سیستم گراندینگ

سیستم گراندینگ

سیستم گراندینگ که این عنوان بیشتر در آمریکای شمالی بکار برده می شود و در سایر نقاط دنیا بنام سیستم ارتینگ شناخته می شود.وظیفه سیستم گراندینگ حفاظت از تجهیزات الکترونیکی می باشد و وظیفه سیستم ارتینگ یا سیستم ارت مهار کردن نشت ولتاژهای برق بکار برده می شود.

بررسی رفتار شبکه زمین در فرکانس های بالا

سیستم گراندینگ دارای دو وظیفه اصلی می باشد:

  1.  دفع جریان های خطا به زمین
  2.  ایجاد یک ولتاژ مبنا برای تمامی تجهیزات الکترونیکی و مخابراتی

بررسی ولتاژهای گذرا در سیستم گراندینگ

ولتاژهای گذرا (transient) ایجاد شده به علت اغتشاشاتی که به شبکه زمین از طریق هادی دیگر می رسد می تواند عاملی برای کارکرد ناصحیح و با آسیب رساندن دستگاه های حساس الکتریکی و مخابراتی مرتبط با زمین باشد.طراحی و آنالیزهای شبکه های زمین معمولا در فرکانس های پایین صورت می گیرد تا تخمین مقاومت ها و دیگر پارامترهای شبکه جهت دفع جریان بالا به درستی صورت گیرد.لیکن کارایی سیستم گراندینگ در فرکانس های بالا به جهت کاهش سطح ولتاژهای گذرا الزامی است.

این ولتاژهای گذرا در ترمینال های مرتبط با دستگاه های الکتریکی در مواقع توسط ضربات مختلف و مخصوصا صاعقه ظاهر می شود.با توجه به اهمیت قضیه، مدل کردن شبکه زمین با توجه به فرکانس و همچنین بررسی رفتار آن در برابر فرکانس های مختلف، در اینجا ابتدا یک سیستم گراندینگ ساده را مدنظر گرفته و سپس راه حل های موجود برای طراحی بهینه جهت کاهش ولتاژهای گذرا را معرفی می  کنیم.

یک ضربه جریان الکتریکی با زمان خیز کم که در برگیرنده فرکانس های بالایی است می تواند باعث تولید سطح ولتاژ گذرای بالای بین نقطه تحریک و نقطه خنثی زمین در زمان خیز خود ایجاد نماید.

رفتار پویا (دینامیک) یک سیستم زمین در قبال پالس های الکتریکی جریان بالا

تقریبا ثابت شده است که رفتار پویا (دینامیک) یک سیستم زمین در قبال پالس های الکتریکی جریان بالا به دو مورد زیر بستگی دارد :

  1. رفتار غیر خطی خاک  به خاطر یونیزاسیون آن در مجاورت الکترودهای زمین
  2. انتشار امواج الکترومغناطیس

معمولا از اثر انتشار امواج مغناطیسی در شبکه های زمین متمرکز، مثل میله های زمین عمودی و یا هادی های افقی کوتاه، قابل صرف نظر کردن است.

تقسیم بندی شبکه های متمرکز (concentrated grounding system)

در تقسیم بندی شبکه های متمرکز (concentrated grounding system) و یا گسترده معمولا ابعاد فیزیکی شبکه ملاک است در حالی که می بایستی ابعاد الکتریکی آن را در نظر گرفت. این بدان معنی است که ابعاد فیزیکی می بایستی با طول موج الکترومغناطیسی در خاک مقایسه شود. اگر ابعاد فیزیکی سیستم گراندینگ از یک دهم طول موج در خاک کمتر بود آنگاه از اثر انتشار امواج الکترومغناطیس صرف نظر می شود. به همین خاطر این طول موج ها می بایستی برای بالاترین فرکانس های ممکن در بررسی  رفتار گذرا سیستم مشخص شوند.

بررسی بالاترین فرکانس

بالاترین فرکانس مورد نظر در بررسی ترانزیت بستگی به محتوای فرکانسی جریان و یا ولتاژ ضربات الکتریکی دارد. یک اشتباه رایج این است که بالاترین فرکانس مورد نظر را از روی محتوای فرکانسی خود ضربه برآورد می کنند. این در حالی است که بالاترین فرکانس موجود در ضربه یک صاعقه معمول  در حدود چند صد کیلوهرتز است. در حالی که ولتاژ پاسخ به تحریک ضربه مذکور دارای فرکانس هایی در سطح چندین مگاهرتز است.از طرف دیگر، طول موج الکترومغناطیسی در خاک بستگی به مقاومت خاک دارد.

