تاسیسات برقی فشارضعیف

🤔 چالش شماره ۳۸❓ آیا همبندی هم‌پتانسیل کننده سیستم حفاظت صاعقه در مفهوم،کارکرد و اجرا با همبندی هم‌پتانسیل کننده فشار ضعیف (همبندی هم‌پتانسیل کننده ساختمان فاقد سیستم حفاظت صاعقه) متفاوت است ؟

متن فوق از «دستورالعمل ارزیابی فنی سیستم های اتصال زمین» از انتشارات مرکز تحقیقات و تعلیمات حفاظت فنی و بهداشت کار است (این مرکز متولی امور مربوط به مشاوران ایمنی است و در واقع این دستورالعمل، آیین کار مشاورین ایمنی برق است که وظیفه مشاوره،بررسی،نظارت و تایید ایمنی برق را در کارگاههای مشمول قانون کار بر عهده دارند). نکته ای که وجود دارد این است که جدول فوق از استاندارد BS 7671 گرفته شده و با مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان که بر اساس الزامات IEC60364 تدوین شده همخوانی ندارد! (قبلاً در این مورد و وجود اختلاف بین استانداردهای BS و IEC در این مبحث در دست‌نوشته ای صحبت کردیم) متاسفانه از این نوع مغایرت ها که در تضاد با اسناد و قوانین بالادستی هستند در دستورالعمل های این چنینی فراوان دیده می شود. ( به دلیل آن کاری نداریم😒) علی ایحال لازم و ضروری است که سازمانها،مراکز و ... قبل از انتشار دستورالعمل ها و آیین نامه ها توجه به مقررات ملی و استانداردهای ملی را در اولویت قرار دهند.

متن فوق از «دستورالعمل ارزیابی فنی سیستم های اتصال زمین» از انتشارات مرکز تحقیقات و تعلیمات حفاظت فنی و بهداشت کار است (این مرکز متولی امور مربوط به مشاوران ایمنی است و در واقع این دستورالعمل، آیین کار مشاورین ایمنی برق است که وظیفه مشاوره،بررسی،نظارت و تایید ایمنی برق را در کارگاههای مشمول قانون کار بر عهده دارند). نکته ای که وجود دارد این است که جدول فوق از استاندارد BS 7671 گرفته شده و با مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان که بر اساس الزامات IEC60364 تدوین شده همخوانی ندارد! (قبلاً در این مورد و وجود اختلاف بین استانداردهای BS و IEC در این مبحث در دست‌نوشته ای صحبت کردیم) متاسفانه از این نوع مغایرت ها که در تضاد با اسناد و قوانین بالادستی هستند در دستورالعمل های این چنینی فراوان دیده می شود. ( به دلیل آن کاری نداریم😒) علی ایحال لازم و ضروری است که سازمانها،مراکز و ... قبل از انتشار دستورالعمل ها و آیین نامه ها توجه به مقررات ملی و استانداردهای ملی را در اولویت قرار دهند.

بیشتر صاعقه ها (ابر به زمین) توسط یک کانال پیشرو که از ابر آغاز شده و به سمت پایین حرکت می کند شروع می شوند. تا قبل از رواج ساختمانهای بلند مرتبه صاعقه های بالارونده (از زمین به ابر) چندان معمول و شناخته شده نبودند ولی اکنون تصاویر زیادی از این نوع صاعقه وجود دارد و تحقیقات زیادی در این مورد انجام شده است (مانند تصویر فوق از برج ایفل که احتمالاً اولین تصویر ثبت شده از صاعقه بالارونده می باشد)

👌 بدانیم زمانی که فرد در معرض برخورد مستقیم صاعقه قرار میگیرید جریان ایمپالسی که از بدن فرد عبور میکند از مقدار کم در زمانی حدود ۵۰ میکروثانیه به حداکثر رسیده و سپس در حدود ۲۰۰ میکروثانیه صفر می شود. بدن در این وضعیت مانند یک مقاومت عمل میکند و در نتیجه اختلاف پتانسیلی بین محل برخورد صاعقه (احتمالا سر) و محل خروج جریان از بدن (احتمالا پاها) بوجود می آید. زمانی که این اختلاف پتانسیل به مقدار حدی مشخصی می رسد منجر به جاری شدن جریان خزشی از روی پوست فرد می شود.از آنجا که امپدانس این مسیر خزشی به مراتب کمتر از امپدانس داخلی بدن است لذا مقدار زیادی از جریان صاعقه از این طریق تخلیه می شود (در واقع باعث میشود جریان عبوری از بدن کمتر باشد). این پدیده با عنوان تخلیه سطحی شناخته میشود. جالب است بدانیم ولتاژ لازم جهت آغاز پدیده تخلیه سطحی به عوامل زیادی مانند پوشش فرد بستگی دارد. به همراه داشتن اشیا فلزی می تواند باعث کاهش ولتاژ لازم جهت آغاز تخلیه سطحی شده و در واقع باعث شود جریان کمتری از اندام حیاتی فرد عبور کند (مثلاً به همراه داشتن گردنبند ممکن است در این مواقع باعث نجات جان فرد شود 😜)

