اندازه گیری دقیق مقاومت زمین در سیستم های ارت گسترده و وسیع

  • امتیاز:
  • 5.0
  • از
  • 5
  • تعداد رای:
  • 2
  • تعداد بازدید:
  • 579

اندازه گیری دقیق مقاومت زمین برای سیستم های زمین گسترده و بزرگ

سیستم های زمین با ابعاد برگ، نظیر سیستم هایی که در پست های برق و نیروگاه ها وجود دارند، بخش مهمی از نظر حفاظت در شبکه های توزیع برق هستند. این قسمت از این محدثات (یعنی سیستم زمین و ارتینگ) تضمین کننده این هستند که در صورت رخداد جریان خطا، دستگاه های حفاظتی به درستی عمل خواهند کرد. در یک پست توزیع برق، سیستم زمین (ارتینگ) باید مقاومت پایینی داشته باشد تا اضافه ولتاژهایی که ناشی از رخداد خطا هستند و می توانند منجر به ایجاد خسارت جانی و مالی شوند کاهش یابند. هنگام احداث یک سیستم زمین، مقاومت ویژه خاک آن منطقه باید اندازه گیری شود. اندازه گیری نادرست یا نادقیق مقاومت ویژه خاک، می تواند باعث تحمیل هزینه های اضافی در طراحی و اجرای سیستم زمین شود.

بعد از اجرای سیستم زمین، باید حتما بررسی شود که آیا سیستم زمین الکتریکی با معیارهایی که در فاز طراحی در نظر گرفته شده بودند مطابقت دارد یا خیر. همچنین باید سیستم زمین به صورت دوره ای اندازه گیری شود تا در برابر آثار مخرب خوردگی یا تغییراتی که در مقاومت ویژه خاک ایجاد می شود اقدامات لازم اتخاذ شود. نقوص موجود در شبکه های زمین شده تا وقتی که خطایی در شبکه رخ نداده بروز پیدا نمی کنند، و بدترین زمان برای آگاهی از وجود نقص در سیستم زمین، همان لحظه وقوع خطاست که البته در آن زمان نیز کار از کار گذشته است.

برای رسیدن به مقاومت پایین در سیستم زمین می توان از ابزار مختلفی برای ایجاد سیستم ارتینگ استفاده کرد. یکی از این ابزار، استفاده از توری بزرگی است که سطح بزرگی از خاک را بپوشاند. همچنین می توان از میله های به هم پیوسته نیز استفاده کرد. برای اندازه گیری مقاومت زمین نیز باید از تکنیک های مناسب برای سیستم های بزرگ و گسترده استفاده کرد تا مطمئن باشیم که مقاومت اندازه گیری شده، عدد درستی است. اندازه گیری سیستم های گسترده برخلاف اندازه گیری یک سیستم زمین ساده (نظیر سیستم زمین حفاظت در برابر صاعقه یا سیستم زمین یک ساختمان مسکونی) که از نظر روش اندازه گیری روش ساده ای است، نیازمند ملاحظات پیچیده و روش های خاصی است.

چالش های تست مقاومت زمین در سیستم های زمین گسترده و بزرگ

انجام اندازه گیری های درست در پروژه هایی که دارای سیستم زمین از نوع گسترده و بزرگ هستند، نیازمند این است که از روش ها و ابزار مناسبی استفاده شود. ذات سیستم های زمین در پست ها و نیروگاه ها و شرایط مربوط به این تاسیسات باعث می شوند که تست و اندازه گیری خیلی پیچیده تر از حالتی شود که قرار است تنها یک میله زمین ساده تست شود. سه مورد از چالش های اصلی و کلیدی در اندازه گیری و تست سسیستم های زمین پست ها به شرح زیر عنوان می شوند: 1- ناحیه وسیع سیستم زمین در یک پست یا نیروگاه منجر به ایجاد "ناحیه مقاومتی" وسیع و متعاقبا لزوم رعایت کردن فواصل بسیار زیاد برای میله های تست می شود؛ به طور ایده آل میله تست جریان باید در فاصله 10 برابری بزرگ ترین بعد ممکن سیستم زمین قرار بگیرد (به طور مثال در یک سیستم زمین با مساحت 10 متر مربع باید میله تست جریان در فاصله 100 متری قرار داشته باشد) تا بتوانیم بخش "مسطح" منحنی مشخصه مقاومت را به دست بیاوریم. 2- در صورتی که "ناحیه مقاومتی"، وسیع باشد، مقادیر مقاومت زمین کمتر از 0.5 اهم خواهد شد؛ در این شرایط و در حالتی که تغییرات خیلی کوچک باید خوانده شوند، رزولوشن تجهیزات تست از اهمیت ویژه ای برخوردار می شود؛ در صورتی که تجهیزات مورد استفاده برای تست و اندازه گیری، رزولوشن مناسبی نداشته باشند، ممکن است خطای تجهیز، باعث عدم صحت در مقادیر خوانده شده شود. 3- شبکه های برق گسترده دارای نویزهایی شامل فرکانس برق قدرت و هارمونیک های آن هستند. همچنین در این شبکه ها نویزهای فرکانس بالایی که ناشی از سوئیچینگ و غیره هستند، و همچنین سیگنال های القایی از دیگر منابع نیز وجود دارند؛ دستگاهی که برای اندازه گیری سیستم زمین استفاده می شود، باید سیگنال تست کوچکی را در این محیط تست بزرگ و وسیع دوباره جمع آوری کرده و تحلیل کند؛ عمده تجهیزات تست سیستم زمین تنها یک فرکانس را (که معمولا 128 هرتز است) تزریق می کنند و این فرکانس در بیشتر شرایط فرکانس مناسبی است، چرا که این فرکانس هیچ تداخلی با فرکانس های استاندارد خط قدرت ندارد؛ متاسفانه، گاهی اوقات این فرکانس برای پست ها مناسب نیست، و این نوع تداخل می تواند باعث ایجاد خطاهای فجیعی در اندازه گیری شود.

