การวัดความต้านทานกราวด์ต่ำเป็นกุญแจสำคัญในระบบกราวด์ที่ถูกต้อง

การป้องกันฟ้าผ่าเป็นส่วนสำคัญขององค์กรที่ใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความละเอียดอ่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมกระจายเสียงที่เกี่ยวข้องกับแนวแรกของการป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชากคือระบบสายดินการป้องกันไฟกระชากใดๆ จะไม่ทำงานเว้นแต่ได้รับการออกแบบและติดตั้งอย่างถูกต้อง
หนึ่งในไซต์เครื่องส่งสัญญาณโทรทัศน์ของเราตั้งอยู่บนยอดเขาสูง 900 ฟุต และขึ้นชื่อจากประสบการณ์คลื่นฟ้าผ่าเมื่อเร็วๆ นี้ฉันได้รับมอบหมายให้จัดการไซต์เครื่องส่งสัญญาณทั้งหมดของเราปัญหาจึงตกทอดมาสู่ข้าพเจ้า
ฟ้าผ่าในปี 2558 ทำให้เกิดไฟฟ้าดับ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่หยุดทำงานเป็นเวลาสองวันติดต่อกันจากการตรวจสอบพบว่าฟิวส์หม้อแปลงไฟฟ้าขาดฉันยังสังเกตเห็นว่าจอแสดงผล LCD ของสวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติ (ATS) ที่เพิ่งติดตั้งใหม่ว่างเปล่ากล้องรักษาความปลอดภัยเสียหาย และโปรแกรมวิดีโอจากไมโครเวฟลิงค์ว่างเปล่า
ที่แย่กว่านั้นคือเมื่อไฟฟ้ากลับมาใช้งานได้อีกครั้ง ATS ก็ระเบิดเพื่อให้เราออกอากาศอีกครั้ง ฉันถูกบังคับให้เปลี่ยน ATS ด้วยตนเองการสูญเสียโดยประมาณคือมากกว่า 5,000 ดอลลาร์
น่าประหลาดใจที่อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากไฟสามเฟส 480V LEA ไม่แสดงสัญญาณการทำงานเลยสิ่งนี้ทำให้ฉันสนใจเพราะควรปกป้องอุปกรณ์ทั้งหมดในไซต์จากเหตุการณ์ดังกล่าวโชคดีที่เครื่องส่งสัญญาณดี
ไม่มีเอกสารประกอบการติดตั้งระบบสายดิน ดังนั้นฉันจึงไม่เข้าใจระบบหรือสายดินดังที่เห็นได้จากรูปที่ 1 ดินในบริเวณไซต์งานมีความบางมาก และส่วนที่เหลือของพื้นดินด้านล่างทำจากหินโนวาคูไลท์ เช่นเดียวกับฉนวนที่มีซิลิกาในภูมิประเทศนี้ คันกราวด์ปกติจะไม่ทำงาน ฉันต้องตรวจสอบว่าได้ติดตั้งคันกราวด์เคมีแล้วหรือยัง และยังมีอายุการใช้งานอยู่หรือไม่
มีแหล่งข้อมูลมากมายเกี่ยวกับการวัดความต้านทานกราวด์บนอินเทอร์เน็ตในการทำการวัดเหล่านี้ ฉันเลือกมิเตอร์ความต้านทานกราวด์ Fluke 1625 ดังแสดงในรูปที่ 2 เป็นอุปกรณ์มัลติฟังก์ชั่นที่สามารถใช้ได้เฉพาะก้านกราวด์หรือเชื่อมต่อก้านกราวด์เข้ากับระบบสำหรับการวัดกราวด์นอกจากนี้ยังมีบันทึกการใช้งานซึ่งผู้คนสามารถปฏิบัติตามได้อย่างง่ายดายเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำนี่เป็นมิเตอร์ราคาแพง ดังนั้นเราจึงเช่ามาเพื่อทำงาน
วิศวกรออกอากาศคุ้นเคยกับการวัดความต้านทานของตัวต้านทาน และเพียงครั้งเดียวเท่านั้นที่เราจะได้ค่าที่แท้จริงความต้านทานกราวด์จะแตกต่างกันสิ่งที่เรากำลังมองหาคือความต้านทานที่พื้นดินโดยรอบจะให้เมื่อกระแสไฟกระชากผ่านไป
ฉันใช้วิธีการ "ศักย์ตก" เมื่อวัดความต้านทาน ซึ่งมีอธิบายทฤษฎีไว้ในรูปที่ 1 และรูปที่ 2 3 ถึง 5
ในรูปที่ 3 มีแกนกราวด์ E ของความลึกที่กำหนด และเสาเข็ม C ที่มีระยะห่างจากแกนกราวด์ E แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า VS เชื่อมต่อระหว่างทั้งสอง ซึ่งจะสร้างกระแส E ระหว่างเสาเข็ม C และ คันดินเมื่อใช้โวลต์มิเตอร์ เราสามารถวัดแรงดันไฟฟ้า VM ระหว่างทั้งสองได้ยิ่งเราอยู่ใกล้ E มากเท่าใด แรงดันไฟฟ้า VM ก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้นVM อยู่ที่ศูนย์ที่แกนกราวด์ E ในทางกลับกัน เมื่อเราวัดแรงดันไฟฟ้าใกล้กับเสาเข็ม C VM จะมีค่าสูงที่ Equity C, VM เท่ากับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า VSตามกฎของโอห์ม เราสามารถใช้แรงดันไฟฟ้า VM และกระแส C ที่เกิดจาก VS เพื่อให้ได้ความต้านทานกราวด์ของสิ่งสกปรกโดยรอบ
สมมุติว่าเพื่อประโยชน์ในการอภิปราย ระยะห่างระหว่างแกนกราวด์ E และเสาเข็ม C คือ 100 ฟุต และวัดแรงดันไฟฟ้าทุกๆ 10 ฟุตจากแกนกราวด์ E ถึงเสาเข็ม C หากคุณพล็อตผลลัพธ์ เส้นโค้งความต้านทานควรมีลักษณะเหมือนรูป 4.
ส่วนที่แบนที่สุดคือค่าความต้านทานกราวด์ ซึ่งเป็นระดับอิทธิพลของแกนกราวด์นอกเหนือจากนั้นก็เป็นส่วนหนึ่งของโลกอันกว้างใหญ่ และกระแสไฟกระชากจะไม่ทะลุผ่านอีกต่อไปเมื่อพิจารณาว่าขณะนี้อิมพีแดนซ์กำลังสูงขึ้นเรื่อยๆ จึงเป็นเรื่องที่เข้าใจได้
ถ้าแกนกราวด์ยาว 8 ฟุต ระยะห่างของเสาเข็ม C โดยปกติจะตั้งไว้ที่ 100 ฟุต และส่วนเรียบของส่วนโค้งจะอยู่ที่ประมาณ 62 ฟุตไม่สามารถกล่าวถึงรายละเอียดด้านเทคนิคเพิ่มเติมได้ที่นี่ แต่สามารถดูได้ในบันทึกการใช้งานเดียวกันจาก Fluke Corp.
การตั้งค่าโดยใช้ Fluke 1625 แสดงในรูปที่ 5 มิเตอร์วัดความต้านทานกราวด์ 1625 มีเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าของตัวเอง ซึ่งสามารถอ่านค่าความต้านทานได้โดยตรงจากมิเตอร์ไม่จำเป็นต้องคำนวณค่าโอห์ม
การอ่านเป็นส่วนที่ง่าย และส่วนที่ยากก็คือการขับเคลื่อนแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้อ่านค่าได้อย่างแม่นยำ ให้ถอดก้านกราวด์ออกจากระบบกราวด์ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย เราตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดฟ้าผ่าหรือทำงานผิดปกติเมื่อเสร็จสิ้น เนื่องจากระบบทั้งหมดลอยอยู่บนพื้นในระหว่างกระบวนการวัด
รูปที่ 6: แกนกราวด์ Lyncole System XITสายไฟที่ถอดออกที่แสดงนี้ไม่ใช่ขั้วต่อหลักของระบบสายดินเชื่อมต่อใต้ดินเป็นหลัก
เมื่อมองไปรอบๆ ฉันพบคันกราวด์ (รูปที่ 6) ซึ่งเป็นคันกราวด์เคมีที่ผลิตโดย Lyncole Systemsคันดินประกอบด้วยรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 นิ้ว 10 ฟุต เต็มไปด้วยส่วนผสมดินเหนียวพิเศษที่เรียกว่าลินโคไนต์ตรงกลางรูนี้มีท่อทองแดงกลวงยาวเท่ากันเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 นิ้วLynconite แบบไฮบริดมีความต้านทานต่อคันกราวด์ต่ำมากมีคนบอกฉันว่าในขั้นตอนการติดตั้งคันเบ็ดนี้ มีการใช้ระเบิดเพื่อทำรู
เมื่อฝังเสาเข็มแรงดันและกระแสลงดินแล้ว จะมีการต่อสายไฟจากแต่ละเสาไปยังมิเตอร์ตามลำดับ โดยจะอ่านค่าความต้านทาน
ฉันได้ค่าความต้านทานกราวด์ 7 โอห์ม ซึ่งถือว่าคุ้มค่ามากรหัสไฟฟ้าแห่งชาติกำหนดให้อิเล็กโทรดกราวด์อยู่ที่ 25 โอห์มหรือน้อยกว่าเนื่องจากอุปกรณ์มีลักษณะละเอียดอ่อน อุตสาหกรรมโทรคมนาคมจึงมักต้องการ 5 โอห์มหรือน้อยกว่าโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่อื่นๆ ต้องการความต้านทานต่อดินต่ำกว่า
ในทางปฏิบัติ ฉันมักจะขอคำแนะนำและข้อมูลเชิงลึกจากผู้ที่มีประสบการณ์ในงานประเภทนี้มากกว่าฉันถามฝ่ายสนับสนุนด้านเทคนิคของ Fluke เกี่ยวกับความคลาดเคลื่อนในการอ่านค่าบางส่วนที่ฉันได้รับพวกเขาบอกว่าบางครั้งเสาอาจไม่สัมผัสกับพื้นดี (อาจเป็นเพราะหินแข็ง)
ในทางกลับกัน Lyncole Ground Systems ผู้ผลิตแท่งกราวด์ระบุว่าค่าที่อ่านได้ส่วนใหญ่จะต่ำมากพวกเขาคาดหวังการอ่านที่สูงขึ้นอย่างไรก็ตาม เมื่อฉันอ่านบทความเกี่ยวกับคันกราวด์ ความแตกต่างนี้ก็เกิดขึ้นการศึกษาที่ทำการวัดทุกปีเป็นเวลา 10 ปี พบว่า 13-40% ของการอ่านของพวกเขาแตกต่างจากการอ่านอื่นๆพวกเขายังใช้แท่งกราวด์แบบเดียวกับที่เราใช้ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องอ่านหลายๆ รอบให้เสร็จ
ฉันขอให้ผู้รับเหมาไฟฟ้ารายอื่นติดตั้งสายกราวด์ที่แข็งแรงกว่าจากอาคารไปยังสายกราวด์เพื่อป้องกันการขโมยทองแดงในอนาคตพวกเขายังทำการวัดความต้านทานกราวด์อีกครั้งอีกด้วยอย่างไรก็ตาม ฝนตกไม่กี่วันก่อนที่พวกเขาจะอ่านค่าได้ และค่าที่ได้ยังต่ำกว่า 7 โอห์มด้วยซ้ำ (ฉันอ่านค่าตอนที่แห้งมาก)จากผลดังกล่าวผมเชื่อว่าสายกราวด์ยังอยู่ในสภาพดีอยู่
รูปที่ 7: ตรวจสอบการเชื่อมต่อหลักของระบบสายดินแม้ว่าระบบสายดินจะเชื่อมต่อกับแกนกราวด์ แต่ก็สามารถใช้แคลมป์เพื่อตรวจสอบความต้านทานกราวด์ได้
ฉันย้ายเครื่องป้องกันไฟกระชาก 480V ไปยังจุดในแนวหลังทางเข้าบริการ ถัดจากสวิตช์ตัดการเชื่อมต่อหลักเคยอยู่มุมหนึ่งของอาคารเมื่อใดก็ตามที่เกิดไฟกระชากฟ้าผ่า ตำแหน่งใหม่นี้จะวางเครื่องป้องกันไฟกระชากเป็นอันดับแรกประการที่สอง ระยะห่างระหว่างมันกับแกนกราวด์ควรสั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้การจัดครั้งก่อน ATS นำหน้าทุกอย่างและขึ้นนำเสมอสายไฟสามเฟสที่เชื่อมต่อกับเครื่องป้องกันไฟกระชากและการต่อสายดินจะถูกทำให้สั้นลงเพื่อลดอิมพีแดนซ์
ฉันกลับไปตรวจสอบคำถามแปลก ๆ อีกครั้งว่าทำไมเครื่องป้องกันไฟกระชากจึงไม่ทำงานเมื่อ ATS ระเบิดระหว่างเกิดฟ้าผ่าครั้งนี้ ฉันตรวจสอบการเชื่อมต่อกราวด์และการเชื่อมต่อที่เป็นกลางทั้งหมดของแผงเซอร์กิตเบรกเกอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง และเครื่องส่งสัญญาณทั้งหมดอย่างละเอียด
ฉันพบว่าการเชื่อมต่อกราวด์ของแผงเซอร์กิตเบรกเกอร์หลักหายไป!นี่เป็นจุดที่เครื่องป้องกันไฟกระชากและ ATS ได้รับการต่อสายดินด้วย (นี่คือเหตุผลว่าทำไมเครื่องป้องกันไฟกระชากไม่ทำงาน)
