پایان نامه زمين كردن سيستمهاي قدرت و حالتهاي گذرا
فهرست:
پيشگفتار 1
مقدمه 2
فصل اول : بررسي خطرات برق ، ايمني و استانداردها 4
مقدمه 5
1-1 خطرات انرژي برق 5
1-1-1 خطر ايجاد حريق 5
2-1-1 خطر برق گرفتگي 6
2-1 ايمني و حفاظت در برابر تماس 6
1-2-1 حفاظت در مقابل تماس مستقيم 7
1-1-2-1 حفاظت در مقابل قسمت هاي برق دار توسط عايق كردن 7
2-1-2-1 حفاظت در مقابل تماس مستقيم توسط محفظه يا مانع 8
3-1-2-1 حفاظت توسط قرار گرفتن در خارج از دسترس 8
4-1-2-1 حفاظت توسط رله هاي حفاظتي 9
2-2-1 حفاظت در مقابل تماس غير مستقيم 9
3-1 بررسي دو مدار مختلف و رايج در برق گرفتگي 10
4-1 انواع زمين كردن حفاظتي استاندارد بين المللي IEC 12
5-1 آشنايي با كد شناسايي انواع زمين كردن حفاظتي 13
1-5-1 سيستم هاي( TN ) 14
2-5-1 سيستم هاي( TT ) 15
3-5-1 سيستم هاي ( IT ) 15
6-1 نكات ظريف در اتصال زمين 15
7-1 نحوه تصحيح اتصال بدنه وسايل به زميني 17
8-1 از مايش اتصال صحيح سيم زمين 17
9-1 تغييرات حداكثر ولتاژ قابل تحمل با مدت زمان تماس 18
10-1 اثر عبور جريان برق از بدن انسان 18
11-1 احتياط هاي ايمني 20
12-1 لزوم كنترل مرغوبيت وسايل و وضع و رعايت مقررات ايمني 20
13-1 مقررات ايمني و كنترل مرغوبيت در برخي كشورها 21
14-1 مقررات بين المللي ايمني و كنترل مرغوبيت 22
فصل دوم :زمين كردن سيستم 25
1-2 مقدمه 26
2-2 تعاريف 27
3-2 اهدافي از زمين كردن سيستم 32
4-2 روش هايي از سيستم زمين كردن خنثي 32
1-4-2 مقدمه 32
2-4-2 سيستم هاي زمين نشده (زمين كردن غير هدفمند) 34
3-4-2 زمين كردن مقاومت 35
4-4-2 زمين كردن راكتانس 38
فهرست مطالب
عنوان صفحه
5-4-2 خنثي كننده خطاي زمين 39
6-4-2 زمين كردن ثابت 39
7-4-2 بدست آوردن يك سيستم خنثي 41
5-2 زمين كردن در نقاط ديگري از سيستم خنثي 45
1-5-2 گوشه اي از سيستم مثلث 46
2-5-2 يك فاز از سيستم مثلث زمين شده 47
6-2 موقعيت هاي نقاط زمين كردن سيستم 48
2-6-2 منبع قدرت به صورت تكي 49
3-6-2 چندين منبع قدرت 50
4-6-2 ايجاد جريانها و پتانسيل هاي انحرافي 56
5-6-2 زمين كردن موقعيت اختصاصي بوسيله NEC 59
6-6-2 استفاده از نويز حالت مشترك 61
7- 2 محدود كردن پتانسيل هاي زميني انتقال داده شده 63
8-2 زمين كردن ژنراتورهاي صنعتي 65
1-8-2 بحثي در مورد خصوصيات ژنراتور 65
2-8-2 ژنراتورهاي موازي شده در سيستم مجزا شده 66
3-8- 2 ژنراتورهاي مانند منابع متناوب موازي شده 67
فهرست مطالب
عنوان صفحه
4-8-2 ژنراتورهاي موازي شده با منابع ديگر 68
9-2 سيستم زمين كردن براي سيستم قدرت پيوسته 70
1-9-2 كليات 70
2-9-2 احتياجات NEC به صورت قابل توجه 71
3-9-2 مدل هايي از زمين كردن 72
فصل سوم 84
حالت هاي گذراي سيستم قدرت 85
1-3 حالت هاي گذراي كليد زني سيستم قدرت پايه 87
2-1-3 حالت گذراي اتصال كوتاه 88
3-1-3 كليد زني خازن 88
4-1-3 ولتاژ بازگشتي گذرا 93
2- 3- وسايل حفاظت اضافه ولتاژ 93
1-3-3 فواصل هوايي جرقه 94
2-3-3 برقگيرهاي فاصله هوايي 95
3-3-3 برقگيرهاي حالت جامد 96
منابع ومأخذ 97
ضمائم 9
پيشگفتار
درآغاز اين مجموعه شرح مختصري از عنوان پروژه « زمين كردن سيستم قدرت و حالت هاي گذرا» رفته ، سپس كليه مطالب درسه فصل تدوين گرديده است .
