Rodzaje systemów uziemienia — TT, TN-S, TN-C-S, IT oraz jak dokonać wyboru

Czym jest system uziemienia?

Każdy budynek podłączony do sieci elektrycznej posiada taki system. Każde urządzenie z metalową obudową jest od niego zależne. Gdyby jednak poprosić większość inżynierów o narysowanie z pamięci systemu uziemienia w ich obiekcie, zawahaliby się. System uziemienia — zwany w terminologii północnoamerykańskiej „grounding system” — to celowe połączenie elektryczne między częściami przewodzącymi instalacji a ziemią pod nią. Oba terminy opisują tę samą koncepcję fizyczną: termin „earthing” jest zgodny ze słownictwem IEC, natomiast „grounding” — z konwencją IEEE/ANSI.

Każdy system uziemienia spełnia dwie funkcje, z których obie są równie ważne. Uziemienie ochronne zapewnia bezpieczeństwo ludzi: gdy przewodnik pod napięciem przypadkowo dotknie metalowej obudowy, ścieżka uziemienia kieruje prąd zwarciowy do ziemi, powodując wyzwolenie wyłącznika automatycznego, zanim ktokolwiek ulegnie wypadkowi. Międzynarodowo uznana granica bezpiecznego napięcia dotykowego dla zdrowych osób dorosłych wynosi 50 V prądu przemiennego lub 120 V prądu stałego w przypadku długotrwałego kontaktu, zgodnie z definicją zawartą w normie IEC 60479-1. Po przekroczeniu tego progu prąd przepływający przez ciało ludzkie — zwłaszcza gdy przejdzie 30 mA — może powodować migotanie komór, które jest główną przyczyną zgonów w wypadkach związanych z porażeniem prądem elektrycznym.

Uziemienie funkcjonalne, drugie zadanie, polega na zapewnieniu prawidłowego działania sprzętu. Wrażliwa elektronika wymaga stabilnego napięcia odniesienia. Silniki i napędy potrzebują drogi odprowadzania prądów upływowych. Systemy komunikacyjne wymagają zgodności elektromagnetycznej. Bez odpowiednio zaprojektowanego systemu uziemienia funkcje te ulegają pogorszeniu — lub wręcz przestają działać.

Najważniejszy wniosek płynący z tego artykułu: wybór niewłaściwego typu systemu uziemienia dla danej instalacji to nie tylko rozwiązanie nieoptymalne. Może to sprawić, że budynek będzie miał zabezpieczenia, które zawiodą w momencie, gdy będą najbardziej potrzebne — wyłączniki, które nie zadziałają, obudowy, które pozostaną pod napięciem, a nikt nie będzie o tym wiedział, dopóki nie będzie za późno. Punktem wyjścia jest zrozumienie pięciu typów systemów określonych w normach międzynarodowych.

Klasyfikacja systemów uziemienia według norm IEC — objaśnienie kodów literowych

Każda nazwa systemu uziemienia — TT, TN-S, IT — opiera się na dwuliterowym systemie nazewnictwa określonym przez IEC 60364-1, międzynarodowa norma dotycząca instalacji elektrycznych niskiego napięcia. Naucz się interpretować tę normę, a żadna konfiguracja uziemienia już nigdy nie sprawi Ci kłopotu.

Kod składa się z dwóch pozycji. Każda pozycja odpowiada na jedno pytanie:

W przypadku systemów TN dwa dodatkowe litery określają sposób rozmieszczenia przewodu neutralnego (N) i przewodu ochronnego (PE):

• S (Oddzielnie): Przewody N i PE biegną po dedykowanych, oddzielnych przewodach w całym systemie.
• C (Połączone): N i PE mają wspólny przewód, zwany PEN przewód (uziemienie ochronne + przewód neutralny).

Pięć liter — T, I, N, C, S — w różnych kombinacjach tworzy wszystkie konfiguracje systemów uziemienia uznane przez normy IEC. Należy pamiętać, że pierwsza litera określa od źródła do ziemi związek, a drugi opisuje uziemienie sprzętu związek, a to właśnie ty masz klucz do całej klasyfikacji.

