Erdungssysteme für elektrische Netze bis und über 1000 V

Für den Betrieb elektrischer Netze gibt es je nach Erdungssystem mehrere Möglichkeiten. Lassen Sie uns kurz die bestehenden Erdungssysteme für elektrische Netze mit einer Spannungsklasse bis und über 1000 V charakterisieren.

Netze mit Spannungsklasse bis 1000 V

TN-C-System

Im Stromnetz dieser Konfiguration ist der Neutralleiter des Versorgungstransformators fest geerdet, d. h. er ist elektrisch mit der Erdschleife der Umspannstation verbunden. Auf der gesamten Länge vom Umspannwerk bis zum Verbraucher sind Neutral- und Schutzleiter in einem gemeinsamen – sogenannten – vereint. PEN-Draht.

Dieses Netzwerk sorgt für die „Neutralisierung“ von Elektrogeräten – es verbindet den Neutral- und Schutzleiter mit dem kombinierten PEN-Leiter. Dieses Netzwerk ist veraltet und wird nur noch in der Industrie und Straßenbeleuchtung eingesetzt.

Das Zurücksetzen von Elektrogeräten im Alltag ist wegen der Gefahr der Entstehung gefährlicher Potenziale an den zurückgesetzten Gebäuden verboten, weshalb ein solches Netz in Altbauten ausschließlich als Zweileiter betrieben wird – es werden nur Neutral- und Phasenleiter verwendet.

TN-C-S-System

Dieses Netzwerk unterscheidet sich vom vorherigen dadurch, dass der kombinierte PEN-Leiter an einer bestimmten Stelle, in der Regel nach dem Betreten des Gebäudes, in einen Neutralleiter N und einen Schutzerdungsleiter PE aufgeteilt wird.

Das TN-C-S-Konfigurationsnetzwerk ist in unserer Zeit das am weitesten verbreitete. Dieses Netzwerk ist eines der empfohlenen Systeme nach PUE und kann in neuen Anlagen umgesetzt werden.

Erdungssystem TN-C:

1 – Erdungsdraht des Nullpunkts (Mittelpunkt) der Stromversorgung, 2 – freiliegende leitende Teile, N – neutraler Arbeitsdraht – neutraler Arbeitsdraht (Neutralleiter), PE – Schutzdraht – Schutzdraht (Erdungsdraht, Nullschutzdraht, Schutzleiter des Potenzialausgleichssystems), PEN – kombinierter neutraler Schutz- und neutraler Arbeitsleiter – kombinierter neutraler Schutz- und neutraler Arbeitsleiter.

TN-S-System

Der Aufbau dieses Stromnetzes unterscheidet sich von den vorherigen dadurch, dass er die Trennung des kombinierten Leiters des Umspannwerks vorsieht, wobei Neutralleiter und Erdleiter über die gesamte Länge der Leitung getrennt sind.

Dieses System wird beim Bau neuer Anlagen verwendet und ist das am meisten bevorzugte System auf dem Markt. Aufgrund der höheren Implementierungskosten (die Notwendigkeit, einen separaten Schutzleiter zu verlegen) wird jedoch häufig das TN-C-S-Konfigurationsnetzwerk bevorzugt.

TN-S-Erdungssystem:

Erdungssystem TN-C-S:

TT-System

Dann Neutralleiter des Leistungstransformators verfügt ebenfalls über eine harte Erdung, aber die Verkabelung des Endbenutzers ist über eine separate Erdungsschleife geerdet, die nicht elektrisch mit dem geerdeten Neutralleiter des Transformators verbunden ist.

Dieses Erdungssystem wird für den Einsatz im Falle eines unbefriedigenden Zustands der Stromnetze empfohlen, bei dem der Betrieb der vorgesehenen Erdung gefährlich sein kann.

Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um TN-C-Netze, bei denen eine Erdung grundsätzlich nicht vorgesehen ist, sowie um TN-CS-Netze, die hinsichtlich der mechanischen Festigkeit des kombinierten Leiters sowie der Vorhandensein seiner mehrfachen Erdung.

TT-Erdungssystem:

1 – Erdungsleiter des Nullpunkts (Mittelpunkt) der Stromversorgung, 2 – freiliegende leitende Teile, 3 – Erdungsleiter freiliegender leitender Teile, N – neutraler Arbeitsleiter – neutraler Arbeitsleiter (Nullleiter), PE – Schutzleiter – Schutzleiter Leiter (Erdungsleiter, neutraler Schutzleiter, Schutzleiter des Potenzialausgleichssystems).

