پایان نامه سیستم اتصال زمین مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۶۰  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود پایان نامه سیستم اتصال زمین نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست

مقدمه   ۱
اصطلاحات و تعاریف   ۳
تاثیر جریان الکتریکی بر بدن   ۵
فلسفه و تاریخچه ارت   ۶
فلسفه ارت کردن   ۷
انواع زمین کردن   ۹
انواع زمین حفاظتی   ۱۰
۱-گراند تجهیزات   ۱۰
۲-گراند صاعقه گیر   ۱۱
۳-گراند بارهای ساکن   ۱۳
۴-گراند ایزوله   ۱۶
۵-گراند منفرد   ۱۶
۶-گراند شبکه ای سیگنال مرجع   ۱۷
تقسیم‌بندی سیستم‌های فشار ضعیف از نظر روش زمین کردن   ۱۹
طرح اصولی زمین کردن سیستم توزیع هوائی   ۲۸
تقسیم بندی سیستم های DC از نظر روش زمین کردن   ۲۸
محاسبه مقاومت چاههای صفحه ای و الکترودی   ۲۹
محاسبه مقاومت الکترود با یک فیل    ۳۲
اندازه گیری مقاومت ویژه الکتریکی خاک   ۳۳
اندازه گیری مقاومت ویژه به روش     Soil Box   ۳۵
اندازه گیری مقاومت شبکه زمین   ۳۶
اندازه گیری مقاومت شبکه زمین به روش دو الکترودی   ۳۷
انواع خطاها و خطرات احتمالی در یک سیستم  برق   ۳۸
اثر الکترو مغناطیسی   ۴۲
جهش های فرکانس قدرت   ۴۳
حفاظت ثانویه SECONDARY PROTECTION      ۴۳
کاربرد اصلی برقگیرهای ثانویه   ۴۴
حالت حفاظتی برقگیرهای ثانویه ( Protection  Mode    )   ۴۶
سیستم گراند تجهیزات حساس الکترونیکی و رایانه ای   ۴۸
نکاتی راجع به  سیستم گراند تجهیزات حساس   ۵۰
چگونگی تست سیستم زمین   ۵۳

سیستم اتصال زمین

اساس زمین کردن بر این است که جرم بزرگ زمین به عنوان نقطه صفر در نظر گرفته شود و تمام قسمت هایی که به زمین وصل شده اند هم پتانسیل زمین شوند یا به عبارتی پتانسیل صفر زمین را بگیرند.

زمین کردن به دو علت انجام میگیرد،یکی کار کردن و رفتار صحیح سیستم های الکتریکی، به بیان دیگر حفاظت از وسایل برقی(زمین الکتریکی)و دیگری حفاظت اشخاصی که به نوعی با دستگاه های برقی ارتباط دارند(زمین حفاظتی).زمین کردن الکتریکی در تاسیسات فشار قوی معمولا”  از وظایف توزیع کننده برق (وزارت نیرو است اما در تاسیسات فشار ضعیف تا ۱۰۰۰ ولت خصوصیات وعملکرد صحیح سیستم زمین الکتریکی و حفاظتی باید هر دو با هم در نظر گرفته شود،نوع زمین در تاسیسات الکتریکی ونگه داشتن حداقل مقاومت زمین بستگی به نوع شبکه انتخاب شده و سیستم های حفاظتی دارد.ما در بحث انواع سیستم نیرو از لحاظ زمین کردن سه نوع سیستم نیرو داریم: سیستم  TN,TT,IT  ازلحاظ ایمنی به منضور حفاظت از جان افراد و کارکنانی که از وسایل و ابزارها و دستگاه های برقی استفاده میکنند در برابر برق گرفتگی باید اقدامات زیر صورت گیرد:

۱- نقطه نول سیم پیچ مولد های برق  در نیروگاه های برق و هم چنین نقطه نول سیم پیچ ترانسفورماتور در پست های برق وسیم نول شبکه خطوط هوایی در ابتداء و انتهای  خطوط به الکترود سیستم اتصال زمین مر بوطه متصل شود. نقطه خنثی مرکزترانس در محل پست ترانس باید زمین شود.

۲- بدنه یا محفظه فلزی کلیه وسایل، ابزارها،تابلو های برق و همچنین اسکلت واجزای فلزی هر یک،که حامل جریان برق نمی باشد باید به سیستم اتصال زمین مربوطه متصل گردد.

۳- در نیروگاه ها  و پست های برق ،سیستم اتصال زمین و همچنین سیستم اتصال زمین بدنه تابلو های فشار قوی باید کاملا” از یکدیگر جدا باشند و استفاده از یک سیستم اتصال زمین با الکترود مشترک مجاز نمی باشد .

