Maantähdysten menetelmät

Maantutka- ja maanjohtimet

Sähköjärjestelmissä on useita erilaisia maantutkamenetelmiä, kuten langan tai nauhan avulla tehty maantutka, putkitutka, levytutka ja maantutka vedenjohtojen kautta. Näistä putkitutka ja levytutka ovat yleisimmin käytettyjä, ja niitä käsitellään tarkemmin alla.

Maanjohtimat

Maanjohtimaa muodostetaan yhdistämällä useita varrennuksia kuparin johtimen avulla. Tämä asetus vähentää tehokkaasti kokonaismaaohjausta ja on keskeinen rajoittamaan maapotentialia. Se on erityisen sopiva alueille, joilla odotetaan suuria sijaintivirtoja. Maanjohtiman suunnittelussa on huomioitava useita kriittisiä tekijöitä:

Turvallisuushuomiot

Virhetilanteessa maan ja maapinnan välisen jännitteen on oltava sellainen, ettei se aiheuta vaaraa henkilöille, jotka voivat tulla kosketuksi sähköjärjestelmän ei-sähköntuliveneillä kuljetettavien osien kanssa. Tämä takaa turvallisuuden henkilöstölle, joka työskentelee lähellä sähköasetusta.

Suojarelayn toiminta

Maanjohtiman on pystyttävä käsittelemään keskeytymättömiä virhevireitä, jotka ovat riittävän suuria suojarelayn aktivointiin. Matala maahajupite on olennainen, jotta virhevirta voi kulkea vapaasti maton kautta, mikä mahdollistaa suojarelayn nopean toiminnan ja eristää viallinen osa sähköjärjestelmästä.

Kuoleman aiheuttavien virtojen estäminen

Maanjohtiman vastus on suunniteltava huolellisesti estämään kuoleman aiheuttavien virtojen kulku ihmisen ruumiissa tapauksessa, jossa hän sattuu koskettamaan liveosia. Tämä on perustavanlaatuinen turvallisuusvaatimus ihmishenkien suojelemiseksi.

Askelpotentiaalin rajoitus

Maanjohtiman suunnittelun on taattava, että askelpotentiaali, eli maapinnan kahden pisteen väliset potentiaaliero tietyllä etäisyydellä, pysyy sallitun arvon alapuolella. Sallituva arvo riippuu eri tekijöistä, kuten maaperän resistiviteetista ja virhetilanteista, jotka ovat tarpeen eristää viallinen laite liveeleltyyn sähköjärjestelmään. Pidettäessä askelpotentiaalia turvallisissa rajoissa minimoidaan sähköiskujen riski henkilöille, jotka kulkevat lähellä maanjäristyksen asennusta.

Maanjohtimet
Maanjohtimeksi kutsutaan kaikki sähköjohtimet, rodot, putket, levyt tai konduktoriryhmät, jotka upotetaan maahan joko vaakasuoraan tai pystysuoraan. Sähköjakelujärjestelmissä yleinen maanjohtimen muoto on rodu, joka on yleensä noin 1 metrin mittainen ja ajetaan pystysuoraan maahan. Tämä yksinkertainen mutta tehokas suunnitelma auttaa luomaan luotettavan yhteyden sähköjärjestelmän ja maan välillä, mikä mahdollistaa virhevireiden turvallisen levittämisen.

Päinvastoin, tuotantoasemissa käytetään usein maanjohtimia sen sijaan, että luottaisiin yksittäisiin roduihin. Maanjohtima koostuu useista johtimista, jotka on yhdistetty verkostoksi. Tämä lähestymistapa tarjoaa useita etuja yksittäisten elektroditteihin verrattuna. Suurempi pinta-ala ja maanjohtiman yhteydessä oleva luonne antavat matalamman kokonaisvastuksen, mikä mahdollistaa sen käsitellä tehokkaasti suurempia virhevireitä. Lisäksi se auttaa jakamaan sähköpotentiaalia tasaisemmin asema-alueella, vähentäen vaarallisten askel- ja kosketuspotentiaalien riskejä, jotka voisivat uhata henkilöstöä ja laitteita.

Putkitutka
Erilaisten maantutkamenetelmien joukosta samankaltaisissa maaperän ja kosteuden olosuhteissa putkitutka on yksi yleisimmistä ja tehokkaimmista järjestelmistä. Tässä menetelmässä käytetään vertikaalisesti asennettua teräsputkea, joka on perforoitu ja täsmää hyväksyttyihin määrityksiin pituudesta ja halkaisijasta, ja asennetaan maaperään, joka pysyy pysyvästi kosteana, kuten viitetekstissä osoitetaan.

Putken koon valinta on kriittinen harkinta, sillä se määräytyy kahdesta päätavoitteesta: virhevireiden suuruudesta, joita maantutkajärjestelmä on tarkoitus johtaa, sekä maaperän ominaisuuksista. Suurempi-halkaisijainen tai pidempi putki saattaa olla tarpeen suurempien virhevireiden käsittelemiseksi, varmistamalla, että sähköinen varaus voidaan turvallisesti ja tehokkaasti levittää maahan. Lisäksi eri maaperätyypit vaihtelevat sähköresistiviteettinsä suhteen; esimerkiksi korkeammalla resistiviteetilla varustettu maaperä saattaa edellyttää suurempaa putkea saavuttaakseen halutun matalaresistenttisen yhteyden maahan. Tämä huolellinen mitoitusprosessi takaa putkitutkan luotettavuuden ja turvallisuuden, mikä tekee siitä suositun valinnan monelle sähköasetukselle.

