تمامی مطالب مطابق قوانین جمهوری اسلامی ایران میباشد.درصورت مغایرت از گزارش پست استفاده کنید.

جستجو

     

    زمینی کردن(سیستم ارتینگ)

     

     

    مقدمه:

    در اين گزارش زمين كردن مناسب و درست تجهيزات در شبكه توزيع چه به لحاظ بهره‌برداري مطمئن از شبكه و چه از نظرايمني براي اشخاص و پرسنل مورد بحث و بررسي گرفته است.

    هدف از استاندارد سازي ارت حفظ و صيانت از نيروي انساني و تجهيزات در مقابل خطرات ناشي از برق گرفتگي مي باشد .

     

    مقاومت زمين يا مقاومت اتصال زمين :

    مقاومت الكتريكي سر آزاد الكترود زمين مستقل از نظر الكتريكي و جرم كلي زمين است.

     

    ولتاژ تماس :

    ولتاژ است كه بين قطعاتي كه در آن واحد در دسترس باشد بوجود مي آيد

    بدنه هادي دستگاه :

    قسمتي است كه به سادگي در دسترس مي باشد و در وضعيت عادي برق دار نيست و ممكن است در اثر بروز نقص در دستگاه برق دار گردد.

    انواع شبكه هاي ارت ولتاژ ضعيف ( V 220 /380  3 )شبكه هاي ارت ولتاژ پايين به سه گروه تقسيم مي شوند:

     

    1) تجهيزات برقي  ((EE) ELECTRICAL EQUIPMENT ( EARTH  

    الكتورو موتور ها و تابلوها ي برق ، ارتينگ تجهيزات برقي و تاسيسات فلزي صر فاًبه منظور تامين ايمني هستند و آلوده به نويز بودن آنها چندان مهم نيست.

     

     2) تاسيسات فلزي     (SE) STRUC TURAL EARTH

      مانند : ابزار دقيق (IE ) وهم ولتاژ (QE) ، ارتينگ ابزار دقيق بايد عاري از نويز بوده و شرايط لازم جهت كاركرد صحيح سيستمهاي ابزار دقيق ازقبيل : CNC وPLC و روباتها را فراهم كند.

    3)ارتينگ هم ولتاژ:

    ولتاژ بدنه اجزاء مختلف سيستمهاي كامپيوتري را با هم مرتبط هستند يكسان مي سازد.

     

    تعارف :

    زمين حفاظتي :

    يك نوع سيستم زمين است كه براي حفظ جان افراد از اين استفاده مي شود .
    هادي حفاظتي :

    هادي است كه در اقدام حفاظتي در برابر برق گرفتگي هنگام بروز اتصالي از آن استفاده مي شود و بدنه هادي را به قسمتهاي زير وصل مي كنند .

    الف) بدنه‌‌‌ هاديهاي ديگر

    ب) قسمتهاي هادي هاي بيگانه

    پ) الكترود زمين : هادي زمين شده يا قسمت بر قدار زمين شده .

     

    الكترود زمين :

    يك يا چند قطعه هادي مي‌باشد كه بمنظور برقراري ارتباط الكتريكي با جرم كلي زمين در خاك مدفون شده باشد.

    هادي خنثي :

    هاديي است كه به نقطه خنثي وصل شده باشد و بمنظور انتقال انرژي از آن استفاده مي‌گردد.(n)

     

    هادي بيگانه :

    هادي است كه جزيي از تاسيسات الكتريكي را تشكيل نداده باشد مانند: اسكلت فلزي ساختمان ، لوله‌هاي آب،گاز،حرارت مركزي،كف وديوارهاي غير عايق قطعات در آن واحد دردسترسي : هادي يابدنه هادي كه همزمان درآن واحد توسط يك شخص قابل لمس باشد.

     

    نكات مهم در اجراي سيستم حفاظت زمين

    جهت ايجاد امكان بازديد،آبياري، اندازه‌گيري و پيشگيري از وارد شدن هرگونه خسارت به سيستم خروجي از چاه بسيار ضروري است كه قسمت فوقاني چاه داراي حوضچه و دريچه با دسته باشد همسطح بودن دريچه با سطح بيروني محل استقرار جهت پيشگيري از هر گونه ممانعت از آمد و شد و صدمه ديدن دريچه و حوضچه قابل توجه مي‌باشد

    جهت پيشگيري از هر گونه خسارت به سيم بالا آمده از چاه بسياري ضروري است كه اين سيم از محل حوضچه و دريچه از زمين خارج نگردد وتوسط لوله فلزي مقاوم و نصب شده در عمق حداقل 20 سانتيمتري زمين به كنار ديوار محل استقرار از چاه هدايت شود.

    3)نصب جعبه با امكانات آزمايش جهت قطع كردن سيم چاه از سيستم ارتينگ جهت اندازه‌گيري مقاومت با دستگاههاي قديمي پيشنهاد مي‌گردد.

    4)جهت پسشگيري از بروز اتصال به فوندانسيون و اسكلت فلزي و آلوده شدن به نويز ضروري است كه سيم بالا آمده از چاه ارت از نوع روكش دار باشد.

    5) جهت حصول اطمينان از اتصال كامل و پيشگيري از زنگ زدگي و فرسايش در طول زمان از جوشكاري استيلن براي اتصال سيم به صفحه مسي استفاده گردد.

     

    همبندي اضافي براي هم ولتاژ كردن:

    چنانچه كمترين شكي نسبت به كارآرايي وسايل قطع خودكار مدار (فيوزها ، انواع كليد خودكار ) وجود داشته باشد.(اين شك كه در صورت بروز اتصالي بين فاز و خنثي يا فاز و بدنه ممكن است اين وسايل نتوانند در زمان كوتاه و مطمئن مدار را به صورت خودكار قطع كنند ) بايد از همبندي اضافي براي هم ولتاژ كردن استفاده نمود . همبندي اضافي ممكن است كليه تاسيسات ، قسمتي از آن ويا يك دستگاه يا وسيله يا محل را در بر گيرد .