۴- سیستم هایی که مجهز به برقگیر هستند،سیستم اتصال زمین مربوط به برقگیر باید از سیستم اتصال زمین تاسیسات  برقی فشار ضعیف یا فشار قوی کاملا” جدا بوده واز سیستم اتصال زمین مشترک استفاده نشود.

۵- هادی های حفاظتی باید کلیه بدنه های هادی تاسیسات را به نقطه زمین شده سیستم نیرو وصل نماید(این هادی های حفاظتی که به رنگ سبز و زرد هستند همان سیم ارت هستند که به لاینPE متصل می‌شوند و این لاین در انتها به محل زمین سیستم نیرو متصل می‌شود).سیم نول در انتهای شبکه ودر انتهای کلیه شاخه های فرعی حتما” باید زمین گردد(سیم نول شبکه تحت هیچ شرایطی نباید فیوز داشته باشد).

۶- در زمین کردن حفاظتی،اتصال بدنه فلزی دستگاهها به زمین، بدون اینکه بدنه دستگاهها به سیم نول یا سیم حفاظتی شبکه PE وصل شده باشد ممنوع است یعنی زمین کردن بدنه فلزی دستگاه هابه صورت مستقیم ممنوع است و بدنه های انها باید به لاین حفاظتی وصل شود که ان لاین به زمین سیستم نیرو متصل است.

نحوه عمل یک سیستم اتصال زمین باید با احتیاجات سیستم الکتریکی و تجهیزاتی که به ان وصل خواهند شد مطابقت داشته باشد،اتصال زمین ممکن است به عنوان اتصال زمین حفاظتی (PE )باشد که عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی که ارتباط مستقیم با قسمت الکتریکی تاسیسات ندارند که این کار برای حفاظت اشخاص در قبال اختلاف سطح تماس زیاد به کار گرفته می‌شود ،یا اتصال زمین الکتریکی(N )سیستم باشد که زمین کردن نقطه ای از دستگاه های الکتریکی و ادوات برقی که جزیی از مدار الکتریکی میباشد مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچ ترانس یا ژنراتور که این کار به خاطر کار صحیح دستگاه و جلوگیری از ازدیاد فشار الکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فازهای دیگر با زمین است .

 اصطلاحات و تعاریف:

بدنه هادی تجهیزات : بدنه یا اسکلت هادی مربوط به تجهیزات الکتریکی است که در دسترس بوده و می توان آن را لمس کرد. این قسمت از تجهیز در وضعیت عادی برقدار نیست ولی ممکن است در اثر بروز نقصی در دستگاه یا ایجاد اتصالی داخلی برقدار شود.

زمین شده : وصل شده به میله زمین (الکترود) یا وصل به سیستم هادی های گسترده که به جای زمین عمل می کند.

الکترود زمین: (Earth electrode) سازه های فلزی مدفون درخاک که می توانند مسیر جریانهای سرگردان زمین را تسهیل یا گرادیان پتانسیل زمین ناشی از این جریانها را تغییر دهند الکترود زمین می گویند.

این الکترودها می توانند شامل موارد ذیل باشند:

لوله آب فلزی مدفون
شبکه های فلزی ساختمان که بطور موثر در زمین قرار گرفته است
میلگردهای داخل بتن
شبکه های مسی موسوم به رینگ زمین

یکی از موثرترین الکترودهای زمین یک رینگ یا شبکه فلزی است که به اسکلت ساختمان در فواصل مناسب متصل گردیده است.

هم بندی:(bonding)وصل الکتریکی هر ترکیبی از اجزای هادی ، بدنه ها ، قسمت های فلزی در دسترس ، اجزای فلزی ساختمانها ، انواع لوله کشی ها ، پوشش هادی و غیره به یکدیگر به منظور از بین بردن اختلا ف پتانسیل احتمالی بین آنها در حالت عادی یا در صورت بروز اتصالی.

نول:(neutral)در سیستم تکفاز سیم برگشت جریان که پتانسیل آن نسبت به زمین صفر است و در سیستم سه فاز نقطه گره ستاره را نول می گویند، در این مجموعه نول سیمی  است که می تواند در بعضی حالات به زمین متصل شود.

زمین آرام: (Quiet ground یا (Clean earth استاندارد IEEE 100 زمین آرام را اینگونه تعریف می کند: شبکه زمین ویژه که از بخش های قراردادی سیستم زمین قدرت  system ground Power  ایزوله می باشد و نویز الکترومغناطیسی و ولتاژهای ناخواسته موجود در لحظات خطا یا عادی زمین روی آن اثر نمی کند و موجب اخلال در عملکرد مطلوب کامپیوتر نخواهد شد .

معیار دقیقی جهت تعیین مقاومت زمین آرام در دست نمی باشد و زمینی که ولتاژهای ناخواسته ناشی از جریانهای داخل زمین را به کامپیوتر منتقل نکند خواه یک الکترود باشد خواه یک شبکه وسیع ایزوله، زمین آرام می باشد.

زمین نویزی:(noisy ground) برخلاف زمین آرام، زمین نویزی یک شبکه زمین  الکتریکی  است که استعداد القاء یا تزریق ولتاژهای ناخواسته ومزاحم را به سیستم کامپیوتر دارد.

تداخل ناشی از میدان الکترو مغناطیسی: Electro Magnetic Interference) EMI) به میدانهای الکترومغناطیسی راه یافته در زمین بخاطر وقوع صاعقه، اتصال کوتاه در زمین های مجاور و نظائر آن که از سیگنالهای با فرکانس پایین شهری تا فرکانسهای رادیوئی(RF) و سیگنالهای با سرعت بالای صاعقه را شامل می‌شود EMI گویند.

برای اینکه سیستم ارت عملکرد رضایت بخشی داشته باشد باید مجموعه این سیستم مقاومت الکتریکی کمی نسبت به زمین داشته باشد و بتواند جریانهای زیاد را به راحتی از خود عبور دهد.

سه ویژگی مهم یک سیستم زمین عبارت است :

۱- امپدانس الکتریکی بسیار پائین                              Low  Electrical Impedance

۲-مقاومت مکانیکی بسیار بالا                               High  Mechanical Resistance

۳- مقاومت بالا در برابر خوردگی                          High  Corrosion  Resistance

تاثیر جریان الکتریکی بر بدن

تاثیر جریان الکتریکی عبوری از بدن تابع فرکانس f، میزان i و مدت زمانt  عبور این جریان میباشد. تجربه نشان داده است که آدمیان در برابر جریان الکتریسیته بین ۵۰ و ۶۰ هرتز که فرکانس معمولی در صنعت برق است حتی با شدت ۱/۰ آمپر کاملا نا توان بوده اند در حالیکه در برابر همان جریان با فرکانس بین ۳۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ هرتز متوجه خطر عمده ای نشده اند.

جریان های تا ۹ میلی آمپردر فرکانس ۵۰ تا ۶۰ هرتز آسیب جدی در شخص ایجاد نمیکند ولی چنانچه میزان آن از ۹ تا ۲۵ میلی آمپر افزایش یابد خطراتی مثل از کار افتادن ماهیچه های محل تماس مشهود بوده است جریان های بیشتر از ۲۵ میلی آمپرباعث از کار افتادن تنفس و یا منجر به مرگ خواهد شد.

جدول زیرمیزان خطر ات و اثرات جریان برق بر بدن را برای جریانهای AC   با فرکانس ۶۰ هرتز و DC نشان میدهد.

  جریان بالای ۱۰۰ میلی آمپر با فرکانس ۶۰ هرتز که طبق جدول فوق موجب مرگ می‌شود در فرکانس های بالای ۳۰۰ هرتز صرفآ موجب تحریک اعصاب می‌شود .در جریانهای با فرکانس ۱۰۰ تا ۲۰۰ کیلوهرتز نحوه اثر گذاری جریان روی بدن به جای شوک و خارش به صورت حرارت ظاهر می‌شود و اساسآ حرارت و سوختگی تنها اثرات شوک ناشی از عبور جریان با فرکانس های بالای ۱۰۰ کیلو هرتز میباشد.

نکته قابل ذکر در میزان خطر آفرینی جریان الکتریسیته بر بدن،مدت زمان عبور این جریان میباشد.در این خصوص میتوان با استفاده از فرمول تجربی زیر رابطه شدت جریان انتقالی و زمان عبور آنرا محاسبه نمود. این فرمول توسط DAISLER  بیان شده و در مورد ۵/۹۹ درصد افراد با وزن ۵۰ کیلوگرم و زمان کمتر از ۳ ثانیه صادق بوده است:

(  I_B)²  t_s=0.0135

در این رابطه t_s   زمان انتقال جریان از بدن و I_B شدت جریان عبوری از بدن میباشد.

به عنوان مثال طبق فرمول فوق به ازای زمان ۵/۰  ثانیه شخص میتواند شدت جریان ۱۶۴ میلی آمپر را تحمل کند.با استخراج شدت جریان از فرمول بالا حداکثر جریان قابل انتقال از بدن فرد ۵۰ کیلوگرمی را میتوان به صورت زیر محاسبه کرد.

 I_B=0.116/√t_s

با توجه به اینکه افراد با وزنهای مختلف در برابر جریان الکتریسیته از خود مقاومت های متفاوتی نشان داده اند در استانداردها از جمله استانداردIEEE  حداکثر جریان مجاز قابل عبور از بدن یک فرد ۷۰ کیلوگرمی اساس محاسبات واقع شده و لذا فرمول بالا بعدآ به صورت زیر اصلاح و تکمیل شده است :

 (  I_B)²  t_s=0.0246

 I_B=0.157/√t_s

فرمول فوق اساس ارزیابی شبکه زمین و تعیین پارامترهای ایمنی که در ادامه به آن میپردازیم بوده است.

از لحاظ ولتاژ نیز در استانداردهای ایران ولتاژ متناوب ۵۰ ولت به بالا را ولتاژ خطرناک می‌گوئیم .

اثر جریان برق به وضعیت قرارگرفتن انسان و عضوی که به موضع اتصالی برخورد می کند نیز ارتباط دارد. همچنین وضعیت برخورد انسان با موضع اتصالی ممکن است به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم باشد .

شکل زیر دو وضعیت تعریف شده در بالا را نشان داده است که البته وضعیت غیر مستقیم کم خطر تر خواهد بود به علت اینکه جریان خطا دو مسیرموازی جهت  عبور دارد و بالتبع سهم جریان عبوری از بدن انسان کمتر خواهد بود.

فلسفه و تاریخچه ارت

 بین سالهای ۱۸۸۰ تا ۱۸۹۲ خطوط انتقال و توزیع برق بدون اینکه نقطه نوترال یا نول زمین شده داشته باشند احداث می شدند و هیچ نقطه ای از شبکه و تجهیزات ارت نمی‌شدند و اساسآ مفهومی به نام ارت وجود نداشت.

مشکلات برق گرفتگی و آتش سوزی در منازل و اماکن عمومی و صنعتی وجود داشت بدون اینکه فیوزهای حفاظتی نصب شده در شبکه عیوب راتشخیص بدهند .

مشکلات ادارات بیمه جهت جبران خسارت بیشتر و بیشتر می‌شد و به طور موازی تحقیقاتی جهت کاهش این خطرات به عمل میآمد.

 در سال ۱۹۲۴ انجمن مهندسان برق (IEE) در انگلستان اتصال بدنه فلزی وسائل برقی به زمین یا همان ارت کردن را اجباری نمود هر چند اینکار ساده نبود و مشکلات فراوانی داشت.

در سال ۱۹۲۳ فرانسه نیز در استانداردهای ملی کشورش  ارت کردن بدنه تجهیزات برقی را الزامی نمود.

در سال ۱۹۲۷ فرانسه بحث ارت کردن نقطه نول ترانسفورماتورها را نیز تصویب نمود.

در سال ۱۹۳۵ استانداردهای جامع حفاظت اشخاص و تجهیزات تدوین و اجرائی شد و از آن سالها به بعد ارتینگ همگانی شد.

فلسفه ارت کردن:

با دقت در شکلهای ساده زیر میتوان به فلسفه ارت پی برد.

۱- در این مدار ساده تکفاز که نول عمداً به زمین متصل نشده صرفاً وقوع اتصالی مستقیم فاز به نول میتواند فیوز را بسوزاند و جلوی خطرات بعدی را بگیرد .

در صورت اتصالی فاز به زمین و نول به زمین (هر یک به تنهائی) فیوز نخواهد سوخت و عیب ممکن است روزها وجود داشته باشد که منجر به آسیب به تجهیزات به خاطر تغییر در ولتاژ تغذیه آنها و یا آسیب به شبکه برق گردد.

در این حالت اگر دست انسان به یک فاز یا نول بخورد خطری نخواهد داشت و فقط اتصال همزمان به فاز و نول باعث برق گرفتگی خواهد شد.

خلاصه :خطرات انسانی :کمتر   آسیب به تجهیزات و شبکه برق :  زیاد

 ۲- همانطور که در تاریخچه نیز اشاره شد به خاطر حفظ پایداری شبکه برق و مسائل دیگر که در ادامه خواهد آمد در سال ۱۹۲۷ به بعد اتصال نول به زمین اجباری شد که در اینحالت وضعیت به صورت زیر قابل بیان است :

اتصال فاز به زمین میتواند فیوز را سوزانده و مدار و تجهیزات را محا فظت کند.

