دانلود مقاله زمین

1-اهداف اصلی زمین کردن اهداف اصلی زمین کردن حفاظت جانی و مالی در حوادث زیر است: 1- خطاهای 50HZ (short circuit & Earth Fault) 2- حوادث طبیعی گذار (Lighting & Switching operation) نمای کلی از یک سیستم زمین کامل همراه با سطح مقطع های تجهیزات برای LV و HV ساختمان و سرویسهای مختلف ساختمان در شکل 5-8 نشان داده شده است.

همچنین شمای سه بعدی مربوط به سیستم زمین یک پست در شکل 7-1 و نمای زمین یک ساختمان الکتریکی (Electrical room) در شکل 7-2 و نمای اتصالات مربوط به سیستم زمین در شکل 7-3 نشان داده شده است.

2- قوانین، تعریفات و مشخصات 2-1 استانداردهای رایج مورد استفاده در Earthing عبارتنداز: -DIN VDE 0100 part 410 Installation of power system with nominal voltages to 1000 V, protective measures, protection against electric shock.

-DIN VDE 0100 part 540 Installation of power system with nominal voltages to 1000 V, Selection & Installation of electrical equipment, earthing, protective conductors, equpotential bonding con doctors.

-DIN VDE 0151 Materials and minimum dimensions of earth electrodes with reference to corrosion.

-DIN vde 0101:2000-01 Power installation exceeding AC 1 kv.

-DIN VDE 0800 PART 2 telecommunications, Earthing and equpotention (boundy) -IEC 60621-2 Electrical installation for outdoor site under heavy-duty conditions.

Part 2: General protection requirements.

-IEC TRS 60479-1 effects of current passing on human being & live stock -IEEE std.

80-1986 TEEE Gvid For safety in AC substation Earthing.

2-2- تعریفات مهمترین تعریفات مربوط به سیستم زمین عبارتند از: -زمین (Earth) : زمین یک اصطلاح است که به یک موقعیت مکانی و توده ای ازماده مثل شن و سنگریزه ، آبرفت،رس یا غیره اشاره می کند.

- زمین مرجع یا زمین نول (Reference earth neutral earth) قسمتی از زمین است که خارج از محدوده نفوذ یک الکترود زمین یا هر سیستم زمین دیگری قرار دارد بطوریکه بین دو نقطه متفاوت و انتخابی آن هیچ ولتاز مشخصی وجود نداشته باشد.

-الکترود زمین(Earth electrode) یک هادی الکتریسیته است که داخل زمین دفن می شود و با زمین ارتباط الکتریکی دارد یا یک هادی که در داخل بتونی که در یک سطح بسیار گسترده با زمین در ارتباط است( مثل فونداسیون) دفن شود.

- هادی زمین( earthing conductor) هادی است که یک قسمت از سیستم را به الکترود زمین منتقل می کند و ممکن است در طول مسیر با زمین ارتباط الکتریکی داشته باشد و عایق باشد.

چنانچه سیم نول از الکترود زمین ایزوله باشد یک سکسیونر(Disconnected switch ) یک کویل earth fault که بین الکترود زمین و ترمینال زمین نصب می شود بعنوان کلید است و هادی زمین شناخته می شود.

هادی اصلی زمین (main earthing conductor) یک هادی است که دیگرهادیهای زمین به آن متصل می شوند این هادی شامل موارد زیر نمی شود: 1- هادی ارتی که قسمت های مختلف زمین یک تجهیز سه فاز مثل ترانسفورماتور را به یکدیگر وصل می کند.

2- هادی نولی که قسمت های زمین چند متغیر مختلف را به هم وصل می کند و بعد به یک هادی زمین دیگر متصل می شود.

- سیستم زمین(Earthing system ) یک سیستم شامل اجزاء بالا که بدنه تجهیزات و همچنین قسمتهای فلزی ساختمان را به زمین متصل میکند و زمین کردن به معنی متصل کردن بدنه هادی تجهیزات به یک سیستم زمین است.

- مقاومت ویژه زمین(Specific earth receptivity ) مقاومت ویژه زمین با واحد اندازه گیری می شود و نشاندهنده مقاومت بین دو نقطه مقابل یک مکعب مربع به ضلع 1m از خاک است.

- مقاومت پراکنده (Dissipation Resistance) مقاومت بین الکترود زمین و زمین مبنا است.

امپدانس زمینEarth Impedance امپدانس Ae بین سیستم زمین و زمین در فرکانس کارى است از موازی کردن و امپدانس کابلهای زمین مقدار امپدانس زمین بدست می آید برای مثال کابلهای هوایی ارت و هادیهایی که بعنوان الکترودهای ارت استفاده می شوند با هم را می سازند.

