چه چیزی باعث می‌شود رشته زمیندهی در زمین‌کاری مؤثر باشد؟

نقش رشته زمیندهی در سیستم‌های برق

هدایت‌پذیری و پراکنده‌سازی جریان

رسانایی در سیم‌های زمینی اهمیت دارد. مواد رسانا با مقدار رسانایی بالا، سطح قابل توجهی از جریان را برای پخش به خود می‌گیرند و جریان غیرمورد نظر را به صورت امن از سیستم‌ها بیرون می‌کشند. این ویژگی برای تضمین امنیت در برابر تهدیدات الکتریکی در سیستم‌های زمیندهی ضروری است. زمیندهی مناسب بسیاری از موقعیت‌های خطرناک، مانند شوک الکتریکی و آتش‌سوزی را کاهش می‌دهد و به امنیت کلی اضافه می‌کند. مواد زمیندهی؛ به عنوان مثال، روش‌های امنیت الکتریکی معمولاً نیاز به امتیازهای خاصی از رسانایی برای مواد زمیندهی دارند تا ریسک‌ها را کاهش دهند. اگر به استانداردهایی که تعیین کرده‌ایم پایبند باشیم، می‌توانیم سیستم‌های زمیندهی بهتری ایجاد کنیم که در پخش جریان‌های نامطلوب مؤثرتر عمل کنند.

연결 کردن ترانسفورماتورهای قدرت به زمین

وصل کردن ترانسفورماتورهای قدرت وظیفه ای ضروری است که ایمنی و کارایی را در یک عملیات تضمین می کند. سیم های زمین دهی نقش مهمی در آن اتصال ایفا می کنند، مسیر مناسبی برای برق های اضافی فراهم می کنند و همچنین در جلوگیری از حادثه های الکتریکی پتانسیل کمک می کنند. این اتصال احتمال خرابی ترانسفورماتورها را کاهش می دهد و عملکرد کارآمد ثابت را تضمین می کند. علاوه بر این، آمار نشان می دهد که روش های ساخت خوب زمین دهی می تواند اتفاق وقوع خرابی های ترانسفورماتور را به طور قابل ملاحظه ای کاهش دهد و این موضوع وزن بیشتری به ارتباط مهم بین زمین دهی خوب و عملکرد طولانی ترانسفورماتور افزوده می شود. با وجود مزایای فراوان، سیم های زمین دهی اختیاری نیستند بلکه الزامی هستند تا ایمنی الکتریکی در سیستم های قدرت را حفظ کنند.

جلوگیری از تپیدگی ولتاژ در سیستم های سه فاز

سیم‌های زمینی برای کاهش تپیدگی ولتاژ در سیستم‌های سه فاز مفید هستند و اجازه می‌دهند ولتاژ بیش از حد به صورت ایمن خارج شود. افزایش ناگهانی ولتاژ، که معمولاً توسط ولتاژ‌های موقت بیش از حد ایجاد می‌شود، می‌تواند خطر بسیار بالایی برای سیستم‌های الکتریکی ایجاد کند، از جمله امکان آسیب یا دوام قطع. این خطرات می‌توانند با زمین‌کردن مناسب سیستم‌ها به گونه‌ای که در حدود ولتاژ ایمن کار کنند، کاهش یابند. تحقیقات صنعتی نیاز به محافظت در برابر افزایش ولتاژ را با استفاده از تکنیک‌های زمین‌کردن استراتژیک برای افزایش کارایی زمین‌کردن در مواقع وقوع پدیده‌های الکتریکی خطرناک حمایت می‌کند. بنابراین، اتصال سیم‌های زمینی مقاوم برای محافظت سیستم‌های سه فاز در برابر مشکلات ولتاژ ضروری است.

عوامل کلیدی موثر بر کارایی سیم زمین

رسانایی ماده (مس vs. آلومینیوم)

همبستگی‌های الکتریکی مس و آلومینیوم، عوامل اصلی در نظر گرفتن مواد برای استفاده در سیم‌های زمین‌دهی هستند. مس به دلیل خواص رسانایی برجسته و ظرفیت قوی برای حمل جریان الکتریکی شناخته شده است. در حالی که آلومینیوم یک جایگزین ارزان‌تر است اما رسانایی پایین‌تری نسبت به مس دارد. با توجه به اقتصاد هزینه، مس گران‌تر از آلومینیوم برای خرید و نگهداری است، که این خبر خوبی برای پروژه‌های محدود به هزینه است. نشان داده شده است که نوع ماده تأثیر مستقیمی بر عملکرد رسانه زمین‌دهی دارد و یکی از مزایای مس، رسانایی الکتریکی بالاست که اجازه جریان برق بدون ممانعت را در این کاربردها می‌دهد و مقاومت برق کمی دارد. نتایج مطالعات حمایت از این حقیقت داشت که مس بهترین گزینه برای دستیابی به بهترین عملکرد سیستم زمین‌دهی است.

