Přehled sítí TN-C, TN-S a TN-C-S
Všechny soustavy TN mají uzemněný bod zdroje a neživé části připojené k tomuto bodu ochranným vodičem. Liší se tím, zda jsou ochranná a nulová funkce vedeny společně vodičem PEN, nebo odděleně vodiči PE a N.
Rozdíl na první pohled
Rozhodující není samotný počet vodičů, ale to, zda jsou ochranná a nulová funkce spojeny, nebo odděleny.
Ochranná i nulová funkce jsou sloučeny v jediném vodiči PEN.
Ochranný vodič PE a nulový vodič N jsou odděleny už od zdroje.
Nejprve je veden PEN, který se v určeném bodě rozdělí na samostatné PE a N.
Odpověď do 30 sekund
TN-C používá společný vodič PEN, který současně plní ochrannou funkci PE a pracovní funkci N. TN-S vede ochranný vodič PE a nulový vodič N odděleně už od zdroje. TN-C-S je kombinace: část soustavy je vedena jako TN-C a v určeném bodě se PEN rozdělí na PE a N; za tímto bodem se již nesmějí znovu spojit.
Při poruše fáze na neživou část teče v soustavě TN poruchový proud přes PE nebo PEN zpět k uzemněnému bodu zdroje. Musí být dostatečně velký, aby ochranný přístroj odpojil poruchu v požadovaném čase. Proudový chránič lze použít až v části se samostatnými vodiči PE a N, nikoli v části s vodičem PEN.
Co znamenají písmena T, N, C a S
Označení soustavy nepopisuje pouze počet vodičů. Vyjadřuje způsob uzemnění zdroje a způsob připojení neživých částí zařízení.
Bod zdroje je uzemněn
Jeden bod napájecí soustavy je přímo spojen se zemí, obvykle nulový bod zdroje.
Neživé části ke zdroji
Neživé části jsou ochrannými vodiči spojeny s uzemněným bodem zdroje.
Combined – společně
Ochranná a nulová funkce jsou sloučeny v jediném vodiči PEN.
Separate – odděleně
Ochranná funkce je ve vodiči PE a pracovní nulová funkce ve vodiči N.
Společný princip všech soustav TN
Všechny tři varianty používají ochranné opatření automatické odpojení od zdroje. Základní ochranu zajišťuje zejména izolace, kryty nebo přepážky. Ochranu při poruše tvoří ochranné uzemnění, ochranné pospojování a automatické odpojení.
Vznikne-li porucha mezi fázovým vodičem a kovovým krytem spotřebiče třídy I, uzavře se poruchová smyčka. Proud teče z fáze do místa poruchy, přes neživou část a vodič PE nebo PEN zpět k uzemněnému bodu zdroje a přes vinutí zdroje znovu do fázového vodiče. Ochranný přístroj musí poruchu odpojit dříve, než nebezpečné dotykové napětí působí nepřípustně dlouho.
Zs × Ia ≤ U0
Zs je impedance poruchové smyčky, Ia proud vyvolávající odpojení v požadované době a U0 jmenovité napětí vodiče vedení proti zemi.
