دانلود مقاله زمین شناسی

اهداف اصلی زمین کران حفاظت جانی و مالی در حوادث زیر است: 1- خطاهای 50HZ (short circuit & Earth Fault) 2- حوادث طبیعی گذار (Lighting & Switching operatron) نمای کلی از یک سیستم زمین کامل همراه با سطح مقطع های تجهیزات برای LV و HV ساختمان و سرویسهای مختلف ساختمان در شکل 5-8 نشان داده شده است.

همچنین شمای سه بعدی مربوط به سیستم زمین یک پست در شکل 7-1 و نمای زمین یک ساختمان الکتریکی (Electrical room) در شکل 7-2 و نمای اتصالات مربوط به سیستم زمین در شکل 7-3 نشان داده شده است.

2- قوانین، تعریفات و مشخصات 1-2- استانداردهای رایج مورد استفاده در Earthing عبارتنداز: -DIN VDE 0100 part 410 Installation of power system with nominal voltages to 1000 V, protective measures,protection against electric shouk.

-DIN VDE 0100 part 540 Installation of power system with nominal voltages to 1000 V, Seleetion & Installation of electrical equipment, earthing,protective conductors,equpotential bonding con doctors.

-DIN VDE 0151 Materials and minimum dimensions of earth electrodes with reference to corrosion.

-DIN vde 0101:2000-01 Power installation exceeding AC 1 kv -DIN VDE 0800 PART 2 telecommunications, Earthing and equpotentron(boundy) -IEC 60621-2 Electrical installation for outdoor sitey under heavy-dvty conditions.

Part 2:General protection requirements.

-IEC TRS 60479-1 effects of current passing on human being & live stock -IEEE std.

80-1986 TEEE Gvid For safty in AC substation Earthing.

2-2- تعریفات مهمترین تعریفات مربوط به سیستم زمین عبارتند از: -زمین (Earth) : زمین یک اصطلاح است که به یک موقعیت مکانی و توده ای ازماده مثل شن و سنگریزه ، آبرفت،رس یا غیره اشاره می کند.

- زمین مرجع یا زمین نول (Reference earth neutral earth) قسمتی از زمین است که خارج از محدوده نفوذ یک الکترود زمین یا هر سیستم زمین دیگری قرار دارد بطوریکه بین دو نقطه متفاوت و انتخابی آن هیچ ولتاز مشخصی وجود نداشته باشد.

-الکترود زمین(Earth electrode) یک هادی الکتریسیته است که داخل زمین دفن می شود و با زمین ارتباط الکتریکی دارد یا یک هادی که در داخل بتونی که در یک سطح بسیار گسترده با زمین در ارتباط است( مثل فونداسیون) دفن شود.

- هادی زمین( arthing conducteor) هادی است که یک قسمت از سیستم را به الکترود زمین منتقل می کند و ممکن است در طول مسیر با زمین ارتباط الکتریکی داشته باشد و عایق باشد.

چنانچه سیم نول از الکترود زمین ایزوله باشد یک سکسیونر(Disconector switch ) یک کویل earth poult که بین الکترود زمین و ترمینال زمین نصب می شود بعنوان کلید است و هادی زمین شناخته می شود.

هادی اصلی زمین (marn earthing conductor) یک هادی است که دیگرهادیهای زمین به آن متصل می شوند این هادی شامل موارد زیر نمی شود: 1- هادی ارتی که قسمت های مختلف زمین یک تجهیز سه فاز مثل ترانسفورماتور را به یکدیگر وصل می کند.

2- هادی اتمی که قسمت های زمین چند متغیر مختلف را به هم وصل می کند و بعد به یک هادی زمین دیگر متصل می شود.

- سیستم زمین(Earthing system ) یک سیستم شامل اجزاء بالا که بدنه تجهیزات و همچنین قسمتهای فلزی ساختمان را به زمین منتقل می کن و زمین کردن به معنی متصل کردن بدنه هادی تجهیزات به یک سیستم زمین است.

- مقاومت ویژه زمین(Specifie earth resistivy ) مقاومت ویژه زمین را دارد اندازه گیری می شود و نشاندهنده مقاومت بین دو نقطه مقابل یک مکعب مربع به ضلع 1m از خاک است.

- مقاومت پراکنده (Dispatron Resistance ) مقاومت بین الکترود زمین و زمین مبنا است.

امپرانس زمینEarth Impedance امپرانس Ae بین سیستم زمین و زمین در فرکانس کامل است از موازی کردن و امپرانس کابلهای زمین مقدارا مپرانس زمین بدست می آید برای مثال کابلهای هوایی است و هادیهایی که بعنوان الکترودهای ارت استفاده می شوند با هم را می سازند.

مقاومت ایمپالس زمین (Impulse earthing Resistance ) مقاومتی که جریان حاصله از صاعقه بین یک نقطه از سیستم زمین وزمین مبنا از آن می گذرد.

زمین کردن حفاظتی(Protective earthing ) زمین کردن قسمت های هادی است که جزء آب مدار اصلی نیستند( مثل بدنه فلزی تجهیزات یا قسمتهای فلزی ساختمان) بمنظور خفاظت افراد در مقابل ولتاژهایی که در شرایط نرمال در دسترس فرد نیستند.

زمین کردن سیستمی( system earthing ) زمین کردن یک نقطه از مدار اصلی است( مثل مرکز ستاره ترانسفورماتور) برای بدست آورد و ایمن عمل کردن سیستم که به دو صورت انجام می گیرد.

1- مستقیم(Direct ): چنانچه هیچ امپرانسی در نقطه زمین قرار نگیرد.

2- غیرمستقیم(indirect ) چنانچه یکی امپرانس( مقاومتی، سلفی یا خازنی در نقطه زمین قرار داده شود.) زمین کردن حفاظتی(lightning protecting ear thing) زمین کردن قسمت های فلزی است که جزء مدار اصلی نیستند بمنظور جلوگیری کردن از انتقال اضافه ولتازهای بالا(Flashover ) به هادیهای مدارهای اصلی ولتاژ زمین( Earthing voltage ) ولتاژی است که بین سیستم ارت و زمین مبنا می افتد.

پتانسیل لمس(touch voltage) قمستی از ولتاژ زمین است که می تواند روی بدن فرد بیفتد.

و مسیر جریان خود را در بدن فرد از دست به پا یا از دست به دست دیگر ببندد.

ولتاژ گام( Step voltage ) قسمتی از ولتاژ زمین است که می تواند با بدن فردی یا طول گامهای 1m موازی شود و مسیر جریان خود را در بدن فرد از یک پا به پای دیگر ببندد در استانداردهای IEEEوDim VDE 0101 هیچ محدوده خامی برای مقدار ولتاژ تعیین نشده است.

کنترل پتانسیل( Potential control ) عبارت است از کنترل پتانسیل زمین مخصوصاً پتانسیل سطحی زمین بمنظور کاهش ولتاژ تماس و ولتاژ گام در محیط های outdoor( مثل پست) بمنظور حفظ جان افراد.

خطای زمین (Earth fault) یک ارتباط الکتریکی است بین یک هادی از مدار اصلی با زمین یا یک قسمتی که در اثر نقص زمین می شود.

ارتباط الکتریکی ممکن است در اثر ساعقه ایجاد شود.

جریان خطای زمین( Earth fault currant ) جریانی است که در اثر خطای زمین در یک نقطه از سیستم به زمین مبنا جاری می شود که این جریان شامل انواع زیر است.

1- جریان خطای خازنی که در شبکه هایی با نول ایزوله جاری شد.

2- جریان زمین باقی مانده() در شبکه هایی با خطای زمین جبران شده جاری می شود.

3-جریان توالی صفر() در شبکه هایی که نول آنها بامقاومت پائین زمین شده است جاری می شود.

- جریان ارت( Earthing currart ) جریان کلی است که از طریق امپرانس زمین در زمین جاری می شود.

جریان ارت یک قسمت از جریان خطای زمین است که باعث افزایش در پتانسیل یک سیستم زمین می شود.

3-2 مشخصات 1-3-2 انواع الکترود زمین: از انواع الکترود زمین که براساس موفقیت قرارگیری دسته بندی می شوند.

موارد زیر برجسته تر و متداول تر هستند.

1-الکترودهای سطحی زمین( Surface earth electrodes ) الکترودهایی هستند که عموماً در موقعیتهای کم عمق حدود 1m قرار می گیرند آنها می توانند رشته ای میله ای یا کابلهای رشته رشته شده باشند.

که یک قطاع دایره یا یک شبکه از الکترودهای ارت را تشکیل دهند.

گاهی نیز الکترود ارت ترکیبی از موارد ذکر شده بالاست.

2- الکترودهای زمین عمقی(deep earth electrodes ) الکترودهایی هستند که بطور عمودی در عمق زیاد زمین قرار می گیرند و می توانند لوله های توپر گرد( و یا هر سطح مقطع دیگری) و لوله های توخالی باشند.

دسته بندی الکترودهای زمین براساس شکل و سطح مقطع.

مدار زیر کاربردی تر و برجسته تر هستند.

رشته ها کابلهای استاندارد و لوله های زیرزمینی الکترودهای زمین نول قسمت های فلزی مرتبط با زمین یا آب که ارتباط آنها یا مستقیم است یا از طریق بتون و هدف اصلی از زمین شدن آنها زمین کردن نبوده اما بعنوان الکترودهای زمین استفاده می شوند.

مثل لوله ها.

دیوارهای زیر آب پایه های تقویت شده بتون قسمت های فلزی ساختمان و ....

کابلهای با اثر زمین کابلهایی که شیار فلزی یا غلاف فلزی یا آرموز فلزی دارند.

فونداسیون ارت هادی ها هستند که در بتون دفن می شوند( بتون در سطح گسترده با زمین درارتباط است) بر فونداسیون ارت همانند این است که هادی ها در خاک قرار داده شده اند.

الکترود میله ای جایی استفاده می شود که خاک دارای رسانایی متغیر باشد و طول این میله معمولاً 3 متر است که در لایه های مختلف خاک نفوذ می کند.

3- طرح های مختلف اتصال به زمین 1-3- طریقه نمایش طرح های اتصال به زمین اولین حرف وضعیت سیستم نول نسبت به زمین را مشخص می کند.

:T اتصال مستقیم نول به زمین :I عدم وجود ارتباط بین نول و زمین و یا ارتباط از طریق یک امپرانس واسط دومین حرف وضعیت بدنه تجهیزات را مشخص می کند.

:T اتصال بدنه ها با یک اتصال جداگانه به زمین :N اتصال بدنه ها به سیم نول 2-3- طرح های اتصال به زمین( اقتباس از MERLIN-GERIN ) 1-2-3 نول زمین شده( سیستم TT ) در این روش نول سیستم مستقیماً زمین می شود و بدنه تجهیزات نیز جداگانه زمین می شوند.

محافظت اشخاص در این سیستم به کمک حداقل یک رله دیفرانسیل در ورودی سیستم انجام می گیرد.

مشخصات اصلی این سیستم عبارتند از: 1- روش ساده چه از جهت آموزش چه از جهت نصب 2- احتیاجی به مراقبت ویژه نیست 3- وجود رله دیفرانسیل با جریان باقی مانده() با حساسیتی کمتر از 300mA از نظر آتش سوزی جلوگیری می کند.

4- آن بخش از سیستم که دچار نقص می شود با استفاده از رله های متعدد می تواند دارای به گزینی بیشتری باشد.

5- مصرف کننده یا بخشهایی از تجهیزات که دارای تنش قابل توجهی هستند باید تحت اندازه گیری های دقیقی قرار گیرند تا از قطع بی موقع جلوگیری شود( استفاده از ترانسفورماتور جداکننده یا با تنظیم بالا).

