درک سیستم الکترود زمین

اول از همه، بسیار مهم است که اپراتور (مهندس) سیستم زمینی را که می‌خواهد مورد تست قرار دهد، درک کند. ارت تستر کلمپی در بسیاری از موقعیت‌ها بخوبی عمل می‌کند، اما دارای محدودیت‌هایی است و در برخی از آرایش‌های سیستم الکترود زمین قابل اجرا نیست.
اندازه‌گیری مقاومت الکترود زمین بوسیله ارت تستر کلمپی یک روش نسبتا جدید برای تعیین کیفیت یک سیستم زمین است. جهت مطالعه بیشتر درباره نحوه کارکرد ارت تستر کلمپی می‌توانید مقاله "اندازه‌گیری مقاومت الکترود زمین با استفاده از ارت تستر کلمپی" را مطالعه نمایید. در واقع توصیه می‌شود از آن در مکان‌هایی که چندین مسیر موازی در آن قرار دارند استفاده کنید.

در این مقاله فنی، هشت نوع مختلف کاربردهای ارت تستر کلمپی را بررسی خواهیم کرد و مشخص می‌کنیم که آیا این روش قابل اعتماد است یا خیر (و چرا):

  1. تیر برق
  2. روشنایی خیابان
  3. سیستم حفاظت از صاعقه
  4. تابلوی انشعاب گیری از کابل
  5. باجه‌های تلفن
  6. دکل‌های مخابراتی
  7. بدنه ترانس
  8. نقطه نوترال ترانس

1. تیر برق:

هر چه تعداد الکترودهای موازی که به‌طور سری با الکترود تحت تست هستند بیشتر باشند، اندازه گیری نزدیک‌تر به مقدار مقاومت واقعی زمین خواهد بود. تیرهای برق یک نمونه عملی ایده‌آل برای ارت تستر کلمپی هستند. (شکل 1)

شکل 1: استفاده از ارت تستر کلمپی در تیرهای برق

سیستم الکترود زمین در تیرهای برق توزیع بدلیل وجود الکترودهای زمین موازی زیاد، این مکان را برای استفاده از ارت تستر کلمپی مناسب می‌سازند. در شبکه‌های انتقال نیز هر تیر یک الکترود زمین دارد تا حفاظت از صاعقه را تضمین کند، و ترانسفورماتورهای توزیع نیز معمولا دو الکترود زمین را دارند.

چک کردن جداگانه هر یک از الکترودها اهمیت فراوانی دارد. مقدار کلی مقاومت سیستم زمین چنین سیستم‌هایی به طور معمول باید کم‌تر از ۰.۳ تا ۰.۵ باشد، در حالی که هر الکترود به طور معمول باید زیر ۱۰ تا ۲۰ اهم باشد تا موثر واقع شود.

یکی دیگر از کاربردهای مرتبط، تست مقاومت الکترود زمین در ورودی یا کنتور مشترک است (شکل ۲ را ببینید). در اینجا امکان وجود مسیرهای چندگانه زمین، دو الکترود و یا اتصال به یک لوله آب وجود دارد، بنابراین دقت کنید که بهترین موقعیت برای اندازه گیری را شناسایی کنید.

معمولا بهتر است که اندازه‌گیری الکترود را در زیر جایی که اتصال‌های زمین ساخته می‌شوند (پایین شینه ارت)، انجام دهید.

شکل 2: اندازه‌گیری الکترود زمین در ورودی مشترک


2. روشنایی خیابان:

یک کاربرد دیگر ارت تستر کلمپی مشابه الکترودهای زمین تیر برق، روشنایی معابر است. معمولا کابلی که به سمت هر یک از الکترودهای روشنایی خیابان حرکت می‌کند، به الکترودهای تیر روشنایی وصل می‌باشد، اما به یاد داشته باشید که جهت اندازه‌گیری قسمت صحیح هادی اصلی را که در شکل ۳ نشان داده شده است، رعایت کنید.

شکل 3: اندازه‌گیری الکترود زمین تیرهای روشنایی خیابان

3. سیستم حفاظت از صاعقه:

یکی دیگر از کاربردهای ایده‌آل برای روش کلمپی، تست الکترودهای زمین در سیستم حفاظت از صاعقه است. حفاظت از صاعقه در هر ساختمانی نسبت مستقیمی با کیفیت الکترودهای زمین اجرا شده دارد.

الکترودهای زمین معمولا در گوشه‌های ساختمان قرار می‌گیرند، در ساختمانهای بزرگتر الکترودهای اضافی در بین این الکترودهای گوشه تعبیه می‌شوند. هادیهای پایین رونده مورد استفاده معمولا نوارهای تسمه‌ای مس با سطح مقطع 50 میلیمتر مربع هستند.

