عنوان :

مقاله سیستم اتصال زمین

تعداد صفحات : ۵۶

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

نحوه عمل یک سیستم اتصال زمین باید با احتیاجات سیستم الکتریکی و تجهیزاتی که به ان وصل خواهند شد مطابقت داشته باشد،اتصال زمین ممکن است به عنوان اتصال زمین حفاظتی (PE )باشد که عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی که ارتباط مستقیم با قسمت الکتریکی تاسیسات ندارند که این کار برای حفاظت اشخاص در قبال اختلاف سطح تماس زیاد به کار گرفته می‌شود ،یا اتصال زمین الکتریکی(N )سیستم باشد که زمین کردن نقطه ای از دستگاه های الکتریکی و ادوات برقی که جزیی از مدار الکتریکی میباشد مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچ ترانس یا ژنراتور که این کار به خاطر کار صحیح دستگاه و جلوگیری از ازدیاد فشار الکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فازهای دیگر با زمین است .

در این تحقیق به بررسی سیستم اتصال زمین، تاثیر جریان الکتریکی بر بدن، فلسفه و تاریخچه ارت، انواع زمین حفاظتی، تقسیم‌بندی سیستم‌های فشار ضعیف از نظر روش زمین کردن، محاسبه مقاومت چاههای صفحه ای و الکترودی، نکاتی راجع به سیستم گراند تجهیزات حساس و … می پردازد.
واژه های کلیدی: اتصال زمین، ارت کردن، زمین حفاظتی، سیستم گراند

فهرست مطالب

مقدمه ۱
اصطلاحات و تعاریف ۳
تاثیر جریان الکتریکی بر بدن ۵
فلسفه و تاریخچه ارت ۶
فلسفه ارت کردن ۷
انواع زمین کردن ۹
انواع زمین حفاظتی ۱۰
۱-گراند تجهیزات ۱۰
۲-گراند صاعقه گیر ۱۱
۳-گراند بارهای ساکن ۱۳
۴-گراند ایزوله ۱۶
۵-گراند منفرد ۱۶
۶-گراند شبکه ای سیگنال مرجع ۱۷
تقسیم‌بندی سیستم‌های فشار ضعیف از نظر روش زمین کردن ۱۹
طرح اصولی زمین کردن سیستم توزیع هوائی ۲۸
تقسیم بندی سیستم های DC از نظر روش زمین کردن ۲۸
محاسبه مقاومت چاههای صفحه ای و الکترودی ۲۹
محاسبه مقاومت الکترود با یک فیل ۳۲
اندازه گیری مقاومت ویژه الکتریکی خاک ۳۳
اندازه گیری مقاومت ویژه به روش Soil Box 35
اندازه گیری مقاومت شبکه زمین ۳۶
اندازه گیری مقاومت شبکه زمین به روش دو الکترودی ۳۷
انواع خطاها و خطرات احتمالی در یک سیستم برق ۳۸
اثر الکترو مغناطیسی ۴۲
جهش های فرکانس قدرت ۴۳
حفاظت ثانویه SECONDARY PROTECTION 43
کاربرد اصلی برقگیرهای ثانویه ۴۴
حالت حفاظتی برقگیرهای ثانویه ( Protection Mode ) 46
سیستم گراند تجهیزات حساس الکترونیکی و رایانه ای ۴۸
نکاتی راجع به سیستم گراند تجهیزات حساس ۵۰
چگونگی تست سیستم زمین ۵۳

مقدمه:

سیستم اتصال زمین

اساس زمین کردن بر این است که جرم بزرگ زمین به عنوان نقطه صفر در نظر گرفته شود و تمام قسمت هایی که به زمین وصل شده اند هم پتانسیل زمین شوند یا به عبارتی پتانسیل صفر زمین را بگیرند.

