W instalacji elektrycznej lub systemie zasilania energią elektryczną System uziemienia or system uziemienia łączy określone części tej instalacji z przewodzącą powierzchnią Ziemi w celach bezpieczeństwa i funkcjonalnych. Punktem odniesienia jest przewodząca powierzchnia Ziemi lub na statkach powierzchnia morza. Wybór systemu uziemienia może mieć wpływ na bezpieczeństwo i kompatybilność elektromagnetyczną instalacji. Przepisy dotyczące systemów uziemiających różnią się znacznie w poszczególnych krajach i różnych częściach systemów elektrycznych, chociaż wiele z nich jest zgodnych z zaleceniami Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej, które opisano poniżej.

Ten artykuł dotyczy wyłącznie uziemienia zasilania elektrycznego. Przykłady innych systemów uziemiających są wymienione poniżej wraz z linkami do artykułów:

• Aby chronić konstrukcję przed uderzeniem pioruna, kierując piorun przez system uziemiający do pręta uziemiającego, zamiast przechodzić przez konstrukcję.
• Jako część jednoprzewodowego przewodu uziemiającego i linii sygnałowych, takich jak używane do dostarczania energii o niskiej mocy i do linii telegraficznych.
• W radiu jako płaszczyzna uziemienia dla dużej anteny jednobiegunowej.
• Jako pomocnicza równowaga napięciowa dla innych rodzajów anten radiowych, takich jak dipole.
• Jako punkt zasilania naziemnej anteny dipolowej dla radia VLF i ELF.

Cele uziemienia elektrycznego

Uziemienie ochronne

W Wielkiej Brytanii „uziemienie” to połączenie odsłoniętych przewodzących części instalacji za pomocą przewodów ochronnych z „głównym zaciskiem uziemiającym”, który jest podłączony do elektrody stykającej się z powierzchnią ziemi. A przewód ochronny (PE) (znany jako przewód uziemiający sprzęt w US National Electrical Code) pozwala uniknąć niebezpieczeństwa porażenia prądem elektrycznym, utrzymując odsłoniętą przewodzącą powierzchnię podłączonych urządzeń blisko potencjału ziemi w warunkach awarii. W przypadku awarii prąd może płynąć do ziemi przez system uziemienia. Jeśli jest zbyt duża, zadziała zabezpieczenie nadprądowe bezpiecznika lub wyłącznika automatycznego, chroniąc w ten sposób obwód i usuwając wszelkie napięcia wywołane zwarciem z odsłoniętych powierzchni przewodzących. To odłączenie jest fundamentalną zasadą nowoczesnej praktyki okablowania i jest określane jako „Automatyczne odłączenie zasilania” (ADS). Maksymalne dopuszczalne wartości impedancji pętli zwarcia doziemnego i charakterystyki urządzeń zabezpieczających przed przetężeniem są ściśle określone w przepisach bezpieczeństwa elektrycznego, aby zapewnić, że nastąpi to szybko i że podczas przepływu prądu przetężeniowego nie wystąpią niebezpieczne napięcia na powierzchniach przewodzących. Ochrona polega zatem na ograniczeniu wzrostu napięcia i czasu jego trwania.

Alternatywą jest obrona w głębi – takie jak wzmocniona lub podwójna izolacja – gdzie musi wystąpić wiele niezależnych awarii, aby ujawnić niebezpieczny stan.

Uziemienie funkcjonalne

A ziemia funkcjonalna połączenie służy innym celom niż bezpieczeństwo elektryczne i może przewodzić prąd w ramach normalnej pracy. Najważniejszym przykładem funkcjonalnego uziemienia jest przewód neutralny w systemie zasilania elektrycznego, gdy jest to przewodnik z prądem podłączony do uziomu w źródle energii elektrycznej. Inne przykłady urządzeń wykorzystujących funkcjonalne połączenia uziemiające obejmują tłumiki przepięć i filtry zakłóceń elektromagnetycznych.

Systemy niskiego napięcia

W sieciach rozdzielczych niskiego napięcia, które dostarczają energię elektryczną do jak najszerszej grupy odbiorców końcowych, głównym celem projektowania systemów uziemiających jest bezpieczeństwo odbiorców korzystających z urządzeń elektrycznych oraz ich ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym. System uziemienia, w połączeniu z urządzeniami zabezpieczającymi, takimi jak bezpieczniki i wyłączniki różnicowoprądowe, musi ostatecznie gwarantować, że osoba nie będzie miała kontaktu z metalowym przedmiotem, którego potencjał w stosunku do potencjału osoby przekracza „bezpieczny” próg, zazwyczaj ustalony na około 50 V.

W sieciach elektroenergetycznych o napięciu systemowym od 240 V do 1.1 kV, które są najczęściej stosowane w urządzeniach/maszynach przemysłowych / górniczych, a nie w sieciach ogólnodostępnych, konstrukcja uziemienia jest równie ważna z punktu widzenia bezpieczeństwa, jak dla użytkowników domowych.

W większości krajów rozwiniętych gniazdka 220 V, 230 V lub 240 V z uziemionymi stykami zostały wprowadzone tuż przed lub wkrótce po drugiej wojnie światowej, choć z dużymi różnicami w popularności w poszczególnych krajach. W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie gniazdka elektryczne 120 V zainstalowane przed połową lat 1960. na ogół nie miały styku uziemiającego. W krajach rozwijających się lokalna praktyka dotycząca okablowania może nie zapewniać połączenia z bolcem uziemiającym gniazdka.

W przypadku braku uziemienia zasilania urządzenia wymagające uziemienia często wykorzystywały przewód neutralny zasilania. Niektórzy używali dedykowanych prętów uziemiających. Wiele urządzeń zasilanych napięciem 110 V ma spolaryzowane wtyczki, aby zachować rozróżnienie między „linią” a „neutralnym”, ale użycie przewodu neutralnego zasilania do uziemienia sprzętu może być bardzo problematyczne. „przewód” i „neutralny” mogą zostać przypadkowo zamienione miejscami w gnieździe lub wtyczce, połączenie przewodu neutralnego z uziemieniem może ulec awarii lub zostać nieprawidłowo zainstalowane. Nawet normalne prądy obciążenia w przewodzie neutralnym mogą generować niebezpieczne spadki napięcia. Z tych powodów większość krajów wprowadziła obecnie dedykowane połączenia uziemienia ochronnego, które są obecnie niemal uniwersalne.

Jeśli ścieżka zwarcia między przypadkowo włączonymi obiektami a przyłączem zasilania ma niską impedancję, prąd zwarciowy będzie tak duży, że urządzenie zabezpieczające nadprądowe obwodu (bezpiecznik lub wyłącznik automatyczny) otworzy się, aby usunąć zwarcie doziemne. Tam, gdzie system uziemienia nie zapewnia metalowego przewodnika o niskiej impedancji między obudową sprzętu a powrotem zasilania (tak jak w systemie TT z oddzielnym uziemieniem), prądy zwarciowe są mniejsze i niekoniecznie powodują zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego. W takim przypadku instalowany jest detektor prądu różnicowego w celu wykrycia upływu prądu do ziemi i przerwania obwodu.

Terminologia IEC

Międzynarodowa norma IEC 60364 rozróżnia trzy rodziny układów uziemiających, używając kodów dwuliterowych TN, TT, IT.

Pierwsza litera oznacza połączenie między uziemieniem a urządzeniem zasilającym (generatorem lub transformatorem):

"T" - Bezpośrednie połączenie punktu z ziemią (łac. Terra)

„Ja” — Żaden punkt nie jest połączony z ziemią (izolacją), chyba że przez wysoką impedancję.

Druga litera wskazuje połączenie między uziemieniem lub siecią a zasilanym urządzeniem elektrycznym:

"T" - Połączenie z uziemieniem odbywa się przez lokalne bezpośrednie połączenie z ziemią (łacina: terra), zwykle za pomocą pręta uziemiającego.

"N" — Połączenie uziemiające jest dostarczane z sieci elektrycznej Nsieci, jako oddzielny przewód ochronny (PE) lub w połączeniu z przewodem neutralnym.

Rodzaje sieci TN

W TN system uziemienia, jeden z punktów w generatorze lub transformatorze jest połączony z ziemią, zwykle jest to punkt gwiazdowy w systemie trójfazowym. Korpus urządzenia elektrycznego jest połączony z uziemieniem przez to uziemienie na transformatorze. Ten układ jest obecnie standardem dla domowych i przemysłowych systemów elektrycznych, szczególnie w Europie.

Nazywa się przewodnik, który łączy odsłonięte metalowe części instalacji elektrycznej konsumenta ziemia ochronna. Przewodnik, który łączy się z punktem gwiazdowym w systemie trójfazowym lub który przenosi prąd powrotny w systemie jednofazowym, nazywa się neutralny (N). Wyróżnia się trzy warianty systemów TN:

TN − S

PE i N to osobne przewody, które są połączone razem tylko w pobliżu źródła zasilania.

