يعد قياس مقاومة الأرض المنخفضة هو المفتاح لنظام التأريض الصحيح

تعد الحماية من الصواعق جانبًا رئيسيًا للمؤسسات التي تقوم بتشغيل المعدات الكهربائية الحساسة، خاصة في صناعة البث.يرتبط نظام التأريض بخط الدفاع الأول ضد البرق وارتفاع الجهد الكهربائي.ما لم يتم تصميمها وتركيبها بشكل صحيح، فإن أي حماية من زيادة التيار لن تعمل.
يقع أحد مواقع الإرسال التلفزيوني لدينا على قمة جبل يبلغ ارتفاعه 900 قدم وهو معروف بتعرضه لموجات البرق.لقد تم تكليفي مؤخرًا بإدارة جميع مواقع الإرسال الخاصة بنا؛ولذلك، تم نقل المشكلة لي.
تسببت ضربة صاعقة عام 2015 في انقطاع التيار الكهربائي، ولم يتوقف المولد عن العمل لمدة يومين متتاليين.عند التفتيش، وجدت أن فتيل محول المرافق قد انفجر.لقد لاحظت أيضًا أن شاشة LCD لمفتاح النقل التلقائي (ATS) المثبتة حديثًا فارغة.كاميرا الأمان تالفة، وبرنامج الفيديو من وصلة الميكروويف فارغ.
ومما زاد الطين بلة أنه عندما تمت استعادة الطاقة الكهربائية، انفجرت سيارة ATS.لكي نتمكن من إعادة البث، اضطررت إلى تبديل ATS يدويًا.الخسارة المقدرة هي أكثر من 5000 دولار.
والأمر الغامض هو أن واقي التيار الكهربائي ثلاثي الطور 480 فولت من LEA لا يُظهر أي علامات على العمل على الإطلاق.وقد أثار هذا اهتمامي لأنه يجب أن يحمي جميع الأجهزة الموجودة في الموقع من مثل هذه الحوادث.والحمد لله الارسال جيد
لا توجد وثائق لتثبيت نظام التأريض، لذلك لا أستطيع فهم النظام أو قضيب التأريض.كما يتبين من الشكل 1، التربة في الموقع رقيقة جدًا، وبقية الأرض أدناه مصنوعة من صخور نوفاكوليت، مثل عازل قائم على السيليكا.في هذه التضاريس، لن تعمل القضبان الأرضية المعتادة، ولست بحاجة إلى تحديد ما إذا كانوا قد قاموا بتركيب قضيب أرضي كيميائي وما إذا كان لا يزال ضمن عمره الإنتاجي.
هناك الكثير من الموارد حول قياس مقاومة الأرض على الإنترنت.لإجراء هذه القياسات، اخترت جهاز قياس مقاومة الأرض Fluke 1625، كما هو موضح في الشكل 2. وهو جهاز متعدد الوظائف يمكنه استخدام القضيب الأرضي فقط أو توصيل القضيب الأرضي بنظام قياس التأريض.بالإضافة إلى ذلك، هناك ملاحظات تطبيقية يمكن للأشخاص متابعتها بسهولة للحصول على نتائج دقيقة.هذا العداد باهظ الثمن، لذلك استأجرنا واحدًا للقيام بهذه المهمة.
لقد اعتاد مهندسو البث على قياس مقاومة المقاومات، ولمرة واحدة فقط سنحصل على القيمة الفعلية.مقاومة الأرض مختلفة.ما نبحث عنه هو المقاومة التي ستوفرها الأرض المحيطة عندما يمر التيار المفاجئ.
لقد استخدمت طريقة "الانخفاض المحتمل" عند قياس المقاومة، والتي تم شرح نظريتها في الشكل 1 والشكل 2. 3 إلى 5.
في الشكل 3، يوجد قضيب أرضي E بعمق معين وكومة C على مسافة معينة من القضيب الأرضي E. يتم توصيل مصدر الجهد VS بين الاثنين، مما سيولد تيار E بين الكومة C والكومة. قضيب أرضي.باستخدام الفولتميتر، يمكننا قياس الجهد VM بين الاثنين.كلما اقتربنا من E، كلما انخفض الجهد VM.VM يساوي صفرًا عند القضيب الأرضي E. ومن ناحية أخرى، عندما نقيس الجهد بالقرب من الكومة C، يصبح VM مرتفعًا.عند رأس المال C، VM يساوي مصدر الجهد VS.باتباع قانون أوم، يمكننا استخدام الجهد VM والتيار C الناتج عن VS للحصول على المقاومة الأرضية للأوساخ المحيطة.
على افتراض أنه من أجل المناقشة، فإن المسافة بين القضيب الأرضي E والكومة C هي 100 قدم، ويتم قياس الجهد كل 10 أقدام من القضيب الأرضي E إلى الكومة C. إذا قمت برسم النتائج، يجب أن يبدو منحنى المقاومة كما في الشكل 4.
