מדידת התנגדות קרקע נמוכה היא המפתח למערכת הארקה נכונה

הגנת ברק היא היבט מרכזי בארגונים המפעילים ציוד חשמלי רגיש, במיוחד בענף השידור. מערכת ההארקה קשורה לקו ההגנה הראשון מפני ברקים ומתח מתח. אלא אם כן מתוכנן והתקנה נכון, כל הגנת מתח לא תעבוד.
אחד מאתרי משדר הטלוויזיה שלנו ממוקם בחלקו העליון של הר בגובה 900 רגל וידוע בזכות חוויות עליות ברקים. לאחרונה הוטל עלי לנהל את כל אתרי המשדר שלנו; לכן הבעיה הועברה לי.
שביתת ברק בשנת 2015 גרמה להפסקת חשמל, והגנרטור לא הפסיק לרוץ במשך יומיים ברציפות. בבדיקה מצאתי כי נתיך השנאי השכלול התפוצץ. שמתי לב גם שתצוגת LCD אוטומטית שהותקנה לאחרונה (ATS) היא ריקה. מצלמת האבטחה פגומה, ותוכנית הווידיאו מקישור המיקרוגל ריקה.
כדי להחמיר את המצב, כאשר שוחזר כוח השירות, ה- ATS התפוצץ. כדי שנאויר מחדש נאלצתי להחליף ATS באופן ידני. ההפסד המשוער הוא יותר מ -5,000 דולר.
באופן מסתורי, מגן הזינוק התלת פאזי 480V של LEA לא מראה כלל על סימני עבודה. זה עורר את העניין שלי מכיוון שהוא אמור להגן על כל המכשירים באתר מפני אירועים כאלה. למרבה המזל, המשדר טוב.
אין שום תיעוד להתקנת מערכת ההארקה, ולכן אינני יכול להבין את המערכת או את מוט ההארקה. כפי שניתן לראות באיור 1, האדמה באתר דקה מאוד, ושאר האדמה למטה עשויה מסלע נובקוליט, כמו מבודד מבוסס סיליקה. בשטח זה, מוטות הקרקע הרגילים לא יעבדו, אני צריך לקבוע אם הם התקנו מוט קרקע כימי והאם הוא עדיין בחיי השימוש בו.
יש הרבה משאבים בנושא מדידת התנגדות קרקעית באינטרנט. כדי לבצע מדידות אלה בחרתי במד התנגדות קרקע של Fluke 1625, כפי שמוצג באיור 2. זהו מכשיר רב -פונקציונלי שיכול להשתמש רק במוט הקרקע או לחבר את מוט הקרקע למערכת למדידת הארקה. בנוסף לכל אלה, ישנם הערות יישום, שאנשים יכולים בקלות לעקוב אחריהם כדי להשיג תוצאות מדויקות. זהו מטר יקר, אז שכרנו אחד כדי לבצע את העבודה.
מהנדסי שידור רגילים למדידת ההתנגדות של נגדים, ורק פעם אחת נקבל את הערך בפועל. ההתנגדות הקרקעית שונה. מה שאנחנו מחפשים הוא ההתנגדות שהאדמה שמסביב תספק כאשר זרם הזרם יעבור.
השתמשתי בשיטה של ​​"ירידה פוטנציאלית" בעת מדידת התנגדות, שהתיאוריה שלה מוסברת באיור 1 ואיור 2. 3 עד 5.
באיור 3, יש מוט קרקע E בעומק נתון וערימה C עם מרחק מסוים ממוט האדמה E. מקור המתח לעומת מחובר בין השניים, אשר ייצר זרם E בין הערימה C מוט קרקע. באמצעות מד מתח, אנו יכולים למדוד את VM המתח בין השניים. ככל שאנו קרובים יותר ל- E, ככל שה- VM המתח הופך להיות נמוך יותר. VM הוא אפס במוט קרקע E. לעומת זאת, כאשר אנו מודדים את המתח קרוב לערימה C, VM הופך לגובה. בהון C, VM שווה למקור המתח Vs. בעקבות החוק של אוהם, אנו יכולים להשתמש ב- VM המתח וב- C הנוכחי שנגרם על ידי VS כדי להשיג את ההתנגדות הקרקעית של העפר שמסביב.
בהנחה שלמען הדיון, המרחק בין מוט קרקע E לערימה C הוא מטר וחצי, והמתח נמדד כל מטר וחצי ממוט קרקע E כדי לערום C. אם אתה מתווה את התוצאות, עקומת ההתנגדות צריכה להיראות כמו דמות 4.
החלק השטוח ביותר הוא ערך ההתנגדות הקרקעית, שהיא מידת ההשפעה של מוט הקרקע. מעבר לכך הוא חלק מהאדמה העצומה, וזרמי הזינוק כבר לא יחדרו. בהתחשב בעובדה שהעכבה הולכת וגוברת בשלב זה, הדבר מובן.
אם מוט האדמה אורכו 8 מטרים, מרחק הערימה C מוגדר בדרך כלל לגובה של מטר וחלקו של העקומה הוא כ- 62 רגל. לא ניתן לכסות כאן פרטים טכניים נוספים, אך ניתן למצוא אותם באותה הערה של יישום מ- Fluke Corp.
ההתקנה באמצעות Fluke 1625 מוצגת באיור 5. למד התנגדות הארקה 1625 יש מחולל מתח משלו, שיכול לקרוא את ערך ההתנגדות ישירות מהמד; אין צורך לחשב את ערך ה- OHM.
הקריאה היא החלק הקל, והחלק הקשה הוא להניע את ההימור במתח. על מנת לקבל קריאה מדויקת, מוט הקרקע מנותק ממערכת ההארקה. מסיבות בטיחותיות, אנו דואגים כי אין אפשרות לברק או תקלה בעת השלמתם, מכיוון שהמערכת כולה צפה על הקרקע במהלך תהליך המדידה.
איור 6: מוט קרקע של מערכת Lyncole XIT. החוט המנותק המוצג אינו המחבר העיקרי של מערכת ההארקה בשדה. מתחת לאדמה מחוברת בעיקר.
בהסתכלות סביב, מצאתי את מוט הקרקע (איור 6), שהוא אכן מוט קרקע כימי המיוצר על ידי לינקול מערכות. מוט הקרקע מורכב מקוטר 8 אינץ ', חור בגודל 10 רגל מלא בתערובת חימר מיוחדת בשם Lynconite. באמצע החור הזה נמצא צינור נחושת חלול באורך זהה בקוטר של 2 אינץ '. הלינקוניט ההיברידי מספק התנגדות נמוכה מאוד למוט הקרקע. מישהו אמר לי שבתהליך התקנת המוט הזה, נעשה שימוש בחומרי נפץ לייצור חורים.
ברגע שהמתח והערימות הנוכחיות מושתלים באדמה, חוט מחובר מכל ערימה למטר בתורו, שם נקרא ערך ההתנגדות.
קיבלתי ערך התנגדות קרקעית של 7 אוהם, וזה ערך טוב. קוד החשמל הלאומי מחייב את האלקטרודה הקרקעית להיות 25 אוהם או פחות. בשל האופי הרגיש של הציוד, תעשיית התקשורת דורשת בדרך כלל 5 אוהם ומטה. מפעלים תעשייתיים גדולים אחרים דורשים עמידות לקרקע נמוכה יותר.
כתרגול, אני תמיד מחפש עצות ותובנות מאנשים מנוסים יותר בעבודה מסוג זה. שאלתי את התמיכה הטכנית של פלוק לגבי הפערים בכמה מהקריאות שקיבלתי. הם אמרו שלפעמים ההימור לא יוצר קשר טוב עם האדמה (אולי בגלל שהסלע קשה).
לעומת זאת, מערכות קרקע לינקול, יצרנית מוטות הקרקע, הצהירה כי מרבית הקריאות נמוכות מאוד. הם מצפים לקריאות גבוהות יותר. עם זאת, כאשר קראתי מאמרים על מוטות קרקע, הבדל זה מתרחש. מחקר שנמשך מדידות בכל שנה במשך 10 שנים מצא כי 13-40% מהקריאות שלהם היו שונים מקריאות אחרות. הם השתמשו גם באותם מוטות קרקע בה השתמשנו. לכן חשוב להשלים קריאות מרובות.
ביקשתי מקבלן חשמל אחר להתקין חיבור תיל קרקע חזק יותר מהבניין למוט הקרקע כדי למנוע גניבת נחושת בעתיד. הם גם ביצעו מדידת התנגדות קרקעית נוספת. עם זאת, ירד גשם כמה ימים לפני שהם לקחו את הקריאה והערך שהם קיבלו היה אפילו נמוך מ -7 אוהם (לקחתי את הקריאה כשהיה יבש מאוד). מהתוצאות הללו, אני מאמין שמוט הקרקע עדיין במצב טוב.
איור 7: בדוק את החיבורים העיקריים של מערכת ההארקה. גם אם מערכת ההארקה מחוברת למוט הקרקע, ניתן להשתמש מהדק לבדיקת התנגדות הקרקע.
