سیستم ارت ( اتصال به زمین ) قسمت سوم :

اما مقاله امروز ، جونم براتون بگه که امروز می خوام در مورد خاکی که الکترود را در ان نصب می کنیم براتون صحبت کنم . مقاومت ویژه خاک در درجه اول به جنس ان و سپس رطوبت و دما بستگی دارد . از انجائیکه مقاومت ویژه خاک طبیعتی الکترولیتی دارد بنابراین مقدار رطوبت و نمک های حل شده در اب ان در مقاومت ویژه تاثیر فراوان دارند . اهمیت دمای خاک بر مقاومت ویژه ان تاثیر فراوان دارد . اهمیت دمای خاک برمقاومت ویژه ان بیشتر به خاطر دمای انجماد ان است لذا الکترود را باید در عمقی که سرمای انجماد نتواند به ان نفوذ کند نصب کرد بنابراین می بایست یک متر اول عمق الکترود در مقاومت ان به حساب اورده نشود . ترتیب اولویت محل نصب الکترود به این صورت است : 1- زمین باتلاقی 2- زمین رسی 3- زمین ماسه ای 4- زمین شنی 5- شن تر یا نم ناک . اما زمین هایی که باید از احداث الکترود در انها خود داری کرد عبارتند از : 1- زمین های خشک 2- زمین های ماسه ای وشنی 3- زمین های دارای انواع سنگ های سخت مثل گرانیت . در بعضی موارد برای کم کردن مقاومت اتصال به زمین ممکن است لازم باشد اقدام به اماده سازی خاک شود . اماده سازی خاک بااستفاده از مواد شیمیایی انجام می شود . بهترین نمونه از این نوع اماده سازی عبارتند از : 1- بنتونیت 2- بتن 3- روش سنتی با استفاده از مخلوطی از نمک و ذغال . ایرادی که به روش سوم وارد است این است که دو سال بیشترجواب نمی دهد و بعد از دو سال اگر چاله را بالا بریزیم اثری از الکترود نیست . در پایان منتظر مقاله فردا باشید چراکه می خواهم در مورد چگونگی نصب الکترود در زمین باریتان صحبت کنم .                                                     ارش کاویانی

سیستم ارت ( اتصال به زمین ) قسمت دوم :

همانطور که در مقاله دیروز اشاره شد مقاومت یک الکترود زمین مقاومت ان نسبت به جرم کلی زمین   (general mass of earth) می باشد . البته لازم به ذکر است که برای اندازه گیری مقاومت یک جسم نیاز به دو نقطه از ان داریم در صورتیکه الکترود زمین تنها یک نقطه از ان در دسترس است لذا سوال این است که مقاومت الکترود زمین را چگونه اندازه گیری می کنند ؟ این مقاومت توسط دستگاه ارت سنج اندازه گیری می شود . ارت سنج ها در دو نوع سه سیمه و چهارسیمه می باشند . نوع سه سیمه فقط مقاومت الکترود را اندازه گیری می کند ولی نوع دوم یعنی چهارسیمه علاوه بر اندازه گیری مقاومت الکترود ، مقاومت مخصوص خاک رانیز اندازه می گیرد . اما روش اندازه گیری مقاومت الکترود در روش سه سیمه به این شکل است که از دو الکترود کمکی برای این ازمایش استفاده می شود که یکی از انها در فاصله ای مشخص کوبیده می شود و الکترود دوم در نقاط مختلف کوبیده می شود که به ترتیب به انها الکترود ثابت و متحرک گفته می شود ابتدا الکترود متحرک را چسبیده به الکترود ثابت در زمین می کوبیم و توسط یک اهم متر مقاومت مجموعه دو الکترود را اندازه می گیریم سپس مرتبا الکترود متحرک را در فواصل دورتر از الکترود ثابت در زمین می کوبیم و هر بار مقاومت مجموعه الکترود را توسط اهم متر اندازه گیری می کنیم . در اولین نقطه که دو الکترود چسبیده به هم اند مقاومتی که اهم متر از مجموعه الکترود اندازه می گیرد برابر صفر است سپس با افزایش فاصله مقاومت افزایش می یابد و سپس رفته رفته با افزایش فاصله این مقدار به قدری کم می شود که می توان ان رانزدیک صفر فرض نمود . بیشترین افت ولتاژ در محدوده ای از خاک که شعاع ان نزدیک دو متر است وجود دارد سطح مقطع هادی در این محدوده کوچکتراز همه است لذا با دور شدن باز هم بیشتر از الکترود مقاومت ان خیلی کم و سطح مقطع ان افزایش می یابد . نکته قابل ذکر این ازمایش ان است که زمین محل ازمون یک دست و کاملا همگن فرض می شود .                                                                                                                 ارش کاویانی