مقاومت ایمپالس زمین (Impulse earthing Resistance ) مقاومتی که جریان حاصله از صاعقه بین یک نقطه از سیستم زمین وزمین مبنا از آن می گذرد.

زمین کردن حفاظتی(Protective earthing ) زمین کردن قسمت های هادی است که جزء یک مدار اصلی نیستند( مثل بدنه فلزی تجهیزات یا قسمتهای فلزی ساختمان) بمنظور خفاظت افراد در مقابل ولتاژهایی که در شرایط نرمال در دسترس فرد نیستند.

زمین کردن سیستمی( system earthing ) زمین کردن یک نقطه از مدار اصلی است( مثل مرکز ستاره ترانسفورماتور) برای بدست آورد و ایمن عمل کردن سیستم که به دو صورت انجام می گیرد.

1- مستقیم(Direct ): چنانچه هیچ امپدانسی در نقطه زمین قرار نگیرد.

2- غیرمستقیم(indirect ) چنانچه یکی امپدانس( مقاومتی، سلفی یا خازنی در نقطه زمین قرار داده شود.) زمین کردن حفاظتی صاعقه (lightning protecting earthing) زمین کردن قسمت های فلزی است که جزء مدار اصلی نیستند بمنظور جلوگیری کردن از انتقال اضافه ولتازهای بالا(Flashover ) به هادیهای مدارهای اصلی ولتاژ زمین( Earthing voltage ) ولتاژی است که بین سیستم ارت و زمین مبنا می افتد.

پتانسیل سطحى زمین (Earthing Voltage ) : پتانسیل موجود بین یک نقطه در سطح زمین و زمین مبنا.

پتانسیل لمس(touch voltage) قمستی از ولتاژ زمین است که می تواند روی بدن فرد بیفتد.

و مسیر جریان خود را در بدن فرد از دست به پا یا از دست به دست دیگر ببندد.

ولتاژ گام( Step voltage ) قسمتی از ولتاژ زمین است که می تواند با بدن فردی یا طول گامهای 1m موازی شود و مسیر جریان خود را در بدن فرد از یک پا به پای دیگر ببندد در استانداردهای IEEEوDIN VDE 0101 هیچ محدوده خاصی برای مقدار ولتاژ تعیین نشده است.

کنترل پتانسیل( Potential control ) عبارت است از کنترل پتانسیل زمین مخصوصاً پتانسیل سطحی زمین بمنظور کاهش ولتاژ تماس و ولتاژ گام در محیط های outdoor( مثل پست) بمنظور حفظ جان افراد.

خطای زمین (Earth fault) یک ارتباط الکتریکی است بین یک هادی از مدار اصلی با زمین یا یک قسمتی که در اثر نقص زمین می شود.

ارتباط الکتریکی ممکن است در اثر صاعقه ایجاد شود.

جریان خطای زمین( Earth fault currant ) جریانی است که در اثر خطای زمین در یک نقطه از سیستم، به زمین مبنا جاری می شود که این جریان شامل انواع زیر است.

1- جریان خطای خازنی که در شبکه هایی با نول ایزوله جاری می شود.

2- جریان زمین باقی مانده() در شبکه هایی با خطای زمین جبران شده جاری می شود.

3-جریان توالی صفر() در شبکه هایی که نول آنها بامقاومت پائین زمین شده است جاری می شود.

- جریان ارت( Earthing current ) جریان کلی است که از طریق امپدانس زمین در زمین جاری می شود.

جریان ارت یک قسمت از جریان خطای زمین است که باعث افزایش در پتانسیل یک سیستم زمین می شود.

2-3 مشخصات 1-3-2 انواع الکترود زمین: از انواع الکترود زمین که براساس موقعیت قرارگیری دسته بندی می شوند.

موارد زیر برجسته تر و متداول تر هستند.

1-الکترودهای سطحی زمین( Surface earth electrodes ) الکترودهایی هستند که عموماً در موقعیتهای کم عمق حدود 1m قرار می گیرند آنها می توانند رشته ای میله ای یا کابلهای رشته رشته شده باشند.

که یک قطاع، دایره یا یک شبکه از الکترودهای ارت را تشکیل دهند.

گاهی نیز الکترود ارت ترکیبی از موارد ذکر شده بالاست.

2- الکترودهای زمین عمقی(deep earth electrodes ) الکترودهایی هستند که بطور عمودی در عمق زیاد زمین قرار می گیرند و می توانند لوله های توپر گرد( و یا هر سطح مقطع دیگری) و لوله های توخالی باشند.

دسته بندی الکترودهای زمین براساس شکل و سطح مقطع.

موارد زیر کاربردی تر و برجسته تر هستند.

