Hệ thống phân phối điện hạ áp thường sử dụng loại 3 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây để truyền tải, cấp nguồn cho các thiết bị điện hoạt động, vậy chúng vận hành và có sự khác nhau như thế nào ? Ủy ban Kỹ thuật điện quốc tế (IEC) đã đưa ra các quy định tiêu chuẩn hóa về cách gọi các loại mạng điện mạng điện TT, IT, TN, TN-C, TN-S khác nhau để sử dụng thống nhất.
Các ký hiệu mạng điện như trên sẽ gồm 2, 3 hoặc 4 chữ cái đầu của từ tiếng Pháp như sau:
Ký tự thứ nhất: thể hiện sự liên hệ với đất của điểm trung tính cấp nguồn:
Ký tự thứ hai: thể hiện sự liên hệ với đất của vỏ kim loại thiết bị điện sử dụng:
Ký tự thứ ba: thể hiện sự liên hệ của dây trung tính và dây tiếp đất bảo vệ PE (Protective Earthing)
Tất cả các vỏ kim loại của thiết bị điện được nối với nhau bằng dây PE, dây PE được nối tiếp đất tại nơi sử dụng điện (trong sơ đồ TT & IT) hoặc với điểm trung tính (đã được nối đất) của nguồn (trong sơ đồ TN).
Theo các quy chuẩn thống nhất đã quy định có 3 loại mạng điện TT, IT và TN (trong đó TN được phân ra 3 mức riêng nữa là TN-C, TN-S và TN-C-S).
Như vậy, mạng điện IT có thể gọi chung là mạng trung tính cách ly và tiếp đất bảo vệ tại chỗ.
Trong sơ đồ này dây trung tính không được nối đất hoặc nối qua một trở kháng lớn (hàng ngàn Ohm) ở nguồn cấp điện, các thiết bị điện sử dụng đều được nối đất ở nơi sử dụng cho vỏ hoặc khung kim loại của chúng. Sơ đồ mô phỏng kết nối như hình 1 và 2:
Mạng IT có ưu điểm là đảm bảo cấp điện liên tục cao, nên sử dụng trong các công trình yếu cầu cao về mặt liên tục cung cấp điện, vd: hầm mỏ, bệnh viện. Trong mạng điện IT khuyến nghị không nên có dây trung tính, trừ trường hợp thiết bị sử dụng điện dùng điện áp pha có trung tính.
Mạng điện IT có những ưu nhược điểm sau
Ưu nhược điểm của mạng TT
Phạm vi áp dụng của mạng TT
Mạng TT áp dụng tốt nhất cho các công trình không có sự giám sát kỹ thuật một cách chặt chẽ và có thể phải mở rộng trong tương lai. Trong thực tế mạng TT là đơn giản nhất, áp dụng phổ biến nhất;
Đối với các công trình lấy điện trực tiếp từ lưới phân phối công cộng hạ áp (vd: nhà phố, các cơ sở kinh doanh, sản xuất nhỏ, …): lưới phân phối công cộng hạ áp là lưới 3 pha - 4 dây (3 dây pha + 1 dây trung tính), điểm trung tính của lưới được nối đất trực tiếp nên mạng điện thích hợp nhất để sử dụng là TT.
Như vậy TN là mạng điện trung tính và tiếp đất bảo vệ chung nối đất.
Trong hệ thống điện 3 pha này sẽ gồm 4 đây (3 dây pha L và 1 trung tính N) hoặc 5 dây (có thêm dây PE), trong đó dây trung tính sẽ được nối trực tiếp với hệ thống tiếp đất ở đầu nguồn trước khi cấp cho các thiết bị điện. Dây nối đất bảo vệ PE của vỏ máy sẽ nối dây trung tính.
Mạng điện TN lại chia làm 3 dạng TN-C, TN-S và TN-C-S để áp dụng.
Trong hệ thống điện 3 pha này sẽ gồm 4 đây (3 L + PEN), trong đó dây trung tính sẽ được nối trực tiếp với hệ thống tiếp đất ở đầu nguồn trước khi cấp cho các thiết bị điện. Dây nối đất bảo vệ PE của vỏ máy sẽ được nối tiếp đất tại chổ, đồng thời nối với điểm trung tính, do đó, dây thứ 4 của hệ thống điện vừa làm nhiệm vụ nối đất bảo vệ lẫn trung tính nên được gọi là dây PEN.
Trong mạng điện TN-C, dây PEN cần được nối đất lặp lại càng nhiều càng tốt. Đối với nhà cao tầng, thực tế là không thể thực hiện đuợc việc nối đất lặp lại như trên, thay vào đó việc nối dây PEN với các kết cấu kim loại của công trình, vừa tạo ra mạng liên kết đẳng thế, vừa có tác dụng tương tự như nối đất lặp lại.
Trong mạng điện TN-C có các yêu cầu cấm thực hiện như: không được lắp đặt thiết bị cắt trên dây trung tính, không được sử dụng cho mạng điện tiết diện dây dẫn nhỏ hơn 10mm2 nếu là dây đồng hoặc 16mm2 nếu là dây nhôm, không được sử dụng cho các ổ cắm điện để cắm các dây mềm cung cấp điện cho các thiết bị lưu động.
Trong mạng điện TN-C, khi thiết bị điện làm việc bình thường luôn có dòng điện không cân bằng đi trong dây trung tính và các kết cấu kim loại của công trình, chảy qua các đường ống ga, ống nước .v.v. dẫn đến các hệ quả như: nguy cơ hỏa hoạn cao, các bộ phận kim loại chóng bị ăn mòn điện hóa và gây ra nguồn nhiễu điện từ.
Ưu nhược điểm của mạng điện nối đất TN-C
Phạm vi áp dụng của mạng điện TN-C
Như vậy, Mạng điện TN-S là trung tính nối đất & dây bảo vệ đi riêng
Hệ thống điện 3 pha này sẽ gồm 5 dây (3 L + N + PE), trong đó dây trung tính N và dây bảo vệ PE sẽ được nối đất chung ở đầu nguồn, nhưng 2 dây sẽ đi riêng đến các tải tiêu thụ, vỏ máy của thiết bị điện sử dụng sẽ được nối với dây PE và nối với tiếp đất lân cận (tiếp đất lặp lại). Sơ đồ mô tả kết nối của mạng TN-S như Hình 5.
Như vậy, khi lắp đặt thiết bị chống sét AC dạng dinrail trong tủ điện hoặc tủ chống sét để bảo vệ cho các thiết bị điện và điện tử trong hệ thống, chúng ta cần quan sát và tìm hiểu xem công trình đang sử dụng loại mạng điện nào để từ đó chọn các model phù hợp nhằm tối ưu hóa tác dụng của SPD và đảm bảo an toàn điện tối đa.
>>> xem tiếp: Lựa chọn và lắp đặt thiết bị chống sét theo mạng điện