زمین کردن به دو علت انجام میگیرد،یکی کار کردن و رفتار صحیح سیستم های الکتریکی، به بیان دیگر حفاظت از وسایل برقی(زمین الکتریکی)و دیگری حفاظت اشخاصی که به نوعی با دستگاه های برقی ارتباط دارند(زمین حفاظتی).زمین کردن الکتریکی در تاسیسات فشار قوی معمولا”  از وظایف توزیع کننده برق (وزارت نیرو است اما در تاسیسات فشار ضعیف تا ۱۰۰۰ ولت خصوصیات وعملکرد صحیح سیستم زمین الکتریکی و حفاظتی باید هر دو با هم در نظر گرفته شود،نوع زمین در تاسیسات الکتریکی ونگه داشتن حداقل مقاومت زمین بستگی به نوع شبکه انتخاب شده و سیستم های حفاظتی دارد.ما در بحث انواع سیستم نیرو از لحاظ زمین کردن سه نوع سیستم نیرو داریم: سیستم  TN,TT,IT  ازلحاظ ایمنی به منضور حفاظت از جان افراد و کارکنانی که از وسایل و ابزارها و دستگاه های برقی استفاده میکنند در برابر برق گرفتگی باید اقدامات زیر صورت گیرد:

۱- نقطه نول سیم پیچ مولد های برق  در نیروگاه های برق و هم چنین نقطه نول سیم پیچ ترانسفورماتور در پست های برق وسیم نول شبکه خطوط هوایی در ابتداء و انتهای  خطوط به الکترود سیستم اتصال زمین مر بوطه متصل شود. نقطه خنثی مرکزترانس در محل پست ترانس باید زمین شود.

۲- بدنه یا محفظه فلزی کلیه وسایل، ابزارها،تابلو های برق و همچنین اسکلت واجزای فلزی هر یک،که حامل جریان برق نمی باشد باید به سیستم اتصال زمین مربوطه متصل گردد.

۳- در نیروگاه ها  و پست های برق ،سیستم اتصال زمین و همچنین سیستم اتصال زمین بدنه تابلو های فشار قوی باید کاملا” از یکدیگر جدا باشند و استفاده از یک سیستم اتصال زمین با الکترود مشترک مجاز نمی باشد .

۴- سیستم هایی که مجهز به برقگیر هستند،سیستم اتصال زمین مربوط به برقگیر باید از سیستم اتصال زمین تاسیسات  برقی فشار ضعیف یا فشار قوی کاملا” جدا بوده واز سیستم اتصال زمین مشترک استفاده نشود.

۵- هادی های حفاظتی باید کلیه بدنه های هادی تاسیسات را به نقطه زمین شده سیستم نیرو وصل نماید(این هادی های حفاظتی که به رنگ سبز و زرد هستند همان سیم ارت هستند که به لاینPE متصل می‌شوند و این لاین در انتها به محل زمین سیستم نیرو متصل می‌شود).سیم نول در انتهای شبکه ودر انتهای کلیه شاخه های فرعی حتما” باید زمین گردد(سیم نول شبکه تحت هیچ شرایطی نباید فیوز داشته باشد).

۶- در زمین کردن حفاظتی،اتصال بدنه فلزی دستگاهها به زمین، بدون اینکه بدنه دستگاهها به سیم نول یا سیم حفاظتی شبکه PE وصل شده باشد ممنوع است یعنی زمین کردن بدنه فلزی دستگاه هابه صورت مستقیم ممنوع است و بدنه های انها باید به لاین حفاظتی وصل شود که ان لاین به زمین سیستم نیرو متصل است.

نحوه عمل یک سیستم اتصال زمین باید با احتیاجات سیستم الکتریکی و تجهیزاتی که به ان وصل خواهند شد مطابقت داشته باشد،اتصال زمین ممکن است به عنوان اتصال زمین حفاظتی (PE )باشد که عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی که ارتباط مستقیم با قسمت الکتریکی تاسیسات ندارند که این کار برای حفاظت اشخاص در قبال اختلاف سطح تماس زیاد به کار گرفته می‌شود ،یا اتصال زمین الکتریکی(N )سیستم باشد که زمین کردن نقطه ای از دستگاه های الکتریکی و ادوات برقی که جزیی از مدار الکتریکی میباشد مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچ ترانس یا ژنراتور که این کار به خاطر کار صحیح دستگاه و جلوگیری از ازدیاد فشار الکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فازهای دیگر با زمین است .

  اصطلاحات و تعاریف:

بدنه هادی تجهیزات : بدنه یا اسکلت هادی مربوط به تجهیزات الکتریکی است که در دسترس بوده و می توان آن را لمس کرد. این قسمت از تجهیز در وضعیت عادی برقدار نیست ولی ممکن است در اثر بروز نقصی در دستگاه یا ایجاد اتصالی داخلی برقدار شود.

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

الکترود زمین: (Earth electrode) سازه های فلزی مدفون درخاک که می توانند مسیر جریانهای 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 ذیل باشند:

لوله آب فلزی مدفون
شبکه های فلزی ساختمان که بطور موثر در زمین قرار گرفته است
میلگردهای داخل بتن
شبکه های مسی موسوم به رینگ زمین

یکی از موثرترین الکترودهای زمین یک رینگ یا شبکه فلزی است که به اسکلت ساختمان در فواصل مناسب متصل گردیده است.

هم بندی:(bonding)وصل الکتریکی هر ترکیبی از اجزای هادی ، بدنه ها ، قسمت های فلزی در دسترس ، اجزای فلزی ساختمانها ، انواع لوله کشی ها ، پوشش هادی و غیره به یکدیگر به منظور از بین بردن اختلا ف پتانسیل احتمالی بین آنها در حالت عادی یا در صورت بروز اتصالی.

نول:(neutral)در سیستم تکفاز سیم برگشت جریان که پتانسیل آن نسبت به زمین صفر است و در سیستم سه فاز نقطه گره ستاره را نول می گویند، در این مجموعه نول سیمی  است که می تواند در بعضی حالات به زمین متصل شود.

زمین آرام: (Quiet ground یا (Clean earth استاندارد IEEE 100 زمین آرام را اینگونه تعریف می کند: شبکه زمین ویژه که از بخش های قراردادی سیستم زمین قدرت  system ground Power  ایزوله می باشد و نویز الکترومغناطیسی و ولتاژهای ناخواسته موجود در لحظات خطا یا عادی زمین روی آن اثر نمی کند و موجب اخلال در عملکرد مطلوب کامپیوتر نخواهد شد .

معیار دقیقی جهت تعیین مقاومت زمین آرام در دست نمی باشد و زمینی که ولتاژهای ناخواسته ناشی از جریانهای داخل زمین را به کامپیوتر منتقل نکند خواه یک الکترود باشد خواه یک شبکه وسیع ایزوله، زمین آرام می باشد.

زمین نویزی:(noisy ground) برخلاف زمین آرام، زمین نویزی یک شبکه زمین  الکتریکی  است که استعداد القاء یا تزریق ولتاژهای ناخواسته ومزاحم را به سیستم کامپیوتر دارد.

تداخل ناشی از میدان الکترو مغناطیسی: Electro Magnetic Interference) EMI) به میدانهای الکترومغناطیسی راه یافته در زمین بخاطر وقوع صاعقه، اتصال کوتاه در زمین های مجاور و نظائر آن که از سیگنالهای با فرکانس پایین شهری تا فرکانسهای رادیوئی(RF) و سیگنالهای با سرعت بالای صاعقه را شامل می‌شود EMI گویند.

برای اینکه سیستم ارت عملکرد رضایت بخشی داشته باشد باید مجموعه این سیستم مقاومت الکتریکی کمی نسبت به زمین داشته باشد و بتواند جریانهای زیاد را به راحتی از خود عبور دهد.

سه ویژگی مهم یک سیستم زمین عبارت است :

۱- امپدانس الکتریکی بسیار پائین                              Low  Electrical Impedance

۲-مقاومت مکانیکی بسیار بالا                               High  Mechanical Resistance

۳- مقاومت بالا در برابر خوردگی                          High  Corrosion  Resistance

 تاثیر جریان الکتریکی بر بدن

تاثیر جریان الکتریکی عبوری از بدن تابع فرکانس f، میزان i و مدت زمانt  عبور این جریان میباشد. تجربه نشان داده است که آدمیان در برابر جریان الکتریسیته بین ۵۰ و ۶۰ هرتز که فرکانس معمولی در صنعت برق است حتی با شدت ۱/۰ آمپر کاملا نا توان بوده اند در حالیکه در برابر همان جریان با فرکانس بین ۳۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ هرتز متوجه خطر عمده ای نشده اند.

