نحوه بررسی پیوستگی سامانه اتصال زمین

نحوه بررسی پیوستگی سامانه اتصال زمین

 مقدمه

برای تأیید قابلیت یک سامانه اتصال زمین تازه تأسیس و نیز تأیید دوباره شرایط عملکردی آن، باید در فواصل زمانی معین پیوستگی کلیه اتصالات مورد بررسی قرار گیرد. هدف تأیید این موضوع است که سامانه اتصال زمین مربوطه به طور مناسب نصب شده و در تمام طول عمر خود میتواند به طور صحیح عمل کند. عملکرد صحیح باید با در نظر گرفتن خطرات ناشی از شوک الکتریکی و نیز شرایط غیر عادی که به خاطر جریانهای خطا ایجاد می شود، انجام گیرد. لذا کلیه هادی های زمین بایستی برای تأیید این که یک مسیر با مقاومت پایین برای عبور جریان را به زمین فراهم می کنند بررسی شوند از طرف دیگر سلامت آن در دسته از هادی هایی که در زیر زمین مدفون هستند نیز باید در فاصله های زمانی معین مورد تأیید قرار گیرند. در این راستا، استاندارد ۲۰۱۲ – ۷۰ NFPA ملزم می کند که مسیر زمین از مدارات، تجهیزات و محفظه ها باید دائمی، پیوسته و مؤثر باشد.

شایان ذکر است آزمون یکپارچگی زمین که پیوستگی الکتریکی بین نقاط مختلف شبکه زمین را می سنجد، در برج های مایکروویو و نیز ایستگاه های هواشناسی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این موضوع به خاطر برخورد صاعقه و شوک های ایجاد شده در حالت خطا و ایجاد خسارات به مدارات الکترونیکی حساس اتاق کنترل که که دارای اتصال ضعیفی با بقیه قسمت های سامانه اتصال زمین هستند، می باشد. در بیشتر مواقع به ویژه در پست های برق قدیمی آزمون یکپارچگی زمین قبل از هر آزمون دیگری انجام می شود. در واحدهای با شبکه زمین بزرگ مثل سامانه اتصال زمین یک نیروگاه برق، پیوستگی سامانه اتصال زمین به عنوان ارزیابی کنترل کیفیت پس از ساخت واحد مربوطه بررسی می شود.

نحوه و روش های بررسی پیوستگی سامانه اتصال زمین

روش های مختلف بررسی پیوستگی سامانه زمین به صورت زیر می باشند:

روش آزمون جریان بالا: همانطور که از اسم پیداست، هدف از این آزمون بررسی پیوستگی هادی های زمین و اتصالات مدفون با تزریق جریان آزمون بالا می باشد. شکل 1 این آزمون را نشان می دهد.

شکل 1. آزمون یکپارچگی زمین از استفاده از یک آزمون جریان بالا

یک آزمون نوعی شامل یک منبع ولتاژ متغیر ( ولت تا ۳۵ ولت آمپر تا ۳۰۰ آمپر )، دستگاه اندازه گیری ولتاژ و جریان و دو عدد هادی آزمون میباشد. در شکل 1، هادی آزمون T۱ به رایزر زمین مرجع که معمولاً زمین محفظه ترانسفورماتور می باشد متصل شده است، و T۲ به رایزر زمینی که باید اندازه گیری شود متصل می شود. این آزمون شامل یک جریان عبوری ( معمولاً بین ۱۰ آمپر تا ۳۰۰ آمپر) بین رایزرهای متصل شده و اندازه گیری افت ولتاژ بین مدار زمین از جمله هادی های آزمون میباشد. اندازه گیری اختلاف جریان در رایزر مورد آزمون با استفاده از آمپرمتر کلمپی اطلاعات اضافی برای ارزیابی مسیر زمین فراهم می کند. با حفظ رایزر مرجع در حالت متصل هادی آزمون دوم اطراف رایزرهای آزمون در تجهیزات و سازه های دیگر حرکت داده می شود تا زمانی که تمام شبکه زمین پست آزمایش شود.

در بعضی مواقع یک ردیاب کابل برای موقعیت یابی هادی های زمین شکسته و یا نامعلوم به کار گرفته می شود. ردیاب کابل دامنه میدان مغناطیسی تولید شده به وسیله جریان آزمون را آشکار سازی و یک صدای متعادل که از طریق هدفون قابل شنیدن است تولید می کند نبود این صدا نشانگر سیم زمین شکسته شده یا اتصال باز می باشد.

اندازه گیری افت ولتاژ هادی های آزمون ضروری می باشد. این اندازه گیری با استفاده از اتصال کوتاه کردن هادی ها بین دستگاه آزمون و اندازه گیری افت ولتاژ با تزریق همان جریان آزمون در حلقه انجام می شود. این اندازه گیری امپدانس سری هادی های آزمون را حاصل میکند مهم است که این اندازه گیری هادی آزمون در پایان آزمون انجام گیرد که دمای کابل و بنابراین مقاومت کابل مشابه با مقاومت آن در طول اندازه گیری های نقطه ای آزمون است برای به دست آوردن یک مقدار امپدانس درست امپدانس هادی آزمون از امپدانس اندازه گیری شده بین رایزرها کم می شود همچنین اجتناب از استفاده حلقه ها یا سیم پیچ ها در هادی های آزمون مهم می باشد زیرا که می توانند اندوکتانس قابل توجهی تولید کنند و افت ولتاژ را تغییر دهند. همچنین آزمون یکپارچگی بسیار راحت و عملی است و نتایج آن را می توان به صورت ذهنی تجزیه و تحلیل کرد. یک راه ارزیابی شبکه زمین مقایسه افت ولتاژها با یکدیگر و تشخیص رایزرهای آزمون که به صورت غیرعادی امپدانس بالایی دارند، می باشد. شخص می تواند یک شبکه زمین را با مقایسه افت ولتاژ با یک مقدار مرجع معلوم و تعیین اتصالات ضعیف بین رایزرها یک شبکه زمین را ارزیابی کند. اختلاف جریانهای اندازه گیری شده می توانند نشان دهند که آیا یک مسیر امپدانس بالا یا یک مسیر باز در هر جهت وجود دارد یا خیر. هر چند این روش تنها برای شبکه های زمین نسبتاً متراکم بر خلاف شبکه های با تراکم بالا و یا زمین های منفرد برای تجهیزات دور دست، معتبر است.

 روش اندازه گیری مقاومت بین دو رایزر

روش انجام آزمون مشابه مرحله قبل می باشد جز این که مقاومت مسیر زمین بین رایزرها تعیین می شود. شماتیک شکل 2 کاربرد این روش را نشان می دهد. سامانه آزمون جریان ۲۵ تا ۳۰ آمپر در فرکانس ۶۰ هرتز بین دو رایزر زمین تزریق میکند بعد از اندازه گیری جریان افت ولتاژ بین مسیر هادی زمین و زاویه فاز آنها مقاومت شبکه یا مسیر زمین با استفاده از معادلات زیر محاسبه می شود:

شکل 2. آزمون یکپارچگی شبکه زمین با اندازه گیری مقاومت بین دو رایزر

اندازه گیری پیوستگی امپدانس پایین با مالی متر مبتنی بر کامپیوتر

یک کاربرد مالتی متر تعیین پیوستگی مسیرهای زمین بین رایزرهای مختلف در پست ها می باشد. مجموعه پراب ولتاژ و جریان مطابق شکل 3 نصب می شوند در این شکل، هادی های سیاه و قرمز جریان به ترتیب بین رایزر مرجع و رایزر تحت آزمون متصل می شوند هادی قرمز از طریق واحد آزمون و کالیبراسیون که توسط دستگاه فراهم شده است، متصل می شود. در این ساختار، واحد کالیبراسیون مانند یک مقاومت محدودکننده جریان تقریباً ۵۰ اهمی عمل می کند برای اتصال این مقاومت، دستگیره جلوی واحد آزمون و کالیبراسیون به حالت امپدانس زمین تبدیل می شود. اگر واحد آزمون و کالیبراسیون موجود نباشد، از یک مقاومت خارجی با مقدار مناسب استفاده می شود. ولتاژ بین رایزر مرجع و رایزر تحت آزمون از طریق هادی های زرد و سبز اندازه گیری می شود مانند شکل 3 ساختار نشان داده شده در شکل (3) مشخصات کاملی از امپدانس (R+jx) بین رایزر مرجع و رایزر تحت آزمون را نتیجه می دهد.

شکل 3. آزمون یکپارچگی شبکه زمین با استفاده از مالتی متر مبتنی بر کامپیوتر

حتما بخوانید:

⇐ پتانسیل های زمین و ولتاژهای گام و تماسی

⇐ کتابچه طراحی سیستم ارتینگ Earthing Design

⇐ آیین نامه ارتینگ و پیشگیری و مبارزه با آتش سوزی

⇐ اصول اندازه گیری مقاومت های الکترودهای اتصال به زمین (سیستم های ارتینگ)

⇐ مرجع کاربردی ایمنی و سیستم های اتصال به زمین (ارتینگ)