TN-C

Kombinowany przewód PEN spełnia funkcje zarówno przewodu PE, jak i przewodu N. (w systemach 230/400 V normalnie używanych tylko w sieciach dystrybucyjnych)

TN-C-S

Część systemu wykorzystuje połączony przewód PEN, który w pewnym momencie jest podzielony na osobne linie PE i N. Połączony przewód PEN zwykle występuje między podstacją a punktem wejścia do budynku, a przewód uziemiający i neutralny są rozdzielone w głowicy serwisowej. W Wielkiej Brytanii ten system jest również znany jako wielokrotne uziemienie ochronne (PME), ze względu na praktykę podłączania połączonego przewodu neutralnego i uziemiającego do rzeczywistego uziemienia w wielu miejscach, aby zmniejszyć ryzyko porażenia prądem w przypadku przerwania przewodu PEN. Podobne systemy w Australii i Nowej Zelandii są oznaczone jako wielokrotne uziemienie neutralne (MEN) oraz w Ameryce Północnej jako neutralny z uziemieniem (MGN).

Możliwe jest pobranie zarówno zasilania TN-S, jak i TN-CS z tego samego transformatora. Na przykład osłony niektórych kabli podziemnych korodują i przestają zapewniać dobre połączenia uziemiające, dlatego domy, w których występują „złe uziemienia” o wysokiej rezystancji, mogą zostać zamienione na TN-CS. Jest to możliwe tylko w sieci, gdy przewód neutralny jest odpowiednio odporny na awarie, a konwersja nie zawsze jest możliwa. PEN musi być odpowiednio wzmocniony na wypadek awarii, ponieważ PEN z otwartym obwodem może wywierać pełne napięcie fazowe na dowolny odsłonięty metal podłączony do uziemienia systemu za przerwą. Alternatywą jest zapewnienie lokalnego uziemienia i konwersja na TT. Główną zaletą sieci TN jest ścieżka uziemienia o niskiej impedancji, która umożliwia łatwe automatyczne rozłączenie (ADS) w obwodzie wysokoprądowym w przypadku zwarcia między linią a PE, ponieważ ten sam wyłącznik lub bezpiecznik zadziała zarówno dla LN, jak i L -Uszkodzenia PE, a RCD nie jest potrzebny do wykrywania zwarć doziemnych.

Sieć TT

W TT systemu uziemienia (Terra-Terra), uziemienie ochronne dla odbiornika jest zapewnione przez lokalny uziom (czasami nazywany połączeniem Terra-Firma), a inny jest niezależnie zainstalowany przy generatorze. Między nimi nie ma „przewodu uziemiającego”. Impedancja pętli zwarcia jest wyższa i jeśli impedancja elektrody nie jest rzeczywiście bardzo niska, instalacja TT powinna zawsze mieć RCD (GFCI) jako pierwszy izolator.

Dużą zaletą systemu uziemienia TT jest zmniejszona przewodzona interferencja z podłączonego sprzętu innych użytkowników. TT zawsze był preferowany do specjalnych zastosowań, takich jak obiekty telekomunikacyjne, które korzystają z uziemienia wolnego od zakłóceń. Ponadto sieci TT nie stwarzają żadnego poważnego zagrożenia w przypadku zerwania przewodu neutralnego. Ponadto w miejscach, w których energia jest rozprowadzana napowietrznie, przewody uziemiające nie są narażone na ryzyko przełączenia się na napięcie, jeśli jakikolwiek przewód napowietrzny zostanie uszkodzony przez, powiedzmy, zwalone drzewo lub gałąź.

W czasach przed RCD system uziemiający TT był nieatrakcyjny do powszechnego użytku ze względu na trudność w zapewnieniu niezawodnego automatycznego odłączenia (ADS) w przypadku zwarcia linia-PE (w porównaniu z systemami TN, gdzie ten sam wyłącznik lub bezpiecznik zadziała w przypadku awarii LN lub L-PE). Ale ponieważ wyłączniki różnicowoprądowe łagodzą tę wadę, system uziemienia TT stał się znacznie bardziej atrakcyjny, pod warunkiem, że wszystkie obwody prądu przemiennego są zabezpieczone RCD. W niektórych krajach (takich jak Wielka Brytania) jest zalecany w sytuacjach, w których utrzymanie strefy ekwipotencjalnej o niskiej impedancji przez łączenie jest niepraktyczne, w przypadku znacznego okablowania zewnętrznego, takiego jak zasilanie domów mobilnych i niektórych obszarów rolniczych, lub w przypadku wysokiego prądu zwarciowego mogą stwarzać inne zagrożenia, na przykład w bazach paliw lub przystaniach.