سعی براین دارم که در طی یک سری مقالات که روزانه (هر روز یک مقاله) روی وبلاگمان قرار می دهم به معرفی کامل یک سیستم اتصال به زمین و تمامی جزئیات ان بپردازم . بنابراین از علاقه مندان خواستارم که این مقالات را مطالعه و نظر خود رادر مورد ان بیان نمایند .

سیستم ارت ( اتصال به زمین ) قسمت اول :

درواقع همانطور که میدانید با شنیدن واژه ارت تصوری که در ذهن هر کس ایجاد می شود تامین ایمنی در برابر خطرات ناشی از برق گرفتگی برای انسان یا حیوان و همچنین جلوگیری از اسیب دیدن تاسیسات الکتریکی می باشد بنابراین با این تفاسیر می توان تقسیم بندی یک سیستم ارت رابه دو نوع الکتریکی ( برای انسان و حیوان ) و حفاظتی ( برای تاسیسات الکتریکی ) بیان نمود . لذا وجود یک سیستم اتصال به زمین در سیستم های الکتریکی اجتناب ناپذیر است .البته نکته قابل توجه ان است ک مقصود از اتصال به زمین ، اتصال به جرم کلی زمین است . که این اتصال ممکن است مستقیم یا از طریق نوعی امپدانس انجام گیرد . در احداث اتصال به زمین یا الکترود زمین باید مقاومت الکترود زمین تا حد امکان کم باشد تا امکان عبور جریان بیشتری از ان باشد . و از طرفی باید توانایی عبور جریان های اتصال به زمین را در مدت برقراری این حریان ها داشته باشد . لذا ایتم هایی که باید مورد توجه قرار گیرد عبارتند از : 1- جنس ، مقاومت ویژه ، دما و رطوبت خاکی که الکترود در ان مدفون می شود 2- جنس ، اندازه و نحوه نصب الکترود زمین 3- نحوه انجام اتصالات به الکترود زمین 4- چگالی جریان در سطح الکترود در تماس با خاک 5- پتانسیل بر روی سطح زمین در اطراف الکترود .                                                         ارش کاویانی

تعاریفی کلی از تولید؛انتقال و توزیع برق:

1.تولید:

تولید انرژی الکتریکی فرآیندی است که درطول آن دیگر شکل‌های انرژی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شوند.   که رایج ترین آن تبدیل انرزی مکانیکی به  انرژی الکتریکی  است. از تبدیل الکترومکانیکی معمولا در مواردی استفاده می‌شود که منبع انرژی زغال سنگ (نیروگاه سوخت فسیلی), نفت, گاز طبیعی, اورانیوم(انرژی هسته‌ای), جریان آب یا جریان باد باشد و در تمام این موارد به جز انرژی بادی برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی از ژنراتورهای سنکرون AC     که به توربین بخار, گازی یا آبی متصل هستند استفاده می‌شود.

 2.انتقال:

شاخه انتقال شامل جابجایی توان در طول مسیرهای معمولاطولانی می?شود. این مسیر طولانی, فاصله محل تولید تا نزدیکی محل مصرف است. انتقال معمولاً طوری صورت می?پذیرد که ولتاژ در طول خطوط انتقال از ولتاژ محل مصرف کننده یا تولید کننده بیشتر باشد. شاخه انتقال همچنین شامل اتصال شبکه?های برق?رسانی مختلف با سیستم?های متفاوت, بین چند شرکت تولیدکننده برق, چند استان یا چند کشور می شود.

3.توزیع:

توزیع انرژی الکتریکی در واقع دریافت برق از شبکه انتقال و رساندن آن به مصرف کننده?هاست. تبدیل ولتاژ وارد شده به سیستم توزیع به ولتاژ مورد نیاز مصرف کننده?ها نیز در حوزه توزیع برق قرار می?گیرد.

بریکرها

نوعی کلید که توانایی قطع جریان برق تحت شرایط اتصالی را دارد. این کلید در ردیف ولتاژی فشار متوسط و فشار قوی، بریکر نامیده می‌شود.

مقایسه بریکرها و سکسیونرهای قابل قطع زیر بار

1. در بریکرها کنتاکها در یک محفظه موسوم به محفظه احتراق قرار دارند و غیر قابل رؤیت هستند.

2. قطع و وصل کنتاکهای سکسیونر در هوای آزاد انجام میگیرد و در حالت باز از هوای آزاد بین کنتاکها بعنوان عایق استفاده میشود در صورتیکه در بریکرها قطع و وصل کنتتاکها در محفظه احتراق صورت گرفته و از عایقهای دیگری جهت عایق بین کنتاکها استفاده میشود

3. جهت خاموش کردن جرقه از مواد خاموش کننده استفاده میشود. این مواد ممکن است در بعضی از کلیدها با عایق کلید یکسان باشد و با به حرکت در آمدن آن جرقه خاموش و ز محفظه احتراق خارج شود.

 4. قدرت قطع بریکرها بسیار بالاتر از سکسونرهای قابل قطع زیر بارند

 5. بریکروسیله ای مطمئن و ایمنی تر است.

سکسیونرهای ارت

سکسیونرهای ارت از نوع سکسیونرهای غیر قابل قطع تحت بار میباشندکه بمنظور زمین کردن تجهیرات یا شبکه از آنها استفاده میشود و نصب این سکسیونرها و کاربرد آنها به لحاظ ایمنی پرسنل بسیار حائز اهمیت است و باید در پستهای برق بر اساس طرح در نقاطی که نصب آنها ضروریست تعبیه و بر اساس دستورالعملهای مربوطه رفتارشود.

بریکرها ( کلیدهای قدرت)

برای انتخاب کلید قدرت باید به نکات زیر توجه کرد:

1. ولتاژ نامی کلید که برابر ولتاژ شبکه است .

2.  جریان نامی که مساوی یا بزرگترین جریان کار معمولی شبکه است.

3.  قدرت نامی یا قدرت قطع کلید که برحسبMVA      بیان میشود.

4. سرعت عمل ( زمان قطع) کلید که به مدت زمانی گفته می شود که پس از صدور فرمان الکتریکی قطع، قطع کننده بطور کامل باز شود و بر حسب سیکل بیان میشود.

 بریکرها در ظرفیتهای مختلف از 700 کیلو ولت آمپر تا چندین مگا ولت آمپر وجود دارند بریکرهای بالای 250مگاولت آمپر قابلیت قطع دستی ندارند. یک بریکر باید بتواند جلوی عبور جریان غیر مجاز

( جریان خطا) را در دو تا پنج سیکل بعد از دریافت فرمان قطع بریکر بگیرد. روشهای زیادی برای خاموش کردن جرقه بکار میرود از جمله استفاده از هوای فشرده، روغن، گازهای عایق می باشد.

بریکرهای هوا فشرده

این بریکرها در ولتاژهای 11و20و33 کیلو ولت کاربرد دارند و از ظرفیت قطع بالایی برخوردارند بطوریکه در یک یادو سیکل اول عمل کرده و جریان را قطع می کنند. طریقه کارشان بدین صورت است که هنگام باز شدن کنتاکتها هوای فشرده تا Psi 800     بین کنتاکتها دمیده میشود .دمیدن هوای فشرده طول جرقه را زیاد کرده و آنرا خنک می کند . در این مکانیزم باز شدن کنتاکتها از طریق نیروی فنرهای قوی موجود در بریکر انجام میشود. در ایستگاههای بزرگ اتاقکی جهت تامین هوای فشرده در نظر گرفته شده که در آن کپسولهای هوای فشرده آماده و یک دیزل ژنراتور جهت تولید هوای فشرده در نظر گرفته شده است.

بریکرهای خلاء:

میدانیم که جرقه در کلیدها بعلت یونیزه شدن عایق بین کنتاکها ایجاد میشود. حال اگر کنتاکها را در داخل یک محفظه خلاء قرار دهیم بعلت نبودن محیط هادی یونیزایسون اتفاق نیفتاده و جرقه ایجاد نخواهد شد. اساس کار این کلیدها بر این فرضیه استوار است.در این کلید یک استوانه خلا وجود دارد که کنتاکها در داخل آن قرار دارند. هرچند بعلت نبودن محیط هادی جرقه صورت نمیگیرد ولی در لحظه قطع در اثر حرارت زیاد کنتاکتهاو تبخیر سطحی و ذوب کنتاکتها بخار مس در فضای بین کنتاکتها جمع شده و یک محیط هادی را بوجود میآورد که باعث بروز جرقه مختصری میگردد لیکن جرقه با صفر شدن جریان عبوری قطع میشود . با قطع جریان بخارهای مس مجدداً بصورت مس درآمده و تعدادی از آن روی سطح کنتاکتها و بقیه در ته کپسول خلا رسوب میکنند. کلیدهای خلاء دارای عمر زیادی هستند و احتیاج به سرویس زیادی ندارند. کپسول خلا این کلیدها قابل تعمیر نیستند و کنتاکتهای آنها بعد از مدتی خورده میشوند لذا پس از یک مدت کارکرد معین باید کپسول با کنتاکتها تعویض شوند. این بریکرها در ولتاژهای 11 و 20 و 33 کیلو ولت می توانند استفاده شوند. بریکرهای روغنی: در این بریکرها از روغن بعنوان محیط واسط خاموش کننده جرقه استفاده می کنند .روغن استحکام دی الکتریکی خیلی بالاتری نسبت به هوا دارد وقتی کنتاکتها درون روغن باز میشوند جرقه موجب میگردد که گاز تجزیه شده و با یان عمل انرژی جرقه جذب شود یکی از محصولات این تجزیه هیدروژن است که ظرفیت گرمایی بیشتری نسبت به هوا دارد و برای استفاده بعنوان محیط واسط خنک کننده نسبت به هوا برتری دارد اگر اکسسیزن وجود نداشته باشد هیدروژن منفجر نمیشود . از این بریکرها در ولتاژهای 11و20و33 کیلو ولت می توان استفاده کرد. مکانیسم راه اندازی کنتاکها توسط فنرهای خیلی قوی صورت میگیرد . فشار به هوای متراکمی که این فنرها را برای عمل کردن فشرده می کند حدود Psi 500     می باشد.

بریکرهای هگزا فلوئورید گوگرد (SF6    )

در این بریکرها گازSF6     یک محیط واسط خاموش کننده متداول برای کاربردهای فشار قوی و فوق فشار قوی ( بالای 400 کیلو ولت ) می باشد .در این کلیدها عایق جدا کننده هادیها از بدنه چینی میباشد. استقامت الکتریکیSF6     سه برابر استقامت الکتریکی هوا است طراحیSF6     بریکرهای اغلب بصورت مخازنی است که روی مقره ها قرار می گیرند .طریقه خاموش کردن جرقه بدین صورت است که هنگام جدا شدن کنتاکها و با حرکت کنتاکت متحرک که بصورت سیلندر ساخته شده است ابتدا گازSF6     در داخل سیلندر و در فضایی که توسط یک پیستون ثابت محبوس است متراکم شده و سپس با جدا شدن کنتاکت جرقه و بمجرد بروز جرقه گاز SF6     به طرف جرقه دمیده شده و آنرا خاموش میکند.این بریکرها دارای ظرفیت قطع بالایی هستند.این کلیدها بخاطر گرانی گازSF6     در خطوط فشارمتوسط کمتراستفاده میشوند. البنه باید توجه داشت که بریکرهای SF6در جاهایی که دمای هوای آنها در زمستان به 35- درجه سانتیگراد می رسد نباید استفاده کرد چون این گاز SF6  در این دما به مایع تبدیل شده و بریکر قابلیت خود را از دست میدهد.بدلیل اینکه این گاز بصورت پرفشار در مخزن کلید نگه داری میشود در نتیجه نشت گاز SF6 زیادی دارد و همیشه باید گاز آنها مورد بررسی قرار گیرد . گاز Sf6 دارای خواصی بشرح زیر میباشد:

 1. عنصریست پایدار وبا میل ترکیبی بسیار کم

2. دارای ضریب عایقی الکتریکی بسیار بالا.