Rychlé srovnání TN-C, TN-S a TN-C-S
| Vlastnost | TN-C | TN-S | TN-C-S |
|---|---|---|---|
| Ochranná a nulová funkce | Společně ve vodiči PEN. | Odděleně: PE a N od zdroje. | Nejprve PEN, potom rozdělení na PE a N. |
| Běžné třífázové vedení s potřebou N | L1, L2, L3, PEN | L1, L2, L3, N, PE | Před rozdělením čtyři vodiče, za rozdělením pět vodičů. |
| Pracovní proud | U jednofázových a nesymetrických zátěží teče vodičem PEN. | Teče vodičem N, pokud jej obvod potřebuje. | Před rozdělením PEN, za rozdělením N. |
| Proud v ochranném vodiči za normálního provozu | PEN běžně vede pracovní proud. | PE nemá vést pracovní proud; mohou se objevit pouze unikající nebo filtrační proudy. | V části TN-C vede PEN pracovní proud, v části TN-S jej PE vést nemá. |
| Proudový chránič | V části s PEN se nepoužívá. | Lze použít při správném zapojení aktivních vodičů. | Až za rozdělením PEN na PE a N. |
| Hlavní výhoda | Menší počet vodičů v distribuční části. | Oddělená ochranná a pracovní funkce, vhodné pro RCD a moderní instalace. | Praktický přechod z distribučního TN-C na koncovou instalaci TN-S. |
| Hlavní riziko | Přerušení PEN může vytvořit velmi nebezpečný stav. | Přerušení PE vyřadí ochrannou cestu; přerušení N může způsobit poruchy napětí. | Riziko PEN zůstává v celé části před jeho rozdělením. |
Síť TN-C
V soustavě TN-C je ochranná funkce a funkce nulového vodiče spojena v jediném vodiči PEN. Tento vodič je součástí pracovního obvodu a současně spojuje neživé části s uzemněným bodem zdroje.
Jak teče proud
U jednofázového spotřebiče teče proud fázovým vodičem L do spotřebiče a vrací se vodičem PEN. Vodič PEN proto za normálního provozu vede pracovní proud. Při poruše fáze na kovový kryt se poruchový proud vrací stejným PEN vodičem ke zdroji.
Hlavní omezení
- PEN nesmí být přerušen běžným spínacím nebo odpojovacím přístrojem ani samostatně jištěn.
- PEN se používá pouze v pevných instalacích a musí splnit požadavky na provedení, průřez, spojitost a označení.
- Vodič PEN má z mechanických důvodů minimální průřez 10 mm² Cu nebo 16 mm² Al.
- V části s PEN nelze použít proudový chránič způsobem požadovaným pro ochranu automatickým odpojením.
TN-C se stále vyskytuje v distribučních částech a ve starších instalacích. Není správné automaticky prohlásit každou existující TN-C instalaci za zakázanou; při posouzení se bere v úvahu doba vzniku, tehdejší předpisy, skutečný stav a bezpečnost. Pro nové koncové obvody se však ochranná a nulová funkce běžně odděluje.
Síť TN-S
V soustavě TN-S jsou vodiče PE a N oddělené v celé soustavě od zdroje až ke spotřebiči. PE plní ochrannou funkci, N je pracovním vodičem.
Kudy se vrací proud ke zdroji
U jednofázové zátěže se proud vrací vodičem N. Vodič PE za běžného provozu pracovní proud nepřenáší; může jím téct pouze malý unikající nebo filtrační proud a při poruše poruchový proud.
U třífázového motoru, který nepotřebuje N, se proud uzavírá mezi fázovými vodiči. Okamžité proudy ve fázích vytvářejí společný třífázový obvod a při symetrické zátěži je jejich vektorový součet nulový. Takový motor může mít přívod L1, L2, L3 a PE. Počet čtyř vodičů tedy sám o sobě neznamená TN-C.
Výhody samostatného PE
- Pracovní proud N není veden po ochranných částech instalace.
- Je možné správně použít proudové chrániče.
- Je menší riziko vzniku pracovních proudů v pospojování, konstrukcích a datových stíněních.
- Porucha nebo přerušení N samo o sobě nespojí neživé části s pracovním vodičem; PE zůstává samostatný.
Síť TN-C-S
TN-C-S je nejčastější kombinace obou předchozích způsobů. Od zdroje nebo z distribuční sítě přichází společný vodič PEN. V hlavním rozvaděči, přípojkové skříni nebo jiném určeném místě se rozdělí na samostatný PE a N. Od tohoto bodu pokračuje instalace jako TN-S.
Co se děje v místě rozdělení PEN
Příchozí PEN se připojuje na ochrannou přípojnici nebo svorku a z tohoto bodu se vyvede samostatný N. Konkrétní provedení musí odpovídat dokumentaci, požadavkům na hlavní uzemňovací svorku, průřezy, označení a spojitost ochranné cesty.
- Za místem rozdělení se PE a N vedou odděleně.
- Za tímto bodem se N nesmí znovu spojit s PE.
- Proudový chránič se zapojuje až za rozdělením.
- Přes chránič procházejí všechny příslušné aktivní vodiče, nikoli PE.
Počet vodičů není spolehlivý způsob určení sítě
Pro základní orientaci lze počet vodičů použít, ale konečné určení musí vycházet ze zapojení, dokumentace a návaznosti na zdroj. Stejný počet vodičů může znamenat různé věci.
| Obvod | Možné vodiče | Poznámka |
|---|---|---|
| Jednofázový TN-C | L, PEN | Dva vodiče; ochranná a pracovní funkce jsou společné. |
| Jednofázový TN-S | L, N, PE | Tři vodiče. |
| Třífázový TN-C s potřebou nulové funkce | L1, L2, L3, PEN | Čtyři vodiče. |
| Třífázový TN-S s potřebou N | L1, L2, L3, N, PE | Pět vodičů. |
| Třífázový motor v TN-S bez potřeby N | L1, L2, L3, PE | Také čtyři vodiče, ale nejde o TN-C. |
Rozhodující otázka tedy není jen „kolik vodičů vidím“, ale jakou funkci každý vodič plní a kde jsou ochranná a nulová funkce spojeny nebo odděleny.
Proudový chránič v soustavách TN
RCD porovnává proudy ve všech aktivních vodičích, které procházejí jeho součtovým transformátorem. Za normálního stavu je jejich součet přibližně nulový. Pokud část proudu odteče jinou cestou, například přes PE nebo lidské tělo, vznikne reziduální proud a chránič vypne.
Správné zásady
- V části TN-C s vodičem PEN se RCD nepoužívá.
- V TN-C-S musí být PEN rozdělen před chráničem.
- PE nesmí procházet pracovním pólem chrániče ani být chráničem odpojován.
- Za chráničem nesmí být N propojen s PE ani s nulovým vodičem jiného chrániče.
- Všechny aktivní vodiče jednoho chráněného obvodu musí procházet příslušným chráničem.
Jak se liší typické poruchy a jejich následky
| Porucha | Možný následek | Poznámka pro revizi |
|---|---|---|
| Přerušení PEN | Ztráta pracovní i ochranné funkce, posun potenciálu neživých částí, nebezpečné dotykové napětí. | Zásadní riziko TN-C a části TN-C v TN-C-S; kontrolovat spoje, průřez, svorky a návaznost na MET. |
| Přerušení PE | Spotřebič může dále fungovat, ale při následné poruše izolace chybí účinná ochranná cesta. | Ověřit spojitost ochranných vodičů a ochranného pospojování. |
| Přerušení N | Jednofázová zátěž přestane fungovat; v třífázové soustavě s nesymetrickými zátěžemi může dojít k nebezpečnému posunu napětí. | Kontrola svorek N, společných nulových vodičů a správného přiřazení k RCD. |
| Spojení N a PE za rozdělením | Pracovní proud se rozdělí do ochranných cest, mohou vznikat bludné proudy a nežádoucí vybavování RCD. | Vyhledat nepovolené můstky, společné N za více chrániči a náhodná spojení přes zařízení. |
| Vysoká impedance poruchové smyčky | Poruchový proud nemusí vyvolat odpojení v požadované době. | Změřit Zs, vyhodnotit jištění a podmínku automatického odpojení. |
Požadované odpojení v soustavě TN
Pro běžnou soustavu 230/400 V je u koncových obvodů stanovena maximální doba odpojení podle druhu a proudu obvodu. Pro koncové obvody do 32 A napájející pouze pevně připojené spotřebiče a pro koncové obvody se zásuvkami do 63 A je při U0 230 V obvyklá maximální doba odpojení 0,4 s. Pro distribuční obvody a další obvody, na které se tato tabulková doba nevztahuje, je v TN dovolena doba nejvýše 5 s.
Samotná naměřená impedance smyčky se nehodnotí izolovaně. Musí se porovnat s charakteristikou konkrétního jistícího nebo ochranného přístroje, požadovaným časem odpojení, napětím U0 a podmínkami měření. Při ověřování se zohledňuje i zvýšení odporu vodičů při oteplení a možné kolísání napětí.
Co kontroluje revizní technik
Revizní technik neurčuje soustavu pouze podle barev vodičů nebo podle počtu žil kabelu. Posuzuje celý ochranný systém od zdroje nebo předávacího místa až po koncové obvody.
- Dokumentaci a skutečné zapojení: druh soustavy, místo rozdělení PEN, hlavní uzemňovací svorku a návaznost rozvaděčů.
- Provedení PEN: průřez, označení, mechanickou spolehlivost, nepřerušenost a způsob připojení.
- Oddělení PE a N: zda za místem rozdělení nejsou znovu propojeny a zda nevznikají paralelní cesty pracovního proudu.
- Spojitost ochranných vodičů: PE, ochranné pospojování a připojení neživých částí.
- Impedanci poruchové smyčky: zda jištění odpojí poruchu ve stanoveném čase.
- Proudové chrániče: zapojení, přiřazení N, vybavovací proud a čas, nepřítomnost spojení N–PE za RCD.
- Označení a svorky: správné barvy, popisy přípojnic, dotažení a stav spojů.
- Uzemnění a pospojování: připojení MET, vstupujících cizích vodivých částí a místního zemniče podle konkrétní instalace.
Nejčastější omyly
„Čtyři vodiče vždy znamenají TN-C.“
Ne. Třífázový motor v TN-S může mít L1, L2, L3 a PE, protože nulový vodič nepotřebuje.
„V TN-S se proud vrací ochranným vodičem PE.“
Za normálního provozu ne. U jednofázové zátěže se vrací N, u třífázové zátěže bez N ostatními fázovými vodiči. PE slouží především pro ochranu při poruše.
„Po rozdělení PEN lze N a PE někde znovu propojit.“
Ne. Za konkrétním bodem rozdělení musí zůstat oddělené. Opětovné spojení vytváří nebezpečné paralelní cesty.
„Když je instalován proudový chránič, není důležitá poruchová smyčka.“
Není to pravda. Musí se posoudit celý ochranný systém, včetně spojitosti PE, ochrany před nadproudem, podmínek odpojení a správného zapojení RCD.
„Místní zemnič nahradí přerušený PEN.“
Ne. Uzemnění a pospojování mohou omezit následky a stabilizovat potenciály, ale nejsou náhradou za spolehlivý vodič PEN a nelze na ně spoléhat jako na jedinou cestu pracovního nebo poruchového proudu.
Praktický příklad: rodinný dům napájený čtyřvodičovým přívodem
Do hlavního rozvaděče domu přicházejí vodiče L1, L2, L3 a PEN. Tato část je TN-C. V hlavním rozvaděči se PEN připojí na ochrannou přípojnici, naváže se na hlavní uzemňovací svorku a rozdělí se na PE a N. Za rozdělením jsou zásuvkové a světelné obvody vedeny s oddělenými vodiči PE a N a jsou chráněny příslušnými proudovými chrániči. Celá soustava se proto označuje TN-C-S.
Pokud by někdo v podružném rozvaděči za proudovým chráničem znovu spojil N s PE, část pracovního proudu by tekla ochrannými vodiči a pospojováním. Chránič by mohl vybavovat, na vodivých částech by vznikaly rozdíly potenciálů a ochranný systém by již neodpovídal správnému provedení TN-S.
Jak odpovědět u ústní zkoušky
„Soustava TN má jeden bod zdroje přímo uzemněný a neživé části jsou s tímto bodem spojeny ochrannými vodiči. V TN-C jsou ochranná a nulová funkce sloučeny ve vodiči PEN. V TN-S jsou PE a N odděleny v celé soustavě. V TN-C-S je část vedena jako TN-C a v určeném bodě se PEN rozdělí na PE a N; za rozdělením už se nesmějí spojit. Při poruše teče proud přes PE nebo PEN zpět ke zdroji a musí vyvolat automatické odpojení. RCD lze použít pouze v části s oddělenými PE a N.“
Dobrá doplňující věta je: „TN-S nemusí být vždy pětivodičová, protože třífázový motor bez potřeby nulového vodiče může mít L1, L2, L3 a PE.“
Mini test
1. Který vodič v TN-C plní dvě funkce?
PEN. Plní ochrannou funkci PE a pracovní funkci N.
2. Může být RCD zapojen před rozdělením PEN?
Ne. RCD se v TN-C části s PEN nepoužívá; musí být až za rozdělením na PE a N.
3. Kudy se vrací proud od jednofázového spotřebiče v TN-S?
Vodičem N. PE je ochranný vodič a běžný pracovní proud jím téct nemá.
4. Je čtyřžilový přívod vždy TN-C?
Ne. Třífázový motor bez N může mít v TN-S vodiče L1, L2, L3 a PE.
5. Co se nesmí udělat za místem rozdělení PEN?
Znovu spojit PE a N.
6. Co ověřuje měření impedance poruchové smyčky?
Zda při poruše vznikne proud dostatečný k automatickému odpojení ochranným přístrojem v požadované době.
7. Proč je přerušení PEN zvlášť nebezpečné?
Protože se současně přeruší pracovní i ochranná funkce a neživé části se mohou dostat na nebezpečný potenciál.
Časté otázky
Jaký je hlavní rozdíl mezi TN-C, TN-S a TN-C-S?
V TN-C jsou ochranná a nulová funkce spojeny ve vodiči PEN. V TN-S jsou PE a N oddělené v celé soustavě. TN-C-S začíná společným PEN a v určeném místě přechází na oddělené PE a N.
Může být proudový chránič použit v síti TN-C?
V části s vodičem PEN ne. V TN-C-S lze RCD použít až za místem rozdělení PEN na PE a N. PE chráničem neprochází.
Je síť TN-S vždy pětivodičová?
Ne. Pět vodičů je potřeba u třífázového obvodu, který potřebuje N. Motor bez potřeby N může mít L1, L2, L3 a PE.
Kudy se v TN-S vrací pracovní proud?
U jednofázové zátěže vodičem N. U třífázové zátěže bez N se proud uzavírá mezi fázemi. PE není běžnou cestou pracovního proudu.
Lze po rozdělení PEN znovu spojit PE a N?
Ne. Za konkrétním bodem rozdělení musí být oba vodiče oddělené. Spojení N–PE by vytvořilo paralelní cesty proudu a mohlo narušit funkci RCD.
Co je největším rizikem vodiče PEN?
Přerušení nebo vadný spoj. Vodič současně zajišťuje ochrannou i pracovní funkci, proto může porucha ohrozit všechny připojené neživé části.
Vrací se poruchový proud v TN zemí?
Hlavní zamýšlená cesta vede přes PE nebo PEN zpět k uzemněnému bodu zdroje. Zemniče a pospojování jsou důležité, ale zemina nemá nahrazovat ochranný vodič.
Normativní opora a související dokumenty
- ČSN 33 2000-1 ed. 2 – základní hlediska, stanovení základních charakteristik a označení způsobů uzemnění sítí.
- ČSN 33 2000-4-41 ed. 3 – ochrana před úrazem elektrickým proudem a automatické odpojení od zdroje.
- TNI 33 2000-4-41 – komentář k použití ČSN 33 2000-4-41 ed. 3.
- ČSN 33 2000-5-54 ed. 3 – uzemnění a ochranné vodiče, včetně požadavků na PEN.
- ČSN 33 2000-6 ed. 2 – ověřování a revize elektrických instalací.
Článek je studijní výklad. Pro návrh, montáž, revizi a posouzení konkrétní instalace je nutné pracovat s úplným aktuálním zněním příslušných norem, dokumentací zařízení a podmínkami provozovatele distribuční soustavy.