System uziemienia TT jest używany w całej Japonii, z wyłącznikami różnicowoprądowymi w większości zastosowań przemysłowych. Może to nałożyć dodatkowe wymagania na napędy o zmiennej częstotliwości i zasilacze impulsowe, które często mają znaczne filtry przepuszczające zakłócenia o wysokiej częstotliwości do przewodu uziemiającego.

Sieć informatyczna

W IT sieci elektrycznej, system dystrybucji energii elektrycznej nie ma żadnego połączenia z ziemią lub ma tylko połączenie o wysokiej impedancji.

Porównanie

Inne terminologie

Chociaż krajowe przepisy dotyczące okablowania budynków w wielu krajach są zgodne z terminologią IEC 60364, w Ameryce Północnej (Stany Zjednoczone i Kanada) termin „przewód uziemiający sprzęt” odnosi się do uziemienia sprzętu i przewodów uziemiających w obwodach odgałęzionych, a „przewód elektrody uziemiającej” jest używany do przewodów łączących pręt uziemiający (lub podobny) z panelem serwisowym. „Uziemiony przewód” to system „neutralny”. Normy australijskie i nowozelandzkie wykorzystują zmodyfikowany system uziemienia PME o nazwie Multiple Earthed Neutral (MEN). Przewód neutralny jest uziemiony w każdym punkcie obsługi klienta, skutecznie doprowadzając neutralną różnicę potencjałów do zera na całej długości linii niskiego napięcia. W Wielkiej Brytanii i niektórych krajach Wspólnoty Brytyjskiej termin „PNE”, oznaczający fazę-neutralny-ziemia, jest używany do wskazania, że ​​używane są trzy (lub więcej w przypadku połączeń innych niż jednofazowe), tj. PN-S.

Uziemiony rezystancyjny neutralny (Indie)

Podobnie jak system HT, system uziemienia rezystancyjnego jest również wprowadzany do górnictwa w Indiach zgodnie z przepisami Central Electricity Authority dla systemu LT (1100 V > LT > 230 V). Zamiast solidnego uziemienia punktu neutralnego gwiazdy, dodawana jest odpowiednia rezystancja uziemienia neutralnego (NGR), ograniczając prąd upływowy do ziemi do 750 mA. Ze względu na ograniczenie prądu zwarciowego jest bezpieczniejszy dla kopalń gazowych.

Ponieważ prąd upływowy jest ograniczony, zabezpieczenie upływowe ma najwyższy limit dla wejścia wynoszący tylko 750 mA. W systemie z uziemieniem stałym prąd upływowy może wzrosnąć do prądu zwarciowego, tutaj jest ograniczony do maksymalnie 750 mA. Ten ograniczony prąd roboczy zmniejsza ogólną wydajność działania zabezpieczenia przekaźnika upływu. Dla bezpieczeństwa w kopalniach wzrosło znaczenie skutecznych i najbardziej niezawodnych zabezpieczeń przed porażeniem prądem elektrycznym.

W tym systemie istnieje możliwość, że podłączony opór zostanie otwarty. Aby uniknąć tego dodatkowego zabezpieczenia do monitorowania, stosuje się rezystancję, która odłącza zasilanie w przypadku awarii.

Ochrona przed upływem prądu

Upływ prądu może być bardzo szkodliwy dla ludzi, jeśli przez nie przejdzie. Aby uniknąć przypadkowego porażenia przez urządzenia elektryczne/urządzenia, przekaźnik/czujnik prądu upływowego są wykorzystywane u źródła w celu odcięcia zasilania, gdy upływ przekroczy określony limit. W tym celu stosuje się wyłącznik różnicowoprądowy. Wyłącznik wykrywania prądu nazywa się RCB/RCCB. W zastosowaniach przemysłowych przekaźniki różnicowoprądowe są używane z oddzielnym CT (przekładnikiem prądowym) zwanym CBCT (rdzeń zrównoważony przekładnik prądowy), który wykrywa prąd upływu (prąd składowej zerowej fazy) systemu przez wtórny CBCT i to obsługuje przekaźnik. Zabezpieczenie to działa w zakresie miliamperów i może być ustawione w zakresie od 30 mA do 3000 mA.