حل چالش های موجود در سیستم های زمین گسترده

در دنیای ایده آل، اندازه گیری مقاومت یک سیستم زمین گسترده کاملا مطابق با روش افت پتانسیل انجام می شود. متاسفانه، "نواحی مقاومتی" وسیعی که در سیستم های زمین گسترده وجود دارند باعث می شوند که انجام این روش اندازه گیری در این نوع زمین ها تقریبا نشدنی یا حتی غیرممکن شود. همان طور که در قسمت فوق نیز اشاره شد، قرار دادن میله تست جریان در 10 برابری بزرگ ترین فاصله سیستم زمین، مستلزم این است که گاها سیم اتصال میله تست به دستگاه چند صد متر باشد. در این شرایط، می توان از روش شیب استفاده کرد که روش موثری است، چرا که در این روش نیازی به یافتن قسمت "مسطح" نمودار یا دانستن مرکز الکتریکی به عنوان نقطه ای که باید اندازه گیری شود نیست. در مقالات بعدی توضیح مفصلی از روش شیب ارائه شده است که شامل جدول های مربوطه نیز می شود.

چالش دیگری که در اندازه گیری سیستم های زمین گسترده با آن مواجه می شویم، مربوط به قابلیت های دستگاهی است که قرار است با آن اندازه گیری را انجام دهیم. رشد تکنولوژی این امکان را فراهم کرده که دستگاه های اندازه گیری طوری طراحی شوند که قادر به حل مشکلاتی که ناشی از مشخصات و شرایط موجود در سیستم های زمین گسترده هستند، باشند.

برای این که نتایج درستی از روش شیب به دست بیاوریم، باید حتما تغییرات را در نقاط مختلف اندازه گیری کنیم. از آن جایی که مقاومت در سیستم های زمین گسترده معمولا کمتر از 0.5 اهم است، اختلافات موجود در اندازه گیری نقاط مختلف بسیار کوچک خواهد بود. تنها دستگاهی که بتواند رزولوشن اندازه گیری 1 میلی اهم داشته باشد قادر است این اختلافات را اندازه گیری کند. وجود نویز در سیستم های زمین گسترده، مشکل عمده دیگری است که در تست و اندازه گیری تداخل ایجاد می کند و لازم است به منظور حصول اندازه گیری های دقیق و درست به رفع این مشکل پرداخت. به منظور اثرگذار بودن اندازه گیری، دستگاه اندازه گیری باید طوری طراحی شود که قادر به غلبه بر اثرات قوی نویز در محیط اندازه گیری باشد. از جمله ویژگی های فنی که برای رفع نویز مفید هستند عبارتند از: a- امکان تغییر فرکانس تست (به جای فرکانس تست منفرد و ثابت) که امکان حذف هرگونه نویز سرگردان را ایجاد می کند تا از ایجاد تداخل در مقدار خوانده شده جلوگیری شود. b- سطح peak-to-peak بالا در حذف تداخل. c- سیستم فیلتر پیشرفته برای حذف بیشتر نویز. d- تنظیمات متعدد جریانی برای بهبود نسبت سیگنال به نویز در صورت لزوم.

شرکت برنا نیرو کاران با مجهز بودن به قوی ترین دستگاه اندازه گیری ارت دنیا از برند فلوک با قابلیت اندازه گیری مقاومت سیستم ارت به صورت دو سیمه، سه سیمه، چهار سیمه، کلمپی و ترکیبی آماده ارائه خدمات اندازه گیری مقاومت سیستم ارت و همچنین مقاومت ویژه خاک می باشد. مهندسین خبره در شرکت برنا نیرو کاران، با ترکیب علم و تجربه، گزارشات ژئوالکتریک دقیق و معتبری از وضعیت موجود در پروژه های مهم نظیر سیستم های ارت پست ها و نیروگاه ها را ارائه می دهند که راهگشای طراحان برای طراحی سیستم های زمین و راهنمای بهره برداران برای آگاهی از وضعیت فعلی سیستم زمین موجود می باشد.

منابع

Getting down to earth: A practical guide to earth resistance testing IEEE 80 IEC 62641