اتصال نول به زمین خطری برای شبکه و تجهیزات ندارد

اتصال بدن انسان به یک فاز( تنها) بسیار خطرناک است

این وضعیت دو حالت دارد :

اگر بدنه دستگاه به زمین که همان نول است وصل شده باشد

(یعنی همان سیستم زمین حفاظتی )که در اینحالت فیوز سریعا سوخته و از عبور طولانی جریان به بدن جلوگیری میکند

 اگر بدنه دستگاه به زمین که همان نول است وصل نشده باشد

یعنی سیستم ارت نداشته باَشیم که در اینحالت بعید است فیوز بسوزد لذا جریان برق تا زمانیکه شخص به خود آمده و خود را رها کند و یا کسی به کمک او بیاید از بدن عبور خواهد کرد و این فاجعه است.

انواع زمین کردن

زمین کردن به طور کلی به دو بخش تقسیم می‌شود:

۱  –  زمین کردن الکتریکی یا زمین کردن نوترال یا نول کردن یا گراندینگ سیستم               Ground System

به طور کلی منظور از زمین کردن نوترال رسیدن به اهداف زیر است:

الف: کاهش تنش الکتریکی ماشین از اثرات کلیدزنی و صاعقه

ب: تامین و کنترل جریان اتصالی در حدّ قابل قبول

ج: کاهش عدم تعادل ولتاژ

د: محدود کردن ولتاژ نقطه نول

 ۲-   زمین حفاظتی یا ایمنی    Safety   Ground:

از این نوع سیستم حفاظتی در ایجاد ایمنی برای افرادی که بنا به وظیفه شغلی در تماس با تجهیزات سیستم های الکتریکی و نیز برای افراد جامعه که مصرف کننده نهایی انرژی برق میباشند ،استفاده می‌شود.هدف دیگر از این نوع سیستم زمین ، محدود کردن خطر آتش سوزی از راه قطع سریع مدار معیوب به کمک وصل بدنه های فلزی به هادی خنثی یا زمین است.

در برخی موارد تفکیک دو نوع اتصال زمین برای دو هدف بالا ممکن نیست و به  همین دلیل ایجاد یک اتصال زمین برای هر دو منظور کافی است.ولی در بعضی شرایط تفکیک دو سیستم زمین لازم وضروری است و گاهی مسائل مربوط به زمین های دیگر مثل زمین صاعقه و زمین ابزار دقیق موضوع را پیچیده تر میکند.

انواع زمین الکتریکی :

روشهای مختلف زمین کردن نوترال عبارتند از :

الف-زمین کردن به شکل مستقیمSolidly  ground

ب-زمین کردن از طریق مقاومت Resistance ground

ج-زمین کردن از طریق راکتانسReactance  ground

د-زمین کردن از طریق ترانسفورماتورTransformer  ground

ه-زمین کردن ایزوله یا زمین کردن از طریق ارسترIsolated ground or ungrounded

 هر یک از این روشها ویژگی خاصی دارد که موضوع بحث این جزوه نمیباشد و اطلاعات کامل را دراستاندارد IEEE Std C37.101-1993 میتوان یافت.

انواع زمین حفاظتی:

سیستم زمین حفاظتی دراستانداردها و مدارک جدید از جهات گوناگون مورد طبقه بندی قرار گرفته که کامل ترین و جدیدترین آنرا میتوان به صورت زیر بیان نمود:

۱-گراند تجهیزات                                Equipment Ground

۲-گراند صاعقه گیر                               Lightning Ground

۳-گراند بارهای ساکن                          Electrostatic Ground

۴-گراند ایزوله                                         Isolated Ground

۵-گراند منفرد یا مستقل                       Transformer Ground

۶- گراند سیگنال مرجع                     Reference   Signal  Ground

۱-گراند تجهیزات :

عبارت است از اتصال تمام قسمتهای فلزی یک دستگاه که  در حالت عادی جریانی از آنها عبور نمیکند به زمین مثل اتصال بدنه لوازم برقی ،موتورها درل و غیره به  زمین  این نوع سیستم از معمول ترین و اصلی ترین نوع گراند است

 به این ترتیب در حالت عادی سیم گراند نقشی ندارد و جریانی از آن عبور نمیکند ولی در حالتی که بنا به دلایلی مثلاً به خاطر خراب شدن پوشش و عایق، سیم فاز به بدنه فلزی دستگاه بخورد  ( اتصالی کند)  این  امر باعث قطع سریع فیوزی که این دستکاه از آن تغذیه میکند خواهد شد و لذا پیش از وقوع هر خطری دستگاه معیوب بی برق می‌شود و از کار می افتد.

نکات قابل ذکر در این سیستم :

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.