مشخصات فنی عمومی و اجرابی

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. جمپوری اسلامی ایران مشخصات فنی عمومی و اجرابی سیستم زمین در پست های فشار قوی نشریه شماره ۶۵۹-۲ معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمپور وزارت نیرو - شرکت توانیر معاونت نظارت راهبردی طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت برق دفتر نظام فنی اجرایی مد ده اواا وان ( ی ناد ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- جمهوری اسلامی ایران مشخصات فنی عمومی و احرایی بست ها خطوط فوق توزیع و انتقال سیستم زمین در پست های فشار فوی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور وزارت نیرو - شرکت توانیر معاونت نظارت راهبردی طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت برق دفتر نظام فنی اجرایی انش که ده وا وراه ۱ تاد ۱ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ول سس رباست جمهوری معاون برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی شماره : ۱ تاریخ : ۱۳/۱/۱ موضوع : مشخصات فنی عمومی و اجرایی پست‌ها و خطوط فوق توزیع و انتقال - سیستم زمین در پست‌های فشار قوی به استناد آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی » موضوع ماده (۲۳) قانون برنامه و بودجه و در چارچوب نظام فنی و اجرایی کشور (مصوبه شماره 2۲۳۳۹/ت ۳۳۶۹۷ه. مورخ ۱۳۸۵/۶/۲۰ هیأت محترم وزیران)» به پیوست نشریه شماره ۴۵۹ دفتر نظام فنی اجرایی» با عنوان «مشخصات فنی عمسومی و اجرایی پست‌ها و خطوط فوق توزیع و انتقال - سیستم زمین در پست‌های فشار قوی (در دو جلد)» از نوع گسروه سوم ابلاغ می‌شود. دستگاه‌های اجرایی» مهندسان مشاورء پیمانکاران و عوامل دیگر می‌توانند از این نشریه به عنوان راهنما استفاده کنند و در صورتی که روش‌هاء دستورالعمل‌ها و راهنمای بهتری در اختیار داشته باشند.ء رعایت مفاد این بخشنامه الزامی نیست. عوامل یاد شده باید نسخه‌ای از دستورالعمل‌هاء روش‌ها یا راهنماهای جایگزین را به دفتر نظام فنی اجرایی» ارسال کنند. معاون برنامه‌ریز یو راهبردی رییس جمهور ک 0 ویرایش شد.میرمحسنی ۱۳۸۷/۷/۱۴ 515135 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- اصلاح مدارک فنی خواننده گرامی: دفتر نظام فنی اجرایی معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور با استفاده از نظر کارشناسان برجسته. مبادرت به تهیه این دستورالعمل نموده و آن را برای استفاده به جامعه مهندسی کشور عرضه نموده است. با وجود تلاش فراوان» این اثر مصون از ایرادهایی نظیر غلطهای مفهومیء فنی» ابهام» ایهام و اشکالات موضوعی نیست. از این رو از نسما خواننده کرامی صمیمانه نقاضا دارد در صورت مشاهده هرکونه ایراد و اسکال فنی, مراتب را به صورت زی رگزارس فرمایید: ۱( شماره بند و صفحه موضوع مورد نظر را مشخص کنید. ۲- ایراد مورد نظر را به صورت خلاصه بیان دارید. ۳ در صورت امکان» متن اصلاح شده را برای جایگزینی ارسال نمایید. ۴- نشانی خود را برای تماس احتمالی ذکر فرمایید. کارشناسان این دفتر نظرهای دریافتی را به دقت مطالعه نموده و اقدام مقتضی را معمول خواهند داشت. پیشاپیش از همکاری و دقت نظر جنابعالی قدردانی می‌شود. نشانی برای مکاتیه: تهران, میدان بهارستان» خیابان صفی علی شاه معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهورء دفتر نظام فنی اجرایی سازمان مرکزی- تهران ۱۱۴۹۹۴۳۱۴۱- خیابان صفی علی شاه اور رشن ۸ ۱۱ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- بسمه تعالی در اجرای ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه و در چارچوب نظام فنی و اجرایی کشور و به منظور تعمیم استانداردهای صنعت برق و ایجاد هماهنگی و یکنواختی در طراحی و اجرای پروژه‌های مربوط به تولید. انتقال و توزیع نیروی برق, معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور (معاونت نظارت راهبردی < دفتر نظام فنی اجرائی) با همکاری وزارت نیرو - شرکت توانیر در قالب طرح «ضوابط و معیارهای فنی صنعت برق» اقدام به تهیه مجموعه کاملی از استانداردهای مورد لزوم نموده است. نشریه حاضر با عنوان «مشخصات فنی عمومی و اجرایی پست هاء خطوط فوق توزیع و انتقال << سیستم زمین در پست های فشار قوی- جلد دوم» در بر گیرنده مباحث مربوط به اهداف, کلیات و تعاریف. اصول طراحی شبکه زمین شامل عوامل موثر در طراحی مانند در نظر گرفتن بدن انسان و محدودیت های مربوط به آن» مقاومت الکتریکی زمین و انواع خاک. هادی های مورد استفاده در شبکه زمین و محاسبات مربوط به آن می باشد که همراه با آزمون های استاندارد و نمونه گام به گام طراحی شبکه زمین یک پست. ارائه شده است. معاونت نظارت راهبردی به این وسیله از کوشش‌های دست‌اندرکاران به ثمر رسیدن این نشریه و همچنین سازمان‌ها و شرکت‌های مهندسی مشاور که با اظهارنظرهای سازنده خود این معاونت را در جهت غنا بخشیدن به آن یاری نموده‌اند سپاسگزاری و قدردانی نموده و توفیق روزافزون آنان را از درگاه ایزد یکتا آرزومند است. معاون نظارت راهبردی ۱۳۸۷ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- مشخصات فنی عمومی و اجرایی پست ها و خطوط فوق توزیع و انتقال - سیستم زمین در پست های فشار قوی - نشریه شماره 20۹-۲ تمهیه کننده این مجموعه به وسیله شرکت مهندسین مشاور نیرو با همکاری آقایان مهندسین علیرضا سرودی» شهرام کاظمی, خانم مهندس طاهره نوری و آقای دکتر عارف درودی تهیه و تدوین شده است و توسط آقای اسماعیل زارعی مورد ویراستاری قرار گرفته است. کمیته فنی این نشریه همچنین در کمیته فنی طرح با مشارکت مجری و مشاور طرح و نمایندگان شرکت‌های مهندسی مشاور تحت پوشش وزارت نیرو به شرح زیر بررسی» اصلاح و تصویب شده است. آقای مهندس جمال بیاتی وزارت نیرو - سازمان توانیر < مجری طرح آقای مهندس بهمن ال مرادی سازمان توسعه برق ایران آقای دکتر عارف درودی مهندسین مشاور نیرو آقای مهندس رضا صائمی شرکت مشانیر آقای مهندس بهروز قهرمانی سازمان توسعه برق ایران آقای مهندس هادی قیاسی معاصر مهندسین مشاور قدس نیرو آقای مهندس مرأت شرکت مشانیر آقای مهندس حامد نفیسی مهندسین مشاور نیرو آقای مهندس سید جمال الدین واسعی ‏ پژوهشگاه نیرو اقای مهندس احسان ألّه زمانی وزارت نیرو < سازمان توانیر < دبیر کمیته فنی مسوولیت کنترل و بررسی نشریه در راستای اهداف دفترنظام فنی اجرائی به عهده آقایان مهندسین پرویز سیداحمدی و محمدرضا طلا کوب بوده است. -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ۹-۲-۱- حداکثر مقدار جریان شبکه زمین (0]) و ۱۰-۲-۱- افزایش ولتاژ شبکه زمین(0۳1۹)) مه ۱۱-۲-۱-ولتاژ مش (,سوت) مد ۱۳-۲-۱-ولتاژ تماس(۳۸]) ی ی ی ۱۳-۲-۱-ولتاژ گام(,۳]) ی ۱۴-۲-۱-ولتاژ انتقالی (وبیت ) ی ی ری ی فصل دوم - اصول طراحی شبکه زمین ۱-۲- حدود و مشخصات جریان مجاز قابل انتقال از بدن ی ی ری ۳-۲- مقاومت بدن انسان یووم ۲۳۲- حداکثر ولتاز تماس و9 گام قابل تحمل برای انسان کی ی ۴-۲- مقاومت الکتریکی زمین همم ۵-۳۲- تاثیر رطوبت, دما و مواد شیمیایی روی مقاومت زمین موم ۶-۳۲- محاسبه سطح مقطع هادیهای شبکه زمین موم ۷-۳۲- محاسبه مقاومت سیستم رزمین یر یر ۱-۷-۲- خاکهای غیر یکنواخت وه ۲-۷-۳۲- روش‌های کاهش مقاومت زمین پست موم ۱۱ ۱۱ ۱۲ ۱۳ ۱۵ ۱۶ ۱۸ ۳. ۳۱ ۳۱ ۳۳ ۳۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۱۰-۲- برگشت جریان از سیم‌های گارد خطوط منتهی به پست ی ۱۱-۲- بدترین نوع خطا و محل وقوع آن سس ۱۲-۲- طراحی گام به گام شبکه زمین مس ۱۳-۲- طراحی گام به گام شبکه زمین یک پست تمونه ی ۲-۲-۱۳-۲- محاسبه سطح مقطع رایزرها پا هادی‌ها اتصال تجهیزات به شبکه زمین سس سس ۸-۱۳-۲- محاسبه ولتاژ گام و مش در پست (گام هتم ) ی ی ی ۹-۱۳-۲- مقایسه ولتاژ تماس با ولتاژ مش (کام دهم ‎ )‏ ی ۱۰-۱۳-۲- مقایسه ولتاژ گام در پست با ولتاژ گام آستانه خطر (گام دهم ) سس ۱۲-۱۳-۲- اتمام طراحی (گام دواز دهم ) سس ی فصل سوم - آزمون‌ها ۳-۴-۱-۳ آزمون خوردگی ‏ ی و و هه ۵-۱- ۳- آزمون سیستم زمین برقگیر امواج ضریه سس ۲-۲-۳ مهارت‌های لام سس و و ۳۴ ۳۷ ۲۳۹ ۳۲ ۳۲ ۳۲ س ۳۳ ۳۳ ۳۴ ۳۴ ۳۵ ۳۵ ۳۵ ۳۵ ۳۶ ۳۶ ۳۶ ۳۹ ۳۹ ۴ ۴ ۴۱ ۴۱ ۴۱ ۳۳ ۴۳ ۳۳ ۴۳ ۴۳ ۴۳ ۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- اهداف» کلیات؛ تعار یف -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل او ل- اهداف. کلیات, تعاریف ۳ ۱- مقدمه بروز