Pięć rodzajów systemów uziemienia

System TN-S (oddzielny przewód neutralny i uziemienie ochronne)

Konfiguracja TN-S jest najbezpieczniejszym wariantem z rodziny TN — i tym zalecanym do wszelkich instalacji, w których priorytetami są bezpieczeństwo i kompatybilność elektromagnetyczna. W systemie TN-S przewód neutralny transformatora jest bezpośrednio uziemiony u źródła, a wydzielony przewód ochronny biegnie oddzielnie od przewodu neutralnego na całej długości — od transformatora aż do każdego odbiornika w instalacji.

Zasada działania układu zabezpieczającego jest prosta: przewód PE stanowi wydzieloną ścieżkę metalową o bardzo niskiej impedancji — zazwyczaj znacznie poniżej 0,5 Ω — w związku z tym każda awaria typu „faza do obudowy” powoduje natychmiastowy przepływ dużego prądu zwarciowego. Prąd ten wyzwala urządzenie zabezpieczające przed nadprądem (MCB lub MCCB) w ciągu milisekund, eliminując zagrożenie, zanim ktokolwiek zdąży dotknąć obudowy pod napięciem.

Istnieje jeszcze jedna, mniej oczywista, ale równie ważna zaleta: prądy powrotne obciążenia pozostają w przewodzie neutralnym i nigdy nie pojawiają się na obudowach urządzeń. To oddzielenie sprawia, że system TN-S jest preferowanym systemem uziemienia w centrach danych, szpitalach i zakładach przemysłowych, gdzie zakłócenia elektromagnetyczne mogą zafałszować wyniki wrażliwych pomiarów lub zakłócić działanie sieci komunikacyjnych.

Norma BS 7671, czyli brytyjskie przepisy dotyczące instalacji elektrycznych, wyraźnie wymaga, aby po rozdzieleniu zasilania przy wejściu do obiektu na przewody N i PE przewód PEN nigdy nie pojawiał się ponownie wewnątrz instalacji odbiorczej. W praktyce większość budynków komercyjnych i przemysłowych w Wielkiej Brytanii oraz w znacznej części Europy jest zasilana wewnętrznie w systemie TN-S.

System TN-C (połączony przewód PEN)

TN-C to system, który normy bezpieczeństwa w dużej mierze pominęły — i to nie bez powodu. W układzie TN-C funkcje przewodu neutralnego i uziemienia ochronnego są połączone w jednym przewodzie PEN na całej długości obwodu, od transformatora aż po każde obciążenie. Nigdzie nie ma oddzielnego przewodu PE.

Korzyść finansowa jest realna: jeden przewód mniej na całej długości trasy oznacza niższe koszty materiałowe i instalacyjne. Jednak profil ryzyka jest poważny. Jeśli ten pojedynczy przewód PEN ulegnie uszkodzeniu w dowolnym miejscu przed miejscem uszkodzenia, każda metalowa obudowa znajdująca się za tym miejscem zostanie podniesiona do napięcie fazowe — nawet 230 V. Każdy, kto dotknąłby jednocześnie uziemionego urządzenia i prawdziwego uziemienia, doznałby porażenia prądem, które mogłoby zakończyć się śmiercią, a urządzenia nadprądowe nie zadziałałyby, ponieważ pętla prądu zwarciowego jest przerwana.

Co gorsza, wyłączniki różnicowoprądowe (RCD) nie mogą działać w systemie czystym TN-C. Wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) działa na zasadzie porównywania prądów fazowego i neutralnego — jednak bez oddzielnego przewodu ochronnego (PE) nie ma czego porównywać. Norma IEC 60364 oraz większość krajowych przepisów dotyczących instalacji elektrycznych obecnie zakazać stosowania instalacji TN-C wewnątrz budynków. Nadal można go spotkać w starszych sieciach dystrybucyjnych, ale w nowych instalacjach został on zastąpiony przez system TN-C-S.

