هدف زمین‌کشی سیم متعادل چیست؟ از نظر ایمنی زمین‌کشی و پیوند دادن چگونه متفاوت است

هدف زمین‌بندی محايد

ارائه پتانسیل مرجع

در سیستم برق، زمین‌بندی محايد پتانسیل مرجع پایداری برای کل مدار فراهم می‌کند که معمولاً به عنوان پتانسیل صفر تعریف می‌شود. این کمک می‌کند تا مقدار ولتاژ خطوط دیگر (مانند خط فاز) نسبت به این پتانسیل صفر تعیین شود و اندازه‌گیری و تحلیل ولتاژ راحت‌تر و دقیق‌تر شود. به عنوان مثال، در یک سیستم توزیع ولتاژ پایین سه‌فاز چهار‌سیم (380V/220V)، ولتاژ بین خط فاز و خط محاید 220V است و این مقدار ولتاژ بر اساس پتانسیل صفر خط محاید تعیین می‌شود.

ضمن عملکرد پایدار سیستم

برای بار نامتقارن سه‌فاز، زمین‌بندی محاید می‌تواند پایداری نسبی ولتاژ سه‌فاز را تضمین کند. وقتی بار سه‌فاز نامتقارن است (به عنوان مثال، در برخی مناطق مسکونی یا سناریوهای برق کوچک تجاری، تعداد و قدرت تجهیزات الکتریکی متصل به فازهای مختلف متفاوت است)، خط محاید می‌تواند جریان نامتقارن را به نقطه محاید منبع هدایت کند تا از تأثیر نامتقارنی ولتاژ سه‌فاز بر عملکرد عادی تجهیزات الکتریکی جلوگیری کند. اگر خط محاید زمین‌نشین نباشد، نامتقارنی سه‌فاز ممکن است باعث نوسانات شدید ولتاژ هر فاز شود و عمر تجهیزات را تحت تأثیر قرار دهد یا حتی آنها را خراب کند.

حفاظت از خطا

در صورت وقوع خطا در یک فاز، زمین‌بندی محاید به جریان خطا کمک می‌کند تا سریع جریان یابد. به عنوان مثال، وقتی یک سیم فاز به طور اتفاقی زمین‌نشین می‌شود، خط محاید زمین‌نشین مسیر بازگشت با مقاومت کمی برای جریان خطا فراهم می‌کند تا دستگاه‌های حفاظ (مانند بیمه‌های حرارتی، کلیدهای قطع‌کننده و غیره) بتوانند جریان خطا را به موقع تشخیص داده و عمل کنند تا مدار را قطع کنند و بدین طریق ایمنی شخصی و تجهیزات را حفظ کنند.

تفاوت ایمنی بین زمین‌بندی و اتصال به صفر

اصول حفاظت متفاوت

• زمین‌بندی (زمین‌بندی محافظ): زمین‌بندی محافظ اتصال مطمئن بین پوشش یا قاب فلزی تجهیزات الکتریکی و زمین است. وقتی خطای لکه‌ای در تجهیز رخ می‌دهد، مانند آسیب دیدن عایق پیچ موتور که باعث شارژ شدن پوشش می‌شود، چون پوشش زمین‌نشین است، جریان لکه‌ای از طریق مقاومت زمین به زمین جریان می‌یابد. اگر مقاومت زمین کم باشد تا جریان زمین‌بندی به آستانه جریان عملیاتی دستگاه حفاظ (مانند محافظ لکه‌ای) برسد، دستگاه حفاظ عمل می‌کند و مدار را قطع می‌کند؛ اگر مقاومت زمین زیاد باشد، اگرچه دستگاه حفاظ به طور فوری فعال نمی‌شود، اما وقتی بدن انسان با پوشش شارژ شده تماس می‌گیرد، چون مقاومت بدن انسان بسیار بیشتر از مقاومت زمین است، بیشتر جریان لکه‌ای از طریق مقاومت زمین به زمین جریان می‌یابد و بدین طریق جریان عبوری از بدن انسان کاهش می‌یابد و خطر الصعقه کمتر می‌شود.

• اتصال به صفر (اتصال محافظ به صفر): اتصال محافظ به صفر به معنای اتصال پوشش فلزی تجهیزات الکتریکی به خط محاید (خط صفر) است. در سیستم چهار‌سیم سه‌فاز، اگر خطای لکه‌ای در تجهیز رخ دهد، مانند خوردگی بین خط فاز و پوشش تجهیز، جریان خطا از طریق خط محاید به منبع برمی‌گردد. جریان خطا معمولاً زیاد است و به سرعت باعث ذوب بیمه‌های حرارتی روی خط یا قطع کننده می‌شود و بدین طریق تامین برق قطع می‌شود و از الصعقه انسان جلوگیری می‌کند.

حوزه‌های کاربرد متفاوت

• زمین‌بندی: برای سیستم‌های برق با نقطه محاید ناشکافته یا با مقاومت بالا زمین‌نشین، مانند سیستم‌های توزیع ساده در برخی مناطق روستایی یا برخی سیستم‌های برق صنعتی خاص مناسب است. در این سیستم‌ها، چون حفاظت مؤثر خطا از طریق اتصال به صفر محقق نمی‌شود، زمین‌بندی وسیله مهمی برای تضمین ایمنی است.

• اتصال به صفر: عمدتاً برای سیستم توزیع ولتاژ پایین سه‌فاز چهار‌سیم با زمین‌نشینی مستقیم نقطه محاید (مانند سیستم معمول 380V/220V) مناسب است. در این نوع سیستم، خط محاید زمین‌نشین شده است و حفاظت لکه‌ای می‌تواند به طور سریع و موثر از طریق اتصال محافظ به صفر محقق شود.

ولتاژ در زمان خطا متفاوت است

• زمین‌بندی: در سیستم زمین‌بندی محافظ، وقتی خطای لکه‌ای در تجهیز رخ می‌دهد، ولتاژ نسبت به زمین پوشش تجهیز برابر با جریان لکه‌ای ضرب در مقاومت زمین است. اگر مقاومت زمین زیاد باشد، پوشش تجهیز ممکن است ولتاژ بالایی نسبت به زمین داشته باشد. اگرچه جریان عبوری از بدن انسان نسبتاً کم است، اما همچنان خطر الصعقه وجود دارد.

• اتصال به صفر: در سیستم اتصال محافظ به صفر، وقتی خطای لکه‌ای در تجهیز رخ می‌دهد، چون جریان خطا از طریق خط محاید به منبع برمی‌گردد، ولتاژ نظری پوشش تجهیز نسبت به زمین به سرعت به نزدیک صفر ولت کاهش می‌یابد و ایمنی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.