رشته ها وکابلهای استاندارد و لوله های زیرزمینی الکترودهای زمین نول: قسمت های فلزی مرتبط با زمین یا آب که ارتباط آنها یا مستقیم است یا از طریق بتون و هدف اصلی از زمین شدن آنها زمین کردن نبوده اما بعنوان الکترودهای زمین استفاده می شوند.

مثل لوله ها،دیوارهای زیر آب پایه های تقویت شده بتون، قسمت های فلزی ساختمان و ....

کابلهای با اثر زمین: کابلهایی که شیلد فلزی، یا غلاف فلزی یا آرمور فلزی دارند.

فونداسیون ارت: هادی هایی هستند که در بتون دفن می شوند( بتون در سطح گسترده با زمین درارتباط است) فونداسیون ارت همانند این است که هادی ها در خاک قرار داده شده اند.

الکترود میله ای جایی استفاده می شود که خاک دارای رسانایی متغیر باشد و طول این میله معمولاً 3 متر است که در لایه های مختلف خاک نفوذ می کند الکترود میله ای جایی استفاده می شود که خاک دارای رسانایی متغیر باشد و طول این میله معمولاً 3 متر است که در لایه های مختلف خاک نفوذ می کند.

فصل دوم : طرح های مختلف اتصال به زمین 2-1- طریقه نمایش طرح های اتصال به زمین اولین حرف وضعیت سیم نول نسبت به زمین را مشخص می کند.

:T اتصال مستقیم نول به زمین :I عدم وجود ارتباط بین نول و زمین و یا ارتباط از طریق یک امپدانس واسط دومین حرف وضعیت بدنه تجهیزات را مشخص می کند.

:T اتصال بدنه ها با یک اتصال جداگانه به زمین :N اتصال بدنه ها به سیم نول 2-2- طرح های اتصال به زمین( اقتباس از MERLIN-GERIN ) 2-2-1- نول زمین شده( سیستم TT )در این روش نول سیستم مستقیماً زمین می شود و بدنه تجهیزات نیز جداگانه زمین می شوند.

محافظت اشخاص در این سیستم به کمک حداقل یک رله دیفرانسیل در ورودی سیستم انجام می گیرد.

مشخصات اصلی این سیستم عبارتند از: 1- روش ساده چه از جهت آموزش چه از جهت نصب 2- احتیاجی به مراقبت ویژه نیست 3- وجود رله دیفرانسیل با جریان باقی مانده(DR) با حساسیتی کمتر از 300mA از نظر آتش سوزی جلوگیری می کند.

4- آن بخش از سیستم که دچار نقص می شود با استفاده از رله های متعدد می تواند دارای به گزینی بیشتری باشد.

5- مصرف کننده ها یا بخشهایی از تجهیزات که دارای نشتی هاى قابل توجهی هستند باید تحت اندازه گیری های دقیقی قرار گیرند تا از قطع بی موقع جلوگیری شود( استفاده از ترانسفورماتور جداکننده یا DR با تنظیم بالا).

6- در طرح TT ، محافظت افراد در برابر تماس های غیر مستقیم توسط یک دیزنکتور با رله دیفرانسیل حساس به جریان باقی مانده(DDR ) با حساسیت متوسط و پایین انجام پذیر است.

حفاظت اجباری حداقل در مقابل خطای ناشی از تجهیزات: ولتاژ حد قراردادی مقاومت اتصال زمین مربوط به بدنه ها فرمان نامی رله دیفرانسیل جدول زیر اندازه تنظیم جریان برحسب تابعى از و جدول شماره 1 2-2-2 اتصال به زمین به روش TN اتصال به زمین به روشTN به سه شکل اجرا می شود: روش TNC .

روش TNS و روش TN-C-S در روش TNC هادی نوترال و هادی محافظ یکی می شود در واقع در این روش بدنه ها و نول به هم وصل شده و زمین می شود.

به هادی نولی که نقش نول را نیز ایفا می کند PEN می گویند.

در این روش تریپ توسط حفاظت جریان زیاد مثل فیوز یا دیزکتور در اولین خطای عایق رخ می دهد.

مشخصات اصلی سیستم TNC : 1-اقتصادی شدن تجهیزات (حذف یک هادی و یک پل ) 2- استفاده از کابل کشی ثابت و کابل تک رشته( استاندارد NFC 15100 ) 3- لزوم حضور پرسنل نگهداری کاملاً آموزش دیده 4- لزوم کنترل دوره ای پیوستگی هادیها 5- لزوم توزیع همگن اتصالات زمین در یک مجموعه 6- لزوم یک بازرسی اجباری بعد از هر قطع ناشی از بروز اولین خطا 7- افزایش خطر آتش سوزی به دلیل بالارفتن میزان جریان خطا - در طرح TN-C-S از ترکیب دو طرح TNCوTNS استفاده می شود.