System TN-C-S (wielokrotne uziemienie ochronne / PME)

TN-C-S — znany również jako „Protective Multiple Earthing” (PME) w Wielkiej Brytanii, „Multiple Earth Neutral” (MEN) w Australii i Nowej Zelandii oraz „Multi-Grounded Neutral” w Ameryce Północnej — jest najczęściej stosowanym systemem uziemienia na świecie. Łączy on w sobie oszczędność systemu TN-C po stronie zasilania z bezpieczeństwem systemu TN-S wewnątrz budynku.

Oto jak to działa: dystrybutor energii elektrycznej dostarcza prąd za pomocą połączonego przewodu PEN od podstacji do przyłącza użytkownika. W głównej tablicy rozdzielczej ten przewód PEN jest rozdzielany na dwie oddzielne szyny zbiorcze — jedną dla przewodu neutralnego, a drugą dla uziemienia ochronnego. Od tego punktu rozgałęzienia instalacja działa jako pełny system TN-S, w którym przewody N i PE nigdy nie łączą się ponownie. Kluczowym środkiem bezpieczeństwa jest uziemienie przewodu PEN w wielu punktach wzdłuż trasy dystrybucji — zazwyczaj w odstępach co nie więcej niż 200 metrów — tak, aby nawet w przypadku uszkodzenia styku PEN na wyższym odcinku wzrost napięcia na odsłoniętych elementach metalowych był ograniczony przez pozostałe połączenia uziemiające.

System ten stanowi standardowe rozwiązanie w zakresie zaopatrzenia w energię elektryczną dla gospodarstw domowych i obiektów komercyjnych w Wielkiej Brytanii, znacznej części Europy, Australii oraz wielu krajach azjatyckich. Jednak w niektórych lokalizacjach wyraźnie zabronione przy stosowaniu PME zgodnie z normą BS 7671: tymczasowe instalacje na placach budowy, w marinach, na kempingach dla przyczep kempingowych oraz na stacjach benzynowych. Cechą wspólną tych środowisk jest różnica potencjałów w gruncie — w takich warunkach zwarcie typu PEN może spowodować przepływ niebezpiecznych napięć na rozległych obszarach, gdzie ludzie mają kontakt z prawdziwą uziemieniem.

System TT (lokalna elektroda uziemiająca)

System TT stanowi rozwiązanie awaryjne — a na wielu obszarach wiejskich jest to jedyna opcja. Zarówno obudowa urządzenia źródłowego, jak i obudowa urządzenia odbiorczego są uziemione niezależnie, każda za pomocą własnej, dedykowanej elektrody uziemiającej. Nie ma metalowego przewodu PE biegnącego od transformatora zasilającego do budynku.

Ta niezależność stanowi również główne wyzwanie związane z systemem TT: w przypadku zwarcia fazy do obudowy prąd zwarciowy musi przepłynąć od urządzenia, przez lokalną elektrodę uziemiającą, przez grunt, przez elektrodę uziemiającą po stronie zasilającej i z powrotem do punktu neutralnego transformatora. Gleba na tej ścieżce nie jest przewodnikiem w żadnym praktycznym sensie — impedancja pętli zwarcia doziemnego w systemie TT zazwyczaj wynosi od od 10 Ω do ponad 100 Ω, w zależności od warunków glebowych i jakości elektrod.

Przy napięciu 230 V i rezystancji 10 Ω prąd zwarciowy wynosi zaledwie 23 A — to zdecydowanie za mało, by wyłączyć nawet skromny wyłącznik nadprądowy o prądzie znamionowym 63 A w bezpiecznym czasie. Dlatego właśnie Zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych jest obowiązkowe w systemach TT nie jest to opcjonalne. Podstawowe równanie bezpieczeństwa brzmi:

R_A × I_Δn ≤ 50 V

Gdzie R_A to rezystancja elektrody uziemiającej oraz I_Δn jest znamionowym prądem resztkowym wyzwalającym wyłącznika różnicowoprądowego (RCD). W przypadku wyłącznika RCD o prądzie znamionowym 30 mA rezystancja elektrody uziemiającej może teoretycznie wynosić nawet 1 667 Ω, jednak w praktyce większość inżynierów projektuje z uwzględnieniem 10 Ω lub mniej w celu zapewnienia niezawodnego wyzwalania w każdych warunkach.

