I sistemi di messa a terra della distribuzione dell'alimentazione a bassa tensione sono divisi in tre tipi: sistema IT, sistema TT e sistema TN e questi tre metodi di messa a terra sono molto facili da confondere. Oggi parlerò in modo esaustivo dei contenuti di questi tre sistemi, sperando di essere di aiuto a tutti.
1. Definizione
Secondo l'attuale standard nazionale "Codice di progettazione della distribuzione a bassa tensione" (GB50054), esistono tre forme di messa a terra dei sistemi di distribuzione a bassa tensione, vale a dire sistema IT, sistema TT e sistema TN.
(1). La prima lettera indica il rapporto tra il terminale di potenza e la terra.
T-Il punto neutro del trasformatore di potenza è direttamente collegato a terra.
I-Il punto neutro del trasformatore di potenza non è messo a terra o è messo a terra tramite un'alta impedenza.
(2) La seconda lettera indica il rapporto tra le parti conduttrici esposte dell'apparecchio elettrico e la terra.
T - Le parti conduttrici esposte degli impianti elettrici sono direttamente collegate a terra in un punto elettricamente indipendente dal punto di terra del terminale di alimentazione.
N-Le parti conduttive esposte dell'impianto elettrico hanno un collegamento elettrico diretto al punto di terra del terminale di alimentazione.
Quindi S: la linea protettiva (linea PE) e la linea neutra (linea N) sono completamente separate; C: la linea protettiva e la linea neutra sono combinate in una sola; CS: parte è integrata e parte è separata;
2. Analisi completa
1.Sistema informatico
(1) Un sistema IT è un sistema in cui il punto neutro dell'alimentazione non è messo a terra e le parti conduttrici esposte delle apparecchiature elettriche sono direttamente messe a terra. I sistemi IT possono avere fili neutri, ma la IEC consiglia vivamente di non installarli. Perché se è impostata una linea neutra e si verifica un guasto verso terra in qualsiasi punto della linea N del sistema IT, il sistema non sarà più un sistema IT.
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Schema elettrico del sistema informatico
(2) Il punto neutro del trasformatore di potenza non è messo a terra (o è messo a terra tramite alta impedenza), mentre l'involucro dell'apparecchiatura elettrica utilizza una messa a terra protettiva.
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È adatto per luoghi con condizioni ambientali sfavorevoli e soggetti a messa a terra monofase o incendi ed esplosioni, come sistemi ad alta tensione da 10 KV e 35 KV e alcuni sistemi di alimentazione a bassa tensione nelle miniere e nelle miniere sotterranee.
Nota: nei sistemi IT, quando si verifica un guasto a terra monofase nelle apparecchiature elettriche, la corrente che scorre attraverso il corpo umano è principalmente corrente capacitiva. In circostanze normali, questa corrente non è elevata, ma se la resistenza dell'isolamento della rete elettrica diminuisce in modo significativo, questa corrente può raggiungere livelli pericolosi.
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Caratteristiche del sistema informatico:
Quando si verifica il primo guasto verso terra nel sistema IT, si tratta solo della corrente capacitiva senza guasto verso terra. Il suo valore è molto piccolo. La tensione della parte conduttiva esposta verso terra non supera i 50 V. Non è necessario interrompere immediatamente il circuito guasto per garantire la continuità dell'alimentazione; - Evento In caso di guasto verso terra, la tensione verso terra aumenta di 1,73 volte; - 220Il carico V deve essere dotato di trasformatore step-down o alimentato esclusivamente da un alimentatore esterno al sistema; - Installare un monitor di isolamento. Luogo di utilizzo: i requisiti di continuità dell'alimentazione sono elevati, come alimentazione di emergenza, sala operatoria ospedaliera, ecc.
Quando la distanza di alimentazione non è molto lunga, il sistema di alimentazione IT ha un'elevata affidabilità di alimentazione e una buona sicurezza. Viene generalmente utilizzato in luoghi in cui non sono consentite interruzioni di corrente o dove è strettamente necessaria un'alimentazione continua, come nella produzione di acciaio elettrico, sale operatorie di grandi ospedali, miniere sotterranee, ecc. Le condizioni di alimentazione nelle miniere sotterranee sono relativamente scarse e i cavi sono sensibili all'umidità.
