Apakah hubungan antara terminal bumi / chasis dan transformator utilitas dibangun melalui kabel khusus atau tanah?

Saya mengikuti tutorial tentang transformator catu daya dan pada awalnya saya telah menemukan ilustrasi berikut:

Saya menambahkan nama TG dan HG untuk tanah transformator LV dan tanah lokal di dekat rumah.

Dalam ilustrasi itu tidak jelas bagi saya apakah ada kawat yang sebenarnya antara HG dan TG atau tanah membuat koneksi.

Pertanyaan saya adalah: dalam sistem tenaga modern apakah akan ada kawat aktual antara TG dan HG atau apakah tanah itu sendiri yang menyediakan jalannya?

Ada lebih dari satu cara untuk menguliti kucing ini, bahkan hingga hari ini

Walaupun ada standar global untuk sistem pembumian induk, tepatnya IEC 60364, itu tidak menetapkan satu cara pembumian induk tunggal. Sebagai gantinya, ia mendefinisikan tiga cara dasar untuk melakukan fungsi pembumian induk, dan membaginya menjadi tiga subkategori:

• Terra-Terra (TT)
• Isolasi-Terra (IT)
• Terra-Network (TN):
  • Gabungan (TN-C)
  • Terpisah (TN-S)
  • Gabungan / Terpisah (TN-CS)

Selain itu, impedansi pembumian digunakan dalam beberapa aplikasi, bukannya kawat padat dari titik pembumian ke elektroda pembumian. Perangkat keras khusus untuk pendeteksian dan pembersihan kesalahan (seperti pendeteksi gangguan pembumian atau perangkat perlindungan gangguan arus-sisa / pembumian) juga mungkin diperlukan, tergantung pada sistem.

Kami sekarang akan membahas sistem ini pada gilirannya, dimulai dengan sistem TT, karena itulah yang digambarkan oleh ilustrasi Anda. Perlu diingat bahwa tidak ada Satu Cara Sejati - setiap sistem memiliki kelebihan dan kekurangan, dan standar lokal bervariasi.

Terra-Terra (TT) - semua orang mendapatkan bumi mereka sendiri

Ilustrasi Anda, yang direproduksi di atas, menggambarkan sistem pentanahan Terra-Terra (TT), di mana setiap konsumen (struktur pengumpanan) dalam sistem memiliki elektroda pembumian lokal sendiri, tanpa koneksi logam ke sistem pembumian utilitas. Karena kenyataan bahwa kotoran adalah konduktor listrik yang buruk dibandingkan dengan tembaga, menggunakan sistem TT memerlukan perangkat arus sisa untuk digunakan sebagai pemutus / perlindungan utama pada konsumen (unit konsumen atau switchgear utama), yang membuatnya tidak praktis hingga sekitar 50 tahun yang lalu ketika RCD mulai tersedia secara luas.

Namun, itu memang memiliki beberapa keuntungan ketika datang untuk mengendalikan kebisingan yang dilakukan memasuki jaringan, yang membuatnya menarik untuk telekomunikasi dan pabrik komputasi skala besar. Ini juga dapat ditemukan di lingkungan di mana integritas jalur ikatan logam metalik tidak dapat dijamin, seperti di mana sirkuit luar sering terjadi, meskipun beberapa standar lokal (seperti di Amerika Utara) melarang sistem pembumian ini, sementara yang lain (seperti di Jepang) , Denmark, dan Perancis) sangat mendukungnya.

Terisolasi-Terra (IT) - lihat bu, tidak ada bumi!

Sebenarnya tidak ada yang dibutuhkan dalam teori kelistrikansirkuit listrik untuk dihubungkan ke bumi sendiri - jika tidak, Anda tidak akan dapat menyambungkan laptop Anda ke soket di pesawat terbang untuk mengisi daya! Beberapa instalasi listrik tetap juga menghilangkan koneksi elektroda pembumian ke titik pembumian listrik, seperti yang digambarkan di atas, dan menggunakan apa yang disebut sistem pembumian TI (atau "sistem tidak berbelok" dalam bahasa Amerika Utara) sebagai hasilnya. Ini biasa terjadi di area proses industri berkelanjutan di mana keandalan tinggi diperlukan, atau untuk memberikan perlindungan ekstra terhadap guncangan di tempat-tempat seperti ruang operasi, karena kesalahan pertama dalam sistem TI tidak mengakibatkan arus yang mengalir melalui gangguan dalam situasi yang ideal. (Dengan kata lain, jika Anda menyodok sistem yang dibumikan-IT, Anda akan menjadi pepatah "merpati pada kabel listrik", sampai seseorang menusuknya pada saat yang sama.)

