5-6 الزامات اتصال زمين

سیستم‌های جريان متناوب 50 تا 1000 ولت بايد در نقاطي كه حداكثر ولتاژ نسبت به زمين در هادی‌های زمين نشده از V150 تجاوز نمی‌کند، به‌طور يكپارچه زمين شوند. سیستم‌هایي كه بارهاي فاز ـ به ـ خنثي را تغذيه می‌کند نيز بايد به‌طور يكپارچه زمين شوند. سیستم‌های زير كه معمولاً به کار گرفته می‌شوند بايستي به‌طور يكپارچه زمين شوند.

- V240/120 تك فازه، سه سيمه

- Υ /120V208 سه فازه، چهار سيمه

- Υ /277V480 سه فازه، چهار سيمه

شكل 6 -4: جريان خنثي سرگردان به علت زمين شده چندگانه هادي سرويس زمين شده

  شكل 6 -5: جريان خنثي سرگردان به علت زمين شدن غير عمدي هادي مدار زمين شده

- V120/240 سه فازه، چهار سيمه دلتا (نقطه وسط یک‌فاز به‌عنوان هادي مدار زمين شده به كار می‌رود) سيستمهـاي زير كه اغلب مورداستفاده قرار می‌گیرند به زمين شدن به‌طور يكپارچه نيازي ندارد.

- V240 ولتا، سه فاز، سه سيمه

- V480 سه فاز، سه سيمه

- V600 سه فاز، سه سيمه

اگرچه اغلب سیستم‌های برق اضطراري و پشتيبان به‌طور يكپارچه زمين می‌شوند، روند رو به رشدي در استفاده از اتصال زمين مقاومتي كه در آن نيازي به سرويس بارهاي فاز ـ به ـ خنثي نمی‌باشد، مشاهده می‌شود. اين امر بخصوص در سیستم‌های سه فاز V480 و V600 در تأسیسات صنعتي صادق است. اتصال زمين سيستم با مقاومت بالا برخي از مزاياي سیستم‌های زمين شده يكپارچه و سیستم‌های زمين نشده را مشتركا دارا است.

اضافه ولتاژهای سيستم در طول خطاهاي زمين در سطح قابل‌قبولي نگاهداشته شده و اثرات شديدا مخرب جریان‌های خطاي زمين به‌اندازه زياد را كه در سیستم‌های زمين شده يكپارچه با ظرفيت بالا رخ می‌دهد حذف می‌کند. جريان خطاي زمين توسط مقاومت اتصال زمين سيستم به مقداري محدود می‌شود كه امكان ادامه عمليات سيستم را درحالی‌که خطاي زمين مشخص ورفع می‌گردد، فراهم ميسازد. به‌هرحال، اگر قبل از این‌که يك خطاي زمين ديگر در فاز ديگر سيستم رخ دهد، خطاي زمين مشخص و رفع نگردد، جريان خطاي فاز ـ به فاز به‌اندازه زياد از هادي هاي اتصال زمين تجهيزات عبور كرده و تجهيزات حفاظتي مدار را به كار مي اندازد. در صورت استفاده از اتصال زمين با مقاومت بالا، جریان‌های خطاي زمين معمولاً در حدود A10 يا كمتر می‌باشند.

اتصال زمين با مقاومت پايين را می‌توان در سیستم‌هایي كه بارهايي بدون اتصال خنثي دارند و در شرايطي كه جريان خطاي زمين مهم است، به کاربرد. چنين اتصال زميني را براي محدود كردن صدمه به موتورها يا ژنراتورهاي بزرگ، می‌توان به کار گرفت. محدود كردن جريان خطاي زمين همچنين بنحوي جنبه حفاظتي براي پرسنلي كه با سيستم يا در مجاورت آن كار می‌کند، خواهد داشت. اندازه مقاومت را می‌توان به‌صورتي تعيين كرد كه جريان خطاي زمين به حداقل A100 محدود شود، به‌هرحال، گستره A1000 ـ 200 بيشتر رايج است.

چنين شرايطي جريان كافي جهت به كار انداختن وسايل حفاظتي سيستم، به ازاء يك خطاي خط ـ زمين را فراهم خواهد ساخت.