Putkitutkassa normaalit käytännöt määrittelevät tiettyjä mittoja maantutka-putkelle, jotka vaihtelevat maaperän olosuhteiden mukaan. Yleensä tavallisessa maaperässä käytetään 40 mm:n halkaisijaisen ja 2,5 metrin pituisen putken. Kuitenkin kuivassa ja kivekkäässä maaperässä tarvitaan pidempi putki varmistaakseen tehokkaan yhteyden maahan. Putken syvyys, johon se on asennettu, liittyy suoraan maaperän kosteuteen, sillä kosteampi ympäristö helpottaa sähköjohtavuutta.

Tyypillisessä asennuksessa putki sijoitetaan 3,75 metrin syvyydelle. Parantaakseen suorituskykyä putken pohja ympäröidään pienillä koksipaloilla tai hiilikippoilla, jotka asetetaan noin 15 cm etäisyydelle. Vaihtoehtoisia kerroksia koksista ja suolasta käytetään, joiden kukin palvelee eri tarkoitusta. Koksipalot lisäävät tehokasta yhteyden maahan, kun taas suola vähentää maavastusta, yhdessä optimoimalla maantutkajärjestelmän tehokkuutta.
Lisäksi putken yläosaan yhdistetään toinen putki, jonka halkaisija on 19 mm ja vähimmäispituus 1,25 metriä, putken yläosaan kierrätyskangassuussa. Tämä toissijainen putki on avainasemassa järjestelmän toiminnan ylläpitämisessä, erityisesti huonoissa sääolosuhteissa.

Kesällä maaperän kosteus väheneminen aiheuttaa maavastuksen kasvun. Vastataksemme tähän rakennetaan betonirakenne ylläpitääksemme jatkuvaa veden tarjontaa. Tehokkaan maayhteyden ylläpitämiseksi 3-4 koria vettä kaadetaan 19 mm:n halkaisijaisen putken kautta, joka on yhdistetty pääputken, GI-putken, yläosaan. Maajohto, joka voi olla joko GI-johto tai GI-johtopuoli riittävällä poikkileikkauksella turvallisesti virhevireiden kuljetukseen, vedetään 12 mm:n halkaisijaisen GI-putken kautta, joka on kaivattu noin 60 cm maan pinnan alle.
Levytutka
Levytutkassa maanjohtolevyn upotetaan maahan. Levy voi olla joko kuparin, mittoina 60 cm x 60 cm x 3 mm, tai galvanisoitunut teräs, mittoina 60 cm x 60 cm x 6 mm. Levyn sijoitetaan pystysuoraan, sen yläosa on vähintään 3 metrin syvyydessä maan pinnasta. Tämä syvyys on kriittinen varmistaakseen luotettavan sähköisen maanjäristyksen, sillä se mahdollistaa levylle riittävän yhteyden maaperään, mikä helpottaa sähkövirtojen turvallista levittämistä virhetilanteessa.

Levytutka
Levytutkan toteuttamisessa maanjohtilevyn asennetaan apukerroksiin koksia ja suolaa, joiden vähimmäispaksuus on 15 cm. Tämä yhdistelmä auttaa vähentämään maaperän resistiviteettia levyn ympärillä, parantamalla maantutkajärjestelmän tehokkuutta. Maajohto, joka on joko galvanisoitunut teräs (GI) tai kupari, kiinnitetään vahvasti maanjohtolevyn kiinnityspisteeseen mutterien ja ruuvien avulla. Vaikka kuparin sähköjohtavuus on parempi, kuparilevyt ja -johtimet eivät ole yleisiä maantutkatekniikoissa niiden huomattavan korkean hintansa vuoksi verrattuna GI-vaihtoehtoihin. Tämä kustannustehokkuus tekee GI-materiaaleista suosittuja useimmissa käytännön maantutkatekniikoissa.
Maantutka vedenjohtojen kautta
Maantutka vedenjohtojen kautta on toinen tapa luoda sähköinen yhteys maahan. Tässä menetelmässä GI- tai kuparijohto yhdistetään vedenjohtoihin. Yhteys turvataan terästeiden sidonnalla, joka kiinnitetään kupariliittoon. Tämä menetelmä hyödyntää vedenjohtojen laajaa metalliverkostoa, jolla on yleensä hyvä yhteys maahan, tarjoten matalaresistentin polun sähkövirtaalle virhetilanteessa. Kuitenkin tämän maantutkamenetelmän on noudatettava sovellettavia turvallisuussäännöksiä ja vesihuollon ohjeita, varmistaakseen sekä sähköisen turvallisuuden että vedenjakelujärjestelmän eheyden.

Vedenputket on yleensä metallisia ja ne on kaivattu maan pinnan alle, mikä tekee niistä suoran yhteyden maahan. Virhetilanteessa virta, joka kulkee maantutkajärjestelmään tarkoitetulla galvanisoituneella teräsjä tai kuparilla, kanavoidaan maahan vedenputken kautta. Tämä tarjoaa kätevän ja usein tehokkaan reitin virhevireiden levittämiseksi, hyödyntäen vedenputken laajaa maanalaisen verkoston ja sen inherenttiä johtavuutta metallirakenteena.