Alih-alih RCD untuk mendeteksi dan memutuskan kesalahan pembumian, sistem TI menggunakan detektor pembumian (alat pemantau isolasi) yang membunyikan alarm untuk operator jika gangguan pembumian terdeteksi pada jaringan. Hal ini memungkinkan untuk proses shutdown tertib dalam proses industri yang berkelanjutan, atau untuk mencari kesalahan terjadi saat proses "hidup". Namun, itu memerlukan prosedur khusus untuk memastikan bahwa kesalahan pertama ditemukan dan dibersihkan sebelum kesalahan kedua diperkenalkan, karena kesalahan kedua akan menyebabkan arus gangguan mengalir melalui kedua kesalahan, kesalahan pertama menggantikan elektroda pembumian. Selain itu, tegangan lebih transien yang lebih tinggi pada sistem TI menempatkan lebih banyak tekanan pada isolasi, meningkatkan risiko kesalahan karena kerusakan isolasi.

Beberapa setup-skala yang lebih kecil (seperti di laboratorium dan tempat kerja) menggunakan trafo isolasi untuk menyediakan lokal IT-dibumikan grid, tanpa perangkat isolasi pemantauan. Hal ini dilakukan untuk memberikan tingkat perlindungan tambahan terhadap goncangan, tetapi, kecuali untuk laboratorium yang bekerja pada elektronik yang direferensikan oleh listrik, sebagian besar telah usang oleh perangkat perlindungan gangguan arus residu / gangguan tanah yang sensitif. Peraturan lokal jarang, jika pernah, mengamanatkan pembumian TI untuk aplikasi sensitif tertentu (seperti daya ke ruang operasi bedah); Namun, itu mungkin diizinkan sebagai warisan instalasi yang lebih tua (Norwegia) atau di bawah pengawasan terlatih di lingkungan industri (Amerika Utara).

Terra-Network - Tolong, semua bumi bersama sekarang

Sistem pembumian terakhir, dan paling umum, yang digunakan adalah sistem pembumian Terra-Network (TN), dalam berbagai rasa. Dalam sistem ini, jalur logam disediakan antara elektroda pembumian utilitas dan elektroda pembumian konsumen, menyediakan pemutusan otomatis yang mudah (melalui perangkat perlindungan arus berlebih sirkuit) dari kesalahan pada pengerjaan logam yang dibumikan sambil menjaga agar tekanan isolasi rendah. Sifat jalur logam ini, bagaimanapun, bervariasi antara subtipe TN pembumian:

• Dalam sistem "gabungan" atau TN-C, elektroda pembumian konsumen terhubung ke kabel netral , dan tidak ada pemutusan pembumian terpisah yang diberikan kepada konsumen, seperti diilustrasikan di atas. Pembumian chasis terhubung ke netral (atau tidak terhubung sama sekali) dalam sistem TN-C, dan tidak ada terminal pembumian terpisah yang disediakan pada wadah dalam sistem ini. Sistem TN-C cukup usang secara universal, karena ketidakmampuan untuk memberikan perlindungan arus residu yang efektif pada jaringan TN-C untuk beberapa kelas kesalahan serta bahaya pecahnya gabungan bumi / pose konduktor netral. Akibatnya, mereka hanya dipandang sebagai warisan dari instalasi yang lebih tua (khususnya di Amerika Utara, di mana instalasi yang dibuat sebelum tahun 1960-an mungkin tidak memiliki ikatan bumi pelindung yang efektif apa pun).

• Kebalikan dari sistem TN-C adalah sistem pembumian "terpisah" atau TN-S, di mana ikatan netral-bumi dilakukan di ujung utilitas layanan, dengan bumi pelindung terpisah dan konduktor netral yang diangkut jauh dari utilitas untuk konsumen, dan elektroda bumi konsumen yang terhubung ke bumi pelindung yang masuk, seperti yang terlihat di atas. Hal ini menimbulkan biaya tambahan untuk utilitas dalam beberapa kasus, dan juga memiliki risiko bahwa pembumian pelindung dalam layanan utilitas dapat gagal secara diam-diam dan membuat pengguna tidak terlindungi dari guncangan, tetapi menyediakan koneksi yang relatif rendah ke bumi melalui kabel listrik. Namun, sebagai akibat dari biaya dan risiko yang timbul, pembumian TN-S yang sebenarnya juga sebagian besar sudah usang, dan umumnya hanya terlihat pada instalasi yang lebih lama, meskipun beberapa lokal (India, tampaknya) masih menggunakannya untuk pekerjaan baru.