Kontrola połączenia z ziemią

Oddzielny rdzeń pilota p jest prowadzony z systemu dystrybucji/zasilania urządzeń oprócz rdzenia uziemiającego. Urządzenie sprawdzające łączność uziemienia jest zamocowane na końcu źródła, które stale monitoruje łączność uziemienia. Rdzeń pilota p inicjuje się z tego urządzenia kontrolnego i biegnie przez kabel łączący, który zwykle dostarcza energię do ruchomych maszyn górniczych (LHD). Ten rdzeń p jest podłączony do ziemi po stronie rozdzielczej poprzez obwód diodowy, który uzupełnia obwód elektryczny zainicjowany przez urządzenie kontrolne. Gdy połączenie uziemienia z pojazdem zostanie zerwane, ten obwód rdzenia pilota zostaje odłączony, urządzenie zabezpieczające zamocowane na końcu źródła aktywuje się i izoluje zasilanie maszyny. Ten typ obwodu jest niezbędny dla przenośnego ciężkiego sprzętu elektrycznego używanego w kopalniach podziemnych.

Właściwości

Koszty:

• Sieci TN oszczędzają koszt uziemienia o niskiej impedancji u każdego odbiorcy. Takie połączenie (zakopana metalowa konstrukcja) jest wymagane do zapewnienia ziemia ochronna w systemach IT i TT.
• Sieci TN-C pozwalają zaoszczędzić na kosztach dodatkowego przewodu potrzebnego do oddzielnych połączeń N i PE. Aby jednak ograniczyć ryzyko przerwania przewodu neutralnego, potrzebne są specjalne typy kabli i wiele połączeń z uziemieniem.
• Sieci TT wymagają odpowiedniego zabezpieczenia RCD (przerywacz zwarcia doziemnego).

Bezpieczeństwo

• W TN uszkodzenie izolacji najprawdopodobniej doprowadzi do wysokiego prądu zwarciowego, który uruchomi nadprądowy wyłącznik lub bezpiecznik i rozłączy przewody L. W systemach TT impedancja pętli doziemnej może być zbyt wysoka, aby to zrobić, lub zbyt wysoka, aby zrobić to w wymaganym czasie, dlatego zwykle stosuje się RCD (dawniej ELCB). Wcześniejsze instalacje TT mogą nie mieć tej ważnej cechy bezpieczeństwa, umożliwiając zasilanie CPC (Circuit Protective Conduct lub PE) i być może powiązanych z nimi metalowych części znajdujących się w zasięgu osób (odsłonięte części przewodzące i zewnętrzne części przewodzące) pod napięciem przez dłuższy czas z winy warunki, które są realnym zagrożeniem.
• W systemach TN-S i TT (oraz w TN-CS poza punktem podziału) można zastosować urządzenie różnicowoprądowe dla dodatkowej ochrony. W przypadku braku uszkodzenia izolacji w urządzeniu odbiorczym równanie I_L1+I_L2+I_L3+I_N = 0 utrzymuje, a RCD może odłączyć zasilanie, gdy tylko suma osiągnie próg (zwykle 10 mA - 500 mA). Uszkodzenie izolacji między L lub N i PE spowoduje z dużym prawdopodobieństwem wyzwolenie RCD.
• W sieciach IT i TN-C urządzenia różnicowoprądowe znacznie rzadziej wykrywają uszkodzenie izolacji. W układzie TN-C byłyby one również bardzo podatne na niepożądane wyzwalanie z powodu kontaktu między przewodami uziemiającymi obwodów na różnych RCD lub z rzeczywistym uziemieniem, co uniemożliwiłoby ich stosowanie. Ponadto RCD zwykle izolują neutralny rdzeń. Ponieważ nie jest to bezpieczne w systemie TN-C, wyłączniki różnicowoprądowe na TN-C powinny być podłączone tak, aby tylko przerywały przewód linii.
• W jednofazowych systemach jednofazowych, w których Ziemia i neutralny są połączone (TN-C i część systemów TN-CS, które wykorzystują połączony rdzeń neutralny i uziemiający), jeśli występuje problem z kontaktem w przewodzie PEN, wówczas wszystkie części układu uziemienia poza przerwą wzrosną do potencjału przewodu L. W niezrównoważonym systemie wielofazowym potencjał systemu uziemienia przesunie się w kierunku potencjału najbardziej obciążonego przewodnika linii. Taki wzrost potencjału neutralnego po przerwie jest znany jako neutralna inwersja. Dlatego połączenia TN-C nie mogą przebiegać przez złącza wtykowe lub elastyczne kable, w których istnieje większe prawdopodobieństwo problemów ze stykiem niż w przypadku okablowania stałego. Istnieje również ryzyko uszkodzenia kabla, które można złagodzić, stosując koncentryczną konstrukcję kabla i wiele uziomów. Ze względu na (niewielkie) ryzyko utraty przewodu neutralnego, podnoszącego „uziemioną” konstrukcję metalową do niebezpiecznego potencjału, w połączeniu ze zwiększonym ryzykiem porażenia prądem wynikającym z bliskości dobrego kontaktu z prawdziwym uziemieniem, stosowanie zasilaczy TN-CS jest zabronione w Wielkiej Brytanii przez przyczep kempingowych i zasilania łodzi z lądu, a także stanowczo odradza się stosowanie w gospodarstwach rolnych i na zewnątrz budynków, w takich przypadkach zaleca się wykonanie całego okablowania zewnętrznego TT z wyłącznikami różnicowoprądowymi i oddzielnym uziomem.
• W systemach informatycznych jest mało prawdopodobne, aby pojedynczy błąd izolacji spowodował przepływ niebezpiecznych prądów przez ciało ludzkie mające kontakt z ziemią, ponieważ nie istnieje obwód o niskiej impedancji dla takiego prądu. Jednak pierwszy błąd izolacji może skutecznie przekształcić system IT w system TN, a następnie drugi błąd izolacji może prowadzić do niebezpiecznych prądów ciała. Co gorsza, w układzie wielofazowym, jeśli jeden z przewodów linii zetknie się z ziemią, spowoduje to, że inne rdzenie fazowe wzrosną do napięcia fazowego względem ziemi, a nie do napięcia neutralnego fazowo. Systemy informatyczne doświadczają również większych przejściowych przepięć niż inne systemy.
• W systemach TN-C i TN-CS każde połączenie między połączonym rdzeniem neutralnym i uziemiającym a masą ziemi może w normalnych warunkach przenosić znaczny prąd, a nawet więcej w sytuacji zerwanego przewodu neutralnego. Dlatego główne przewody wyrównania potencjałów muszą być dobrane z uwzględnieniem tego; stosowanie TN-CS jest niewskazane w sytuacjach takich jak stacje benzynowe, gdzie występuje kombinacja wielu zakopanych elementów metalowych i wybuchowych gazów.

Zgodność elektromagnetyczna

• W systemach TN-S i TT odbiornik ma niskoszumowe połączenie z ziemią, które nie cierpi na napięcie występujące na przewodzie N w wyniku prądów powrotnych i impedancji tego przewodu. Ma to szczególne znaczenie w przypadku niektórych rodzajów sprzętu telekomunikacyjnego i pomiarowego.
• W systemach TT każdy konsument ma własne połączenie z ziemią i nie zauważy żadnych prądów, które mogą być spowodowane przez innych konsumentów na wspólnej linii PE.

Regulamin

• W amerykańskim National Electrical Code i Canadian Electrical Code zasilanie z transformatora rozdzielczego wykorzystuje połączony przewód neutralny i uziemiający, ale w konstrukcji stosowane są oddzielne przewody neutralne i ochronne (TN-CS). Przewód neutralny musi być podłączony do uziemienia tylko po stronie zasilania wyłącznika klienta.
• W Argentynie, Francji (TT) i Australii (TN-CS) klienci muszą zapewnić własne połączenia uziemiające.
• Japonia podlega prawu PSE iw większości instalacji stosuje uziemienie TT.
• W Australii używany jest system uziemienia z wieloma uziemieniami (MEN), opisany w rozdziale 5 normy AS 3000. W przypadku klienta niskiego napięcia jest to system TN-C od transformatora na ulicy do lokalu (przewód neutralny jest wielokrotnie uziemiony na tym odcinku) oraz sieć TN-S wewnątrz instalacji, od rozdzielnicy głównej w dół. Patrząc całościowo, jest to system TN-CS.
• W Danii przepisy dotyczące wysokiego napięcia ( Stærkstrømsbekendtgørelsen ) i Malezja w rozporządzeniu dotyczącym energii elektrycznej z 1994 r. Stanowią, że wszyscy konsumenci muszą używać uziemienia TT, chociaż w rzadkich przypadkach może być dozwolone TN-CS (używane w taki sam sposób jak w Stanach Zjednoczonych). Zasady są inne, jeśli chodzi o większe firmy.
• W Indiach, zgodnie z przepisami Central Electricity Authority, CEAR, 2010, zasada 41, zapewniony jest przewód uziemiający, neutralny w systemie 3-fazowym, 4-przewodowym oraz dodatkowy trzeci przewód w systemie 2-fazowym, 3-przewodowym. Uziemienie należy wykonać dwoma oddzielnymi połączeniami. System uziemiający powinien również mieć co najmniej dwa doły uziemiające (elektrody), aby zapewnić prawidłowe uziemienie. Zgodnie z regułą 42, instalacja z obciążeniem powyżej 5 kW przekraczającym 250 V powinna być wyposażona w odpowiednie urządzenie zabezpieczające przed prądem ziemnozwarciowym w celu odcięcia obciążenia w przypadku zwarcia doziemnego lub upływu.

Przykłady zastosowań

• W obszarach Wielkiej Brytanii, w których przeważa podziemne okablowanie elektryczne, system TN-S jest powszechny.
• W Indiach dostawa LT odbywa się na ogół za pośrednictwem systemu TN-S. Neutralny jest podwójnie uziemiony na transformatorze rozdzielczym. Neutralny i uziemiający biegną oddzielnie w napowietrznej linii/kablach dystrybucyjnych. Oddzielny przewód dla linii napowietrznych i pancerze kabli służą do uziemienia. Dodatkowe uziomy/doły są instalowane na końcach użytkownika w celu wzmocnienia uziemienia.
• Większość nowoczesnych domów w Europie ma system uziemienia TN-CS. Łączny przewód neutralny i uziemiający występuje pomiędzy najbliższą stacją transformatorową a wyłącznikiem serwisowym (bezpiecznik przed licznikiem). Następnie w całym okablowaniu wewnętrznym stosowane są oddzielne rdzenie uziemiające i neutralne.
• Starsze domy miejskie i podmiejskie w Wielkiej Brytanii mają zwykle zasilanie TN-S, a połączenie uziemiające jest dostarczane przez ołowianą osłonę podziemnego kabla ołowiowo-papierowego.
• Starsze domy w Norwegii używają systemu IT, podczas gdy nowsze domy korzystają z TN-CS.
• Niektóre starsze domy, zwłaszcza te zbudowane przed wynalezieniem wyłączników różnicowoprądowych i przewodowych sieci domowych, wykorzystują wewnętrzny układ TN-C. To nie jest już zalecana praktyka.
• Pomieszczenia laboratoryjne, placówki medyczne, place budowy, warsztaty naprawcze, ruchome instalacje elektryczne i inne środowiska, które są zasilane przez generatory silnikowe, w których występuje zwiększone ryzyko uszkodzeń izolacji, często wykorzystują układ uziemienia IT zasilany z transformatorów izolacyjnych. Aby złagodzić problemy z dwoma zwarciami w systemach IT, każdy z transformatorów izolacyjnych powinien dostarczać tylko niewielką liczbę obciążeń i powinien być chroniony urządzeniem monitorującym izolację (zwykle używanym tylko przez medyczne, kolejowe lub wojskowe systemy informatyczne ze względu na koszty).
• Na odległych obszarach, gdzie koszt dodatkowego przewodu PE przewyższa koszt lokalnego uziemienia, sieci TT są powszechnie stosowane w niektórych krajach, szczególnie na starszych nieruchomościach lub na obszarach wiejskich, gdzie bezpieczeństwo może być zagrożone przez pęknięcie napowietrzny przewodnik PE, powiedzmy, przez zwaloną gałąź. Dostawy TT do poszczególnych właściwości są również widoczne w większości systemów TN-CS, w których pojedyncza właściwość jest uważana za nieodpowiednią do dostarczania TN-CS.
• W Australii, Nowej Zelandii i Izraelu używany jest system TN-CS; jednak przepisy dotyczące okablowania stanowią obecnie, że dodatkowo każdy klient musi zapewnić osobne połączenie z ziemią zarówno za pomocą połączenia rur wodociągowych (jeśli metalowe rury wodociągowe wchodzą do lokalu konsumenta), jak i dedykowanego uziomu. W Australii i Nowej Zelandii nazywa się to Multiple Earthed Neutral Link lub MEN Link. Łącznik MEN można zdemontować do celów testowania instalacji, ale podczas użytkowania jest on podłączony za pomocą systemu blokującego (na przykład przeciwnakrętek) lub dwóch lub więcej śrub. W systemie MEN integralność Neutralnego jest najważniejsza. W Australii nowe instalacje muszą również wiązać betonowe zbrojenie fundamentów pod obszarami mokrymi z przewodem uziemiającym (AS3000), zwykle zwiększając rozmiar uziemienia i zapewniając płaszczyznę ekwipotencjalną w obszarach takich jak łazienki. W starszych instalacjach nierzadko spotyka się tylko wiązanie rur wodociągowych i można je tak pozostawić, ale należy zainstalować dodatkowy uziom, jeśli przeprowadzane są jakiekolwiek prace modernizacyjne. Przewód ochronny i przewód neutralny są łączone do momentu rozłączenia przewodu neutralnego odbiorcy (znajdującego się po stronie klienta na złączu neutralnym licznika energii elektrycznej) – poza tym punktem przewód ochronny i przewód neutralny są rozdzielone.