העברתי את מדכא הזרם 480V לנקודה בקו לאחר כניסה לשירות, ליד מתג הניתוק הראשי. פעם זה היה בפינת הבניין. בכל פעם שיש מתח ברק, מיקום חדש זה מציב את מדכא המתח מלכתחילה. שנית, המרחק בינה לבין מוט הקרקע צריך להיות קצר ככל האפשר. בסידור הקודם, ATS הגיעו מול הכל ותמיד עלו ליתרון. החוטים התלת-שלביים המחוברים למדכא המתח והחיבור הקרקע שלו נעשים קצרים יותר כדי להפחית עכבה.
חזרתי שוב לחקור שאלה מוזרה, מדוע מדכאי המתח לא עבד כאשר ה- ATS התפוצצו במהלך נחשול הברק. הפעם, בדקתי היטב את כל החיבורים הקרקעיים והנייטרליים של כל לוחות המפסקים, גנרטורי הגיבוי והמשדרים.
גיליתי שחיבור הקרקע של לוח המפסק הראשי חסר! זה גם המקום בו מדכאי המתח וה- ATS מבוססים (כך שזו גם הסיבה לכך שמדכא המתח לא עובד).
זה אבד מכיוון שגנב הנחושת חתך את החיבור לפאנל מתישהו לפני התקנת ה- ATS. המהנדסים הקודמים תיקנו את כל חוטי הקרקע, אך הם לא הצליחו להחזיר את חיבור הקרקע ללוח המפסק. לא קל לראות את החוט החתוך מכיוון שהוא נמצא בגב הלוח. תיקנתי את החיבור הזה והפכתי אותו לבטוח יותר.
הותקנה ATS חדשה בתלת-פאזית 480V ATS, ושלוש ליבות טורואידיות של Nautel Ferrite שימשו בכניסה התלת פאזית של ה- ATS להגנה נוספת. אני מוודא שדלפק מדכאי המתח הוא גם פועל כך שנדע מתי מתרחש אירוע מתח.
כשהגיעה עונת הסערה, הכל הלך כשורה וה- ATS רצו טוב. עם זאת, נתיך שנאי הקוטב עדיין נושף, אך הפעם ה- ATS וכל שאר הציוד בבניין כבר לא מושפעים מהמתח.
אנו מבקשים מחברת הכוח לבדוק את הנתיך המפוצץ. נאמר לי שהאתר נמצא בסוף שירות קו ההולכה התלת פאזי, כך שהוא נוטה יותר לבעיות. הם ניקו את הקטבים והתקנו ציוד חדש על גבי שנאי הקוטב (אני מאמין שהם גם סוג של מדכא מתח), מה שבאמת מנע מהנתיב לשריפה. אני לא יודע אם הם עשו דברים אחרים בקו ההולכה, אבל לא משנה מה הם עושים, זה עובד.
כל זה קרה בשנת 2015, ומאז, לא נתקלנו בבעיות הקשורות לגידול מתח או סופות רעמים.
לפעמים פתרון בעיות מתח מתח אינו קל. יש להקפיד ויסודיות כדי להבטיח כי כל הבעיות יובאו בחשבון בחיווט ובחיבור. כדאי ללמוד את התיאוריה העומדת מאחורי מערכות הארקה וגידול ברקים. יש להבין באופן מלא את הבעיות של הארקה בנקודה אחת, שיפוע מתח ופוטנציאל קרקע עולה במהלך תקלות על מנת לקבל את ההחלטות הנכונות בתהליך ההתקנה.
ג'ון מרקון, CBTE CBRE, שימש לאחרונה המהנדס הראשי בממלאותו ברשת הטלוויזיה הניצחון (VTN) בליטל רוק, ארקנסו. יש לו 27 שנים של ניסיון בתחום משדרים רדיו וטלוויזיה וציוד אחר, והוא גם מורה לשעבר אלקטרוניקה מקצועית. הוא מהנדס שידור ושידור טלוויזיה מוסמך SBE עם תואר ראשון בהנדסת אלקטרוניקה ותקשורת.
לקבלת דוחות כאלה נוספים, וכדי להישאר מעודכנים עם כל החדשות, התכונות והניתוח המובילות בשוק שלנו, אנא הירשם לניוזלטר שלנו כאן.
למרות שה- FCC אחראי לבלבול הראשוני, לשכת התקשורת עדיין יש אזהרה שתונפק לבעל הרישיון
© 2021 Puture Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath Ba1 1ua. כֹּל הַזְכוּיוֹת שְׁמוּרוֹת. מספר רישום של חברת אנגליה וויילס מספר 2008885.