اندازه گیری مقاومت پایین زمین کلید یک سیستم زمین صحیح است

حفاظت در برابر صاعقه یکی از جنبه های کلیدی سازمان هایی است که تجهیزات الکتریکی حساس را به ویژه در صنعت پخش صدا و سیما کار می کنند.مربوط به اولین خط دفاعی در برابر صاعقه و نوسانات ولتاژ، سیستم اتصال به زمین است.تا زمانی که به درستی طراحی و نصب نشده باشد، هیچ گونه حفاظت از ولتاژ کار نخواهد کرد.
یکی از سایت‌های فرستنده تلویزیونی ما در بالای کوهی به ارتفاع 900 فوت قرار دارد و به دلیل تجربه موج‌های رعد و برق مشهور است.من اخیراً به مدیریت تمام سایت های فرستنده خود منصوب شدم.بنابراین، مشکل به من منتقل شد.
یک صاعقه در سال 2015 باعث قطع برق شد و ژنراتور برای دو روز متوالی از کار خود متوقف نشد.پس از بررسی متوجه شدم فیوز ترانسفورماتور برق منفجر شده است.همچنین متوجه شدم که صفحه نمایش LCD سوئیچ انتقال خودکار (ATS) که به تازگی نصب شده خالی است.دوربین امنیتی آسیب دیده است و برنامه ویدیویی از لینک مایکروویو خالی است.
بدتر از آن، زمانی که برق شهری بازیابی شد، ATS منفجر شد.برای اینکه بتوانیم دوباره هواگیری کنیم، مجبور شدم ATS را به صورت دستی تغییر دهم.ضرر تخمینی بیش از 5000 دلار است.
به طور مرموزی، محافظ برق سه فاز 480 ولت LEA هیچ نشانه ای از کارکرد را نشان نمی دهد.این علاقه من را برانگیخته است زیرا باید از همه دستگاه های موجود در سایت در برابر چنین حوادثی محافظت کند.خوشبختانه فرستنده خوب است.
هیچ سندی برای نصب سیستم زمین وجود ندارد، بنابراین من نمی توانم سیستم یا میله زمین را درک کنم.همانطور که از شکل 1 مشاهده می شود، خاک در محل بسیار نازک است و بقیه زمین در زیر از سنگ نواکولیت مانند یک عایق بر پایه سیلیس ساخته شده است.در این زمین، میله های زمین معمولی کار نمی کنند، باید تعیین کنم که آیا میله زمین شیمیایی نصب کرده اند و آیا هنوز در طول عمر مفید خود است یا خیر.
منابع زیادی در مورد اندازه گیری مقاومت زمین در اینترنت وجود دارد.برای انجام این اندازه گیری ها، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، مقاومت زمین Fluke 1625 را انتخاب کردم. این دستگاه چند منظوره است که می تواند فقط از میله زمین استفاده کند یا میله زمین را برای اندازه گیری زمین به سیستم متصل کند.علاوه بر این، یادداشت های کاربردی وجود دارد که افراد می توانند به راحتی آن ها را دنبال کنند تا به نتایج دقیق دست پیدا کنند.این یک متر گران است، بنابراین ما یک متر اجاره کردیم تا کار را انجام دهیم.
مهندسان پخش به اندازه گیری مقاومت مقاومت ها عادت دارند و فقط یک بار، مقدار واقعی را می گیریم.مقاومت زمین متفاوت است.آنچه ما به دنبال آن هستیم مقاومتی است که زمین اطراف در هنگام عبور جریان موج ایجاد می کند.
من از روش "افت پتانسیل" در اندازه گیری مقاومت استفاده کردم که تئوری آن در شکل 1 و شکل 2 توضیح داده شده است. 3 تا 5.
در شکل 3، یک میله زمین E با عمق معین و یک شمع C با فاصله معینی از میله زمین E وجود دارد. منبع ولتاژ VS بین این دو متصل است که باعث ایجاد جریان E بین شمع C و شمع می شود. میله زمین.با استفاده از یک ولت متر می توانیم ولتاژ VM بین این دو را اندازه گیری کنیم.هر چه به E نزدیکتر باشیم ولتاژ VM کمتر می شود.VM در میله زمین E صفر است. از طرف دیگر، وقتی ولتاژ را نزدیک به شمع C اندازه می‌گیریم، VM زیاد می‌شود.در ارزش ویژه C، VM برابر با منبع ولتاژ VS است.با پیروی از قانون اهم، می توانیم از ولتاژ VM و جریان C ناشی از VS برای بدست آوردن مقاومت زمین خاک اطراف استفاده کنیم.
با فرض اینکه برای بحث، فاصله بین میله زمین E و شمع C 100 فوت است و ولتاژ هر 10 فوت از میله زمین E تا شمع C اندازه گیری می شود. اگر نتایج را رسم کنید، منحنی مقاومت باید مانند شکل باشد. 4.