به خاطر بعد حفاظتي موضوع ارتينگ برآن شديم كه فصل اول را به ايمني و بررسي بعضي استانداردهاي مهم در اين زمينه بپردازيم (first Safety after work ) . در فصل دوم و سوم حالت هاي كلي نحوه ي زمين كردن سيستم هاي قدرت اعم از ژنراتور ، ترانسفورماتورو…حالت هاي گذاري آن را بررسي كرده ايم .
به اميد پيروزي و موفقيت براي كليه دانش پژوهان عزيز
مقدمه
اين پروژه عنوان هاي اتصال به زميني و حالت هاي گذراي سيستم قدرت را بيان مي كند . قدرت اين دو موصوع با عمر خود مهندسي قدرت برابر است . از روزهاي اول مهندسي سيستم قدرت، اين دو عنوان به طور تجربي مورد بررسي قرار گرفته اند و راه حل هاي مناسبي ابداع شدند كه روش هاي عملي تثبيت شده منجر گرديد . همانطوري كه سيستم هاي قدرت در اندازه و پيچيدگي رشد مي نمود ، ارزيابي مجدد اين روش و بهبود نحوه ي طرح سيستم هاي زميني و حفاظت در مقابل اضافه ولتاژهاي گذرا ضرورت پيدا كرد .
پيشرفت هاي فن آوري توأم با تحقيقات ، براي بررسي سيستم هاي زميني و پديده حالت گذراي سيستم ، قدرت مدل هاي توسعه يافته اي بوجود آورد . اين مدل هاي تحليل تكامل يافته ، اساسي طرح هاي بهتر دستگاه ها و تأسيسات سيستم درت هستند .
از نظر تحليلي ، دو موضوع بالا ارتباط نزديكي با همديگر دارند . در حالت خاص ، پايه هاي تئوري ايجاد مدل هاي تحليلي ، براي مطالعه اين پديده ها مشابه مي باشند . در زير توضيحاتي اجمالي از عنوان پروژه داده شده است كه به درك هر چه بهتر موضوع به ما كمك مي كند .
- زمين كردن سيستم قدرت
تأسيسات الكتريكي به علت چندين دليل فني و ايمني بايد به زمين وصل شده باشند . اتصال به زمين سيستم هاي قدرت با دقت سازه هاي فلزي( هادي ها) در درون زميني و اتصال الكتريكي اين هادي ها به نول سيستم قدرت ايجاد مي شود .در اين روش امپدانس كوچكي بين نول سيستم قدرت وخاك رسانا ايجاد مي گرددو باعث مي شودكه ولتاژنول نسبت به زميني درتمام شرايط كم باشد.اتصال به زميني به چند دليل ضروري است:
- براي اطمينان مار دستگاه هاي الكتريكي
- براي ايجاد ايمني در هنگام كار عادي و يا اتصال كوتاه
- براي تثبيت ولتاژ در حالت هاي گذرا
- براي از بين بردن ضربه هاي رعد و برق
مدت مديري است كه اهميت اتصال به زميني توسط مهندسيني قدرت شناسايي شده است . امروزه استانداردهايي وجود دارند كه جنبه ها مختلف اتصال به زميني و نقش آنها در سيستم قدرت مي پردازند؛ به عنوان مثال ، استاندارد ANSI/ IEEE80 تأثير طرح سيستم زميني را بر روي كار كنان ليست برق بيان مي كند . استاندارد ANSI/IEEE 487 ع موضوع حفاظت مدار مخابراتي سرويس دهنده ليست برق را، كه در اصل به اتصال به زميني وابسته است شرح مي دهد .
