Układ TN-S

Układ TN-S to odmiana układu sieci TN, w której przewód ochronny PE i neutralny N są rozdzielone na całej długości instalacji, od źródła zasilania aż do odbiornika. Prąd roboczy płynie wtedy wyłącznie przewodem N, a PE pozostaje nieobciążony.

---

Co oznacza litera S w nazwie układu TN-S?

Litery T i N mówią o uziemieniu źródła zasilania oraz o sposobie połączenia obudów odbiorników z tym uziemieniem – tłumaczy to hasło nadrzędne układ TN. Trzecia litera pochodzi od francuskiego separé, czyli rozdzielony, i opisuje jedno: przewód ochronny PE i przewód neutralny N biegną osobno, od transformatora aż do ostatniego gniazdka.

Ten podział ma prostą konsekwencję. Prąd zasilający odbiornik wraca do źródła przewodem N i tylko nim. Przewód PE czeka bezczynnie i przejmuje prąd dopiero wtedy, gdy uszkodzona izolacja połączy przewód fazowy z metalową obudową urządzenia.

Norma PN-HD 60364-1, opisująca instalacje elektryczne niskiego napięcia, wymienia TN-S obok dwóch pozostałych odmian układu TN. Zasada ochrony jest dla całej rodziny wspólna: zwarcie do obudowy zamyka pętlę o małej impedancji, prąd gwałtownie rośnie, a zabezpieczenie odcina zasilanie, czyli działa samoczynne wyłączenie zasilania.

Ile żył ma instalacja wykonana w układzie TN-S?

Obwód trójfazowy 400 V potrzebuje pięciu żył, a jednofazowy 230 V – trzech. W trójfazowym są to trzy przewody fazowe L1, L2 i L3, do tego neutralny N i ochronny PE. W jednofazowym zostaje jeden przewód fazowy L oraz ta sama para N i PE.

Rozpoznasz je po kolorach izolacji, bo dwa z nich są zastrzeżone i nie wolno ich używać do niczego innego. Zielono-żółty należy wyłącznie do przewodu ochronnego, jasnoniebieski do neutralnego. Właściwości samego przewodu ochronnego opisuje hasło przewód PE.

Przewód	Oznaczenie	Kolor izolacji	Czy płynie nim prąd w normalnej pracy
fazowy	L1, L2, L3 lub L	brązowy, czarny, szary	tak, prąd roboczy odbiornika
neutralny	N	jasnoniebieski	tak, prąd powrotny
ochronny	PE	zielono-żółty	nie, dopiero prąd zwarciowy przy uszkodzeniu

Pozostałe odmiany układu TN prowadzą przewód ochronny inaczej i mają w słowniku własne hasła:

Układ	Przewód ochronny w instalacji	Gdzie o tym przeczytasz
TN-C	jeden przewód PEN pełni funkcję ochronną i neutralną	układ TN-C
TN-C-S	PEN w części zasilającej, za punktem rozdziału osobne PE i N	układ TN-C-S
TN-S	osobny PE od źródła do odbiornika	to hasło

Dlaczego wyłącznik różnicowoprądowy potrzebuje rozdzielonych PE i N?

Wyłącznik różnicowoprądowy (RCD, potocznie różnicówka) sumuje prądy płynące przewodami roboczymi i reaguje wtedy, gdy suma przestaje się zerować. W sprawnym obwodzie tyle samo prądu wpływa, ile z niego wypływa:

i_L1 + i_L2 + i_L3 + i_N = 0

• i_L1, i_L2, i_L3 – wartości chwilowe prądów w przewodach fazowych [A]
• i_N – wartość chwilowa prądu w przewodzie neutralnym [A]
• suma różna od zera oznacza, że część prądu ucieka poza obwód: do ziemi albo przez ciało człowieka

Gdy ta różnica przekroczy prąd różnicowy znamionowy I_Δn, czyli wartość wybitą na obudowie wyłącznika, obwód zostaje rozłączony w kilkadziesiąt milisekund. Dla gniazd w mieszkaniu stosuje się zwykle 30 mA.

Ta arytmetyka ma sens tylko wtedy, gdy cały prąd powrotny przechodzi przez przekładnik wyłącznika. W układzie TN-S przechodzi, bo jedyną drogą powrotu jest przewód N. Gdyby ktoś połączył N z PE gdzieś dalej w instalacji, część prądu ominęłaby przekładnik: wyłącznik zacząłby odcinać sprawny obwód, a przy zwarciu do obudowy mógłby nie zareagować wcale.

Skąd biorą się zakłócenia i dlaczego TN-S ich unika?

Każdy przewód ma rezystancję, więc płynący nim prąd wytwarza spadek napięcia. Kiedy prąd roboczy płynie przewodem pełniącym równocześnie funkcję ochronną, obudowy urządzeń w różnych częściach budynku mają nieco inny potencjał względem ziemi.

W układzie TN-S ten mechanizm znika, bo przewodem ochronnym nie płynie prąd roboczy. Różnica potencjałów między szafą serwerową a rozdzielnicą piętrową schodzi do wartości pomijalnych, więc ekranami kabli transmisyjnych nie płyną prądy wyrównawcze. To one odpowiadają za błędy transmisji, uszkodzone porty sieciowe i przydźwięk w sprzęcie audio.

Norma PN-EN 50310, dotycząca połączeń wyrównawczych w budynkach z urządzeniami techniki informatycznej, z tego właśnie powodu wskazuje TN-S jako układ właściwy dla obiektów z serwerownią. Podobnie zachowują się falowniki fotowoltaiczne (PV), zasilacze impulsowe i ładowarki samochodów elektrycznych (EV): sprzęt z elektroniką mocy pracuje spokojniej, gdy PE jest czystym punktem odniesienia, a nie przewodem roboczym.

Gdzie stosuje się układ TN-S w polskich instalacjach?

TN-S jest dziś rozwiązaniem domyślnym dla nowych instalacji odbiorczych, od mieszkania zasilanego napięciem 230 V po halę produkcyjną z odbiorami trójfazowymi 400 V. Żaden projektant nie rysuje już nowego budynku mieszkalnego ze wspólnym przewodem ochronno-neutralnym.

Pełny TN-S, liczony od transformatora, spotkasz przede wszystkim tam, gdzie obiekt ma własną stację transformatorową: w zakładach przemysłowych, biurowcach, szpitalach i centrach danych. Przy zasilaniu z sieci dystrybucyjnej przewód ochronno-neutralny dochodzi zwykle do złącza budynku, a dopiero instalacja wewnętrzna pracuje jako TN-S – ten przypadek opisuje hasło układ TN-C-S.

Warunek skuteczności ochrony przy uszkodzeniu i dopuszczalne czasy wyłączenia określa arkusz PN-HD 60364-4-41, a sprawdza się je pomiarem opisanym w haśle pomiar impedancji pętli zwarcia. Na egzaminie SEP grupy 1 rozpoznawanie układów sieci wraca regularnie, a pytania o TN-S sprowadzają się zwykle do dwóch rzeczy: liczby żył w obwodzie i tego, czy zadziała w nim wyłącznik różnicowoprądowy.

Przy odbiorze instalacji najwięcej powie ci rozdzielnica. Dwie oddzielne listwy zaciskowe, brak przypadkowych mostków między nimi i konsekwentne kolory izolacji to znak, że układ wykonano poprawnie. Taka instalacja jest też łatwiejsza w rozbudowie, bo dołożenie obwodu z wyłącznikiem różnicowoprądowym nie wymaga przerabiania niczego wstecz.

Najczęściej zadawane pytania