نکته ای که باید در این طرح لحاظ شود این است که استفاده از یک طرح TNC بعد از یک طرح TNS ممنوع می باشد.

استفاده از یک طرح TNC ردپایین است یک طرح TNS ممنوع است.

همچنین استفاده از طرح TNC برای سطح مقطع های پائین تر از و به عنوان مدارهای پائین سیستم TNS ممنوع است.

در طرح TN : حفاظت اشخاص در برابر تماس های غیر مستقیم از طریق دستگاههای حفاظتی جریان زیاد مثل فیوز و دیژنکتور تأمین می شود.

3-2-2 نول مقاومتى یا روش IT در روش IT در صورت بروز اولین خطای عایقى یک سیگنال خطا توسط المان شماره 2، کنترل کننده دائمی عایق، (Insulation Monitoring Device ) تولید میشود که پیجویى و برطرف کردن اجبارى خطا را منجر میشود و در نتیجه در اولین خطا ترتیپ رخ نمی دهد و تداوم در بهره برداری از شبکه وجود دارد.

چنانچه دو خطای اتصال به زمین همزمان در سیستم رخ دهد آنگاه منبع تریپ می خورد.

در طرح IT رعایت موارد زیر لازم است.

1- ایجاد ارتباط 4 و زمین کردن تمام بدنه ها 2- نظارت بر بروز اولین خطا توسط کنترل کننده دائمی عایق 3- قطع مدار در صورت بروز دومین خطا توسط حفاظت جریان زیاد فیوز یا دیژنکتور 4- روش IT بهترین راه حل از نظر حفظ پیوستگ در بهره برداری است.

5- لزوم وجود پرسنل نگهداری برای نظارت در بهره برداری 6- لزوم ایجاد سطح عایقی معین در شبکه 7- درصورت قطع مدار درمواقع بروز دو خطای عایقى همزمان بایستی مدار از نظر عایقی مورد بررسی دقیق و اندازه گیری قرار گرفته و پس از آن اقدام به وصل مجدد گردد.

در طرح IT( خطای مضاعف) حفاظت پرسنل در برابر تماس غیر مستقیم توسط وسایل حفاظتی جریان زیاد تأمین می گردد.

جریان خطای اول : حد ولتاژ قراردادی : مقاومت اتصال زمین بدنه ها * شامل جریان نشتی مجموعه هم می شود.

جدول شماره 2: شرایط مختلف برای استفاده از طرح A یا B فصل سوم : حفاظت الکتریکی در تماس غیر مستقیم در تأسیسات زیر V 1000 مطابق استاندارد DIN VDE 0100-410 3-1 حفاظت در مقابل تماس غیر مستقیم خطر لمس ولتاژ در اثر نقص مدارات برق دار مطابق استاندارد DIN VDE 0100-410 توسط چندین روش مختلف می تواند کاهش یابد.

دو روش رایج حفاظتی در اینجا شرح داده می شود: 3-1-1حفاظت توسط تریپ اتوماتیک منبع تغذیه مقادیر ولتاژی زیر محدوده ایمنی افراد در مقابل تماس ولتاژ با بدن فرد را مشخص می کند.

مقادیر پائین تر استفاده های خاص دارند.

حفاظت توسط تریپ منبع تغذیه این اطمینان را می دهد که ولتاژ های لمس خطرناک توسط تجهیزات حفاظتی تداوم نخواهند داشت.

لازمه این حفاظت این است که بین تجهیزات حفاظتی و سیستم زمین همـآهنگی لازم وجود داشته باشد.

این همآهنگی به صورت کلی در شکل های زیر و شماتیک هایی که از مدارات مختلف در صفحات قبل آورده شده است نشان داده شده است.

این همآهنگی باعث می شود تا تجهیزاتی که خطا روی آنها رخ داده است درزمان تعیین شده( از تا ) مطابق جدول زیر( جدول 1-5) از مدار جدا شوند بدنه فلزی تجهیزات بایستی به سیم محافظ یاارت متصل شوند.

Table 5-1 Coordination of the type of the systems and protection.

System protection devices Application Break condition TN-S and Overcurrent TN.C.S Fault current TN-C Overcourrent TT Overcurrent not always Fault current Insulation monitoring IT Overcurrent Fault current not always Insulation monitoring Impedance of fault loop Notes: can be found by calculation measurement of with network analyzer : Earth resistance of earth of metallic enclosures : Earth resistance tripping the protection device within.

-0.4 s at rated alternating voltage (effective) -0.2 s at rated alternating voltage ( effective) -0.1 s at rated alternating voltage ( effective) In circuits supplying via socket outlets or fixed.

Connections handheld devices of class1 or portable equipment of safety class 1 in all other current circuit a break time up of to a maximum of 5.s can be agreed.

When a residual current protective device is used is the rated fault current Fault current in the event of the first fault with negligible impedance between a phase and the protective conductor or a metallic enclosure connected to it.

The value of considers the leakage currents and the total impedance of the electrical installation against earth.

Rated voltage (r.m.s) against earth.

حفاظت توسط تریپ نیاز به یک سیستم همپانسیل دارد که تمامی قسمت های هادی در ساختمان را به یکدیگر وصل کند.

مثل هادی اصلی زمین ارت صاعقه، لوله های اصل آب و گاز و دیگر لوله های فلزی و قسمت های فلزی اسکلت ساختمان.

چنانچه در یک سیستم IT فقط یک خطا رخ بدهد و چنانچه شرایط تریپ گفته شده در جدول 1-5 حاصل نگردد احتیاجی به تریپ سیستم نیست اما در صورتی که خطایی دوم رخ بدهد شرایط تریپ در سیستم IT یا TN فراهم می گردد.

سیستم هم پتانسیل مکمل در جایی مورد نیاز است که شرایط مشخص شده ترتیپ در دسترس نباشند و یا طبق استاندارد، استفاده از آن اجباری باشد.

مثل اتاقهایی که داخل آن ریزش آب یا حمام وجود دارد.

تمامی قسمت های فلزی که می توانند همزمان لمس شوند هادی های حفاظتی پایه های فلزی نگهدارنده بتون( حتی اگر دور از دسترس باشد) بایستی به سیستم هپتانسیل مکمل تجهیز شوند.

تجهیزت زیر بعنوان تجهیزات حفاظتی سیستم استفاده می شوند.

1- تجهیزات حفاظت اضافه جریان(Over current ) - در فیوزهای LV مطابق با استانداردVDE 0636 part 10 FF - فیوزهای مییناتوری مطابق با استاندارد VDE 0820 part 1 FF 2- کلیدهای مینیاتوری مطابق استاندارد VDE 0641 part 2 FF 3- کلیدهای مدار شکن (circuit Breaker) مطابق با استاندارد VDE 0660 part 100FF 4- کلیدهای حساس به جریان باقی مانده Residual current ) مطابق با VDE 0664 part 10 FF 5- تجهیزات مونیتورینگ عایق Insulation monitoring Device مطابق با VDE 0413 part 2,8,9 3-1-2 مقاومت زمین در سیستمهاى مختلف در سیستم های TT, TN مقاومت کل تجهیزات ارت بایستی به اندازه ای پائین باشد که بتواند افزایش ولتاژ هادی های ارت را در هنگام خطا در محدوده مجاز نگه دارد.

مخصوصاً چنانچه در یک سیستم TN یک خطای فاز به زمین روی هادی PEN رخ دهد.

مقدار در سیستم TN مقدار مناسبی است و چنانچه مقاومت در خاکهایی که رسانایی خوبی ندارند قابل دسترسی نباشد شرایط زیر باید احراز شود.

: Total Earthling resistance of all parallel parts of the system.

: assumed lowest earth resistance of conductive parts not connected to a protective conductor over which an earth fault can occur : rated voltage (r.m.s) against earth در سیستم TT، تنظیم و تکمیل تجهیزات اضافه جریان (Overcurent protection device) مسئله ساز است چرا که این سیستم مقاومت زمین بسیار ناچیزی را می خواهد.

در سیستم IT مقاومت زمین زیر مناسب است وقتی که تمامی قسمت های فلزی به سیستم ارت متصل باشند.

چنانچه یک سیستم همپتانسیل در یک سیستم الکتریکی جهت حفاظت نیاز باشد بایستی شرایط زیر را احراز کند.

R: Resistance Between metallic enclosure and other conductive parts that can be touched at the same time.

: Current that effects the automatic tripping the protections device within the set time When a residual current operated device is used,is the rated fault current .

3-1-3 حفاظت توسط تجهیزات ایمنی کلاس II یکی دیگر از راه های رایج در کاهش خطر لمس غیر مستقیم ولتاژ توسط شخص استفاده از تجهیزات ایمنی کلاس II است که تجهیزاتی که با این وسایل و مواد عایق شده باشند با علامت مشخص شده اند.

جهت اطلاعات بیشتر به استانداردهای زیر مراجعه شود: DIN VDE 0106 part 1 DIN VDE 60439 – 1 3-2 هادی های حفاظتی هادی های PEN هادی های هم پتانسیل ملزوماتی که توسط استاندارد VDE 0100 Part 540 تعیین شده است موارد زیر ممکن است بعنوان هادی های حفاظتی بکار روند.

