سیستم ارت و صاعقه گیر

مبانی سیستم های زمین ارتینگ

اصطلاحات و تعاریف:اصطلاحاتی که در زمین کردن بکاربرده می شود.

بدنه هادی تجهیزات:

بدنه یا اسکلت هادی مربوطه به تجهیزات الکتریکی است که در استرس بوده و می توان آن را لمس کرد.این قسمت ازتجهیز در وضعیت عادی برقدار نیست ولی ممکن است در اثربروز نقصی در دستگاه یا ایجاد اتصال داخلی برقدار شود

زمین شده:

وصل شدن به میله زمین (الکترود)یا وصل به سیستم هادی های گسترده که به جای زمین عمل می کند.

الکترود زمین:


سازه های فلزی مدفون در خاک که می توانند مسیر جریان های سرگردان زمین را تسهیل یا گرادیان پتانسیل زمین ناشی از این جریانها را تغییر دهند الکترود زمین می گویند.

این الکترودها می توانند شامل موارد زیر باشند:

1)لوله آب فلزی دفن شده در زمین/منبع: g-m-u.ir

2)شبکه های فلزی ساختمان که بطور موثر در زمین قرار گرفته اند

3)میلگردهای داخل بتن

4)شبکه های مسی موسوم به رینگ زمین یکی از موثرترین الکترود های زمین یک رینگ یا یک شبکه فلزی است که به اسکلت ساختمان در فواصل مناسب متصل گردیده است.

زمین:

زمین دراین مبحث به معنی نوع وجنس زمین است. مثل خاک رس,ماسه+شن+سنگلاخ,باتلاق وغیره

میل زمین(زمین کننده):

میل زمین عبارت است ازهادی یا فلز به هر شکل(صفحه ای ,لوله ای,طنابی,پروفایل) که در زمین چال می شود و با زمین ارتباط برقرار می کند.

زمین هم سطح:

عبارت است از قسمتی از سطح زمین که بین نقاط مختلف آن در اثر عبور جریان اززمین اختلاف پتانسیل محسوس ایجاد نمی شود زمین هم سطح تقریبا 20 متر.

مقاومت زمین:

عبارت است از مقاومت گسترده زمین به اضافه مقاومت سیم زمین.

اختلاف سطح میل :

عبارت است از ولتاژی که در ضمن عبور جریان از زمین کننده بین میل و زمین هم سطح به وجود می آید.

اختلاف سطح زمین:

عبارت است از اختلاف پتانسیل هرنقطه از زمین بین زمین همسطح و میل.

اختلاف سطح تماس:

عبارت است از قسمتی از ولتاژ میل که توسط انسان برداشت می شود.

اختلاف سطح قدم:

عبارت است از قسمتی از ولتاژ میل که توسط فاصله دو پا(تقریبا یک متر) می شودبطوری که قسمتی ازجریان زمین در اثر این ولتاژ ازبدن انسان یا حیوان که دوپا بسته می شود.

مقاومت ویژه:

مقاومت ویژه زمین مقاومتی مکعبی به ابعاد یک متر (در هرضلع) واندازه گیری شده در دو زمینهای گوناگون باهم متفاوت می باشد این تاثیرات سبب همبستگی زمین لبعاد ذرات خاک ,دانسیته بسته بندی , مقدار رطوبت, دمای وبیشترازهمه ترکیب شیمیایی زمین,مربوط به مقدارالکترولیت زمین وهمچنین مقدار آب آن است,دراکثر موارد مخلوط یا طبقاتی از انواع مختلف خاک وجود دارد.

انواع زمین کردن:

1)زمین کردن حفاظتی

1.1)زمین کردن برای ارتینگ

1.2)زمین کردن برای صاعقه

2)زمین کردن الکتریکی

زمین کردن حفاظتی:

عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی که در ارتباط مستقیم (فلز به فلز) با مدار الکتریکی ندارد. این زمین کردن به خصوص برای حفاظت اشخاص در مقابل اختلاف تماس  زیاد بکار برده می شود.بدین منظور در پست های فشار قوی باید تمام قسمت های فلزی که در نزدیکی و همسایگی با فشارقوی قرار گرفته اند وامکان تماس عمدی و سهوی با آنها موجود است به تاسیسات زمینی که برای این منظور احداث شده است (زمین حفاظتی) متصل ومرتبط کرده اند این قسمت ها عبارت اند از ستونها و پایه های فلزی و دربها و نرده های فلزی,قسمتهای فلزی دسترس تمام تمام دستگاهای اندازه گیری ایزولاتورها,مقره های عبوری ,  بخصوص قسمت های فلزی که برای کار کردن با دستگاه باید آنها را لمس کرد و در دست گرفت مثل چرخ های فرمان واقسام تنظیم کننده و رگولاتورها, دسته کلیدها و غیره زیرا دراین قسمت ها دراثر جریان عبور خیلی کم نیز عضلات دست بطوری منقبض می شود که باز کردن و رهائی پیدا کردن از آن غیر ممکن ومحال بنظرمی رسد وعاقبتی وخیم واسفناک برای تماس گیرنده در پیش خواهد داشت.