– حالت هاي گذراي سيستم قدرت
حالت هاي گذراي الكتريكي سيستم قدرت در طرح تأسيسات الكتريكي نقش مهمي دارد . تعدد زيادي از منابع ايجاد كننده حالت هاي گذراي الكتريكي در سيستم قدرت وجود دارند : مثل رعد و برق ، اتصال كوتاه و رزونانس . امروزه پديده هاي ايجاد كننده حالت هاي گذراي الكتريكي به خوبي شناسايي شده اند . حائز اهميت است كه سيستم هاي قدرت بايد به نحوي طرح شوند كه در مقابل حالت هاي گذراي احتمالي مقاومت كنند . طرح هاي حفاظتي اضافه ولتاژ براي كسب لطمينان طوري طرح ريزي مي شوند كه اضافه ولتاژ هاي احتمالي از ظرفيت تحمل دستگاه هاي قدرت ( از حاشيه حفاظتي خاص ) تجاوز نكند. خط سير اخير طرح دستگاه هاي قدت موحت شده است كه اهمست حالت هاي گذراي الكتريكي افزايش يابد دو عامل در اين خط سير كاربرد دارند :
الف ) دستگاه هاي قدرت در سطوح ولتاژ بالاتر و با قدرت تحمل ولتاژ دقيق تر كار مي كنند .
ب ) افزايش دستگاه هاي نظير خازن هاي اصلاح كننده ولتاژ ، الكترونيك قدرت ، خازن هاي سدي جبران گر ، كانورتورهاي ac/dc و غيره مي تواند حالت هاي گذراي الكتريكي را ايجاد كند . در اين محيط ها مطلقا ضروري است كه مكانيزم هاي اضافه ولتاژ هاي احتمالي سيستم هاي خاص ، به خوبي تفهيم شده ، طرح حفاظتي موثري طرح ريزي گردد .
بررسي خطرات برق و ايمني و استاندارد ها
مقدمه:
انرژي الكتريكي در حدود يكصد و بيست سال پيش از طريق شبكه هاي كوچك توزيع مورد استفاده قرار گرفت و به علت خصوصيات جالب توجه آن خيلي سريع توسعه يافت . در مقايسه با انواع ديگر انرژي ، انرژي الكتريكي پاكيزه است ، به سهولت قابل كنترل و انتقال مي باشد و به آساني به انواع انرژي هاي ديگر مورد نياز بيشتر قابل تبديل است . علي رغم همه اين محاسن انرژي برقي داراي دو عيب نيز هستند .يكي اينكه به ميزان قابل ملاحظه ذخيره نمي شوند و ديگر اينكه در صورتي كه تحت كنترل صحيح نباشد خطرات وخرابي هاي زيادي به بار مي آورد . در ادامه اهم اين خطرات و برخي پيشگيري هاي ايمني و لزوم وضع و رعايت مقررات و ضوابط ايمني در برق رساني را مورد توجه قرار مي دهيم .
1-1- خطرات انرژي برق
خطرات مهم برق يكي ايجاد حريق و ديگري برق گرفتگي است كه در ذيل تشريح مي گردند .
- خطر ايجاد حريق:
جريان برق در عبور از سيمها و كليد ها و ديگر وسايل برقي توليد حرارت مي كند . اين حرارت در شرايط عادي به محيط اطراف داده مي شود و درجه حرارت وسايل از حد مجاز تجاوز نمي گردد . در صورتي كه وسايل مناسبي انتخاب نشده باشد ممكن است درجه حرارت وسايل برقي از حد مجاز تجاوز كند .
