پادکست صوتی اتصال زمین، مقاومت و سیستم نیرو

پادکست صوتی اتصال زمین، مقاومت و سیستم نیرو

این بخش شامل خلاصه ای از مفاهیم اصلی، تعاریف، الزامات، و ملاحظات مهم ارائه شده در منبع است. مرور این نکات به شما کمک می کند تا آمادگی بیشتری برای پاسخگویی به سوالات و فهم عمیق تر موضوع جهت آمادگی آزمون نظام مهندسی برق داشته باشید.

جهت شنیدن پادکست صوتی انتهای صفحه را ببینید

1. تعاریف و مفاهیم اولیه:

• تعریف زمین (جرم کلی زمین): یک جرم هادی قراردادی با پتانسیل صفر که مقاومت بین هر دو نقطه آن عملاً نزدیک به صفر است. اتصال به آن تنها از طریق الکترود زمین امکان پذیر است و این اتصال با مقاومتی به نام مقاومت اتصال به زمین (مقاومت زمین) همراه است.
• برق گرفتگی: پدیده مربوط به آسیب‌های عضلانی ناشی از عبور جریان الکتریکی از بدن انسان یا حیوان.
• جریان برق گرفتگی: جریانی که با مشخصات خود می تواند موجب برق گرفتگی شود. حداقل جریان اتصال کوتاه باید برای تامین ایمنی در برابر برق گرفتگی محاسبه شود.
• ولتاژ تماس: ولتاژی که هنگام بروز خرابی عایق در قسمت‌هایی که همزمان قابل لمس هستند ظاهر می شود. حداکثر ولتاژ تماس مجاز برای محیط عادی 50 ولت است.
• تماس مستقیم: تماس اشخاص و حیوانات با هر یک از هادی‌های برقدار.
• تماس غیرمستقیم: تماس اشخاص و حیوانات با بدنه‌های هادی تجهیزات که در شرایط بروز اتصالی برقدار شده‌اند.
• دسترس: منطقه‌ای که حدود آن از سطح محل فعالیت یا رفت و آمد عادی افراد بدون هرگونه ابزار کمکی قابل لمس باشد.
• اجزاء در دسترس: قطعات یا اجزایی از هادی که همزمان توسط یک شخص یا حیوان قابل لمس باشند، شامل قسمت‌های برقدار، بدنه‌ها، هادی‌های حفاظتی، هادی‌های بیگانه و الکترودهای زمین.
• درجه حفاظت (IP): میزان حفاظت تعیین شده توسط وسیله در برابر نفوذ اشیاء خارجی و اجسام مطابق با استاندارد IEC 60529 و استاندارد ایران 2868. رقم اول نشان دهنده حفاظت در برابر اجسام جامد و رقم دوم نشان دهنده حفاظت در برابر آب است.

2. سیستم‌های نیرو و اتصال زمین:

