Có nhiều hơn một cách để lột da con mèo này, thậm chí cho đến tận ngày nay
Mặc dù có một tiêu chuẩn toàn cầu cho các hệ thống tiếp đất chính, nhưng chính xác, IEC 60364, nó không đặt ra một phương tiện tiếp đất chính nào. Thay vào đó, nó xác định ba cách cơ bản để thực hiện chức năng nối đất chính và chia một cách xa hơn thành ba loại phụ:
- Địa ngục (TT)
- Cô lập-Terra (CNTT)
- Mạng lưới địa ngục (TN):
- Kết hợp (TN-C)
- Riêng (TN-S)
- Kết hợp / riêng biệt (TN-CS)
Hơn nữa, trở kháng nối đất được sử dụng trong một số ứng dụng, thay vì dây rắn từ điểm tiếp đất đến điện cực đất. Phần cứng đặc biệt để phát hiện lỗi và giải phóng mặt bằng (như thiết bị phát hiện sự cố chạm đất hoặc thiết bị bảo vệ sự cố dòng điện / tiếp đất) cũng có thể được yêu cầu, tùy thuộc vào hệ thống.
Bây giờ chúng ta sẽ lần lượt thảo luận về các hệ thống này, bắt đầu với hệ thống TT, vì đó là những gì minh họa của bạn mô tả. Hãy nhớ rằng không có One True Way - mỗi hệ thống đều có những ưu điểm và nhược điểm, và các tiêu chuẩn địa phương khác nhau.
Terra-Terra (TT) - mọi người đều có được trái đất của riêng mình
Hình minh họa của bạn, được sao chép ở trên, mô tả hệ thống tiếp địa của Terra-Terra (TT), nơi mọi người tiêu dùng (cấu trúc được cho ăn) trong hệ thống đều có điện cực đất cục bộ riêng, không có kết nối kim loại với hệ thống tiếp địa của tiện ích. Do bụi bẩn là chất dẫn điện tệ so với đồng, sử dụng hệ thống TT đòi hỏi phải sử dụng thiết bị dòng điện dư để ngắt kết nối / bảo vệ chính tại người tiêu dùng (bộ phận tiêu dùng hoặc thiết bị đóng cắt chính), khiến nó không thực tế cho đến khoảng 50 năm trước khi RCD bắt đầu trở nên phổ biến.
Tuy nhiên, nó có một số lợi thế khi kiểm soát tiếng ồn được tiến hành vào lưới điện, điều này làm cho nó trở nên hấp dẫn đối với các nhà máy điện toán viễn thông và quy mô lớn. Nó cũng có thể được tìm thấy trong các môi trường không thể đảm bảo tính toàn vẹn của các đường liên kết đất kim loại, chẳng hạn như các mạch ngoài trời thường xuyên, mặc dù một số tiêu chuẩn địa phương (như ở Bắc Mỹ) đã cấm hệ thống tiếp địa này, trong khi các hệ thống khác (như ở Nhật Bản , Đan Mạch và Pháp) rất ủng hộ nó.
Cô lập-Terra (IT) - nhìn ma, không có trái đất!
Thực tế không có gì trong lý thuyết điện yêu cầumột mạch điện được kết nối với chính trái đất - nếu không, bạn sẽ không thể cắm máy tính xách tay của mình vào ổ cắm trên máy bay để sạc nó! Một số cài đặt nguồn điện cố định cũng bỏ qua kết nối điện cực tiếp đất đến điểm tiếp đất chính, như được mô tả ở trên, và sử dụng hệ thống tiếp đất CNTT (hay "hệ thống không có nền tảng" theo cách nói của Bắc Mỹ). Điều này là phổ biến trong các khu vực quy trình công nghiệp liên tục đòi hỏi độ tin cậy cao hoặc để bảo vệ chống sốc ở những nơi như phòng điều hành, vì lỗi đầu tiên trong hệ thống CNTT không dẫn đến dòng chảy trong lỗi trong tình huống lý tưởng. (Nói cách khác, nếu bạn chọc một hệ thống tiếp đất CNTT, bạn sẽ trở thành câu thành ngữ "chim bồ câu trên dây điện", cho đến khi có người khác chọc nó cùng lúc.)