اتصال کوتاه در شبکه‌های قدرت به علت وجود اضافه ولتاژهای موقت و موجی امری عادی به شمار می‌رود. به هنگام بروز خطای فاز به زمین» ولتاز فازهای سالم نسبت به زمین و بدنه تجهیزات به مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌یابد. زمین کردن موثر تجهیزات فشارقوی در مقابل اضافه ولتاژهای موجی محسوب می‌شود. لازمه این روش اتصال برقگیر به زمین از طریق مقاومت موجی کوچک است. عملکرد رله‌های حفاظتی در جهت تشخیص و رفع خطای فاز به زمین بستگی به جریان زمین داشته و لذا وجود سیستم زمین با مقاومت ثابت (و به اندازه کافی کوچک) برای عملکرد صحیح رله‌های حفاظتی ضروری است. احتمال شکست عایقی در تحهیزات و در نتیجه برقدار شدن بدنه تحهیزات همواره وجود دارد. بنابراین جهت ایمنی کارکنان, بدنه تحهیزات فشارقوی و قسمتهای فلزی در دسترس» توسط هادیهای با مقاومت کم به زمین متصل می‌گردند. در اثر بروز اتصال کوتاه فاز به زمین» ممکن است جریان زیادی به زمین داخل شود و باعث بوجود آمدن گرادیان پتانسیل سطحی بزرگی در محوطه پست گردد وکارکنان را در معرض شوک ناشی از ولتاژ قرار دهد. وجود یک شبکه زمین با فاصله مناسب بین هادیهای آن باعث کاهش گرادیان پتانسیل سطحی خواهد شد. بنابر آنچه گفته شد وجود سیستم زمین در پست‌های فشارقوی ضروری بوده و طراحی این سیستم می‌بایستی با دقت فرآاوان صورت گیرد. ۱-۱ -کلیات به هنگام اجرای یک پست فشارقوی, شبکه‌ای از هادیهای موازی در سطح پست و در عمق مناسب (در حدود ۰/۳ تا ۱/۵ متر) دفن می‌گردد تا از نظر الکتریکی پتانسیل زمین را داشته باشد. همچنین میله‌هایی با طول متناسب با مقاومت خاک به طور عمودی در زمین قرار گرفته و به شبکه زمین متصل می‌شود تا مقاومت معادل شبکه زمین کاهش یابد. بدنه تجهیزات و سطوح فلزی در دسترس» مانند اسکلت‌های فلزی» توسط هادیهای مناسب به شبکه زمین متصل می‌شوند. اسکلت‌های فلزی به میله‌های فلزی بکاررفته در پی‌های بتونی ارتباط داشته و در مجموع باعث کاهش مقاومت سیستم زمین می‌گردند. سیمهای محافظ خطوط انتقال انرژی و بدنه کابلهای زره‌دار» در صورت اتصال به شبکه زمین» مسیرهای موازی دیگری را برای عبور جریان زمین به وجود می‌آورند سیستم زمین در یک پست می‌بایست به گونه‌ای طراحی و اجرا گردد که افزایش پتانسیل شبکه زمین را در یک سطح قابل قبول محدود نموده و بدینوسیله ایمنی پرسنل, سلامت تجهیزات و نیز در سرویس باقی‌ماندن تجهیزات پست در شرایط عادی و در شرایط وقوع خطا تامین گردد. به طور کلی سیستم زمین می‌بایستی نیازمندیهای زیر را برآورده نماید: - ارائه مقاومت کوچک از طرف سیستم زمین: این امر باعث می شود تا امپدانس مولفه صفر دیده شده در نقطه اتصالی مقداری کوچک داشته و علاوه بر تضمین عملکرد مطمئن و سریع رله‌های تشخیص خطای فاز به زمین» اضافه ولتاژهای ایجاد شده در فازهای سالم ءکمتر از مقدار پیش‌بینی شده و مجاز باشند. ارائه مقاومت متغیر از طرف زمین باعث بروز اختلال در عملکرد رله‌های حفاظتی گردیده و مطلوب نخواهد بود. -------- صفحهٔ بعد -------- 3 مشخصات فی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پسنهای فشار قوی - ارائه مقاومت موجی کم در محل اتصال برقگیر به زمین و در نتیجه ایجاد سطح حفاظت مناسب: برقگیرها با هدف تخلیه ولتاژهای موجی به زمین در نظر گرفته می‌شوند. لذا جریان‌های موجی با دامنه و شیب قابل ملاحظه از طریق آن وارد زمین می‌شوند. چنانچه مقاومت موجی سیستم زمین در محل اتصال برقگیر به آن مقدار بالایی داشته باشد.ء تخلیه کامل و سریع جریانهای موجی صورت نپذیرفته و ولتاژز موجی قابل ملاحظه‌ای در طرف زمین برقگیر ظاهر می‌شود و لذا سطح حفاظت - ایمنی کارکنان و تجهیزات: سیستم زمین باید به‌گونه‌ای طراحی گردد که اولا" با ایجاد مسیر مناسب برای عبور جریان از زمین چه در حالت عادی و چه در شرایط خطاء مانع گذشتن از محدوده مجاز عملکرد تجهیزات شود و ثانیاً تضمین کند که اشخاص در محوطه و در مجاورت پست حتی اگر با تجهیزات زمین‌شده تماس داشته باشند در معرض شوک الکتریکی خطرناک قرار نمی‌گیرند. برای تامین شرایط ایمنی» سیستم زمین باید به گونه‌ای طراحی گردد که در اثر عبور جریان زمین از آن. گرادیان سطحی پتانسیل در محوطهء بیش از حدود مجاز نباشد و همچنین مقاومت کل سیستم زمین مقدار کوچکی باشد تا افزایش ولتاز زمین در اثر عبور جریان از آن در محدوده قابل قبول قرار گیرد. همچنین برای عملکرد صحیح تجهیزات کنترل و تجهیزات الکترونیکی» داشتن سیستم زمین امری ضروری است. از آنجائیکه میزان حساسیت تجهیزات الکترونیکی به ولتاژهای ناخواسته در اثر تداخل الکترومغناطیسی بیشتر است لذا جهت حذف عوامل تداخل و ولتاژهای القایی از سیستم زمین مناسبی باید استفاده شود. هنگامی که جریان‌های موجی نظیر صاعقه وارد پست می‌شوند. اضافه ولتاز ایجاد شده بسیار بیشتر از اضافه ولتاز ناشی از عبور جریان اتصال کوتاه است. ولی طرح ایمن سیستم زمین فقط برای جریانهای اتصال کوتاه انجام می‌گیرد. در توجیه این مسئله باید گفت که بدن انسان در زمانهای کوتاه (نظیر تداوم امواج صاعقه) می‌تواند دامنه بسیار بزرگتری از جریان عبوری را تحمل کند. ۲-۱-تعاریف ۱-۲-۱ هادیها! منظور از هادی‌هاء سیم‌های مسی و یا در حالت کلی هادی‌هایی هستند که عمل هدایت و انتقال جریان خطا به رمین ر انجام می‌دهند. ۳-۲-۱ هادیهای شبکه زمین به منظور جمع‌آوری جریان زمین و یا هدایت جریان زمین در خاک از هادیهای مسی دفن شده استفاده می‌شود. جنس و استقامت مکانیکی هادی‌های دفن شده می‌بایستی برای جریان اتصال زمین و حداکثر زمان تعیین شده مناسب باشد. ور ۱02111 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳-۲-۱ -هادیهای اتصال زمین ! هادی‌های اتصال زمین» هادیهای مسی نصب‌شده در خارج از سطح زمین هستند که به منظور اتصال تحهیزات به شبکه زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند. این هادی‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که قابلیت عبور جریان اتصال زمین را در مدت زمان مناسب دارا بوده و در این حالت افزایش دمای آنها از مقدار محاز تجاوز ننماید. شبکه زمین عبارت است از یک سری هادی‌های یکپارچه (هادی‌های شبکه زمین) که به صورت افقی در عمقی مناسب از زمین دفن شده‌اند. این هادی‌ها در محل تلاقی با هم کاملاً به هم متصل می‌باشند. اتصال هادی‌ها به یکدیگر از طریق جوش احتراقی" احتراقی ایجاد اتصال یکپارچه با خصوصیاتی مشابه هادیهاست. این جوشهای احتراقی معمولاً با استفاده از قالب‌های مخصوص سه راهی و چهارراهی که مواد انفجاری در آن به کار می‌رود استفاده می‌شود. به منظور بهبود عملکرد شبکه زمین از میله‌های زمین استفاده می‌گردد. منظور از میله‌های زمین» میله‌هایی عمودی هستند که در برخی نقاط شبکه زمین به منظور پایین‌آوردن مقاومت شبکه در زمین کوبیده می‌شوند. ارتفاع این میله‌ها متغیر است. برای استفاده از میله‌های با طول زیاد از دق سه و یا تعداد بیشتری از این میله‌ها که به همدیگر پیچ می‌شوند استفاده می‌گردد. این میله‌ها اغلب از جنس فولاد گالوانیزه گرم با روکش مس و در طول متداول حدودا ۳ متر انتخاب می‌گردد. دفن میله‌های زمین در لایه‌های کم مقاومت‌تر زمین موجب هدایت موثرتر جریان خطا در زمین و نیز کاهش خطر ولتاژهای گام و تماس در سطح زمین خواهد شد (در 1-۲-۱ افست 46" اختلاف بین شکل موج جریان متقارن و شکل موج جریان واقعی در شرایط گذرای یک شبکه قدرت به عنوان جابجایی 46 می‌رود. 5 1 40 0۳0۵۱۳۵۶ .2 ۵ ۳۳۵1۵۲۲۱ .3 061 10 4۰ 1 2116۳2116 |5۵1۵ .5 1 م(عل) [۵ 171101۳60100 . 6 -------- صفحهٔ بعد -------- 1 مسخصات فی عمومی واجرایی سیستم زمین در بپسنهای فشار قوی »5 : ۱ ۷-۲-۱ مقدار موْثر جریان خطای نامتقارن به مقدار موثر شکل موج لحظه‌ای جریان در هنگام بروز خطا اطلاق می‌گردد و با استفاده از رابطه زیر محاسبه می‌شود: (۱-۱) 7 | که در آن | مقدار موثر جریان خطای نامتقارن» ,1 مقدار موثر جریان خطای زمین متقارن و,(] ضریب کاهش (این ضریب همواره از یک بزرگتر است). شکل (۱-۱) رابطه بین مقدار واقعی جریان خطا و پارامترهای فوق را نمایش می‌دهد. 7 پوع نت 8۵۹5 18۱2۸ ۳ 7 5۳۵۴۲۴۱۲۸۳۳۸ ۲ ۸5۳۲۲۲۱۶ کنان ۸۲ ۲ بجم ۲ کی ماره ۸۸۸ به ۸۵۹5 5۳۷۲1۲۷۱۸ ‎٩‏ 14۱4 << عسا ۲عه9ع 2۲۳۶ ۱/2 ۸۲ 08۳۸۲ 7 0۴6۴ 8۸۲1۵ ۷/۲ بان کنر آپروعوعمت ٩۷مظ‏ 5۳۸۵۴۲۷۲۲۸۵ شکل(۱-۱): ارتباط بین جریان واقعی خطا و مقادیر ||[ وم(] برای .] ثانیه زمان خطا ۸-۲-۱-ضریب تقسیم جریان خطا" این ضریب به صورت زیر تعریف می‌شود: ۱ ۲-۱ سک م8 ۳۳۱۱ 31" َ : ی . 