سیستم اتصال زمین:

سیستم اتصال زمین:

اساس زمین کردن بر این است که جرم بزرگ زمین به عنوان نقطه صفر در نظر گرفته شود و تمام قسمت هایی که به زمین وصل شده اند هم پتانسیل زمین شوند یا به عبارتی پتانسیل صفر زمین را بگیرند.

زمین کردن به دو علت انجام میگیرد،یکی کار کردن و رفتار صحیح سیستم های الکتریکی، به بیان دیگر حفاظت از وسایل برقی(زمین الکتریکی)و دیگری حفاظت اشخاصی که به نوعی با دستگاه های برقی ارتباط دارند(زمین حفاظتی).

زمین کردن  الکتریکی در تاسیسات فشار قوی معمولا"  از وظایف توزیع کننده برق (وزارت نیرو) است اما در تاسیسات فشار ضعیف تا ۱۰۰۰ ولت خصوصیات وعملکرد صحیح سیستم زمین الکتریکی و حفاظتی باید هر دو با هم در نظر گرفته شود،نوع زمین در تاسیسات الکتریکی ونگه داشتن حداقل مقاومت زمین بستگی به نوع شبکه انتخاب شده و سیستم های حفاظتی دارد.ما در بحث انواع سیستم نیرو از لحاظ زمین کردن سه نوع سیستم نیرو داریم:سیستم TN,TT,IT  که در ادامه به بررسی انها می پردازیم.

ازلحاظ ایمنی به منضور حفاظت از جان افراد و کارکنانی که از وسایل و ابزارها و دستگاه های برقی استفاده میکنند در برابر برق گرفتگی باید اقدامات زیر صورت گیرد:

1-نقطه نول سیم پیچ مولد های برق  در نیروگاه های برق و هم چنین نقطه نول سیم پیچ ترانسفورماتور در پست های برق وسیم نول شبکه خطوط هوایی در ابتداء و انتهای  خطوط به الکترود سیستم اتصال زمین مر بوطه متصل شود. نقطه خنثی مرکزترانس در محل پست ترانس باید زمین شود.

2-بدنه یا محفظه فلزی کلیه وسایل، ابزارها،تابلو های برق و همچنین اسکلت واجزای فلزی هر یک،که حامل جریان برق نمی باشد باید به سیستم اتصال زمین مربوطه متصل گردد.

3-در نیروگاه ها  و پست های برق ،سیستم اتصال زمین و همچنین سیستم اتصال زمین بدنه تابلو های فشار قوی باید کاملا" از یکدیگر جدا باشند و استفاده از یک سیستم اتصال زمین با الکترود مشترک مجاز نمی باشد .

4-سیستم هایی که مجهز به برقگیر هستند،سیستم اتصال زمین مربوط به برقگیر باید از سیستم اتصال زمین تاسیسات  برقی فشار ضعیف یا فشار قوی کاملا" جدا بوده واز سیستم اتصال زمین مشترک استفاده نشود.

5-هادی های حفاظتی باید کلیه بدنه های هادی تاسیسات را به نقطه زمین شده سیستم نیرو وصل نماید(این هادی های حفاظتی که به رنگ سبز و زرد هستند همان سیم ارت هستند که به لاینPE متصل میشوند و این لاین در انتها به محل زمین سیستم نیرو متصل میشود).سیم نول در انتهای شبکه ودر انتهای کلیه شاخه های فرعی حتما" باید زمین گردد(سیم نول شبکه تحت هیچ شرایطی نباید فیوز داشته باشد).

6-در زمین کردن حفاظتی،اتصال بدنه فلزی دستگاهها به زمین، بدون اینکه بدنه دستگاهها به سیم نول یا سیم حفاظتی شبکه PE وصل شده باشد ممنوع است یعنی زمین کردن بدنه فلزی دستگاه هابه صورت مستقیم ممنوع است و بدنه های انها باید به لاین حفاظتی وصل شود که ان لاین به زمین سیستم نیرو متصل است.