جریان های تا ۹ میلی آمپردر فرکانس ۵۰ تا ۶۰ هرتز آسیب جدی در شخص ایجاد نمیکند ولی چنانچه میزان آن از ۹ تا ۲۵ میلی آمپر افزایش یابد خطراتی مثل از کار افتادن ماهیچه های محل تماس مشهود بوده است جریان های بیشتر از ۲۵ میلی آمپرباعث از کار افتادن تنفس و یا منجر به مرگ خواهد شد.

جدول زیرمیزان خطر ات و اثرات جریان برق بر بدن را برای جریانهای AC   با فرکانس ۶۰ هرتز و DC نشان میدهد.

 جریان بالای ۱۰۰ میلی آمپر با فرکانس ۶۰ هرتز که طبق جدول فوق موجب مرگ می‌شود در فرکانس های بالای ۳۰۰ هرتز صرفآ موجب تحریک اعصاب می‌شود .در جریانهای با فرکانس ۱۰۰ تا ۲۰۰ کیلوهرتز نحوه اثر گذاری جریان روی بدن به جای شوک و خارش به صورت حرارت ظاهر می‌شود و اساسآ حرارت و سوختگی تنها اثرات شوک ناشی از عبور جریان با فرکانس های بالای ۱۰۰ کیلو هرتز میباشد.

نکته قابل ذکر در میزان خطر آفرینی جریان الکتریسیته بر بدن،مدت زمان عبور این جریان میباشد.در این خصوص میتوان با استفاده از فرمول تجربی زیر رابطه شدت جریان انتقالی و زمان عبور آنرا محاسبه نمود. این فرمول توسط DAISLER  بیان شده و در مورد ۵/۹۹ درصد افراد با وزن ۵۰ کیلوگرم و زمان کمتر از ۳ ثانیه صادق بوده است:

(  I_B)²  t_s=0.0135

در این رابطه t_s   زمان انتقال جریان از بدن و I_B شدت جریان عبوری از بدن میباشد.

به عنوان مثال طبق فرمول فوق به ازای زمان ۵/۰  ثانیه شخص میتواند شدت جریان ۱۶۴ میلی آمپر را تحمل کند.با استخراج شدت جریان از فرمول بالا حداکثر جریان قابل انتقال از بدن فرد ۵۰ کیلوگرمی را میتوان به صورت زیر محاسبه کرد.

 I_B=0.116/√t_s

با توجه به اینکه افراد با وزنهای مختلف در برابر جریان الکتریسیته از خود مقاومت های متفاوتی نشان داده اند در استانداردها از جمله استانداردIEEE  حداکثر جریان مجاز قابل عبور از بدن یک فرد ۷۰ کیلوگرمی اساس محاسبات واقع شده و لذا فرمول بالا بعدآ به صورت زیر اصلاح و تکمیل شده است :

 (  I_B)²  t_s=0.0246

I_B=0.157/√t_s

فرمول فوق اساس ارزیابی شبکه زمین و تعیین پارامترهای ایمنی که در ادامه به آن میپردازیم بوده است.

از لحاظ ولتاژ نیز در استانداردهای ایران ولتاژ متناوب ۵۰ ولت به بالا را ولتاژ خطرناک می‌گوئیم .

اثر جریان برق به وضعیت قرارگرفتن انسان و عضوی که به موضع اتصالی برخورد می کند نیز ارتباط دارد. همچنین وضعیت برخورد انسان با موضع اتصالی ممکن است به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم باشد .

شکل زیر دو وضعیت تعریف شده در بالا را نشان داده است که البته وضعیت غیر مستقیم کم خطر تر خواهد بود به علت اینکه جریان خطا دو مسیرموازی جهت  عبور دارد و بالتبع سهم جریان عبوری از بدن انسان کمتر خواهد بود.

فلسفه و تاریخچه ارت

 بین سالهای ۱۸۸۰ تا ۱۸۹۲ خطوط انتقال و توزیع برق بدون اینکه نقطه نوترال یا نول زمین شده داشته باشند احداث می شدند و هیچ نقطه ای از شبکه و تجهیزات ارت نمی‌شدند و اساسآ مفهومی به نام ارت وجود نداشت.

مشکلات برق گرفتگی و آتش سوزی در منازل و اماکن عمومی و صنعتی وجود داشت بدون اینکه فیوزهای حفاظتی نصب شده در شبکه عیوب راتشخیص بدهند .

مشکلات ادارات بیمه جهت جبران خسارت بیشتر و بیشتر می‌شد و به طور موازی تحقیقاتی جهت کاهش این خطرات به عمل میآمد.

 در سال ۱۹۲۴ انجمن مهندسان برق (IEE) در انگلستان اتصال بدنه فلزی وسائل برقی به زمین یا همان ارت کردن را اجباری نمود هر چند اینکار ساده نبود و مشکلات فراوانی داشت.

در سال ۱۹۲۳ فرانسه نیز در استانداردهای ملی کشورش  ارت کردن بدنه تجهیزات برقی را الزامی نمود.

در سال ۱۹۲۷ فرانسه بحث ارت کردن نقطه نول ترانسفورماتورها را نیز تصویب نمود.

در سال ۱۹۳۵ استانداردهای جامع حفاظت اشخاص و تجهیزات تدوین و اجرائی شد و از آن سالها به بعد ارتینگ همگانی شد.

فلسفه ارت کردن:

با دقت در شکلهای ساده زیر میتوان به فلسفه ارت پی برد.

۱- در این مدار ساده تکفاز که نول عمداً به زمین متصل نشده صرفاً وقوع اتصالی مستقیم فاز به نول میتواند فیوز را بسوزاند و جلوی خطرات بعدی را بگیرد .

در صورت اتصالی فاز به زمین و نول به زمین (هر یک به تنهائی) فیوز نخواهد سوخت و عیب ممکن است روزها وجود داشته باشد که منجر به آسیب به تجهیزات به خاطر تغییر در ولتاژ تغذیه آنها و یا آسیب به شبکه برق گردد.

در این حالت اگر دست انسان به یک فاز یا نول بخورد خطری نخواهد داشت و فقط اتصال همزمان به فاز و نول باعث برق گرفتگی خواهد شد.

خلاصه :خطرات انسانی :کمتر   آسیب به تجهیزات و شبکه برق :  زیاد

 ۲- همانطور که در تاریخچه نیز اشاره شد به خاطر حفظ پایداری شبکه برق و مسائل دیگر که در ادامه خواهد آمد در سال ۱۹۲۷ به بعد اتصال نول به زمین اجباری شد که در اینحالت وضعیت به صورت زیر قابل بیان است :

اتصال فاز به زمین میتواند فیوز را سوزانده و مدار و تجهیزات را محا فظت کند.

اتصال نول به زمین خطری برای شبکه و تجهیزات ندارد

اتصال بدن انسان به یک فاز( تنها) بسیار خطرناک است

این وضعیت دو حالت دارد :

اگر بدنه دستگاه به زمین که همان نول است وصل شده باشد

(یعنی همان سیستم زمین حفاظتی )که در اینحالت فیوز سریعا سوخته و از عبور طولانی جریان به بدن جلوگیری میکند

 اگر بدنه دستگاه به زمین که همان نول است وصل نشده باشد

یعنی سیستم ارت نداشته باَشیم که در اینحالت بعید است فیوز بسوزد لذا جریان برق تا زمانیکه شخص به خود آمده و خود را رها کند و یا کسی به کمک او بیاید از بدن عبور خواهد کرد و این فاجعه است.