Utilizzando un sistema di alimentazione IT, anche se il punto neutro dell'alimentatore non è messo a terra, una volta che l'apparecchiatura perde, la corrente di dispersione a terra monofase sarà comunque piccola e non distruggerà l'equilibrio della tensione di alimentazione, quindi è più sicuro di un sistema con un punto neutro dell'alimentazione messo a terra. Tuttavia, se viene utilizzato su una lunga distanza di alimentazione, la capacità distribuita della linea di alimentazione verso terra non può essere ignorata.
Quando si verifica un cortocircuito nel carico o una dispersione di corrente provoca l'elettrificazione dell'involucro dell'apparecchiatura, la corrente di dispersione forma un circuito attraverso la terra e il dispositivo di protezione potrebbe non necessariamente funzionare, il che è pericoloso. È più sicuro solo se la distanza di alimentazione non è eccessiva. Questo metodo di alimentazione è raro nei cantieri.
Sistema 2.TT
(1) Il sistema TT è un sistema in cui il punto neutro dell'alimentazione è direttamente messo a terra e anche le parti conduttrici esposte dell'apparecchiatura elettrica sono direttamente messe a terra. Di solito la messa a terra del punto neutro dell'alimentatore è chiamata messa a terra di lavoro e la messa a terra delle parti conduttive esposte dell'apparecchiatura è chiamata messa a terra protettiva.
In un sistema TT, questi due motivi devono essere indipendenti l'uno dall'altro. La messa a terra delle apparecchiature può avvenire in modo che ciascuna apparecchiatura disponga del proprio dispositivo di messa a terra indipendente oppure che più apparecchiature possano condividere un dispositivo di messa a terra.
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Schema elettrico del sistema TT
(2) Il punto neutro del trasformatore di potenza è messo a terra e l'involucro dell'apparecchiatura elettrica adotta una messa a terra protettiva. Il suo guscio metallico è direttamente collegato a terra a un livello che non ha nulla a che fare con il punto di messa a terra del terminale di alimentazione, denominato messa a terra protettiva o sistema di messa a terra.
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I principali vantaggi del sistema TT sono:
(a) Può sopprimere la sovratensione che si verifica nella rete elettrica a bassa tensione quando le linee ad alta tensione sono collegate a linee a bassa tensione o si verifica una rottura dell'isolamento tra gli avvolgimenti ad alta e bassa tensione dei trasformatori di distribuzione.
(b) Ha una certa capacità di dispersione contro la sovratensione da fulmine della rete elettrica a bassa tensione.
(c) Rispetto al caso degli apparecchi elettrici a bassa tensione non collegati a terra, quando un apparecchio elettrico subisce un incidente di collisione con un guscio, la tensione del guscio verso terra può essere ridotta, riducendo così il rischio di scosse elettriche personali.
(d) Poiché la corrente di terra è relativamente elevata quando la fase monofase è collegata a terra, il dispositivo di protezione (protettore di dispersione) può funzionare in modo affidabile e il guasto può essere eliminato in tempo.
(e) Il punto di guasto messo a terra monofase ha una bassa tensione verso terra e una grande corrente di guasto, che fa sì che il dispositivo di protezione dalle perdite agisca rapidamente per interrompere l'alimentazione, il che è utile per prevenire incidenti con scosse elettriche.
(f) La linea PT non è collegata alla linea neutra. L'installazione della linea è chiara ed intuitiva e non vi è alcun rischio di incidenti causati da cablaggi errati. I grandi cantieri in cui più unità edili stanno costruendo contemporaneamente possono allestire linee PT in sezioni e unità. Favorevole alla gestione sicura dell'energia e al risparmio sull'utilizzo dei cavi.
(g) Non è necessario seppellire ripetutamente i cavi di messa a terra sotto ciascuna apparecchiatura elettrica, il che può far risparmiare il costo dell'interramento dei cavi di messa a terra. Può anche aiutare a migliorare la qualità dei cavi di messa a terra e garantire che la resistenza di terra sia inferiore o uguale a 10 Ω, rendendo la protezione di sicurezza elettrica più affidabile.
I principali svantaggi del sistema TT sono:
(a) Quando le linee a bassa e alta tensione vengono colpite da un fulmine, nel trasformatore di distribuzione possono verificarsi sovratensioni di conversione diretta e inversa.
