مروری بر سیستم زمین TNCS

 

ارت یا اتصال زمین، اتصال نقطه خنثی منبع تغذیه به زمین است، می‏توان مهمترین اهداف اتصال زمین تاسیسات و تجهیزات الکتریکی را بصورت زیر بیان نمود:

• به حداقل رساندن شوک الکتریکی برقگرفتگی انسان و سایر موجودات زنده
• جلوگیری از آتش سوزی بدلایل خطاهای الکتریکی مانند نشت برق به بدنه از مسیرهای نامطلوب
• اطمینان از اینکه پتانسل الکتریکی یک هادی حامل جریان برق نسبت بزمین بیش از حد تحمل عایق تجهیزات و کابل‏ها نباشد.

چندین مدل آرایش و پیکربندی اتصال زمین در شبکه‏های برق و مصرف‏ کننده داریم، در اینجا نگاهی به سیستم زمین TNCS خواهیم داشت.

 

سیستم زمین TNCS

در یک سیستم الکتریکی که بر اساس سیستم TNCS آرایش شده است، بخشی که در سمت تامین انرژی قرار دارد، بصورت TNC طراحی می‏‏شود و بخشی که در سمت مصرف کننده قرار می‏گیرد، آرایش TNS دارد، با ترکیب این دو آرایش و در کل شبکه برق از نقطه آغازین تا نقطه انتهایی، آرایش بصورت TNCS خواهد شد، در نتیجه از همینجا می ‏توان به این نتیجه رسید که سیستم زمین TNCS در بسیاری از موارد، خصوصیات مشترکی با  سیستمهای TNC و TNS دارد.

ویژگیهای سیستم TNCS

یک– خط خنثی(نول) به هادی حفاظتی PE متصل می‏شود. هنگامیکه جریان نامتعادل شبکه زیاد باشد، حفاظت تجهیزات الکتریکی تحت تاثیر نقطه خنثی خواهد بود، سیستم TNCS می‏تواند ولتاژ بدنه تجهیزات را نسبت به زمین کاهش دهد، ولی نمی‏تواند بطور کامل آنرا از بین ببرد.

میزان این ولتاژ به مواردی مانند عدم تعادل بار در سیم ها و کابل ها و طول مسیر سیم‏ کشی بستگی دارد. هر چه بار نامتعادل تر باشد و مسیر سیم‏ کشی طولانی‏تر باشد، مسیر حرکت جریان خطا به سمت زمین طولانی‏ تر می‏ شود و همین مساله می‏ تواند باعث خطراتی شود.

در نتیجه جهت کاهش اینگونه مشکلات، نیاز است از افزایش جریان ناشی از عدم تعادل بار، جلوگیری نماییم و خط PE بطور مکرر، زمین شود.

دو– خط PE نمی‏تواند بطور مستقیم به سیستمهای حفاظت از نشتی وارد شود، به این دلیل که محافظ نشتی در انتهای خط باعث تحریک و تریپ محافظ نشتی ابتدای خط می‏شود و باعث قطعی گسترده برق می‏شود.

سه– خط PE فقط و فقط در بخش ورودی شبکه الکتریکی به هادی نول متصل می‏شود و اتصال آنها در هیچ نقطه دیگری جایز نیست.

چهار– در سیستم TNCS، تجهیزات و مصرف‏کننده ها  فقط از خط PE می‏توانند به زمین متصل شوند و اتصال زمین از طریق دیگری جایز نیست.

با برسی بیشتر می‏توان به این نتیجه رسید که سیستم TNCS در واقع همان سیستم TNC است که اصلاحات و تغییراتی بر روی آن انجام شده است ولی مفهوم و نوع عملکرد آنها تقریبا یکسان است

هنگامیکه ترانسفورماتور سه فاز بطور مناسب زمین شده باشد و بارها در حالت تعادل باشند، استفاده از سیستم TNCS می‏تواند گزینه مناسبی باشد ولی از طرف دیگر در بارهای نامتعادل و ترانسفورماتور و پست‏های اختصاصی، استفاده از سیستم TNS گزینه مناسب تری خواهد بود.

 

آرایش سیستم زمین  TNCS

در ابتدای سیستم، یک هادی وظیفه هادی‏های PE و نول (N) انجام می دهد و در واقع PE و N یا هادی هستند ، ولی در ادامه مسیر، این هادی‏ها بطور کامل از یکدیگر مجزا هستند و از هیچ نقطه ای اتصال آنها مجاز نمی باشد. در نتیجه در محل ورود برق به ساختمان، PE و  N به یکدیگر متصل می‏شوند و از آن به بعد، بصورت دو سیم یا دو هادی کاملا مجزا در تمام مسیر به مصرف کننده ها سیم‏کشی می‏ شوند. از این اتصال به همبندی اصلی یاد می شود.