الجزء الأكثر تسطيحًا هو قيمة مقاومة الأرض، وهي درجة تأثير قضيب الأرض.وأبعد من ذلك هناك جزء من الأرض الشاسعة، ولن تخترقها التيارات المفاجئة بعد الآن.وبالنظر إلى أن المعاوقة تزداد ارتفاعا في هذا الوقت، فهذا أمر مفهوم.
إذا كان طول قضيب الأرض 8 أقدام، فعادةً ما يتم ضبط مسافة الكومة C على 100 قدم، ويكون الجزء المسطح من المنحنى حوالي 62 قدمًا.لا يمكن تغطية المزيد من التفاصيل الفنية هنا، ولكن يمكن العثور عليها في نفس مذكرة الطلب المقدمة من شركة Fluke Corp.
يظهر الشكل 5 الإعداد باستخدام Fluke 1625. يحتوي مقياس مقاومة التأريض 1625 على مولد جهد خاص به، والذي يمكنه قراءة قيمة المقاومة مباشرة من جهاز القياس؛ليست هناك حاجة لحساب قيمة أوم.
القراءة هي الجزء السهل، والجزء الصعب هو دفع المخاطر.ومن أجل الحصول على قراءة دقيقة، يتم فصل القضيب الأرضي عن نظام التأريض.ولأسباب تتعلق بالسلامة، نتأكد من عدم وجود احتمالية حدوث صاعقة أو عطل عند الانتهاء، لأن النظام بأكمله يطفو على الأرض أثناء عملية القياس.
الشكل 6: قضيب الأرض Lyncole System XIT.السلك المنفصل الموضح ليس هو الموصل الرئيسي لنظام التأريض الميداني.متصلة بشكل رئيسي تحت الأرض.
بالنظر حولي، وجدت القضيب الأرضي (الشكل 6)، وهو في الواقع قضيب أرضي كيميائي من إنتاج شركة Lyncole Systems.ويتكون القضيب الأرضي من فتحة قطرها 8 بوصات وقطرها 10 أقدام مملوءة بخليط خاص من الطين يسمى لينكونيت.وفي منتصف هذه الفتحة يوجد أنبوب نحاسي مجوف بنفس الطول وقطره 2 بوصة.يوفر Lynconite الهجين مقاومة منخفضة جدًا للقضيب الأرضي.أخبرني أحدهم أنه أثناء تركيب هذا القضيب، تم استخدام المتفجرات لعمل ثقوب.
بمجرد غرس أكوام الجهد والتيار في الأرض، يتم توصيل سلك من كل كومة إلى العداد على التوالي، حيث يتم قراءة قيمة المقاومة.
حصلت على قيمة مقاومة أرضية تبلغ 7 أوم، وهي قيمة جيدة.يتطلب قانون الكهرباء الوطني أن يكون القطب الكهربائي الأرضي 25 أوم أو أقل.ونظرًا للطبيعة الحساسة للمعدات، تتطلب صناعة الاتصالات عادةً 5 أوم أو أقل.تتطلب المنشآت الصناعية الكبيرة الأخرى مقاومة أقل للأرض.
كممارسة، أسعى دائمًا للحصول على المشورة والأفكار من الأشخاص الأكثر خبرة في هذا النوع من العمل.لقد سألت الدعم الفني لشركة Fluke عن التناقضات في بعض القراءات التي حصلت عليها.قالوا إنه في بعض الأحيان قد لا تكون الأوتاد على اتصال جيد بالأرض (ربما لأن الصخور صلبة).
من ناحية أخرى، ذكرت شركة Lyncole Ground Systems، الشركة المصنعة للقضبان الأرضية، أن معظم القراءات منخفضة للغاية.ويتوقعون قراءات أعلى.ومع ذلك، عندما أقرأ مقالات عن قضبان الأرض، يحدث هذا الاختلاف.وجدت دراسة أخذت قياسات كل عام لمدة 10 سنوات أن 13-40% من قراءاتهم كانت مختلفة عن القراءات الأخرى.لقد استخدموا أيضًا نفس القضبان الأرضية التي استخدمناها.لذلك، من المهم إكمال قراءات متعددة.
طلبت من مقاول كهربائي آخر تركيب سلك أرضي أقوى من المبنى إلى القضيب الأرضي لمنع سرقة النحاس في المستقبل.كما أجروا قياسًا آخر لمقاومة الأرض.ومع ذلك، فقد أمطرت قبل أيام قليلة من أخذ القراءة وكانت القيمة التي حصلوا عليها أقل من 7 أوم (أخذت القراءة عندما كان الجو جافًا جدًا).ومن هذه النتائج أعتقد أن قضيب الأرض لا يزال في حالة جيدة.
الشكل 7: التحقق من التوصيلات الرئيسية لنظام التأريض.حتى إذا كان نظام التأريض متصلاً بالقضيب الأرضي، فيمكن استخدام المشبك للتحقق من مقاومة الأرض.