6-6 انواع هادی‌های اتصال زمين تجهيزات

هادی‌های اتصال زمين تجهيزات مورداستفاده در شكل ها و نمودارهاي اين فصل بايدمطابق ضوابط و مقررات استانداردهاي ملي و بينالمللي معتبر توليد و به کار روند. در شرايطي كه مجاري كابل ها و سیم‌ها، سيني کابل‌ها، زره كابل ها و غيره به‌عنوان هادی‌های اتصال زمين تجهيزات به كار می‌روند، تمام مفصلها، اتصالات و فيتينگها بايد به‌طور محكم نصب‌شده و اتصال يابند تا مسير هدايتي كافي براي جريان خطاي زمين به وجود آيد. زمين و قاب فلزي سازه هاي ساختماني را می‌توان براي همبندي تجهيزات مكمل به كار برد ولي نبايد از آن‌ها به‌عنوان تنها هادي اتصال زمين تجهيزات در سیستم‌های ac استفاده كرد. هادی‌های اتصال زمين تجهيزات در سیستم‌های ac بايستي با (يا در يك محفظه) و به‌موازات هادی‌های هر مدار نصب و خوابانده شوند.

درصورتی‌که سم مسي يا آلومينيومي به‌عنوان هادی‌های اتصال زمين تجهيزات در مدارهايي شامل هادی‌های موازي در مجاري فلزي چندگانه، به كار رود يك هادي اتصال زمين تجهيزات بايستي در هر مجاري نصب و خوابانده شود. اندازه هر هادي موازي اتصال زمين تجهيزات تابعي از مقدار اسمي حفاظت اضافه جريان مدار خواهد بود

بر طبق ضوابط NEC از محفظه ها يا مجاري فلزي كه از داخل آن‌ها هادي ها عبور می‌کنند به‌عنوان هادي اتصال زمين تجهيزات می‌توان استفاده كرد. هادی‌های اتصال زمين تجهيزات بايد به‌صورت هادي زمين در كنار هادی‌های حامل جريان خوابانده شود يا از محفظه ها و مجاري فلزي به‌عنوان چنين هادی‌هایي استفاده نمود (يا هر دو در صورت اقتضا). اگرچه آي يننامه‌ها اجازه استفاده از محفظهها به‌عنوان هادي اتصال زمين را می‌دهند، غالباً يك هادي اتصال زمين جداگانه در اين محفظه به کار می‌رود تا از مقاومت هاي تماس مفصل ها و اتصالات محفظهها پرهيز شده، امپدانس هادي اتصال زمين تجهيزات کاهش‌یافته و قابليت اعتماد افزايش يابد.

كليه هادی‌های اتصال زمين تجهيزات در يك تأسیسات ساختماني درنهایت به هادی‌های الكترود اتصال زمين وصل می‌شوند. سيستم اتصال زمين جداگانه براي تجهيزات بخصوص مانند كامپيوترها، نه‌تنها عدول از مقررات و ضوابط استاندارد است بلكه ريسك صدمه به يا سوء عمل سيستمهـاي حساس را داشته و احتمالا جان افراد را در معرض خطر قرار می‌دهد.

- مقاومت هاي كوچكي در پتانسيل اجزاء مختلف يك سيستم الكتريكي وجود دارد. اين تفاوت ها می‌تواند سبب انتقال اطلاعات اشتباه يا عمليات كنترل داراي خطا در تجهيزات حساس گردد.

- در اثر ولتاژهای گذرا يا افزيش (يا افت) ناگهاني ولتاژها كه توسط سويچينگ، رعد و برق (شامل جريان ها يا ولتاژهاي القايي) يا خرابي ها به وجود می‌آیند، امكان دارد تجهيزات دچار صدمه شده يا عمليات آن‌ها مختل شود. در مورد رعد و برق، سيستم اتصال زمين ناصحيح می‌تواند صدمات جدي به تجهيزات وارد كرده يا پرسنل را مجروح سازد.

در مورد تجهيزات حساس می‌توان از يك هادي اتصال زمين تجهيزات ايزوله شده جهت كنترل نويز الكتريكي (EMI) استفاده كرد. درهرصورت، اين هادي ايزوله شده می‌تواند بدون اتصال به ميله اتصال زمين از يك يا چند تابلو عبور كند. ولي بايد درنهایت به يكي از هادی‌های اتصال زمين تجهيزات در تابلو متصل شده و بايد همراه هادی‌های برق تجهيزاتي كه قرار است زمين شوند نصب و خوابانده شود.

7-6 اتصال زمين سیستم‌های تغذيه جداگانه و تغذيه سرويس

اتصال زمين كردن اساسي در سیستم‌های تغذيه جداگانه و تغذيه سرويس كه به‌طور يكپارچه زمين می‌شوند در شكل 6-6 نشان داده‌شده اند. الزامات اتصال زمين براي سیستم‌های تغذيه جداگانه و سیستم‌های تغذيه سرويس مشابه هستند ولي به سه تفاوت مهم بايد توجه شود:

الف ـ هادي اتصال زمين سيستم در سيستم تغذيه جداگانه بايستي فقط در يك نقطه زمين شود. نقطه اتصال زمين سيستم مذكور به‌عنوان منبع سيستم تغذيه جداگانه توصيف و مشخص‌شده و قبل از هر لوازم قطع سيستم يا وسايل اضافه جريان قرار دارد. در شرايطي كه لوازم قطع سيستم اصلي در مجاورت ژنراتور يا ترانسفورماتور تأمین كننده نيروي برق سيستم تغذيه جداگانه باشد، متصل شدن زمين به هادي اتصال زمين سيستم می‌تواند در لوازم قطع سيستم يا قبل از آن صورت پذيرد. هادي اتصال بين سيستم در سيستم تغذيه سرويس بايددر تجهيزات سرويس زمين شود و اگر ترانسفورماتور تغذیه‌کننده در همان ساختمان به‌عنوان تجهيزات سرويس قرار نداشته باشد، هادي مذكور در ثانويه ترانسفورماتور زمين خواهد شد.

ب ـ الكترود زمين ارجح در سيستم تغذيه جداگانه، نزديك ترين عنصر فلزي سازه كه به‌طور كارآمدي زمين شده، يا نزديك ترين لوله آب كه بنحو كارآمدي زمين شده، خواهد بود. الكترود زمين در سيستم تغذيه سرويس بايستي مطابق مقررات و ضوابط استانداردهاي معتبر ملي و بينالمللي باشد.

پ ـ در سیستم‌های تغذيه جداگانه زمين شده به‌طور يكپارچه هادی‌های اتصال زمين تجهيزات بايد با هادي اتصال زمين سيستم و يا هاديالكترود زمين در لوازم قطع سيستم اصلي يا وسايل اضافه جريان يا قبل از لوازم و وسايل مذكور، هم‌بندی شود. هادي اتصال زمين تجهيزات بايستي هميشه به محفظه (بدنه) ترانسفورماتور يا ژنراتور تغذيه، مطابق شكل 6-6، متصل شده باشد.

در سيستمهـاي تغذيه برق شهري كه به‌طور يكپارچه زمين شده‌اند، هادی‌های اتصال زمين تجهيزات بايد با هادي اتصال زمين سيستم و با هادي الكترود زمين در تجهيزات سرويس همبندي شود. هادي سرويس زمين شده را می‌توان براي زمين كردن بخش‌های فلزي غير حامل جريان تجهيزات در طرف تغذيه لوازم قطع سرويس به كار برد. همچنين هادي سرويس زمين شده می‌تواند به‌عنوان مسير برگشت جريان خطاي زمين از تجهيزات سرويس به ترانسفورماتوري كه سرويس را تغذيه می‌کند، به كار گرفته شود.

در بررسي مدارات شكل 6-6-، تعاريف و اختصارات زير می‌تواند مفيد واقع شود.

- هادي اتصال زمين تجهيزات (EGC)

براي اتصال بخش‌های فلزي غير حامل جريان تجهيزات، مجاري و ساير محفظه ها به هادي زمين شده سيستم و / يا هادي الكترود زمين در تجهيزات سرويس يا در منبع سيستم تغذيه جداگانه، از اين هادي (EGC) استفاده می‌شود.

 شكل 6-6: اتصال زمين سيستم و تجهيزات در سیستم‌های تغذيه جداگانه و تغذيه سرويس

- هادي الكترود زمين (GEC)

براي اتصال الكترود زمين به هادي اتصال زمين تجهيزات و / يا به هادي زمين شده مدار در تجهيزات سرويس يا در منبع سيستم تغذيه جداگانه، از اين هادي (GEC) استفاده می‌شود.

- سيستم تغذيه جداگانه

اين سيستم درواقع سيستم سیم‌کشی در محوطه و ساختماني است كه نيروي برق آن از ژنراتور، ترانسفورماتور يا سيم پي چيهاي مبدل تأمین شده و هیچ‌گونه اتصالات مستقيم الكتريكي، ازجمله هادي مدار زمين شده جدا، براي تغذيه برق كه منشأ آن سيستم ديگري باشد، ندارد.