Systemy wysokiego napięcia

W sieciach wysokiego napięcia (powyżej 1 kV), które są znacznie mniej dostępne dla ogółu społeczeństwa, przy projektowaniu systemu uziemienia kładzie się mniejszy nacisk na bezpieczeństwo, a bardziej na niezawodność zasilania, niezawodność ochrony i wpływ na sprzęt w obecności zwarcie. Tylko wielkość zwarć międzyfazowych, które są najczęstsze, jest znacząco uzależniona od wyboru systemu uziemienia, ponieważ ścieżka prądu jest w większości zamknięta przez ziemię. Trójfazowe transformatory elektroenergetyczne WN/SN, zlokalizowane w stacjach rozdzielczych, są najczęstszym źródłem zasilania sieci rozdzielczych, a rodzaj uziemienia ich przewodu neutralnego determinuje system uziemienia.

Istnieje pięć rodzajów uziemienia neutralnego:

• Neutralny z uziemieniem
• Odkopany neutralny
• Uziemiony rezystancyjnie przewód neutralny
  • Uziemienie o niskiej rezystancji
  • Uziemienie o wysokiej rezystancji
• Uziemiony reaktancyjnie
• Korzystanie z transformatorów uziemiających (takich jak transformator zygzak)

Neutralny z uziemieniem

In solidny or bezpośrednio uziemiony punkt neutralny, punkt gwiazdowy transformatora jest bezpośrednio połączony z ziemią. W rozwiązaniu tym przewidziano niskoimpedancyjny tor zamykania prądów ziemnozwarciowych, dzięki czemu ich wielkości są porównywalne z trójfazowymi prądami zwarciowymi. Ponieważ przewód neutralny pozostaje na potencjale blisko ziemi, napięcia w nienaruszonych fazach pozostają na poziomach podobnych do tych sprzed zwarcia; z tego powodu system ten jest regularnie stosowany w sieciach przesyłowych wysokiego napięcia, gdzie koszty izolacji są wysokie.

Uziemiony rezystancyjnie przewód neutralny

Aby ograniczyć zwarcie doziemne, dodatkowa rezystancja uziemienia przewodu neutralnego (NGR) jest dodawana między przewodem neutralnym, punktem gwiazdowym transformatora a masą.

Uziemienie o niskiej rezystancji

Przy niskiej rezystancji zwarcia limit prądu jest stosunkowo wysoki. W Indiach jest on ograniczony do 50 A w kopalniach odkrywkowych zgodnie z przepisami Central Electricity Authority, CEAR, 2010, zasada 100.

Odkopany neutralny

In odkopany, odosobniony or pływający neutralny W systemie, podobnie jak w systemie informatycznym, nie ma bezpośredniego połączenia punktu gwiazdowego (lub innego punktu w sieci) z masą. W rezultacie prądy ziemnozwarciowe nie mają ścieżki do zamknięcia, a zatem mają znikome wartości. Jednak w praktyce prąd zwarciowy nie będzie równy zeru: przewodniki w obwodzie — zwłaszcza kable podziemne — mają wewnętrzną pojemność w stosunku do ziemi, co zapewnia ścieżkę o stosunkowo wysokiej impedancji.

Systemy z izolowanym punktem neutralnym mogą kontynuować pracę i zapewniać nieprzerwane zasilanie nawet w przypadku zwarcia doziemnego.

Obecność nieprzerwanego zwarcia doziemnego może stanowić poważne zagrożenie bezpieczeństwa: jeśli prąd przekracza 4 A – 5 A, powstaje łuk elektryczny, który może się utrzymywać nawet po usunięciu zwarcia. Z tego powodu są one głównie ograniczone do sieci podziemnych i podwodnych oraz zastosowań przemysłowych, gdzie potrzeba niezawodności jest wysoka, a prawdopodobieństwo kontaktu z człowiekiem stosunkowo niskie. W miejskich sieciach dystrybucyjnych z wieloma podziemnymi liniami zasilającymi prąd pojemnościowy może sięgać kilkudziesięciu amperów, stwarzając znaczne zagrożenie dla urządzeń.

Korzyści wynikające z niskiego prądu zwarciowego i ciągłej pracy systemu są następnie równoważone nieodłączną wadą, którą trudno jest wykryć w miejscu zwarcia.