Dodatkowy wymóg: gdy odległość między elektrodami uziemiającymi po stronie zasilającej a po stronie odbiorczej przekracza 15 metrów, należy zainstalować urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD), które poradzą sobie z różnicą potencjałów, jaką mogą wywołać przepięcia wywołane wyładowaniami atmosferycznymi między dwoma elektrycznie niezależnymi punktami uziemienia.

System IT (źródło izolowane lub uziemione impedancyjnie)

Ten system informatyczny nie jest przeznaczony do powszechnego użytku. Został stworzony w jednym konkretnym celu: aby zapewnić ciągłość zasilania nawet w przypadku wystąpienia awarii.

W konfiguracji IT przewód neutralny źródła jest albo całkowicie odizolowany od uziemienia, albo podłączony poprzez wysoką impedancję, która ogranicza prąd zwarciowy do wartości pomijalnej. Obudowy urządzeń są uziemione lokalnie. Gdy wystąpi pierwsza awaria izolacji — dotknięcie obudowy przez przewód pod napięciem — prąd zwarciowy jest ograniczony co najwyżej do kilku miliamperów i przepływa wyłącznie przez niewielkie sprzężenie pojemnościowe między przewodami systemu a uziemieniem. Nie ma pętli o niskiej impedancji, która mogłaby wywołać niebezpieczny prąd, więc obwód nie wyłącza się. System nadal działa normalnie, a nikt nie odnosi obrażeń.

Brzmi to idealnie — ale wiąże się to z surowym wymogiem operacyjnym: Urządzenie do monitorowania izolacji (IMD) musi być na stałe podłączony do instalacji. Urządzenie IMD nieustannie mierzy rezystancję izolacji między wszystkimi przewodami pod napięciem a uziemieniem. W momencie wystąpienia pierwszej usterki uruchamia alarm dźwiękowy i wizualny, dając personelowi technicznemu czas na zlokalizowanie i usunięcie usterki, zanim druga usterka na innej fazie spowoduje pełne zwarcie.

Systemy informatyczne stosuje się wszędzie tam, gdzie nieplanowana przerwa w zasilaniu miałaby katastrofalne skutki: w salach operacyjnych szpitali, na oddziałach intensywnej terapii, w kopalniach podziemnych, na statkach na morzu oraz w zakładach chemicznych prowadzących produkcję ciągłą. Kompromis jest realny: większa złożoność projektu, obowiązkowe wyposażenie monitorujące oraz zespół konserwacyjny, który musi niezwłocznie reagować na alarmy IMD. W przypadku większości instalacji komercyjnych i mieszkaniowych systemy IT nie są konieczne — jednak w obiektach o znaczeniu krytycznym są one niezastąpione.

Porównanie systemów uziemienia — zestawienie

Zapoznanie się z pięcioma typami systemów z osobna pozwala lepiej je zrozumieć. Porównanie ich obok siebie pozwala wyrobić sobie opinię. Poniższa tabela porównawcza przedstawia parametry, które mają największe znaczenie przy porównywaniu poszczególnych systemów.

Schemat jest spójny: TN-S to najbezpieczniejszy system do ogólnego zastosowania, ale wiąże się z najwyższymi kosztami materiałów przewodzących. System TN-C-S zapewnia niemal równoważny poziom bezpieczeństwa przy niższych kosztach instalacji i stał się globalnym standardem w sieciach dystrybucyjnych na obszarach miejskich i podmiejskich. System TT stanowi praktyczne rozwiązanie w miejscach, gdzie nie ma uziemienia sieciowego, ale jego działanie zależy całkowicie od niezawodności wyłączników różnicowoprądowych (RCD) oraz jakości gleby. IT to system specjalistyczny — niezrównany pod względem ciągłości zasilania, ale wymagający pod względem projektowania i konserwacji. TN-C należy już do historii.

Jak wybrać odpowiedni system uziemienia

Wybór systemu uziemienia nie jest kwestią estetyczną. Jest to trzyetapowy proces eliminacyjny: odpowiedzi wynikają z wymagań dostawcy energii elektrycznej, rodzaju budynku oraz końcowej listy kontrolnej. Jeśli wykonasz te czynności w niewłaściwej kolejności, ryzykujesz, że zaprojektujesz system, którego w rzeczywistości nie da się zrealizować.

Zacznij od tego, co oferuje Twoja sieć energetyczna

Zanim podejmiesz jakąkolwiek decyzję, sprawdź, co dostawca energii elektrycznej dostarcza do granicy działki. W większości krajów na świecie odpowiedź mieści się w jednym z trzech następujących scenariuszy:

• W mieście lub na przedmieściach, z podziemną lub nowoczesną napowietrzną siecią zasilającą: To narzędzie prawie na pewno zapewnia TN-C-S (PME) podłączenie. Twoim zadaniem jest rozdzielenie przychodzącej linii PEN na oddzielne przewody N i PE w głównej tablicy rozdzielczej oraz poprowadzenie całej instalacji wewnętrznej budynku w systemie TN-S — dokładnie zgodnie z wymogami normy BS 7671 oraz większości europejskich przepisów krajowych.
• Obszary wiejskie lub odległe, gdzie dostępne są wyłącznie linie napowietrzne: Przedsiębiorstwo energetyczne może dostarczać energię elektryczną bez żadnego uziemienia — wystarczą przewody fazowe i neutralne zamontowane na słupach. W takim przypadku, TT to jedyna opcja. Należy zainstalować lokalną elektrodę uziemiającą, dobrać jej rozmiar do warunków glebowych panujących w danym miejscu oraz zabezpieczyć każdy obwód odpowiednio dobranymi wyłącznikami różnicowoprądowymi (RCD).
• Duży teren przemysłowy z własnym transformatorem: To Ty kontrolujesz źródło. Zaprojektuj cały system jako TN-S z obwodu wtórnego transformatora, zapewniając sobie najwyższy możliwy poziom bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej bez konieczności uzależniania się od praktyk uziemiania stosowanych przez dostawców energii elektrycznej.

Jeśli standardowe warunki dostaw obowiązujące w Twoim kraju odbiegają od tych schematów, zasada pozostaje ta sama: dostawca energii określa warunki brzegowe, a projekt systemu musi się do nich dostosować.

Dopasuj system do rodzaju obiektu

Gdy już wiesz, co zapewnia sieć energetyczna, dostosuj system uziemienia do rzeczywistych potrzeb budynku. Różne rodzaje obiektów stawiają zasadniczo odmienne wymagania w zakresie bezpieczeństwa, ciągłości zasilania oraz kompatybilności elektromagnetycznej.

Tabela ta nie stanowi sztywnego ograniczenia — w dużych obiektach często stosuje się kombinację różnych systemów. Obowiązuje zasada, że każdy system musi stanowić kompletną całość pod względem elektrycznym w obrębie swojej strefy, a żaden obwód nie może obejmować dwóch różnych konfiguracji uziemienia.

Sprawdź swój wybór — praktyczna lista kontrolna

Specyfikacja została sporządzona. Zanim zostanie ona sfinalizowana, należy przeprowadzić następujące sześć kontroli:

1. ✓ Czy rodzaj zasilania na granicy terenu faktycznie pozwala na zastosowanie określonego przez Ciebie systemu?
2. ✓ Wyłącznie systemy TT: Czy zweryfikowano rezystancję elektrody uziemiającej (R_A × I_Δn ≤ 50 V) i czy pomiar ten przeprowadza się w najsuchszej porze roku, a nie po deszczu?
3. ✓ Wyłącznie systemy TN-C-S: Czy punkt rozgałęzienia PEN jest wyraźnie oznaczony, a szyny zbiorcze N i PE są trwale oddzielone i nie ma możliwości ponownego połączenia w dalszej części instalacji?
4. ✓ Wyłącznie systemy informatyczne: Czy przewidziano urządzenie IMD wyposażone zarówno w alarm dźwiękowy, jak i wizualny oraz czy istnieje udokumentowana procedura postępowania w przypadku alarmu sygnalizującego pierwszą usterkę?
5. ✓ Czy określono konieczność sprawdzenia ciągłości przewodu PE między każdą rozdzielnicą a każdym obwodem końcowym?
6. ✓ Jeśli w budynku znajduje się sprzęt informatyczny, telekomunikacyjny lub wrażliwy sprzęt elektroniczny, czy wewnętrzna instalacja rozdzielcza jest rzeczywiście typu TN-S (z oddzielnymi przewodami N i PE za głównym przyłączem)?

