مقالات عمومی
خطای اتصال فاز به زمین
فهرست مطالب
خطای اتصال فاز به زمین
زمین
عبارت زمین معمولا در صنعت برق جهت ” اتصال به زمین تجهیزات الکتریکی” و ” اتصال زمین تجیهزات الکترونیکی” مورد استفاده قرار می گیرد.
اتصال زمین تجهیزات الکتریکی
منظور از این اتصال زمین، اتصال به زمین قسمتهایی از تجهیزات برقی که در حالت عادی حامل جریان الکتریکی و برق نیستند ولی ممکن است بنا به دلایلی مانند خطا در دستگاه الکتریکی برقدار شوند، میباشد. این قسمتها شامل تمامی رساناها و هادی های تجهیزات مانند بدنه فلزی آنها، سینی کابلها، بدنه تابلوهای برق و بدنه موتورها میشود.
اتصال زمین سیستم
منطور از این مدل اتصال زمین، اتصال نقطه خنثی رساناهای حامل جریان مانند نقطه خنثی ترانسفورماتور به زمین می باشد که در آن حداقل یک هادی یا نقطه(معمولا نقطه خنثی ترانسفورماتور یا ژنراتور) به زمین متصل می شود، این اتصال به زمین می تواند بطور مستقیم و یا با یک امپدانس انجام شود.
انواع اتصال زمین سیستم عبارتند از:
- اتصال مستقیم
- اتصال با امپدانس کم
- اتصال با امپدانس بالا
- عدم اتصال به زمین
هدف از اتصال زمین سیستم
هدف اتصال زمین سیستم یا اتصال نقطه خنثی به زمین، کنترل نشتی ولتاژ و جریان به زمین در زمان های خطا میباشد، عدم تشخیص خطاهای زمین می تواند باعث آسیب های جدی حتی در حیطه محیط زیست شود. بعنوان مثال میتواند باعث آتشسوزی در جنگلها شود. خاموشی در شبکه برق، تهدید جانی اشخاص و موجودات زنده، آسیب به تجهیزات و کاهش بهره وری سیستم ها از مشکلات جدی خطای زمین می باشد.
عدم شناسایی خطای زمین، باعث ایجاد اختلاف پتانسیل های خطرناک شده و ریسک ضربه جانی پرسنل و اشخاص و همچنین حیوانات را بالا می برد. خطای زمین می تواند باعث شوک های شدید الکتریکی به اشخاص و همچنین تجهیزات شود و آسیب های جدی و جبران ناپذیری ایجاد نماید. در طی ایجاد شرایط خطا، تجهیزات از کار می افتند و محاسبات سیستم های الکترونیکی و کامپیوتری با اختلال شدید همراه می شود و یا کاملا متوقف خواهند شد، خطای زمین باعث ایجاد اختلاف پتانسیل های نامعتبر در مصرف کننده نهایی می شود.
خطای زمین و تجهیزات حفاظتی اضافه ولتاژ
تجهیزات حفاظتی “اضافه ولتاژ” و اضافه جریان، طوری طراحی شده اند که از رنج خاصی از ولتاژ یا جریان، حفاظت را انجام می دهند، برخی از خطاهای زمین باعث ایجاد آرک فلش های کوچکی می شوند که ممکن است حساسیتی در تجهیزات حفاظتی “اضافه ولتاژ” ایجاد نکنند و در نتیجه باعث عملکرد حفاظتی آنها نشوند، اینگونه خطاهای اتصال زمین، باعث آسیب های مقطعی در عایق بندی سیستم های مصرف کننده می شوند و بعد از مدتی سیستم الکتریکی را معیوب خواهند نمود.
خطر خطای زمین
در یک سیستم شبکه برق سه فاز زمین نشده، زمانیکه “خطای زمین” رخ دهد، امکان شناسایی آن بسیار سخت خواهد بود و شاید از چراغ های هر لاین فاز متوجه مشکلی در سیستم برق شویم، در این حالت ولتاژ فازها در سیستم فاقد اتصال زمین، نسبت به زمین به حدود 400 ولت یا حتی بیش از آن می رسد، در حالیکه ولتاژ هادی فازی که باعث خطای زمین شده است، نسبت به زمین در حدود صفر می شود. شاید بتوان گفت سریعترین راهی که می توان از تغییرات ظاهری به خطای زمین پی برد این است که لامپ هایی که بر روی دو فاز سالم قرار دارند، نسبت به لامپ هایی که بر روی فازی که خطای زمین بر روی آن حادث شده است، درخشانتر و پرنور ترخواهند شد.
در این مواقع یکی از راه های شناسایی خطای زمین این است که کلیدهای اصلی را یکی یکی قطع نماییم تا زمانیکه نور لامپ ها بر روی فازها یکسان شود، انجام این کار در ظاهر ساده است ولی در برخی مواقع پیدا کردن منشا مشکل و محل آن بسیار سخت است. استفاده از این روش می تواند خاموشی تجهیزات و وقفه در کار را ایجاد نماید.
تاثیر بر تجهیزات الکتریکی در دو حالت سیستم شبکه با ترانسفورماتور زمین شده و زمین نشده
وقتی خطای زمین اتفاق می افتد، در یک سیستم “زمین نشده”، ولتاژ خط فازی که بواسطه آن خطای زمین رخ داده است نسبت به زمین لوکال در حدود صفر ولت خواهد بود، در حالیکه خط های فاز سالم نسبت به زمین ولتاژی برابر با ولتاژ فاز به فاز خواهند داشت.
بعنوان مثال در یک سیستم سه فاز نرمال(380 ولت) هر فاز نسبت به زمین ولتاژی در حدود 220 ولت خواهد داشت، حال فرض می کنیم در یکی از خطوط فاز، خطای اتصال زمین رخ داده باشد، ولتاژ فازی که باعث “خطای زمین” شده است نسبت به زمین در حدود صفر ولت میشود و لتاژ فازهای سالم نسبت به زمین در حدود 380 ولت میشود که همان ولتاژ فاز به فاز است.
حال در صورتیکه این خطا در یک سیتم با نقطه خنثی زمین شده اتفاق بیافتد، ولتاژ فازها نسبت به زمین کاهش مییابد و قطعات و سیستمهای حفاظتی فرصت کافی جهت تشخیص خطا و حفاظت در مقابل آن را خواهند داشت.