تجهیزات زمین‌دار: چیست و چرا مهم است

زمین‌سازی چیست؟

زمین‌سازی تجهیزات اتصالی است که از طریق یک پیوند فلزی بین بدنه هر دستگاه الکتریکی یا نقطه خنثی، به زمین عمیق انجام می‌شود. پیوند فلزی معمولاً از صفحه فولاد سبک (MS)، صفحه آهن منصهر (CI) و سیم فولاد کرومت (GI) تشکیل شده که باید در شبکه زمین زیرزمینی نفوذ کند.
زمین‌سازی تجهیزات بر اساس استاندارد IS:3043-1987 است.

1. طبقه‌بندی تجهیزات الکتریکی IS: 9409-1980

2. قوانین مهم برای ایمنی و عملیات زمین‌سازی بر اساس قوانین IE 1956 است

3. راهنمای اثرات جریان عبوری از بدن انسان – IS:8437-1997

4. حفاظت ساختمان‌ها و ساختارها از برق‌آسا – IS:2309-1969

5. زمین: جرم هادی زمین که پتانسیل الکتریکی آن در هر نقطه به طور متعارف صفر فرض می‌شود.

6. الکترود زمین: یک رسانا یا گروهی از رساناها که با زمین در تماس نزدیک هستند و اتصال الکتریکی به زمین را فراهم می‌کنند.

7. مقاومت الکترود زمین: مقاومت الکتریکی یک الکترود زمین به جرم عمومی زمین.

8. رسانا زمین‌سازی: یک رسانای محافظ که ترمینال زمین اصلی را به یک الکترود زمین یا روش دیگری از زمین‌سازی متصل می‌کند.

9. پیوند هم‌پتانسیل: اتصال الکتریکی که قسمت‌های مختلف رسانا و قسمت‌های خارجی رسانا را در یک پتانسیل تقریباً یکسان قرار می‌دهد.
   مثال: اتصال رسانای محافظ، رسانای پیوستگی زمین و خطوط بالشتک سیستم‌های AC/HV اگر وجود داشته باشد.

10. گرادیان پتانسیل: تفاوت پتانسیل بر واحد طول در جهتی که در آن حداکثر است.

11. ولتاژ لمس: تفاوت پتانسیل بین یک ساختار فلزی زمین‌شده و یک نقطه روی سطح زمین که با یک فاصله افقی یک متر جدا شده است.

12. ولتاژ گام: تفاوت پتانسیل بین دو نقطه روی سطح زمین که با یک فاصله یک گام (یک متر) جدا شده‌اند.

13. شبکه زمین: یک سیستم الکترودهای زمین‌سازی شامل رساناهای متصل به هم که در زمین دفن شده‌اند تا یک زمین مشترک برای دستگاه‌های الکتریکی و ساختارهای فلزی فراهم کنند.

14. مات زمین: یک سیستم زمین‌سازی که با یک شبکه از رساناهای دفن شده به صورت افقی تشکیل شده است – برای پخش جریان خطا به زمین و همچنین به عنوان یک سیستم رسانای هم‌پتانسیل عمل می‌کند.

چرا زمین‌سازی مهم است

زمین‌سازی برای اطمینان از:

1. ایمنی کارکنان

2. ایمنی تجهیزات

3. جلوگیری یا حداقل کاهش آسیب به تجهیزات به دلیل جریان جریان‌های سنگین

4. بهبود قابلیت اعتماد سیستم توزیع برق.

طبقه‌بندی زمین‌سازی

زمین‌سازی به طور کلی به دو بخش تقسیم می‌شود:

1. زمین‌سازی سیستم (اتصال بین بخشی از تجهیزات در یک سیستم عملیاتی مانند خنثی کم ولتاژ یک ترانسفورماتور توان و زمین).

2. زمین‌سازی تجهیزات (زمین‌سازی ایمنی) که بدنه‌های تجهیزات (مانند موتور الکتریکی بدنه، دیواره ترانسفورماتور، جعبه سوئیچ‌گیری، میله‌های عملیاتی سوئیچ‌های خنثی‌کننده هوایی، بدنه‌های برش‌کننده کم ولتاژ، بدنه‌های برش‌کننده بالا ولتاژ، بدنه‌های برش‌کننده خط‌های تغذیه و غیره) را به زمین متصل می‌کند.

مقادیر مجاز مقاومت زمین

مقادیر معقول برای مقاومت زمین عبارتند از:

• نیروگاه‌ها – 0.5 اهم

• ایستگاه‌های EHT – 1.0 اهم

• SS 33KV – 2 اهم

• ساختارهای DTR – 5 اهم

• مقاومت پایه برج – 10 اهم

چه چیزی پایه‌ای برای رسیدن به مقاومت‌های زمین مجاز است؟

بر اساس قوانین IE باید یک پایه مشخص داشته باشیم. بر اساس قوانین IE باید ولتاژ لمس را کمتر از

1. مقدار ایمن توصیه شده 523 ولت

2. Ifault = جریان حداکثر در شرایط خرابی،
   

    

3. جریان خرابی حداکثر 100 KVA جریان در 100 KVA حدود 100 A؛ که درصد امپدانس 4%
   

    

4. برای یک زیرстан 100 KVA ترانسفورماتور
   

    

   
   0.26 اهم که بسیار کم است، کار کیفیت بالا در هنگام ساخت و ساز انجام می‌شود تا چنین مقداری از سیستم زمین‌سازی به دست آید و هزینه آن بسیار بالا خواهد بود.
   بنابراین بازرسان الکتریکی 1.0 اهم را تأکید می‌کنند. این به نظر می‌رسد در مناطق شهری توجیه می‌شود. این مقدار ممکن است در مناطق روستایی 2 اهم باشد که توسط بیشتر مراجع توصیه می‌شود.

5. مقدار مقاومت الکترود زمین نیز از نظر حفاظت کامل توسط بلوک‌های ضربه‌ای در برابر برق‌آسا اهمیت دارد.
   مقدار مقاومت الکترود زمین در این حالت با فرمول زیر داده می‌شود
   

    

   
   ولتاژ فلاش‌اور 11 KV = 75 KV، و جابجایی بلوک ضربه‌ای = 40 KA.

نوع زمین‌سازی

زمین‌سازی نوع صفحه‌ای

در این روش، از صفحه آهن منصهر با اندازه 600 میلی‌متر × 600 میلی‌متر × 6.3 میلی‌متر به عنوان صفحه زمین استفاده می‌شود. این صفحه با استفاده از مهره، پلکان و واشرهای مورد نیاز به نوار زمین اصلی GI سردنشین با اندازه 50 میلی‌متر عرض × 6 میلی‌متر ضخامت × 2.5 متر طول متصل می‌شود. نوار زمین اصلی با نوار GI سردنشین با اندازه 40 میلی‌متر × 3 میلی‌متر و طول مورد نیاز بر اساس محل سایت تا اتصال زمین یا خنثی تجهیزات متصل می‌شود.

صفحه زمین با مواد زمین‌سازی (مخلوطی از خاک چوب و نمک) 150 میلی‌متر از هر شش طرف پر می‌شود. بقیه گوده با خاک حفاری شده پر می‌شود. همراه با صفحه زمین، لوله PVC محکم 2.5 متر طول نیز در گوده زمین برای آبیاری فراهم شده تا مقاومت زمین در محدوده خاص نگه داشته شود.

زمین‌سازی نوع لوله‌ای