مباحث مربوط به سیستم اتصال زمین در تاسیسات الکتریکی و الکترونیکی صنایع، بسیار مفصل و به نوعی پیچیده است و استانداردهای بسیاری در این زمینه منتشر شده است که مطالعه آنها شاید تنها مورد علاقه مهندسان برق باشد. هدف از این نوشته آشنایی مختصر با فلسفه وجودی سیستم اتصال زمین به زبانی ساده و قابل استفاده برای عموم و نگاهی دقیق تر در خصوص ایجاد اتصال به زمین های مجزای از هم در تاسیسات قدرت و تجهیزات الکترونیکی است.

لزوم سیستم اتصال زمین: موضوع سیستم اتصال زمین و چگونگی اجرای آن در تاسیسات الکتریکی و الکترونیکی که در ارتباط با اختلاف پتانسیل الکتریکی هادیهای سیستم نسبت به سطح زمین است، به دو دلیل اساسی ذیل مطرح می شود: (۱)

- لزوم حفظ ایمنی (پیشگیری از برق گرفتگی و آتش سوزی) در تاسیسات الکتریکی.

- لزوم جلوگیری از تداخل امواج الکترومغناطیسی برای اطمینان از کارکرد صحیح و بدون خطای دستگاه های حساس الکترونیکی.

الزامات مربوط به ایمنی: برای برآورده کردن شرط اول یعنی ایمنی، با ایجاد نقاط اتصال به سطح زمین به روش های مختلف مانند ایجاد چاه در زمین، کوبیدن میله در زمین و یا استفاده از قسمت های فلزی پایه بتنی ساختمان ها و متصل کردن همه این نقاط به هم یک اتصال به زمین مناسب برای سیستم الکتریکی فراهم می شود. هرچه تعداد چاه ها، میله ها و پایه های بتنی استفاده شده در سیستم الکتریکی بیشتر باشد سیستم اتصال زمین مطمئن تر خواهد بود. در این میان ملاحظات اقتصادی (هزینه حفر چاه، کوبیدن میله و...) عامل محدود کننده به شمار می آید.

در مبحث ایمنی موضوع ایجاد یک اتصال زمین مشترک یا دو اتصال زمین مجزا یکی اتصال زمین سیستم فشار ضعیف۴۰۰ ولت - اتصال زمین ولتاژ خنثای (نول) فشار ضعیف - و دیگری اتصال زمین بدنه های هادی لوازم فشار متوسط۲۰ کیلو ولت مطرح می شود که با موضوع ایجاد اتصال زمین های مجزا یکی برای ایمنی و دیگری برای عملیات جریان ضعیف و دستگاه های حساس الکترونیکی به طور کلی متفاوت است. در پست های ترانسفورماتور که دو ولتاژ فشار متوسط و ضعیف در کنار هم قرار دارند مواردی پیش می آید که باید از دو اتصال به زمین مختلف استفاده شود تا ایمنی برقرار بماند. ما در اینجا وارد بحث ایجاد اتصال زمین مجزا از نظر ایمنی برای پست های فشار متوسط و ضعیف نمی شویم.

باید به این نکته توجه داشت که حفاظت در برابر امواج الکترومغناطیسی و حفاظت مربوط به ایمنی شامل سیستم های اتصال زمین و حفاظت در برابر صاعقه دارای جنبه های مشترکی هستند ولی باید دقت داشت که الزامات ایمنی از جنبه حفاظت از جان افراد در مقابل الزامات حفاظت دستگاه های حساس الکترونیکی در برابر امواج الکترومغناطیس تقدم دارد. در بعضی موارد ممکن است تناقض ظاهری بین الزامات ایمنی و الزامات مربوط به حفاظت الکترومغناطیس بیان شود که در هر حال الزامات ایمنی ارجح است.(۲)

برای ایجاد شبکه اتصال زمین که الزامات ایمنی را برآورده نماید ضروری است از ارتباط کلیه بدنه های فلزی تجهیزات اعم از تجهیرات الکتریکی، مثل تابلوهای برق و مسیر کابل ها و یا تجهیزات غیرالکتریکی مانند لوله های فلزی و مخازن (که امکان اتصالی ناخواسته کابل دارای ولتاژ به این قسمت های فلزی وجود دارد) به سیستم زمین اطمینان حاصل کرد. این کار توسط اتصال کابل های هادی به بدنه های فلزی تجهیزات و ارتباط آن به نقاط اتصال زمین شبکه توزیع نیرو انجام می شود. این کابل ها به نام کابل های زمین حفاظتی (Protective Earth) و یا به اختصار PE اطلاق می شود. با اتصال کابل های زمین حفاظتی برای جلوگیری از خطر برق گرفتگی باید اطمینان حاصل شود که کلیه سطوح فلزی قابل دسترسی دارای یک ولتاژ و برابر ولتاژ سطح زمین هستند. در ضمن باید اطمینان حاصل کرد در صورت بروز اتصالی هر یک از فازهای شبکه برق به هر قسمت فلزی از تجهیزات، جریان اتصال کوتاه بوجود آمده موجب قطع مدار برق می شود. قطع مدار برق به صورت فوق در سیستم های توزیع نیروی برق کهTN نامیده می شوند اتفاق می افتد و در سیستم های TT و IT تجهیزات حفاظتی دیگری در مدار نیاز است تا موجب قطع مدار شود.(۳)

برای اطمینان از عملکرد قطع مدار در صورت بروز اتصالی بدنه، ضروری است نقطه خنثای ولتاژ(نول) ترانسفورماتور با یک کابل به بدنه های فلزی متصل شود. در صورتی که این کابل همان کابل استفاده شده برای رساندن ولتاژ خنثی(نول) به مصرف کننده باشد سیستم توزیع نیروی برق را نوع TN-C و در صورتی که کابل مجزا از نقطه خنثی در ترانس به بدنه های فلزی متصل شود سیستم توزیع را TN-S می نامند. قابل ذکر است که سیستم توزیع برق پالایشگاه نفت پارس از نوع TN-S طراحی و اجرا شده است که در ادامه مطلب خواهیم دید از سیستم های قابل قبول و مؤثر در کاهش تدخل امواج الکترومغناطیسی است.