1- هادی ها در کابلهای چند سیمه یا سیمها 2- هادی های عایق یا لخت مثل لوله ها یا گذرگاههای فلزی کابل 3-هادی های عایق یا لختی که به صورت دائمی نصب می شوند.

4- پوشش های فلزی مثل ورقها یا شیلد های فلزی کابل 5-لوله های فلزی یا هر پوشش فلزی دیگری مثل گذرگاههای کابل و نردبانها 6- قسمت های خارجی کاندویتها 7- کانالهای فلزی زیرزمینى چنانچه اجزاء اسکلت ساختمان یا قسمت های هادى بیرون آن بعنوان هادی زمین در نظر گرفته شوند میزان رسانایی آن بایستی با سطح مقطع تعیین شده تناسب داشته باشد و ارتباط الکتریکی دائمی آنها نباید توسط استراکچرهای موقتی یا با تأثیرات مکانیکی، شیمیایی یا الکتروشیمیایی قطع شود.

سیم های مهار، سیم های معلق، لوله های فلزی خرطومی و موارد مشابه نباید بعنوان هادی های ارت بکار روند.

سطح مقطع هادی های زمین بایستی از جدول 5-2 انتخاب شود و یا با فرمول زیر محاسبه می گردد( حداکثر زمان مجاز قطع خطا در فرمول زیر است.) S: minimum cross sector in I: r.m.s value of the fault current in A which can flow through the protective device in the event of dead short circuit.

t: response time In s for the tripping device.

k: material coefficient which depends on; -the conductor material of the protective conductor -the material of the insulation - the material of the other parts -the initial and finial temperature of the protective conductor sec table 5-3 and 5-4.

Table 5-2 Minimum cross sections of protective conductors to the cross section of the phase conductor(as per DIN VDE 0100- 540/05 86 superseded by edition 11 91) 1 2 3 4 5 Nominal cross sections Phase protective conductor protective conductor Conductor or PEN conductor laid separately insulated 0.6/1 –kv cable protected unprotected power with cables 4 conductors PEN conductor 10mmCu or 16 mmAl Unprotected aluminum conductors may not be laid.

From an outside conductor cross section of 95 bare conductors are preferred Minimum cross section for aluminum conductors 16 For minimum conductor cross section for phase conductors and other conductors see also DIN VDE 0100 Part 520.

جداول زیر مقادیر K ( ضریب جنس material coefficient ( که بستگی به جنس هادی، جنس عایق و دمای اولیه و نهایی هادی است را مشخص می کند.

Table 5-3 Material coefficients k Protective conductor Group 1 Group 2 Group 3 Group1 :insulated protective conductors outside cables bare protective conductors in contact with cable sheaths.

Group 2: :insulated protective conductors outside cables Group 3: protective conductors as sheath or armoring of cables See notes to Table 5-4 !

Table 5-4 Material coefficients k for conductors in cases where is on danger to the material of adjacent parts from the temperature given in the table.

Note: The initial temperature on the conductor is assumed to be The given temperature only it the temperature of the joint does not impair the quality of the connection.

Symbols used in Tables 5-3 and 5-4 : Initial temperature al conductor VEP Insulation of cross linked Max permitted temperature at conductor Polyethylene G Rubber insulation EPR Insulation of ethylene PVC Insulation of polyvinyl chloride Propylene rubber IIk insulation of butyl rubber هادی های PEN ترکیب هادی های حفاظتی و هادی های نول هستند که در سیستم های TN مجاز هستند و بایستی بصورت دائمی نصب شوند و حداقل سطح مقطع را داشته باشد.

عملکردحفاظتی هادی PEN نسبت به عملکرد نول آن تقدم دارد.

اگر یک هادی مرکزی از یک کابل یا سیم متحدالمرکز بعنوان هادی های PEN انتخاب شود در صورتیکه تمامی اتصالات آن در طول مسیر دوبل شود، سطح مقطع آنرا می توان تا کاهش داد هادی PENبایستی دوبرابر ولتاژهای بالا عایق شود و ولتاژهای بالایی که در سوئیچ گیر خاصی که روی آن کار می شود مورد انتظار است.

بعد از اینکه هادی PEN به دو هادی نول و هادی محافظ تقسیم شده دوباره نباید این دو هادی به هم وصل شوند و یا هادی نول نبایستی زمین گردد هادی PEN به ترمینال هادی محافظ وصل می شود.

سطح مقطع هادی هم پتانسیل در جدول 5-5 آورده شده است.