5 : : سا ۵ و : , که در آن م5 ضریب تقسیم جریان خطا »| مقدار موثر جریان خطای متقارن شبکه زمین ون | مولفه صفر جریان خطا می‌باشد. 1 ]۲20 22۷11161۵ ۳۲۲۵011۷6 .1 1 آ][120 2۲0۵۵ 5۷131۳61۳1۵ 1۳۵ .2 7 160۲66۲ .3 4۰۳۵|] 0۳۳۵۳۲ 01۷15101 7 01 لا [ 5۷1۳61۵ 11۳5 . 5 -------- صفحهٔ بعد -------- ۹-۲-۱ حداکثر مقدار جریان شبکه زمین " (ع1) حداکثر مقدار جریان شبکه زمین به صورت زیر تعریف می‌گردد: (۱-۳) 5 که در آن ب] حداکثر مقدار جریان شبکه زمین» ,1 ضریب کاهش برای مدت زمان م] ثانیه است که بر اساس مطالعات سیستم و محاسبات اتصال کوتاه شبکه بدست می‌آید و ,| مقدار موثر جریان متقارن شبکه زمین می باشد. مدت زمان تداوم خطا نیز بر مقدار تأثیر می‌گذارد. برای تداوم خطای ۳۰ سیکل یا بیشتر این تأثیر نمی‌بایستی در نظر گرفته شود. ۱۰-۲-۱- افزایش ولتاز شبکه زمین "(0۳10) حداکثر مقدار پتانسیل الکتریکی که شبکه زمین یک پست فشارقوی می‌تواند نسبت به زمین دوردست اختیار کند. این ولتاژ برابر ۱۱-۲-۱-ولتاز مش (۰,) ولتاژ مش به مقدار ماکزیمم ولتاژ تماس در یک خانه از مش" یک شبکه زمین اطلاق می‌شود. به عبارت دیگر این ولتاژ حداکثر ولتاژی است که در حالت خطا بین زمین تا سطح مفروض پست در راستای قائم بوجود می‌آید. از آنجائیکه ولتاز مش اغلب بدترین ولتاز تماس درون پست می‌باشد. لذا از آن به عنوان پایه روش طراحی استفاده می‌شود. ۱۳۲-۲-۱-ولتاز تماس ۰ (۲) اختلاف پتانسیل بین ولتاژ افزایش یافته شبکه زمین (0۳14) و ولتاژز سطح " در نقطه‌ای که شخص ایستاده» در حالی که دست او در تماس با قسمت‌ها و تج میزات فلزی زمین شده می‌باشد. ۱۳-۲-۱-ولتاز گام ولتازی است که در اثر عبور جریان از بدن شخص در مسیر بسته بین دو پای او و زمین» هنگامی که فاصله بین دو پای او یک ۱۶-۲-۱-ولتاز انتقالی "(0,) حالت خاصی از ولتاز تماس است که در آن ولتاز تماس به نقطه‌ای رمین شده در دور دست در داخل یا بیرون پست انتقال پیدا ۱۰ ۷1۵711۳ 2۳1 1 2. 0۲0۵ ۵01611۵] 6 3. ۱/6۵ 06 4٩ ‏«ا5ع]/۱ 5. 10۵۱6 6۰ 5۱۳]206 0161112[ 6 0عا5 .7 8۰1۳۵۹۲۵۲ 6 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ مشخصات فی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پسنهای فشار قوی می‌کند. به عنوان مثال فرض کنید شخصی در دور دست ایستاده و با سیم یا لوله و یا هر شی هادی دیگر در تماس باشد که به محل پست متصل است و در این حالت. داخل پست اتصال کوتاه رخ دهد. به ولتاز تماس در این حالت ولاز انتقالی گویند. با توجه به تعریف» اگر شخصی در داخل پست به شیئی هادی که با پست دیگر در ارتباط است و در آن اتصال کوتاه رخ داده است متصل باشد در این حالت ولتاژ انتقالی نزدیک به مجموع ولتاژهای افزایش یافته (با توجه به پلاریته) هر دو پست خواهد بود و لذا می‌بایستی احتمال ایجاد ولتاژ انتقالی خطرناک را با ایزوله کردن کامل شبکه‌های زمین دو پست و جداسازی آنها از یکدیگر پائین آورد. شکل (۲-۱) نمایی از انواع ولتاژهای فوق در پست را نمایش می‌دهد . 0 ۱ 0 ۵ ان (/ ۸ 3 ۵ لیر ۱ 00711۸1 ۱ 3 ۱ ! ۱ ۱ اس : ۱۳ 7 1 : ۳ ۱ 2 - ب۲2۸ 8۷۵۲۲ ۲0۵01۲ 7۰ شکل(۲-۱) : نمایی از موقعیت‌های ایجاد کننده انواع شوک در صورت بروز خطا -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی تسبکه زمین 2 ۲- مقدمه زمین» محاسبه ولتاز گام ولتاز تماس» ولتاز مشء مقاومت شبکه زمین و بیشترین فاصله بین مش‌ها در زمین‌های مربعی» مستطیلی و با شکل به منظور تأمین ایمنی لازم در پست می‌باشد. حداکثر جریان قابل تحمل بدن آنسان به عواملی نظیر اندازه جریان عبوری» فرکانس و مدت زمان عبور جریان از بدن و خصوصیات جسمانی فرد وابسته است. عبور جریان از بدن تا جایی که باعث بروز اختلال در تپش قلب یا تجزیه خون نگردد مجاز است. در فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز » حداکثر جریان قابل تحمل بدن انسان از رابطه زیر بدست می‌آید: 1 ۱-۲(۱) سس | ۷/1 : در رابطه فوق .) را زمان تداوم شوک می‌نامند. .1 زمان عبور جریان است و برای محاسبه آن باید زمان عملکرد سیستم حفاظتی (اصلیء مجدد و وصل مجدد) در مورد انواع خطا (داخل پست یا بیرون آن ) در دسترس باشد. ضریب ا نیز با استفاده از رابطه زیر قابل محاسبه است: (۲-۲) ورگ ۳ برگ یک ضریب تحربی است که به انرژی شوک الکتریکی که به بدن انسان وارد می‌گردد وابسته است. این ضریب در آفراد مختلف متغیر است. برای فردی که وزن تقریبی ۵۰ کیلوگرم دارد بر5 مقداری برابر با ۰۱۳۵/دارد. لذا 0/116- ریا تعریف می‌گردد. در اینصورت رابطه (۱-۲) به صورت زیر باز نویسی می‌شود: 16 ی 50 1 این رابطه برای زمان‌های خطای زیاد و یا زمان‌های خطای بسیار کوتاه صحیح نیست. گستره زمانی که رابطه فوق در آن برقرار ۱ )۳-۲( این رابطه برای فردی با وزن ۷۰ کیلوگرم به صورت زیر بازنویسی می‌گردد: 0..57 یا 1370 . )۴-۲( ۲-۲- مقاومت بدن انسان (م٩|ا) در جریان‌های مستقیم یا متناوب با فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز بدن انسان را می‌توان با یک مقاومت تقریب زد. مسیر جریان در نظر گرفته شده از یک دست به دو با و یا از یک با به بای دیگر است. مقاومت داخلی بدر انسان در حدود ۲۰۰ اهم است. این در حا گر ز و پا و یا از یک پا به پای دیگر و ن آنسان در حدو هم ین در -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ مشخصات فلی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فضار قوی است که مقاومت بدن انسان با در نظرگرفتن مقاوت پوست که در افراد مختلف متفاوت است در حدود ۵۰۰ تا ۳۰۰۰ اهم می‌باشد . با توجه مقاومت‌های مزبورء در محاسبات شبکه زمین پستهای فشار قوی مقاومت بدن انسان برابر ۱۰۰۰ اهم در نظر گرفته می‌شود. در دو رابطه فوق پیت ولتاژ تماس » ,یت ولتاز گام ۰م مقاومت معادل خاک . ,| حداکثر جریان مجاز قابل تحمل بدن انسان ۳ -0.09)1 (۸-۲) طل نع 9+ 2 (۱-۲) بدست آورد. ضریب 1[ که در منحنی شکل(۱-۲) نمایش داده شده است عبارت است از: (۹-۲) اس 0۳ 1 01 02 که 03 و 95 ۹ 06 / 07 08 7 09 زا هه /. / نه هه هه فوم هه ۳1 .۰ ۰ ۳ ی 0 09 هه 0 ۵ ارتفع سنگ‌ریزه» برحسب متر شکل ۱-۲ : منحنی ,» -,(/ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی سبکه زمین ۳ اندازه گیری و مطالعاتی که جمت برآورد مقاومت ویزه خاک انجام می‌گیرد. نوع و مدل مورد استفاده (یک لایه یا دو لایه) را تعیین می‌کند. می‌گردد. با این فرض مقاومت هر دو لایه جهت طراحی لازم است. رابطه (۸-۲) از مدل دو لایه خاک استفاده می‌کند. اگر سطح پست فاقد لایه حفاظتی (سنگریزه) باشد آنگاه 1* 6 و م< یم خواهد بود (80 ]۳]). 7 در دو رابطه (۵-۲) و (۶-۲) برای شخص با وزن ۵۰ و ۷۰ کیلوگرم از روابط زیر بدست می‌آید: 0116 (۱۰-۲) ۳ میا < وا 0.1517 (۱-۲ ۱ وراک وا حداکثر ولتاژهای قابل تحمل گام و تماس برای شخصی با وزن ۵۰ و ۷۰ کیلوگرم را می‌توان با استفاده از روابط زیر تعیین نمود: 0.116 (۱۳-۲) ود این +1000) > یمتا 0.1517 (۱۳-۲) سح( ,م60 +1000) < مروییتا 0.116 1 0.1517 ۹ ۶-۲ مقاومت الکتریکی زمین بدست‌آوردن مقاومت ویژه و مدل خاک امری ضروری است. زیرا که تخمین مقاومت سیستم زمین پست فشارقوی وگرادیان پتانسیل سطحی (شامل ولتاز گام و تماس) بر اساس مقاومت ویژه و مدل خاک صورت می‌پذیرد. در کلیه آزمون‌های زمین» معمولاً جریانی از زمین عبور داده شده و ولتاژ ایجاد شده در اثر عبور این جریان اندازه‌گیری می‌شود. سپس از تقسیم ولتاز اندازه‌گیری شده بر جریان عبوری,» امپدانس زمین حاصل می‌گردد. لذا در کلیه روش‌ها لازم است الکترودهایی وجود داشته باشد تا بتوان توسط آنها جریان آزمون را در زمین مورد نظر جاری ساخت. همچنین وجود الکترودهایی برای اندازه‌گیری برای اندازه گیری مقاومت رمین می‌توان از روس دو نقطه‌ای» سه نقطه‌ای و یا چهار نقطه‌ای ودر استفاده کرد. (جمهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع روش‌های محاسبه مقاومت خاک و چگونگی آن می‌توان به استاندارد 1۳۳۳:60-2000 رجوع نمود). 40 ۵:۱۱۵۴ ۷۷ . 