Informationssystem

Die Neutralleiter der Leistungstransformatoren im Netzwerk dieser Konfiguration sind nicht geerdet, d. h. sie sind vom Erdungskreis des Umspannwerks isoliert. Der Schutzleiter kann an die Erdschleife der Unterstation oder direkt beim Benutzer an die vorhandene Erdschleife angeschlossen werden.

IT-Erdungssystem:

1 – Erdungswiderstand des Nullpunkts der Stromversorgung (falls vorhanden), 2 – Erdungsdraht, 3 – freiliegende leitfähige Teile, 4 – Erdungsvorrichtung, PE – Schutzleiter – Schutzleiter (Erdungsleiter, neutraler Schutzleiter, Schutzleiter von des Potenzialausgleichs).

Dieses Erdungssystem wird zur Stromversorgung von Geräten verwendet, an die besondere Anforderungen an Sicherheit und Zuverlässigkeit gestellt werden. Dabei handelt es sich um Räumlichkeiten elektrischer Anlagen von Kraftwerken, Umspannwerken, gefährlichen Industrien, insbesondere der Bergbauindustrie, Sprengräumen usw.

Netze mit einer Spannungsklasse über 1000 V

Elektroinstallationen und Netze der Spannungsklassen 6, 10 und 35 kV funktionieren in den meisten Fällen im isolierten neutralen Modus… Aufgrund der fehlenden Neutralleitererdung ist ein Kurzschluss einer der Phasen gegen Erde kein Kurzschluss und wird durch den Schutz nicht deaktiviert.

Im Falle eines Kurzschlusses im Netzwerk dieser Konfiguration ist dessen kurzfristiger Betrieb in der Regel für die Zeit zulässig, um den beschädigten Abschnitt zu finden und ihn vom Netzwerk zu trennen. Das heißt, bei einem Kurzschluss im Netz mit isoliertem Neutralleiter verlieren die Verbraucher keinen Strom, sondern arbeiten im gleichen Modus weiter, mit Ausnahme der beschädigten Zone, in der ein unvollständiger Phasenmodus beobachtet wird - eine Pause in einer der Phasen.

Die Gefahr dieses Netzes besteht darin, dass sich die Ströme im Falle eines einphasigen Kurzschlusses von der Stelle, an der der Leiter 8 m im Freien und 4 m in Innenräumen fällt, auf die Erde ausbreiten. Eine Person, die in den Ausbreitungsbereich dieser Ströme gerät, wird einen tödlichen Stromschlag erleiden.

Das neutrale Netz von 6 und 10 kV kann geerdet werden spezielle Kompensationsdrosseln und Lichtbogenunterdrückungsspulen zur Kompensation von Erdschlussströmen. Dieses System zur Erdung von Netzen wird bei großen Erdschlussströmen eingesetzt, die für die elektrische Ausrüstung dieser Netze gefährlich sein können.Ein solches Erdungssystem für elektrische Netze wird als resonant oder kompensiert bezeichnet.

Stromnetze der Spannungsklasse 110 und 150 kV verfügen über ein wirksames Erdungssystem. Mit diesem Erdungssystem verfügen die meisten Leistungstransformatoren im Stromnetz über eine solide Neutralleitererdung und einige Transformatoren verfügen über eine Neutralleitererdung durch Ableiter oder Überspannungsableiter... Die selektive Erdung der Neutralleiter verringert sich Kurzschlussströme in elektrischen Netzen.

Als Ergebnis der Berechnungen wird ausgewählt, in welchen Umspannwerken die Neutralleiter der Transformatoren geerdet werden, um einen möglichst effizienten Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten. Die Erdung der Neutralleiter durch Ableiter oder Überspannungsableiter erfolgt zum Schutz der Wicklung der Leistungstransformatoren mögliche Überspannung.

Netze mit einer Spannungsklasse von 220–750 kV arbeiten im fest geerdeten Neutralleitermodus, d. h. in solchen Netzen sind alle Ausgänge der Neutralleiterwicklungen von Leistungstransformatoren und Spartransformatoren elektrisch verbunden Erdschleife des Umspannwerks.