểm tra hoặc thợ điện, tiêu chuẩn áp dụng là BS 7671 (Quy định Điện IEE), sử dụng thuật ngữ TN-C-S và thiết lập các yêu cầu cụ thể về nối đất và liên kết cho các lắp đặt sử dụng hệ thống này.
TN-S so với TT: Khi đất lấy từ lưới hoặc từ cọc đất
Một sự khác biệt thực tế lớn giữa hệ thống TN-S và hệ thống TT là nơi dòng sự cố đất được hướng đến. Hệ thống TN-S cung cấp một đường dẫn trả về cụ thể qua một dây dẫn kim loại trở lại máy biến áp, do đó đảm bảo trở kháng vòng lặp rất thấp để kích hoạt nhanh chóng ngắt mạch từ tính của bộ ngắt mạch, trong khi hệ thống TT dựa vào dòng sự cố đất trở về qua đất và trở lại máy biến áp sử dụng điện cực đất của nó, do đó trở kháng vòng lặp sẽ luôn lớn hơn vì điện trở của đường dẫn đất, nghĩa là việc sử dụng RCD để cung cấp phương tiện ngắt thay thế là yêu cầu khi sử dụng TT. Khi lắp đặt một bất động sản dân dụng mới, nhà cung cấp dịch vụ sẽ chỉ định sử dụng TN-S hay TT chứ không phải chủ nhà; do đó, trách nhiệm của người lắp đặt là xác định loại hệ thống tồn tại và chọn thiết bị bảo vệ phù hợp.
Lựa chọn bộ ngắt phù hợp cho từng hệ thống tiếp địa
Hệ thống tiếp địa là yếu tố thiết yếu trong việc xác định loại và định mức của thiết bị bảo vệ. Trong mạng TN, với trở kháng vòng lặp sự cố đất thấp, bộ ngắt mạch nhỏ gọn (MCB) có thể cung cấp ngắt tự động khi quá tải và ngắn mạch xuống đất. Tuy nhiên, với mạng TT, do trở kháng vòng lặp sự cố đất cao hơn, bộ ngắt tiêu chuẩn có thể không đáp ứng được thời gian ngắt yêu cầu. Do đó, một RCD (Thiết bị dòng dư) cũng sẽ cần thiết khi cần bảo vệ chống rò rỉ đất. HUYU có thể cung cấp đầy đủ các thiết bị bảo vệ cho tất cả 5 loại hệ thống tiếp địa, bao gồm MCB AC cho các lắp đặt loại TN, RCCB và RCBO khi cần bảo vệ chống rò rỉ đất, và MCB DC cho số lượng ngày càng tăng các lắp đặt Ngoài Lưới và Có Pin Dự Phòng. Bộ ngắt và hệ thống tiếp địa đại diện cho hai thành phần của phương trình an toàn giống nhau; nếu bạn chỉ định một mà không có cái kia, bạn sẽ để lắp đặt không được bảo vệ.
Câu hỏi thường gặp
Có 5 loại hệ thống tiếp địa nào?
Theo IEC 60364, có năm loại hệ thống tiếp địa được sử dụng để bảo vệ điện áp thấp: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT và IT. Chúng khác nhau dựa trên cách nguồn được tiếp địa, cách thành phần tiếp xúc được tiếp địa, và liệu trung tính có được tiếp địa cùng với dây dẫn bảo vệ hay riêng biệt.
Sự khác biệt giữa TNC và TNCS là gì?
Hệ thống TN-C hợp nhất dây trung tính và dây tiếp địa bảo vệ từ nguồn điện đến tải. Ngược lại, với hệ thống TN-C-S, dây PEN (Trung tính tiếp địa bảo vệ) chỉ được kết hợp trong phần phân phối và tách thành dây trung tính và dây tiếp địa riêng biệt tại điểm cung cấp. Tiêu chuẩn xây dựng đã làm cho việc sử dụng TN-C trở nên lỗi thời đối với các tòa nhà; do đó hầu hết các nhà ở tại Vương quốc Anh hiện nay sử dụng TN-C-S (PME) làm hệ thống cung cấp điện chính.
Sự khác biệt giữa PME và TNCS là gì?
Các đặc tính điện không khác biệt nhiều giữa các ví dụ này khi Vương quốc Anh gọi cách bố trí tiếp đất là “PME” trong khi IEC gọi là “TN-C-S”. Cả hai đều có cùng ý nghĩa vì chúng mô tả một cách bố trí tiếp đất sử dụng dây dẫn PEN kết hợp từ máy biến áp tại đầu dịch vụ và cung cấp nhiều điểm kết nối điện/tiếp đất địa phương dọc theo hệ thống phân phối.
Hệ thống TN-S và TT là gì?
TN-S TT tách các dây dẫn trung tính từ máy biến áp đến lắp đặt và không có kết nối đất với nguồn cung cấp từ công ty tiện ích, chỉ sử dụng các điện cực đất tại chỗ trên chính lắp đặt. TN-S cung cấp trở kháng vòng lỗi đất thấp hơn so với TT, do đó TT yêu cầu sử dụng thiết bị dòng rò (RCD) hoặc các phương tiện khác để bảo vệ chống lỗi đất.
Tài liệu tham khảo
- IEC 60364‑1 — Lắp đặt điện áp thấp — Phần 1: Nguyên tắc cơ bản, đánh giá các đặc tính chung, định nghĩa — Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế.
- Schneider Electric — Hướng dẫn ứng dụng hệ thống tiếp đất — Hướng dẫn thực tiễn về lựa chọn thiết bị bảo vệ cho hệ thống TT, TN và IT.
- BS 7671 — Yêu cầu đối với lắp đặt điện (Quy định đi dây IET) — Viện Kỹ thuật và Công nghệ, tiêu chuẩn quốc gia Vương quốc Anh.
- Xây dựng & Bảo trì Điện (EC&M) — Các bài viết về tiếp đất và liên kết trong các lắp đặt thương mại và công nghiệp.
Hiểu hệ thống tiếp đất — dù là TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, hay IT — là bước đầu tiên trong thiết kế một lắp đặt điện an toàn. Nó xác định đường lỗi, thời gian ngắt kết nối và loại thiết bị bảo vệ phải được lắp đặt. Đối với thợ điện, kiểm tra viên hoặc kỹ sư, hệ thống tiếp đất không phải là chi tiết được kiểm tra vào cuối thiết kế. Nó là điểm khởi đầu mà từ đó mọi quyết định bảo vệ khác được thực hiện. HUYU cung cấp các bộ ngắt mạch, RCD và RCBO phù hợp với các yêu cầu cụ thể của từng hệ thống tiếp đất, đảm bảo rằng dù tòa nhà được tiếp đất như thế nào, các thiết bị bảo vệ cũng được chỉ định chính xác.