خلاصه این حالت:

در صورت نصب سیستم ارت مناسب

خطرات انسانی :کمتر                              آسیب به تجهیزات و شبکه برق :  کمتر

 در صورت عدم نصب ارت مناسب

خطرات انسانی :در حد فاجعه                   آسیب به تجهیزات و شبکه برق :  زیاد

  انواع زمین کردن

زمین کردن به طور کلی به دو بخش تقسیم می‌شود:

۱  –  زمین کردن الکتریکی یا زمین کردن نوترال یا نول کردن یا گراندینگ سیستم               Ground System

به طور کلی منظور از زمین کردن نوترال رسیدن به اهداف زیر است:

الف: کاهش تنش الکتریکی ماشین از اثرات کلیدزنی و صاعقه

ب: تامین و کنترل جریان اتصالی در حدّ قابل قبول

ج: کاهش عدم تعادل ولتاژ

د: محدود کردن ولتاژ نقطه نول

  ۲-   زمین حفاظتی یا ایمنی    Safety   Ground:

از این نوع سیستم حفاظتی در ایجاد ایمنی برای افرادی که بنا به وظیفه شغلی در تماس با تجهیزات سیستم های الکتریکی و نیز برای افراد جامعه که مصرف کننده نهایی انرژی برق میباشند ،استفاده می‌شود.هدف دیگر از این نوع سیستم زمین ، محدود کردن خطر آتش سوزی از راه قطع سریع مدار معیوب به کمک وصل بدنه های فلزی به هادی خنثی یا زمین است.

در برخی موارد تفکیک دو نوع اتصال زمین برای دو هدف بالا ممکن نیست و به  همین دلیل ایجاد یک اتصال زمین برای هر دو منظور کافی است.ولی در بعضی شرایط تفکیک دو سیستم زمین لازم وضروری است و گاهی مسائل مربوط به زمین های دیگر مثل زمین صاعقه و زمین ابزار دقیق موضوع را پیچیده تر میکند.

انواع زمین الکتریکی :

روشهای مختلف زمین کردن نوترال عبارتند از :

الف-زمین کردن به شکل مستقیمSolidly  ground

ب-زمین کردن از طریق مقاومت Resistance ground

ج-زمین کردن از طریق راکتانسReactance  ground

د-زمین کردن از طریق ترانسفورماتورTransformer  ground

ه-زمین کردن ایزوله یا زمین کردن از طریق ارسترIsolated ground or ungrounded

هر یک از این روشها ویژگی خاصی دارد که موضوع بحث این جزوه نمیباشد و اطلاعات کامل را دراستاندارد IEEE Std C37.101-1993 میتوان یافت.

انواع زمین حفاظتی:

سیستم زمین حفاظتی دراستانداردها و مدارک جدید از جهات گوناگون مورد طبقه بندی قرار گرفته که کامل ترین و جدیدترین آنرا میتوان به صورت زیر بیان نمود:

۱-گراند تجهیزات                                Equipment Ground

۲-گراند صاعقه گیر                               Lightning Ground

۳-گراند بارهای ساکن                          Electrostatic Ground

۴-گراند ایزوله                                         Isolated Ground

۵-گراند منفرد یا مستقل                       Transformer Ground

۶- گراند سیگنال مرجع                     Reference   Signal  Ground

۱-گراند تجهیزات :

عبارت است از اتصال تمام قسمتهای فلزی یک دستگاه که

 در حالت عادی جریانی از آنها عبور نمیکند به زمین

مثل اتصال بدنه لوازم برقی ،موتورها درل و غیره به

 زمین  این نوع سیستم از معمول ترین و اصلی ترین نوع گراند است

 به این ترتیب در حالت عادی سیم گراند نقشی ندارد و جریانی از آن عبور نمیکند ولی در حالتی که بنا به دلایلی مثلاً به خاطر خراب شدن پوشش و عایق، سیم فاز به بدنه فلزی دستگاه بخورد  ( اتصالی کند)  این  امر باعث قطع سریع فیوزی که این دستکاه از آن تغذیه میکند خواهد شد و لذا پیش از وقوع هر خطری دستگاه معیوب بی برق می‌شود و از کار می افتد.

نکات قابل ذکر در این سیستم :

۱- بهتر است سیم گراند روکش دار باشد و داخل لوله و یا کانالهای فلزی و هادی عبور داده شود.

۲-سیم گراند بایستی درون همان سینی ،کانال و یا لوله  ( ترجیحآ فلزی ) کشیده شود و از لوله مجزا استفاده نشود ،زیرا این لوله به عنوان شیلد عمل میکند و از سوار شدن نویز روی سیم های تغذیه تجهیزات الکترونیکی حساس جلوگیری میکند.