Projektowanie systemu uziemienia — kluczowe kwestie praktyczne

W przewodniku klasyfikacyjnym znajdziesz informacje, który system wybrać. Z kolei w przewodniku projektowym dowiesz się, czy dany system rzeczywiście będzie działał. O rzeczywistej wydajności systemu uziemienia decydują trzy czynniki, a żadnego z nich nie da się wywnioskować na podstawie dokumentu normatywnego.

Rezystywność gleby a projektowanie elektrod uziemiających

Grunt pod budynkiem nie jest jednorodnym przewodnikiem. Jego oporność właściwa — mierzona w omometrach (Ω·m) — zmienia się o rzędy wielkości w zależności od składu gruntu i jego wilgotności.

Liczby te nie mają wyłącznie charakteru teoretycznego. Obiekt z suchą, piaszczystą glebą o oporności 1 000 Ω·m będzie wymagał systemu uziemienia o długości w przybliżeniu sto razy większy niż ta zmierzona w mokrej glinie przy wartości 10 Ω·m — przy tej samej rezystancji docelowej. Zawsze należy przeprowadzać pomiary na miejscu przy użyciu czteropunktowej metody Wennera i zawsze projektować z uwzględnieniem najsuchszych warunków sezonowych. Rezystywność gleby na głębokości 1 metra może się różnić nawet o współczynnik trzy do jednego między deszczową zimą a suchym latem.

W przypadku pojedynczego pionowego pręta uziemiającego wbitego w jednorodną glebę rezystancja wynosi:

R = (ρ / 2πL) × [ln(8L/d) − 1]

Gdzie ρ to oporność właściwa gleby (Ω·m), L to długość pręta (m), a d to średnica pręta (m). Wzór ten pozwala na uzyskanie informacji, która pozwala zaoszczędzić pieniądze: To głębokość, a nie średnica, ma decydujący wpływ na poprawę wytrzymałości. Podwojenie średnicy pręta powoduje zmianę oporu o najwyżej kilka procent. Podwojenie głębokości wbicia może zmniejszyć opór niemal o połowę. Jeśli jeden pręt to za mało, dodaj kolejne — ale rozstaw je w odległości co najmniej jednej długości pręta. Jeśli zbliżysz je do siebie, ich “strefy oporu” będą się nakładać, przez co drugi pręt będzie znacznie mniej skuteczny niż pierwszy.

Normy, testowanie i weryfikacja

Projekt uziemienia, który na papierze wygląda poprawnie, a w praktyce zawodzi, nie jest poprawny. Testy pozwalają zamknąć ten cykl.

Najważniejsze normy, które warto mieć pod ręką: IEC 60364 seria przeznaczona do instalacji niskonapięciowych, Norma IEEE 80 w zakresie projektowania uziemienia stacji elektroenergetycznych średniego napięcia, BS 7430 praktyczne wskazówki dotyczące instalacji uziemienia oraz IEC 62305 w odniesieniu do wymagań dotyczących uziemienia w ramach ochrony odgromowej.

Najczęściej stosowaną metodą badawczą jest metoda spadku potencjału (trójpunktowa). Sonda prądowa jest wbijana w grunt w odległości co najmniej pięciokrotności przekątnej badanego systemu uziemienia. Sondę potencjałową umieszcza się pomiędzy sondą prądową a elektrodą. Odczyty wykonuje się, gdy sonda potencjałowa znajduje się w punkcie środkowym, a następnie przesuwa się ją o ±10% odległości; jeśli wszystkie trzy odczyty mieszczą się w wąskim przedziale tolerancji, średnia z nich stanowi rezystancję elektrody. Jeśli odczyty się rozchodzą, sonda prądowa znajduje się zbyt blisko — należy zwiększyć odległość i powtórzyć pomiar.