الزامات مربوط به تداخل امواج الکترومغناطیسی: در مبحث دوم هدف از برقراری سیستم زمین ایجاد یک ولتاژ مرجع مشترک برای کمک کردن به کاهش اختلال (نویز) در سیستم های حساس الکتریکی و الکترونیکی است.

این مطلب در بخش۵/۲ استاندارد BS IEC ۶۱۰۰۰-۵-۲:۱۹۹۷ به تفصیل بیان شده است.

در برخی از استانداردهای قدیمی ایجاد دو سیستم زمین مجزا یکی برای ایمنی و دیگری برای ابزار دقیق الکترونیکی و تنها به منظور کاهش اختلالات ناشی از امواج الکترومغناطیسی پیشنهاد شده است که یکی از آنها استاندارد صنعت نفت ایران یا به اختصار IPS است که در چند مورد به جدایی و استقلال کامل دو سیستم زمین تاکید کرده است. به عنوان مثال در بخش۶.۲.۵ از استاندارد IPS-M-IN-۲۸۰:۱۹۹۶ و بخش A-۲ از استاندارد مذکور با تاکید برتعبیه اتصال زمین مجزای از زمین الکتریکی که به عنوان زمین پاک (Clean Earth) از آن یاد می کند و یا در بخش۱۲.۱.۵ از استاندارد IPS-E-EL-۱۰۰:۱۹۹۷ لزوم تهیه سیستم زمین مستقل را برای اتاق های کنترل و سیستم ابزار دقیق عنوان می کند.

● اشکال های ناشی از وجود دو اتصال

وجود دو سیستم مجزا برای اتصال زمین دارای اشکال های زیر است:

- برای امکان ایجاد دو سیستم اتصال زمین به نحوی که به طور کامل نسبت به هم مستقل باشند هیچ تضمینی وجود ندارد. دو اتصال زمین ممکن است به علت سهل انگاری یا ندانم کاری به هم متصل شوند یا در حوزه ولتاژ یکدیگر قرار گیرند و یا عبود جریان های گالوانیک ناشی از اثرات الکتروشیمیایی زمین آنها را به هم مربوط کند(۴)

- حتی در صورت اجرای موفقیت آمیز در برقراری دو اتصال به زمین مجزا چون دو اتصال به زمین مستقل هستند هر لحظه ممکن است به علت بروز خرابی یا ضربه صاعقه و غیره بین آنها اختلاف پتانسیل بوجود آید که باعث برق گرفتگی و یا آتش سوزی خواهد شد که در این صورت حفاظت از نظر ایمنی به خطر می افتد.

اتصال شبکه زمین ابزار دقیق در نقاط محدود - به عنوان مثال فقط در یک نقطه- به شبکه ایمنی باعث برطرف شدن اشکال از نظر حفاظت ایمنی خواهد شد ولی برای جلوگیری از تداخل امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا مناسب نخواهد بود. در بخش۵.۳.۱ استاندارد BS IEC ۶۱۰۰۰-۵.۲:۱۹۹۷ به این موارد اشاره شده است.(۵)

● نتیجه

با توجه به مطالب بیان شده و با استناد به مفاهیم مذکور در استاندارد BS IEC ۶۱۰۰۰-۵.۲:۱۹۹۷ بهترین راه حل برای برقراری سیستم اتصال زمین استفاده از یک سیستم اتصال مشترک برای هر دو منظور حفاظت ایمنی و حفاظت الکترومغناطیسی است که با استفاده از روش های مختلف در نقاط متعددی به سطح زمین متصل شده اند.

به طور کلی برای مبارزه با تداخل امواج الکترومغناطیسی در ساختمان هایی که شامل لوازم الکترونیکی حساس هستند رعایت نکات ذیل ضروری است:

- از سیستم های توزیع برق، سیستم های مورد قبول عبارتند از:

TT ،TN-S و IT به عبارت دیگر نباید از هادی مشترک حفاظتی (زمین) و خنثی (نول) استفاده شود. در نتیجه استفاده از سیستم توزیع TN-C به هیچ وجه مجاز نیست. بدیهی است برای استفاده از هر یک از سیستم های توزیع فوق، دیگر مزایا و معایب هر سیستم نیز باید مورد توجه قرار گیرد.

- در همه تابلوهای توزیع، لازم است هم بندی اضافی برای هم ولتاژ کردن کلیه تجهیزات هادی (هادی حفاظتی، لوله کشی ها، اجزای فلزی ساختمان و . . .) انجام شود. به این معنا که تمام بدنه های هادی دستگاه ها و قسمت های فلزی ساختمان از چندین نقطه به هم و به سیستم زمین متصل شوند.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: