מדידת התנגדות קרקע נמוכה היא המפתח למערכת הארקה נכונה

הגנת ברקים היא היבט מרכזי בארגונים המפעילים ציוד חשמלי רגיש, במיוחד בתעשיית השידור.מערכת ההארקה קשורה לקו ההגנה הראשון מפני ברקים ונחשולי מתח.אלא אם כן מתוכנן ומותקן כהלכה, כל הגנת מתח לא תעבוד.
אחד מאתרי משדרי הטלוויזיה שלנו ממוקם על פסגת הר בגובה 900 רגל וידוע בכך שהוא חווה נחשולי ברקים.לאחרונה הוטל עלי לנהל את כל אתרי המשדרים שלנו;לכן, הבעיה הועברה אליי.
פגיעת ברק ב-2015 גרמה להפסקת חשמל, והגנרטור לא הפסיק לפעול במשך יומיים רצופים.בבדיקה גיליתי שהנתיך של השנאי החשמלי התפוצץ.שמתי לב גם שתצוגת ה-LCD של מתג ההעברה האוטומטי (ATS) שהותקן לאחרונה ריקה.מצלמת האבטחה פגומה, ותוכנית הווידאו מקישור המיקרוגל ריקה.
כדי להחמיר את המצב, כאשר הכוח החשמלי הוחזר, ה-ATS התפוצץ.כדי שנוכל לאוורר מחדש, נאלצתי להחליף ATS באופן ידני.ההפסד המוערך הוא יותר מ-5,000 דולר.
באופן מסתורי, מגן המתח תלת-פאזי של LEA 480V אינו מראה סימני עבודה כלל.זה עורר בי עניין כי זה אמור להגן על כל המכשירים באתר מפני תקריות כאלה.למרבה המזל, המשדר טוב.
אין תיעוד להתקנת מערכת ההארקה, כך שאני לא יכול להבין את המערכת או את מוט ההארקה.כפי שניתן לראות מאיור 1, האדמה באתר דקה מאוד, ושאר הקרקע מתחת עשויה מסלע נובאקוליט, כמו מבודד על בסיס סיליקה.בשטח זה, מוטות ההארקה הרגילים לא יעבדו, אני צריך לקבוע אם התקינו מוט הארקה כימי והאם הוא עדיין באורך החיים השימושיים שלו.
יש הרבה משאבים על מדידת התנגדות קרקע באינטרנט.כדי לבצע את המדידות הללו, בחרתי במד התנגדות הקרקע של Fluke 1625, כפי שמוצג באיור 2. זהו מכשיר רב תכליתי שיכול להשתמש רק במוט ההארקה או לחבר את מוט ההארקה למערכת למדידת הארקה.בנוסף לכך, ישנן הערות יישום, שאנשים יכולים לעקוב אחריהם בקלות כדי לקבל תוצאות מדויקות.זה מד יקר, אז שכרנו אחד שיעשה את העבודה.
מהנדסי שידור רגילים למדוד את ההתנגדות של נגדים, ורק פעם אחת, נקבל את הערך האמיתי.התנגדות הקרקע שונה.מה שאנו מחפשים הוא ההתנגדות שתספק הקרקע שמסביב כאשר זרם הנחשול יעבור.
השתמשתי בשיטה של ​​"ירידה פוטנציאלית" בעת מדידת התנגדות, שהתיאוריה שלה מוסברת באיור 1 ובאיור 2. 3 עד 5.
באיור 3 ישנו מוט הארקה E בעומק נתון וערימה C במרחק מסוים ממוט ההארקה E. מקור המתח VS מחובר בין השניים, שייצור זרם E בין הערימה C ל- מוט קרקע.באמצעות מד מתח, נוכל למדוד את המתח VM בין השניים.ככל שאנו קרובים יותר ל-E, כך המתח VM הופך נמוך יותר.VM הוא אפס במוט הארקה E. מצד שני, כאשר אנו מודדים את המתח קרוב לערימה C, VM הופך גבוה.בהון C, VM שווה למקור המתח VS.בהתאם לחוק אוהם, אנו יכולים להשתמש במתח VM ובזרם C הנגרם על ידי VS כדי להשיג את התנגדות הקרקע של הלכלוך שמסביב.
בהנחה שלצורך הדיון, המרחק בין מוט הארקה E לערימה C הוא 100 רגל, והמתח נמדד כל 10 רגל ממוט הארקה E לערימה C. אם אתה משרטט את התוצאות, עקומת ההתנגדות צריכה להיראות כמו איור 4.
החלק השטוח ביותר הוא ערך התנגדות הקרקע, שהיא מידת ההשפעה של מוט הקרקע.מעבר לכך הוא חלק מכדור הארץ העצום, וזרמי גלים לא יחדרו עוד.בהתחשב בכך שהעכבה הולכת וגדלה בשלב זה, זה מובן.
אם מוט הקרקע הוא באורך 8 רגל, המרחק של ערימה C מוגדר בדרך כלל ל-100 רגל, והחלק השטוח של העיקול הוא כ-62 רגל.לא ניתן לכסות פרטים טכניים נוספים כאן, אך ניתן למצוא אותם באותה הערת בקשה מבית Fluke Corp.
ההגדרה 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 האוהם.
הקריאה היא החלק הקל, והחלק הקשה הוא להניע את מוקדי המתח.על מנת לקבל קריאה מדויקת, מוט ההארקה מנותק ממערכת ההארקה.מטעמי בטיחות, אנו מוודאים שאין אפשרות לברקים או תקלה בזמן ההשלמה, מכיוון שכל המערכת צפה על הקרקע בתהליך המדידה.
איור 6: מוט הארקה של מערכת Lyncole XIT.החוט המנותק המוצג אינו המחבר הראשי של מערכת הארקה בשטח.מחובר בעיקר מתחת לאדמה.
בהסתכלתי מסביב, מצאתי את מוט הקרקע (איור 6), שהוא אכן מוט קרקע כימי המיוצר על ידי Lyncole Systems.מוט הקרקע מורכב מחור בקוטר 8 אינץ', 10 רגל מלא בתערובת חימר מיוחדת בשם Lynconite.באמצע החור הזה נמצא צינור נחושת חלול באותו אורך בקוטר של 2 אינץ'.Lynconite ההיברידית מספק התנגדות נמוכה מאוד למוט הארקה.מישהו אמר לי שבתהליך התקנת המוט הזה נעשה שימוש בחומרי נפץ ליצירת חורים.
לאחר השתלת ערימות המתח והזרם באדמה, מחברים חוט מכל ערימה למונה בתורו, שם נקרא ערך ההתנגדות.
קיבלתי ערך התנגדות לאדמה של 7 אוהם, שזה ערך טוב.קוד החשמל הלאומי דורש שאלקטרודת הארקה תהיה 25 אוהם או פחות.בשל אופיו הרגיש של הציוד, תעשיית הטלקומוניקציה דורשת בדרך כלל 5 אוהם או פחות.מפעלי תעשייה גדולים אחרים דורשים התנגדות קרקע נמוכה יותר.
כתרגול, אני תמיד מחפש עצות ותובנות מאנשים מנוסים יותר בעבודה מסוג זה.שאלתי את התמיכה הטכנית של פלוק לגבי הפערים בחלק מהקריאות שקיבלתי.הם אמרו שלפעמים ייתכן שהיתד לא ייצור מגע טוב עם הקרקע (אולי בגלל שהסלע קשה).
מנגד, Lyncole Ground Systems, יצרנית מוטות הקרקע, ציינה כי רוב הקריאות נמוכות מאוד.הם מצפים לקריאות גבוהות יותר.עם זאת, כשאני קורא מאמרים על מוטות קרקע, ההבדל הזה מתרחש.מחקר שערך מדידות מדי שנה במשך 10 שנים מצא כי 13-40% מהקריאות שלהם היו שונות מקריאות אחרות.הם השתמשו גם באותם מוטות טחונים בהם השתמשנו.לכן, חשוב לבצע קריאות מרובות.
ביקשתי מקבלן חשמל אחר להתקין חיבור חוט הארקה חזק יותר מהבניין למוט הארקה כדי למנוע גניבת נחושת בעתיד.הם גם ביצעו מדידת התנגדות קרקע נוספת.עם זאת, ירד גשם כמה ימים לפני שהם ביצעו את הקריאה והערך שהם קיבלו היה אפילו נמוך מ-7 אוהם (עשיתי את הקריאה כשהיה יבש מאוד).מתוצאות אלו, אני מאמין שהמוט הקרקע עדיין במצב טוב.
איור 7: בדוק את החיבורים הראשיים של מערכת ההארקה.גם אם מערכת ההארקה מחוברת למוט הארקה, ניתן להשתמש במהדק כדי לבדוק את התנגדות ההארקה.
העברתי את מדכא הנחשולים של 480V לנקודה בקו אחרי כניסת השירות, ליד מתג הניתוק הראשי.פעם זה היה בפינה של הבניין.בכל פעם שיש גל ברק, המיקום החדש הזה שם את מדכא הנחשולים במקום הראשון.שנית, המרחק בינו לבין מוט הקרקע צריך להיות קצר ככל האפשר.בהסדר הקודם, ATS הגיעה לפני הכל ותמיד הובילה.החוטים התלת פאזיים המחוברים למדכא הנחשולים וחיבור ההארקה שלו מתקצרים כדי להפחית את העכבה.
חזרתי שוב כדי לחקור שאלה מוזרה, מדוע מדכא הנחשולים לא פעל כאשר ה-ATS התפוצץ במהלך גל הברקים.הפעם, בדקתי ביסודיות את כל חיבורי ההארקה והנייטרלים של כל לוחות המפסקים, מחוללי הגיבוי והמשדרים.
גיליתי שחסר חיבור ההארקה של לוח המפסק הראשי!זה גם המקום שבו מדכא הנחשולים וה-ATS מקורקעים (אז זו גם הסיבה מדוע מדכא הנחשולים לא פועל).
זה אבד בגלל שגנב הנחושת ניתק את החיבור ללוח מתישהו לפני התקנת ה-ATS.המהנדסים הקודמים תיקנו את כל חוטי ההארקה, אך הם לא הצליחו לשחזר את חיבור ההארקה ללוח המפסק.לא קל לראות את החוט החתוך מכיוון שהוא נמצא בגב הפאנל.תיקנתי את החיבור הזה והפכתי אותו לאבטח יותר.
הותקן ATS תלת פאזי חדש של 480V, ושלוש ליבות נוטל פריט טורואידיות שימשו בכניסה התלת פאזית של ה-ATS להגנה נוספת.אני מוודא שמונה מדכא הנחשולים פועל גם כך שנדע מתי מתרחש אירוע נחשולים.
כשהגיעה עונת הסערות, הכל הלך כשורה וה-ATS פעל היטב.עם זאת, נתיך שנאי הקוטב עדיין נושף, אך הפעם ה-ATS וכל שאר הציוד בבניין אינם מושפעים עוד מהגל.
אנו מבקשים מחברת החשמל לבדוק את הפתיל שהתפוצץ.נאמר לי שהאתר נמצא בסוף שירות קו ההולכה התלת פאזי, כך שהוא נוטה יותר לבעיות גלים.הם ניקו את העמודים והתקינו ציוד חדש על גבי שנאי העמוד (אני מאמין שהם גם סוג של מדכא נחשולי מתח), מה שבאמת מנע מהפתיל להישרף.אני לא יודע אם הם עשו דברים אחרים על קו השידור, אבל לא משנה מה הם עושים, זה עובד.
כל זה קרה ב-2015, ומאז לא נתקלנו בבעיות הקשורות לנחשולי מתח או סופות רעמים.
פתרון בעיות נחשולי מתח הוא לפעמים לא קל.יש לנקוט בזהירות ויסודית כדי להבטיח שכל הבעיות יילקחו בחשבון בחיווט ובחיבור.כדאי ללמוד את התיאוריה מאחורי מערכות הארקה ונחשולי ברקים.יש צורך להבין היטב את הבעיות של הארקה נקודתית, שיפוע מתח ועליית פוטנציאל הארקה במהלך תקלות על מנת לקבל את ההחלטות הנכונות במהלך תהליך ההתקנה.
ג'ון מרקון, CBTE CBRE, שימש לאחרונה כמ"מ המהנדס הראשי של Victory Television Network (VTN) בליטל רוק, ארקנסו.יש לו 27 שנות ניסיון במשדרי שידורי רדיו וטלוויזיה וציוד אחר, והוא גם מורה מקצועי לשעבר לאלקטרוניקה.הוא מהנדס שידורים ושידורי טלוויזיה מוסמך SBE בעל תואר ראשון בהנדסת אלקטרוניקה ותקשורת.
לעוד דוחות כאלה, וכדי להישאר מעודכן בכל החדשות, התכונות והניתוחים המובילים בשוק, אנא הירשם לניוזלטר שלנו כאן.
למרות שה-FCC אחראי לבלבול הראשוני, ללשכת המדיה עדיין יש אזהרה לבעל הרישיון
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.כל הזכויות שמורות.מספר רישום החברה באנגליה ווילס 2008885.