1 -------- صفحهٔ بعد -------- 3 مشخصات فنی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فشضار قوی در استاندارد ۳۳۳60 ] تعدادی از جداول وجود دارد که گستره مقاومتی برای خاکهای مختلف و صخره‌ها را نشان می‌دهد. یک نمونه از این جدول در زیر آورده شده است. جدول ۱-۲: گستره مقاومتی برای خاکهای مختلف هرچند تخمین مقاومت خاک براساس طبقه‌بندی خاک ساده است ولی این روش بسیار تقریبی است و آزمایشهایی برای تعیین به طور محسوسی تغییر کند برای رسیدن به مقاومت دقیق لایه‌های پائین» بهتر است برد فاصله‌گذاری آزمایش افزایش داده شود. زیرا هنگامی که فاصله گذاری افزایش می‌یابد جریان منبع آزمون به نواحی با فاصله زیاد در هر دو جهت عمودی و افقی نفوذ می‌کند. یک روش رایج برای اندازه گیری مقاومت خاک روش چهار نقطه‌ای وثر است که در شکل (۲-۲) نشان داده شده است. در این روش چهار الکترود به صورت مستقیم‌الخط در فواصل مساوی 2 و در عمق مساوی 0 در زمین کوبیده می‌شوند و سپس ولتاژ بین دو الکترود درونی اندازه‌گیری می‌شود و بر جریان بین دو الکترود بیرونی تقسیم می‌شود و این مقدار مقاومت ۲[ را به ما می‌دهد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی سبکه زمین ۰ 47۵٩ ۱۶-۲ 8 (۱۶-۲) ی :0 دم + ولد 4+ ول ۳ مقاومت اندازه‌گیری شده بر حسب اهم اگر 0 در مقایسه با 2۵ کوچک باشد یعنی در حالتی که عمق الکترودها بسیار کم باشدء معادله (۱۶-۲) به صورت زیر قابل بیان است: (۱۷-۲) 4[ > .0 هدایت الکتریکی در خاک به صورت هدایت الکترولیتی صورت پذیرفته و به همین دلیل مقاومت خاک به شدت با کاهش رطوبت خاک افزایش می‌یاید. این امر در یک نمونه خاک در منحنی شماره ۲ شکل (۲-۲) نمایش داده شده است. همانطور که مشاهده می‌گردد اگر رطوبت این نمونه خاک بیش از ۱۵ درصد کاهش یابد مقاومت آن با شیب تندی افزایش می‌یابد. میزان رطوبت موجود در خاک به فشردگی و اندازه ذره‌های تشکیل‌دهنده آن بستگی دارد. ۳۱۳ (0۰۲) 0 10۵ 9 ۹ ۱ و ی اس ۰ 100 0 0 0 0 ۵ ۵ ۵ ۵ ۵ ۹ ۱ ۳ ر ۹ ِ ۸ 0 0 0 ۹ درقدنک 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ی ار 1 درصد رطرت و4 40 و3 30 و2 20 و1 1۵ 5 0 : در اقا ۹20 و۶1 ۹10 هو 0 ود 10- 15- 20- 5 -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ مشخصات فنی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فشضار قوی تاثیر دما بر روی مقاومت خاک به ازای دماهای بالای صفر قابل صرفنظر کردن است. در صفر درجه سانتی‌گراد آب موجود در خاک شروع به یخ زدن می‌کند که این امر موجب افزایش سریع مقاومت خاک می‌گردد. منحنی شماره ۳ شکل (۲-۲) این موضوع را وجود نمک‌های حل‌شدنی,» اسید و قلیا در خاک تاثیر بسیار زیادی در مقاومت خاک دارد. منحنی شماره ۱ شکل (۳-۲) اثر نمک (کلریدسدیم) را روی یک نمونه خاک نشان می‌دهد. با توجه به آنچه گفته شد. طراحی شبکه زمین باید به گونه‌ای باشد که در 1-۳۲ -محاسبه سطح مقطع هادی‌های شبکه زمین با استفاده از رابطه زیر (11:131:80-2000) می‌توان با در نظرگرفتن محدودیت حرارتی هادی‌های زمین» حداکثر جریان مجاز آ (۱۸-۲) ۸ ۴+7 0.10*4هش 1 و ۱11 ( 1 ۳+ رگد 1 در رابطه فوق: (۱۹-۲) (8۲۵/0۹) 8۷7[ (8۳۵. ۹)/ه0) ] 1(.517ه / [(4. 18 - (۳۹0)/ [ 1۳۸۷ در رابطه فوق» 511 گرمای ویژه هادی و 5۷۷ وزن مخصوص آن است. بقیه پارامترها به صورت زیر تعریف می‌گردند: [ حداکثر جریان اتصال کوتاه موثر متقارن (۸») ۸ سطح مقطع هادی (*۳/) حداکثر درجه حرارت مجاز هادی (-۲* ) 1 7 دمای محیط (* ) 71 درجه حرارت مرجع (-۲*) ,۰ مقاومت ویژه هادی‌های زمین در درجه حرارت مرجع ( (52.01|) 15 + ((1/0) با ,1/0 (۹) 0 ضریب حرارتی مقاومت هادی در درجه حرارت صفر درجه (-)* /۱) 1 زمان تداوم جریان خطا در هادی‌های شبکه زمین (ع50) حداکثر درجه حرارت مجاز برای اتصالات با جوش احتراقی تقریباً ۱۰۸۳ درجه سانتی گراد (دمای ذوب مس) و برای اتصالات پیچ و مهره‌ای ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد است. درجه حرارت مرجع برابر۲۰ درجه سانتی‌گراد فرض می‌گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی تُسبکه زمین 24 با توجه به اینکه جریان اتصال کوتاه در هنگام وارد شدن به شبکه زمین به چند قسمت تقسیم می‌گردد. کسری از جریان فاز به زمین (,/3) به عنوان بیشترین جریان عبوری از شبکه زمین در نظر گرفته می‌شود. در اکثر موارد در نظر گرفتن ۷۰ درصد حداکثر جریان فاز به زمین» به عنوان جریان هادی‌های شبکه زمین مناسب می باشد ( و [3 0.7 > ]). در مورد هادی‌های استفاده‌شده در سیستم زمین می‌توان از جدول زیر استفاده نمود. جدول ۲-۲ : مشخصات هادی‌های مورد استفاده در سیستم زمین ۰ ۸ ۳۴۵ ۱۸۴ ۴/۴ ۳/۸۵ )006۳-۵ ٩1ععآ‎ 6 006۳-۵) ۳/۸۵ ع۸/ ۱۸۴ ۳۴۵ ۳۸ 6 آاععاد وا ۲000۵۲ ۳/۸۵ ۸۲ ۱۸۴ ۲۴۵ 07 آعع1٩ دنناد دراه ۵۶ ۲/۸۶ ۶۵۷ ۲۳۸ 006 ۳۲۲ ها 6201 ده ۲/۶ نج تیه ۲۶۸ ۷ ۵۳/۵ ۱ اطلاعات این ستون از استاندارد ۸51 گرفته شده است. ۳ -ضخامت فولاد در ی ۵۰ 0 هادی‌های شبکه زمین" اغلب از جنس مس انتخاب می‌گردند. برای کاهش خوردگی می‌توان از هادی‌های مس قلع اندود استفاده کرد. علاوه بر این باید فلزاتی را که به صورت آند در مقابل مس ظاهر می‌شوند توسط نوار پلاستیکی یا غیره پوشاند و یا می‌توان مسیر عبور فلزات دفن شده را به گونه‌ای در نظر گرفت که هادی‌های مسی را با زاویه نزدیک قائمه قطع کنند و در محلی که دو فلز به هم نزدیک هستند با مواد مناسب پوشانده شوند. جنس میله‌های رمین نیز اغلب از فولاد گالوانیزه گرم با روکش مس انتخاب می‌گردد. هادی انتخاب شده برای شبکه زمین براساس استاندارد (60-2000 ۳۳۳ 1) باید معیار های زیر را نیز دارا باشند: - باید استقامت لازم را برای مقاومت در مقابل نیروهای غیرمنتظره وارد بر هادی‌ها و همچنین مقاومت لازم را در مقابل انواع خوردگی در طول مدت عمر طراحی شده برای آن داشته باشند. 1. ۷] -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ مشخصات فلی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستنهای فشار قوی - باید امکان هدایت بیشتر از مقدار نامی را داشته باشند تا در هنگام بروز خطا از بوجود آمدن هرگونه اضافه ولتاژهای خطرناک جلوگیری گردد. با توجه به معیارهای فوق اولین سطح مقطع استاندارد که از سطح مقطع حاصل از رابطه (۱۸-۲) برای شبکه زمین بزرگتر باشد انتخاب می‌گردد. در هر صورت بر حسب تجربه به دلایل مکانیکی و خوردگی» سطح مقطع هادی‌ها نباید از ۹۵ میلی‌مترمربع کمتر باشد. این انتخاب علاوه بر اینکه تضمین کننده معیارهای گفته شده است مزایای زیر را نیز در بر دارد: - محدودتر کردن دمای هادی‌ها. ۹۷-۲- محاسبه مقاومت سیستم زمبن ولتاز افزایش یافته (0۳8) در سطح پست می‌گردد. در پست‌های انتقال و فوق توزیع اغلب مقاومت سیستم زمین باید کمتر از یک محاسبه مقاومت سیستم زمین یکی از گامهای ابتدایی در طراحی سیستم زمین است. این مقاومت وابسته به سطحی است که برای محاسبه مقاومت سیستم زمین از معادله سوراک استفاده می‌شود. این معادله به صورت زیر تعریف می‌گردد: 6 سا وبا ب او 20 ابا *20۸/ با که در آن: +ا: طول کل هادیهای دفن شده بر حسب متر و برای شبکه‌های بدون میله‌های زمین پاسخ معادله سوراک با معادله شوارتز که به صورت رابطه (۲۱-۲) بیان می‌شود یکسان است. ات ۱ (۲۱-۲) 1 2 1 1 اک 1 مقاومت کل هادی‌های شبکه زمین بر حسب اهم یک مقاومت کل میله‌های شبکه زمین بر حسب اهم -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی تسبکه زمین ۹ مقاومت هادیهای شبکه زمین را می‌توان از رابطه زیر بدست آورد: (-۲۲) 1 و 8 ۸ 0 ۱ ۱ سای 2 در رابطه فوق بدین صورت تعریف می گردد: (۲۳-۲) ره که در آن‌ها : م0 مقاومت ویژه خاک (2.11؟) 1 طول کل هادی‌های متصل به شبکه زمین (1) 2۵ قطر هادی (1) ۸ سطح اشغال شبکه زمین (*1۳) سای ضرائب ثابت که از دو شکل (۳-۲) و (۴-۲) بدست می آیند 1 عمق دفن شبکه زمین (1) ۱۶۲۵۲۳۹-۲0۷۱ ۲۲ 0 ۱۳۵۵7۲۷۱-۲ ۵-۷/۱۵۲۳۷ 03 ۵ - ۵۳۲۷۵ ۴۵۸ ۸ ع بالات 0 5 + 0.15۸ > م۶ 7 ۴۳۵۳۲ ۸ 00068۷۴ . 0 ۳۱۳ ۹۱۸ ۰ ۵۴۶۲۲۶۲ ۴۵۵ - 6 ۷5اه 71 + 0.04 2 م« ۸ ۱۹۵ ۶ 060۲۶۲ ۶۵۵ - 8 096۷6۴ ۱ 8 + ۵۱۵ 2 و۶ 0 + *0.05- 2 و۶ شرع 1۶6 ۶ 0۳0۳۷۲ ۳۵۳۶ 0 08۷ 0۸ 1۷6 ۰ ۵۶۲۲۷۲ ۴۵۵ 0 60۱18۷ 40 * 0,05- ۲ 3 + 005*8- 2 م۶ در دو منحنی فوق محور افقی نسبت طول به عرض زمین پست را نمایش می‌دهد. در زیر هر کدام از منحنی‌ها رابطه آن منحنی نیز دکر شده است. به عنوان مثال اگر هادی‌های سیستم زمین در عمق نیم‌متری سطح زمین دفن شده باشد باید از رابطه و منحنی‌های اول استفاده نمود.