Síť TN-S
Síť s odděleným ochranným vodičem PE a středním vodičem N. Jak funguje ochrana při poruše, proč lze použít proudové chrániče a co musí při revizi skutečně vyhovět.
Odpověď do 30 sekund
TN-S je síť TN, ve které jsou ochranný vodič PE a střední vodič N vedeny samostatně v celé posuzované části soustavy. Jeden bod zdroje, zpravidla uzel transformátoru, je přímo uzemněn a neživé části zařízení jsou s tímto bodem spojeny ochranným vodičem PE.
Při poruše mezi fází a neživou částí teče poruchový proud kovovou smyčkou přes PE zpět ke zdroji. Ochranný přístroj musí obvod automaticky odpojit v předepsané době. Platí základní podmínka Zs × Ia ≤ U0. Protože PE a N jsou oddělené, lze v TN-S používat proudové chrániče.
Co znamená označení TN-S
Označení sítě popisuje vztah zdroje a neživých částí k zemi a také uspořádání ochranných a středních vodičů.
| Znak | Význam | Praktický důsledek |
|---|---|---|
| T | Jeden bod napájecí soustavy je přímo spojen se zemí. | U střídavé sítě jde obvykle o uzel zdroje nebo transformátoru. |
| N | Neživé části instalace jsou ochrannými vodiči spojeny s uzemněným bodem zdroje. | Poruchový proud se vrací ke zdroji převážně kovovou cestou přes PE. |
| S | Ochranná funkce a funkce středního vodiče jsou zajištěny samostatnými vodiči. | PE a N se za místem svého oddělení nesmějí znovu spojovat. |
Vodiče v síti TN-S a jejich úloha
| Vodič | Úloha | Co jím teče | Základní pravidlo |
|---|---|---|---|
| L, L1, L2, L3 | Vodiče vedení, běžně označované jako fázové vodiče. | Provozní proud spotřebiče a při poruše také poruchový proud. | Musí být chráněny proti nadproudu a podle způsobu odpojení také spínány. |
| N | Střední pracovní vodič. | Provozní proud jednofázových spotřebičů a nesymetrie třífázových zátěží. | Nesmí být zaměněn za PE ani za ním vytvářet ochrannou cestu. |
| PE | Ochranný vodič. | Za normálního stavu nemá vést běžný zatěžovací proud; mohou se v něm objevit malé unikající nebo odrušovací proudy. | Musí být spojitý, spolehlivě připojený a v běžné instalaci nesmí být samostatně jištěn ani svévolně přerušován. |
V běžné třífázové instalaci se středním vodičem se proto setkáme s pěti vodiči L1, L2, L3, N a PE. Jednofázový obvod používá L, N a PE. Není však správné učit se, že TN-S musí být vždy pětivodičová: třífázový motor, který nepotřebuje N, může mít přívod L1, L2, L3 a PE. Pracovní proud se uzavírá mezi jednotlivými fázemi; ochranný vodič PE není součástí pracovního obvodu.
Jak funguje ochrana při poruše
Základní ochranu zajišťuje izolace, kryty nebo přepážky. Jestliže však dojde například k poruše izolace a fázový vodič se dotkne kovového krytu spotřebiče třídy I, ochrana musí zabránit tomu, aby na krytu zůstalo nebezpečné napětí příliš dlouho.
- Fázový vodič se spojí s neživou vodivou částí.
- Poruchový proud začne téct přes kovový kryt a ochranný vodič PE zpět k uzemněnému bodu zdroje.
- Nízká impedance poruchové smyčky umožní vznik dostatečně velkého proudu.
- Jistič, pojistka nebo proudový chránič obvod automaticky odpojí.
Podstatné je, že se poruchový proud nevrací pouze neurčitou cestou přes zeminu. Hlavní zpětnou cestu tvoří spojitý ochranný vodič PE. Uzemnění a ochranné pospojování snižují rozdíly potenciálů a zlepšují bezpečnost, ale nemohou nahradit chybějící nebo přerušený PE.
Impedance poruchové smyčky a automatické odpojení
Pro ochranu automatickým odpojením musí být poruchová smyčka natolik nízkoimpedanční, aby ochranným přístrojem protékal proud potřebný k odpojení v požadované době.
Zs je impedance poruchové smyčky, Ia proud zajišťující odpojení ochranného přístroje v požadovaném čase a U0 napětí vodiče vedení proti zemi.
Při vyhodnocení naměřené impedance se zohledňuje skutečnost, že při poruše se vodiče oteplí a jejich odpor vzroste. V praxi se proto používá vztah s koeficientem 1,5:
Zs(m) je naměřená impedance poruchové smyčky. Konkrétní mez se vždy určuje podle použitého ochranného přístroje a požadované doby odpojení.
Typické maximální doby odpojení v instalaci 230/400 V
| Druh obvodu v síti TN | Maximální doba odpojení |
|---|---|
| Koncové obvody do 63 A, pokud obsahují jednu nebo více zásuvek, a koncové obvody do 32 A napájející pouze pevně připojené spotřebiče | 0,4 s |
| Distribuční obvody a ostatní obvody, pro které neplatí kratší čas | nejvýše 5 s |
Uvedené hodnoty odpovídají běžné síti s U0 = 230 V. Pro jiné napěťové hladiny a zvláštní prostory se musí použít příslušné požadavky norem.
Proudový chránič v síti TN-S
TN-S je pro použití proudových chráničů vhodná, protože pracovní proud se vrací vodičem N a ochranný vodič PE je od něj oddělen. Chránič porovnává proudy ve všech pracovních vodičích daného obvodu. Jestliže část proudu odteče jinou cestou, například přes PE nebo přes člověka do země, vznikne reziduální proud a chránič vybaví.
- Přes proudový chránič se vedou všechny pracovní vodiče příslušného obvodu.
- Jednofázově tedy L a N, třífázově L1, L2, L3 a také N, je-li použit.
- Ochranný vodič PE se přes měřicí součet chrániče nevede.
- N za chráničem nesmí být spojen s PE ani s N jiného chrániče.
- Proudový chránič nenahrazuje ochranu proti přetížení a zkratu, pokud ji sám konstrukčně neobsahuje.
Rozdíl mezi TN-S, TN-C a TN-C-S
| Vlastnost | TN-C | TN-S | TN-C-S |
|---|---|---|---|
| Ochranná a střední funkce | Sloučená ve vodiči PEN. | PE a N jsou oddělené v celé posuzované soustavě. | Část vedení používá PEN, který se později rozdělí na PE a N. |
| Proudový chránič | V části TN-C jej nelze správně použít jako ochranu obvodu s PEN. | Lze jej použít. | Lze jej použít až za rozdělením PEN na PE a N. |
| Provozní proud v ochranné cestě | PEN běžně vede pracovní proud. | PE běžný zatěžovací proud vést nemá. | Před rozdělením jej vede PEN, za rozdělením se pracovní proud vrací N. |
| Nejkritičtější závada | Přerušení PEN může přivést nebezpečné napětí na neživé části. | Přerušení PE může zůstat skryté a vyřadit ochranu při poruše. | Přerušení PEN před místem rozdělení má stejné závažné důsledky jako v TN-C. |
| Počet vodičů v běžném třífázovém rozvodu s N | 4: L1, L2, L3, PEN. | 5: L1, L2, L3, N, PE. | 4 před rozdělením, 5 za rozdělením. |
Co se stane při přerušení PE nebo N
| Závada | Provozní projev | Bezpečnostní důsledek |
|---|---|---|
| Přerušený PE | Spotřebič třídy I může dál normálně fungovat, protože jeho pracovní obvod L–N zůstal uzavřen. | Při poruše izolace nemusí vzniknout dostatečný poruchový proud. Kovový kryt může zůstat pod nebezpečným napětím. Jde o skrytou a závažnou závadu. |
| Přerušený N v jednofázovém obvodu | Spotřebič zpravidla přestane fungovat. | PE zůstává oddělený a nemá nahrazovat N. Nebezpečí však může vzniknout při chybných propojeních nebo dalších poruchách. |
| Přerušený N v nesymetrické třífázové síti | Může dojít k posunu uzlu a k výrazně rozdílným napětím na jednofázových spotřebičích. | Hrozí poškození zařízení a vznik dalších nebezpečných stavů. |
| Záměna N a PE | Provozní proud teče ochranným vodičem nebo vodivými částmi. | Nežádoucí dotyková napětí, rušení, nesprávné působení RCD a ztráta správné ochranné funkce. |
Co v síti TN-S ověřuje revizní technik
Revizní technik neposuzuje pouze to, zda jsou v kabelu zelenožlutý a světle modrý vodič. Musí ověřit, že celé ochranné opatření funguje jako soustava.