• Dimungkinkan juga untuk menggabungkan fitur dari sistem di atas untuk menghasilkan hibrida dari keduanya, yang disebut sistem pembumian TN-CS. Dalam pengaturan seperti itu, arde pelindung dan netral saling terhubung satu sama lain dan ke elektroda arde konsumen di titik hilir utilitas, seperti yang ditunjukkan di atas (juga inilah yang digambarkan oleh jawaban Tweed, juga). Biasanya, titik ini adalah di mana konsumen menerima layanan dari utilitas, berbatasan langsung dengan perangkat keras pengukuran utilitas di unit konsumen utama (panel listrik) atau switchgear utama. Bangunan luar yang disuplai dari panel utama ini mungkin memiliki sistem elektroda pembumian sendiri, tetapi tidakmemiliki koneksi ikatan netral-ke-bumi (kecuali bangunan luar diberi makan TN-C, bukan TN-S, seperti pada instalasi yang lebih tua di Amerika Utara). Sebagai hasil dari biaya rendah dan sifat keamanan yang relatif baik (baik pemutusan otomatis dan deteksi arus sisa bekerja dengan baik, dan kerusakan pada kabel utilitas tidak akan menimbulkan bahaya kejutan dalam instalasi konsumen), ini adalah bentuk paling umum dari pembumian TN, dan digunakan (dan diberi mandat dalam pekerjaan baru) di sebagian besar tempat di mana sistem TN digunakan (seperti Amerika Utara, Australia, Selandia Baru, dan Israel, serta bagian Eropa yang tidak menggunakan TT pembumian sebagai gantinya).

Pembumian impedansi - titik setengah antara "bumi" dan "tidak ada bumi"

Di beberapa lingkungan, diinginkan untuk mengontrol besarnya arus gangguan pembumian untuk alasan keamanan atau keandalan. Akibatnya, pembumian impedansiskema terlihat dalam beberapa aplikasi, di mana resistor atau koil terhubung antara titik pembumian jaringan listrik dan elektroda pembumian. Praktik ini membatasi besarnya baik arus gangguan dan tegangan lebih transien ke nilai yang lebih masuk akal untuk aplikasi yang digunakan, dan juga memungkinkan pemutusan arus sisa untuk digunakan secara wajar; Namun, itu memerlukan beberapa perawatan yang sama yang dibutuhkan oleh jaringan yang dibumikan IT, dan juga tidak dapat digunakan untuk layanan utilitas umum karena ketidakmampuan untuk memiliki beberapa titik pembumian pada jaringan tersebut. Ini membatasi kegunaannya untuk aplikasi industri dan kelembagaan di mana pelanggan menyediakan transformator mereka sendiri, menyediakan bagian jaringan induk, lengkap dengan titik pembumian, yang sepenuhnya di bawah kendali pelanggan

Gagasan pembumian satu konduktor pada transformator adalah untuk "menetralisirnya" sehingga tegangannya tetap mendekati nol relatif terhadap Bumi. Keuntungannya adalah bahwa sekarang hanya kabel hidup yang membutuhkan sekering untuk membuat sirkuit aman. (Tentu saja, ada skenario di mana sekring pada netral mungkin membuat sirkuit lebih aman.)

Gagasan untuk menyediakan koneksi bumi / tanah di rumah adalah untuk mengikat casing logam atau bagian yang dapat disentuh dari peralatan bertenaga listrik ke Bumi. Dalam hal konduktor hidup menyentuh kasing pembumian, arus besar akan mengalir kembali ke terminal netral transformator tetapi melalui lintasan pembumian. Ini melakukan dua hal:

• Itu membuat tegangan pada case rendah dan mudah-mudahan cukup rendah untuk mencegah kejutan mematikan.
• Jika kontak gangguan resistansi cukup rendah arus gangguan tinggi akan mengalir dan meniup sekering atau pemutus sirkuit.

Pertanyaan saya adalah: dalam sistem tenaga modern apakah akan ada kawat aktual antara TG dan HG atau apakah tanah itu sendiri yang menyediakan jalannya?

Secara umum, tidak, tidak ada kawat bumi kembali. Itu menambah biaya dengan sedikit manfaat.

Kedua. Berikut diagram yang lebih baik:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Sambungan netral (keran tengah transformator) terhubung ke ground di kedua ujung kabel yang membentang di antara kutub dan pintu masuk servis rumah. Ini adalah satu-satunya tempat yang netral terikat ke tanah - setiap tempat lain, mereka dipisahkan secara ketat.