ء زیر که | عددی بسیار کوچک است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ مشسخصات فنی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فشار قوی (۲۴-۲) زاس ری لک بر رت سود در رابطه فوق : 1 طول هر میله بر حسب متر (18) 2 قطر میله زمین ( 11/) 1 تعداد میله‌های زمین و نهایتاً مقاومت متقابل هادی‌ها و میله‌های شبکه برابر خواهد بود با : ۲۵-۲۱) 1+ با - علنگ رگم ۴ج ۸ 5 71 زور ۱-۷-۳ خاکهای غیر یکنواخت از آنجائیکه ولتاژهای گام و تماس محاسبه شده بر اساس این گزارش بر مبنای مدل خاک یکنواخت است لذا تقریب مدلهای غیریکنواخت به مدل خاک یکنواخت امری ضروری است. در محاسبه مقاومت ویژه خاک می‌توان از مدل خاک یکنواخت به جای مدل خاک دو لایه یا چند لایه استفاده کرد. در صورتی که تفاوت جنس لایه‌های مختلف کم باشد. مقاومت خاک یکنواخت تقریبی می‌تواند با استفاده از میانگین‌گیری مقاومتهای ظاهری اندازه گیری شده طبق رابطه زیر محاسبه گردد: و0 ۳۰۳ ری 0 + دی 0 + 0 ۲۶-۲۱) 1 0 ۳ لش 31۱ 17 که در آن: (ی:0 ۰۰۰۰+ (00 + ری ,0 + رم ,۵: مقاومتهای ظاهری اندازه‌گیری شده در روش چهار نقطه‌ای به ازای فاصله گذاری‌ها و عمق‌های مختلف بر حسب اهم متر و ,, تعداد کل اندازه گیری‌هاست. روش دیگر استفاده از رابطه زیر است: 0:۳۵ ۳ ۳۸ ( 02)02( 2 )۲۷-۲( 10۰ ماکزیمم مقاومت ظاهری از مقادیر اندازه‌گیری شده بر حسب اهم- متر و (ز: 0: مینیمم مقاومت ظاهری از مقادیر اندازه گیری شده بر حسب اهم- متر می‌باشد. روابط بالا فقط در صورتی درست است که میله‌های زمین حداقل در عمقی که الکترودها برای اندازه‌گیری ,0 استفاده می‌شوند. دفن شوند. این روش برای شبکه‌های بدون میله‌های زمین توصیه نمی‌شود. در محاسبات سیستم زمین» استفاده از مدل دو لایه نیز می‌تواند مدنظر قرار گیرد (یک لایه بیرونی با عمق محدود و یک لایه درونی با عمق نامحدود). تغییر ناگهانی در مقاومت ظاهری در مرزهای هر لایه می‌تواند بوسیله یک فاکتور انعکاس توصیف شود. فاکتور انعکاس "6 به صورت زیر تعریف می‌شود: -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی تسبکه زمین ۳ ۲ - :0 اما )۲۸-۲( 0 ۳ 0 که در آن: مقاومت خاک لایه بالایی بر حسب اهم- متر و ۵ مقاومت خاک لایه پائینی بر حسب اهم- متر می‌باشد. سپس با استفاده از شکل (۱-۲) و رابطه (۷-۲) مقاومت ظاهری خاک محاسبه می‌شود. هرچند آرائه یک مدل دقیق باید بر مبنای تغییرات واقعی مقاومت خاک محل پست باشد ولی ارائه مدل دو لایه‌ای از خاک برای طراحی سیستم زمین ایمن کافی است. ۲-۷-۲ روش‌های کاهش مقاومت زمین پست برای کاهش مقاومت زمین می‌توان از روشهای زیر نیز بهره جست: - استفاده از میله‌های طویل برای رسیدن به لایه مرطوب زمین _ استفاده از میله‌های موازی می‌شود. در جاهایی که بدلیل محدودیت فضای سطح پست امکان دستیابی به طرح شبکه زمین ایمن» با افزایش میله‌های زمین و هادیهای شبکه زمین وجود نداشته باشد. می‌توان از وجود چاه زمین در کنار شبکه زمین برای دسترسی به سیستم زمین ایمن نیز استفاده کرد. اتصالات و بستها نیز باید در هنگام طراحی مدنظر قرار گیرد تا دسترسی به یک سیستم ایمن محقق گردد. ولتاز مش با استفاده از رابطه زیر بدست می‌آید: (۲۹-۲) کسام ۳ ها رگ یا ضریب فضا در رابطه فوق بصورت زیر تعریف می گردد: 8 بط "0+20 0 1 ۳.۷ [ کسیر کر در ای (7)20-1 با 40 14 ۱۵ 27 در رابطه فوق 1 فاصله بین هادی‌های موازی شبکه زمین» ۷7 قطر هادی‌های زمین و / عمقی است که هادی‌ها در آن دفن شده‌اند. -------- صفحهٔ بعد -------- میله‌های زمین و یا در شبکه‌های با میله‌های زمین بسیار محدود در پیرامون شبکه این ضریب عبارت است از: (۳۱-۲) 7 رگا 2)(۳) 7 در رابطه فوق در ادامه تعریف می‌گردد. , 6/ در رابطه (۳۰-۲) عبارت است از: او (۳۲-۲) + || ما 10 (۳۳-۲۱) 11۰1۰1 11 (۳۴-۲) 2 ,1 با در رابطه فوق .بآ طول کل هادی‌های زمین در شبکه افقی است و ,./ محیط کل شبکه زمین می‌باشد و 01 برای شبکه‌های مربعی شکل 21 برای شبکه‌های مربعی و مستطیلی شکل 1 ,۳ برای شبکه‌های مربعی و مستطیلی و با شکل (۳۵-۲) ۳ نس ۸/۸ ۰۹۱" روم اما 1 1 ۸ 9 (۳۷-۲) در روابط بالاا !۸ سطح شبکه زمین» ..آ بزرگترین طول شبکه در راستای محور ۲ ,با بزرگترین طول شبکه در راستای محور لا بوده و ,1 بیشترین فاصله بین هر دو نقطه دلخواه شبکه است. ضریب بی‌نظمی :؟ا مربوط به ۸7 بدین صورت تعریف می‌گردد: (۳۸-۲) 0 + ۴-0644 در شبکه‌های بدون میله‌های زمین و یا با تعداد محدودی میله زمین که به صورت پراکنده در شبکه قرار گرفته‌اند ولیکن هیچکدام در پیرامون و یا در اطراف شبکه قرار نداشته باشند ,یآ یا طول موثر شبکه از رابطهٌ زیر بدست می‌آید. (۳۹-۲) پا + ابا پآ طول کل میله‌های زمین و ..آ طول کل هادی‌های متصل به آن است. در شبکه‌های دارای میله‌های زمین در پیرامون شبکه. بسا یا طول موثر شبکه عبارت است از: -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی شبکه زمین یر ۳۳ ]۲ ی .۴ اتب |1.55+1.22ا+ما ما با کل (۴۱-۲) وا 3 1 دو ضریب پآ و ,کا عبارتند از: (۳۲-۲) 085+ با0.75عا : 11 11 (۴۳-۲) [(۱- 0.5۳ -1)- + + +0 ار کلیه پارامترهای فوق قبلاً تعریف شده‌اند. ۱۰-۲ محاسبه بیشترین مقدار جریان هادیهای سیستم زمین بیشترین مقدار جریان هادی‌های سیستم زمین یعنی ی[ با استفاده از رابطه زیر محاسبه می گردد: (۴۴-۲) ۳ ی ۳ )۳۵-۲( مدت زمان تداوم خطا بر حسب ثانیه می‌باشد. مقادیر نمونه‌ای پارامتر :12 در استاندارد 1۳180 آمده است. ,1 مقدار موثر ,5 ضریب تقسیم جریان خطا و .| مقدار موثر جریان متقارن خطای زمین است که برابر است با : (۴۷-۲) ۶3 1۲ امقدار موثر مولفه صفر جریان خطای متقارن است. 5۲ با توجه به آرایش شبکه و نحوه زمین کردن نوترال ترانسها محاسبه می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۱۰-۲- برگشت جریان از سیم‌های گارد خطوط منتهمی به پست بخشی از جریان اتصال کوتاه تک فاز به زمین از سیم‌های گارد خطوط منتهی به پست به سمت منبع باز می گردند. این مقادیر نیز می‌توانند محاسبه و از جریان شبکه زمین کسر گردند. ضریب کاهش ۴۲ از رابطه زیر محاسبه می‌شود. (۴۸-۲) (|۳|- 061 < با در این رابطه 0 اثر هدایت خطوط انتقال منتهی به پست در برگشت بخشی از جریان اتصال زمین و |۱۳ اثر القا سیم گارد در برگشت بخش دیگری از جریان را نشان می‌دهد. برای محاسبه جریان برگشتی به دلیل القا می‌توان از منحنی‌های موجود در شکل (۶-۲) استفاده کرد. این منحنی‌ها تغییرات پارامتر 11 را نسبت به قطر سیم و برای دو هادی 0055 و +۸251 نشان می‌دهند. 5 را ۵6 1۹۷۵ ۴ ناجیه غان جح [ ات۳۲۳۷ ۱ ٍ ۵ ۸۵8۲ ی ٍ 4 1718 16 3 ۳ 13 2 7 ۵ 5 0 ,شا قعطاو ناه شکل 1-۲:محاسبه پارامتر (11 (۴۹-۲) ات + ها که در آن "فاز +0 < از ادمیتانس معادل تمامی خطوط هوایی متصل به پست است. "لا را می‌توان با توجه به این نکته که کلیه خطوط به طور موازی به هم متصل هستند ارزیابی نمود. ال( و ,| (مقاومت شبکه زمین پست) نیز موازی هم خواهند بود. برای بدست آوردن 00۰13 و 0۷ می‌توان از شکل‌های (۷-۲) الی (۹-۲) استفاده نمود. برای بهره‌گیری از این منحنی‌ها بایستی قطر خارجی سیم گارد معلوم و از سمت چپ شروع و بطور افقی روی محور حرکت کرد تا به منحنی مربوط به اسپن سیم رسید. سپس بطور عمودی در جهت بالاا حرکت کرده تا به منحنی مربوط به مقاومت الکتریکی -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی تسبکه زمین نک متوسط پای برج رسید (+8). سپس از این نقطه مجدداً به سمت راست حرکت می‌کنیم تا به منحنی تعداد و نوع هادی سیم گارد برسیم. سپس بطور عمودی در جهت پائین حرکت می‌کنیم تا به نقطهٌ موردنظر روی محور ثا و یا ت) برسیم. با استفاده از مقادیر مربوط به 3ا و 67 پای خطوط مختلف, *7] و "7) که منتجه مقادیر 3 و 0 کلیهٌ خطوط منتهی پست هستند بدست آمده و ضریب 01 از رابطهٌ (۴۹-۲) محاسبه می‌گردد. همچنین می‌توان با استفاده از منحنی‌های شکل (۹-۲) مقادیر مربوط به ,ها اه را روی محور عمودی و ‎٩,‏ را روی را بدست خواهد داد. اس ۲ یت 5 ۳ ۱ سس سس ری کی تم ری ۴ هس اس سکم و ما رم 20, خ و 39 ۱ مر 0 مر ۵ 08 8.8 07 رل ک0 04 03 02 0.1 2۵ ده که ده ۵ ۱ 1 ۱ 1 ۴ ۴۷۷ از 5 پاهط5 بخ وروی ووه ماس کا 1 شکل ۷-۲ :تعیین 13 برای خطوط هوایی -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ مشسخصات قنی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فشار قوی 8 ,8 ۵ ۵ تشوهع سح ۷82 .۵ 013 مایا 7 29تظ شکل ۸-۲:تعیین 7) برای خطوط هوایی 5 م 1 1 5 شکل ۹-۲ :تعیین 0 برای پستها -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی تسبکه زمین ۳۷ ۱۱-۲- بدترین نوع خطا و محل وقوع آن بدترین نوع خطا برای یک سیستم زمین جریانی است که بیشترین جریان ( ,| ) را وارد شبکه زمین کند. به دلیل اینکه این جریان متناسب با مولفه صفر یا جریان خطای زمین و ضریب تقسیم جریان است و همچنین ضریب تقسیم جریان اغلب متناسب با نوع نمی‌باشد. لذا بدترین نوع خطا عبارت است از خطایی که بیشترین مولفه صفر جریان را داشته باشد و یا اینکه بیشترین جریان خطای زمین را وارد هادی‌های شبکه زمین کند (,[3). در یک مکان معین خطای تکفاز به زمین بدترین نوع خطاست اگر عبارت زیر در محل وقوع خطا برقرار باشد: ۵۰-۲(۱) 7 < م77 همچنین خطای خط به خط به زمین بدترین نوع خطاست اگر عبارت زیر در محل وقوع خطا برقرار باشد: (۵۱-۲) 727 در اکثر موارد + برابر با ,7 در نظر گرفته می‌شود. لذا عبارات فوق به صورت ,2 < ,7 و 2> ,7 خلاصه می‌گردد . برای اینکه بدترین محل وقوع خطا را شناسایی کرد باید جوانب بسیاری را در نظرگرفت. محل وقوع خطا می‌تواند در طرف ولتاز قوی» طرف ولتاز ضعیف» در داخل پست یا در خارج آن روی خط در یک فاصله معین از پست رخ دهد. به هر حال قاعده و قانون مشخصی برای تعیین بدترین محل وقوع خطا وجود نداشته و می‌بایستی هرحالت به شکل جداگانه مورد بررسی قرار گیرد. دقت شود که برای محاسبه جریان شبکه زمین (1)» نباید جریان بازگشتی از نوترال ترانس را لحاظ کرد. این جریان به امپدانس صفر ترانس و امپدانس صفر معادل شبکه وابسته بوده و با توجه به محاسبات اتصال کوتاه بدست می‌آید. -------- صفحهٔ بعد -------- ۱ مشخصات قنی عمومی واجرایی سیستم زمین در پستهای فشا رقوی شکل (۱۰-۲) چگونگی بدست‌آوردن بیشترین جریان خطا را در حالت‌های مختلف نمایش می‌دهد. ها ۱ وا از ها 1۱ تج حعی سس سا :هه سوه (۰) 6۵ و :1۷ ۱00-۱0 وا رز( شکل ۱۰-۲: محاسبه بیشترین جریان خطا ما در این شکل (2) یک پست افزاینده را با خطا در سمت فشار قوی» (0) یک پست افزاینده را با خطا در سمت فشار ضعیف» (ع) و -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی سبکه زمین ۳۹ در موارد فوق ...1 جریان تزریقی از طرف پست‌های دیگر به سمت ستاره ترانس استء وقتیکه خطا در سمت ستاره آن رخ می‌دهد. در جریان تزریقی از طرف پست‌های دیگر به سمت مثلث ترانس است هنگامی که خطا در سمت مثلث ترانسفورماتور رخ می‌دهد. ,أء جریان تزریق شده توسط ترانس محلی» :»1و 1۱ جریان برگشتی القایی به ترتیب از طریق خطوط فشار قوی متصل به پست و خطوطی که به ترانس‌های با اتصال ستاره متصل هستندء :1 و «,]» جریان برگشتی القایی به ترتیب از طریق سیم‌های گارد خطوط فشار ضعیف و خطوطی که به ترانس‌های با اتصال مثلث متصل هستند و «ا جریان برگشتی از طریق کلیهٌ سیم‌های گارد خطوط منتهی به پست که به سیستم زمین پست متصل می‌باشند. ۱۳-۲- طراحی گام به گام شبکه زمین پس از آشنایی با شرایط بحرانی (بیشترین مقدار قابل تحمل ولتاژ گام و تماس) طراحی شبکه زمین و همچنین آشنایی با مفاهیم پایه آن» نحوه طراحی گام به گام شبکه زمین معرفی می‌گردد. این طراحی در دوازده مرحله مطابق شکل (۱۱-۲) و به صورت زیر انجام می‌پذیرد: آزمونهای مقاومت خاک صورت پذیرد تا بتوان با استفاده از آنها مقاومت و مدل خاک (تک لایه یا دو لایه بودن خاک ) را شناخت. به عبارت دیگر اطلاعات اصلی طراحی در این مرحله بدست می‌آید. گام دوم: سطح مقطع هادی‌های سیستم زمین توسط رابطه (۱۸-۲) محاسبه می‌گردد. حداکثر مقدار قابل تحمل ولناز گام و تماس با استفاده از رابطه‌های (۱۲-۲) الی (۱۵-۲) محاسبه می‌شود. گام چهارم: در این مرحله طراحی مقدماتی شامل فاصله بین هادی‌های زمین و محل قرارگرفتن میله‌های عمودی با توجه به بیشترین جریان عبوری از هادی‌های زمین 10 و سطحی که سیستم زمین در آن اجرا می‌گردد انتخاب می‌گردد. در این مرحله مقدار مقاومت طرح اولیه سیستم زمین توسط معادلات شوارتز محاسبه می‌شود. در این گام» بیشترین مقدار جریان شبکه زمین ( 1) محاسبه می‌گردد. برای جلوگیری از طراحی بیشینه" سیستم زمین, فقط قسمتی از جریان خطا (,[3) که از طریق سیستم زمین به زمین دوردست انتقال داده می‌شود در طراحی شبکه زمین در نظر گرفته می‌شود. جریان ( ,| ) باید بیانگر بدترین نوع خطا و در بدترین نقطه ممکن باشد. ۷۵15 برعاد 20 ۵۶۵۳ 1010۳۵0 ۱۰ 0 0۷۵۳ . 2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ مشخصات فنی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فشضار قوی اگر ولتاز افزایش یافته زمین در پست (0۳1) مربوط به طرح مقدماتی کمتر از حدود بدست‌آمده توسط ولتاژهای گام و تماس باشد این شبکه زمین دارای ایمنی لازم بوده و طرح تائید می‌گردد. فقط مقداری هادی اضافی برای اتصال تحهیزات به سیستم زمین باید در نظر گرفته شود. محاسبه ولتاز گام و مش برای شبکه طراحی شده با استفاده از روابط (۲۹-۲) و (۴۱-۲) انجام می‌گیرد. اگر ولتاز مش محاسبه شده از ولتاژز تماس که در گام سوم بدست آمد کمتر باشد طراحی کامل است (رجوع به گام دهم). در غیراینصورت طرح اولیه باید مجددا بازنگری شود (رجوع به گام یازدهم). گام دهم: در صورتی که ولتازژهای گام و مش مقادیری کمتر از ولتاژهای گام و تماس محاسبه شده در گام سوم دارند طراحی کامل است و فقط باید سایز هادی مورد نیاز برای اتصال سیستم زمین به تجهیزات را لحاظ نمود. در غیر اینصورت طرح اولیه باید مورد بازنگری قرار گیرد. گام یازدهم: اگر ولتاژهای گام و تماس هر دو از مقدار آستانه تجاوز نمودندء طراحی مجدد شبکه زمین الزامی است. طراحی مجدد می‌تواند ۰ ۰.۰ ۳ م۰ ۰.۰ یه ۰ ۰ ۱ ۰ ۰۰ ۰ ۰ ۰ ۰ شامل کوچکترکردن فاصله بین هادی‌هاء افزودن تعداد بیشتری از میله‌های زمین » کم‌کردن مقاومت شبکه زمین» انتقال بخش بزرگتری از خطای رمین به قسمت‌های دیگر با استفاده از مسیرهای موازی» محدودکردن جریان خطا یا مواردی از این دست باشد. در غیراینصورت طرح اولیه باید مجدداً بازنگری گردد در صورت بر آورده‌شدن شرایط لازم برای ولتاژز مش و گام طراحی سیستم زمین کامل است. فقط باید از میله‌های زمین اضافی در نزدیکی برقگیرهاء نوترال ترانسفورماتور و ... استفاده نمود. در نهایت برای جلوگیری از بروز اشتباهات احتمالی طرح باید دوباره بازبینی گردد. فلوچارت شکل (۱۱-۲) دوازده گام فوق را همراه با جهت حرکت نمایش می‌دهد. ۱. حداقل فاصله بین میله‌ها باید به اندازه طول آنها باشد -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی تسبکه زمین 8 یافتن اطلاعات اولیه مربوط به طراحی زمین پست بدست آوردن سطح مقطع هادی شبکه زمین حدود قابل تحمل ولتاژهای گام و تماس 0 با 050ع۳۹1و 70 ۳1۵۳50 طراحی مقدماتی شبکه زمین 7و آو 1و (] با ی 1 یا ید شدت جریان تزریق‌شده به تجدیدنظر در طرح مقدماتی ناو 1و (] ۱ گام باز شبکه م] دی | 1 بله مقایسه ولتاژهای تماس و شبکه رای نود محاسبهٌ ولتاژهای گام و تماس در پست ید یا ید ایا ۳ ایا ۳ ید یا زد یا د کنترل ولتاژ شبکه و مقایسه آن با یر ولتاز تماس مجاز «امه) ۳ سا کنترل ولتاژ گام و مقایسه آن با گام مجاز ماه تاک اتمام طراحی مقدماتی و مطالعه جزئیات آن شکل ۱۱-۲: بلوک دیاگرام مراحل طراحی شبکه زمین -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ مشخصات قنی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فشار قوی در ادامه برای آشنایی بیشتر با چگونگی استفاده از روابط معرفی شده و چگونگی طراحی گام به‌گام شبکه زمین دفترچه محاسبات مربوط به یک پست ۲۳۰ کیلو ولت ارائه می‌شود. ۱۳-۲- طراحی گام به گام شبکه زمین یک پست نمونه ۱-۱۳-۲- جمع‌آوری اطلاعات لازم برای طراحی سیستم زمین (گام اول) - مساحت پست 1۱ 200150 - ۷۷ ۷] - مقاومت ویژه خاک 6۵.۱ 290 <م - مقاومت ویژه سنگ ریزه 6۵.