• انواع سیستم‌های نیرو: TN، TT، و IT.
• حرف اول (سمت چپ) نوع رابطه سیستم نیرو با زمین را مشخص می کند (T: یک نقطه از سیستم به زمین وصل است؛ I: سیستم نسبت به زمین عایق است یا از طریق امپدانس بزرگ به زمین وصل است).
• حرف دوم (سمت چپ) نوع رابطه بدنه‌های هادی با زمین را مشخص می کند (T: بدنه‌های هادی از نظر الکتریکی مستقل و مستقیم از اتصالات زمین سیستم نیرو به زمین وصل اند؛ N: بدنه‌های هادی از نظر الکتریکی مستقیم به نقطه زمین شده سیستم نیرو وصل می‌شوند).
• سیستم TN: نقطه خنثی (N) به زمین وصل است و بدنه‌های هادی حفاظتی (PE) به این نقطه وصل می شوند. سه گونه TN-S، TN-C و TN-C-S دارد.
• TN-S: هادی حفاظتی (PE) مجزا در سراسر سیستم. بدنه‌های هادی از طریق هادی حفاظتی مستقل به زمین متصل می شوند. مناسب برای ساختمان‌هایی با شبکه کامپیوتر و فن آوری اطلاعات، بیمارستان‌ها، و مراکز مخابرات به دلیل ایمنی بالا و جلوگیری از EMI.
• TN-C: هادی مشترک حفاظتی-خنثی (PEN). بدنه‌های عادی از طریق هادی نول به زمین متصل می‌شوند و یک نقطه از سیستم مستقیماً از طریق مقاومت R به زمین وصل است. استفاده از آن باعث ایجاد EMI می‌شود.
• TN-C-S: ترکیبی از TN-C و TN-S. بخشی از سیستم از هادی مشترک PEN استفاده می کند و در ادامه هادی‌های حفاظتی و خنثی از یکدیگر جدا می شوند. به دلیل وجود هادی همبندی، جریان سیم نول تماماً از هادی خنثی عبور نکرده و بخشی از آن از راه اجزای ساختمانی برمی‌گردد که منجر به ایجاد EMI می‌شود.
• سیستم TT: یک نقطه از سیستم مستقیماً به زمین وصل می شود و بدنه‌های هادی به الکترود زمین مستقل متصل می شوند. استفاده از وسایل حفاظتی جریان باقیمانده (RCD) الزامی است. به دلیل نیاز به RCD نصب آن پیچیده و هزینه بر است.
• سیستم IT: سیستم در ابتدا کاملاً از زمین مجزا است یا از طریق مقاومت بزرگ به زمین وصل است. بدنه‌های هادی مشابه سیستم TT از طریق مقاومت RA مستقل به زمین وصل هستند. اتصال یک هادی برقدار به زمین برق گرفتگی ایجاد نمی کند، اما اتصال دوم به هادی نول یا فاز منجر به برق گرفتگی می‌شود. استفاده از وسایل تشخیص اتصالی الزامی است. مناسب برای مکان‌هایی که قطع برق ممکن است خسارت زیادی وارد کند، مانند معادن، روشنایی ایمنی در تالارهای همایش، خطوط زنجیره‌ای تولید، و اتاق‌های عمل بیمارستان.
• انواع سیستم اتصال زمین: ایمنی، عملیاتی، حفاظت سیستم، و صاعقه گیر.
• اتصال زمین ایمنی: برای حفاظت جان انسان و حیوان در برابر برق گرفتگی. مقاومت حداکثر 2 اهم.
• اتصال زمین عملیاتی: برای تامین شرایط و کارکرد مناسب دستگاه‌ها و تجهیزات، به خصوص در سیستم‌های جریان ضعیف الکترونیکی (کامپیوتر، تلفن، مخابرات). مقاومت حداکثر 1 اهم برای ابزار دقیق.
• اتصال زمین صاعقه گیر: برای انتقال انرژی صاعقه به زمین و حفاظت ساختمان و تاسیسات. مقاومت حداکثر 10 اهم مطابق استاندارد IEC 62305.

3. مقاومت اتصال زمین:

• مقاومت کل اتصال زمین (مقاومت کل زمین): مقاومت بین ترمینال اصلی اتصال زمین و جرم کلی زمین.
• مقاومت مجاز:مقاومت کل اتصال به زمین هادی نقطه خنثی (N) یا هادی حفاظتی-خنثی (PEN) در سیستم TN نباید از 2 اهم تجاوز کند. اگر برای حفاظت و ایمنی در یک اتصال زمین مشترک باشد، مقاومت آن نباید از 1 اهم تجاوز کند.
• در سیستم TT، مقاومت الکترود زمین (RA) باید با رابطه RA × I∆n ≤ UL (50V) مطابقت داشته باشد.
• مقاومت الکتریکی اتصال زمین در یک الکترود مشترک برای سیستم‌های برق فشار متوسط و فشار ضعیف نباید از 1 اهم تجاوز کند.
• عوامل موثر بر مقاومت الکترود زمین: نوع ترکیبات خاک، رطوبت خاک، ابعاد الکترود (بزرگتر بودن یکی از ابعاد)، استفاده از مواد شیمیایی مجاز یا مواد کاهش دهنده مقاومت مخصوص خاک (بنتونیت، بتن هادی).
• اندازه گیری مقاومت الکترود زمین: با استفاده از دستگاه Megger. پس از اجرا و به صورت دوره‌ای انجام و ثبت گردد.

4. حفاظت در برابر برق گرفتگی:

• حفاظت در برابر تماس مستقیم: جلوگیری از عبور جریان از بدن (عایق بندی، حصارکشی، موانع، استقرار خارج از محدوده دسترس)، محدود کردن جریان، استفاده از RCD (حفاظت اضافی)، استفاده از منابع تغذیه با ولتاژ ایمنی خیلی پایین (SELV, PELV, FELV).
• حفاظت در برابر تماس غیرمستقیم: جلوگیری از عبور جریان اتصالی از بدن، محدود کردن جریان اتصالی، حفاظت با استفاده از هادی حفاظتی و قطع خودکار مدار تغذیه، حفاظت بدون استفاده از هادی حفاظتی و قطع خودکار مدار تغذیه (تجهیزات کلاس II، تجهیزات کلاس III، همبندی ولتاژ هم، محیط‌های عایق، جدایی الکتریکی).
• حفاظت در برابر هر دو نوع تماس (مستقیم و غیرمستقیم): استفاده از ولتاژ خیلی پایین (SELV, PELV, FELV).
• SELV (بدون اتصال زمین): هادی‌ها و مدارها بدون اتصال به زمین، بدنه‌های هادی نباید به زمین وصل شوند. مناسب برای کاهش خطرات برق گرفتگی.
• PELV (با اتصال زمین): می توانند به زمین متصل باشند.
• FELV (منابع تغذیه ایمن نیستند): بدنه‌های هادی باید به هادی حفاظتی مدار اولیه وصل شوند.
• ولتاژ قدم: اختلاف پتانسیل ایجاد شده بین پاها در اطراف الکترود زمین هنگام عبور جریان اتصالی از آن. با استفاده از مش فلزی یا ایجاد سطوح کاملاً عایق حذف می شود.

5. تداخل امواج الکترومغناطیسی (EMI):

• منشا EMI: وقوع صاعقه، قطع و وصل کلیدهای با آمپر بالا، راه اندازی موتورهای با توان بالا، وجود مسیر مشترک کابل کشی شبکه توزیع نیرو و شبکه کامپیوتر/فن آوری اطلاعات/مخابرات، وجود هرگونه حلقه (لوپ) فلزی بزرگ در ساختمان.
• تاثیر EMI: اختلال در کارکرد تجهیزات، آسیب به قطعات الکترونیک، ایجاد اضافه ولتاژ.
• کاهش اثرات EMI: تامین فاصله مناسب بین هادی نزولی صاعقه گیر و کابل‌های حامل سیگنال، استفاده از سیستم TN-S در ساختمان‌های حساس (شبکه کامپیوتر، بیمارستان‌ها، مراکز مخابرات)، اصلاح سیستم TN-C به TN-S، همبندی الکترودهای اتصال زمین (حفاظتی، عملیاتی، صاعقه گیر)، استفاده از Surge Arrester.

6. سایر الزامات:

• لزوم همکاری نزدیک بین طراحان و اجراکنندگان ساختمان و تاسیسات در کلیه مراحل طرح و اجرا.
• الزامی بودن رعایت کلیه مفاد مبحث 13 مقررات ملی ساختمان.
• لزوم استفاده از تولیدات استاندارد در اجرای انشعابات، قطعات ارتباطی، جعبه کفی و ترانکینگ.