۲-گراند صاعقه گیر:

ایجاد یک مسیر ایمن و غیر مخرب برای عبور جریان ناشی از صاعقه که مستقیمآ روی ساختمان یا تجهیزات فلزی در محوطه تخلیه می‌شود را از بام تا زمین گراند صاعقه گیر گویند.

در صورتی که صاعقه به طور مستقیم به ساختمان یا تجهیزات فلزی روی بام یا  کنار ساختمان بخورد و ساختمان سیستم گراند برق گیر نداشته باشد و یا این سیستم درست طراحی و اجرا نشده باشد جریان صاعقه به جای عبور از مسیر امن گراند از طریق دیگر تجهیزات فلزی مثل مخزن آب،آنتن،دودکش،ناودانی و غیره به زمین میرسد و این تخلیه جریان که در بعضی اوقات در حد کیلوآمپر است میتواند خطرات زیادی را برای افراد و تجهیزات داشته باشد.

در شماتیک روبرو با اینکه سیستم گراند برق گیر هم اجرا شده ولی به علت  بالا بودن مقاومت گراند یا شل بودن کلمپ ها و یا قدرت و شدت بیش از حد  جریان صاعقه، این جریان از دو مسیر یکی مسیر گراند صاعقه  و دیگری  از طریق مخزن  و لوله آب عبور کرده است

 که میتواند برای اشخاصی که در آن  لحظه با    سیستم لو له کشی در ارتباط هستند خطرناک باشد.

گراند صاعقه گیر شامل ۵ بخش به شرح زیر میباشد

۱-هادیهای برقگیر                                            Air terminals

۲-هم بندی بام                                                  Roof Ring

۳-هادیهای نزولی Down Conductors

۴-رینگ پائین                                                  Earthing mesh

۵-سیستم زمین چاهی یا میله ای                          Earthing System

   این سیستم به خاطر شکل ظاهرش به برقگیر قفس فاراده نیز معروف است .

البته بایستی توجه داشت که جهت بعضی ساختمانها با کاربری خاص مخصوصآ مخازن حاوی مواد قابل اشتعال و انفجار ،انبارهای مواد قابل انفجار و زاغه های مهمات و مواد محترقه بایستی از سیستم معروف به سیستم معلق suspension  ِیا mast –shielding   استفاده می شود که در زیر به طور نمونه نشان داده شده است

۳-گراند بارهای ساکن :

بارهای ساکن، ناشی از اضافه یا کمبود الکترون در اتم های اجسام می باشند و جسمی که بازاء هر    ۱۰۰٫۰۰۰ اتم خود، یک الکترون کم یا زیاد داشته باشد باردار قوی محسوب می باشد.

ولتاژی که بر اثر بارهای ساکن ایجاد می‌شود با مقدار بار ذخیره شده در آن جسم (Q) و ظرفیت جسم نسبت به محیط اطراف خود  ((C بوسیله رابطه V=Q/C ارتباط پیدا می کند.

اگر روند تولید بارهای ساکن در یک جسم بیشتر از نرخ نشت آن باشد ولتاژ جسم، رفته رفته افزایش   می یابد به حدی که بالاخره سبب یک تخلیه ناگهانی انرژی (spark) به بخشی از محیط اطراف می‌شود که این تخلیه ناگهانی در پاره ای از موارد خطر آفرین خواهد بود.

افزایش ولتاژ قبل از تخلیه می تواند به چندین هزار ولت برسد اما چون بارها ساکن بوده و جاری نیستند احتمال تبدیل فرآیند تخلیه بارها (spark) به فرآیند جرقه (ignition) در یک محیط معمولی  خیلی کم است.