Table 5-5 Cross sections for equipotential bonding conductors 1) unprotected aluminum conductors may not be laid.

وقتی یک هادی عایق دار بعنوان هادی PEN یا هادی محافظ استفاده می شود و رنگ روکش آن در طول مسیر بایستی زرد و سبز باشد باستثنای هاد ی های عایق دار تک رشته ای یا غلاف دار که در این موارد بایستی مارکتهای مقاوم با رنگ سبز و زرد در دو انتهای کابل نصب شوند.

هادی های هم پتانسیل ممکن است با رنگ سبز و زرد مشخص شوند.

هادی های بدون عایق یا لخت احتیاجی به داشتن مارک های سبز و زرد ندارند .

مارک کردن توسط رنگ سبز و زرد فقط برای موارد فوق مجاز است و نه هادی های دیگر.

فصل چهارم : انتخاب نحوه اتصال به زمین از نظر محافظت اشخاص، در صورتی که تمام قوانین مربوط به نصب و بهره برداری رعایت گردد، هر سه طرح معادل یکدیگرند (TN,TT,IT ) با در نظر گرفتن مشخصات ویژه درهر روش، دیگر نمی توان از روش بهتر سخن گفت.

انتخاب روش نتیجه حصول توافق بین طراح و بهره بردار شبکه در موارد زیر است.

1- مشخصات مجموعه 2- الزامات بهره برداری تصور استفاده از یک شبکه با تول عایق شده در بخشى از مجموعه تجهیزاتی که بنا به طبیعتشان دارای سطح عایق ضعیفی هستند( حدود چندهزارم اهم) اشتباه است.

مثلاً در تجهیزات قدیمی گسترده یا خطوط هوایی...

همانطور متناقض خواهد بود اگر در یک مجموعه یا جایی که تداوم در تولید الزامی بوده و یا خطرات آتش سوزی قابل ملاحظه است از تغذیه ای استفاده شود که نول داشته باشد.

4-1 تاثیر نوع شبکه و مصرف کننده ها بر روی انتخاب طرح اتصال به زمین در صورتی که مجموعه از طریق قوانین و استانداردهای مشمول توصیه یا اجباری خاص از نظر نحوه اتصال به زمین باشد می توان به کمک جدول زیر و جداول صفحات بعد نحوه ارت کردن سیستم و تجهیزات را انتخاب نمود.

2-4 راهنمای انتخاب تجهیزات حفاظتی در ابتدای مسیر توزیع برحسب نوع اتصال به زمین ( اقتباس از MERLIN- GERIN ) در این صفحه و صفحات بعد مدارات نمونه از طرح های مختلف اتصال به زمین آورد شده است.

و حداقل تجهیزاتی که طبق استاندارد استفاده از آنها اجباری است نشان داده شده است.

تجهیزاتی که در ابتدای مسیر توزیع نصب می گردد( اقتباس از MERLIN- GERIN ) Earthing Material (ABB sw.

manual) فصل پنجم: جنس تجهیزات زمین 5-1 جنس و سایر الکترودهای ارت سایز الکترودهای ارت در زیر زمین و هادی های ارت در روی زمین بایستی طوری انتخاب شود که تحمل فشارهای مکانیکی را داشته باشد و درمقابل پوسیدگی مقاوم باشند جدول6-5 حداقل این ابعاد را مشخص می کند.

انتخاب جنس الکترودهای ارت بطوریکه در مقابل خوردگی مقاوم باشند ممکن است با توجه به نکات زیر انجام شود( استاندارد DIN VDE -015 ) فولاد گالوانیزه(Hot dip galvanized steel) : در مقابل انواع مختلف خاک بادوام است همچنین برای دفن شدن در بتون نیز مناسب است.

مس: یک جنس مناسب برای الکترود ارت است در سیستم های قدرتی که جریان خطای آنها زیاد است چرا که مس رسانای بسیار بالاتر از فولاد دارد ( مس برهنه و بدون پوشش عایق یا رسانایی ) دوام خوبی در خاک دارد.

مس پوشیده شده از قلع یا روی مثل مس برهنه از دوام خوبی در خاک برخوردار است.

و پوشش قلع برروی مس از هرگونه فرآیند الکتروشیمیایی به روی مس جلوگیری می کند.

مس یالاله روکش سربی، سرب منجر به شکل گیری یک حفاظت خوب از مس در زیر خاک می شود با این وجود سرب در محیط های قلیایی خورده می شود به این دلیل است که لایه های سربی نباید دربتن دفن شوند.

همچنین لایه های سربی چنانچه زخمی شوند در خاک می پوسند.

جدول 6-5 مینیمم ابعاد الکترودهای زمین را در جنسهای مختلف بیان می کنند.