(b) L'effetto protettivo della messa a terra degli apparecchi elettrici a bassa tensione non è buono quanto quello dei sistemi IT.
(c) Quando l'involucro metallico dell'apparecchiatura elettrica è carico (il filo di fase colpisce l'involucro o l'isolamento dell'apparecchiatura è danneggiato e presenta perdite), il rischio di scosse elettriche può essere notevolmente ridotto grazie alla protezione della messa a terra. Tuttavia, l'interruttore automatico a bassa tensione potrebbe non scattare, facendo sì che la tensione dell'involucro dell'apparecchiatura di dispersione verso terra sia superiore alla tensione di sicurezza, che è una tensione pericolosa.
(d) Quando la corrente di dispersione è relativamente piccola, anche se è presente un fusibile, potrebbe non essere possibile bruciarlo, quindi è necessario un dispositivo di protezione dalle perdite per protezione, quindi è difficile promuovere il sistema TT.
(e) Il dispositivo di messa a terra del sistema TT consuma molto acciaio ed è difficile da riciclare, consumando tempo e materiali.
Applicazioni del sistema TT:
Nel sistema TT, poiché il dispositivo di messa a terra è situato in prossimità dell'apparecchiatura, la probabilità che la linea PE venga disconnessa è piccola e facile da scoprire.
Quando l'apparecchiatura del sistema TT funziona normalmente, il guscio non viene caricato. Quando si verifica un guasto, l'elevato potenziale dell'involucro non verrà trasmesso all'intero sistema lungo la linea PE. Pertanto, il sistema TT è adatto per alimentare apparecchiature di elaborazione dati sensibili alla tensione e apparecchiature elettroniche di precisione e presenta vantaggi in luoghi pericolosi come esplosioni e rischi di incendio.
Il sistema TT può ridurre significativamente la tensione di guasto sulle apparecchiature con perdite, ma generalmente non è in grado di ridurla a un intervallo di sicurezza. Pertanto, quando si utilizza un sistema TT, è necessario installare un dispositivo di protezione dalle perdite o un dispositivo di protezione da sovracorrente ed è preferibile il primo.
Il sistema TT viene utilizzato principalmente per le utenze in bassa tensione, cioè per piccole utenze che non sono dotate di trasformatori di distribuzione e immettono energia in bassa tensione dall'esterno.
3. Sistema TN
Il sistema TN è un sistema in cui il punto neutro dell'alimentazione è direttamente collegato a terra e le parti conduttrici esposte dell'apparecchiatura sono direttamente collegate elettricamente al punto neutro dell'alimentazione.
In un sistema TN, le parti conduttrici esposte di tutte le apparecchiature elettriche sono collegate al cavo di protezione e collegate al punto di terra dell'alimentazione, che solitamente è il punto neutro del sistema di distribuzione dell'energia.
Il sistema di alimentazione del sistema TN ha un punto direttamente messo a terra e le parti conduttrici esposte dell'impianto elettrico sono collegate a questo punto tramite un conduttore di protezione.
Un sistema TN è solitamente un sistema di rete elettrica trifase con un punto neutro messo a terra. La sua caratteristica è che la parte conduttiva esposta dell'apparecchiatura elettrica è direttamente collegata al punto di terra dell'impianto. Quando si verifica un cortocircuito a causa della collisione del guscio, la corrente di cortocircuito forma un anello chiuso attraverso il filo metallico. Si forma un cortocircuito metallico monofase, generando così una corrente di cortocircuito sufficientemente grande da consentire al dispositivo di protezione di funzionare in modo affidabile ed eliminare il guasto.
Se la linea neutra di lavoro N viene ripetutamente messa a terra e la custodia viene cortocircuitata, parte della corrente potrebbe essere deviata al punto di messa a terra ripetuto, causando il mancato funzionamento affidabile del dispositivo di protezione o il rifiuto di funzionare, amplificando il guasto.
Nel sistema TN, cioè nel sistema trifase a cinque fili, la linea N e la linea PE sono posate separatamente e isolate tra loro. Allo stesso tempo, la linea PE è collegata al guscio dell'apparecchiatura elettrica invece della linea N. Pertanto, ciò che ci preoccupa di più è il potenziale della linea PE, non il potenziale della linea N, quindi una messa a terra ripetuta nel circuito non equivale a una messa a terra ripetuta della linea N.
Se la linea PE e la linea N sono messe a terra insieme, poiché la linea PE e la linea N sono collegate al punto di messa a terra ripetuto, non c'è differenza tra la linea PE e la linea N nel cablaggio tra il punto di messa a terra ripetuto e la linea N punto di messa a terra funzionante del trasformatore di distribuzione. La corrente della linea neutra è condivisa dalla linea N e dalla linea PE e parte della corrente viene deviata attraverso il punto di messa a terra ripetuto. Poiché si può ritenere che davanti al punto di terra ripetuto non vi sia alcuna linea PE, esiste solo la linea PEN composta dalla linea PE originale e dalla linea N in parallelo. I vantaggi del sistema TN-S originale andranno persi, quindi la linea PE e la linea N non potranno essere messe a terra in comune.
Nel sistema TN si divide in tre forme: sistema TN-S, sistema TN-C e sistema TN-CS a seconda che la linea neutra di protezione sia separata dalla linea neutra di lavoro.
(1), sistema TN-C
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Schema elettrico del sistema TN-C
(1) Nel sistema TN-C le funzioni della linea PE e della linea N sono combinate e un conduttore denominato linea PEN assume le funzioni di entrambe. Nell'apparecchiatura elettrica, il cavo PEN è collegato sia al punto neutro del carico che alle parti conduttrici esposte dell'apparecchiatura. A causa dei suoi svantaggi tecnici intrinseci, oggi viene utilizzato raramente, soprattutto nella distribuzione di energia civile, dove sostanzialmente non è consentito utilizzare il sistema TN-C.
(2) Il punto neutro del trasformatore di potenza è messo a terra e la linea neutra protettiva (PE) e la linea neutra di lavoro (N) sono condivise (denominate PEN), che è chiamato sistema trifase a quattro fili. Tra questi, il ruolo della linea neutra (linea N):
Uno è utilizzato per fornire la tensione di fase;
Il secondo serve per condurre correnti squilibrate;
Il terzo è ridurre l'offset della tensione del punto neutro.
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Caratteristiche del sistema TN-C:
(a) Quando l'involucro dell'apparecchiatura è carico, il sistema di protezione a connessione zero può aumentare la corrente di dispersione in una corrente di cortocircuito. In realtà si tratta di un guasto da cortocircuito monofase-terra. Il fusibile si brucerà o l'interruttore automatico scatterà, interrompendo l'alimentazione dell'apparecchiatura difettosa, il che è più sicuro.
(b) Il sistema TN-C è applicabile solo quando il carico trifase è sostanzialmente equilibrato. Se il carico trifase è squilibrato, ci sarà una corrente squilibrata sulla linea del neutro di lavoro e una tensione a terra, quindi il metallo dell'apparecchiatura elettrica collegata alla linea di protezione avrà una certa tensione sul guscio.
(c) Se la linea neutra funzionante è disconnessa, l'involucro dell'apparecchiatura sotto tensione collegata alla linea di protezione zero verrà caricato.
(d) Se il filo di fase dell'alimentazione è messo a terra, il potenziale dell'involucro dell'apparecchiatura aumenterà, provocando la diffusione del potenziale pericoloso sul filo neutro.
(e) Quando si utilizza un interruttore differenziale sulla linea principale del sistema TN-C, tutta la messa a terra pesante dietro la linea neutra di lavoro deve essere rimossa, altrimenti l'interruttore differenziale non può chiudersi, e tutta la messa a terra ripetuta dietro la linea neutra di lavoro deve essere rimossa deve essere rimosso, altrimenti l'interruttore di dispersione. Il cancello non può essere chiuso e la linea neutra di lavoro non può essere disconnessa in nessun caso. Pertanto, in pratica, la linea neutra di lavoro può essere messa a terra ripetutamente solo sul lato superiore dell'interruttore differenziale.
(f) Quando il carico trifase è sbilanciato, sulla linea neutra apparirà una corrente sbilanciata e tra la linea neutra e la terra apparirà una tensione. Toccando la linea neutra si potrebbe provocare un incidente con scossa elettrica.
(g) La linea neutra che passa attraverso l'interruttore di protezione dalle perdite può essere utilizzata solo come linea neutra di lavoro e non può essere utilizzata come linea neutra protettiva delle apparecchiature elettriche. Ciò è determinato dal principio di funzionamento dell'interruttore di dispersione.
(h) È severamente vietato collegare le apparecchiature elettriche monofase collegate a un interruttore bipolare di protezione contro le perdite, come la linea neutra protettiva del suo guscio metallico utilizzato in un sistema TN-C, alla linea neutra funzionante del circuito , né è consentito collegarla a La linea PEN davanti all'interruttore di protezione dalle perdite è facile da collegare erroneamente durante l'uso.
(i) È severamente vietato collegare il filo di collegamento del dispositivo di messa a terra ripetuto alla linea neutra di lavoro che passa attraverso l'interruttore di dispersione.
(2), sistema TN-S
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Schema elettrico del sistema TN-S
(1) La linea neutra N del sistema TN-S è la stessa del sistema TT. A differenza del sistema TT, la parte conduttiva esposta dell'apparecchiatura elettrica è collegata al punto neutro dell'alimentazione tramite la linea PE e condivide il corpo di terra con il punto neutro del sistema, invece di essere collegata al proprio corpo di terra dedicato , linea neutra (linea N) È separata dalla linea di protezione (linea PE).
La caratteristica più importante del sistema TN-S è che dopo che la linea N e la linea PE vengono separate nel punto neutro del sistema, non può più esserci alcun collegamento elettrico. Una volta risolta questa condizione, il sistema TN-S non potrà più essere stabilito.
(2) Separare completamente la linea neutra di lavoro e la linea neutra di protezione, superando così le carenze del sistema di alimentazione TN-C, quindi il sistema TN-C non viene più utilizzato in cantiere.
Sistema TN-S In questo sistema, la linea neutra di lavoro N e la linea neutra di protezione PE sono completamente separate dal punto neutro dell'estremità di alimentazione. Questo sistema è comunemente chiamato sistema trifase a cinque fili.
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Quando il filo di fase dell'apparecchiatura elettrica colpisce il guscio e viene direttamente cortocircuitato, è possibile utilizzare un dispositivo di protezione da sovracorrente per interrompere l'alimentazione.
Quando la linea N è disconnessa, ad esempio il carico trifase è sbilanciato, il potenziale del punto neutro aumenta, ma il guscio non ha potenziale e anche la linea PE non ha potenziale;
L'inizio e la fine della linea PE nel sistema TN-S devono essere ripetutamente messi a terra per ridurre il rischio causato dalla rottura della linea PE.
Il sistema TN-S è adatto per imprese industriali e grandi edifici civili.
Attualmente i cantieri che utilizzano un unico trasformatore per fornire energia o le cui stazioni di trasformazione e distribuzione dell'energia sono vicine al cantiere utilizzano sostanzialmente il sistema TN-S. Insieme alla protezione graduale dalle perdite, ha effettivamente svolto un ruolo nel garantire la sicurezza dell'elettricità nelle costruzioni.
Caratteristiche del sistema TN-S:
(a) Quando il sistema funziona normalmente, non c'è corrente sulla linea di protezione dedicata, ma c'è una corrente sbilanciata sulla linea neutra di lavoro. Non c'è tensione tra la linea PE e la terra, quindi la protezione zero del guscio metallico delle apparecchiature elettriche è collegata alla speciale linea di protezione PE, che è sicura e affidabile.
(b) La linea neutra di lavoro viene utilizzata solo come circuito di carico di illuminazione monofase.
(c) La linea di protezione speciale PE non può essere disconnessa, né può entrare nell'interruttore di dispersione.
(d) I protettori contro le perdite vengono utilizzati sulle linee principali, pertanto è possibile installare tali dispositivi anche sulle linee principali dell'alimentazione del sistema TN-S.
(e) Il sistema di alimentazione TN-S è sicuro e affidabile ed è adatto per sistemi di alimentazione a bassa tensione come edifici industriali e civili.
(f) Proteggere la linea neutra. Non è assolutamente consentito scollegare la linea PE né entrare nell'interruttore differenziale.
(g) Non è assolutamente consentito che le apparecchiature elettriche presenti nello stesso sistema di alimentazione siano parzialmente messe a terra e parzialmente collegate a zero. Altrimenti, in caso di perdite del dispositivo di messa a terra di protezione, il potenziale del filo di messa a terra del punto neutro aumenterà, causando la carica dei gusci di tutte le apparecchiature dotate di messa a terra di protezione.
(h) Materiali e requisiti di connessione per la linea PE neutra protettiva: la sezione trasversale della linea neutra protettiva non deve essere inferiore alla sezione trasversale della linea neutra di lavoro e deve essere utilizzato un filo bicolore giallo/verde . La linea neutra protettiva collegata all'apparecchiatura elettrica deve essere un filo di rame a trefoli isolato con una sezione trasversale non inferiore a 2,5 mm2.
La linea neutra protettiva e le apparecchiature elettriche devono essere collegate con collegamenti affidabili come naselli in rame e non devono essere utilizzate cerniere; i terminali delle apparecchiature elettriche devono essere zincati o rivestiti con grasso anticorrosione. La linea neutra protettiva deve essere collegata tramite una morsettiera nella scatola di distribuzione e non deve essere utilizzata in altri luoghi. Viene visualizzato il connettore.
(3) Sistema TN-CS
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Schema elettrico del sistema TN-CS
(1), TN-CS
Il sistema è una combinazione del sistema TN-C e del sistema TN-S. Nel sistema TN-CS la sezione proveniente dall'alimentazione utilizza il sistema TN-C. Poiché in questa sezione non sono presenti apparecchiature elettriche, queste svolgono solo il ruolo di trasmettere energia elettrica. Ad un certo punto vicino al carico elettrico, la linea EN viene separata per formare una linea N e una linea PE separate. Da questo momento in poi il sistema è equivalente al sistema TN-S.
(2) Nell'intero sistema, il neutro di lavoro e il neutro di protezione sono parzialmente condivisi. Questo sistema è un sistema locale trifase a cinque fili. La prima parte è il sistema TN-C e la seconda parte è il sistema TN-S. L'interfaccia si trova nel punto di connessione tra la linea N e la linea PE.
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Quando si verifica una collisione monofase nelle apparecchiature elettriche, è la stessa del sistema TN-S
Quando la linea N viene disconnessa il guasto è lo stesso del sistema TN-S.
Nel sistema TN-CS, la PEN deve essere messa a terra ripetutamente, ma la linea N non deve essere messa a terra ripetutamente. L'involucro dell'apparecchiatura collegata dalla linea PE non verrà mai caricato durante il normale funzionamento, quindi il sistema TN-CS migliora la sicurezza degli operatori e delle apparecchiature. Generalmente il sistema TN-CS viene adottato in cantiere quando il trasformatore è lontano dal cantiere o non è presente un trasformatore specifico per la costruzione.
Caratteristiche del sistema TN-CS:
(a) Il sistema TN-CS può ridurre la tensione tra l'involucro del motore e la terra, ma non può eliminare completamente questa tensione. L'entità di questa tensione dipende dallo squilibrio del carico e dalla lunghezza della linea. È necessario che la corrente sbilanciata del carico non sia troppo grande e che la linea PE sia ripetutamente messa a terra.
(b) Le linee PE non possono entrare nel dispositivo di protezione dalle perdite in nessuna circostanza, poiché l'azione del dispositivo di protezione dalle perdite all'estremità della linea causerà lo scatto del dispositivo di protezione dalle perdite dello stadio anteriore e causerà un'interruzione di corrente su larga scala.
(c) Ad eccezione della linea PE che deve essere collegata alla linea N della scatola principale, la linea N e la linea PE non possono essere collegate a nessun'altra sottoscatola. Non è consentito installare interruttori o fusibili sulla linea PE.
In effetti, il sistema TN-CS è una modifica del sistema TN-C. Quando il trasformatore di alimentazione trifase è in buone condizioni di messa a terra e il carico trifase è relativamente bilanciato, il sistema TN-CS offre buoni risultati nella pratica del consumo energetico nel settore edile. Quando invece il carico trifase è squilibrato e in cantiere è presente un trasformatore di alimentazione dedicato, è necessario utilizzare il sistema di alimentazione TN-S.