Perhatikan bahwa ini menggambarkan pengaturan khas AS dengan 240V yang terbagi menjadi dua kabel hidup, L1 dan L2. Pengaturan khas Eropa hanya akan menghilangkan L2 (atau dalam hookup 3-fase, tambahkan L3), tetapi yang lainnya tetap sama.

Ditambahkan: Sisi LV transformator kutub dibumikan untuk keselamatan. Tanpa itu, seluruh rangkaian sekunder dapat "mengambang" ke tegangan yang relatif tinggi sebagai akibat dari kopling kapasitif melalui transformator.

Sisi LV didasarkan pada dua tempat untuk redundansi. Keselamatan tidak terganggu jika salah satu koneksi ground rusak karena suatu alasan.

Metode umum dalam perkabelan perumahan di seluruh dunia adalah untuk menghubungkan sistem sebagai "sistem terisolasi" panas dan / atau netral, dengan satu pengecualian utama. Dan kemudian safety earthing datang dengan kabel tambahan. Dalam operasi normal, panas dan netral sepenuhnya terisolasi dari bumi yang aman. Ini hanya berlaku ketika ada sesuatu yang salah.

Ketika terjadi kesalahan, kabel ground memiliki beberapa fungsi.

• itu memberi jalan alternatif kembali ke sumber, untuk mencegah Anda menjadi jalur alternatif.
• jika kesalahan adalah panas ke tanah pendek, itu akan memungkinkan sejumlah besar arus ke rendah, cukup untuk trip perangkat arus lebih - sekering atau pemutus sirkuit.
• jika sirkuit dilindungi RCD, ia memberikan jalur alternatif kembali ke sumber yang mem-bypass RCD, memastikan perjalanan RCD.

Hanya satu masalah. Arus mengalir dalam loop, dan ingin kembali ke sumber, bukan ground. Tanah bukan sumber, netral!

Masukkan ikatan ekuivalen netral-tanah

Ini adalah fitur multi-fungsi lain yang membuat pekerjaan di atas, meskipun itu bukan alasan utama keberadaannya. Itu hati-hati ditempatkan di satu lokasi tertentu, titik layanan listrik pada dasarnya di penutup layanan utama dan sebelum RCD . Anda tidak akan pernah memiliki dua ikatan ekuipotensial dalam suatu layanan, untuk alasan yang sangat bagus.

Dalam kondisi gangguan di atas, ikatan ground-netral ini adalah bagaimana arus gangguan kembali ke sumber. Karena sebelum RCD, arus ini akan memotong dan dengan demikian trip RCD.

Tetapi alasan utamanya adalah untuk "membuat aman" sistem yang terisolasi dengan memberikan konduktor tertentu bias relatif terhadap bumi . Anda tidak ingin dua konduktor Anda mengambang 5000V dan 5230V dari bumi, karena itu akan sangat menuntut isolasi di semua peralatan Anda. Anda tidak ingin ada konduktor yang lebih dari 230V dari bumi, jadi Anda memilih konduktor dan mengikatnya ke bumi.

Dan Anda ingin ini menjadi bumi di dekat Anda . Itu sebabnya setiap bangunan membutuhkan batang pentanahan / pembumian sendiri. Bumi yang berjarak 100m mungkin memiliki potensi yang berbeda.

"Konduktor ground" itu masih merupakan konduktor yang berfungsi, hanya dijamin cukup dekat. Jadi itu mendapat nama khusus: "Netral". Dan ini umumnya dianggap sebagai pengembalian saat ini.

Netral tidak wajib, peralatan US 240V tidak menggunakannya, juga tidak banyak dari Filipina, juga outlet konstruksi Inggris. Semua memiliki ground center, dengan bumi dipatok di tengah antara konduktor dan tidak terhubung ke salah satu. Ini membuat semua konduktor berbahaya, tetapi hanya "setengah berbahaya".

Bagaimanapun, pembumian di kutub bahkan mungkin tidak ada, jika Anda memiliki trafo pasokan di situs Anda. Tetapi dua earthings adalah untuk alasan yang berbeda, atau lebih tepatnya, pelanggan yang berbeda. Yang di kutub adalah untuk mencegah kopling kapasitif atau kebocoran di transformator dari mengambang sekunder hingga tegangan primer. Ini berlaku untuk bumi di kutub. Batang pentanahan Anda di rumah Anda adalah untuk menjaga voltase listrik Anda berada dalam jarak 230V dari pipa air Anda atau benda-benda lainnya yang dibumikan secara alami, untuk menghindari tantangan isolasi pada perangkat tersebut.