اتصال به زمین

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

در وسایل الکتریکی نیاز است که پتانسیل بعضی قسمتهای دستگاه با زمین یکی شود، برای این منظور از اتصال به زمین استفاده می شود. اساس زمین کردن بر این است که جرم بزرگ زمین به عنوان پتانسیل صفر-به خصوص در مهندسی برق- در نظر گرفته می شود و تمام قسمت هایی که به زمین وصل شده اند هم پتانسیل زمین شوند، به عبارت دیگر پتانسیل صفر زمین را بگیرند. نوع کیفیت ارتباط دهنده زمین با تأسیسات الکتریکی دارای اهمیت فوق العاده زیادی است.

سیستم های ولتاژ پایین[ویرایش]

در شبکه های توزیع ولتاژ پایین، که نیروی الکتریکی را بین دستۀ گسترده ای از مصرف کنندگان نهایی توزیع می کند، مهمترین نگرانی در طراحی سیستم اتصال به زمین امنیت مصرف کننده ای است که از لوازم الکتریکی استفاده می کند تا او را از شوک های الکتریکی در امان نگه دارد. این سیستم باید به گونه ای طراحی شود که اطمینان حاصل شود شخص مصرف کننده هیچگاه با شیء فلزی که پتانسیل الکتریکی آن نسبت به شخص بیش از پتانسیل آستانۀ امنیت-معمولاً حدود ۵۰ ولت- است تماس نمی‌گیرد.

اصطلاحات فنی[ویرایش]

حرف اول معرف نحوۀ اتصال زمین به وسیلۀ تأمین الکتریسیته است:

T — اتصال مستقیم به زمین(به لاتین:terra)
I — هیچ نقطه ای به زمین متصل نیست(ایزوله)، احتمالاً به جز های امپدانس(تقریباً معادل است با:مقاومت بالا)

حرف دوم معرف نحوۀ اتصال بین زمین و وسیلۀ الکتریکی که به منبه الکتریکی وصل شده است:

T — اتصال مستقیم به زمین
N — اتصال مستقیم به محل نصب، که به زمین متصل است.

شبکه های TN[ویرایش]

379px-TN-S-earthing.svg.png 379px-TN-C-earthing.svg.png 379px-TN-C-S-earthing.svg.png
TN-S: سیمهای حفاظتی و خنثا کلا جدا و نسبت به هم عایق می باشند. TN-C: یک سیم مشترک به عنوان هم حفاظت و هم خنثا. TN-C-S: از زیر بابلوی اصلی مولد یا مبدل تا تابلوی زیر کنتور یک سیم مشترک به عنوان خنثا و حفاظت امتداد دارد و در تابلوی مصرف کننده به دو سیم حفاظتی و خنثا تقسیم می شود.

شبکه های TT[ویرایش]

379px-TT-earthing.svg.png

شبکه های IT[ویرایش]

IT-earthing.svg.png

مقایسه[ویرایش]

TT IT TN-S TN-C TN-C-S
امپدانس حلقۀ خطای زمین بالا بیشترین پایین پایین پایین
کلید محافظ جان توصیه شده است؟ بله نه بله بله بله
به الکترود زمین در محل نیاز دارد؟ بله بله نه نه نه
هزینه هادی خنثا پایین پایین بیشترین کمترین بالا
خطر در قطعی هادی خنثا نه نه بالا بیشترین بالا
ایمنی ایمن ایمنی کم ایمن ترین ایمنی کم ایمن
تداخل الکترومغناطیسی کمترین کمترین پایین بالا پایین
مخاطرات در: حلقۀ های امپدانس(امپدانس بالا) اضافه ولتاژ در اتصالی مضاعف قطعی هادی خنثا قطعی هادی خنثا قطعی هادی خنثا
مزیتها ایمن و قابل اعتماد قیمت و تداوم عمل امن ترین هزینه امنیت و هزینه

کاربردها[ویرایش]