- Dokumentaci a skutečné provedení: druh sítě, místo uzemnění, rozdělení a vedení PE a N, ochranné přístroje a označení obvodů.
- Prohlídku: správné svorkovnice, oddělení PE a N, značení vodičů, průřezy, připojení neživých částí, pospojování a nepřípustné můstky N–PE.
- Spojitost ochranných vodičů a pospojování: ochranná cesta musí být nepřerušená a mít odpovídající odpor.
- Izolační stav: nesmí existovat nežádoucí spojení mezi pracovními vodiči, ochranným obvodem a zemí.
- Automatické odpojení: měřením impedance poruchové smyčky nebo jiným vhodným postupem se ověří, že ochranný přístroj odpojí ve stanovené době.
- Proudové chrániče: správné zapojení, funkce zkušebního tlačítka a měření vybavovacích parametrů podle požadavků.
- Polaritu, pořadí fází a funkční zkoušky: podle charakteru instalace.
Nejčastější závady v instalaci TN-S
- Opětovné spojení N a PE za místem jejich oddělení.
- Společný střední vodič pro obvody napájené přes různé proudové chrániče.
- Přerušený, nezapojený nebo uvolněný PE v zásuvce, krabici, rozváděči nebo přívodu spotřebiče.
- Záměna vodičů N a PE, případně použití zelenožlutého vodiče jako pracovního vodiče.
- Neživá část spotřebiče třídy I není připojena k ochrannému obvodu.
- Nedostatečná impedance poruchové smyčky, takže jistič nebo pojistka neodpojí včas.
- PE vedený přes spínací nebo odpojovací prvek, který může ochrannou cestu přerušit.
- Chybějící nebo vadné hlavní a doplňující ochranné pospojování tam, kde je požadováno.
Praktický příklad
Pračka třídy ochrany I je připojena vodiči L, N a PE. Za normálního provozu teče proud z L přes spotřebič a vrací se N. PE je připojen ke kovovému krytu, ale běžný zatěžovací proud jím téct nemá.
Při poruše izolace se fáze dotkne krytu. Poruchový proud teče přes kryt a PE zpět ke zdroji. Je-li impedance smyčky dostatečně nízká, vybaví jistič. Je-li obvod chráněn proudovým chráničem, část proudu, která se nevrací přes N, vytvoří reziduální proud a RCD odpojí obvod.
Pokud je PE přerušený, pračka může do okamžiku poruchy fungovat bez jakéhokoli viditelného příznaku. Po poruše izolace však může být její kryt nebezpečný. Proto je měření spojitosti PE zásadní.
Největší chytáky u přezkoušení
- TN-S není automaticky každá část za rozdělením PEN. Celá soustava s předchozí částí TN-C se označuje TN-C-S.
- PE nevede běžný pracovní proud. Malé unikající a odrušovací proudy jsou možné, ale PE nesmí plnit funkci N.
- Přerušení PE nemusí vypnout spotřebič. Právě proto je tato závada obtížně zjistitelná bez kontroly a měření.
- Zemnič není náhradou PE. V síti TN je ochrana založena na spolehlivé kovové poruchové smyčce.
- RCD lze použít jen při správném oddělení pracovních a ochranných cest. N–PE spoj za chráničem je chyba.
- TN-S nemusí být vždy pětivodičová. Počet vodičů závisí také na tom, zda obvod potřebuje N.
- Jistič odpojí pouze tehdy, když vznikne dostatečný poruchový proud. Nestačí tvrdit, že kovový kryt je připojen k PE; musí vyhovět podmínka automatického odpojení.
Vzorová odpověď k ústní zkoušce
„Síť TN-S je síť, ve které je jeden bod zdroje přímo uzemněn a neživé části elektrické instalace jsou s tímto bodem spojeny ochranným vodičem. Ochranný vodič PE a střední vodič N jsou vedeny odděleně. Při poruše mezi fází a neživou částí teče poruchový proud přes PE zpět ke zdroji a ochranný přístroj musí obvod automaticky odpojit v předepsané době. Ověřuje se podmínka Zs × Ia ≤ U0. V síti TN-S lze používat proudové chrániče, protože PE a N jsou oddělené. Revizní technik kontroluje jejich správné vedení, spojitost PE, izolační stav, impedanci poruchové smyčky a funkci ochranných přístrojů.“
Mini test
1. Co vyjadřuje písmeno S v označení TN-S?
2. Proč může být přerušený PE nebezpečný, i když spotřebič funguje?
3. Jaká je základní podmínka automatického odpojení v síti TN?
4. Smí se za proudovým chráničem spojit N s PE?
5. Je přívod L1, L2, L3 a PE k motoru uspořádáním TN-S?
6. Jak se označí soustava, která je k objektu přivedena vodičem PEN a v hlavním rozváděči se rozdělí?
Časté otázky
Co znamená označení TN-S?
T znamená přímo uzemněný bod zdroje, N spojení neživých částí s tímto bodem ochrannými vodiči a S samostatné vedení ochranného vodiče PE a středního vodiče N.
Je síť TN-S vždy pětivodičová?
Ne. Pět vodičů má běžný třífázový rozvod s N. Jednofázový obvod má tři vodiče a třífázový motor bez potřeby N může mít čtyři vodiče L1, L2, L3 a PE.
Smějí se v síti TN-S spojit N a PE?
V místě zdroje jsou funkce vztaženy ke společnému uzemněnému bodu. V instalaci však musí PE a N po svém oddělení zůstat oddělené a nesmějí se znovu spojovat.
Lze v TN-S používat proudové chrániče?
Ano. Všechny pracovní vodiče příslušného obvodu procházejí chráničem, PE nikoli. Za chráničem se N nesmí spojit s PE ani s neutrálem jiného obvodu.
Co se stane při přerušení PE?
Spotřebič může dál fungovat. Při další poruše však nemusí ochranný přístroj včas vypnout a na kovové části se může objevit nebezpečné napětí.
Vrací se poruchový proud přes zem?
Hlavní poruchovou cestu v TN-S tvoří kovový ochranný vodič PE zpět k uzemněnému bodu zdroje. Zemnění je důležité, ale nemá nahrazovat spojitý PE.
Je instalace za rozdělením PEN samostatnou sítí TN-S?
Za rozdělením má vedení uspořádání TN-S. Jestliže však před rozdělením existuje část s PEN, označuje se celá napájecí soustava TN-C-S.
Normativní a právní opora
- ČSN 33 2000-1 ed. 2 – základní hlediska a označování způsobů uzemnění sítí.
- ČSN 33 2000-4-41 ed. 3 – ochrana před úrazem elektrickým proudem, automatické odpojení a požadavky pro sítě TN.
- ČSN 33 2000-5-54 ed. 3 – uzemnění, ochranné vodiče a ochranné pospojování.
- ČSN 33 2000-6 ed. 2 – ověřování elektrických instalací a vyhodnocení měření.
- Nařízení vlády č. 190/2022 Sb. – požadavky na bezpečnost, revize, prohlídky a zkoušky vyhrazených elektrických zařízení.
Technické normy je nutné používat v jejich platném znění a v rozsahu odpovídajícím konkrétní instalaci, vnějším vlivům a použitým ochranným přístrojům.