پاورپوینت زمین کردن الکتریکی
موضوع تحقیق :
آشنایی با مقاومت زمین و روش های سنجش آن
سنجش مقاومت زمین
مقدمه
پیش از اینکه طرز سنجش مقاومت زمین را شرح دهیم مختصری راجع به علت زمین کردن بیان می کنیم
در تاسیسات و شبکه برق دو نوع زمین کردن موجود است
1- زمین کردن حفاظتی
1- زمین کردن حفاظتی : قسمتهای فلزی دستگاهها و تا سیسات الکتریکی که از مدار الکتریکی مطلقا عایق و ایزوله است و اصولا مربوط به مدار الکتریکی نیست باید بزمین وصل شود تا در موقع اتصالی ناگهانی آنها به مدار الکتریکی از برق زدگی جلوگیری شود .
اینگونه حفاظت را حفاظت بوسیله زمین کردن می نامند .
در زمین کردن حفاظتی باید دقت کرد که قسمتی که توسط انسان ( دست و پا یا دو دست ) اتصالی می شود فشار الکتریکی کمی داشته باشد یا به عبارت دیگر دارای پتانسیل کم و غیر خطرناکی باشد . هر چند مقاومت زمین کمتر باشد تفاوت پتانسیل که در فوق ذکر شد کمتر می شود . مثلا اگر یک مقره عبور که در دیوار مرطوبی کار گذارده شده است بشکند , در صورتیکه هر متر دیوار دارای مقاومت 10 اهم و جریان زمین 25 آمپر باشد ما بین دو نقطه از دیوار که انسان با آن تماس دارد و تقریبا دو متر از هم فاصله دارد ( بین دست و پا ) اختلاف سطح :
U=I.R=25(2.10)=10
بوجود می آید . ولی اگر محل اتصالی مقره به دیوار بوسیله یک سیم به زمین متصل شود , جریان اتصال زمین از این سیم عبور می کند و تماس با دیوار بدون خطر می شود و حتی تماس با سیم نیز خطری نمی تواند داشته باشد زیرا مقاومت ا ین سیم آنقدر کم است که باعث افت پتانسیل خطرناکی نمی شود.
2- زمین الکتریکی : زمین الکتریکی عبارت است از زمین کرد نقسمتی از دستگاهها الکتریکی م تا سیسات برقی که جزو مدار الکتریکی است مثل نقطه ای صفر اتصال ستاره ترانسفور ماتور و ژنراتورها و غیره .
زمین کردن الکتریکی بر سه نوع است :
1- زمین کردهن مستقیم م یا بدون واسطه ( زمین کردن روی مقاومت کم )
2- زمین کردن غیر مستقیم یا با واسطه ( روی مقاومت اهمی – و یا خازنی )
3- زمین کردن باز ( مثلا بر روی فیوز و برق گیر ) کگه بعنوان زمین کردن الکتریکی محسوب نمی شود .
زمین کردن الکتریکی محاسن زیاد دارد اولا جریان اتصالی زمین را کم می کند در ثانی اتصال زمین را قطع و جرقه را خاموش می کند و در ثالث باعث حفاظت دستگاهها و تا سیسات برقی در موقع برخورد رعد و برق بقه شبکه می شود .
اصطلا حاتی که در زمین کردن بکار برده می شود عبارتست از :
1- مدار زمین : عبارتست از طبقه ای از زمین ( شن – خاک – سنگ ریزه و غیره ) که جریان زمین است .
2- مبدا یا مبدا زمین : عبارتست از حدودی از زمین که فاصله آن از میل زمین مربوط به خودش آنقدر زیاد است که ما بین دو نقطه دلخواه از این قسمت از زمین اختلاف پتا نسیل ملاحظه ای سنجیده می شود.
3- میل زمین یا میل ( تیرک ) : به قطعات هادی گفته می شود که در زمین فرو برده و یا کار گذارده می شود و با مدار زمین دارای اتصالی الکتریکی کامل می باشد .
( میل صفحه ای , لوله ای , طنابلی یا ترکیباتی از این نوع ها و لوله کشی آب شهر ) .
4- مقاومت گسترده : مقومت گسترده یک میل یا تا سیسات زمین عبارتست از مقاومت مدار زمین ما بین دو میل یا مقاومت بین تا سیسات زمین یک استاسیون و مبدا .
5- مقاومت زمین : مقاومت زمین عباتست از مجموع مقاومت گسترده میل و مقاومت سیم زمین .
6- فشار میل : فشار میل عبارتست از فشاری که در موقع عبئر جریان از میل و یا از تاسیسات زمین ما بین میل و یا تاسیسات زمین و مبدا زمین بوجود می آید .
( شکل 219 )
7- فشار تماس : عبارتست از مقداری از فشار میل که توسط انسان اتصال کوتاه می شود .
8- فشار قدم : عبارتست از قسمتی از فشار میل که به وسیله دو پا اتصالی می شود ( قدم انسان یا فاصله دو پا در موقع راه رفتن تقریبا 1 متر است ) در این حالت مدار جریان از پا به پا می باشد . شکل 220
از آنجا که جریان اتصال زمین یا جریان زمین , بستگی به قدرت و مشخصات شبکه برق دارد لذا برای کوچک کردن فشار تماس یا فشار قدم باید مقاومت زمین را حتی المقدور کوچک کرد . از این جهت است که در تمام تاسیسات برقی باید مقاومت زمین بدقت سنجیده شود و از آنجا که در سنجش مقاومت زمین نمی توان بعلت اثر پلاریزاسیون از جریان دائم استفاده کرد تمام دستگا هها مقاومت زمین سنج مجهز به ژنراتور جریان متناوب می باشد .
مفاهیم اساسی و تعاریف
الکترود زمین یک هادی فلزی یا گروهی از هادیها فلزی است که با زمین اطراف خود اتصال الکتریکی مستقیم دارد .
قسمتی از تاسیسات برقی که بایستی اتصال زمین داده شوند به این الکترود زمین و هادیها یک سیستم اتصال زمین می سازد .
اتصال زمین , یک اتصال الکتریکی عمومی قسمتی از تا سیسات برقی به سیستم اتصال زمین است .
مقاومت زمین یک اتصال زمین برابر مجموع مقاومتهای الکترود زمین بزمین و هادیها است .
مقاومت زمین یک الکترود زمین توسط نسبت پتانسیل الکترود به جریان عبوری از الکترود به زمین اطراف معین می شود .
مقدار واقعی مقاومت زمین خیلی تابع فصل و شرایط آب و هوایی است .
برای جلوگیری از اتفاقات تصادفی غیر مجاز مقدار مقاومت زمین را از مقادیر بیشتر باشد بنابراین . EICتعیین شده توسط
1- براساس مقررات مقاومت سیستم اتصال زمین متصل به سیم صفر ژنراتور و ترانسفورماتور با ولتاژ کمتر از 1000 ولت و 100 کیلوولت آمپر, نبایستی از 10 اهم و برای بالاتر از این مقادیر از 4 اهم بیشتر باشد .
2- مقاومت یک سیستم اتصال زمین مورد استفاده برای تجهیزات الکتریکی تا 1000ولت و برای یک ژنراتور یا ترانسفورماتور کمتر از 100کیلوولت آمپر نبایستی از 10 اهم و برای بالاتر از این مقادیر از 4 اهم بیشتر باشد .
اعمال می شود. در اینصورت A , B به دو الکترود Uولتاژ در شکل 6-39
جریانی از الکترودها و زمین عبور می کند , فاصله A و B بین 50 تا 60 متر است .
یک ولتمتر الکترواستاتیکی به دو نقطه ثابتA و متغیرD که در حقیقت یک میله آهنی است و می توان آنرا تغییر مکان داد وصل شده است . منحنی تغییرات توزیع پتانسیل در شکلb 6-39 رسم شده است . منحنی نشان می دهد که تغییرات پتانسیل در نزدیکیهای الکترودها زیاد و دورتر از آنها صفر است . در حقیقت می توان گفت که یکی از الکترودها جریان را پخش و دیگری جمع می کند بعبارت دیگر چگالی جریان در نزدیکیهای الکترود زیاد است .
مقاومت الکترود اول و از آن الکترود دوم است .
نقاط واقع بین دو نقطهCوDدارای اختلاف پتانسیل صفر هستند . پتانسیل مربوط به نقطهX داخل منطقه الکترود برابر با ولتاژ این نقطه و نقطه ای با پتانسیل صفر است فرضا D یعنی :
بدین ترتیب پتانسیل های الکترودهای زمینAوB پتانسیل حداکثر را خواهند داشت یعنی :
توزیع پتانسیل های سطح زمین در امتداد خط واصلAوBدر منحنی شکل
40-6 نشان داده شده است .
شکل این منحنی فقط بستگی به شکل و ترکیب الکترودهای زمین دارد .
مقاومت زمین توسط روشهای مختلف اندازگیری می شود مانند روش ولتمتر – آمپرمتر, روش مقابله , به کمک نسبت سنج های مخصوص و غیره . در هر حالت اندازگیری با جریان متناوب انجام می شود .
روش های اندازگیری مقاومت زمین
1- به کمک جریان و ولتاژ
2- روش Nippold
3- روش Weichert
4- روش – zipp Weichert
5- روش Behrend
به کمک جریان و ولتاژ
برای سنجش مقاومت زمین مثلا یک دکل سیم هوایی فشار قوی که با میل زمین طبق شکل 221 مجهز است از میل زمین یک جریان متناوبی عبور می دهیم و بتوسط سنجش جریان و ولتاژ مقاومت زمین را محاسبه می کنیم شکل 222 طرز سنجش را نشان می دهد . در شکل Rx عبارتست از مقاومت زمین مورد سنجش , در فاصله 40 متری میل زمین میل کمکی یا میل جریان در زمین کوبیده می شود و بدینوسیله مدار جریان سیم پیچی دومین ترانسفورماتور بسته می شود . اختلاف سطح U باعث عبور جریان i از زمین می شود که توسط آمپرمتر و یک میل دیگری باسم