Thay vì RCD để phát hiện và ngắt kết nối các sự cố chạm đất, hệ thống CNTT sử dụng máy dò đất (thiết bị giám sát cách điện) phát ra âm thanh báo động cho người vận hành nếu phát hiện ra lỗi trái đất trên mạng. Điều này cho phép tắt quy trình có trật tự trong một quy trình công nghiệp liên tục hoặc để phát hiện lỗi xảy ra trong khi quy trình đang "hoạt động". Tuy nhiên, nó đòi hỏi các quy trình đặc biệt để đảm bảo rằng lỗi đầu tiên được tìm thấy và xóa trước khi lỗi thứ hai được đưa ra, vì lỗi thứ hai sẽ khiến dòng điện lỗi chảy qua cả hai lỗi, lỗi thứ nhất thay cho điện cực đất. Hơn nữa, quá áp quá độ cao hơn trên các hệ thống CNTT đặt nhiều áp lực lên vật liệu cách nhiệt, làm tăng nguy cơ lỗi do sự cố cách điện.
Một số thiết lập quy mô nhỏ hơn (như trong phòng thí nghiệm và nơi làm việc) sử dụng máy biến áp cách ly để cung cấp lưới nối đất CNTT cục bộ , không có thiết bị giám sát cách điện. Điều này được thực hiện để cung cấp một mức độ bảo vệ bổ sung chống sốc, nhưng, tiết kiệm cho các phòng thí nghiệm hoạt động trên các thiết bị điện tử tham chiếu chính, đã bị lỗi thời bởi các thiết bị bảo vệ dòng dư / lỗi chạm đất nhạy cảm. Các quy định địa phương hiếm khi, nếu có, bắt buộc phải tiết kiệm tiếp địa CNTT cho các ứng dụng nhạy cảm nhất định (chẳng hạn như cấp điện cho phòng phẫu thuật); tuy nhiên, nó có thể được cho phép như một di sản của các cơ sở cũ (Na Uy) hoặc dưới sự giám sát được đào tạo trong môi trường công nghiệp (Bắc Mỹ).
Mạng lưới Terra - tất cả các trái đất cùng nhau bây giờ, xin vui lòng
Hệ thống tiếp đất cuối cùng và phổ biến nhất đang được sử dụng là hệ thống tiếp đất Terra-Network (TN), với nhiều hương vị khác nhau. Trong các hệ thống này, một đường dẫn kim loại được cung cấp giữa điện cực đất tiện ích và điện cực đất của người tiêu dùng, cung cấp khả năng ngắt kết nối tự động dễ dàng (thông qua thiết bị bảo vệ quá dòng mạch) của các lỗi đối với kim loại nối đất trong khi vẫn giữ ứng suất cách điện thấp. Tuy nhiên, bản chất của con đường kim loại này khác nhau giữa các kiểu con của nối đất TN:
- Trong hệ thống "kết hợp" hoặc TN-C, điện cực đất tiêu dùng được kết nối với dây trung tính và không có kết thúc nối đất riêng biệt nào được cung cấp cho người tiêu dùng, như minh họa ở trên. Trái đất khung gầm được kết nối với trung tính (hoặc hoàn toàn không được kết nối) trong hệ thống TN-C và không có thiết bị đầu cuối tiếp đất riêng biệt nào được cung cấp tại các thùng chứa trong hệ thống này. Tuy nhiên, các hệ thống TN-C khá lỗi thời do không có khả năng bảo vệ dòng dư hiệu quả trên mạng TN-C đối với một số loại lỗi cũng như các mối nguy hiểm trong việc phá vỡ dây dẫn trái đất / trung tính kết hợp. Kết quả là, chúng chỉ được coi là một di sản của các bản cài đặt cũ (đặc biệt là ở Bắc Mỹ, nơi các bản cài đặt được thực hiện trước những năm 1960 có thể không có bất kỳ liên kết bảo vệ trái đất hiệu quả nào).
