SPD TT/IT w sieci TN-C – dobór ograniczników przepięć DC/AC przy panelach PV, Phoenix Contact, OBO

Pytanie

Czy mozna złożyć SPD z sieci TT lub TI do sieci starszego typu TNC na pred DC ZPRZY PANELACH

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

– Nie zaleca się bezpośredniego „przenoszenia” lub łączenia ogranicznika przepięć (SPD) dobranego pod układ TT/IT do starszej instalacji w układzie TN-C.
– Po stronie DC instalacji fotowoltaicznej można zastosować ten sam typ SPD (o ile spełnia parametry PV), ale jego zacisk PE musi zostać wpięty w główną szynę wyrównawczą (GSU/MET), a ta w sieci TN-C jest połączona z przewodem PEN.
– Po stronie AC należy użyć SPD dedykowanego TN-C (L-PEN lub 3 × L-PEN), albo przejść na TN-C-S/TN-S.

Kluczowe punkty
• Układ TN-C ≠ TT/IT: różny sposób uziemienia → inny schemat SPD AC.
• SPD DC dobiera się do napięcia stringu i schematu uziemienia strony DC, a nie do typu sieci AC.
• Nie wolno mieszać torów N i PE za punktem rozdziału; rozważ modernizację do TN-C-S.

Szczegółowa analiza problemu

1. Różnice pomiędzy TT/IT a TN-C

– TT: oddzielny PE, prąd zwarciowy wraca ziemią; SPD ma zwykle tory L-PE oraz N-PE.
– IT: sieć izolowana od ziemi, jedynie przez impedancję; SPD pracuje w układzie Δ lub Y.
– TN-C: wspólny przewód PEN → prądy robocze i udarowe płyną nim jednocześnie. SPD musi więc odprowadzać udar do PEN, nie do wyodrębnionego PE.

2. SPD po stronie DC (panele – falownik)

Parametry doboru: Ucpv ≥ Voc-min × fT (korekta temperaturowa)
Iimp / Imax zgodnie z PN-EN 61643-31 (typ I, II lub I+II PV)
Schemat wewn.:
• układ Y (+/PE, –/PE, +/–) dla systemów nieuziemionych,
• układ 2 × (L–PE) gdy jeden biegun jest uziemiony.

Rodzaj sieci AC nie wpływa na typ SPD DC, pod warunkiem że:

1. Zacisk PE SPD-DC jest możliwie krótko (≤0,5 m) i bez pętli podłączony do GSU.
2. Rezystancja uziemienia MET ≤ 10 Ω (zależnie od normy PV/LPS).
   W TN-C MET łączy się z PEN, więc SPD-DC „widzi” potencjał PEN – jest to dopuszczalne.

3. SPD po stronie AC

Tabela (skrót):

Próba wstawienia SPD 3+1 (TT) w tor TN-C spowoduje, że warystor N-PE zostanie podłączony między prądowy zacisk PEN a jego samą końcówkę – powstaną niepożądane prądy robocze i nadmierna degradacja SPD.

4. Koordynacja AC-DC

– Jeśli odległość panel – falownik > 10 m lub falownik – RG > 10 m, zaleca się podwójne stopniowanie SPD.
– Odcinek przewodu SPD→GSU powinien być ≤0,5 m; sumaryczna indukcyjność <1 µH (principle of bonding short and direct).
– Zgodnie z PN-EN 62305-4 i PN-HD 60364-4-443: separacja potencjałów (s) między przewodami DC/AC i instalacją LPS, ew. zastosowanie korytarzy kablowych Cu-bus.

5. Modernizacja TN-C

– Wymagane przy przekroju PEN < 10 mm² Cu lub 16 mm² Al (PN-HD 60364-5-54).
– Rozdział PEN → PE+N w złączu, uziemienie punktu rozdziału, montaż SPD 4P (L-N-PE).
– Po rozdziale wszelkie połączenia N-PE w obwodach odbiorczych są zakazane.

Aktualne informacje i trendy

– Rosnąca dostępność SPD PV klasy I+II 1500 V DC (SolarEdge, Phoenix Contact, OBO).
– Monitorowane SPD z wyjściem sygnałowym RS-485/MODBUS – trendy w predictive maintenance.
– Norma projektowa PN-EN 50539 została zastąpiona przez PN-EN 61643-31:2020-10 – obowiązuje przy odbiorach SEP od 2022 r.

Wspierające wyjaśnienia i detale

– Warystor w SPD TT: przy prądzie roboczym 50 Hz może przewodzić prąd upływu 0,5–1 mA → w TN-C płynący w PEN staje się składową roboczą, co zwiększa nagrzewanie.
– Gazowe iskierniki N-PE w TT zapobiegają temu, bo zapalają się dopiero przy udarze >90 Vrms.

Aspekty etyczne i prawne

– Instalacja ochrony przeciwprzepięciowej należy do „instalacji elektrycznych o skutkach bezpośredniego zagrożenia życia” (Dz.U. 2022 poz. 1225) → wymaga uprawnień SEP E i D.
– Brak prawidłowej koordynacji SPD a układem uziemienia może skutkować odpowiedzialnością cywilną instalatora (art. 415 KC) i utratą gwarancji ubezpieczyciela LPS/PV.

Praktyczne wskazówki

1. Zmierz Voc stringu przy –25 °C, dobierz SPD Ucpv ≥ 1,2 × Voc.
2. Przewód PE/PEN do SPD ≥6 mm² Cu, kolor ż-gn.
3. Rezystancja połączenia śruby SPD-szyna < 0,1 Ω (pomiar ciągłości 200 mA).
4. W TN-C zawsze rozważyć rozdział na TN-C-S, zwłaszcza przy modernizacji PV.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

– SPD niszczone przez częste udary należy okresowo testować (lampka „fault”), wymiana zalecana po Up-i>20 %.
– Sieci IT w Polsce występują głównie w medycynie i przemysłowych UPS, rzadko w budynkach mieszkalnych – upewnić się, czy rzeczywiście chodziło o IT, a nie TN-S.

Sugestie dalszych badań

– Analiza koordynacji energetycznej SPD przy PV>500 kW (Up-to-Uc scanning).
– Wpływ urządzeń AFCI na selektywność i trwałość SPD DC.
– Zastosowanie warystorów SiC oraz hybrydowych GDT-MOV dla napięć 2000 V DC.

Krótkie podsumowanie

Ogranicznik przepięć dobrany do TT/IT można użyć po stronie DC instalacji PV w budynku z siecią TN-C, o ile spełnia parametry PV i zostanie poprawnie uziemiony do GSU (połączonej z PEN). Natomiast po stronie AC konieczny jest SPD przeznaczony specjalnie do TN-C lub modernizacja instalacji do TN-C-S/TN-S. Mieszanie niekompatybilnych SPD rodzi ryzyko przepływu prądów roboczych przez warystory, przegrzewania PEN i utraty skuteczności ochrony. Modernizacja uziemienia, właściwy dobór SPD zgodnie z PN-EN 61643-31/-11 oraz staranna instalacja to podstawowe kroki zapewniające bezpieczną i trwałą pracę systemu PV.