👌 بدانیم قبلاً در مورد طول موثر الکترود زمین در بحث طرح شبکه زمین سیستمهای حفاظت صاعقه و جریانهای گذرای صاعقه صحبت کردیم. به طور خلاصه موضوع این است که در الکترود افقی افزایش طول الکترود از حدی مشخص باعث نمی شود که امپدانس زمین کاهش یابد. به این مقدار حدی از طول الکترود زمین طول موثر گفته میشود. در شکل فوق امپدانس زمین یک الکترود افقی که در خاکی با مقاومت ویژه ۱۰۰۰ اهم متر و در عمق نیم متری نصب شده است نشان داده شده. همانطور که ملاحظه می‌شود مطابق تعریف طول موثر این الکترود اندکی بیش از ۴۰ متر است. اهمیت موضوع در این است که چنانچه طول الکترود را بیش از این مقدار انتخاب کنیم عملا پول خود را هدر داده ایم! اگر لازم باشد طول الکترود زمین یک سیستم حفاظت صاعقه بیش از مقدار طول موثر الکترود باشد به ناچار باید از چند الکترود افقی با طولهای کمتر از طول موثر به جای یک الکترود طویل استفاده کنیم.

👌 بدانیم استفاده از حلقه کنترل پتانسیل در تابلوهای برق نصب شده در فضاهای بیرونی (خارج از حوزه همبندی ساختمانها) علی الخصوص در سیستم نیروی TN ضروری است.( آیا رعایت می شود؟ آیا تابلوهای شرکت توزیع نصب شده در خیابانها مجهز به حلقه کنترل پتانسیل هستند؟ تابلوهای نصب شده در فضای سبز و پارکها چطور؟...). در شکل و متن فوق نکاتی در مورد حلقه کنترل پتانسیل (grading ring) ارایه شده است. ( البته در منابع مختلف ممکن است عمق نصب و فاصله این رینگ از هر سمت بدنه تابلو اندکی متفاوت باشد.)

👌 بدانیم در انتخاب سیستم نیروی روشنایی خارجی(محوطه ها،پارکها،خیابانها و ...) باید مد نظر باشد که اگرچه سیستم پیشنهادی TN است ولی باید نکاتی را رعایت کرد. برای نمونه به حالت خاصی که پیش می آید و بسیار محتمل نیز هست اشاره میکنیم. در نزدیکی یک پست توزیع که الکترودهای حفاظتی و ایمنی مجزا و مستقل از هم دارد باید در انتخاب سیستم نیروی روشنایی خارجی و پایه چراغها احتیاط شود. برای اجرای سیستم TN در این تاسیسات حداقل فاصله ۸ متری (ترجیحاً همان فاصله ۲۰ متر-بنا به توصیه استانداردهای شرکتهای توزیع برق بریتانیا) باید بین الکترود زمین حفاظتی پست و فونداسیون و الکترود زمین پایه چراغها رعایت گردد و اگر امکان پذیر نباشد لازم است برای روشنایی خارجی سیستم نیروی TT با حفاظت‌های مناسب آن اجرا گردد. دلیل آن هم واضح است چرا که اگر نتوانیم استقلال یک الکترود زمین را از الکترود حفاظتی پست توزیع تضمین کنیم مجاز به وصل آن الکترود زمین به هادی PEN شبکه و سایر الکترودهای زمین ایمنی نیستیم.

