מערכות הארקה לרשתות חשמל עד ומעל 1000V
ישנן מספר אפשרויות להפעלת רשתות חשמל, בהתאם למערכת ההארקה שלהן. הבה נאפיין בקצרה את מערכות ההארקה הקיימות לרשתות חשמל בדרגת מתח של עד ומעל 1000 V.
רשתות בדרגת מתח של עד 1000 V
מערכת TN-C
ברשת החשמל של תצורה זו, המסוף הנייטרלי של שנאי האספקה מקורקע היטב, כלומר, הוא מחובר חשמלית ללולאת האדמה של תחנת המשנה. לאורך כל האורך מתחנת המשנה לצרכן, המוליכים הנייטרליים והמגנים מאוחדים במשותף אחד - מה שנקרא. חוט PEN.
רשת זו מספקת "נטרול" של מכשירים חשמליים - מחברת את המוליכים הנייטרליים והמגנים למוליך ה-PEN המשולב. רשת זו מיושנת ומיושמת רק בתעשייה ובתאורת רחוב.
איפוס מכשירי חשמל בחיי היומיום אסורים בשל הסכנה של יצירת פוטנציאל מסוכן בבניינים המתאפסים, ולכן רשת כזו בבניינים ישנים מופעלת אך ורק כדו-חוטי - רק חוטי ניטרליים ופאזיים משמשים.
מערכת TN-C-S
רשת זו שונה מהקודמת בכך שחוט ה-PEN המשולב מחולק בנקודה מסוימת, ככלל, לאחר הכניסה לבניין - לחוט נייטרלי N וחוט הארקה מגן PE.
רשת התצורה TN-C-S היא הנפוצה ביותר בתקופתנו. רשת זו היא אחת המערכות המומלצות לפי PUE וניתן ליישם במתקנים חדשים.
מערכת הארקה TN-C:
1 - חוט הארקה של האפס (הנקודה האמצעית) של ספק הכוח, 2 - חלקים מוליכים חשופים, N - חוט עבודה ניטרלי - חוט עבודה ניטרלי (ניטרלי), PE - חוט מגן - חוט מגן (חוט הארקה, חוט מגן אפס, חוט מגן של מערכת חיבור שוויון הפוטנציאל), PEN - משולבים מוליכים מגן ניטרליים וניטרליים - משולבים מוליכים מגן ניטרליים ומוליכי עבודה ניטרליים.
מערכת TN-S
התצורה של רשת חשמלית זו שונה מהקודמות בכך שהיא מספקת את ההפרדה של המוליך המשולב של תחנת הכוח, לכל אורך הקו מופרדים המוליכים הנייטרליים והקרקעיים.
מערכת זו משמשת בבניית מתקנים חדשים והיא המועדפת מכולם. אבל בשל העלות הגבוהה יותר של היישום (הצורך למקם מוליך מגן נפרד), רשת תצורת TN-C-S מועדפת לעתים קרובות.
מערכת הארקה TN-S:
מערכת הארקה TN-C-S:
מערכת TT
לאחר מכן שנאי כוח ניטרלי יש גם הארקה קשה, אבל החיווט של משתמש הקצה מוארק על ידי לולאת הארקה נפרדת שאינה מחוברת חשמלית לנייטרלי המוארק של השנאי.
מערכת הארקה זו מומלצת לשימוש במקרה של מצב לא משביע רצון של רשתות החשמל, כאשר פעולת ההארקה המסופקת עלולה להיות מסוכנת.
בעיקרון, מדובר ברשתות TN-C, שבהן לא מסופקת הארקה באופן עקרוני, וכן רשתות TN-CS, שאינן עומדות בדרישות ה-PUE מבחינת החוזק המכני של המוליך המשולב, כמו גם נוכחות של הארקה מרובה שלו.
מערכת הארקה TT:
1 - מוליך הארקה של האפס (נקודת האמצע) של ספק הכוח, 2 - חלקים מוליכים חשופים, 3 - מוליך הארקה של חלקים מוליכים חשופים, N - מוליך עבודה ניטרלי - מוליך נייטרלי עובד (אפס), PE - מוליך מגן - מגן מוליך (מוליך הארקה, מוליך מגן נייטרלי, מוליך מגן של מערכת חיבור שווי הפוטנציאל).
מערכת מידע
הנייטרלים של שנאי הכוח ברשת של תצורה זו אינם מקורקעים, כלומר, הם מבודדים ממעגל ההארקה של תחנת המשנה. ניתן לחבר את מוליך ההארקה המגן ללולאת הארקה של תחנת המשנה או ישירות אצל המשתמש ללולאת הארקה הקיימת.
מערכת הארקת IT:
1 - התנגדות הארקה של האפס של ספק הכוח (אם יש), 2 - חוט הארקה, 3 - חלקים מוליכים חשופים, 4 - התקן הארקה, PE - מוליך מגן - מוליך מגן (מוליך הארקה, מוליך מגן נייטרלי, מוליך מגן של חיבור שווי הפוטנציאל).
מערכת הארקה זו משמשת להנעת ציוד שיש לו דרישות בטיחות ואמינות מיוחדות. מדובר בחצרים של מתקני חשמל של תחנות כוח, תחנות משנה, תעשיות מסוכנות, בפרט תעשיית הכרייה, חדרי פיצוץ וכו'.
רשתות בדרגת מתח מעל 1000 V
מתקני חשמל ורשתות בדרגות מתח 6, 10 ו- 35 קילוואט פועלות ברוב המקרים במצב ניטרלי מבודד... עקב היעדר הארקה נייטרלית, קצר חשמלי של אחד מהפאזות לאדמה אינו קצר חשמלי ואינו מושבת על ידי ההגנה.
במקרה של קצר חשמלי ברשת של תצורה זו, פעולתה לטווח קצר מותרת, ככלל, למשך הזמן כדי למצוא את הקטע הפגוע ולנתק אותו מהרשת. כלומר, בנוכחות קצר חשמלי ברשת עם ניטרלי מבודד, הצרכנים אינם מאבדים כוח, אלא ממשיכים לעבוד באותו מצב, למעט האזור הפגוע, שבו נצפה מצב פאזה לא שלם - הפסקה באחד השלבים.
הסכנה של רשת זו טמונה בעובדה שבמקרה של קצר חשמלי חד פאזי, הזרמים מתפשטים לקרקע מהנקודה שבה המוליך נופל 8 מ' בשטח פתוח ו-4 מ' בתוך הבית. אדם שנופל בטווח ההתפשטות של זרמים אלו יזדעזע אנושות.
הרשת הנייטרלית של 6 ו-10 קילו וולט יכולה להיות מוארקת כורי פיצוי מיוחדים וסלילי דיכוי קשת כדי לפצות על זרמי תקלה באדמה. מערכת זו של רשתות הארקה משמשת בנוכחות זרמי תקלות אדמה גדולים, שעלולים להיות מסוכנים לציוד החשמלי של רשתות אלה.מערכת הארקה כזו לרשתות חשמל נקראת תהודה או מפוצה.
לרשתות חשמל בדרגות מתח 110 ו-150 קילו-וולט יש מערכת הארקה יעילה. עם מערכת הארקה זו, לרוב שנאי הכוח ברשת החשמל יש הארקה נייטרלית מוצקה ולחלק מהשנאים יש הארקה נייטרלית דרך מעצורי או מעצורי מתח... הארקה סלקטיבית של הנייטרלים מפחיתה זרמי קצר חשמלי ברשתות חשמל.
כתוצאה מחישובים, נבחר באילו תחנות משנה יוארקו הנייטרליים של השנאים על מנת להבטיח את הפעולה היעילה ביותר של רשת החשמל. הארקה של הנייטרלים באמצעות מעצורים או בולמי נחשול מתבצעת על מנת להגן על פיתול שנאי הכוח מפני מתח יתר אפשרי.
רשתות בדרגת מתח של 220-750 קילו וולט פועלות במצב נייטרלי מוארק מוצק, כלומר ברשתות כאלה, כל היציאות של הפיתולים הנייטרליים של שנאי כוח ושנאים אוטומטיים מחוברים חשמלית ל לולאת קרקע של תחנת משנה.