Principem automatického odpojení v síti TN jeto, že chráněná neživá část je spojena prostřednictvím ochranného vodiče PE (v síti TN-S) nebo vodiče PEN (v síti TN-C) přímo s uzemněným uzlem zdroje. Ten je vlastně protipólem fázových vývodů, na nichž je napětí. Při poruše na napájeném zařízení, tj. při průrazu izolace mezi živou a neživou částí, tak dojde k jednofázovému zkratu (viz obr.1). Přisprávnémnavržení je tento zkrat bez problémů a včas odpojen. Při poruše je proud v obrázku vyznačen čárkovaně. Tato cesta se nazývá smyčka poruchového proudu.
Obr. 1: Ochrana automatickým odpojením vsíti TN
Z principu znázorněného na obr. vyplývá i podmínka pro automatické odpojení v síti TN. Aby ochranný prvek vypnul, musí být impedance smyčky Zs tak malá, aby poruchový proud Ip ve smyčce překročil hodnou proudu Ia zajišťující automatické působení ochranného prvku v dostatečně krátké době.
Z toho vyplývá podmínka uvedená v ČSN 33 2000-4-41 ed. 2:2007:
kde:
Uo je fázové napětí sítě (distribuční sít‚ v ČR má Uo = 230 V).
Impedanci smyčky je třeba ověřit, aby vyhověla uvedené podmínce nejen za studeného stavu vedení, ale i při provozním, tj. teplém stavu. Průtokemporuchových proudů dojde k ohřátí vedení, tím i k nárustu impedance. Proto se dle ČSN 33 2000-4-41 ed. 2:2007 přidává koeficient 1,5. Pak podmínkuautomatického odpojení v sítích TN splní vztah:
Jako prvky zajišťující automatické odpojení se používají:
běžné prvky zajišťující ochranu před nadproudy, tj. pojistky a jističe,
nebo proudové chrániče (ty je možno používat pouze v síti TN-S).
Doba, během níž je nutno zajistit automatické odpojení v sítích TN 230/400 V:
pro koncové obvody do 32 A včetně je 0,4 s,
pro distribuční obvody a obvody nad 32 A je 5 s.
Rozdíl mezi sítěmi TN-C a TN-S
Síť TN-C
Obr. 2: Síť TNC
V síti TN-C je funkce nulového a ochranného vodiče sloučena (anglicky „combined“ – odtud doplňující písmeno C k označení takové sítě). Dnes se již takové sítě, postavené jako nové, mohou uvádět do provozu pouze pro průřezy vodičů PEN (tj. Vodičů se sdruženou funkcí ochranného PE a nulového N vodiče) větší nebo rovné 10 mm2 Cu nebo 16 mm2 Al, podstatná část sítí TN-C i s malým průřezem vodiče PEN je a dlouho ještě bude provozována.
Uvedené sítě umožňují jednoduchý rozvod i jednoduché zajištění ochrany před úrazem elektrickým proudem. Elektrický rozvod sestává v podstatě pouze z fázových vodičů a z nulového vodiče, který má, jak bylo již výše uvedeno, zároveň funkci vodiče ochranného. Tento vodič označovaný PEN se rozděloval na nulový vodič N a ochranný vodič PE buďto až přímo v zásuvce, nebo až na připojovaném zařízení.
Síť TN-C má z hlediska bezpečnosti tu nevýhodu, že při přerušení vodiče PEN jsou v případě jednoho zapnutého spotřebiče v příslušném obvodu, což se nikdy nedá vyloučit, všechny neživé části připojených zařízení pod fázovým napětím. Aby se těmto nebezpečným důsledkům přerušení vodiče PEN alespoň částečně zabránilo, dbá se v sítích TN-C na to, aby vodič PEN byl kromě v uzlu zdroje uzemněn ještě v dalších místech sítě.
V sítiTN-C se nedá zapojit proudový chránič, který je předepsán pro běžné zásuvkové obvody v domovních a bytových instalacích.
Nevýhodou sítě TN-Cje také, že na vodiči PEN dochází při napájení spotřebičů trvale k úbytkům napětí. Ty se přenášejí na neživé části napájených spotřebičů a také na cizí vodivé části. Těmito cizími vodivými částmi pak procházejí proudy, které způsobují rušení citlivých elektronických přístrojů a telekomunikačních zařízení.Rušivé proudy totiž protékají také stíněním telekomunikačních kabelů, které propojují jednotlivé přístroje připojené na síť‚ TN-C v různých místech budovy.To jsou základní důvody, proč se, zatím alespoň u koncových obvodů, všeobecně upustilo od použití sítí TN-C a uplatňují se sítě TN-S.
Síť TN-S
Obr. 3: Síť TNS
Výhodou sítě TN-S je možnost použití proudovýchchráničů a zajištění automatického odpojení od zdroje i v případěpřerušení vodiče PE.
Síť TN-C-S
Obr. 4: Síť TN-C-S
Síť TN–C–S je v ČR nejpoužívanější sítí. Od distribučního transformátoru je rozvod realizován sítí TN–C. V elektroměrovém rozváděči nebo v bytové rozvodnicije vodič PEN vyveden na dvě sběrnice PE a N. V tomtomístěrozdělení se vodiče PEN musí uzemnit (eliminace vzniku úrazu při přerušení PEN) od tohoto místa dále je rozvod veden jako síť TN–S. Dále nenídovoleno vodiče PE a N znovu spojit a vytvořit síť TN-C.
Požadavky na zajištění ochrany v sítích TN:
Podstatný vliv nazajištění automatického odpojení v sítích TN má uzemnění a ochranné vodiče a jejich spolehlivé a účinné spojení. Proto:
- vodič PEN má být uzemněn v řadě bodů a musí být uložen tak, aby se minimalizovalo riziko jeho přerušení;
- nulový bod sítě musí být uzemněn;
- doporučuje se, aby ochranné vodiče byly se zemí spojeny ve všech bodech, kde je to možné a tyto body byly rozloženy co nejrovnoměměji;
- ve velkých (výškových) objektech se doporučuje ke splnění výše uvedených požadavků využít i ochranné pospojování mezi ochrannými vodiči a cizími vodivými částmi;
- doporučuje se, aby vodiče PEN resp. PE byly uzemněny v místě vstupu do objektu;
- odpor uzemnění uzlu zdroje nemá být větší než 5 Ω( výjimečně až 15 Ω pokud je rezistivita půdy vysoká.);
- celkový odpor uzemnění uzlu zdroje a uzemnění vodičů PEN odcházejících ztransformátorovny nemá být větší jak 2 Ω.
Doplňková ochrana
Ve střídavé síti musí být takédoplňková ochranaproudovými chrániči u zásuvek, jejichž jmenovitý proud nepřekračuje 20A, které jsou užívány osobami bez elektrotechnické kvalifikace a jsou určeny pro všeobecné použití. Dále je třeba také u mobilních zařízení určených pro venkovní použití, jejichž jmenovitý proud nepřesahuje 32A. Výjimkou jsou zásuvky určené k použití pod dozorem znalé nebo poučené osoby, například v některých komerčních nebo průmyslových provozech nebo zvláštní zásuvka určená pro připojení speciálního druhu zařízení.