براي مثال يك كليد معيوب كه محل اتصال آن خورده شده است نسبت به كليد سالم حرارت زياد توليد مي كند. همچنين سر پيچ لامپ ها ممكن است براي لامپ هاي كوچك تر در نظر گرفته شده باسد و استفاده از لامپ هاي بزرگتر كه امروزه معمول شده اند حرارت بيشتري توليد مي كند . اين حرارت اضافي به سهولت جذب محيط اطراف نشده و باعث ازدياد درجه حرارت مي شود . اين افزايش درجه حرارت سبب فرسوده شدن و از بين رفتن عايق ها باعث اتصال سيم و ايجاد جرقه الكتريكي مي شود وحرارت ناشي از جرقه ها مي تواند در شرايط مساعد به سهولت سبب بروز حريق گردد . حفاظت در مقابل خطر ايجاد حريق از طريق انتخاب سيم ها و وسايل مناسب و حفاظت مدارها به وسيله فيوزها با اندازه هاي صحيح ممكن است . به اين ترتيب در شرايطي كه جريان مدار از حد مجاز افزايش يابد، فيوز عمل كرده و مدار را قطع مي نمايد . همچنين با آزمايش سيستم برقي هر سال يكبار مي توان از ضعيف شدن عايق آن و خطرات احتمالي آگاهي يافت .
1-1-2- خطر برق گرفتگي :
برق گرفتگي اثر سوء برق روي سيستم بدن انسان است . به طوري كه مي دانيم فرمانها براي حركت عضلات بدن از مغز به وسيله جريان هاي برقي بسيار ضعيف از طريق سلسله اعصاب به عضلات مخابره مي شود . در صورتي كه جريان هاي برق قوي از خارج روي اعصاب اثر گذار موجب حركات ناگهاني و بسيار شديد عضلاني مي گردد كه برق گرفتگي يا شوك ناميده مي شود و ممكن است كه كار آن قسمت ها رابه طور موقت يا دائم متوقف كند . بديهي است كه مختل شدن كار بعضي قسمت ها نظير مغز ، قلب يا شش ها مي تواند سريعا موجب مرگ شود شدت شوك بستگي به ميزان جرياني دارد كه به بدن وارد مي شود و اين بستگي به ميزان ولتاژ ومقاومت مدار تشكيل شده دارد . مقاومت مدار معمولا شامل مقاومت قسمتي از مدار برق رساني ، مقاومت بدن و در بيشتر موارد مقاومت مربوط به تماس يا اتصال بدن با زمين است .
1-2- ايمني و حفاظت در برابر تماس :
مطلب در مورد ايمني در مقابل برق گرفتگي بسيار وسيع است . لذا در ايجاد روش هاي مختلف حفاظت در مقابل برق گرفتگي ناشي از تماس با تاسيسات الكتريكي با ولتاژ1000 ولت را كه عموم مردم با آن در تماس هستند مورد بحث قرار مي دهيم و تا حدودي روش هاي ايمني در مقابل برق را بررسي مي كنيم .برق گرفتگي دراثر تماس به دو طريق تماس مستقيم وغيرمستقيم صورت مي گيرد كه درهر دوعامل برق گرفتگي اعمال يك ولتاژ در اثر لمس و ايجاد اختلاف ولتاژ بين دو نقطه از بدن است .
مقدار مجاز ولتاژ تماس( UB ) بستگي به عوامل زير دارد:
- نوع ولتاژ سيستم ( متناوب يا مستقيم)
- مدت زمان در تماس بودن با ولتاژ
- مقدارمقاومت بدن و مسير عبور جريان برق
بطور كلي در صورتي كه ولتاژ كمتر از 50 ولت باشد ، خطر برق گرفتگي وجود ندارد و بر طبق تحقيقات انجام شده مقاومت بدن انسان( RM ) بين 1300 تا 3000 اهم است كه با فرض حداكثر 50 ولت متناوب ، ميزان مجاز جريان عبوري از بدن عبارت است از:
همانگونه كه اشاره شد، حفاظت در برابر تماس خود به دونوع متفاوت تقسيم مي گرددكه در زير به تشريح آنها مي پردازيم :
1-2-1-حفاظت در مقابل تماس مستقيم
تماس مستقيم به مفهوم تماس انسان با قسمت هاي برق دار تاسيسات الكتريكي در عمل كرد عادي سيستم است كه براي حفاظت در مقابل آن بايستي پيش بيني لازم در طرح از نظر فيزيكي و الكتريكي به شرح زير صورت پذيرد :
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.