มันหายไปเพราะขโมยทองแดงตัดการเชื่อมต่อกับแผงบางครั้งก่อนติดตั้ง ATSวิศวกรคนก่อนๆ ได้ซ่อมแซมสายกราวด์ทั้งหมด แต่ไม่สามารถคืนค่าการเชื่อมต่อกราวด์กับแผงเซอร์กิตเบรกเกอร์ได้ลวดตัดมองเห็นไม่ง่ายเพราะอยู่ด้านหลังแผงฉันแก้ไขการเชื่อมต่อนี้แล้วและทำให้มีความปลอดภัยมากขึ้น
มีการติดตั้ง ATS แบบสามเฟส 480V ใหม่ และใช้แกนทอรอยด์ของเฟอร์ไรต์ Nautel จำนวนสามแกนที่อินพุตสามเฟสของ ATS เพื่อเพิ่มการป้องกันฉันตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องนับป้องกันไฟกระชากยังทำงานอยู่ด้วย เพื่อที่เราจะได้ทราบเมื่อเกิดเหตุการณ์ไฟกระชากขึ้น
เมื่อถึงฤดูพายุ ทุกอย่างเป็นไปด้วยดี และ ATS ก็ดำเนินไปด้วยดีอย่างไรก็ตาม ฟิวส์หม้อแปลงขั้วยังคงขาดอยู่ แต่คราวนี้ ATS และอุปกรณ์อื่นๆ ทั้งหมดในอาคารไม่ได้รับผลกระทบจากไฟกระชากอีกต่อไป
เราขอให้บริษัทไฟฟ้าตรวจสอบฟิวส์ขาดฉันได้รับแจ้งว่าไซต์นี้เป็นจุดสิ้นสุดของการให้บริการสายส่งสามเฟส ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาไฟกระชากมากขึ้นพวกเขาทำความสะอาดขั้วและติดตั้งอุปกรณ์ใหม่ที่ด้านบนของหม้อแปลงขั้ว (ฉันเชื่อว่าพวกมันก็เป็นเครื่องป้องกันไฟกระชากเช่นกัน) ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้ฟิวส์ไหม้ได้จริงๆฉันไม่รู้ว่าพวกเขาทำสิ่งอื่นบนสายส่งหรือไม่ แต่ไม่ว่าพวกเขาจะทำอะไร มันก็ได้ผล
ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในปี 2558 และตั้งแต่นั้นมา เราก็ไม่พบปัญหาใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟกระชากหรือพายุฝนฟ้าคะนอง
การแก้ปัญหาแรงดันไฟกระชากบางครั้งก็ไม่ใช่เรื่องง่ายต้องใช้ความระมัดระวังและถี่ถ้วนเพื่อให้แน่ใจว่าปัญหาทั้งหมดจะถูกนำมาพิจารณาในการเดินสายไฟและการเชื่อมต่อทฤษฎีเบื้องหลังระบบสายดินและไฟกระชากจากฟ้าผ่าเป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การศึกษาจำเป็นต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงปัญหาของการต่อสายดินจุดเดียว การไล่ระดับแรงดันไฟฟ้า และศักยภาพของกราวด์ที่เพิ่มขึ้นระหว่างเกิดข้อผิดพลาด เพื่อที่จะตัดสินใจได้อย่างถูกต้องในระหว่างกระบวนการติดตั้ง
John Marcon, CBTE CBRE เพิ่งดำรงตำแหน่งรักษาการหัวหน้าวิศวกรที่ Victory Television Network (VTN) ในลิตเทิลร็อค รัฐอาร์คันซอเขามีประสบการณ์ 27 ปีในด้านเครื่องส่งสัญญาณวิทยุและโทรทัศน์และอุปกรณ์อื่นๆ และยังเป็นอดีตครูสอนอิเล็กทรอนิกส์มืออาชีพอีกด้วยเขาเป็นวิศวกรกระจายเสียงและโทรทัศน์ที่ได้รับการรับรองจาก SBE โดยสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และการสื่อสาร
หากต้องการรายงานดังกล่าวเพิ่มเติม และเพื่อติดตามข่าวสาร คุณลักษณะ และการวิเคราะห์ชั้นนำของตลาดทั้งหมดของเรา โปรดสมัครรับจดหมายข่าวของเราที่นี่
แม้ว่า FCC จะต้องรับผิดชอบต่อความสับสนในช่วงแรก แต่สำนักสื่อยังคงมีคำเตือนที่จะออกให้กับผู้รับใบอนุญาต
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UAสงวนลิขสิทธิ์.หมายเลขทะเบียนบริษัทของอังกฤษและเวลส์ 2008885