بدین منظور و برای جلوگیری از هرگونه حادثه ای باید زمین حفاظتی بنحوی تاسیس گردد که قسمتی از مسیر جریان که توسط اعضای بدن انسان اتصالی می شود (دست وپا ویا دو دست وپا) دارای تفاوت پتانسیل یا افت ولتاژ زیاد نباشد افت ولتاژ بستگی به قدرت ونوع ارتباط شبکه با زمین دارد و درهرحال مقدار پست معلوم و ثابت و قابل محاسبه و در ضمن المقدور کوچک نگهداشته شود بطور مثال اگر مقره عبور که در دیوار مرطوبی نصب شده است بشکند وسیم فشار قوی با دیوار تماس پیدا کند وجریان اتصال زمین در این حالت 25 آمپر و مقاومت هر متر دیوار 10 اهم باشدمابین دو نقطه از دیوار که انسان با آن تماس دارد ( فاصله دست و پا تقریبا دو متر) اختلاف سطحی برابر با 500=25×2×10 ولت بوجود می آید که مسلما برای انسان خطرناک است ولی اگر پایه فلزی مقره که به دیوار محکم شده بوسیله یک سیم نسبتا ضخیم به زمین وصل شود.

درموقع اتصال بدنه یا اتصال زمین قسمت عمده جریان اتصال از این سیم عبور خواهد کرد و کلیه قسمتهای دیوار هم پتانسیل سیم در آن نقطه خواهد شد. لذا افت ولتاژ در امتداد دیوار ناچیز شده و برای انسان خطر ایجاد نخواهد کرد.

عامل موثر خطر برای انسان یا هر موجود زنده دیگر جریان می باشد که البته وجود اختلاف سطح است که باعث عبور این جریان می گردد.

ولی در برق گرفتگی فشار قوی جریانهایی از یک تا 100 آمپر و بیشتر ممکن است ازبدن انسان عبور کند. بدون اینکه مستقیما باعث از کار افتادن قلب شود. ولی در عوض این جریانهای شدید باعث خراب کردن و سوزاندن یافتهای بدن بخصوص تجزیه آب بدن می شود وبه کلیه ها آسیب فراوان می رساند در ضمن عبور جریان زیاد از بدن باعث سوزاندن محل ورود وزخم برداشتن عمیق در محل خروج جریان می شود که ممکن است منعاقبا منجرب به مرگ گردد.

بدنیست متذکر شویم که بعضی از حیوانات بخصوص اسبها در مقابل جریانهای زمین حساس تر و مستعد تر از انسان ها می باشند که شاید این مستعد بودن به علت بزرگتر بودن فاصله قدم آنها و اختلاف سطح قدمی که آنها اززمین برداشت می کنند باشد.

زمین کردن الکتریکی:

زمین کردن الکتریکی یعنی زمین کردن نقطه ای از دستگاه های الکتریکیو ادوات برقی که جزئی از مدار الکتریکی می باشد. مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچی ترانسفورماتور ویا ژنراتور و یا زمین کردن سیم مشترک دو ژنراتور جریان داِم سری شده(MP).

زمین کردن الکتریکی دستگاه ها بخاطر کار صحیح دستگاه ها و جلوگیری از ازدیاد فشار الکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فاز ها با زمین می باشد.

زمین کردن مستقیم: 

این نوع زمین مثل وصل کردن مستقیم نقطه صفر ترانسفورماتور و یانقطه ای از سیم رابط بین دو ژنراتور جریان دائم به زمین .

زمین کردن غیر مستقیم: مانند اتصال صفر ژنراتور توسط یک مقاومت بزرگ به زمین با اتصال نقطه صفر ستاره ترانسفورماتور توسط سلف بزرگ به زمین (سلف بترسن یا پیچک محدود کننده جریان نامی ).

زمین کردن باز:

در این نوع زمین کردن نقطه صفر اصولا هر نقطه از شبکه الکتریکی که دارای پتانسیل نسبت به زمین است توسط یک فیوز فشار قوی (الکترود جرقه گیر) به زمین وصل می شود. تاموقعی که مدار فیوز باز است بعضی در حالت کار عادی شبکه ارتباط شبکه با زمین باز است ولی در موقعی که ولتاژ زیادی شبکه را تهدید می کند مدار فیوز به کمک جرقه بسته می شود و شبکه مستقیما با زمین ارتباط برقرار می کند. برق گیرهای فشارقوی انواع این فیوزها می باشد.

 

محاسبه مقاومت الکترود زمین برای سیستم ارت و صاعقه گیر