مقاومت ضد خوردگی و طول عمر

اهمیت دارد که سیم‌های زمین‌بندی مقاوم به خوردگی باشند، زیرا کارایی ماده زمین‌بندی شده بسیار تحت تأثیر شرایط محیطی زمین قرار می‌گیرد. رطوبت، مواد شیمیایی و دیگر مصالح خوردگی‌زای موجب تضعیف مواد هدایت‌کننده در طول زمان می‌شوند و وقتی زمین‌بندی می‌شوند، اتصالات خوردگی‌یافته کمتر هدایت‌کننده و کمتر قابل اعتماد می‌شوند. برای افزایش عمر، پوشش‌ها یا ترکیبات دیگری مانند روی یا سیم‌های پوشیده‌شده با روی می‌توانند استفاده شوند. این جایگزین‌ها به صورت کندتر خوردگی می‌یابند و عمر مصالح زمین‌بندی را افزایش می‌دهند. مطالعات نشان می‌دهند که برای مختلف مصالح زمین‌بندی تحت شرایط محیطی متفاوت، عمرهای متفاوتی وجود دارد و انتخاب دقیق و معامله با مواد استفاده‌شده برای دستیابی به عملکرد مناسب زمین‌بندی اهمیت دارد.

امتیاز مقاومت خاک و رعایت عمق شصت

کارایی زمین‌بندی نیز به مقاومت خاک بستگی دارد که به طور مستقیم بر کارایی زمین‌بندی تأثیر می‌گذارد. به طور کلی، هر چقدر مقاومت کمتر باشد، زمین‌بندی بهتری داشته باشیم و بالعکس. نصب یک سیستم زمین‌بندی مناسب نیازمند دانشی دربارهٔ مقاومت خاک است تا مکان و عمق بهینه برای الکترود زمین‌بندی تعیین شود. روش‌هایی مانند روش چهار نقطه‌ای می‌توانند داده‌های دقیق مقاومت را ارائه دهند که برای طراحی سیستم‌های زمین‌بندی ضروری است. پیروی از مقررات مربوط به عمق قطب‌ها برای تضمین زمین‌بندی صحیح لازم است که شامل عمق‌های حداقل مرتبط با عملکرد ماکزیمم بر اساس استانداردها می‌شود. مثال‌هایی ارائه شده است که نشان می‌دهند حادثه‌هایی به دلیل تنظیمات عمق نادرست رخ داده است که منجر به مقاومت خاک بیش از حد و شکست سیستم‌های زمین‌بندی و نقض سیستم‌های AWR توسط تمام موجودات به دلیل عدم رعایت کد راه‌آهن برای ایمنی برقی شده است.

جنس زمینی در ترانسفورماتورهای فاز تکی نسبت به سه‌فازی

زمینی کردن نوترال در سیستم‌های فاز تکی

تأثیر نقش اینکه آیا سیستم فاز تکی است یا سه‌فازی بر پارامترهای نوترال زمینی، چالشی برای کسانی است که مسئول استفاده امن برق هستند. زمینی کردن نوترال از حوادث برقی در سیستم‌های فاز تکی جلوگیری می‌کند، زیرا مسیری برای جریان‌های خطایی ایجاد می‌کند. وقتی نقطه نوترال برای یک سیستم بدون زمین شناور باشد، می‌تواند منجر به نوترال شناور شود و سپس مشکلاتی از جمله ولتاژ بیش از حد و خرابی تجهیزات ایجاد کند. تجربه مهندسان برق شرایط زمینی کردن نوترال را در بهترین حالت ارائه می‌دهد: باید بررسی شود که آیا قطعات متصل شده محکم هستند و عوارض زمینی نیز نیازهای استاندارد عمق را دارا هستند. عملیات‌های چنین افزایش می‌دهد و محدوده امنیت برآورده می‌شود.

تعادل بارها در پیکربندی‌های سه‌فازی

تعادل بار در پیکربندی ترانسفورماتور سه فاز مسئله‌ای بسیار مهم است، زیرا به طور قوی بر کارایی جفت‌بندی ظرفیتی تأثیر می‌گذارد. عدم تعادل بار بین فازها جریان‌های نuetral ایجاد می‌کند و خطر خرابی در سیستم زمین‌دهی را افزایش می‌دهد. طراحی‌های مناسب و استفاده از نظارت پیشرفته باید کمک کند تا عدم تعادل زودتر شناسایی شود و بارها تعادل حفظ شوند. بر اساس خبرگان، بارهای تعادل‌یافته منجر به بهترین عملکرد زمین‌دهی و بهبود کلی سیستم‌های سه فاز می‌شوند. این روش نه تنها سیستم را پایدار می‌کند، بلکه مشکلات زمین‌دهی که ممکن است تجهیزات را آسیب‌پذیر کنند را نیز کاهش می‌دهد.

تفاوت‌های مدیریت جریان خطای

GRDها جریان‌های خطای ترانسفورماتورهای یک‌فاز و سه‌فاز را به طور متفاوت مدیریت می‌کنند، و بنابراین اثری بر روی طراحی و حفاظت سیستم خواهند داشت. زمین‌دهی در ترانسفورماتورهای سه‌فاز به گونه‌ای تنظیم شده است که با چندین مسیر خطای مختلف سروکار کند و جریان‌های خطا به طور موثرتری نسبت به سیستم یک‌فاز توزیع مجدد می‌شوند. پیامدهای این تفاوت‌ها در بستر احتیاطات ایمنی خاص نوع سیستم بحث شده است. نمونه‌های عملی و مطالعات موردی آسیب‌های وقوعی به عناصر سیستم قدرت در حادثه‌های واقعی به دلیل زمین‌دهی نادرست سیستم‌های یک‌فاز را نشان می‌دهد، که نیاز به یک سیستم یک‌فاز زمین‌دار را تأکید می‌کند. درک تمام این حساسیت‌ها مهندسان را به اندازه کافی تجربه‌دار می‌کند تا سیستم‌هایی طراحی کنند که قابل اعتماد باشند و به شکست‌های ناگهانی دچار نشوند.

روش‌های نصب برای عملکرد بهینه

نیازهای استاندارد طولی برای عصای زمین‌دهی

تعیین طول استاندارد سوزن زمین‌دهی برای کارایی زمین‌دهی اساسی است. معمولاً طول حداقل برای سوزن‌های زمین‌دهی 8 فوت است، همانطور که در کد برق ملی (NEC) مشخص شده است. نظراتی مثل مقاومت خاک، سطح رطوبت و نگرانی‌های برق محلی ممکن است بر طول بهینه تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، برای خاک‌هایی با مقاومت بیشتر، نیاز به بیشترین تعداد سوزن‌ها و یا سوزن‌های بلندتر یا موازی ممکن است وجود داشته باشد تا زمین‌دهی مؤثر حاصل شود. این موضوع به سیستم زمین‌دهی اجازه می‌دهد تا جریان‌های خطای به صورت سریع به زمین هدایت شوند و نصب‌های برقی ایمن و قابل عمل باقی بمانند.

جفت‌سازی صحیح الکترودها و رساندها

ارتباط خوب بین الکترودها و رساندها برای تضمین کارایی زمین‌بندی ضروری است. اتصال به منظور حذف ولتاژ سرگردان و خطر شوک الکتریکی، با حذف پتانسیل‌های الکتریکی بین اشیاء فلزی زمین‌بندی‌شده عمل می‌کند. اتصالات آزاد، یک خطایی است که برخی در حال اتصال به آن دچار می‌شوند، که موجب ساخت مقاومت و شکست سیستم زمین‌بندی می‌شود. بر اساس نوع مهندسی برق، می‌توانید با استفاده از یک فنجان مکانیکی یا جوشکاری ناشی از واکنش حرارتی، اتصال قوی به دست آورید. همچنین، روش مناسب شامل بررسی‌های دوره‌ای به منظور نگهداری تمام اتصالات طی عمر مفید مولفه‌های نصب‌شده (امنیت بلندمدت و عملکرد) است.

آزمایش مقاومت زمین بعد از نصب

پس از نصب، آزمایش مقاومت زمین بسیار مهم است تا مطمئن شویم سیستم گراندینگ کارآمد است. روش آزمایش سنتی برای این تست، روش تست سه نقطه ای کاهش پتانسیل است که برای گرفتن اندازه گیری های دقیق از مقاومت در سیستم گراندینگ استفاده می شود. آزمایش دوره ای الزامی است زیرا شرایط خاک با گذر زمان می توانند تغییر کنند و مقاومت زمین نیز می تواند تغییر کند. بر اساس استانداردهای برق، این آزمایش ها حداقل به صورت سالانه یا هرگاه سیستم گراندینگ تغییرات عمده ای داشته باشد، انجام داده شوند. استانداردها مختلف توصیه می کنند که مقادیر قابل قبول مقاومت زمین کمتر از 25 اهم برای اکثر کاربردها باشد تا اطمینان حاصل شود سیستم از لحاظ ایمنی و قابلیت اعتماد کافی برخوردار است.

متوجه شدن از استانداردهای گراندینگ و ایمنی

نیازهای NEC نسبت به IEC برای زمین دهی

تفاوت‌های بین نیازمندی‌های زمین‌دهی NEC و IEC مرور در میان نیازمندی‌های زمین‌دهی در استانداردهای محلی و اروپایی تفاوت‌های قابل توجهی را نشان می‌دهد که پیش‌فرض ضمان امنیت برق هستند. NEC به زمین‌دهی در ایالات متحده محدود شده و تاکید خود را بر حفاظت از کارکنان و تضمین حذف جریان‌های خطای به صورت کارآمد قرار می‌دهد. در مقابل، IEC سازمان بین‌المللی‌تری است و معمولاً استانداردهای آن در اندازه‌گیری‌ها و نحوه مشخص کردن چیزها متفاوت است. درک این قوانین لازم است، زیرا مواردی وجود دارد که کسی از ترانسفورماتورهای فاز تکی یا سه‌فازی استفاده می‌کند و به این دلیل استراتژی مختلفی برای زمین‌دهی لازم است. تفسیر غلط می‌تواند مشکلاتی در مورد رعایت قوانین ایجاد کند، همانطور که در یک مورد در سال 2022، عدم رعایت یک تسهیل به خاطر نرسیدن به استانداردهای خاص IEC منجر به معرض قرار گرفتن الکتریکی قابل توجهی شد.

مرز مقاومت زمین (زیر یک اهم)

برای سیستم‌های زمین‌بندی مناسب، نیاز به مقاومت زمین کمتر از یک اهم داریم. مقاومت بالاتر از این استاندارد می‌تواند خطرات امنیتی قابل توجهی ایجاد کند -- پتانسیل صدمه‌های برقی فراتر از حد قابل قبول و آسیب‌پذیری تجهیزات. استانداردهای صنعتی و همچنین کارشناسان به طور مداوم توصیه می‌کنند که این حداقل‌ها را حفظ کنید تا از خطرات ذکر شده جلوگیری کنید. یک مثال مورد تحقیق در زمینه ایمنی برقی است؛ تحقیقات نشان می‌دهد سازمان‌هایی که مقاومت زمینشان بیشتر از یک اهم است، احتمال داشتن مشکلات زمین‌بندی بیشتری دارند. بنابراین، اهمیت دنبال کردن این استانداردها برای ایجاد یک استراتژی امنیتی قوی و کسب بهترین عملکرد از سیستم‌های زمین‌بندی وجود دارد.

ادغام سیستم محافظت برابر بازنشستگی

درکلیدن رشته‌های زمینی به سیستم محافظت در برابر برق اتمospheric، برای حفاظت از سازه‌ها در زمان ضربه برق اتمospheric، الزامی است. این سیستم‌ها، سیستم‌هایی هستند که مأموریت آنها، زمین‌کردن انرژی ناشی از ضربه، و نه ورود آن به ساختمان یا تجهیزات الکترونیکی حیاتی و سیستم‌ها است. این سیستم‌ها باید به درستی با شرایط طراحی مناسب، مانند تکنیک‌های زمین‌کردن، پیروی کنند. خبرگان معتقدند که کلید کاهش اثرات برق اتمospheric، زمین‌کردن مؤثر است - در حقیقت، استفاده از سیستم‌های زمین‌کردن خوب طراحی شده، سابقه ثابتی در کاهش تعداد ضربه‌های برق اتمospheric به تسهیلات دارد. بنابراین، اهمیت سیستم‌های زمین‌کردن در محافظت در برابر برق اتمospheric، هرگز نمی‌تواند زیرنظر گرفته شود وقتی از معیارهای امنیت صحبت می‌شود.