قوانین ساده برای بهبود رفتار سیستم گراندینگ در برابر فرکانس های بالا

سیستم گراندینگ از اجزای مختلفی تشکیل شده است از جمله عناصر فلزی مدفون در خاک و یا در فوندانسیون بتنی، الکترودهای زمین از جمله میله های زمین، هادی های افقی، حلقه زمین و ترکیبی از موارد مذکور. در سیستم زمین فاصله نقطه تخلیه تا دورترین جز سیستم را مشخصه ابعادی (characteristic dimension) سیستم گراندینگ تعریف می کنیم.

قانون اصلی در برابر فرکانس های بالا

قانون اصلی برای بهبود رفتار سیستم گراندینگ در برابر فرکانس های بالا کوچک نگاه داشتن مشخصه ابعاد سیستم را تا حد امکان می باشد. به طوری که تا حد امکان از الکترودهای کوچکتری برای تامین مقاومت مورد نیاز بهره بگیریم.انتخاب اول بهره گرفتن از الکترودهای کوتاهی است که خاصیت خازنی دارند. در صورتی که این امکان وجود نداشت آن گاه الکترودها با رفتار سلفی می بایستی انتخاب شوند که مشخصه طولی آن ها در حد امکان کمتر از طول بحرانی باشد یا به آن نزدیکتر باشد.

به کار بردن این قوانین منجر به یک قانون ساده و معروف می شود که چیدمان الکترودهای زمین بایستی به گونه ای باشد که تا حد امکان به مرکز سیستم نزدیک باشد. و از کار بردن الکترودها در کناره ها خودداری کرد.همچنین به طور کلی تا امکان می بایستی تعداد راه های عبور جریان از نقطه تخلیه را افزایش داد.

تمام قوانین ذکر شده به نوعی برگرفته از یک قانون می باشند. وضعیت فرکانس های بالا و ترانزیت ها با کم کردن طول و افزایش تعداد مسیرهای جریان از نقطه تخلیه تا زمین، از طریق الکترودهای زمین، بهبود می یابد.

مدل کردن سیستم های گراندینگ مجتمع و گسترده

یکی دیگر از جنبه های مدل کردن سیستم های گراندینگ پیچیدگی های ممکن آن هاست.برای مثال مدل سیستم زمین یک پست فشار قوی را در منطقه شهری در نظر بگیرید در جایی که افزایش پتانسیل زمین (GPR (Ground Potential Rise در هنگام خطای زمین می تواند باعث ایجاد ولتاژ خطرناکی بر روی تجهیزات مخابراتی مجاور و زمین شود. توجه به این نکته الزامی است که تنها تجهیزات پست مذکور از این ولتاژ زمین تاثیر نمی گیرند بلکه تمامی کابل های عمومی دیگر و از جمله تجهیزات اشتراک تلفن موجود در منطقه مذکور نیز به همان تاثیر می پذیرند و نیاز به حفاظت دارند.

در مواقعی که پست فشار قوی در مناطق غیر شهری واقع است مقدار پتانسیل زمین به طور شعاعی در فواصل دور از پست رو به کاهش محدود که این میزان کاهش بستگی به جنس و مقاومت خاک دارد. با این حال چنانچه پست فشار قوی درمناطق شهری باشد شبکه زمین ممکن است در تماس با شبکه کابل های فلزی بدون حفاظ باشد.

مقاله های مرتبط پیشنهادی  برای شما :

مقاله جامع اجرای چاه ارت

مقاله جامع پیاده سازی سیستم ارت

 

در صورت داشتن هرگونه سوال در مورد سیستم های گراندینگ و اجرای آن می توانید با متخصصان مجرب ما در شرکت مبتکران صنعت تماس حاصل بفرمایید.

در حال ارسال
نظرات کاربر
0 (0 رای)
در صورت تمایل، مطلب ما را در شبکه های اجتماعی خود به اشتراک بگذارید
ترک نظر