    همبندي اضافي براي هم ولتاژ كردن بايد كليه قسمتهاي هادي يا فلزي را كه بطور همزمان در دسترس هستند در برگيرد از جمله:كليه بدنه‌هاي هادي دستگاهها و لوازم و غيره كه بصورت ثابت نصب شده باشند. قسمتهاي هادي بيگانه از هر نوع قسمتهاي اصلي فلزي ساختمانها مانند اسكلت فلزي و آرماتورهاي بتن مسلح (در صورت امكان ) هادي حفاظتي كليه وسايل و دستگاههاي نصب ثابت و هاديهاي حفاظتي پريزها.

     

    زمين كردن الكتريكي:

    زمين كردن يك نقطه از مدار الكتريكي يعني اتصال آن به هادي حفاظتي مي‌باشد. بين نقطه‌اي كه بوسيله زمين كردن الكتريكي به زمين حفاظتي وصل شده است و الكترود زمين معمولاً جريان برق جاري مي‌باشد.

    زمين كردن حفاظتي:

    زمين كردن حفاظتي عبارت است از اتصال به زمين هاديهاي بدنه‌هاي مختلف تجهيزات كه در شرايط نرمال برق دار نمي‌باشد ولي درصورت اتصالي برق دار خواهند شد. بنابر اين در هادي زمين حفاظتي در شرايط نرمال جريان برق جاري نمي‌باشد و در صورت وجود صرفاً جريانهاي نشتي عايقهاي تجهيزات مي‌باشد.

     

    انواع الكترود در زمين :

    1)    سطحي :

    الكترودهاي سطحي بصورت افقي در عمق نيم متري سطح زمين دفن مي‌شود و از نوع سيم مسي ارت (بدون روپوش و تابيده شده) خواهد بود. اين روش معمولاً هنگامي كاربرد دارد كه نتوان زمين را بعلت سخت بودن آن تا عمق مورد لزوم حفر نمود.

    2)    عمقي :

    معمولاً تارسيدن به رطوبت طبيعي زمين حفر مي‌گردد.

    شرايط استفاده از يك زمين براي حفاظت سيستم (تجهزات ) وايمني :

    چنانچه در يك سيستم پست ترانسفورماتور خطوط ورودي و خروجي فشار متوسط همگي كابلي باشند و طول هر يك از خطوط قبل از پست از 3 كيلومتر كمتر نباشد مي‌توان براي دو منظورحفاظت سيستم و ايمني آن از يك الكترود زمين استفاده نمود.

     

    شرايط استفاده از دو الكترود:

    در مواردي كه امكان انتقال فشار كلي بخصوص صاعقه به تجهيزات فشار ضعيف وجود دارد لازم است از دو الكترود در زمين مجزا استفاده شود. در اين صورت فاصله دو الكترود از يكديگر در نزديكترين نقطه نبايد از بيست متر كمتر باشد و در مورد الكترودهاي قائم اين فاصله نبايد از بيست متر و يا دو برابر عمق الكترودها – هر كدام كه بيشتر است. نزديكتر باشد.

    مقادير k :

    براي فيوزهاي ااصلي (ورودي) انشعاب (كنتور)                                               K=2.5

     

    براي فيوزهاي زود ذوب          

    K=3.5

    براي فيوزهاي دير ذوب كوچكتر يا مساوي 50 آمپر 

     K=3.5

    براي فيوزهاي دير ذوب بزرگتر يا مساوي 163 آمپر                                            K=5

    براي كليدهاي خودكار مينياتوري                                              

    K=3.3

    براي كليدهاي خودكار                                                           

    K=1.25

    در چه مواقعي تاسيسات زمين الكتريكي و زمين حفاظتي مي‌توانند يكي باشند:

    هنگاميكه تاسيسات فشار ضعيف (ولتاژ كمتر از 1 كيلو ولت ) فقط مصرف داخلي را تامين كند .

    ولتاژ الكترود زمين در موقع اتصال زمين شبكه و عبور جريان از نقطه اتصال ستاره ترانس به الكترود زمين از 125 ولت و ولتاژ تماس از 50 ولت تجاوز نكند.

    پستهايي كه بصورت بتن آرمه ساخته شده‌اند.

    با توجه به موارد بالا و شرايط موجود كارخانه بهتر است زمين الكتريكي و حفاظتي در داخل پستهاي برق به هم وصل باشند ( يكي باشند)

     

    سنجش مقاومت زمين :

    روش استفاده از ارت تسترهاي قديمي (الكترودي ) كه در اين روش الكترود را به زمين مي‌كوبند. در اين روش دقت كمتر و وقت گير مي‌باشد و همچنين بايد هنگام اندازه‌گيري چاه بايد حتما از سيستم جدا گردد.

    استفاده ازارت تسترهاي جديد (كلامپي):‍

    در اين روش نياري به جداسازي چاه ارت از سيستم نمي‌باشد و اندازه‌گيري بسيار آسان و سريع مي‌باشد.

     

    نام گذاري سيستمهاي توزيع نيرو

    حرف اول از سمت چپ مشخص كننده نوع رابطه سيستم نيرو و بازمين مي‌باشد.

    T : يك نقطه از سيستم مستقيماً به زمين وصل است (معمولاً نقطه خنثي)

    I : قسمتهاي برقرار سيستم نسبت به زمين عايقنه و يا يك نقطه از سيستم از طريق امپرانس به زمين وصل است. حرف دوم از سمت چپ مشخص كننده نوع رابطه بدنه‌هاي هادي تاسيسات با زمين است.

    T : بدنه‌هادي ما از نظر الكتريكي به طور مستقيم و مستقل از اتصال زمين سيستم نيرو به زمين وصل‌اند.

    N : بدنه‌هاي هادي از نظر الكتريكي مستقيماً به نقطه زمين شده سيستم نيرو وصل مي‌شوند. علاوه بر دو حرف اصلي تعيين كننده نوع سيستم نيرو در مورد سيستمهاي TN براي مشخص كردن نحوه استفاده از هاديهاي حفاظتي (PE ) و خنثي (N ) از حروف اضافي استفاده مي‌شود.

    S : در سر تا سر سيستم بدنه‌هاي هادي از طريق يك هادي مجزا ( PE ) به نقطه خنثي (N ) در مبدا سيستم وصل‌اند.

    C : در سرتاسرسيستم بدنه‌هاي هادي به هادي مشترك حفاظتي خنثي (PEN ) وصل‌اند در مواردي كه قسمتي از سيستم از مبدا تا نقطه تفكيك هادي توام حفاظتي – خنثي (PEN ) دارند و از آن به بعد دو هادي حفاظتي (PE ) و خنثي (N ) از هم جدا مي‌شوند از هر دو حرف C وS استفاده خواهد شد به نحوي كه چنين سيستمي به صورت TN-C-S مشخص مي‌شود.

    سيستم TN-S كه در سرتاسر آن از يك هادي حفاظتي (PE ) مجزا استفاده مي‌شود.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    اتصال زمين سيستم نيرو

     

     

     

     

    روشهاي كم كردن ولتاژ:

    1)بالا بردن سطح مقطع كابلها و در واقع كم كردن امپدانس بين وسيله حفاظتي و نقطه اتصال.

    انتخاب وسيله حفاظتي مناسبتر مانند : استفاده از فيوز تندسوز بجاي فيوز كندسوز 3) همبندي اضافي.

    چرا نبايد از فوند انسيونها بجاي چاه ارت استفاده نمود؟

    بعلت اينكه فوند انسيونها از جنس ماسه مي‌باشند و ماسه در واقع يك نوع سراميك است بنابر اين نيمه هادي مي‌باشد و مانند تمام نيمه هاديها داراي الكترونهاي آزاد محدود مي‌باشد بنابر اين فوندانسيونها فقط تا حدي مي‌تواند داراي مقاومت پايين باشند واز ولتاژ 70 به بالا شديداً مقاومتشان بالا رفته و ديگر جرياني را به زمين عبور نمي‌دهند.

     

     

     

    سيستم TN :

    سيستم TN داراي نقطه‌اي است كه مستقيما به زمين وصل است (نقطه خنثي N) وكليه بدنه‌هاي هادي تاسيسات الكتريكي از طريق هاديهاي حفاظتي (PE ) به اين نقطه وصل‌اند. بسته به نحوه استفاده از هادي خنثي (N ) و هادي حفاظتي (PE ) اين سيستم خود به سه گونه تقسيم مي‌شود:

    سيستم TN-C كه در سرتاسر آن از يك هادي مشترك به عنوان هادي حفاظتي – خنثي (PEN ) استفاده مي‌شود.

     

    سيستم TT

    سيستم TT جز در مواردي خاصي كه شرايط محلي براي استقرار آن مناسب باشد و با وسايل حفاظتي مخصوص (كليدهاي جريان باقيمانده ) بهربرداري از آن را ممكن كند قابل استفاده نيست و نظر باينكه در كشور ما اين گونه شرايط بندرت وجود خواهد داشت سيستم TT از شمول اين مقررات خارج است و استفاده از آن تنها با اجازه مخصوص مقامات صلاحيتدار مجاز خواهد بود.

     

     

    سيستم TN-C-S كه در بخشي از آن از يك هادي مشترك به عنوان هادي حفاظتي – خنثي (PEN) استفاده مي‌شود.

     

    از سه گونه‌اي كه براي سيستم TN ذكر شده است گونه TN-C-S متداولترين آنهاست و در كليه تاسيسات تحت پوشش اين مقررات از اين سيستم استفاده خواهد شد. مگر در مواردي كه به صورت مشخص از سيستمهاي نيروي ديگري مجاز باشد.

     

    سيستم IT

    سيستم IT به علت لزوم استفاده از وسائل حفاظتي مخصوص در آن جز در مواردي كه ضرورت ايجاب كند، به صورت گسترده موارد استفاده نخواهد بود.

    بعنوان مثال ، موارد استفاده از اين سيستم ، اتاقهاي عمل و نظاير آن در بيمارستانهاست و در صنعت از اين سيستم در مواردي استفاده مي‌شود كه لازم است اولين اتصال به زمين سبب قطع تغذيه نشود، مانند خطوط زنجيره‌اي توليد بنابر اين ، جز در مواردي كه در اين مقررات ذكر شده است، استفاده از اين سيستم منسوط به كسب اجازه مخصوص از مقامات صلاحيتدارخواهد بود.

    منطقه مقاومت اتصال اتفاقي بين يك هادي فاز و جرم كلي زمين (از راه تماس مستقيم هادي فاز بازمين يا هاديهاي بيگانه كه به هادي خنثي يا حفاظتي وصل نيستند) از هفت اسم بيشتراست ، مجري مقررات مي‌تواند به جاي دو اهم كل مقاومت زمين در آن منطقه مقدار جديدي را كه از رابطه زير بدست مي‌آيد مجاز اعلام كند.

                                      

                     مقاومت كل مجاز جديد (بجاي دو اهم ) برحسب اهم

     

                                           

     مقاومت اتفاقي اتصال فاز به‌زمين (مقدار تجربي آماري) به اهم

     

    هدف و برنامه كار جهت بهينه سازي سيستم حفاظتي كارخانه

    1) فعاليت ادارات كل تعميرات سالنها بعنوان بازوهاي كمكي

    2) شناسايي و تهيه نقشه‌هاي موجود سيستم ارتينگ سالنها

    تهيه نقشه اجرايي جهت اصلاح سيستم موجود و انطباق آن‌به سيستم TN-S

    حفظ و نگه داري سيستم و نقشه‌هاي مربوطه

    مشخصه‌هاي اصلي سيستم TN :

    مقاومت الكتريكي اتصال به زمين :

    كل مقاومت الكتريكي نقطه خنثي يا هادي خنثي يك سيستم TN (براي هر نوع منبع تغذيه ، اعم از ترانسفورماتور يا ژنراتور ) نسبت به جرم كلي زمين ، نبايد از 2 اهم تجاوز كند.

    دو اهم مقاومت را ممكن است علاوه بر اتصال زمين پست يا نيروگاه از طريق احداث اتصال زمينهاي مكرر در طول خطوط توزيع يا تقسيم يك سيستم و وصل هادي خنثي اين خطوط به زمين تامين كرد. در مورد ساختمانهاي مرتفع كه امكان ايجاد اتصال زمينهاي مكرر وجود ندارد .

    رنگ عايق هاديهاي مدارهاي توزيع نيرو

    لزوم دقت در نصب هاديهاي خنثي و حفاظتي انواع وسايل حفاظتي قابل استفاده در سيستمهاي TN-S در سيستمهاي نيروي TN مي‌توان از انواع وسايل حفاظتي زير استفاده نمود:

    فيوزها ، كليدهاي خودكار مينياتوري ، كليدهاي خودكار ( اتوماتيك ) كليدهاي خودكار جريان باقيمانده (كليد ديفرانسيل ) يادآوري : از كليدهاي خودكار جريان باقيمانده مي‌توان فقط در قسمتهاي از تاسيسات كه هاديهاي مجزاي حفاظتي (PE) و خنثي (N ) دارند استفاده نمود.

     

    بطور كلي زمين كردن شبكه هاي توزيع اهداف زير را در بر مي گيرد:

    *     كنترل اضافه ولتاژهاي دائم و گذرا  به هنگام وقوع خطاي زمين  و مهار آن

    *   ايجاد مسيري مناسب با امپدانس كم جهت عبور جريان خطاي زمين براي اين كه وسائل حفاظتي بتوانند بادقت كافي بخش معيوب را قطع نمايند.

    *     حفاظت جان اشخاص و پرسنل با كاهش ولتاژهاي گام و تماس تحت شرايط خطا

    *     جلوگيري از زيانهاي جانبي ناشي از پديده قوس الكتريكي در محيطهاي آتش زا

     

    1)                اتصال زمين شبكه

    يكي از اهداف اتصال زمين از ديدگاه مسائل شبكه قدرت كنترل اضافه ولتاژهاي دائم وگذرا بهنگام وقوع خطاي زمين مي باشد. همچنين هدف ديگر اتصال زمين شبكه بالابردن دقت عملكرد كافي وسايل حفاظتي با ايجاد مسيري مناسب براي عبور جريان خطاي زمين ميباشد.

    مشخصات و خصوصيات روشهاي رايج اتصال زمين شبكه‌هاي صنعي و توزيع صنعتي (شبكه بدن اتصال زمين- اتصال زمين كم  زياد- اتصال زمين راكتانسي) را مي توان به صورت جدول صفحه بعد جمع‌بندي  نمود:

     


     

    بدون اتصال

    اتصال مستقيم

    مقاومتي زياد

    مقاومتي كم

    راكتانسي كم

    اضافه ولتاژ دائم

    72 درصد

    تقريبا صفر

    حدود72 درصد

    كنترل مناسب

    كنترل مناسب

    اضافه ولتاژ گذرا

    بيش از 5برابر

    كنترل عالي

    كنترل مناسب

    كنترل خوب

    مشكتر از مقاومتي

    جريان خطاي زمين

    خازني  (3Ico)

    بيشترين مقدار

    متناسب با رله‌ها و كمتر از راكتانسي

    بيش از 25 درصد خطاي سه فاز-در ژنراتور 100 درصد

    حفاظت مخصوص خطاي زمين

    تزريق و رديابي سيگنال پالسي

    لازم در شبكه‌هاي بيش از 1000 آمپر نامي

    تزريق و رديابي سيگنال پالسي

    حفاظت جريان باقيمانده-ضروري

    حفاظت جريان بافيمانده- ضروري

    سطح ولتاژ كاربرد

    كمتر از 15كيلوولت

    تمام سطوح

    كمتر از 15كيلوولت

    بيش از 4/2كيلو ولت

    از 4/2 تا 15 كيلوولت

    نوع شبكه

    سه فاز سه سيمه و سه فاز چهارسيمه بدون بار فاز به زمين

    سه فاز سه سيمه و سه فاز چهارسيمه و تك فاز سه سيمه

    سه فاز سه سيمه و سه فاز چهارسيمه بدون بار فاز به زمين

    سه فاز سه سيمه

    سه فاز سه سيمه

    خطر قوس  الكتريكي

    زياد و مكرر متناسب با سطح ولتاژ

    در سطح 400 تا 600 ولت خط بسيار زياد

    كم

    كم

    بيش از مقاومتي

    قيد كاربرد

    محدود به كاربردهاي خاص و معدود

    بقيه موارد توجه شود

    شبكه هاي 50 تا 100 آمپرنامي

    در واحدهاي صنعتي نامناسب

    خرابي تجهيزات

    خرابي عايق‌بندي ناشي از اضافه ولتاژ

    عوارض حرارتي جريان و خرابي هسته ماشينها

    در محدوده كاربرد مشكلي ندارد.

    در محدوده كاربرد مشكلي ندارد

    تا حدودي نزديك به اتصال زمين مستقيم

    تداوم مصرف بايك خطاي زمين

    دارد

    ندارد

    دارد

    ندارد

    ندارد

    خطر برق گرفتگي يا يك خطاي زمين

    كم

    حداكثر

    حداقل

    كم

    بيش از مقاومتي كم

    جدول (4-1) روشهاي رايج اتصال زمين شبكه هاي صنعتي و توزيع صنعتي

     

    2) اتصال زمين ايمني

    با توجه به مطالب گفته شده در فصلهاي گذشته جهت ممانعت از كليه خطراتي كه پرسنل را در ارتباط شبكه هاي الكتريكي تهديد مي كند از اتصال زمين حفاظتي تجهيزات استفاده ميگردد. بنابراين همانطور كه گفته شد اهداف اصلي اتصال زمين ايمني(تجهيزات) بقرار زير است:

    *   كم نگهداشتن اختلاف پتانسيل بين اجزاءفلزي كه در معرض تماس مي باشند و در نتيجه حداقل نمودن احتمال برق گرفتگي افراد

    *     كمك به عملكرد مناسب ابزار حفاظتي شبكه با ايجاد مسيري كم امپدانس براي عبور جريان خطاي زمين

    *   ايجاد يك سيستم هادي الكتريكي يكپارچه و موثر جهت عبور جريان هاي خطاي زمين  تخليه بارهاي الكتريكي ساكن و جريان صاعقه

     

    3) هماهنگي اتصال زمين حفاظتي و شبكه

     

    بنابراين با تشريح اتصال زمين ايمني و اتصال زمين شبكه در بخشهاي پيشين نياز به هماهنگي بين اين دو نوع اتصال زمين مي باشد همچنين همه سيستمهاي فشار ضعيف و شبكه هاي عمومي فشار ضعيف دركشور بايد با اتصال مستقيم به زمين  و اتصال بدنه هاي هادي تجهيزات الكتريكي به نقطه خنثي(سيستم TN) اجرا شوند   


    4) اتصال مشترك و يا مجزا

     

    همانطور كه در فصل 3 مطرح شد بسته به نوع تغذيه در طرف فشار قوي(كابلي و يا سيم هوايي) و همچنين نوع خطوط طرف فشار ضعيف(كابلي و يا سيم هوايي) مي توان از يك اتصال زمين مشترك و يا از دو اتصال زمين مجزا استفاده كرد.

     

    نوع خطوط طرف فشار قوي

    نوع خطوط فشار ضعيف

    اتصال زمين مشترك بين طرف فشار قوي و فشار ضعيف

    اتصال زمين مجزا بين طرف فشار قوي و فشار ضعيف

    كابل زير زميني با غلاف فلزي

    كابل زيرزميني

    ü

    ­­ـــــ

    كابل زير زميني با غلاف فلزي

    سيم هوايي

    ü

    ــــ

    كابل زير زميني با غلاف فلزي+ سيم هوايي

    سيم هوايي

    ü

    ــــ

    سيم هوايي

    كابل با غلاف فلزي+ سازه‌هاي زيرزميني گسترده

    ü

    ـــــ

    سيم هوايي

    سيم هوايي

    ــــ

    ü

    سيم هوايي

    كابل زيرزميني با غلاف فلزي+سيم هوايي

    ــــ

    ü

    سيم هوايي

    كابل زير زميني با پوشش عايقي + سيم هوايي

    ــــ

    ü

    سيم هوايي

    سيم هوايي+كابل زيرزميني باغلاف عايق و عده هگان جداسازي اتصال زمين فشار ضعيف و فشار قوي(بند 3-7)

    ــــ

    ü

    جدول (4-2) حالات مختلف شبكه هاي توزيع و اتصال زمينهاي مربوطه


    نحوه اتصال زمين پيشنهادي در پستهاي زميني

     

    با توجه به بررسيهاي انجام شده، فيدرهاي ورودي و خروجي در شبكه توزيع نمونه از نوع كابلي بوده و داراي پوشش عايقي مي باشند. اين پستها در داخل  يك اتاق و حفاظ مي باشند و براي اتصال زمينهاي مربوطه موارد زير بايد رعايت گردند:

    *   با توجه به وجود اسكلت فلزي (بتون آرمه) عملا جداسازي اتصال زمين تابلوي فشار ضعيف از طرف فشار قوي( متوسط) مسير نمي‌باشد. زيرا تمامي تجهيزات بر روي اسكلت فلزي (سطح هم پتانسيل) قرار داشته و امكان جداسازي اتصال زمين نمي‌باشد.

    *     سركابلهاي فيدرهاي فشار ضعيف بايستي به سيم حفاظتي- خنثي(PEN) شبكه متصل گردند.

    *   از آنجائيكه فيدرهاي خروجي به اندازه بيشتر از 20 متر كابلي مي باشند در ابتداي خطوط هوايي بعد از آن بايستي يك زمين مجزا ايجاد گردد و هادي PEN و سر كابل فشار ضعيف به آن متصل شود.

     

     

         

     

     

     

    اتصال زمين تجهيزات پست زميني

     

     

     

    نحوه اتصال زمين پيشنهادي در پستهاي هوايي

     

    با توجه به اينكه فيدرهاي ورودي و خروجي پستهاي بررسي شده ، كابلي و داراي پوشش عايقي مي باشند نحوه اتصال زمين تجهيزات پست بقرار زير است:

    *     تابلوي فشار ضعيف، سركابلهاي فشار ضعيف به سيم حفاظتي- خنثي(PEN) شبكه متصل شوند.

    *     بخاطر طول زياد فيدر خروجي كابلي(بيش از 20 متر) يك زمين مجزا در ابتداي خطوط هوايي ايجاد گردد.

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    نحوه اتصال به زمين تجهيزات پست هوايي مورد نظر

     

    شالترها وكيوسكهاي برق در مسير فيدر

     

    در شبكه هاي توزيع در مسير فيدرهاي خروجي هر پست، شالترهايي (نمونه در شكل 8) وجود دارند كه در معرض دسترسي عابرين پياده مي باشد.

     

     

     

     

     

     

     

     


    نمونه اي از شالتر در طول مسير يك فيدر

     

     

     تمهيدات لازم براي ايمني

     

    با توجه به تستهاي انجام شده و همچنين با توجه به منحني شكل صفحه بعد در صورت اتصال عمدي و يا اتفاقي يكي از فازها به بدنه شالترها ولتاژ بدنه آنها ممكن است از حد مجاز تجاوز نمايد و در نتيجه خطر آفرين است. از دو روش ذكر شده در ذيل مي توان براي رفع مشكل ولتاژ تماس غير مجاز بهنگام وقوع اتصال فاز به بدنه اقدام نمود.