جدول 7-5 چگونگی ارتباط بین جنسهای مختلف را براساس DIN VDE 0151 بیان می کند.

قانون مساحت(Area rule ) نسبت مساحت قسمت آند() مثل فولاد به مساحت قسمت کاتد() مثل مس تأثیر زیادی در خوردگی و فرسودگی المانهای ارت دارد.

کم شدن نسبت باعث افزایش در خوردگی آند می شود و به همین دلیل لوله های فولادی وقتی به یک سیستم ارت مسی وصل شوند در معرض خطر خوردگی قرار می گیرند به دلیل اینکه نسبت سطح فولاد به مس در نقطه ای که خطا روى لوله های فولادی رخ می دهد نسبت مطلوبی نیست و باعث خوردگی سریع می شود اتصال این لوله ها به الکترود زمین مسی مطابق استاندارد DIN VDE 0151 مجاز نیست.

5-2 اندازه گیری سیستم ارت سطح مقطع الکترودهای ارت و هادیهای ارت بایستی اندازه گیری شود.

طول عمر تجهیزات ارت در اثر جریان خطای و (در شبکه هایی که نول آنها با مقاومت کم زمین شده است) کاهش نمی یابد سطح مقطع مناسب از رابطه زیر محاسبه می گردد.

Fault current Duration of fault currant : : material coefficient ضریب جنس مس(k) از رابطه زیر بدست می آید برای سایر ماد جداول 5-4,5-3 را ببینید.

=Initial temperature max.

ambient temperature)oc Permitted final temperature جدول 5-8 حد نهایی دمای مجاز را نشان می دهد.

سطح مقطع استاندارد لازم برای مس برهنه بستگی به جریان خطای تک فاز طول مدت تداوم خطا دارد که در جدول 5-9 داده شده است.

حفاظت پرسنل در مقابل خطای اتصال کوتاه وقتی به خطر میافتد که ولتاژهای لمس(touch voltage ) و گام (step voltage) از محدوده تعیین شده در استاندارد( مثلاً DIN- VDE 0101 ) تجاوز کند.

این ولتاژ ها فقط توسط برنامه های کامپیوتری در سیکل های پیچیده محاسباتی بدست میآیند.

مطابق استاندارد DIN VDE 0101 ولتاژ لمس(touch ) در محیطهای out door وقتی قابل قبول است که سه شرط زیر همزمان برقرار باشند.

وجود یک الکترود زمین سطحی به شکل یک رینگ تمام سیستم ارت را احاطه می کنند داخل رینگ یک شبکه ارت وجودداشته باشد، که سایز آن حداقل باشد و هرتجهیزی از پست که خارج از رینگ باشد بایستی به الکترود زمین متصل شود.

مدت زمان تداوم جریان خطا حداکثر باشد.

ولتاژ ارت (Earting voltage) حداکثر 3000v باشد ولتاژ ارت در شبکه های ارت شده با مقاومت پائین بطور تقریبی از رابطه زیر محاسبه می شود.

r: reduction factor : single line initial symmetrical short circuit current : earthing impedance سیم ها یا کابلهای هوایی ارت(overhead earth wires ) که به سیستم زمین متصل می شوند مقداری از جریان خطا را درنتیجه کوپلینگ مغناطیسی ، زمانى که خطایى رخ می دهد حمل می کنند.

این اثر با ضریب کاهشr (reduction factor) نمایش داده می شود.

چنانچه کابلهای هوایی وجود نداشته باشدیا به سیستم زمین متصل نشودند آنگاهr=1 در جدول 5-10 بعضی از مقادیر r داده شد ه است: Table 5-10 Typical value for earth wire redactor factor r Earth wire type r 0.97 0.8 0.7 0.6 امپدانس زمین نتیجه پارالل شدن و امپدانس مربوط به الکترودهای موازی زمین کابلها، خطوط هوایی ارت، لوله های آب، ریلها و.....) است.

فرمول زیر مقدار را بطور تقریبی می دهد: مقاومت پراکنده یک مش زمین از فرمول زیر محاسبه میشود : = Specific resistance of the sio() A: erea of mesh earth electrode() مقاومت ویژه انواع مختلف خاک )( مطابق استاندارد DIN VDE 0228 در جدول 5-11 آورده شده است.

Table 5-11 Specific receptivity of different soils Type of soil climate normal Desert Under Precipitation precipitation ground 500mm/year 250mm/year Water Typical Range of measured values Value Alluvium and light alumina 5 2 to Non- alluvial clay 10 5 to 20 10 to 1000 3 to 10 Marl .e.g.

Keuper marl 20 10 to 3 50 to 300 3 to 10