*نحوه عمل یک سیستم اتصال زمین باید با احتیاجات سیستم الکتریکی و تجهیزاتی که به ان وصل خواهند شد مطابقت داشته باشد،اتصال زمین ممکن است به عنوان اتصال زمین حفاظتی (PE) باشد که غبارت است اززمین کردن کلیه قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی که ارتباط مستقیم با قسمت الکتریکی تاسیسات ندارند که این کار برای حفاظت اشخاص در قبال اختلاف سطح تماس زیاد به کار گرفته میشود ،یا اتصال زمین الکتریکی(N) سیستم باشد که زمین کردن نقطه ای از دستگاه های الکتریکی و ادوات برقی که جزیی از مدار الکتریکی میباشد مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچ ترانس یا ژنراتور که این کار به خاطر کار صحیح دستگاه و جلوگیری از ازدیاد فشار الکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فازهای دیگر با زمین است .

 انواع سیستم های نیرو از نظر اتصال به زمین:

مفهوم حروف اختصاری بکار رفته در سیستمهای توزیع نیرو به شرح زیر میباشد:

 حرف اول از سمت چپ مشخص کننده نوع رابطه سیستم نیرو با زمین است،

T:یک نقطه از سیستم مستقیما" به زمین وصل است (معمولا  نقطه خنثی)

I:قسمتهای برق دار سیستم نسبت به زمین عایق هند و با یک نقطه از سیستم از طریق امپدانسی به زمین وصل است.

حروف دوم از سمت چپ مشخص کننده نوع رابطه بدنه های هادی تاسیسات با زمین است،

T:بدنه های هادی از نظر الکتریکی بطور مستقیم و مستقل از اتصال زمین سیستم نیرو به زمین وصل اند.

N:بدنه های هادی از نظر الکتریکی مستقیما"در نقطه زمین شده سیستم نیرو وصل میشوند.

علاوه بر دو حرف اصلی تععین کننده نوع سیستم نیرو در مورد سیستم های TN برای مشخص کردن نحوه استفاده از هادیهای حفاظتیPE وخنثی N از حروف اضافی استفاده میشود.

S:در سرتاسر سیستم بدنه های هادی از طریق یک هادی مجزاءPE به نقطه خنثی N در مبدا سیستم وصل اند.

C:در سرتا سر سیستم بدنه های هادی به هادی مشترک حفاظتی خنثی PEN وصل اند .

در مواردی که قسمتی از سیستم از مبداء تا نقطه تفکیک، هادی توام حفاظتی –خنثی PEN دارند و از ان به بعد دو هادی حفاظتی PE وخنثیN از هم جدا می شوند از هر دو حرف C و S استفاده خواهد شد به نحوی که چنین سیستمی به صورت TN-C-Sمشخص میشود.

- سیستم نیروی نوع  TN-S:

در این سیستم یک نقطه مستقیما" به زمین وصل شده و بدنه های هادی تاسیسات الکتریکی از طریق هادیهای حفاظتی(ارت) به ان نقطه وصل می گردند.در این سیستم هادی های خنثی و حفاظتی در تمام سیستم مجزاء میباشند یعنی نول و ارت مجزاء از هم هستند.

- سیستم نیرو نوع TN-C-S:

در این سیستم هادی های خنثی(نول)و حفاظتی(ارت)در قسمتی از تاسیسات توام میباشند یعنی قسمتی از سیستم از مبداء تا نقطه تفکیک، هادی توام حفاظتی –خنثی PEN دارند و از ان به بعد دو هادی حفاظتی PE وخنثیN از هم جدا میشوند.

- سیستم نیروی نوع TN-C:

در این سیستم هادی های خنثی(نول)و حفاظتی(ارت) در تمام سیستم توام میباشند وبه عنوان هادی PEN مشخص میگردند.

- سیستم نیروی نوع TT:

در این سیستم یک نقطه مستقیما"به زمین وصل شده وبدنه های هادی تاسیسات الکتریکی مستقل از اتصال زمین سیستم، به زمین وصل میشوند ، در این سیستم شبکه و تاسیسات دارای دو زمین مجزا از یکدیگر میباشند،به طوری که نقطه صفر ستاره ترانس مستقیما" به زمین وصل میشود(زمین الکتریکی)و یک سیم از ان برای استفاده صفر (نول)به خارج هدایت میگرددو بدنه دستگاه ها و وسایل الکتریکی به میل زمین دیگری (زمین حفاظتی ارت)وصل میشوند.

این سیستم جزء در موارد خاصی که شرایط محلی برای استقرار ان مناسب باشد ویا وسایل حفاظتی مخصوص(کلیدهای جریان باقی مانده)بهره برداری از ان را ممکن کند،قابل استفاده نیست.در این سیستم ها استفاده از وسایل حفاظتی نوع جریان باقی مانده،وسایل حفاظتی نوعجریان تفاضلی و همچنین کلیدFI ترجیح داشته و وسایل حفاظتی نوع ولتاژاتصالی نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند.

- سیستم نیروی نوع IT:

در این سیستم اتصال مستقیم بین هادیهای برق دارفاز با زمین وحتی سیم صفر نول با زمین وجود نداشته،اما بدنه های تاسیسات الکتریکی به زمین وصل میشوند با سیم حفاظتی(ارت).سیم صفر ترانس یا نسبت به زمین کاملا" عایق است یا با یک مقاومت بزرگ و یا توسط برقگیر به زمین وصل میشود.

این سیستم علت لزوم استفاده از وسلیل حفاظتی مخصوص در ان جز در مواردی که ضرورت ایجاب کند به صورت گسترده مورد استفاده نخواهد بود.در این سیستم نقطه خنثی میتواند نسبت به زمین عایق بوده ویا از طریق یک امپدانس به زمین وصل شده باشد وسایل حفاظتی که در این سیستم میتوانند مورد استفاده قرار گیرند،وسایل کنترل دایمی عایق بندی-وسایل حفاظتی که در اثر اضافه جریان عمل میکنند-وسایل حفاظتی که در اثر جریان باقی مانده عمل می کنندوکلیدFU .

 از سه گونه ای که برای سیستم TN ذکر شد سیستم TN-C-S متداول ترین انهاست .

مقاومت زمین حفاظتی برای تاسیسات بزرکتر از ۱کیلو ولت:

برای مقاومت زمین حفاظتی در تاسیسات فشار قوی حدودا" ۵ اهم در نظر گرفته میشود.

مقاومت زمین مرکز ستاره ترانس در سیستم TN,TT :

در این دو سیستم باید حتی الامکان مقاومت زمین مجموع تاسیسات زمین های الکتریکی کوچک نگاه داشته شود تا در موقع اتصال یک فاز به زمین،اختلاف سطح فازهای سالم و به خصوص سیم حفاظتی زمین ود سیستم TN سیم PEN نسبت به زمین خیلی بالا نرود،بدین منظور مجموع کل مقاومت مجاز زمین الکتریکی(مرکز ستاره ترانس یا ژنراتور)۲  اهم ذکر شده است

انواع روشهای زمین کردن :

1-Isolated:روشی است که تقریبا" منسوخ شده است امپدانس بین نقطه خنثی(neutral) و زمین

 (earth) بینهایت است .به این سیستم در اصطلاح ungrounded هم میگویند،در واقع  نقطه خنثی ایزوله شده است و با زمین اتصالی ندارد.

2- Grounding with resistor:این روش دو حالت دارد،یا low resistance است یا high resiatanceاست. در این روش بین نقطه خنثی(neutral) و زمین(earth)مقاومت میگذارند.این روش در MV کاربرد دارد.که به آنneutral grounding resistor:NGR))هم میگویند.

*درMV طریقه زمین کردن ثانویه ترانس قدرت وقتی ستاره است توسط NGR امکان پذیر است اما وقتی که ثانویه ترانس قدرت مثلث است، در واقع نقطه نوترال در دسترس نیست توسط ترانس زمین که یک ترانس با سیم پیچی زیگزاک است آن را زمین میکنند،سیم پیچ مثلث آن را به ترانس زیگزاگ وصل کرده و نقطه نوترال سیم پیچ زیگزاگ را توسط NGR زمین میکنند.

3- Grounding with reactance:در این روش از سلف برای زمین کردن استفاده میکنند وبین نقطه نوترال و زمین سلف میگذارند.

4-Solidy grounded:در این روش که در LV مورد استفاده قرار میگیرد نقطه نوترال مستقیم زمین میشود.این سیستم برای تخلیه کردن اضافه ولتاژ ایده ال است.