مقاومت اتصال زمین

مزایای استفاده از دستگاه  مقاومت اتصال زمین NGR

سه ایراد در یک سیستم زمین نشده وجود دارد.

۱. تشدید خطاهای ناشی از اضافه ولتاژهای مربوط به کلیدزنی

۲. افزایش اثر دو خطای تکفاز همزمان در حد خطای خط به خط

۳. افزایش ولتاژ فاز و ایجاد صدمات عایقی در لحظه خطای تکفاز به دلیل شناور بودن نقطه صفر

نصب دستگاه NGR در شبکه علاوه بر رفع عیوب فوق الذکرموجب احراز مزایای دیگری نیز هست.

مقاومتهای اتصال زمین در زمین کردن الکتریکال در شبکه های AC با بارمتقارن استفاده می شوند و بین نقطه صفر ژنراتور یا ترانس و زمین نصب میشوند، بدین ترتیب شبکه علاوه بر استفاده از مزایای یک سیستم زمین شده، درصورت بروز اتصال کوتاه تکفاز نیز عملکرد بسیار خوبی داشته و جریان اتصالی در حد قابل قبولی کاهش می یابد در چنین شرایطی چنانچه در قطع شبکه، تاخیری ایجاد شود، جریان اتصالی موجب بروز آسیب درعناصر شبکه نمی شود چرا که جریان خطا توسط NGR به حد قابل تحملی تقلیل یافته است.

با توجه به استاندارد IEEE142-1991  مزایای استفاده از دستگاه مقاومت اتصال زمین به شرح ذیل می باشد:

۱.  کاهش میزان خسارت ناشی از ذوب شدگی و سوختگی در محل وقوع اتصال کوتاه

۲. کاهش میزان فشار مکانیکی برای تجهیزات و دستگاه های که جریان خطا از آن عبور می کند

۳. کاهش خطرات شوک الکتریکی به پرسنل ناشی از جریان های خطای تک فاز در مسیر بازگشت به نقطه نوترال

۴. کاهش قوس الکتریکی و کاهش خطر برای پرسنلی که در مجاورت خطای تک فاز قرار می گیرند

۵. کاهش افزایش ولتاژ ناشی از اتصال کوتاه برای فازهای دیگر

۶. کاهش بروز اضافه ولتاژ لحظه ای ناشی از اتصال کوتاه

انواع زمین کردن مقاومتی (Resistance Grounding)

به صورت کلی دو روش برای زمین کردن سیستم با مقاومت وجود دارد:

۱. Low resistance grounding- آنچه در ادامه توضیحات بدان اشاره می شود در همین محدوده قرار دارد.

۲. High resistance grounding- آنچه در بحث دستگاه NGC بدان اشاره می شود مرتبط به این روش است.

بنابراین برای استعلام یا سفارش دستگاههای NGR می بایست اطلاعات اصلی شامل ولتاژ کاری، جریان، مقاومت اهمی و زمان عملکرد دستگاه به این شرکت اعلام شود.
لوازم جانبی، شرایط محیطی و ‌درجه حفاظت تابلو از جمله مواردی هستند که در صورت اعلام توسط خریدار سبب افزایش دقت و کیفیت پاسخ متناسب با نیاز مشتری خواهد شد.

انتخاب مقادیر مقاومت اتصال زمین

انتخاب مقادیر NGR به محاسبات شبکه مربوط می باشد که در آن موارد ذیل در نظر گرفته می شود:

۱. حداکثر زمان قطع کلیدهای شبکه با توجه به ناحیه بندی و تنظیم رله های Earth Fault و وجود رله های وصل مجدد که غالبا، این زمان در حد ۱۰ ثانیه در نظر گرفته می شود

۲. دیاگرام تک خطی شبکه با لحاظ شدن رنج CT ها

۳. اطلاعات کامل از ضعیف ترین عضو شبکه از نظر تحمل جریان اتصال کوتاه

۴. میزان جریان اتصال کوتاه سه فاز متقارن

۵. حداکثر جریان خطای مجاز شبکه

با در نظر گرفتن موارد فوق می بایست چهار پارامتر اصلی دستگاه مقاومت اتصال زمین یعنی سطح ولتاژ، جریان، مقدار اهمی و زمان عملکرد مشخص گردد.

تعیین سطح ولتاژ غالبا به منزله محاسبه حداکثر ولتاژ حالت تک فاز می باشد.

در محاسبه جریان اولین پارامتری که مد نظر قرار می گیرد این است که در هنگام اتصال کوتاه تکفاز، مولفه اهمی جریان خطای تکفاز از مجموع مولفه های خازنی جریان سه فاز کمتر نشده و تقریبا سه برابر بیشترباشد (اکثر طراح ها اختلاف سه برابری را در محاسبه لحاظ می کنند).

 I_R=U/R    ·I_C=U/X_C     ·X_C=۱/WC     ·∑I_C=۳U/WC·

 C می تواند ظرفیت خازنی ایجاد شده بین سیم پیچ های ترانسفورمر و زمین، کابلهای خروجی ترانس تا سوئیچ گیر، فیدرهای خروجی سوئیچ گیر و… باشد که در شبکه های مختلف متفاوت است. بعنوان نمونه مجموع ظرفیت خازنی موجود در یکی از پروژه های انجام شده توسط این شرکت در پست ۶۳/۲۰ کیلو ولت، ۲/۸۷۳ میکرو فاراد بوده است.

I_R ≥ ∑I_C => U/R≥3U/WC     · R≤1/3WC∑

و از طرفی R=VPhase ‎/ ILimited که این مقدار در صورتی قابل قبول است که در شرط فوق صدق نماید. اینکه جریان NGR بایستی بالاتر از مقدار محاسبه شده باشد امری واضح است اما اینکه حد بالای این جریان چقدر است و نهایتا چه جریانی به عنوان جریان نهایی دستگاه NGR انتخاب می شود به تحمل جریانی ضعیف ترین عضو شبکه و وسعت شبکه پایین است مربوط می شود.

با در دست داشتن ولتاژ و جریان و تقسیم آنها مقدار اهمی دستگاه NGR محاسبه خواهد شد.

زمان عملکرد نیز همانطور که در بالا اشاره شد با توجه به سرعت تشخیص خطا و قطع کلیدهای اصلی و در نظر گرفتن رله های وصل مجدد تعیین می شود که غالبا به میزان ۱۰ ثانیه انتخاب می شود.

استاندارد و تست

در حال حاضر تنها استاندارد موجود در زمینه مقاومت اتصال زمین، استاندارد IEEE32-1972 می باشد که تحت عنوان:

IEEE Standard Requirements, Terminology & Test Procedure for Neutral Grounding Devices

به کلیه دستگاه های اتصال زمین مربوط می شود و بخش ۱۰ این استاندارد مشخصاً به مقاومت اتصال زمین پرداخته است.

با توجه به استاندارد یاد شده، تستهایی که روی مقاومت اتصال زمین انجام می شود عبارتست از:

۱. اندازه گیری مقاومت – طبق بخش ۴-۱-۱۰ استاندارد

۲. ازمایش دی الکتریک – طبق بخش ۲-۳-۱۰ استاندارد

این شرکت قادر است هر دو ازمایش فوق را در مجموعه آزمایشگاه فشار قوی خود راانجام دهد.

مشخصات فنی

۱.  شرایط محیطی

• دما: از ۱۵- درجه سانتیگراد تا ۶۰+ درجه سانتیگراد و دماهای خارج از این رنج می بایست در زمان استعلام توسط مشتری اعلام شود.

• ارتفاع: تا ارتفاع ۱۰۰۰ متر از سطح دریا در طراحی در نظر گرفته می شود و ارتفاعات بالاتر می بایست در زمان استعلام توسط مشتری اعلام گردد.

• درصد رطوبت: تا رطوبت ۱۰۰%

۲.  انواع المانها

• Wire Wound

مقاومت Wire Wound با هسته سفالی

مقاومت Wire Wound با هسته چینی (H.V)

• Spring

مقاومت نوع Spring

• Edge Wound   

مقاومت نوع Edge Wound

• Grid

مقاومت نوع Grid

• Ribbon Type

مقاومت Ribbon Type

• Casting Alloy

مقاومت Casting Alloy

۳.  تابلو

۱. مناسب برای محیط بیرونی یا فضای باز Outdoor یا فضای درونیIndoor

۲. درجه حفاظتی حداقل IP23 تا حداکثر IP55

۴.  ترمینالهای ورودی و خروجی 

۱. ترمینال های ورودی: از نوع مقره بوشینگ HV بوده که در داخل باکسی با درب قفل شو از درجه حفاظت IP54 نصب شده است. و استقرار گلند برنجی مناسب یا صفحه گلند آلومینیومی در قسمت زیرین باکس نیز در ساخت جعبه ترمینال لحاظ می گردد.

۲. ترمینال های خروجی: از نوع مقره بوشینگ LV بوده که در قسمت پایین دستگاه نصب می گردد.

۵.  لوازم جانبی

این لوازم برحسب سفارش در دستگاه نصب خواهد شد:

•   رله مانیتورینگ که با نصب این رله پیوستگی دستگاه و بروزEarth Fault قابل تشخیص خواهد بود.
•   کلید قطع و وصل (سکسیونر) در انواع دستی و موتوری
•   ترانس جریان و ترانس ولتاژ در صورت نیاز
•   ترموستات در مواقعی که از هیتر ترموستات سرخود استفاده نشود.
•   میکروسوئیچ