     

     

     


     

     

     

     

     


    منحني ولتاژ تحمل بدن انسان

     

     

     

     

    روش اول، سيستم TNC

     

    در اين روش بدنه هادي تابلوها يا شالترها از طريق هادي حفاظتي-خنثي(PEN) به سيستم زمين شبكه متصل مي شوند.

     

     

     

     

     

     

     


    اتصال بدنه شالتر به سيستم زمين شبكه

     

    براي حصول به نتيجه مطلوب بايد ملاحظات ذيل به دقت انجام شوند. در اين روش مسئله مهم هماهنگي فيوزها مي باشند.

    1-در سيستمهاي TN، درصورت بروز اتصال كوتاه كامل (بدون امپدانس) بين هادي فاز و هادي خنثي در هر يك از شاخه‌هاي توزيع، مولفه متقارن شدت جريان اتصال كوتاه در بدترين شرايط بايد در رابطه زير صدق نمايد.

    كه در اين رابطه:

    Ia=شدت جريان اتصال كوتاه بين فاز و خنثي در بدترين شرايط در خط مورد نظر برحسب آمپر

    In=شدت جريان اسمي در مورد فيوزهاي خط و يا شدت جريان نامي رله اتصال كوتاه بر حسب آمپر

    K=ضريب انتخابي كه با توجه به كليه شرايط براي شبكه‌هاي عمومي توزيع به ترتيب زير انتخاب مي گردد.

    براي همه انواع فيوزها        K=2.5

    براي كليدهاي خودكار     K=1.25

    يادآوري: بدترين شرايط گفته شده در بالا عبارتند از :

    *   اتصال كوتاه بايد براي دورترين نقطه از منبع تغذيه محاسبه شود و اگر خط مورد نظر داراي شاخه‌هاي متعدد با هاديهاي مختلف باشد، محاسبه جريان اتصال كوتاه براي هر يك از شاخه‌ها تكرار شده و صحت رابطه بالا كنترل گردد.

    *   اتصال كوتاه بايد در بار كامل ترانسفورماتورياژنراتور وهمچنين خطوط توزيع انجام شود. هاديها به ازاء عبور جريان بار كامل داراي مقاومت بيشتري بوده و درنتيجه اتصال كوتاه محاسبه شده كوچكتر از حالت سرد خواهد بود.

    *   در اين محاسبه اتصال كوتاه، فقط مولفه ac جريان به حساب آورده مي شود يعني فرض بر اين است كه در لحظه وقوع اتصال كوتاه شرايط چنان است كه مولفه dc تشكيل نمي شود.

    توضيح اينكه مطابق رابطه(1) شدت جريان اتصال كوتاه(I­)  دربدترين شرايط بايد از 5/2 برابر جريان نامي فيوز و يا 25/1 برابر جريان نامي رله مغناطيسي كليد خودكار بيشتر بوده و يا حداقل با آن برابر باشد تا اينكه فيوز به سرعت ذوب و ياكليد بطور آني قطع كرده و خطر بروز برق گرفتگي در شبكه رفع گردد. لازم است توجه شود كه در اين مورد پايين بودن جريان اتصال كوتاه خطرناك است نه بالا بودن آن.

    2- در سيستمهاي TN وصل مستقيم بدنه‌هاي هادي به الكترود زمين(بدون اتصال الكترود به هادي خنثي يا هادي مشترك حفاظتي يا خنثي) ممنوع است.

    3- در سيستمهاي TN مشخصات وسايل حفاظتي وامپدانسهاي شبكه بايد به گونه‌اي باشد كه در صورت بروز خطايي با امپدانس ناچيز بين يك هادي فاز و يك هادي حفاظتي يا يك قسمت هادي دريك تاسيسات، قطع اتوماتيك منبع در زمان معين اتفاق بيفتد. شرايط زير اين نياز را برآورده مي‌سازد.

    (2)                                                                                      

    كه در آن:

    Za(برحسب اهم): امپدانس حلقه خطا كه شامل امپدانس منبع، امپدانس هادي فاز تا نقطه بروز خطا و امپدانس هادي حفاظتي بين نقطه خطا و منبع مي باشد.

    Ia:جرياني است كه باعث عملكرد وسيله حفاظتي قطع كننده در زمان تعيين شده در جدول(2)، بر حسب تابعي از ولتاژ ناميUo مي‌گردد.

    Uo:ولتاژنامي(rms)فاز نسبت به زمين

     

    جدول  حداكثر زمانهاي قطع براي سيستمهايTN

     

    Uo(V)

    زمان قطع (ثانيه)

    120

    230

    277

    400

    >400

    0.8

    0.4

    0.4

    0.2

    0.1

     

    توجه:

    ـ براي مقادير مياني ولتاژ در جدول(1)،مقدار بالاتر بعدي در نظر گرفته ميشود.

     

    روش دوم، سيستمTT

    در اين روش(سيستم TT)، بدنه‌هاي هادي تابلوها و تاسيسات الكتريكي مستقل از اتصال زمين سيستم به زمين وصل مي‌شوند.

    در سيستم‌هاي TT كليه بدنه‌هاي هادي تجهيزات الكتريكي كه از طريق يك وسيله حفاظت مي‌شوند بايد بوسيله هاديهاي حفاظتي به يك الكترود زمين واحد متصل شوند. چنانچه چند وسيله حفاظتي به طور سري مورد استفاده قرار گيرند، اين قانون بايد در مورد هر گروه از بدنه‌‌‌هاي هادي كه از طريق يك وسيله حفاظت مي‌شود مراعات گردد.

    ـ در سيستم TT شرايط زير بايستي برقرار باشد.

    كه در آن:                                    

    RA(بر حسب اهم): مجموع مقاومت الكترود زمين و هادي حفاظتي

    Ia(بر حسب آمپر): جرياني است كه سبب عملكرد اتوماتيك وسيله حفاظتي مي‌گردد.

    هنگامي كه از وسايل حفاظتي جريان باقي مانده استفاده مي‌شود، Ia جريان باقي مانده نامي براي عملكرد دستگاه يعني  مي‌باشد.

    وقتي كه وسيله حفاظتي، يك وسيله حفاظتي اضافه جريان باشد، يكي از موارد زير بايد اجرا گردد.

    *   در صورت استفاده از وسيله‌اي با منحني مشخصه زماني معكوس، جريان Ia جرياني است كه باعث عملكرد آن در حدود 5 ثانيه مي‌گردد.

    *   در صورت استفاده از يك وسيله با منحني مشخصه قطع آني، جريان Ia حداقل جرياني است كه باعث قطع آني آن وسيله مي‌گردد.

    چنانچه شرايط فوق قابل اجرا نباشد بايد از هم پتانسيل ساز كمكي(اتصال به سازه‌هاي فلزي زمين شده نزديك به تابلو) استفاده كرد.


    نحوه احداث سيستم زمين

    براي رسيدن به يك مقاومت پائين اتصال زمين، روشهاي مختلفي وجود دارد كه در گزارشهاي ارسالي مطرح شده است. يكي از رايج ترين روشهاي احداث سيستم زمين، همان «چاه زمين» است. بطور كلي چاه زمين با ايجاد يك گودال با عمق و قطر متغير در نظر گرفته مي‌شود كه در عمق آن يك الكترود قرار مي‌گيرد. براي احداث چاه زمين، يك الكترود (صفحه مسي) در ته چاه قرار گرفته و در اطراف آن، حداقل به ضخامت 20 سانتيمتر از هر طرف پودر ذغال هيزم ريخته و كوبيده مي‌شود. سپس متناوبا 5 لايه سنگ نمك خرد وسرندشده و5 لايه پودر ذغال، هر يك به ضخامت 15 سانتيمتر در داخل چاه ريخته(و يا اينكه مخلوط نمك/ ذغال/ خاك را به نسبت 1/5/0/10 ايجاد نموده و تا ارتفاع 5/1 متري از ته چاه پر و كوبيده شود)و فشرده مي‌شود. از آن به بعد چاه با خاك سرندشده پر و لايه‌به‌لايه فشرده مي‌شود.

    در احداث سيستم زمين مي‌توان از انواع الكترودهاي زمين استفاده نمود، در اين صورت مقاومت الكترود زمين با استفاده از روابط جدول(2)محاسبه مي‌شوند.


    جدول 2- فرمول محاسبه مقاومت الكترودهاي مختلف زمين

     

    رديف

    نوع الكترود زمين

    آرايش الكترود

    محاسبه مقاومت

    1

    نيمكره با شعاع a

     

    2

    يك الكترود زمين بطول L و شعاع a

    ˜

    3

    دو الكترود زمين با S>L  كه Sفاصله بين دو الكترود مي‌باشد.

    ˜
    ˜
     ˜

    4

    دو الكترود زمين با S

    ˜
     ˜

    5

    سيم افقي دفن شده بطول 2L و عمق

    ـــــ

    ü

    6

    دو الكترود با اتصال قائم و طول هر ضلع L و عمق

     

    7

    الكترود سه شاخه‌اي، طول هر شاخه L با عمق

     

    8

    الكترود چهار شاخه‌اي، طول هر شاخه L و عمق

    Ì

    9

    الكترود شش شاخه‌اي، طول هر شاخه L و عمق

    Ú

    10

    الكترود هشت شاخه‌اي، طول هر شاخه L و عمق

    á

    11

    الكترود حلقه‌اي، قطر حلقه D، قطر سيم حلقه d، عمق

     

    12

    تسمه افقي دفن شده به طول 2L و b و عمق

    ـــــ

    13

    صفحه افقي دفن شده به شعاع a و عمق

     

    14

    صفحه عمودي دفن شده به شعاع a و عمق

     

     

    هماهنگي اتصال زمين مشتركين با اتصال زمين شبكه توزيع با توجه به نوع سيستم زمين در شبكه توزيع، اتصال يا عدم اتصال سيستم زمين مشتركين بايد با هماهنگي مسئولين و كارشناسان شركت توزيع برق مربوطه انجام شود. در اجراي سيستم زمين مشتركين رعايت نكات ذيل لازم مي باشد.

    *   مطابق استاندارد NEC  ، هادي خنثي(نول) در هر سيستم هنگام ورود به ساختمانهاي مختلف،بايد به الكترود زمين مجزايي(چاه زمين) وصل شود. اگر از يك سيستم براي تغذيه چندين ساختمان استفاده شود بايد در ورودي هر ساختمان يك اتصال به سيستم زمين وجود داشته باشد.

    *   در شبكه هاي 240 ولت و پايين‌تر مي‌توان از هاديهاي زمين شده براي زمين كردن بدنه‌هاي(رويه) تجهيزات خانگي استفاده نمود. بنابراين به منظور ايمني و حفاظت در برابر برق گرفتگي افراد و كاركناني كه از وسايل، ابزارها و دستگاههاي برق استفاده مي‌كنند،‌بدنه يا مخفظه فلزي كليه وسايل، ابزارها، از دستگاه‌ها، ماشين‌آلات و تابلوهاي برق و همچنين اسكلت و اجزاي فلزي داخلي هر يك، كه حامل جريان برق نمي‌باشند بايد به سيستم اتصال زمين ساختمان مربوطه متصل شوند.