W przypadku jednorodnej gleby, Zasada 62% podaje skrót: należy umieścić sondę potencjałową w odległości 62% od testowanej elektrody do sondy prądowej, a nie 50%. Dokładnie w odległości 62% sonda znajduje się w punkcie o rzeczywistym potencjale zerowym, co zapewnia prawidłowy odczyt już przy pierwszej próbie.

Docelowe wartości rezystancji zależą od konkretnego zastosowania, a nie od jednej uniwersalnej wartości: ≤ 1 Ω w przypadku dużych podstacji i obiektów przemysłowych, ≤ 5 Ω w przypadku budynków komercyjnych oraz ≤ 10 Ω w przypadku instalacji odgromowych. Jeśli wiadomo, że w danym miejscu występują wahania sezonowe, należy przeprowadzić ponowne badanie sześć miesięcy po uruchomieniu instalacji, aby uwzględnić sytuację skrajną o przeciwnym charakterze.

Uziemienie i ochrona przeciwprzepięciowa — pomijany związek

Urządzenie ochrony przeciwprzepięciowej zainstalowane w instalacji o słabym uziemieniu jest jedynie kosztowną ozdobą. Urządzenia SPD działają poprzez odprowadzanie energii przepięcia — pochodzącej z wyładowań atmosferycznych lub zdarzeń przełączających — do ziemi. Każdy om impedancji w torze uziemienia powoduje spadek napięcia na zaciskach urządzenia. W przypadku przebiegu przepięcia trwającego 8/20 μs każdy dodatkowy metr przewodu uziemiającego powoduje wzrost o około 1 kV indukcyjnego spadku napięcia na kiloamper prądu udarowego. Prąd udarowy o natężeniu 10 kA przepływający przez 3-metrowy przewód uziemiający może zwiększyć napięcie, które urządzenie SPD miało ograniczyć, o 30 kV — i właśnie takie napięcie faktycznie dociera do sprzętu.

Rodzaj systemu uziemienia ma bezpośredni wpływ na wymagania dotyczące urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej (SPD). W systemie TT, w którym elektrody uziemiające po stronie zasilającej i po stronie odbiorczej są oddalone od siebie o ponad 15 metrów, urządzenia SPD są obowiązkowe po obu stronach instalacji, aby zapobiec powstaniu łuku elektrycznego w tej szczelinie w wyniku różnic potencjałów wywołanych wyładowaniami atmosferycznymi. Nawet w systemach typu TN, jeśli dodatkowa lokalna elektroda uziemiająca jest zainstalowana w odległości większej niż 15 metrów od elektrody głównej, ochrona przeciwprzepięciowa musi łączyć te dwa punkty uziemienia.

Wniosek praktyczny: projektowanie systemu uziemienia oraz określanie specyfikacji zabezpieczeń przeciwprzepięciowych powinno odbywać się w tej samej fazie projektowania, a nie kolejno. Oba systemy są ze sobą sprzężone elektrycznie, a ich działanie jest nierozerwalnie powiązane. Przy wyborze urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) inżynierowie powinni sprawdzić, czy posiadają one uznane certyfikaty niezależnych jednostek certyfikujących, obejmujące zarówno bezpieczeństwo produktu, jak i jego działanie zgodnie z normami IEC/EN 61643 — gwarantuje to, że łańcuch ochronny od elektrody uziemiającej do zacisku urządzenia pozostaje nienaruszony w warunkach awarii. W przypadku instalacji wymagających certyfikowanych elementów ochrony przeciwprzepięciowej z pełnym zakresem certyfikatów TÜV, CB i CE dla całej gamy produktów SPD, firma LSP zapewnia wsparcie inżynieryjne i dokumentację za pośrednictwem swojego zespołu technicznego pod adresem lsp.global.