سیستم اتصال به زمین TT، TN، IT و  TN-C-S

سیستم اتصال به زمین TT، TN، IT و  TN-C-S

فرمت: Pdf  تعداد صفحات: 80

این بخش شامل 4 مقاله سیستم اتصال به زمین IT، سیستم اتصال به زمین TN، سیستم اتصال به زمین TT و سیستم اتصال به زمین TN-C-S است و فهرست هر بخش به صورت زیر است:

1. مقدمه

سیستم TT (Terre-Terre) یک روش اتصال به زمین برای تجهیزات عمومی ولتاژ ضعیف است که در چندین کشور جهان به طور مثال الجزایر، امارات متحده عربی، بلژیک، دانمارک، مصر، فرانسه، یونان، ایتالیا، ژاپن، کنیا، لوکزامبورگ، مراکش، تونس، اسپانیا، پرتغال، ترکیه و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در این حالت سیستم نیرو زمین شده است و نقطه خنثی معمول انتقال داده می‌شود تا انرژی مورد نیاز را به بارهای تک فاز ارسال نماید. این مورد در دستگاه‌های خانگی رایج می‌باشد.

بدنه‌های هادی و وسایل الکتریکی مصرف کننده به الکترود زمین خانه متصل می‌شوند که از اتصال زمین شرکت برق مجزا می‌باشد. در این شرایط، جریان خطای زمین از طریق خاک به منبع باز می‌گردد (شکل 1). که هر دو الکترود تاسیسات (R_G) و الکترود زمین (R_N) در مسیر جریان قرار دارند.

در نتیجه، جریان خطای زمین از نظر اندازه با دو اتصال زمین مذکور محدود می‌شود، زیرا امپدانس فاز و هادی PE در مقایسه با R_G و R_N قابل اعمال می‌باشند. بنابراین، T_G به خطای زمینی که در سیستم رخ می‌دهد، ارتباطی ندارد.

شکل 1. حلقه خطا در سیستم‌های TT

سیستم‌های زمین TT زمانی استفاده می‌شوند که شرکت برق نمی‌تواند برای مشترکین خود سیستم اتصال به زمین TN فراهم کند. در نتیجه مالک باید خودش نسبت به برقراری سیستم اتصال به زمین اقدام نماید و از الکترودهای زمین مناسب استفاده کند (یعنی ایمنی‌های هادی در اتصال به زمین).

2. مواجهه با ولتاژ در سیستم‌های TT

در زمان بروز خطاهای زمین، فرض می‌شود که افراد به طور محافظه‌کارانه در ناحیه‌ای با ولتاژ صفر ایستاده‌اند و در معرض ولتاژ تماس ناشی از جریان زمین هستند که از الکترود اتصال به زمین با مقاومت R_G جریان دارد. مدار متناظر حلقه خطا در شکل 2 نشان داده شده است. جایی که R_GEC = R_GT = R_G + R_PE + R_GEC، که در آن R_GE مقاومت هادی الکترود اتصال به زمین می‌باشد. در بیشتر موارد، همیشه لازم نیست که دو جزء آخر را اضافه کنیم چون آنها در مقایسه با R_G بسیار کوچک هستند و در نتیجه می‌توانند نادیده گرفته شوند. هر چند زمانی که مقاومت زمین R_G بسیار پایین است ممکن است مواردی وجود داشته باشد که اندازه آنها برابر با R_PE و یا R_GE باشد. در این شرایط دیگر نمی‌توان این دو مورد را نادیده گرفت. به علاوه می‌توانیم به طور معمولی فرض کنیم که مقاومت داخلی منبع Z_i و مقاومت هادی فاز Z_ph جزئی و قابل چشم‌پوشی هستند.

شکل 2. مدار مدل حلقه خطا در سیستم‌های TT

همانطور که توضیح داده شد، در سیستم‌های فشار ضعیف از روی محافظه‌کاری افرادی را مد نظر قرار می‌دهیم که در معرض ولتاژ تماس احتمالی V_ST هستند نه ولتاژ تماس V_T. در نتیجه زمانی که خواص و ولتاژ تماس را قبل از تماس فرد محاسبه کنیم، در شکل 2 انتخاب‌هایی که شامل R_B + R_BG هستند را قطع می‌کنیم.

با استفاده از تئوری میلین (به پیوست B مراجعه کنید) در مدار شکل 1، ما اندازه ولتاژ تماس احتمالی V_ST را اینگونه به دست می‌آوریم:

V_ST = ( (V_ph / R_N) / ( (1 / R_GT) + (1 / R_N) ) ) = V_ph × ( R_GT / (R_GT + R_N) ) = V_ph × ( 1 / (1 + (R_N / R_GT) ) )

نتیجه این دامنه‌هایی برای حفاظتی و فاز در معادله (1) نشان می‌دهد که محل خطا به طور مستقیم به مقاومت‌های فوق‌الذکر ارتباط دارد و هیچ تاثیری بر روی اندازه ولتاژ تماس V_ST ندارد. در نتیجه یک مقدار ثابت است و به خطای زمینی که روی می‌دهد ارتباطی ندارد ولی به مقاومت زمین سیستم توزیع R_N وابسته است که این مقدار معمولاً برای طراح نامعلوم بوده و در کنترل او نمی‌باشد.

برای اینکه V_ST برای افراد بی خطر باشد، به طور ایده‌آل R_N باید خیلی بزرگ و R_GT باید خیلی اندک باشد. شکل 3 ولتاژ تماس احتمالی V_ST را به عنوان تابعی از R_GT برای سه مقدار فزاینده (1, 10^-1, 10^-5) R_N نشان می‌دهد که مطابق با ولتاژ V_ph فاز به زمین 230V می‌باشد.

واضح است که یک R_N بزرگتر، برای یک مقدار ثابت زمین مصرف کننده، ایمنی را بهبود می‌بخشد. در عمل، در مناطق شهری، سیستم اتصال به زمین در پست‌های برق ممکن است از طریق غلاف‌های فلزی/ زره کابل و یا سیم‌های حفاظتی شبکه هوایی به طور موازی به زمین‌های پست‌های دیگر متصل شده باشد. در نتیجه، مقدار R_N بسیار اندک می‌باشد (یعنی کسری از اهم). این ممکن است در محیط‌های روستایی صادق نباشد، چون در آنجا ترانسفورماتورهای هوایی ممکن است فقط به صورت محلی به زمین متصل شوند و مقاومت زمین R_N آنها ده‌ها اهم می‌باشد.

این نکته حائز اهمیت است که در مناطق شهری، حفاظتی که توسط سیستم اتصال به زمین مصرف کننده ارائه می‌شود، ایمنی فرد را تضمین نمی‌کند، چون همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، برای R_N = 1 اهم، ولتاژ تماس احتمالی به اندازه کافی پایین نیست که بدون ضرر باشد و تقریباً زمانی که R_GT افزایش می‌یابد، با ولتاژ فاز به زمین منطبق می‌شود. برای اینکه این مورد را مشخص کنیم، اجازه دهید با استفاده از تقسیم ولتاژ، مقداری را که R_GT باید به آن برسد تا V_ST به یک مقدار بی خطر 25V محدود شود را محاسبه نماییم.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ اثرات جریان های الکتریکی عبوری از بدن و الزامات ایمنی

⇐ مقاومت زمین، ولتاژ تماس و ایمنی در برابر خطاهای الکتریکی

⇐ هدف، کاربرد، مسئولیت ها و تعاریف سیستم اتصال به زمین