    *   ساختمانهايي كه مجهز به سيستم صاعقه گير(برقگير) مي‌باشندبايد داراي سيستم زمين اختصاصي مربوطه باشند. سيستم زمين شبكه برقگير بايد از سيستمهاي اتصال زمين تاسيسات برقي فشار ضعيف ويا فشار متوسط ساختمان كاملا جدا باشد. در اين مواقع بايد فاصله بين الكترودهاي مستقل رعايت گردد، چرا كه امكان انتقال ولتاژ فشار قوي(ناشي از صاعقه) به تجهيزات فشار ضعيف وجود دارد و آسيب جدي به تجهيزات فشار ضعيف وارد مي‌گردد. فاصله الكترودها از يكديگر در نزديكترين فاصله نبايد از 20 متر كمتر باشد. چنانچه با توجه به شرايط محلي احداث دو الكترود زمين به نحوي كه خارج از حوزه ولتاژ يكديگر باشند ممكن نباشد(مانند حالتي كه در آن به علت وجود شبكه‌هاي گسترده زيرزميني فلزي مانند لوله كشيها و نظير آن كار عملي نباشد) مي‌‌توان از يك الكترود زمين مشترك كه همان سازه يا لوله‌كشي گسترده زيرزميني است استفاده كرد كه در اين حالت بعلت گسترده بودن شبكه لوله كشي يا هر سازه فلزي ديگر و تماس آن با زمين(مانند شبكه زمين با مقاومت كم براي ساختمانهاي بلند) مقاومت الكتريكي آن نسبت به جرم كلي زمين كم بوده و در نتيجه مي‌توان اتصال زمين هر سيستم را بطور جداگانه به آن متصل كرد.

    *   در سيستم TN كل مقاومت الكتريكي مجاز نسبت به جرم كلي زمين نبايد از دو اهم متجاوز باشد، كه ممكن است علاوه بر اتصال زمين پشت يا نيروگاه، با احداث اتصال زمين‌هاي مكرر در طول خطوط توزيع يا تقسيم يك سيستم، و وصل هادي نول خطوط ياد شده به زمين، تامين شود. در مواردي كه امكان اتصال زمينهاي مكرر وجود ندارد مانند ساختمانهاي بلند بايد از روش همبندي اضافي براي هم ولتاژ كردن كليه بدنه هاي هادي، قسمتهاي اجسام هادي و هاديهاي حفاظتي تجهيزاتي كه به طور همزمان در دسترس قرار مي‌گيرد، استفاده شود. در مناطق خشك،صخره‌اي و سنگلاخي كه مقاومت اتصال اتفاقي بين يك هادي فاز و جرم كلي زمين(يا اجسام هادي كه به هادي خنثي يا حفاظتي متصل نمي‌باشد) از 7 اهم بيشتر است،حداكثر كل مقاومت مجاز نسبت به جرم كلي زمين در آن منطقه از رابطه زير به دست مي‌آيد:

    :  مقاومت كل مجاز جديد(به جاي دو اهم) بر حسب اهم

    :مقاومت اتفاقي اتصال فاز به زمين (مقدار تجربي ‎آماري)، بر حسب اهم

    :ولتاژ اسمي بين فاز و خنثاي سيستم(220 ولت در موارد عادي)، بر حسب ولت

    50 : ولتاژ مجاز تماس، بر حسب ولت.

     

    2)                اتصال زمين شبكه

    همانطوريكه در فصل دوم اشاره شد يكي از اهداف اتصال زمين از ديدگاه مسائل شبكه قدرت كنترل اضافه ولتاژهاي دائم وگذرا بهنگام وقوع خطاي زمين مي باشد. همچنين هدف ديگر اتصال زمين شبكه بالابردن دقت عملكرد كافي وسايل حفاظتي با ايجاد مسيري مناسب براي عبور جريان خطاي زمين ميباشد.

    مشخصات و خصوصيات روشهاي رايج اتصال زمين شبكه‌هاي صنعي و توزيع صنعتي (شبكه بدن اتصال زمين- اتصال زمين كم  زياد- اتصال زمين راكتانسي) را مي توان به صورت جدول صفحه بعد جمع‌بندي  نمود:

     


     

    بدون اتصال

    اتصال مستقيم

    مقاومتي زياد

    مقاومتي كم

    راكتانسي كم

    اضافه ولتاژ دائم

    72 درصد

    تقريبا صفر

    حدود72 درصد

    كنترل مناسب

    كنترل مناسب

    اضافه ولتاژ گذرا

    بيش از 5برابر

    كنترل عالي

    كنترل مناسب

    كنترل خوب

    مشكتر از مقاومتي

    جريان خطاي زمين

    خازني  (3Ico)

    بيشترين مقدار

    متناسب با رله‌ها و كمتر از راكتانسي

    بيش از 25 درصد خطاي سه فاز-در ژنراتور 100 درصد

    حفاظت مخصوص خطاي زمين

    تزريق و رديابي سيگنال پالسي

    لازم در شبكه‌هاي بيش از 1000 آمپر نامي

    تزريق و رديابي سيگنال پالسي

    حفاظت جريان باقيمانده-ضروري

    حفاظت جريان بافيمانده- ضروري

    سطح ولتاژ كاربرد

    كمتر از 15كيلوولت

    تمام سطوح

    كمتر از 15كيلوولت

    بيش از 4/2كيلو ولت

    از 4/2 تا 15 كيلوولت

    نوع شبكه

    سه فاز سه سيمه و سه فاز چهارسيمه بدون بار فاز به زمين

    سه فاز سه سيمه و سه فاز چهارسيمه و تك فاز سه سيمه

    سه فاز سه سيمه و سه فاز چهارسيمه بدون بار فاز به زمين

    سه فاز سه سيمه

    سه فاز سه سيمه

    خطر قوس  الكتريكي

    زياد و مكرر متناسب با سطح ولتاژ

    در سطح 400 تا 600 ولت خط بسيار زياد

    كم

    كم

    بيش از مقاومتي

    قيد كاربرد

    محدود به كاربردهاي خاص و معدود

    بقيه موارد توجه شود

    این مطلب تا کنون بار بازدید شده است.
    ارسال شده در تاریخ دوشنبه 6 خرداد 1392 [ گزارش پست ]
    منبع
    برچسب ها : , , , , , , , , , , , , , ,

    آمار امروز سه شنبه 25 مهر 1396

    • تعداد وبلاگ :55475
    • تعداد مطالب :158202
    • بازدید امروز :107516
    • بازدید داخلی :6139
    • کاربران حاضر :122
    • رباتهای جستجوگر:319
    • همه حاضرین :441