لقد قمت بنقل مانع التيار 480 فولت إلى نقطة في الخط بعد مدخل الخدمة، بجوار مفتاح الفصل الرئيسي.اعتاد أن يكون في زاوية المبنى.عندما يكون هناك ارتفاع مفاجئ في الصواعق، فإن هذا الموقع الجديد يضع مانع التدفق في المقام الأول.ثانيا، يجب أن تكون المسافة بينه وبين قضيب الأرض قصيرة قدر الإمكان.في الترتيب السابق، جاءت ATS في المقدمة في كل شيء وكانت في المقدمة دائمًا.تم جعل الأسلاك ثلاثية الطور المتصلة بكاتم التيار ووصلته الأرضية أقصر لتقليل المعاوقة.
عدت مرة أخرى للتحقيق في سؤال غريب، لماذا لم يعمل مانع الصاعقة عندما انفجرت ATS أثناء الصاعقة.هذه المرة، قمت بفحص شامل لجميع التوصيلات الأرضية والمحايدة لجميع لوحات قواطع الدائرة، والمولدات الاحتياطية، وأجهزة الإرسال.
لقد وجدت أن الاتصال الأرضي للوحة قاطع الدائرة الرئيسية مفقود!هذا هو أيضًا المكان الذي يتم فيه تأريض مانع زيادة التيار و ATS (وهذا أيضًا هو السبب وراء عدم عمل مانع زيادة التيار).
تم فقده لأن لص النحاس قطع الاتصال باللوحة في وقت ما قبل تثبيت ATS.وقام المهندسون السابقون بإصلاح كافة الأسلاك الأرضية، إلا أنهم لم يتمكنوا من إعادة الاتصال الأرضي بلوحة قاطع الدائرة الكهربائية.ليس من السهل رؤية السلك المقطوع لأنه موجود في الجزء الخلفي من اللوحة.لقد أصلحت هذا الاتصال وجعلته أكثر أمانًا.
تم تركيب محرك ATS جديد ثلاثي الطور 480 فولت، وتم استخدام ثلاثة نوى حلقية من الفريت Nautel عند المدخل ثلاثي الطور لـ ATS لمزيد من الحماية.أتأكد من أن عداد مانع زيادة التيار يعمل أيضًا حتى نتمكن من معرفة متى يحدث حدث زيادة.
عندما جاء موسم العواصف، سار كل شيء على ما يرام وكانت ATS تعمل بشكل جيد.ومع ذلك، لا يزال فتيل محول القطب ينفجر، ولكن هذه المرة لم تعد ATS وجميع المعدات الأخرى في المبنى تتأثر بالزيادة المفاجئة.
نطلب من شركة الكهرباء التحقق من المصهر المحترق.قيل لي أن الموقع في نهاية خدمة خط النقل ثلاثي المراحل، لذا فهو أكثر عرضة لمشاكل الطفرة.لقد قاموا بتنظيف الأعمدة وقاموا بتركيب بعض المعدات الجديدة فوق محولات القطب (أعتقد أنها أيضًا نوع من أدوات منع زيادة التيار) ، مما منع بالفعل احتراق المصهر.لا أعرف إذا كانوا قد فعلوا أشياء أخرى على خط النقل، ولكن بغض النظر عما يفعلونه، فهو يعمل.
كل هذا حدث في عام 2015، ومنذ ذلك الحين لم نواجه أي مشاكل تتعلق بارتفاع الجهد أو العواصف الرعدية.
حل مشاكل زيادة الجهد ليس بالأمر السهل في بعض الأحيان.يجب توخي الحذر والدقة لضمان أخذ جميع المشاكل في الاعتبار في الأسلاك والتوصيل.إن النظرية وراء أنظمة التأريض والارتفاعات البرقية تستحق الدراسة.من الضروري أن نفهم بشكل كامل مشاكل التأريض أحادي النقطة، وتدرجات الجهد، وارتفاع إمكانات الأرض أثناء الأعطال من أجل اتخاذ القرارات الصحيحة أثناء عملية التثبيت.
جون ماركون، CBTE CBRE، شغل مؤخرًا منصب كبير المهندسين بالإنابة في شبكة تلفزيون النصر (VTN) في ليتل روك، أركنساس.يتمتع بخبرة 27 عامًا في مجال أجهزة إرسال البث الإذاعي والتلفزيوني وغيرها من المعدات، وهو أيضًا مدرس إلكترونيات محترف سابق.وهو مهندس بث تلفزيوني وبث تلفزيوني معتمد من SBE وحاصل على درجة البكالوريوس في هندسة الإلكترونيات والاتصالات.
لمزيد من هذه التقارير، وللبقاء على اطلاع دائم بجميع الأخبار والميزات والتحليلات الرائدة في السوق، يرجى الاشتراك في النشرة الإخبارية لدينا هنا.
على الرغم من أن لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) هي المسؤولة عن الارتباك الأولي، إلا أن المكتب الإعلامي لا يزال لديه تحذير يجب إصداره إلى المرخص له
© 2021 Future Publishing Limited، Quay House، The Ambury، Bath BA1 1UA.كل الحقوق محفوظة.رقم تسجيل الشركة في إنجلترا وويلز هو 2008885.