Często pojawia się pytanie, czy w danym układzie sieci (TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT) można instalować trójfazowe falowniki fotowoltaiczne. Niniejszy artykuł charakteryzuje rodzaje układów sieciowych i podpowiada, czy nadają się do podłączenia falowników, a jeśli tak, to na jakich warunkach.
Niniejszy wpis powstał na bazie artykułu Wikipedii “Układy sieciowe“, który jest dostępny pod tym linkiem na licencji CC BY-SA 3.0, i również na tej licencji może być upowszechniany.
Układy sieciowe – podstawowe informacje
Układ sieciowy odnosi się do sieci elektroenergetycznej oraz sposobu połączenia punktu neutralnego transformatora z ziemią i siecią przesyłową. Można powiedzieć, że w praktyce jest to po prostu sposób budowy instalacji elektrycznej. Układy sieciowe mogą mieć różne formy, zależnie np. od wykorzystanych rozwiązań w zakresie m.in. uziemienia i liczby przewodów.
Szczegółowe kwestie są w tym przypadku uregulowane odpowiednimi przepisami, które określają też wymagane normy. Obecnie w Polsce jest to m.in. wielokrotnie nowelizowane rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, gdzie umiejscowiono odniesienia do poszczególnych norm PN-HD i PN-IEC, które dotyczą bezpośrednio elektryki.
Układy sieciowe – podział
Układy sieciowe dzieli się na trzy główne rodzaje – TN, TT i IT.
Układ sieciowy TN wyróżnia się bezpośrednio uziemionym przewodem neutralnym. Części odbiorników w ramach takiej sieci są połączone z tym punktem za pośrednictwem ochronnych przewodów.
Układ sieciowy TT charakteryzuje się uziemionym w bezpośredni sposób przewodem neutralnym, przy czym części przewodzące odbiorników są przyłączone z wykorzystaniem przewodów ochronnych do wspólnego uziomu ochronnego. Uziom ochronny jest w tym przypadku całkiem niezależny elektrycznie względem uziomu roboczego.
Układ sieciowy IT cechuje się tym, że każda część czynna, która jest pod napięciem, jest izolowana od ziemi. W tym układzie punkt kontrolny nie ma połączenia z ziemią lub jest połączony z nią z wykorzystaniem impedancji o znacznej wartości czy też uziemiony poprzez ogranicznik przepięć.
Typy sieci elektrycznych
W układach sieciowych typy uziemienia oraz podłączeń sieci są określone na podstawie standardu PN-IEC 60364. Poza podstawowymi trzema rodzajami połączeń TN, TT i IT, stosowane są również kolejne litery, które oznaczają rodzaj układu ochronnego.
System nazewnictwa oznaczeń określających układy sieciowe oparto na nazwach pochodzących z języka francuskiego:
- T (terre) – ziemia
- N (neutre) – neutralny
- I (isolation) – izolowane
- C (combiné) – wspólny
- S (separé) – rozłączny
Nazwy układów sieciowych obejmują zatem konkretne litery odnoszące się do poszczególnych cech.
Pierwsza litera dotyczy połączenia punktu neutralnego źródła zasilania (generatora/transformatora) z ziemią, gdzie:
- T – punkt neutralny ma bezpośrednie połączenie z ziemią
- I – punkt neutralny jest odizolowany od potencjału ziemi lub jest połączony z uziemieniem pośrednim
Druga litera dotyczy sposobu połączenia z ziemią odbiorników energii elektrycznej, gdzie
- T – bezpośrednie połączenie z ziemią każdego urządzenia oddzielnie
- N – połączenie z ziemią realizowane jest z wykorzystaniem sieci zasilającej
Trzecia i ewentualnie czwarta litera dotyczą rodzaju układu ochronnego, gdzie:
- C – sieć z przewodem neutralno-ochronnym PEN
- S – sieć z niezależnym od przewodu neutralnego N przewodem ochronnym PE (służy wyłącznie do celów ochronnych)
Co warte podkreślenia, w Polsce najczęściej stosowanym układem jest układ sieciowy TN-C.
Układ TN-C
TN-C – to układ uziemiony, w którym połączenie z ziemią jest realizowane z wykorzystaniem sieci zasilającej, a funkcje przewodu ochronnego (PE) i funkcje przewodu neutralnego (N) wypełnia jeden wspólny przewód neutralno-ochronny (PEN).
Układ sieci TN-C jest układem stosowanym bardzo często w XX w., w tym również przez zakłady dystrybucyjne. Obecnie polskie prawo zabrania stosowania tego rozwiązania.