6- در طرح TT محافظت افراد در برابر تماس های غیر مستقیم توسط یک دیزنکتور با رله دیفرانسیل حساس به جریان باقی مانده(DDR ) با حساسیت متوسط و پایانی انجام پذیر است.

حفاظت اجباری حداقل در مقابل خطای ناشی از تجهیزات: ولتاژ حد قراردادی مقاومت اتصال زمین مربوط به بدنه ها فرمان نامی رله دیفرانسیل 2-2-3 اتصال به زمین به روش اتصال به زمین به روش به سه شکل اجرا می شود: روش TNC .

روش TNC و روش TN-C-S – در روش TVC هادی نوترال و هادی محافظ یکی می شود در واقع در این روش بدنه ها و نول به هم وصل شده و زمین می شود به هادی نولی که تنش نول را نیز ایفا می کند PEN می گویند.

در این روش ترتیب توسط حفاظت جریان زیاد شل فیوز یا دیزکتور در اولین خطای عایق رخ می دهد.

مشخصات اصلی سیستم TNC : 1-اقتصادی شدن تجهیزات وحذف یک هادی و یک پل 2- استفاده از کابل کشی ثابت و کابل تک رشته ( استاندارد NFC 15100 ) 3- لزوم حضور پرسنل نگهداری کاملاً آموزش دیده 4- لزوم کنترل دوره ای پیوستگی هادیها 5- لزوم توزیع همگن اتصالات زمین در یک مجموعه 6- لزوم یک بازرسی اجباری بعد از هر قطع ناشی از بروز اولین خطا 7- افزایش خطر آتش سوزی به دلیل بالارفتن میزان جریان خطا.

- در طرح TN-C-S از ترکیب دو طرح TN,C-S استفاده می شود.

نکته ای که باید در این طرح لحاظ شود این است که استفاده از یک طرح TNC بعد از یک طرح TNS ممنوع می باشد.

استفاده از یک طرح TNC ردپایین است یک طرح TNS ممنوع است.

همچنین استفاده از طرح TNC برای سطح مقطع های پائین تر از و به عنوان مدارهای پائین سیستم TNS ممنوع است.

در طرح TN : حفاظت اشخاص در برابر تماس های غیر مستقیم از طریق دستگاههای حفاظتی جریان زیاد.

مثل فیوز و انژکتور تأمین می شود.

در روش IT در صورت بروز اولین خطای خایق یک سیگنال خطا توسط المان شماره 2 کنترل کننده دائمی عایق در اولین خطا ترتیب رخ نمی دهد و تداوم در بهره برداری از شبکه وجود دارد.

چنانچه دو خطای اتصال به زمین همزمان در سیستم رخ دهد آنگاه منبع تریپ می خورد.

در طرح IT رعایت موارد زیر لازم است.

1- ایجاد ارتباط 4 و زمین کردن تمام بدنه ها 2- نظارت بر بروز اولین خطا توسط کنترل کننده دائمی عایق 3- قطع مدار در صورت بروز دومین خطا توسط حفاظت جریان زیاد فیوز یا دیزنکتور 4- روش IT بهترین راه حل از نظر حفظ پیوستگ در بهره برداری است.

5- لزوم وجود پرسنل نگهداری برای نظارت در بهره برداری 6- لزوم ایجاد سطح عایقی معین در شبکه 7- درصورت قطع مدار درواقع بروز دو خطای عایق همزمان بایستی مدار از نظر عایقی مورد بررسی دقیق و اندازه گیری قرار گرفته و پس از آن اقدام به وصل مجدد گردد.

در طرح IT( خطای مضاعف) حفاظت پرسنل در برابر تماس غیر مستقیم توسط وسایل حفاظتی جریان زیاد تأمین می گردد.

جریان خطای سری : حد ولتاژ قراردادی : مقاومت اتصال زمین بدنه ها * شامل جریان نشتی مجموعه هم می شود.

حفاظت