مسطح ترین قسمت مقدار مقاومت زمین است که درجه تأثیر میله زمین است.فراتر از آن بخشی از زمین پهناور است و جریان های موجی دیگر نفوذ نخواهند کرد.با توجه به اینکه امپدانس در این زمان بیشتر و بیشتر می شود، این قابل درک است.
اگر طول میله زمین 8 فوت باشد، فاصله شمع C معمولاً 100 فوت تعیین می شود و قسمت صاف منحنی حدود 62 فوت است.جزئیات فنی بیشتر را نمی توان در اینجا پوشش داد، اما می توان آنها را در همان یادداشت برنامه Fluke Corp یافت.
تنظیم با استفاده از Fluke 1625 در شکل 5 نشان داده شده است.نیازی به محاسبه مقدار اهم نیست.
خواندن بخش آسان است، و بخش دشوار، هدایت مخاطرات ولتاژ است.برای به دست آوردن قرائت دقیق، میله زمین از سیستم زمین جدا می شود.به دلایل ایمنی، اطمینان حاصل می کنیم که در زمان تکمیل، احتمال رعد و برق یا خرابی وجود نداشته باشد، زیرا کل سیستم در طول فرآیند اندازه گیری روی زمین شناور است.
شکل 6: میله زمینی Lyncole System XIT.سیم قطع شده نشان داده شده، رابط اصلی سیستم زمین زمین نیست.عمدتاً به زیر زمین متصل است.
با نگاهی به اطراف، میله زمین (شکل 6) را پیدا کردم که در واقع یک میله زمینی شیمیایی تولید شده توسط Lyncole Systems است.میله زمین شامل یک سوراخ به قطر 8 اینچ و 10 فوت است که با مخلوط خاک رس خاصی به نام Lynconite پر شده است.در وسط این سوراخ یک لوله مسی توخالی به همین طول به قطر 2 اینچ قرار دارد.Lynconite هیبریدی مقاومت بسیار کمی را برای میله زمین ایجاد می کند.شخصی به من گفت که در مراحل نصب این میله از مواد منفجره برای ایجاد سوراخ استفاده شده است.
هنگامی که شمع های ولتاژ و جریان در زمین کاشته می شوند، یک سیم از هر شمع به نوبه خود به متر متصل می شود، جایی که مقدار مقاومت خوانده می شود.
من یک مقدار مقاومت زمین 7 اهم گرفتم که مقدار خوبی است.طبق قانون ملی برق، الکترود زمین باید 25 اهم یا کمتر باشد.به دلیل ماهیت حساس تجهیزات، صنعت مخابرات معمولا به 5 اهم یا کمتر نیاز دارد.سایر کارخانه های صنعتی بزرگ به مقاومت زمین کمتری نیاز دارند.
به عنوان یک تمرین، همیشه از افرادی که در این نوع کار تجربه بیشتری دارند، مشاوره و بینش می جویم.من از پشتیبانی فنی Fluke در مورد مغایرت‌های برخی از خوانش‌هایی که دریافت کردم پرسیدم.آنها گفتند که گاهی اوقات ممکن است چوبها با زمین تماس خوبی نداشته باشند (شاید به دلیل سخت بودن سنگ).
از سوی دیگر، Lyncole Ground Systems، سازنده میله های زمین، اعلام کرد که اکثر قرائت ها بسیار کم است.آنها انتظار خواندن بالاتر دارند.با این حال، وقتی مقالاتی در مورد میله های زمین می خوانم، این تفاوت رخ می دهد.مطالعه‌ای که هر سال به مدت 10 سال اندازه‌گیری می‌کرد، نشان داد که 13 تا 40 درصد قرائت‌های آنها با سایر قرائت‌ها متفاوت است.از همان میله های زمینی که ما استفاده کردیم نیز استفاده کردند.بنابراین، تکمیل خواندن های متعدد مهم است.
من از یکی دیگر از پیمانکاران برق خواستم که برای جلوگیری از سرقت مس در آینده، اتصال سیم زمین قوی تری را از ساختمان به میله زمین نصب کند.آنها همچنین اندازه گیری مقاومت زمین دیگری را انجام دادند.با این حال، چند روز قبل از خواندن آنها باران بارید و مقداری که دریافت کردند حتی کمتر از 7 اهم بود (من زمانی که بسیار خشک بود خواندن را انجام دادم).از این نتایج، من معتقدم که میله زمین هنوز در شرایط خوبی است.
شکل 7: اتصالات اصلی سیستم زمین را بررسی کنید.حتی اگر سیستم زمین به میله زمین متصل باشد، می توان از یک گیره برای بررسی مقاومت زمین استفاده کرد.
سرج گیر 480 ولت را به نقطه ای در خط بعد از ورودی سرویس، کنار کلید قطع کننده اصلی انتقال دادم.قبلا در گوشه ای از ساختمان بود.هر زمان که یک موج رعد و برق وجود داشته باشد، این مکان جدید، سرکوبگر برق را در وهله اول قرار می دهد.دوم اینکه فاصله بین آن و میله زمین باید تا حد امکان کوتاه باشد.در ترتیب قبلی، ATS جلوی همه چیز می آمد و همیشه حرف اول را می زد.سیم های سه فاز متصل به سرج گیر و اتصال زمین آن برای کاهش امپدانس کوتاه تر می شوند.
من دوباره برگشتم تا یک سوال عجیب را بررسی کنم، چرا وقتی که ATS در حین موج رعد و برق منفجر شد، سرکوبگر ولتاژ کار نکرد.این بار، تمام اتصالات زمین و نول تمام پانل های قطع کننده مدار، ژنراتورهای پشتیبان و فرستنده ها را به طور کامل بررسی کردم.
من متوجه شدم که اتصال زمین پنل اصلی کلید قطع شده است!همچنین این همان جایی است که سرکوبگر ولتاژ و ATS به زمین متصل می شوند (بنابراین این نیز دلیل کار نکردن سرکوبگر افزایش است).
از بین رفت زیرا دزد مس مدتی قبل از نصب ATS اتصال به پنل را قطع کرد.مهندسان قبلی تمام سیم های زمین را تعمیر کردند، اما نتوانستند اتصال زمین را به صفحه کلید قطع کنند.سیم بریده شده به راحتی دیده نمی شود زیرا در پشت پانل قرار دارد.من این اتصال را تعمیر کردم و آن را ایمن تر کردم.
یک ATS سه فاز 480 ولتی جدید نصب شد و از سه هسته حلقوی فریت ناتل در ورودی سه فاز ATS برای محافظت بیشتر استفاده شد.من مطمئن می شوم که شمارنده سرکوبگر ولتاژ نیز کار می کند تا بدانیم چه زمانی یک رویداد افزایش ناگهانی رخ می دهد.
وقتی فصل طوفان فرا رسید، همه چیز خوب پیش رفت و ATS به خوبی کار می کرد.با این حال، فیوز ترانسفورماتور قطب همچنان در حال دمیدن است، اما این بار ATS و سایر تجهیزات ساختمان دیگر تحت تأثیر جهش قرار نمی گیرند.
از شرکت برق می خواهیم فیوز سوخته را بررسی کند.به من گفته شد که سایت در انتهای سرویس خط انتقال سه فاز است، بنابراین بیشتر در معرض مشکلات جهش است.آنها تیرها را تمیز کردند و تعدادی تجهیزات جدید در بالای ترانسفورماتورهای قطب نصب کردند (من معتقدم آنها نوعی سرکوبگر نیز هستند) که واقعاً از سوختن فیوز جلوگیری می کرد.نمی دانم کارهای دیگری هم روی خط انتقال انجام دادند یا نه، اما هر کاری که می کنند، کار می کند.
همه اینها در سال 2015 اتفاق افتاد و از آن زمان تاکنون با هیچ مشکلی در ارتباط با نوسانات ولتاژ یا رعد و برق مواجه نشده ایم.
حل مشکلات افزایش ولتاژ گاهی اوقات آسان نیست.برای اطمینان از در نظر گرفتن تمام مشکلات در سیم کشی و اتصال باید دقت و دقت لازم را به عمل آورد.تئوری پشت سیستم های زمین و موج های صاعقه ارزش مطالعه دارد.درک کامل مشکلات زمین تک نقطه ای، گرادیان ولتاژ و افزایش پتانسیل زمین در هنگام خطاها به منظور اتخاذ تصمیمات صحیح در طول فرآیند نصب ضروری است.
جان مارکون، CBTE CBRE، اخیراً به عنوان سرپرست مهندس ارشد در شبکه تلویزیونی ویکتوری (VTN) در لیتل راک، آرکانزاس خدمت کرده است.او 27 سال سابقه کار در فرستنده های پخش رادیو و تلویزیون و سایر تجهیزات را دارد و همچنین قبلاً معلم حرفه ای الکترونیک است.او یک مهندس پخش و پخش تلویزیونی دارای گواهینامه SBE با مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک و ارتباطات است.
برای گزارش‌های بیشتر از این دست، و برای به‌روز ماندن با تمام اخبار، ویژگی‌ها و تحلیل‌های پیشرو در بازار، لطفاً برای خبرنامه ما در اینجا ثبت‌نام کنید.
اگرچه FCC مسئول سردرگمی اولیه است، دفتر رسانه هنوز هشداری برای صدور مجوز به دارنده مجوز دارد.
© 2021 Future Publishing Limited، Quay House، The Ambury، Bath BA1 1UA.تمامی حقوق محفوظ استشماره ثبت شرکت انگلستان و ولز 2008885.