در سراسر شبکه توزیع و تامین برق، هادی خنثی مکررا  زمین می‏ شود، این زمین شدن مکرر باعث می شود که در سیستم زمین TNCS از آن به هادی PME(PROTECTIVE MULTIPLE EARTHING) یاد شود.

 

 

مقایسه سیستم زمین TNCS و TNS

• مهمترین تفاوت این دو سیستم را می‏توان در این نکته بیان نمود که در شبکه زمین TNS مسیری مجزا جهت هادی حفاظتی و هادی نول شبکه از منبع ترانسفورماتور برقرار می ‏شود و در واقع می ‏توان گفت که در سیستم TNS یک مسیر اختصاصی جهت هادی PE در نظر گرفته می‏ شود، در حالیکه در سیستم TNCS این دو هادی از منبع تا محل مصرف‏کننده با هم ترکیب می ‏شوند و در واقع یک هادی وظیفه هادی‏ های PE و N را عهده ‏دار است و این هادی ترکیب شده را PEN می‏نامیم.

در سیستم TNCS در صورتیکه خط اصلی خنثی که در این سیستم همان هادی PEN است، شکسته یا قطع شود، تجهیزات روی آن خط در معرض ولتاژهای خطرناکی نسبت به زمین قرار می‏ گیرند، بنابراین نیاز است الکترودهایی در طول مسیر در نظر گرفته شود تا بتوان به کمک آنها، خطر و خسارت را به حداقل رساند، یعنی نیاز است اتصال زمین‏های مکرر یا همان هادی PME را ایجاد نماییم.

• اجرای سیستم TNCS نسبت به سیستم TNS مقرون بصرفه ‏تر است خصوصا از دید شرکت توزیع برق.
• در صورت بروز خطای زمین در سیستم TNCS، جریان خطا در مقایسه با سیستم TNS بسیار شدیدتر خواهد بود.

مزیت های سیستم زمین TNCS

• اجرای روش TNCS خصوصا از دید شرکت توزیع مقرون بصرفه‏تر است، چراکه هزینه سیم ‏کشی آن پایین تر است و شرکت توزیع موظف است خطوط فاز و نول را به مصرف‏کننده تحویل دهد، در حالیکه در سیستم TNS علاوه بر هادی‏های فاز و نول، هادی PE از منبع ترانس به مصرف‏کننده تحویل می‏شود.
• از آنجا که کابل‏ ها در سیستم TNCS دارای غلاف خارجی کابل هستند، تاثیرات خوردگی کمتری خواهیم داشت.
• سیستم TNCS بدلیل امنیت بالا و سیستم زمین امن ، جهت سیستمهای جریان ضعیف مناسب است.

 

مشکلات سیستم TNCS

• مهمترین مشکل سیستم TNCS امکان قطع هادی حفاظتی مشترک(نول شبکه) می ‏باشد، در این صورت ممکن است شاهد ولتاژهای خطرناکی بر روی بدنه فلزی تجهیزات الکتریکی باشیم که باعث ایجاد شوکهای خطرناک و خسارت های جانی و مالی می‏ شود.
• پیکربندی سیستم TNCS بگونه ‏ای است که اگر هادی PEN قطع شود، جریان الکتریکی مسیر بازگشت خود را از دست می ‏دهد و شاهد افزایش اختلاف پتانسیل نسبت به زمین لوکال و از بین رفتن تعادل شبکه خواهیم بود، این مشکلات در بسیاری موارد می‏ تواند باعث اضافه ولتاژهای خطرناک در خطوط انتقال و در نهایت خسارت به تاسیسات و تجهیزات الکتریکی شود.

 

سخن پایانی

با توجه به خصوصیات سیستم TNCS می توان نتیجه ‏گیری نمود که در برخی از مصرف کننده مانند پمپ بنزین‏ها، ایستگاه‏های گاز، مراکز داده بزرگ، روشنایی پارکها و بیمارستان‏های بزرگ و تخصصی، این سیستم کارایی لازم را ندارد و می‏ تواند خطر آفرین باشد و در این شرایط سیستم زمین TNS مناسب ‏تر و امن‏ تر می ‏باشد.