الکتریسیته ساکن در صنایع معمولا درموارد ذیل تولید می گردند:

۱- عبور مواد پودر شده از روی نقاله های بادی

۲- چرخش تسمه ها و کمربندهای انتقال قدرت غیر هادی

۳- جاری شدن هوا، گاز یا بخار مواد، از مجراها و دریچه ها

۴- حرکت هایی که سبب تغییر موقعیت سطوح تماس مواد غیر مشابه مایع یا جامد میگردد که  حداقل یکی از اینها هادی الکتریسیته خوبی نباشد.۵- بدن انسان، در محیط های خشک و کم رطوبت بر اثر تماس کفش با کف ساختمانها، بار ساکن تا چند هزار ولت تولید می گردد، همچنین تولید بار در بدن انسان می تواند براثر کارکردن نزدیک عوامل تولید الکتریسیته ساکن مثل موارد ۱ تا ۴ فوق و یا براثر نزدیک شدن به خودروهایی که دارای بار ساکن هستند بوجود آید.

هم‌بندی(bonding)و اتصال به زمین (grounding )دو جسم که احتمال تجمع وتخلیه بارهای ساکن بین آنها وجود دارد روش موثری جهت از بین بردن اثرات سوء بارهای ساکن است.

در این روش بخش های مختلف تجهیزات و ماشین آلات به هم متصل شده و تماماً به زمین وصل می‌شوند. این روش می تواند پاره ای از مشکلات بارهای ساکن را مرتفع نماید. این نوع گراند را گراند بارهای ساکن می‌گویند.

همانطور که در شکل زیر مشخص است در حالت A  جسم غیر هادی سمت راست باردار است بنابر این نسبت به جسم سمت چپ  و زمین اختلاف پتانسیل دارد که ممکن است در بعضی مواقع تخلیه آن  سبب خطراتی از جمله خطر آتش سوزی گردد.

در حالت B دو جسم توسط سیم هادی به هم وصل شده اند بنا بر این بین دو جسم سمت راست وچپ اختلاف پتانسیلی وجود ندارد ولی بین این دو با زمین اختلاف پتانسیل وجود دارد.

در حالت C   پس از وصل دو جسم به زمین دیگر هیچگونه اختلاف پتانسیلی بین اجسام و زمین وجود ندارد و خطر به کلی رفع شده است.

۴-گراند ایزوله:

تاثیر نویزهای ایجاد شده توسط منبع تغذیه برروی بارهای حساس را گاهی اوقات میتوان با ایجاد یک زمین ایزوله برای آن بهبود بخشید .اینکار با استفاده از پریز های زمین ایزوله انجام میگیرد.

در این نوع سیستم ، سیم گراند تجهیزات خاصی مثل تجهیزات الکترونیکی حساس به نویز را بدون اینکه در مسیر تغذیه تا دستگاه به بخش های فلزی و تابلو های فرعی  و سوکت ها وصل نمود به طور ایزوله برای آن دستگاه مورد نظر می کشیم و سیم زمین ایزوله تنها در فیذر تغذیه ورودِ به ارت متصل می‌شود. به این ترتیب  تاثیر نویزهای ایجاد شده توسط منبع تغذیه بر روی بارهای حساس الکترونیکی را کاهش داده ایم.

هادی مربوط به زمین ایزوله ممکن است از کلیه تابلوها عبور کرده و به زمین محلی متصل نشود تا در انتها در ورئدی سرویس زمین شود.حالتی خاص از زمین های ایزوله برای تعدادی ازتجهیزات بیمارستانی بکار میرود.

۵-گراند منفرد

یک سیستم منفرد دارای زمین مرجعی است که مستقل از دیگر سیستم ها میباشد.مثال مرسوم در این زمینه استفاده از یک ترانسفورماتور با نسبت تبدیل یک به یک و از نوع مثلث ستاره میباشد. (۰رجوع به شکل های زیر).

نقطه گره ثانویه به زمین محلی جدیدی متصل می‌شود تا زمین مرجع جدیدی بسازد که از سیستم اصلی مستقل است.سیستم های منفرد یک مرجع زمین محلی برای بارهای حساس ایجاد میکنند.در این حالت مقدار نویز در دستگاههای متصل به این سیستم زمین به طور قابل ملاحظه ای کاهش مییابد .مزیت دیگر ای روش کاهش دامنه جریان نوترال در سیستم توزیع اصلی است.

55,000 ریال – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .