2-9-6 انتقال هادي خنثي

سويچ انتقال می‌تواند يك قطب اضافي به‌منظور قطع و وصل، سويچينگ هادي خنثي داشته باشد يا هادي خنثي را توسط كنتاكتهاي خنثي همپوشان در سويچ انتقال، می‌توان انتقال داد. اگر هادي مدار خنثي توسط وسيله يا تجهيزات انتقال منتقل شود، سيستم اضطراري يا پشتيبان تغذیه‌شده به‌وسیله ژنراتور پاي كار يك سيستم تغذيه جداگانه خواهد بود. سيستم تغذيه جداگانه با هادي مداز خنثي بايددر يا پيش از لوازم قطع سيستم به‌طور يكپارچه زمين شود.

الف ـ شكل 6-11. هادي خنثي بين تجهيزات سرويس و ژنراتور پاي كار در شكل 6-11 توسط سويچ انتقال به‌طور ايزوله شده و در تجهيزات انتقال سويچ شود، مسيرهاي جريان خنثي سرگردان و مسيرهاي جريان خطاي زمين نامطلوب نشان داده‌شده در شکل‌های 6-10، 6-11 و 6-12 حذف می‌شوند.

منبع تغذيه نرمال و منبع تغذيه ديگر در شكل 6-11 معادل دو سيستم محوري جداگانه هستند چون تمام هاد يهاي مدار از هر دو منبع توسط سويچ انتقال قطع و وصل می‌شوند. ازآنجاکه هر دو سيستم به‌طور كامل از يكديگر ايزوله شده و به‌طور يكپارچه زمين شده‌اند، حسگري و حفاظت خطاي زمين را می‌توان در مدارهاي منبع نرمال و منبع اضطراري يا پشتيبان، مشابه يك سيستم تك محوري، به كار برد.

 شكل 6-11: اتصال زمين هادي خنثي انتقال يافته در تجهيزات سرويس و در منبع تغذيه ديگر

ب ـ شكل 6-12. اين نمودار نشان می‌دهد كه زمين هاي خنثي غير عمدي باعث ايجاد جریان‌های خنثي سرگردآن‌که ممكن است ايرادي باشند می‌گردد. بنابراين علاوه بر طرح ريزي دقيق اتصالات زمين كردن عمدي، سیستم‌ها بايد عاري از زمين شدن غير عمدي هادی‌های مدار خنثي باشند.

پ ـ شكل 6-13. اين نمودار شبيه شكل 6-11 است با اين تفاوت كه دو ژنراتور پاي كار براي عمليات موازي وجود داشته و هادي خنثي بجاي ژنراتور در وسايل قطع و وصل ژنراتور زمين شده است. درصورتی‌که وسايل قطع و وصل ژنراتور مجاور ژنراتورها باشد، اتصالات زمين را می‌توان مطابق شكل 6- 13 در وسايل قطع و وصل ژنراتور اجرا نمود.

قطع و وصل هادي خنثي، اتصال زمين خنثي را در موقعيت و مكان ژنراتور امکان‌پذیر مي سازد. به دلايل زير اين امر مطلوب نظر می‌تواند باشد:

1) دستگاه ماشين ـ ژنراتور اغلب در فاصله دوري از ورودي سرويس برق شهري زمين شده قرار داشته و در برخي موارد پتانسيلهاي زمين اين دو مكان می‌تواند دقيقا يكسان نباشد.

2) اصول مهندسي صحيح حكم می‌کند كه سويچ انتقال خودكار تا حد امكان نزديك به بار نصب شود تا حداكثر حفاظت در مقابل خرابی‌های كابل يا تجهيزات مورداستفاده در تأسیسات تأمین گردد. فاصله كابل بين سرويس ورودي و سويچ انتقال و سپس به دستگاه ماشين ـ ژنراتور می‌تواند عامل قابل‌توجهي باشد. اگر كابل با هادي خنثي زمين نشده در مكان ژنراتور، دچار خرابي شود، بار به سيستم برق اضطراري زمين نشده منتقل می‌شود. خرابي هم‌زمان تجهيزات پس از انتقال به اضطراري ممكن است آشكارسازي و مشخص نشود.

3) برخي آي يننامه‌هاي محلي، هنگامی‌که ماشين ـ ژنراتور در حال كار است حفاظت خطاي زمين را الزامي مي دانند. اين امر ممكن است در شرايطي منجر به شكل حسگري شود كه هادي خنثي ژنراتور به الكترود اتصال زمين در محل ژنراتور متصل نشده و ايزولاسيون صحيح خنث يها تأمین نشده باشد.

همچنين اين موضوع می‌تواند مشكلي در ايجاد سيگنال خطاي زمين كه بر طبق ضوابط NEC,

. ضروري است، به وجود آورد Section 700 - 7 (e)

4) هنگامی‌که سويچ انتقال در وضعيت اضطراري است، اگر خنثي در دستگاه ماشين ـ ژنراتور اتصال زمين نشود مشكلات ديگري ممكن است رخ دهد. يك مورد خطاي زمين، مطابق شكل 6-17 (ب)، می‌تواند سبب لغزش بيدليل كليد خودكار منبع نرمال شود درحالی‌که جريان بار از كليد خودكار عبور نكرده و هنوز رفع خطا نشده است.

 هادي خنثي نرمال و هادي خنثي اضطراري در اينصورت به‌طور هم‌زمان در مقابل جريان خطاي زمين يكسان، آسيبپذير خواهند بود. رله خطاي زمين امكان دارد صدمه ببيند. بنابراين يك خرابي به‌تنهایی می‌تواند رساندن نيروي برق به بارها را به خطر بياندازد هرچند هر دو نيروي برق شهر و اضطراري موجود و در دسترس باشند. چنين شرايطي برخلاف ضوابط آیین‌نامهها است كه سیم‌کشی مستقل و تغذيهکننده‌های اضطراري جداگانه را ضروري دانسته است.

شكل 6 -12: جريان خنثي سرگردان حاصل از هادي خنثي زمين شده غير عمدي

شكل 6 -13: هادي خنثي منتقل‌شده كه در تجهيزات سرويس و در وسايل قطع وصل دو ژنراتور پاي كار بااتصال موازي، زمين شده است

3-9-6 هادي خنثي ايزوله شده توسط ترانسفورماتور

هنگامی‌که بار انتقال توسط سيستمي تغذيه می‌شود كه از يك ترانسفورماتور ايزوله پاي كار تحريك شده و تجهيزات انتقال در جلو ترانسفورماتور، مطابق شكل 6-14، می‌باشد، به هادي مدار (خنثي) زمين شده، از منبع تغذيه نرمال يا منبع تغذيه ديگر به اوليه ترانسفورماتور، هميشه نيازي نيست. ترانسفورماتور ايزوله امكان تغذيه بارهاي قابل انتقال فاز ـ به ـ خنثي را بدون هادي مدار (خنثي) زمين شده در تغذيه كندهها (فيدرها) فراهم مي سازد.

اين نوع اتصال هنگامي عملي است كه مدول من اسبسازي نيروي برق شامل ترانسفورماتور ايزوله به كار رود تا

كيفيت نيروي برق بهبود يافته و منبع جريان خنثي براي كامپيوتر يا ساير كاربردها باشد.

الف ـ شكل 6- 14. سيستمي كه توسط ترانسفورماتور ايزوله در شكل 6-14 تغذيه می‌شود يك سيستم تغذيه جداگانه بوده و درصورتی‌که لزومي به اتصال زمين به‌طور يكپارچه باشد بايستي مطابق الزامات آیین‌نامه اتصال زمين شود. هادي مدار خنثي براي بار قابل انتقال در شكل 6- 14 از ثانويه ترانسفورماتور ايزوله تغذیه‌شده و بايستي بر طبق ضوابط NEC, Section 250 - 26 اتصال زمين شود.

شكل 6 -14: هادي خنثي زمين شده به‌طور يكپارچه باري بار منتقل‌شده كه توسط ترانسفورماتور ايزوله شده است

اگر مقدار اسمي ژنراتور پاي كار در شكل 6-14، Υ /277V480 يا Υ /347V600 باشد، امكان دارد نيازيبه اتصال زمين يكپارچه خنثي آن نباشد چون از خنثي به‌عنوان هادي مدار استفاده نمی‌شود. بنابراين، نوع اتصال زمين سيستم براي چنين ژنراتوري اختياري است. در يك سيستم سه سيمه، معمولاً توصيه می‌شود كه خنثي ژنراتور پاي كار اتصال زمين نشود تا جریان‌های خنثي در حال گردش درون سيستم زمين كاهش يابد. در هر يك از موارد، عدم اتصال زمين خنثي ژنراتور، اتصال زمين آن با مقاومت بالا يا اتصال زمين آن به‌طور يكپارچه، بدنه (فريم) ژنراتور بايد به‌طور يكپارچه اتصال زمين شود.

ب ـ شكل 6-15. اين شكل مسيرهاي برگشت جريان خطاي زمين را نشان می‌دهد كه در آن‌ها هادي مدار (خنثي) زمين شده بار قابل انتقال توسط ترانسفورماتوري ايزوله شده است. هر جريان خنثي سرگردان يا جريان خطاي زمين در ثانويه ترانسفورماتور ايزوله هیچ‌گونه تاثيري بر دستگاه حفاظت خطاي زمين در تجهيزات سرويس يا در ژنراتور نخواهد داشت.

شكل 6 -15: مسيرهاي برگشت جريان خطاي زمين براي بار منتقل‌شده كه توسط ترانسفورماتور ايزوله شده است

4-9-6 هادي خنثي بااتصال داخلي يكپارچه و زمين شده فقط در تجهيزات سرويس

درصورتی‌که هادي مدار (خنثي) زمين شده به تجهيزات انتقال به‌طور يكپارچه اتصال يابد (نه به‌صورت قطع و وصل)، سيستم اضطراري يا پشتيبآن‌که توسط ژنراتور پاي كار تغذيه می‌شود، نبايستي سيستم تغذيه جداگانه تلقي شود. هادي (خنثي) زمين شده كه به‌طور يكپارچه اتصال داخلي يافته، فقط در تجهيزات سرويس اتصال زمين می‌شود.

الف ـ شكل 6-16. هادي خنثي بااتصال داخلي يكپارچه در شكل 6-16 فقط در تجهيزات سرويس زمين شده و هیچ‌گونه مسير هدايت كننده براي جریان‌های خنثي سرگردان وجود ندارد. به‌هرحال، اين آرايش ازنظر حسكردن و آشكارسازي جريان خطاي زمين در طرف اضطراري سويچ انتقال، ضابطه ال زامآور

. را رعايت نمی‌کند NEC, Section 700 – 7 (d)

شكل 6 -16: هادي خنثي بااتصال داخلي يكپارچه و زمين شده فقط در تجهيزات سرويس

ب ـ شکل‌های 6-17 (الف) و 6-17 (ب). درصورتی‌که هادي خنثي بااتصال داخلي يكپارچه، فقط درتجهيزات سرويس، مطابق شكل 6-17 (ب) زمين شده باشد، مسير برگشت جريان خطاي زمين از بار قابل انتقال به ژنراتور پاي كار از طريق هادي اتصال زمين تجهيزات (از سويچ انتقال به تجهيزات سرويس) و سپس از طريق جامپر هم‌بندی اصلي در تجهيزات سرويس و هادي خنثي (از تجهيزات سرويس به ژنراتور) می‌باشد.

شكل 6 -17 (الف): دو سويچ انتقال با مسيرهاي برگشت خنثي چندگانه

شكل 6 -17 (ب): مسير برگشت جريان خطاي زمين به منبع تغذيه ديگر، هادي خنثي فقط در تجهيزات سرويس زمين شده است

جريان خطاي زمين نشان داده‌شده در شكل 6-17 (ب) می‌تواند لوازم قطع سرويس را فعال و دچار لغزش كند، حتي اگر خطاي زمين در مداري باشد كه توسط ژنراتور تغذيه می‌شود. سيگنالي می‌تواند از حسگر خطاي زمين در هادي خنثي ژنراتور منشأ گرفته و در صورت بروز خطاي زمين درحالی‌که سيستم به ژنراتور انتقال می‌یابد، تجهيزات حفاظت خطاي زمين در حال كار را مسدود و بلوكه نمايد. ضروري است تحليل محتاطانهاي از چنين سیگنال‌های مسدودکننده بايد به عمل آيد تا از كاركرد صحيح تجهيزات حفاظت خطاي زمين اطمينانحاصل كرد.

اگر اتصال هادي خنثي بين تجهيزات سرويس و سويچ انتقال در شکل‌های 6-17 (الف) و 6-17 (ب) عمدا يا تصادفا قطع شود، ژنراتور بدون اتصال زمين خواهد بود. بنابراين اگر بار به ژنراتور انتقال يابد، يكپارچگي هادي خنثي از تجهيزات سرويس تا سويچ انتقال حفظ می‌شود. هادي اتصال زمين تجهيزات از تجهيزات سرويس تا تجهيزات انتقال نيز بايد محفوظ بماند تامسير برگشت جريان خطاي زمين از بار قابل انتقال تا ژنراتور برقرار شود.

5-9-6 سويچ هاي انتقال چندگانه

به‌منظور افزايش قابليت اعتماد، بجاي يك سويچ انتقال براي كل بار، اغلب از چندين سويچ انتقال كه در مجاورت بارها قرارداده می‌شوند، استفاده می‌گردد. در چنين مواردي بايستي به امكان خرابي كابل يا تجهيزات بين تجهيزات سرويس وسويچ هاي انتقال كه می‌تواند سبب عدم اتصال زمين سيستم برق اضطراري يا پشتيبان شود، توجه كرد. چنين امري زماني اهميت خاص دارد كه هادي خنثي بااتصال داخلي يكپارچه فقط در تجهيزات سرويس اتصال زمين شده باشد.

هنگامی‌که چندين سويچ انتقال به همراه آشكارسازي خطاي زمين در سطح مدار توزيع، به كار می‌رود، لغزش مدارات خطاي زمين در شرايط عدم وجود خطاي زمين، امکان‌پذیر است. شكل 6-17 (الف) سيستم نوعي با چند سويچ انتقال سه قطبي را نشان می‌دهد. نيروي برق از منبع نرمال و از طريق سويچ انتقال به بار رفته و جريان خنثي درحالی‌که چندين مسير بازگشت وجود دارد، به‌سویچ انتقال بازمی‌گردد. بسته به امپدانس نسبي هر مسير، جريان بين مسيرها تقسيم می‌شود. بخشي از جريان توسط مسير برگشت نرمال بازمی‌گردد باقيمانده جريان از طريق هادي خنثي منبع اضطراري به‌سویچ انتقال، توسط هادي خنثي شينه توزيع اضطراري، از طريق هادي خنثي منبع اضطراري به‌سویچ انتقال دوم، سپس از طريق هادي خنثي منبع نرمال به‌سویچ انتقال دوم، به هادي خنثي شينه توزيع نرمال جاري شده و درنهایت به منبع نرمال بازمی‌گردد.

اين وضعيت می‌تواند مستقل از طرق اتصال زمين انتخاب‌شده براي سيستم، رخ دهد و قادر به لغزش كليدهاي خودكار توزيع هر دو سرويس نرمال و اضطراري حتي زماني كه خطاي زمين وجود ندارد خواهد بود مشروط بر آن‌که آن‌ها توسط وسايل خطاي زمين تحت حفاظت قرار داشته باشند. با استفاده از سويچهاي انتقال سه قطبي با خنثي همپوشان يا سويچ هاي انتقال چهار قطبي، اين مشكل را می‌توان رفع كرد.

6-9-6 دستگاه‌های ماشين ـ ژنراتور چندگانه

هنگامی‌که چند دستگاه ماشين ـ ژنراتور به‌طور موازي اتصال يافته و به‌صورت يك منبع نيروي برق مشترك عمل می‌کنند، هر خنثي ژنراتور معمولاً به يك شينه خنثي مشترك درون وسايل سويچينگ موازيسازي متصل شده و اين شينه اتصال زمين می‌شود.

وسايل سويچينگ موا زيسازي شامل شينه خنثي بايد در مجاورت دستگاه‌های ژنراتور نصب شود، وجود فقط يك هادي اتصال زمين سيستم بين شينه خنثي و زمين، استفاده از تجهيزات حسگري خطاي زمين را آسان و ساده می‌نماید. اين روش همچنين استفاده از فقط يك مقاومت اتصال زمين براي چند دستگاه ماشين ـ ژنراتور را امك انپذير ميسازد.

امكان دارد استدلال شود كه در صورت استفاده از مقاومت هاي اتصال زمين انفرادي، گردش جریان‌های هارمونيكي بين ژنراتورهاي موازي مشكلي نخواهد بود چون مقاومت، گردش جريان را به مقادير قابل صرفنظر كردني محدود ميسازد. به‌هرحال، اگر هارمونیک‌هاي سوم در دستگاه‌های ماشين ـ ژنراتور حذف شوند، جریان‌های گردشي معمولاً مشكلي تلقي نخواهند شد.

دستگاه‌های ماشين ـ ژنراتور چندگانه كه ازنظر فيزيكي جدا از يكديگر بوده و براي بارهاي ايزوله به کار می‌روند امكان دارد به اتصالات خنثي ـ به ـ زمين اضافي نياز داشته باشند. درهرصورت، با استفاده از سويچهاي انتقال چهار قطبي چندگانه يا سويچهاي سه قطبي با كنتاكتهاي خنثي همپوشان، می‌توان به ايزولاسيون مناسب و حسگري رضایت‌بخش خطاي زمين دست يافت.