 3. داری قابلیت جذب حرارت بسیار زیاد.

 4. گازی غیر سمی غیراشتعال بی رنگ و بی بو و سنگین تر از هوا است .

مکانیزم عمل کلیدهای فشار قوی

منظور از مکانیزم عمل (Operating Mechanizm ( یک کلید قسمتی است که فرمان قطع و وصل را به کلید صادر میکند. مسلم است که برای قطع و وصل کنتاکتهایک نیرو لازم است. این نیرو امروزه به سه صورت زیر تامین میشود:

 1. مکانیزم عمل فنری : در این مکانیزم انرژی مورد نیاز بوسیله فنر تامین میشود.

 2. مکانیسم عمل پنوماتیک( Penumatic ) : در مکانیسم عمل پنوماتیک انرژی مورد نیاز قطع و وصل کنتاکتها توسط هوای فشرده شده ایجاد میشود در این مکانیزم احتیاج به مخزن هوای فشرده میباشد .معمولا در کلیدهای هوای فشرده از این مکانیزم استفاده میشود .

 3. مکانیزم عمل هیدرولیک : در این مکانیزم که در آن از انرژی حرکت سیالات مانند روغن هیدرولیک تحت فشار استفاده میشود.

<>

مژده به ان دسته از دوستداران وبلاگ ما که انتظار مقاله ای تفصیلی درمورد ترانس خشک بودند. نخستین نمونه از این ترانسفورماتور اکنون در نیروگاه هیدروالکتریک lotte force   واقع در مرکز سوئد نصب شده که انتظار می رود به دلیل نیاز روز افزون صنعت به ترانس هایی که از ایمنی بیشتری برخوردار باشند با استقبال فراوانی روبه رو گردد. دراین ترانس ها به جای هادی مسی دارای عایق کاغذی از کابل با عایق xlpe استفاده می شود .(امیدوارم که مقاله ای درمورد کابل های xlpe که قبلا روی وبلاگ گذاشته بودم را خوانده باشید . ) همانطور که از معادلات ماکسول متوجه می شویم هادی های سیلندری توزیع میدان الکتریکی متقارنی دارند لذا امکان ساخت ژنراتوری را به ما می دهد که برق را باسطح ولتاژ شبکه تولید کند در حالیکه نیازی به ترانسفورماتور افزاینده نباشد . لذا تلفات الکتریکی به میزان 30درصد کاهش می یابد . این نوع ترانس برای اولین بار به صورت آزمایشی با ظرفیت 10 مگاولت امپر طراحی و ساخته شد (در کشور سوئد ) . البته اکنون در سطوح ولتاژی 36 تا 145 کیلو ولت و ظرفیت تا150 مگاولت امپر موجود است . از ویژگی های این ترانس می توان به این موارد اشاره کرد : 1- به روغن برای خنک کردن و به عنوان عایق الکتریکی نیاز ندارد . 2- از انجائیکه درون ان روغن وجود ندارد خطر الودگی محیط زیست کم می شود . 3- امکان نصب ان درنقاط شهری وجاهای حساس فراهم می شود چراکه درنبود روغن امکان کنترل میدان های الکتریکی فراهم می اید . 4- نصب ان اسان تر است چرا که دیگر نیاز به تانک روغن ، ترمومتر روغن و تجهیزاتی از این قبیل نمی باشد . 5- عامل خنک کردن ترانس هوا می باشد و چون هوا مرتبا تعویض و جابه جا می شود خنک کردن این نوع ترانس مشکلی را درمقابل خود ندارد .