- Đối diện của hệ thống TN-C là hệ thống tiếp địa "riêng biệt" hoặc TN-S, trong đó liên kết trái đất trung tính được thực hiện ở đầu tiện ích của dịch vụ, với dây dẫn bảo vệ đất và trung tính riêng biệt được mang theo từ tiện ích với người tiêu dùng và điện cực đất tiêu dùng được kết nối với trái đất bảo vệ đến, như đã thấy ở trên. Điều này phải chịu thêm chi phí cho tiện ích trong một số trường hợp và cũng có nguy cơ trái đất bảo vệ trong dịch vụ tiện ích có thể âm thầm thất bại và khiến người dùng không bị sốc, nhưng cung cấp kết nối tiếng ồn tương đối thấp với trái đất thông qua nguồn điện. Tuy nhiên, do chi phí và rủi ro phát sinh, tiếp địa TN-S thực sự cũng phần lớn đã lỗi thời và thường chỉ thấy trong các bản cài đặt cũ, mặc dù một số địa phương (Ấn Độ, rõ ràng) vẫn sử dụng nó cho công việc mới.
- Cũng có thể kết hợp các tính năng của các hệ thống trên để tạo ra sự kết hợp của cả hai, được gọi là hệ thống tiếp đất TN-CS. Trong một thiết lập như vậy, đất bảo vệ và trung tính được kết nối với nhau và với điện cực đất tiêu dùng tại một điểm hạ lưu của tiện ích, như được hiển thị ở trên (đây cũng là câu trả lời của Dave Tweed). Thông thường, điểm này là nơi người tiêu dùng chấp nhận dịch vụ từ tiện ích, ngay lập tức liền kề với phần cứng đo sáng của tiện ích trong một đơn vị tiêu dùng chính (bảng điện) hoặc thiết bị đóng cắt chính. Nhà phụ được nuôi dưỡng từ bảng điều khiển chính này có thể có hệ thống điện cực đất riêng, nhưng sẽ khôngcó một kết nối liên kết trung tính với trái đất (trừ khi nhà phụ đang được cho ăn TN-C thay vì TN-S, như trong các cơ sở cũ ở Bắc Mỹ). Do các đặc tính an toàn chi phí thấp và tương đối tốt của nó (cả ngắt kết nối tự động và phát hiện dòng dư đều hoạt động tốt và thiệt hại cho hệ thống dây điện tiện ích sẽ không gây nguy hiểm sốc trong cài đặt của người tiêu dùng), đây là hình thức nối đất TN phổ biến nhất, và được sử dụng (và bắt buộc trong công việc mới) ở hầu hết các nơi triển khai hệ thống TN (như Bắc Mỹ, Úc, New Zealand và Israel, cũng như các khu vực của Châu Âu không sử dụng tiếp địa TT thay thế).
Tiếp địa trở kháng - một điểm giữa "trái đất" và "không trái đất"
Trong một số môi trường, mong muốn kiểm soát cường độ dòng sự cố trái đất vì lý do an toàn hoặc độ tin cậy. Kết quả là, tiếp đất trở khángsơ đồ được nhìn thấy trong một số ứng dụng, trong đó một điện trở hoặc cuộn dây được kết nối giữa điểm tiếp đất của mạng lưới điện và điện cực đất. Thực tiễn này giới hạn cường độ của cả dòng sự cố và quá điện áp nhất thời ở các giá trị hợp lý hơn cho các ứng dụng được triển khai và cũng cho phép ngắt kết nối dòng điện dư được sử dụng một cách hợp lý; tuy nhiên, nó đòi hỏi một số sự chăm sóc tương tự mà mạng nối đất CNTT yêu cầu và cũng không thể được sử dụng cho dịch vụ tiện ích chung do không thể có nhiều điểm tiếp đất trên mạng như vậy. Điều này giới hạn tiện ích của nó đối với các ứng dụng công nghiệp và tổ chức nơi khách hàng cung cấp máy biến áp của riêng họ, cung cấp một phần mạng chính, hoàn chỉnh với điểm tiếp đất, hoàn toàn dưới sự kiểm soát của khách hàng