👌 بدانیم در نمودار های فوق اضافه ولتاژهای گذرای سمت اولیه و همچنین منتقل شده به ثانویه یک ترانسفورماتور توزیع (MV/LV) در اثر برخورد صاعقه به نزدیکی خط فشار متوسط در هر دو حالت وجود و عدم وجود برقگیر (در سمت فشار متوسط ترانسفورماتور و در نزدیکی آن) نشان داده شده است.( نمودار (a) ولتاژ القا شده در سمت MV و نمودار (b) ولتاژ انتقالی به سمت LV است) همانطور که مشاهده میشود دامنه اضافه ولتاژ در سمت فشار ضعیف به مراتب کمتر از سمت فشار متوسط است. وجود برقگیر در سمت اولیه ترانسفورماتور باعث میشود مقدار زیادی از جریان گذرا به سمت الکترود زمین جاری شود و در نتیجه اضافه ولتاژ گذرای کمتری بین فاز و نول ایجاد شود. وجود برقگیر در سمت اولیه ترانسفورماتور در کاهش ولتاژ گذرا در سمت فشار متوسط نقش مهمی داشته که باعث می شود ترانسفورماتور محافظت شود لیکن در فشار ضعیف و حفاظت بارها چندان تاثیری ندارد، لذا با این توجیه که پست ترانسفورماتور تغذیه کننده ساختمان دارای برقگیر است نمی توان از نصب SPD ها در سمت فشار ضعیف چشم پوشی نمود.

پست توزیع گرم/سرد (hot/cold site) همه پستهای توزیع تحت شرایط خطای فشار متوسط (MV Fault) افزایش پتانسیل را تجربه خواهند کرد (EPR)، اگر این افزایش ولتاژ زمین (EPR) بیش از ۴۳۰ ولت باشد آنگاه آن پست گرم (Hot site) است و در غیر اینصورت ..... سوال: معیار تصمیم گیری جهت استفاده از ارتینگ مشترک حفاظتی و ایمنی یا ارتهای مجزا و مستقل ایمنی و حفاظتی در یک پست توزیع چیست؟!

مقاومت ویژه خاک به ترکیب و میزان رطوبت آن بستگی دارد. مقاومت خاک اطراف الکترود زمین تاثیر قابل توجهی بر مقاومت زمین دارد. چنانچه به دلیل تزریق جریان بسیار زیاد ایمپالسی (جریان گذرای صاعقه) به الکترود زمین ولتاژ آن به اندازه کافی افزایش یابد خاک اطراف الکترود یونیزه میشود. تاثیر این پدیده به اینصورت است که شعاع موثر الکترود افزایش می یابد و در نتیجه امپدانس الکترود کاهش می یابد. در نمودار فوق تفاوت بین مقاومت dc یک الکترود و امپدانس آن پس از پدیده یونیزاسیون نشان داده شده که تفاوت آنها می تواند بین 20 تا 80 درصد باشد! یونیزاسیون نقش مهمی در کاهش امپدانس الکترود زمین و محدود نمودن افزایش پتانسیل آن در زمان تخلیه جریانهای گذرا صاعقه دارد.

🧐 سوال (۷)❓ میدانیم در استاندارد IEC 62305 توصیه شده مقاومت سیستم زمین برای سیستم حفاظت صاعقه ساختمان کمتر از ۱۰ اهم باشد. یک متخصص! به کارفرمای خود توصیه کرده برای حفاظت تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی داخل ساختمان در برابر اضافه ولتاژها و جریانهای گذرا، مقاومت الکترودهای زمین سیستم حفاظت صاعقه باید کمتر از ۱ اهم باشد! سوال : آیا می توان با کاهش هرچه بیشتر مقاومت زمین این ساختمان (مثلاً کاهش تا حد ۱ اهم) نسبت به حفاظت بهتر تجهیزات الکتریکی در برابر گذراها مطمئن بود؟! در واقع می توان این نتیجه را گرفت که هر چه مقاومت زمین ساختمان کمتر باشد احتمال آسیب به تجهیزات نیز کمتر است؟🤔 «لطفاً در پاسخ مشارکت کنید»

Q : Is clean earth the same as functional earth? (The term “clean earth” is no longer used in IEC, CENELEC and British Standards.) A : Functional earth provides earthing for functional reasons (for example signal reference, or EMC). How functional earthing is arranged depends on the issues you might want to mitigate. Protective and functional earth can be provided via the same conductor(s) - this is termed combined protective and functional earthing. BS IEC 61000-5-2 and BS EN 50310 provide further information.

یک روش جهت کاهش مخاطرات PEN fault استفاده از ترانس ایزوله جهت تغذیه بارهای الکتریکی خارج از حوزه همبندی ساختمان است

سیستم TT موضعی برای تغذیه بار خارج از حوزه همبندی ساختمان (یک روش جهت کاهش مخاطرات PEN fault )