الزامات سیستم زمین مناسب برای پست و ایستگاه سوئیچینگ
توسط ارتینگ میتوان تجهیزات الکتریکی را به جرم کلی زمین که دارای مقاومت بسیار پایینی است وصل نمود.
۱- الزامات یک سیستم زمین خوب برای پست
هدف ازسیستم زمین در یک پست ایجاد یک پتانسیل یکنواخت و نزدیک صفر در پست و محوطه‌ی اطراف آن میباشد.
الزامات اولیه‌ی یک سیستم زمین خوب در پست:
۱. پتانسیل‌های مداری را با توجه به زمین پایدار سازد و افزایش پتانسیل کل (overall potential rise) را محدود سازد.
۲. حفاظت جانی و مالی افراد و تجهیزات در برابر اضافه ولتاژ.
۳. تامین یک مسیر امپدانس پایین در برابر جریان‌های خطا برای عملکرد دقیق و سریع تجهیزات حفاظتی در زمان رخداد ارت فالت.
۴. در زمان رخداد خطای زمین گرادیان ولتاژ ماکزیمم را در داخل و احراف پست در امتداد سطح و در یک محدوده‌ی ایمن نگه دارد
۲- ماکزیمم مقدار مجاز مقاومت برای سیستم زمین
نیروگاه‌های بزرگ ۰.۵ اهم
پست‌های بزرگ ۱ اهم
پست‌های کوچک ۲ اهم
در دیگر موارد ۸ اهم
پیوستگی ارت در داخل تاسیسات ۱ اهم
۳- ولتاژ تماس (Touch-Eoltage (E-Touch)):
اختلاف پتانسیل بین یک سازه‌ی فلزی زمین شده و یک نقطه روی سطح زمین که در فاصله‌ای برایر با فاصله‌ی دست و پای یک انسان از هم قرار دارند (تقریبا برابر یک متر) مطابق تصویر:
۴- ولتاژ گام (Step Voltage (E-Step)):
اختلاف پتانسیل بین دو نقطه روی سطح زمین که به اندازه‌ی یک گام انسان (تقریبا یک متر) و در جهت ماکزیمم گرادیان ولتاژ از هم فاصله دارند. در تصویر پتانسیل گام در اطراف یک سازه‌ی زمین شده نمایش داده شده است:
۵- سیستم زمین در یک پست:
سیستم زمین شامل: مش، الکترود‌های زمین، هادی‌های زمین و اتصالات آن‌ها میباشد.
۵-۱ مش ارتینگ:
الزام اولیه‌ی ارتینگ پست، داشتن مقاومت زمین بسیار پایین است. اگر الکترود‌های زمینی که بصورت تکی (مستقل) دارای مقاوت نسبتا بالایی هستند، در داخل خاک بهم متصل شوند در نتیجه سطح تماس الکترود‌ها با خاک افزایش یافته و تغداد زیادی از مسیر‌های موازی برای تخلیه‌ی جریان ایجاد می‌شود. در نتیجه مقاومت زمین الکترود ترکیبی بسیار پایین‌تر از مقاومت الکترود تکی میباشد؛ بنابراین اگر یک الکترود زمین در خاک پست احداث شود باید توسط یک نقطه‌ی اتصال نزدیک به مش گسترده در زیر پست متصل گردد.
“هدف دیگر ارتینگ در پست، یعنی کاهش حداقلی پتانسیل در سطح پست و اطراف آن نیز توسط گسترش مش در سطح زیر پست تامین میگردد. ”
۵-۲ ساختار مش ارت:
محوطه‌ی پست‌ها توسط فنس از فضای اطراف شان جداسازی می‌شوند.
مش ارت معمولا بصورت افقی و در عمق نیم متری خاک در زیر سطح پست و راد‌ها نیز در مکان‌های مناسب شان اجرا می‌شود.
۵-۳: مش ارت در یک پست (Sub-Station):
در یک پست چه نقاطی به مش ارت متصل می‌شود؟
– نقطه‌ی نوترال، از طریق سیستم زمین مستقل آن
– بدنه‌ی تجهیزات و قسمت‌های هادی بیگانه تجهیزات الکتریکی در پست.
– تمام بخش‌های فلزی‌ای که با تجهیز ارتباطی ندارند.
– دستگیره‌ی لوله‌ها
– فنس‌هایی که دارای فاصله‌ی کمتر از ۲ متر از مش باشند
۶- مکان الکترود‌های زمین:
مکان الکترود‌های زمین پست باید در یکی از انواع خاک‌هایی که در زیر عنوان شده جانمایی شود:
– زمین باتلاقی مرطوب
– خاک رس و زمین کشاورزی
– خاک ترکیبی از رس، شن، سنگریزه و سنگ
– شن مرطوب و ذغال سنگ (پیت)
از احداث پست در زمین‌های ماسه‌ی خشک، سنگ آهک و گچ، گرانیت، زمین‌های سنگی و تمامی مکان‌هایی که صخره‌ای هستند باید دوری کرد.
۷- ارتینگ تجهیزات مختلف در یک پست:
۷-۱: ایزولاتور‌ها و سوئیچ‌ها:
۷-۲: برق گیر‌های صاعقه (lightning arresters):
در مواردی که ارستر‌ها در نزدیکی ترانس نصب شده اند، هادی ارت باید در مکانی به دور از مخزن روغن و خنک کننده‌ی ترانس جانمایی شود، تا در زمان وجود نشتی روغن از بوجود آمدن جرقه (آرک) جلوگیری گردد.
۷-۳- بریکر یا مدارشکن‌ها (circuit breaker):
برای هر برکر پنج اتصال به مش ارت وجود دارد: ۱- Mild Steel flat ۲- بدنه‌ی بریکر ۳- پنل رله ۴- CTهای برکر ۵- دو طرف استراکچر بریکر
۷-۴ ترانسفورماتورها:
– مخزن هر ترانسفورماتور باید به مش ارت وصل شود.
– ریل مسیر ترانس باید یا بصورت مجزا یا توسط همبندی لبه‌های انتهایی (بشرطی که فاصله‌ی آن‌ها کمتر از ۲۰۰ فوت باشد) زمین شوند.
– ارتینگ بوشینگ نوترال باید توسط دو هادی مجزا و در مسیرب به دور از مخزن و خنک کننده، به مش زمین وصل شود.
۷-۵- ترانس‌های جریان و ترانس‌های ولتاژ (CTها و PT ها):
استراکچر‌هایی که CTها و PTها روی آن‌ها نصب شده اند، تمام صفحه‌های پیچ شده‌ای که بوشینگ‌ها به آن‌ها متصل شده اند توسط دو هادی مجزا و از طریق MS flat به مش ارت متصل می‌شوند.
۷-۶- تجهیزات دیگر:
تمامی تجهیزات، استراکچر‌ها و بدنه‌های فلزیِ سوئیچ‌ها و ایزولاتور‌ها باید مطابق شکل زیر، بصورت مجزا زمین شوند:
۷-۷- فنس ها:
فنس اطراف پست با فاصله‌ی زیاد از تجهیزات پست بوده و مستقل از ارت پست زمین شود. ارت پست و ارت فنس اطراف آن نباید به هم متصل شوند.
اگر به دلیل محدودیت در فضای پست نتوان فاصله‌ی بین فنس و پست را به حداقل ۵ فوت رساند و در نتیجه فنس اطاف پست به تجهیزات نزدیک شود. در اینصورت ارت فنس باید به ارت پست متصل گردد.
“در غیر اینصورت ممکن است در شرایط خطا، روی بدن شخصی که همزمان فنس و ارت پست (بدنه‌ی فلزی تجهیزی که به ارت پست متصل است) را لمس میکند، یک اختلاف ولتاژ بسیار بالا قرار گیرد. ”
بنابراین در مواردی که فاصله‌ی بسیار کمی بین فنس و تجهیزات پست میباشد، میتوان با اطمینان از اتصال درست واستاندارد بین فنس و ارت پست، این گونه شوک‌های الکتریکی را از بین برد. اما زمانی که فنس با فاصله‌ی مناسب از تجهیزات پست قرار داشته باشد، برای از بین بردن شوک الکتریکی، فنس باید مجزا از ارت پست در فواصل مختلف ارت شود.
۷-۸- سیم گراند:
تمامی سیم‌های گراندِ روی پست باید به مش ارت متصل شوند. بدلیل عدم وجود پتانسیل‌های زمینِ پست روی سیم‌های زمین خط انتقال و دکل‌ها شرایط خطا، تمام سیم‌های زمینی که وارد پست می‌شوند باید در ابتدا‌ی ورود از اتصال قبلی شان عایق شوند.
۷-۹- کابل‌ها و ساپورت ها:
کابل‌های دارای غلاف فلزی که داخل پست وجود دارند باید به مش ارت متصل شوند. کابل‌های چند رشته‌ای (Multi-core) باید حداقل در یک نقطه به مش ارت متصل گردند. کابل‌های تک رشته‌ای (Single core) نیز باید از یک نقطه به مش ارت متصل گردند.
۷-۱۰- پنل‌ها و کابینت ها:
هر پنل یا کابینت باید در نزدیکی کف کابین دارای یک ارت بار بدنه از جنس مس باشد که توسط آن بدنه و پایه‌های فلزی، سوئیچ‌ها و کانکتور‌ها را همبند کند.
“ارت بار بدنه باید توسط یک هادی زمین به مش ارت متصل گردد”