  • سیستم TN-C-S : پرکاربردرترین سیستم بوده است. در انگلستان به این سیستم protective multiple earthing (PME) و در استرالیا و نیوزیلند multiple earthed neutral (MEN). نیز اطلاق می شود.
  • سیستم TN-S : بیشتر در اروپای شرقی استفاده شده است.
  • سیستم TN-C : به ندرت استفاده شده است.
  • سیستم TT : به واسطه این که یک سیستم مستقل از شبکه برای تامین حفاظت به کار رفته است، برای شبکه های شامل چندین دستگاه الکترونیکی که پارازیت زیادی روی هادی ختثا ایجاد می کنند مورد توجه بوده است. ژاپن یک کشور فرا صنعتی ولی جزیره ای است. بنابراین مانند سایر کشورها نمی تواند در ساعات اوج مصرف با همسایگانش تبادل انرژی الکتریکی داشته باشد و برق هم گران قیمت می باشد. بنابراین از دستگاه های ذخیره انرژی برای ساعات اوج مصرف زیاد استفاده می شود و این دستگاه ها پارازیت های خطرناکی را انتشار می دهند. بنابراین سیستم TT مورد علاقه ژاپنی ها بوده است. کاربرد کلید محافظ جان لازمست.
  • سیستم IT : کاربرد اصلی آن در بیمارستان ها و بالاخص اتاق عمل است تا اولا احتمال برقگرفتگی خیلی کم باشد و ثانیا در صورت اتصال فاز به بدنه هادی، نه پرسنل دچار برقگرفتگی شوند و نه فیوز بپرد. اما لازم است تا در صورت بروز اتصالی، چراغی روی دستگاه نظارت عایق روشن شود تا بعدا تعمیرکار برق نسبت به رفع عیب اقدام کند.

یک نمونه واقعی[ویرایش]

برای بررسی یک نمونه متعالی از سیستم های پیشرفته زمین حفاظتی، سیر تکاملی در استرالیا عرضه می شود. تا قبل از جنگ جهانی اول مانند باقی کشورها، از سیستم دو سیمه ( بدون سیم PE) استفاده می شد. اما بعدا به TT تغییر یافت. اکنون اداره برق محلی یک سیستم شامل PEN را به مشترک ارائه می دهد، اما بازرس اداره برق یک ترمینال اضافی زمین را از مشترک درخواست می کند. قبلا کافی بود این ترمینال به لوله کشی وصل باشد، اما اکنون باید به فونداسیون ساختمان، وان حمام و ظرفشویی هم وصل باشد. به علاوه باید یک چاه زمین کم عمق هم به این ترمینال وصل باشد. چنین سیستمی از دید کلی TN-C-S می باشد؛ و آن را Multiple Earthed Neutral یا MEN به معنای سیستم نول گسترش یافته نامیده اند. به علاوه کلیه تجهیزات خارج از ساختمان باید از نوع TT باشند، یعنی یک چاهک زمین مجزا داشته باشند. در معادن، بیمارستان ها، روشنایی راهنمای مراکز تجمع، کارخانجات شیمیایی و پمپ بنزین ها نیز حتما باید از IT استفاده شود.

سیستم های ولتاژ متوسط[ویرایش]

به طور کلی تفاوت های زیر در زمین کردن پست های فشار متوسط نسبت به برق فشار ضعیف خانگی وجود دارند:

  • فقط افراد ماهر اجازه ورود به محوطه را دارند.
  • وجود ولتاژهای بسیار بالا
  • معمولا خط ورودی فاقد سیم نول است.

بنابراین، در پست های فشار متوسط، مسائل مهم در سیستم زمین به ترتیب عبارتند از:

  • تامین تداوم در تغذیه مشترکین
  • عدم آسیب دیدن تجهیزات و تاسیسات در صورت وقوع اتصالی
  • قابلیت بالا در تامین حفاظت کارگران
  • رد کردن ایمن آذرخش به زمین مخصوصا از طرف خطوط هوایی
  • کم کردن ولتاژ گام به خصوص در محل تردد احشام

اگر فقط یکی از شرایط زیر موجود باشند، یک چاه زمین لازم می شود؛ وگرنه باید دو چاه زمین مجزا برای قسمت های فشار ضعیف و فشار متوسط + ترانسفورماتور در نظر گرفت:

  • در اطراف پست برق، سیستم لوله کشی آب یا گاز شهری و نظایر آن باشد؛
  • مقاومت چاه زمین زیر 1 اهم باشد؛
  • کابل با زره در تماس با خاک طویل تر از یک کیلومتر از پست خارج یا داخل شده باشد،

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]