مقاومت اتصال زمین (NGR)

در طراحی شبکه های برقی صنعتی روشهای مختلفی برای زمین کردن الکتریکی وجود دارد. اما یکی از متداول ترین این روشها، با توجه به مزایای مناسبی که در شبکه ها ایجاد می کند، سیستم اتصال به زمین با استفاده از یک مقاومت می باشد که این تجهیز با نام مقاومت اتصال زمین (Neutral Grounding Resistor) شناخته می شود.


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 مقادير NGR به محاسبات شبكه مربوط مي باشد كه در آن موارد ذيل در نظر گرفته مي شود:

۱. حداكثر زمان قطع كليدهاي شبكه با توجه به ناحيه بندي و تنظيم رله های Earth Fault و وجود رله های وصل مجدد که غالبا، این زمان در حد ۱۰ ثانیه در نظر گرفته می شود

۲. دياگرام تك خطي شبكه با لحاظ شدن رنج CT ها

۳. اطلاعات كامل از ضعيف ترين عضو شبكه از نظر تحمل جريان اتصال كوتاه

۴. ميزان جريان اتصال كوتاه سه فاز متقارن

۵. حداكثر جريان خطای مجاز شبكه

 

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 كوتاه تكفاز، مولفه اهمی جريان خطاي تكفاز از مجموع مولفه های خازنی جريان سه فاز كمتر نشده و تقریبا سه برابر بیشترباشد (اکثر طراح ها اختلاف سه برابری را در محاسبه لحاظ می کنند).

 IR=U/R    ·IC=U/XC     ·XC=۱/WC     ·∑IC=۳U/WC·

 C مي تواند ظرفيت خازني ايجاد شده بين سيم پيچ هاي ترانسفورمر و زمين، كابلهاي خروجي ترانس تا سوئيچ گير، فيدرهاي خروجي سوئيچ گير و… باشد كه در شبكه هاي مختلف متفاوت است. بعنوان نمونه مجموع ظرفيت خازني موجود در يكي از پروژه هاي انجام شده توسط اين شركت در پست ۶۳/۲۰ کیلو ولت، ۲/۸۷۳ ميكرو فاراد بوده است.

I≥ ∑IC => U/R≥3U/WC     · R≤1/3WC∑

و از طرفي R=VPhase ‎/ ILimited كه اين مقدار در صورتي قابل قبول است كه در شرط فوق صدق نمايد. 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 زمينه مقاومت اتصال زمين، استاندارد IEEE32-1972 مي باشد كه تحت عنوان:

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

به كليه دستگاه هاي اتصال زمين مربوط مي شود و بخش ۱۰ اين استاندارد مشخصاً به مقاومت اتصال زمين پرداخته است.

با توجه به استاندارد ياد شده، تستهايي كه روي مقاومت اتصال زمين انجام مي شود عبارتست از:

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

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

اين شركت 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

 

 

 

همه ی محصولات