W TN-C wykorzystuje się pojedynczy przewód o funkcji ochronnej i roboczej, czyli PEN. W takim układzie w przypadku uszkodzenia przewodu PEN w efekcie na metalowych obudowach odbiorników w całej instalacji pojawia się pełne napięcie fazowe, co stanowi poważne zagrożenie i jest uważane za główną wadę układów TN-C. Pewne problemy mogą też wynikać z pojawiania się napięcia wobec ziemi, spowodowanego asymetrycznością obciążenia faz w instalacji. W konsekwencji dochodzi do przepływu prądu wyrównawczego np. przez ekran kabla sygnałowego, a przy dużych wartościach może dojść nawet do uszkodzenia urządzeń podłączonych do sieci.
Ważne jest również to, że w sytuacji wystąpienia przerw w ciągłości przewodu powstaje ryzyko znacznego zagrożenia porażeniowego. Z tego powodu sieć TN-C może być stosowana wyłącznie przy ułożeniu przewodów na stałe, podczas gdy przekrój przewodów PEN nie powinien być mniejszy niż 10 mm² Cu albo 16 mm² Al. Układu TN-C nie powinno się stosować, jeśli przekrój przewodów jest mniejszy od podanych wartości, a także przy instalacjach odbiorników ręcznych i przenośnych. Wtedy dopuszczalne jest tylko wykonanie sieci i instalacji w układach TN-S lub TN-C-S.
Warto pamiętać, że w układach TN-C nie ma możliwości wykorzystania nowoczesnych zabezpieczeń w formie wyłączników różnicowoprądowych.
Układ TN i TN-S
TN – to układ posiadający jeden punkt uziemiony bezpośrednio, gdzie części przewodzące dostępne, czyli m.in. metalowe obudowy odbiorników, są przyłączone do tego punktu poprzez przewody ochronne.
TN-S – to układ z oddzielnym przewodem ochronnym (PE) w całym układzie sieci. Przewód ochronny ma na celu jedynie ochronę urządzeń i nie może być włączany do jakiegokolwiek obwodu prądowego – do tego służy natomiast oddzielny przewód neutralny (N).
Układ sieciowy TN-S jest najczęściej stosowany w domach i mieszkaniach. Zaleca się go do wykonywania w nowobudowanych obiektach mieszkalnych. W tym układzie części normalnie nieprzewodzące są połączone z punktem neutralnym transformatora. Rozdzielenie przewodów na ochronny (PE) i neutralny (N) pozwala na zastosowanie zabezpieczeń różnicowoprądowych. Oddzielne przewody pełnią funkcję ochronną na całej długości układu, a ochrona przed ewentualnym porażeniem jest możliwa dzięki połączeniu wszystkich części przewodzących z bezpośrednio uziemionym punktem układu.
Co istotne, układy TN i TN-S są układami stosowanymi w przypadku sieci niskiego napięcia (do 1 kV).
Układ TN-C-S
TN-C-S – to układ uziemiony, w którym części normalnie nieprzewodzące są połączone z punktem neutralnym transformatora. W układzie tym funkcjonuje częściowo przewód neutralno-ochronny (PEN), z późniejszym rozdzieleniem na przewody ochronny (PE) i neutralny (N).
W praktyce w układzie TN-C-S pierwszą część stanowi układ TN-C (z jednym wspólnym przewodem ochronno-neutralnym), a drugą – układ TN-S (z dwoma oddzielnymi przewodami). Punktem rozdzielenia przewodu PEN na przewody PE i N może być np. złącze lub rozdzielnica główna budynku, a także inne odpowiednie miejsce w danej instalacji elektrycznej. Układy TN-C-S tworzy się zazwyczaj w ramach modernizacji starych instalacji w układzie TN-C i dostosowywania ich do współczesnych standardów.
Przy stosowaniu układów TN-C-S pamiętać trzeba, że rozdział PEN na PE i N wykonać można jedynie wtedy, kiedy przewód PEN ma przekrój co najmniej 10mm2 Cu lub 16mm2 Al. Sam punkt rozdzielenia można także uziemić, ale wtedy konieczne jest wykonanie połączeń wyrównawczych głównych budynku oraz połączenia przewodu PE z główną szyną uziemiającą (GSU).
Układ TT
TT – to układ uziemiony, w którym części nieprzewodzące są uziemione. W tym układzie funkcjonuje jeden punkt bezpośrednio uziemiony, podczas gdy części przewodzące dostępne przyłączone są do wspólnego uziomu ochronnego, który musi być niezależny elektrycznie względem uziomu roboczego.
Układy TT były przez pewien czas stosowane jako rozwiązania dające większe bezpieczeństwo w odniesieniu doinstalacji występujących w obiektach/pomieszczeniach o podwyższonym ryzyku porażenia. Za główną wadę układu TT uznawany jest wymóg zapewnienia niskiej rezystancji uziemienia. Dawniej nie było to dużym problemem, bo dosyć powszechnie stosowano metalowe rury instalacji wodociągowych, czyli elementy dające dobre połączenie z ziemią. Aktualnie jednak powszechnie stosowane są rury PCV, które nie są dobrym rozwiązaniem w kontekście uziemiania instalacji.
Warto pamiętać, że w układzie TT w sytuacji, kiedy części przewodzące dostępne są uziemione indywidualnie, to każdy obwód powinien – z uwagi na kwestie bezpieczeństwa – posiadać własny wysokoczuły wyłącznik różnicowoprądowy.
Układ IT
IT – to układ izolowany, gdzie części normalnie nieprzewodzące są uziemione. Układ IT wyróżnia się tym, że każda część czynna (będąca pod napięciem) jest izolowana od ziemi, a punkt neutralny nie posiada żadnego połączenia z ziemią lub jest połączony z nią poprzez impedancję o bardzo dużej wartości czy ogranicznik przepięć.
Aktualnie układy sieci IT stosowane są nadal w przypadku pewnych specyficznych rozwiązań (np. szpitale), gdy wymagane jest zapewnienie odpowiednio wysokiego poziomu ochrony przed porażeniem. Zgodnie z charakterystyką układu IT, nie ma tutaj bezpośredniej drogi dla prądu zwarciowego. Oznacza to, że w przypadku uszkodzenia izolacji danego urządzenia odbiorczego nie ma ryzyka porażenia prądem, które występuje dopiero w sytuacji drugiego zwarcia następnego urządzenia. Za główną wadę układu IT uważa się wymóg ciągłego monitoringu impedancji danego układu.
Układy tego rodzaju w przypadku prądu przemiennego do 1000 V są uziemiane przez bezpieczniki iskiernikowe, które w trakcie normalnej pracy sieci gwarantują odpowiednią przerwę izolacyjną, lub też poprzez impedancję.
Oznaczenia na schematach:
- L1, L2, L3 (line) – przewody fazowe
- N (neutral) – przewód neutralny
- PE (protection earth) – przewód ochronny
- PEN – przewód ochronno-neutralny
- Odbiornik – w naszym przypadku będzie to urządzenie wytwórcze, czyli falownik
Jak sprawdzić rodzaj sieci elektrycznej?
Rodzaj sieci elektrycznej najłatwiej jest sprawdzić w złączu kablowym albo rozdzielni głównej. Informacje dotyczące układu i rodzaju sieci powinny być również zawarte w dokumentach odnoszących się do warunków przyłączenia prądu. Alternatywnym rozwiązaniem może być poproszenie o przekazanie takiej informacji przez najbliższą elektrownię.
8 komentarzy
Adam Kleniewski
24 maja 2018 at 00:00Witam,
Mam drobną sugestie, dotyczącą schematu układu sieci TT i IT, proponuje pokazać te układy nie na jednym ale na dwóch schematach ponieważ są różnice między nimi. Dodatkowo proponuje napisać kilka słów wyjaśnienia dlaczego dla układów sieciowych IT i TT nie stosuje się falowników Fronius.
Pozdrawiam,
Bartosz Zaręba
12 stycznia 2020 at 21:06Dokładnie schemat dotyczy jedynie układu TT, również przyłączam się do prośby dlaczego falownika nie można zastosować w sieci TT?
lopiola
2 września 2018 at 09:29Czy na pewno nie można stosować falowników Fronius w sieciach TT?
elektryk
15 listopada 2018 at 10:19Podobnie jak przedmówcy proszę o dwa zdania wyjaśnienia, dlaczego tych dwóch sieciach nie wolno stosować falowników Fronius. Jeżeli już powstają takie wpisy, to wiedza w nich przekazywana powinna być kompletna. Pozdrawiam
Bartosz Zaręba
20 maja 2020 at 21:23Witam, tylu ciekawskich a odpowiedzi brak proszę wyjśnić jak jest z tym układem TT. U nas akurat dystrybucja zmienia układ tak aby był tylko TN w całym rejonie mimo ego jest jeszcze sporom miejsc gdzie układ jest TT czy to wyklucza podłączenie falownika??
Michał Trych
16 lipca 2021 at 11:57To i ja się podłączę pod pytanie, może dział techniczny zgłębi temat:) Co w przypadku sieci TT.
Mariusz Wolanin
10 sierpnia 2021 at 21:01Mam sieć TT u klienta, pierwszy raz spotkałem taką sieć, zacząłem już instalację, proszę o informację czy mogę użyć froniusa, czy może ktoś też ma ten problem, może ktoś to już przerobił?
Jacek Gneza
13 września 2023 at 12:48Szanowni Państwo,
Informacje o sieciach TT oraz IT znajdują się na samym końcu tabeli.
Pozdrawiam