۱۱ 3000 ,م0 - عمق دفن شبکه زمین 0.5111 < 1 - ضخامت لایه سنگ ریزه 0.15171 <,(ا - حداکثر درجه حرارت محیط ۴" 50 <.] - میانگین درجه حرارت محیط ۴" 40 < ,]7 - حداکثر جریان خطای تک فاز 3016۸ > | - زمان تداوم جریان خطا 500 > ] - زمان تداوم شوک 500 0.5 <] - با توجه به مطالعات سیستم» ضرایب 0.7 * ,5 و [1* ,]1 انتخاب شده‌اند. ۲-۱۳-۲- محاسبه سطح مقطع هادی‌ها (گام دوم) محاسبه سطح مقطع هادی‌ها با استفاده از رابطه زیر امکان‌پذیر است: ۸ جنس هادی‌های مورد استفاده از نوع 5011-472۷۷1۱ 2۵۵100 0000۲ می‌باشد. - ضریب حرارتی مقاومت هادی در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد - 0.00393 <- به0 - مقاومت ویژه هادی‌های شبکه زمین در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد - 1.722.01 > ,0 - حداکثر دمای مجاز برای اتصالات پیچ و مهره‌ای - 250*۳۴ - حداکثر دمای مجاز برای اتصالات جوش احتراقی < "1083 > ,] - ضریب حرارتی مقاومت هادی در دمای صفر درجه سانتی‌گراد < سردا - ضریب ظرفیت حرارتی * (0*/ ۴)/[ 3.422 - 1۳۸ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم-اصول طراحی شبکه زمین ۳۳ ۱-۲-۱۳-۲- محاسبه سطح مقطع هادی‌های اصلی که زمین با فرض اینکه ۷۰ درصد جریان خطای تکفاز وارد هادیهای شبکهٌ زمین می‌گردد خواهیم داشت: 7-۳ - 7 5 75 00 2 دررر۸ 3 بان 3.42210 40 + 234 1۷0.00393112 با توجه به فرسایش هادیهای زمین حداقل قطر هادی مورد استفاده در شبکهٌ زمین این مثال برابر ۱۲۰ میلی‌متر مربع در نظر گرفته می‌شود. ۲-۲-۱۳-۲- محاسبه سطح مقطع رایزرها یا هادی‌ها اتصال تجهیزات به شبکه زمین 0۳ - ب] ]1 *00393<1.720. ۱۷ 2 2 3.422 | بسن خر ۸ 165 ج *111 3342307 302 ۳۳۳ (40 +234) ۳-۱۳-۲- محاسبه حداکثر ولتاز گام وتماس قابل تحمل (گام سوم) نس 0 1+ 000)) 7 0 1 مریم +1000 < ریت 1 27۳۱ -0.09)1 (۳--0.09)1 9 - الق عمج نطظ اع 9 + 5 ]0.1 2۷ ۱ 09 + 2 ۱ 0 : ۷ 1011. 35- (3000 0.799 5. 1000+1) * یی تا 0.157 ۷ 3379 < خ(3000 0.79 6۷ +1000) < میت 0.5" -------- صفحهٔ بعد -------- ۳5 مشسخصات فلی» عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فشار قوی 2-۱۳-۲۳ انجام طراحی مقدماتی (گام چهارم) فاصله بین هادی‌های اصلی در سیستم زمین ۱11 3 < (/ در نظر گرفته می‌شود. و ی ی 3 ]۰ " مس رس 3 ] طول کل هادی‌های سیستم زمین ../ عبارت است از: 0 - 15068 +51 200 لا 8 + ,ولا ۸ ع با - طول میله‌های زمین 310 > با - تعداد میله‌های زمین 75 < م1 - قطر میله‌های زمین 10 0.02 - 20 ۵-۱۳-۲-محاسبه مقاومت سیستم زمین (گام پنجم) مقدار مقاومت طرح اولیه سیستم زمین توسط معادلات شوارتز محاسبه می‌شود: ات با ا2 [ ماگ +رعکمول کل - ۸ ۸ 3 7 : 2.1 81 ۰ [‏ 11 ) اج[ )| ]سل را + با لیگ + رگم ۶ج لد با ار 2 ۸ 6 > [1.4+ م0 < [1.4+(-)0. 04-- ما 150 : 7 - و و ب رو و - یو + رگ15- 1 150 : : 20400 2000 290 1-48[ 5. 7 -(ستت )136 +(سن)ما ا(ستاااع- چ ٩/150 0 ۱‏ 05 ۱ 0 مد" : 3 3 290 6 5-12 7/) ۷ (ست )2۷1.30 +1 - ما رسک در 1 ۱ 0 02 را و 4 4 9 06| اج 7و الاک بر وی رب راکش کم ال رم و 050 3 0 7 0 1 دوجو 816-0.7466. 07581 6-6 1.81+ 0.758 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوم- اصول طراحی سبکه زمین ۳ جریان سیستم زمین با استفاده از رابطه زیر محاسبه می‌گردد: ی در 1 ۸ 021-21 با با 0730-216۸ ۷-۱۳-۲-مقایسه ولتاز تماس با حاصلضرب مقاومت سیستم زمین در جریان آن (گام هفتم) ۷ 21000-15917 0.7577۷ |0۳۲۷ همانگونه که مشاهده می‌شود حاصلضرب مقاومت سیستم زمین در جریان آن از ولتاز ز تماس بیشتر است . ۸-۱۳-۲-محاسبه ولتاز گام و مش در پست (گام هشتم) ریا - پا برتا را ایام ۱ 0 - 3*75 + 20400 > پا +ماآع با 0 > (150 + 2)200 ما 715-15491 0.853۷ + 20400 0.75 > مر ا085 + ا0.75عا عبط ۴ <[ (7)20-1 بکا 40 ۹10 ۱6۵0 27 700 ] ,2۳20400 9 ۱ ار 050 700 65 گگ در با ج ار 9 با 0 ۱۱065 8 10 1 +1 0.5 2ب 3 1 ی (1- 58.587 7)2 ۰ 1.265 40.014 830.014 160.5۷0.014 27 5 - (0.5۳۹۳۹- )1 + را [ 03۳۹ )1+ . بلس 3 3+05 20.5 7 ]| جا+] ([2 7 5 - 56.6 0.148 + 0.644 - 0.148 +0644 ح ما 200 9.315 0.2605۷ 290 ۷ 72887 - اک کش کع نا 20025 0 +5[ 9.3 0.515 290 رز ۱۹5491 - ۹۹594۷ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ مشخصات فنی» عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فشضار قوی ۹-۱۳-۲- مقایسه ولتاز تماس با ولتاز مش (گام نهم) ۱۰-۱۳-۲۳ مقایسه ولتاز گام در پست با ولتاز گام آستانه خطر (گام دهم) همانگونه که مشاهده می‌شود ولتاژ گام در پست از ولتاز گام آستانه خطر کمتر است ( ,ریت > ,1۳ ) ۱۱-۱۳-۲- تجدید نظر مجدد در طرح در صورتی که در هر یک از گام‌های نهم و دهم پاسخ منفی بود.ء با تحدیدنظر مجدد در طرح سیستم زمین به گام پنجم بازگشته و بقیه مراحل دوباره طی می‌گردد. از آنجا که پاسخ در این طرح پیشنهادی برای سیستم زمین این پست نمونه در گام‌های نهم و ۱۲۳۲-۱۳-۲ اتمام طراحی (گام دوازدهم) با گذر از گام‌های نهم و دهم طراحی سیستم زمین به پایان می‌رسد. در این مرحله میله‌های زمین که باید در کنار برقگیرهاء نوترال ترانسفورماتور و ... در نظرگرفته شود نیز دیده می‌شود و در نهایت برای جلوگیری از بروز خطا طرح بازنگری می‌گردد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم- آزمون‌ها ۳۹ ۳- مقدمه در این فصل آزمونها و سرویس‌های دوره‌ای سیستم زمین ارائه شده است. با استفاده از این آزمونها می‌توان پارامترهای مهم سیستم زمین را بدست آورد. ۱-۳- آزمونها پس از اجرای سیستم زمین به منظور اندازه‌گیری برخی پارامترهای طراحی و مقایسه آنها و همچنین اطمینان از صحت اتصالات انجام یک سری از آزمونها بر روی سیستم زمین الزامی است. در مورد هادیهای شبکه زمین بر اساس استاندارد آزمون‌های زیر انجام می‌گیرد: - اندازه‌گیری مقاومت و هدایت الکتریکی - آنالیز شیمیایی ساخته‌های مسی - آزمون‌های ظاهری - آزمون های ابعادی - آزمون‌های کشش و افزایش طول - آزمون‌های خمش - آزمون‌های سختی نتایج حاصل از این آزمون‌ها باید منطبق بر موارد مندرج در اسناد مشخصات فنی باشد. در کلیه آُزمون‌های زمین » معمولا جریانی از زمین عبور داده می‌شود و ولتاز ایجادشده در اثر عبور این جریان اندازه‌گیری می‌شود. بنابراین لازم است در کلیه روشها الکترودهایی وجود داشته باشد تا بتوان توسط آنها جریان آزمون را در زمین جاری ساخت و نیز باید الکترودهایی برای اندازه‌گیری ولتاژ وجود داشته باشد. ۱-۱-۳ نکات ایمنی هنگام آزمون هنگام بروز اتصال کوتاه» این امکان وجود دارد که ولتاز سیستم زمین پست تا مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش یابد. به عنوان مثال اگر مقاومت سیستم زمین ۰/۵ اهم و جریان شبکه زمین ۱۰ کیلو آمپر باشد» ولتاژز سیستم زمین ۵ کیلوولت خواهد بود. در آزمون‌های مربوط به زمین پست. جریانی به شبکه زمین تزریق می‌گردد و از طریق هادی‌های اتصال و الکترودی در زمین دوردست مسیر آن بسته می‌شود. همچنین اختلاف پتانسیل زمین پست با الکترودی در زمین دوردست اندازه‌گیری می‌شود. بنابراین همواره این احتمال وجود دارد که در اثر بروز اتصال کوتاه» کارکنان در معرض شوک ناشی از ولتاژ انتقالی قرارگیرند. این ولتاژ عبارت است از اختلاف پتانسیل میان زمین پست و هادی‌هایی که به الکترودهای دوردست اتصال دارند و مقدار آن برابر افزایش پتانسیل زمین است. بنابر آنچه گفته شد.ء وقتی آزمونها بر روی یک پست برقدار انجام می‌گیرد کارکنان هیچگاه نباید توسط بدن خویش مدار هادی‌های اتصال الکترود دوردست و زمین پست را ببندند و نیز در طول آزمون می‌باید کلیه نکات ایمنی را رعایت کنند و لباس»کفش و دستکش‌های ایمنی بپوشند. در خلال آزمون» عبور جریان از الکترود جریان واقع در زمین دوردست باعث بوجودآمدن گرادیان پتانسیل سطحی بزرگ و همچنین ولتاز گام و تماس بزرگ در مجاورت این الکترود می‌شود. لذا باید از نزدیک شدن افراد -------- صفحهٔ بعد -------- ۰ مشسخصات ی عمومی و اجرایی سیستم زمین در پستهای فشار قوی غیرمجاز به این الکترودها ممانعت به عمل آید. شایان ذکر استء در صورت برقرار بودن پست مقادیر اندازه گیری شده قابل اطمینان برای اندازه‌گیری مقاومت زمین از روش [۳۵[1-01-۳010112 استفاده می‌گردد. این روش برای انواع شبکه‌های زمین کاربرد دارد. مدار آُزمون مطابق شکل زیر می‌باشد. 77 : ////, ۱ الکترود ولتازی چم شبکه زمین )۱ « شکل۱-۳:مدار آزمون اندازه گیری مقاومت زمین ۷ برای اندازه‌گیری مقاومت. منبع جریان بین شبکه زمین پست ]و الکترود زمین ل) اتصال می‌یابد. فاصله الکترود ن) از محل پست باید حداقل پنج برابر قطر شبکه زمین باشد. اندازه‌گیری ولتاز بین الکترود ] و شبکه زمین انجام می‌گیرد (فاصله ۸2). الکترود "۲ باید در نقطه (۸-0.621 قرارگیرد. به هنگام اندازه‌گیری امپدانس» می‌بایست از جریانی نزدیک ۵۰ هرتز (اندکی بالاتر یا پائین تر از ۵۰ هرتز) استفاده شود و جریان ۳-۱-۳ آزمون یکپارچگی سیستم زمین بایستی بلافاصله پس از احداث سیستم زمین پست. بر روی آن آزمون یکپارچگی سیستم زمین صورت پذیرد تا اطمینان حاصل گردد که کلیه قسمت‌هایی که باید به زمین اتصال داشته باشند به آن وصل هستند. بهترین روش برای بررسی یکپارچگی سیستم زمین» عبور دادن جریان مستقیم بزرگ (ولیکن عملی) بین دو نقطه از شبکه زمین و اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل این دو نقطه در اثر -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم-آزمون‌ها 3 عبور جریان می‌باشد. از تقسیم اختلاف پتانسیل این دو نقطه به جریان عبوری» مقاومت بین دو نقطه محاسبه می‌گردد. اندازه‌گیری مقاومت بین دو نقطه از شبکه زمین با استفاده از اهم‌متر که دارای حساسیت لازم باشد نیز مجاز است. جنانجه مقاومت اندازه گیری‌شده بزرگتر از مقاومت محاسبه‌شده بین دو نقطه باشد در شبکه زمین گسیختگی وجود دارد. خاک اطراف هادی‌های شبکه زمین دارای راکتانس کوچکی است و هادی‌های شبکه زمین از طریق این راکتانس‌های کوچک به یکدیگر متصل هستند. بنابراین اگر برای آزمون از جریان متناوب استفاده شود. امپدانس اندازه‌گیری شده برای شبکه یکپارچه و شبکه دارای گسیختگی تقریباً یکسان خواهد بود. چنانچه در آینده تجهیزاتی نظیر خطوط لوله به شبکه زمین متصل گردند باعث کاهش امپدانس سیستم زمین می‌شوند. پس از احداث زمین پست. رفته‌رفته خاک اطراف شبکه فشرده‌تر شده و بنابراین امپدانس سیستم زمین به تدریج کاهش می‌یابد و پس از حدود یک سال به مقداری ثابت می‌رسد. البته این مقاومت در زمانهای مختلف و با توجه به شرایط محیطی و مخصوصاً رطوبت خاک می‌تواند تغییر کند. این کنترل یکپارچگی سیستم زمین باید به صورت دوره‌ای صورت بگیرد. 2-۱-۳ آزمون کیفیت اتصالات سیستم زمین به منظور اطمینان از صحت اتصال هادی‌ها به یکدیگر, هادی‌ها به میله‌های زمین و استانداردبودن اتصالات شبکه زمین دسته‌ای از آزمونها بر روی این اتصالات انجام می‌گیرد. در ادامه این آزمونها به همراه قیود محدودیت‌ها و نحوه انجام آزها ارائه می‌گردد. لازم به ذکر است برخی از این آزمونها به صورت دوره‌ای و برخی نیز به صورت واحد انجام می‌گیرد. ۱-2-۱-۳ -آزمون های مکانیکی این دسته از آزمونها به منظور اطمینان از صحت کارکرد سیستم زمین در هنگام بروز خطا در شبکه و واردشدن جریان خطا به هادی‌هاء آنها را از حیث نیروهای الکترومغناطیسی و نیروهای وارد بر اتصالات مورد سنجش قرار می‌دهد. ۲-2-۱-۳ آزمون کشس هادی‌های استفاده شده در شبکه زمین باید تحمل نیروهای کششی وارد از طرف هادی‌های مجاور را در محل اتصال که در شرایط خاص بر آنها وارد می‌گردد داشته باشد. بدین‌منظور آزمونی به عنوان آزمون کشش انجام می‌گیرد. در این آزمون ۴ نمونه از هر نوع اتصال استفاده‌شده در شبکه زمین انتخاب شده و مورد آزمایش قرار می‌گیرند. روند انجام آزمون بدینگونه است که نمونه از منتهی‌الیه هادی به دستگاه کشش متصل‌شده و از سمت اتصال آن به هادی دیگر ثابت می‌گردد. قبل از اعمال هر نیروییء در حالتی که هیچگونه نیروی کششی به هادی و اتصال وارد نمی‌شود. محل اتصال هادی» روی هادی آزمون علامت‌گذاری می‌گردد. در انجام این آزمون توجه به دو نکته الزامی است. اول اینکه حداقل فاصله بین نگه‌دارنده دستگاه کشش و اتصال نباید از ۲۴۵ میلی متر کمتر باشدء و دوم اینکه کشش اعمالی بر نمونه نیز از ۲۴ میلی متر در دقیقه به ازای هر متر طول نمونه نباید بیشتر شود. جدول (۱-۳) مقدار طول هادی از نگه دارنده را نمایش می‌دهد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ بح 6 با |۲۱ ت این شرایط و با توجه به و را مطابق جدول (۲-۳) داش سیم آلومینیومی یا اندازمٌ کابل با |۲0۱۱ تا ۴ از ۴ تا ۷۹۵ بالاتر از ۷۹۵ ضعیت و نوع نمونه مورد از ته باشد. جدول ۲-۲ :کمتر: ل هادی از نگه دارنده فولادی, میله با روکشس فولاد [ قطر (171171) تا ۱۱/۱ از ۱۱/۱ تا ۱۹/۱ بالاتر از ۱۹/۱ ایش, باید نمونه در محل اتصال ن مقدار نیروی کشش سیم مسی با پوشش فولادی سم زمین در پستهای فشا رو ل هادی از محل اتصال تا گه‌دارنده * و )۱۰۶+) ((11111) ۳۰ ۶: ۰ اندازهٌ سیم آلومینیومی با ی گ نیروی -------- صفحهٔ بعد -------- قصل سوم- آزمون‌ها ۳ ۳-2-۱-۳- آزمون خوردگی از این آزمون در جهت تخمین مقاومت‌خوردگی اتصال استفاده می‌گردد. برای انجام این دو آزمون از پاشیدن نمک و اسید روی نمونه استفاده می‌گردد. هر کدام از این دو آزمون به صورت مجزا انجام می‌گیرد. - آزمون اسپری نمک در این آزمون اثرخوردگی ایجادشده توسط افشانه نمک (کلرید سدیم) بر روی نمونه بررسی می‌گردد. مدت زمان این آزمون حداقل ۵۰۰ ساعت است. پس از پایان این مدت نمونه در آب قرار داده می‌شود. سپس برای اطمینان از خشک بودن نمونه به مدت یک ساعت در دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد قرار گرفته و بعد از آن در دمای محیط قرار می‌گیرد. در این آزمون اتصال و هادی باید از نظر خوردگی مورد بازدید قرار گیرند و اطلاعات آزمون در مورد هرگونه تغییر در آن از جمله ایجاد حفره و یا هر تغییر دیگر در نمونه باید ضبط گردد. - آزمون اسپری اسید (۷1103) در این آزمون آثرخوردگی ایحادشده توسط افشانه اسید (نیتریک) برروی نمونه بررسی می‌گردد. اسید استفاده شده در این آزمون ۵-۱-۳ آزمون سیستم زمین برقگیر امواج ضربه زمین برقگیرء جریان‌های موجی با دامنه زیاد و با زمان تداوم بسیار کوتاه را هدایت می‌کند. از طرفی چنانچه برقگیر معیوب باشد. پس از عملکرد برقگیر» جریان اتصال کوتاه سیستم در آن جاری خواهد شد. هنگام آزمون زمین برقگیرء هرگز نباید پایه برقگیر را از زمین جدا کرد زیر ممکن است که پایه برقگیر دارای ولتاز بزرگی (به اندازه ولتاز فاز )گردد. از طرفی باید احتیاط لازم برای انتخاب زمان آزمون مبذول گردد تا احتمال تخلیه برقگیر حین آزمون حداقل گردد. ۲-۳- سرویس‌های دوره‌ای سیستم زمین ۱-۲-۳ مراحل انجام کار - کنترل اتصال شبکه زمین (رایزرها) به استراکجر کلیه تجهیزات فشار قوی شامل: کلید قدرت» ترانسفورماتور جریان» ترانسفورماتور - کنترل اتصال کامل سیم زمین به میله‌های زمین ۳-۳-۳ مهارت‌های لازم ستکنس یک نفر -کارگر ماهر یک نفر ۲-۲-۳ تجهیزات لازم جعبه ابزار و سمباده -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- قصل سوم- آزمون‌ها نک فهرست منابع و مراجع: 60 121100 فاگ ۸ 1۵ راد 1۵۳ ع0 ی ",2000 - ۹0 ۳۲۳۳۲ | [۱] 100 اک ناگ 1۵ 0عکن] 60۳0۵۵ ۳۳۳۳۵1 8 1۲۷ هب0 * ,1989 - ۹37 1۳۳۲۳۲ [2] 66 ۳۵ 300 1,126 600۵ مواع ادا ۲۵۳۵ وماسسه ۱ ۵۳ علس " ,1983- ‎٩(‏ ۱۳۲۳۳۲ [3] .۰ ۹۷۹16 00۳۵۳۵ 01 ۳۵۸۵5 ۰ 5۵1۷ |۲10۵ |۹۵0۵ 02-2002 ۳۳ ۸۲۹1/]۳ [4] 5 3۵۷۷۴۲ 0 1۳۵۵ 1۳۳۳ ,ارگ 600۵۵۵ اه وا ۵۶ امس" ۱۷۵۵۵۵۰ کلیگ ,1۵0۵۳ با [5] 4۰ 50010106 ,29 .۲10 ,3۸۹-103 ۷۵1۰ بعاکلاگ 200 [۶] "استاندارد طراحی بهینه پستهای ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت - جلد ۲۱۳: معیارهای طراحی و مهندسی سیستم زمین"ء شرکت [۸] "استاندارد پستهای فوق توزیع (۳۳) ۱۳۲/۲۰ کیلوولت معمولی - جلد ۱۲۱۵: محاسبه شبکه زمین"» شرکت مهندسین مشاور ]٩[‏ "استاندارد پستهای فوق توزیع (۳۳) ۱۳۲/۲۰ کیلوولت معمولی - جلد ۱۲۰۳: مبانی شبکه زمین", شرکت مهندسین مشاور قدس نیروء خرداد ۰.۱۳۷۴ [ ۱۰] "استاندارد پستهای ۶۳/۲۰ کیلوولت - معیارهاء استانداردها و جداول طراحی", شرکت مشانیرء پهمن ۰۱۳۷۲ [ ۱۱] اسناد و مدارک پروژه‌های انجام شده توسط شرکت مهندسین مشاور نیرو. -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- دفتر نظام فنی اجرایی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور با گذشت بیش از سی سال فعالیت تحقیقاتی و مطالعاتی خود» افزون بر چهارصد عنوان نشریه تخصصی- فنی» در قالب آیین‌نامه» ضابطه معیارء دستورالعمل» مشخصات فنی عمومی و مقاله به صورت تالیف و ترجمه» تهیه و ابلاغ کرده است. نشریه حاضر در راستای موارد یاد شده تهیه شده» تا در راه نیل به توسعه و گسترش علوم در کشور و بهبود فعالیت‌های ۲ ققابل دستیابی می‌باشد. دفتر نظام فنی اجرایی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- این نشریه با عنوان «مشفغصات فنی عمومی و اجرایی پست ها. خطوط فوق توزیع و انتقال - سیستم زمین در پست های فشار قوی » جلد دوم از مجموعه دو جلدی است. در این مجلد مباهث مربوط به اهداف., کلیات و تعاریف؛ اصول طراهی شبکه زمین.ء آزمونهای استاندارد و سرویس دوره ای سیستم زمین همراه با نمونه کام به کام طراهی شبکه زمین یک پست ارائه شده است. -------- صفحهٔ بعد --------