دانلود مقاله ارت، حفاظت و برقگیر

ارت و حفاظت

سیستم‌ های اتصال زمین

برای جلوگیری از برق‌گرفتگی و برای تأمین ایمنی و حفاظت از روشهای زیر استفاده می‌شود:

1 System grounding: در این روش نقطه نول ژنراتورها، ترانسفورماتورها و شبکه هوایی در ابتدا و انتهای خط به الکترود زمین وصل می‌شود.

2 Equipment grounding: در این روش بدنه یا محفظه فلزی کلیه وسایل به الکترود زمین وصل می‌شود.

3 سیستم حفاظتی برقگیر: در ساختمانهایی که مجهز به برقگیر هستند، باید سیستم اتصال به زمین برقگیر از دو سیستم گفته شده در بالا کاملاً مجزا باشد همچنین دو سیستم اول نیز باید در صورت امکان از سیستم زمین مجزا استفاده کنند.

انواع سیستم‌ های نیرو از نظر اتصال به زمین

1) سیستم TN: دارای نقطه‌ای است که مستقیماً به زمین وصل است و کلیه بدنه‌های هادی تأسیسات از طریق هادی‌های حفاظتی به این نقطه متصل‌اند، با توجه به استفاده از هادی‌ خنثی و حفاظتی این سیستم به سه نوع تقسیم‌بندی می‌شود.

الف) سیستم TN-S: در سرتاسر این سیستم از یک هادی حفاظتی (PE) مجزا از نول استفاده می‌شود. توجه کنیم رنگ سیم‌های PE و N به ترتیب باید سبز زرد و آبی کمرنگ باشد تا تشخیص آنها به آسانی صورت بگیرد. (شکل 1).

ب) سیستم TN-C-S: در این سیستم در قسمتی از تأسیسات هادیهای خنثی (N) و حفاظتی توأم می‌باشند که PEN نامیده می‌شوند و در قسمتی دیگر از تأسیسات هادیهای مجزای PE و N داریم.

توجه کنیم رنگ سیم‌های PE و N به ترتیب سبز زرد و آبی کمرنگ باشد و PEN در صورت امکان سبز زرد و در غیر اینصورت آبی کمرنگ باشد. (شکل 1) توجه کنیم سیستم TN-C-S متداولترین نوع TN می‌باشد.

ج) سیستم TN-C: در این سیستم از یک هادی مشترک به عنوان هادی حفاظتی خنثی (PEN) استفاده می‌شود.

وسایل حفاظتی سیستم TN

الف وسایل حفاظتی که در اثر اضافه جریان عمل می‌کنند (مثل فیوزها، کلیدهای خودکار مینیاتوری و کلید اتوماتیک). در مواردی که هادی خنثی و هادی حفاظتی توأم باشد (PEN)

ب) وسایل حفاظتی که در اثر جریان باقیمانده عمل می‌کنند (RCDها یا کلید دیفرانسیل)، فقط در قسمتی که PE و N مجزا باشند.

ج) کلید (FI) (کلید خطای جریان یا رله محافظ جریان خطا)

مقاومت مجاز اتصال زمین سیستم‌های TN

مقاومت الکتریکی نقطه خنثی یا هادی خنثی سیستم TN نباید از دو اهم بیشتر باشد. اما هرگاه برای مجری مقررات ثابت شود که در یک منطقه مقاومت اتصال اتفاقی بین فاز و زمین از 7 اهم بیشتر است بجای 2 اهم می‌توان مقاومت زیر را مجاز اعلام کرد:

که در این فرمول RB همان مقاومت جدید برحسب اهم و RE مقاومت اتفاقی اتصال فاز به زمین (برحسب تجربه)، و U0 ولتاژ اسمی بین فاز و نول است و 50 ولتاژ تماس مجاز برحسب ولت است.

2) سیستم TT: دراین سیستم، یک نقطه مستقیماً به زمین وصل می‌شود و بدنه‌های هادی تأسیسات الکتریکی مستقل از اتصال زمین سیستم به زمین وصل می‌شوند. برای بهره‌برداری از این سیستم، شرایط محیطی و وسایل حفاظتی مخصوص (RCDها) لازم است که در ایران بدلیل نبود این شرایط کمتر استفاده می‌شود. در این سیستم، کلیه بدنه‌های هادی تجهیزات الکتریکی که توسط یک وسیله حفاظتی، محافظت می‌شود باید از طریق یک هادی حفاظتی به هم وصل شده و به الکترود زمین واحدی متصل گردند.

وسایل حفاظتی سیستم TT

الف) RCDها

ب) وسایل حفاظتی نوع جریان تفاضلی

ج) کلید FI

د) وسایل حفاظتی نوع ولتاژ اتصالی

مقاومت مجاز اتصال زمین سیستم‌های TT

الف) برای نقطه خنثی سیستم: مثل حالت TN لازمست مقاومت از 2 اهم کمتر باشد و اگر در یک منطقه اتصال اتفاقی فاز و زمین از 7 اهم بیشتر باشد باید از فرمول  مثل قبل استفاده کرد.

ب) برای نقطه خنثی یا هادی خنثی بدنه هادی برای نصب به الکترود زمین مستقل: در این صورت مقاومت مجاز اتصال از رابطه  بدست می‌آید که Id جریان نامی عملکرد دستگاه حفاظت اضافه جریان با زمانهای قطع مورد نظر و UL حداکثر ولتاژ تماس مجاز برحسب ولت است.

3) سیستم IT:

در این سیستم بدنه‌های تأسیسات الکتریکی به زمین متصل می‌شوند اما سیستم، به طور مستقیم به زمین وصل نمی‌شود یعنی یا بوسیله امپدانس به زمین وصل می‌شود یا اصلاً نسبت به زمین عایق است (شکل 1).

این سیستم هم به علت لزوم استفاده از وسایل حفاظتی مخصوص، در مکانهای محدودی مثل بیمارستانها، بعضی صنایع و … به کار می‌رود.

وسایل حفاظتی سیستم IT

الف وسایل کنترل دایمی عایق‌بندی: در صورتیکه اعلام وقوع اتصال بین هر قسمت برقدار تأسیسات و بدنه‌های هادی یا زمین لازم باشد، باید یک  وسیله کنترل دائمی عایق‌بندی نصب شود و برای رفع فوری اتصالی، باید یک خبرکن سمعی یا بصری یا هر دو را به کار اندازد و منبع تغذیه را بطور اتوماتیک قطع کند.

ب وسایل حفاظتی که در اثر اضافه جریان عمل می‌کند (مثل فیوز یا رله).

ج وسایل حفاظتی جریان باقی مانده (RCDها)

د کلید (FU) که به Fault Voltage Protection نیز شناخته می‌شوند.

مقاومت مجاز اتصال زمین بدنه‌های هادی‌ها

مقاومت مجاز اتصال زمین هادی‌ها از رابطه  بدست می‌آید که Id جریان اتصالی در حالیکه اولین اتصالی کامل بین فاز و بدنه هادی بوجود آمده باشد، همچنین Id شامل جریانهای نشت بوده و امپدانس کل اتصال زمین تأسیسات الکتریکی را نیز در بر می‌گیرد و UL ولتاژ احتمالی تماس است.

همچنین برای یافتن مقاومت مجاز اتصال زمین می‌توان از فرمولهای زیر نیز استفاده کرد.

الف) سیستم برقگیر: حداکثر 5 اهم

ب) نقطه نول ژنراتور، ترانس قدرت، شبکه فشار ضعیف: 2 اهم یا از فرمول  که در قبل توضیح داده شده است استفاده می‌شود.

ج) بدنه تابلوها و وسایل فشار ضعیف:

ج 1) اگر نول شبکه و بدنه هر کدام از وسایل برقی به صورت مستقل زمین شده باشد TTآنگاه مقاومت مجاز اتصال زمین از فرمول زیر یافت می‌شود:  که IA جریان عملکرد دستگاه حفاظت اضافه جریان است.

ج 2) اگر نول شبکه وسیم هادی بدنه هرکدام از وسایل و دستگاه‌ها از طریق شبکه اتصال زمین به هم وصل باشند (TN) آنگاه مقاومت مجاز اتصال زمین از رابطه  بدست می‌آید که UE ولتاژ بین فاز و نول و IA همان جریان عملکرد دستگاه حفاظت اضافه جریان است.

د) بدنه وسایل فشار قوی: