شرایط و ملزومات ارتینگ دیزل ژنراتورها
دیزل ژنراتور و تمامی تجهیزات مربوطه، کنترل پنل و تابلو سوئیچگیر (switchgear) می‌بایست قبل از روشن شدن دستگاه به زمین متصل شوند. اتصال به زمین برای ولتاژ‌های سیستم مرجعی فراهم میکند به منظور:
جلوگیری از ولتاژ‌های متغییر
جلوگیری از تنش عایق کاری
شناسایی تک خطا‌های ارت
جلوگیری از تماس ولتاژ‌ها با اجزای مجاور
سیستم‌های اتصال به زمین متفاوتی به شرح ذیل وجود دارند:
۱۰.۹.۱. اتصال به زمین صلب
این سیستم به وسیله اتصال مستقیم بدون امپدانس خارجی از طریق الکترود زمین به ارت متصل می‌شود. این روش بوسیله کد الکتریکی برروی تمام سیستم‌های الکتریکی ولتاژ پایین (۶۰۰ ولت و پایینتراز آن نسبت به الکترود زمین گراند شده) استفاده می‌شود.
این سیستم ارتینگ از موارد زیر تشکل شده است:
الکترود اتصال به زمین
الکترود اتصال به زمین یک یا چند میله مسی یا فولادی است که در داخل زمین کاشته می‌شود. (نیروگاه‌های برق، آبی یا گازی که چه بطور مجزا و چه باهم استفاده می‌شوند بعنوان الکترود اتصال به زمین قابل قبول نیستند). الکترود اتصال به زمین می‌بایست نسبت به خط ارت مقاومت پایینتری داشته باشد تا از پیدایش یک ولتاژ خطرناک بین هر نقطه‌ی قابل دسترسی ویا نقاطی که جریان زیادی از آن عبور میکند، جلوگیری کند.
بست اتصال به زمین
بست اتصال به زمین یک کنداکتور رسانای مسی است که ترمینال ارت را به الکترود متصل میکند. نقطه اتصال بست به میله (های) اتصال به زمین باید از آسیب‌های تصادفی محافظت شده، اما برای بازرسی نیز در دسترس باشد.
ترمینال اتصال به زمین
ترمینال اتصال به زمین در جعبه ترمینال ژنراتور قرار گرفته است. در هنگام نصب، کنداکتور اتصال زمین به تمام قطعات فلزی که جریان از آن عبور نمی‌کند، رسانا‌های فلزی، کانوپی و فریم ژنراتور و … وصل می‌شود و سپس به سیستم ارتینگ سایت خریدار که به وسیله الکترود ارت به زمین سایت وصل است، متصل میگردد.
میله‌های اتصال به زمین
تعداد میله‌های مورد نیاز برای تشکیل یک الکترود زمین مناسب به مقاومت زمین وابسته است. مقاومت حلقه زمین (که الکترود بخشی از آن است) باید به میزان کافی پایین باشد تا در صورت بروز خطای ارت، میزان جریان کافی برای راه اندازی و عملکرد دستگاه‌های محافظت (فیوز‌ها و مدارها) ایجاد شود.
۱۰.۹.۲. امپدانس اتصال به زمین (مقاومت یا راکتانس)
مقاومت محدود کننده خطای اتصال به زمین همیشه در مسیر نول در اتصال ستاره (نقطه خنثی فاز‌های ژنراتور) نصب می‌شود.
امپدانس در سیستم‌های سه فاز سه سیم و در جایی که توان اتقال پیدا میکند جهت جلوگیری از خطای ارت ضروری است. (در سیستم‌های ۶۰۰ ولتی و کمتر از آن).
بدون اتصال به زمین
بین سیستم ژنراتور AC و زمین هیچ اتصال درونی به کار نرفته است. سیستم‌های در سیستم‌های سه فاز سه سیم و در جایی که توان انتقال پیدا میکند جهت جلوگیری از خطای ارت ضروری است. (در سیستم‌های ۶۰۰ ولتی و کمتر از آن).
۱۰.۹.۳. حفاظت‌ها
خطای اتصال به زمین بدون محدودیت
یک مبدل جریان مجزا در نقطه‌ی خنثی اتصال به زمین تعبیه شده است و حفاظت‌های آن توسط یک رله حساس به جریان ساده انجام می‌شود که به جریان‌های دنبال کننده مسیر زمین واکنش نشان داده و این موضوع باعث حفاظت کل سیستم می‌شود.
فواید خطای اتصال به زمین بدون محدودیت عبارتند از:
حفاظت از تمامی خطا‌های زمین در ژنراتور، کلید حفاظت و سیستم.
حفاظت مناسب از کارکنان در کل سیستم.
خطای اتصال به زمین محدود
مبدل‌های جریان بروی تمام فاز‌ها و نول‌های سیستم تعبیه می‌شوند و حفاظت‌های آن توسط یک رله حساس به جریان ساده انجام می‌شود که به جریان‌های دنبال کننده مسیر زمین واکنش نشان داده و این موضوع فقط در محدوده تحت حفاظت عمل میکند.
این محدوده از ژنراتور و مکان نول مبدل جریان تشکیل می‌شود.
این روش همانند محافظت پایین دست می‌باشد.
فواید خطای اتصال به زمین محدود عبارتند از:
از لحاظ حفاظتی متفاوت خواهد بود
احتمال قطع کمتری وجود دارد
رله‌های حفاظت می‌تواند بر روی درجه پایین تری تنظیم شود تا در صورت بروز خطا از آسیب به آلترناتور و کابل‌ها جلوگیری کند.
رله حفاظت می‌تواند برای عملکرد آنی که باعث کاهش ولتاژ تماس می‌شود تنظیم گردد.
۱۰.۹.۴. اتصال به زمین – ارتینگ
اتصال یک رسانا به ارت یا گراند به معنی اتصال به زمین است (خاک یک رسانای الکتریسیته است). هدف از این موضوع عبارت است از:
کاهش خطرات جانی
پایدار کردن ولتاژ سیستم نسبت به زمین
اطمینان یافتن از اینکه ولتاژ بین هر فاز و ارت بطور معمول از ولتاژ فاز سیستم فراتر نمی‌رود
برگرداندن سیم نول جهت جلوگیری از نوسان ولتاژ
محافظت در برابر جریان خطا بین هر فاز و زمین
۱۰.۹.۵. اتصال به زمین دیزل ژنراتور‌های ولتاژ پایین (LV)
به طور معمول در سیستم‌های ولتاژ پایین (LV) (زیر ۶۰۰ ولت) کنداکتور نول مستقیما به ارت متصل می‌شود. این کار بوسیله اتصال کابل بین نقطه نول فریم آلترناتور و میله مسی انجام می‌شود. فریم آلترناتور نیز باید به وسیله کنداکتور‌های اتصال به زمین و از طریق سیستم ارتینگ اصلی ساختمان، به زمین ارت شود. در عمل باید مقاومت مسیر بین نول و ارت کمتر از ۱ اهم در زمین مناسب و در زمین مقاومتی بالا کمتر از ۵ اهم باشد. (حداکثر ۲۰ اهم)
به منظور شناسایی جریان بین ارت و نول باید بروی اتصال نول به ارت نظارت داشته باشید. این جریان فقط بین نول و ارت وجود دارد. در شرایط اتصال کوتاه بین یکی از فاز‌ها و ارت جریان فقط بین دو کنداکتور وجود دارد. اتصال کوتاه مستقیم از طریق ارت نشان دهنده یک بار نزدیک به بی نهایت برای آلترناتور است و منجر به سوختن سیم پیچ ژنراتور خواهد شد.
۱۰.۹.۶. اتصال به زمین دیزل ژنراتور‌های ولتاژ بالا (HV)
در سیستم‌های ولتاژ بالا، جریان خطایی که در نتیجه اتصال کوتاه یک فاز با زمین به وجود می‌آید، بسیار بیشتر از سیستم‌های ولتاژ پایین خواهد بود. در سیستم‌های HV به منظور کاهش این جریان به سطح قابل شناسایی CTها مقاومت‌هایی بین نول و ارت قرار داده می‌شود.
۱۰.۹.۷. چیدمان معمول سیستم اتصال به زمین
ارتینگ دیزل ژنراتور‌های ۳ و ۴ قطبی
ATS: N نشان دهنده نول و E نشان ارت است.
۱۰.۹.۸. طرح‌های حفاظت از خطای اتصال به زمین
طرح‌های حفاظت از خطای اتصال به زمین برای سیستم ژنراتور به منظور محافظت از آلترناتور طراحی شده اند. این حفاظت به شرایطی اطلاق میگردد که در آن امنیت اپراتور و طرح‌های حفاظتی مد نظر می‌باشد. حفاظت از خطای اتصال به زمین برای حفاظت از دستگاه می‌باشد.
می‌بایست بررسی کنید که محافظت از اپراتور نیاز هست یا خیر.
طرح‌های حفاظت از خطای اتصال به زمین برای دیزل ژنراتور به دودسته اصلی زیر تقسیم می‌شوند.
محدود
شکل ۱۰.۱ اتصال ۳ فاز ۳ سیم
حفاظت از خطای اتصال به زمین محدود، فقط به یک ناحیه حفاظت محدود می‌شود. این حفاظت باید در سیستم‌های دیزل ژنراتور، به منظور کاهش خاموشی دستگاه در صورت بروز خطای اتصال به زمین درمحدوده محافظتی سیستم دیزل ژنراتور استفاده شود نه در سمت بار. در این روش، احتمال نصب سیستم‌های بیشتر نیز وجود دارد تا خطای اتصال به زمین در سمت بار (load) مشخص گردد.
نامحدود
شکل ۱۰.۲. ارتباط ۳ فاز ۳ سیم ۳ قطب وصل شده (با کلید)
شکل ۱۰.۳. ارتباط ۳ فاز ۴ سیم ۴ قطب وصل شده (با کلید)
حفاظت از خطای اتصال به زمین نا محدود به تمام بار‌های متصل به خط تغذیه مربوط می‌شود. محدوده این حفاظت تحت تاثیر تمامی بار‌های متصل به دیزل ژنراتور و خود دستگاه خواهد بود. برای امنیت اپراتور حفاظت نامحدود ۳۰mA بکار می‌رود. این بدین معناست که حفاظت‌ها زمانی بکار بیافتد که جریان ۳۰mA در مسیر ارت ایجاد گردد.
شکل ۱۰.۴. طرح‌های حفاظت ازخطای اتصال به زمین