شکل زیر یک مدار حفاظت از صاعقه معمولی را نشان می‌دهد که در آن یک ارت تستر کلمپی در حال تست الکترود است.

شکل 4: تست الکترود زمین در سیستم حفاظت از صاعقه

در بسیاری از موارد انجام این اندازه‌گیری مشکل است، چون معمولا الکترودها را درون چاله‌ای دفن می‌کنند.

علاوه بر این اکثرا در سیستم حفاظت از صاعقه هادیهای پایین رونده مجهز به قطعات قابل جابجایی هستند تا امکان تست پیوستگی دو سیمه فراهم شود. این قطعات قابل جابجایی (jug handles) زمان زیادی برای برداشتن لازم دارند اما مکان ایده‌آلی برای استفاده از ارت تستر کلمپی هستند.

ارت تستر کلمپی اندازه تمام حلقه موجود را می‌گیرد، که این حلقه شامل تمام اتصالات و هادی‌های پایین رونده می‌شود.

بسیاری از سیستم های حفاظت از صاعقه در ساختمان‌های کارخانه‌ها، به ویژه در کشورهای اروپایی، از پایانه‌های هوایی به تعداد زیاد در فواصل منظم روی سقف استفاده می‌کنند. این پایانه‌ها همگی به هم متصل هستند همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

این روش حفاظت از صاعقه باعث کاهش مقاومت سری که به صورت موازی با الکترود تحت آزمایش موازی شده، می‌شود به این معنی که مقدار اندازه‌گیری شده حتی نزدیک به مقدار مقاومت واقعی زمین یک الکترود تحت آزمایش است.

شکل 5: اندازه‌گیری با استفاده از پایانه‌های هوایی نصب شده در فواصل منظم بر روی سقف

به خاطر داشته باشید که اتصالات دیگری نیز ممکن است به سیستم حفاظت از صاعقه وجود داشته باشد. کاربر باید این نکته را در نظر داشته باشد که ارت تستر کلمپی را در زیر کلیه اتصالات قرار دهد. در غیر این صورت، الکترود زمین به صورت موازی با هر مسیر دیگری به زمین آزمایش خواهد شد. از اتصالات اضافی دیگر به قسمتهای فلزی خارج از سیستم حفاظت از صاعقه می‌توان اتصال به بالکن‌های فلزی و ریل دستی اشاره کرد.

همیشه قبل از اندازه‌گیری به بازرسی بصری اهمیت دهید، چون با توجه به قیمت مس (یا هر جنس دیگر هادی پایین رونده)، امکان برش و سرقت نوارهای تسمه‌ای وجود دارد. بسته به جایی که نوار برش داده شده و نحوه پیوند سیستم، دستگاه می‌تواند عدد صحیح یا اشتباهی را نشان دهد.

4. تابلوی انشعاب گیری از کابل:

یک کاربرد دیگر ارت تستر کلمپی آزمایش الکترود زمین نصب شده در نقاط اتصال و انشعاب گیری از کابل‌هاست (شکل 6).

این الکترودها معمولا برای حفظ قابلیت اطمینان مقدار مقاومتشان باید کمتر از 25Ω باشد.

در این حالت ممکن است بیش از دو مسیر زمینی موازی با الکترود وجود نداشته باشد. با این حال، بر اساس ریاضیات، اگر ارت تستر کلمپی مقدار مقاومت زمین را زیر 25Ω را نشان دهد، الکترود مورد نظر ما قطعا باید زیر 25Ω باشد.

شکل 6: اندازه‌گیری ارت تابلوهای انشعاب گیری از کابل


برق یار مشاور شما در موضوع اندازه‌گیری الکترود زمین


5. باجه‌های تلفن:

الکترودهای زمین باجه‌های تلفن را می‌توان با استفاده از ارت تستر کلمپی آزمایش کرد. غلاف‌های کابل همه به یک شینه متصل می‌شوند، که این شینه نیز به نوبه‌ی خود به الکترود زمین متصل شده است.

ارت تستر کلمپی را می‌توان در اطراف هادی اتصال زمین که الکترود زمین را به شینه متصل می‌کند قرار داد تا آزمایش انجام شود. اگر دسترسی دشوار باشد، می‌توان کابلی را بصورت موقت برای تسهیل اندازه‌گیری نصب کرد.

شکل 7: اندازه‌گیری مقاومت الکترود زمین باجه تلفن با استفاده از ارت تستر کلمپی

برق‌یار مشاور شما در ارتینگ

6. دکل‌های مخابراتی:

 در این حالت اگر رادهای کوبیده شده با یک حلقه که در زیر خاک دفن می‌شود با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، امکان اندازه‌گیری مقاومت الکترود زمین نیست. این نوع پیکربندی که در دکل‌های مخابراتی رایج است، فقط امکان دسترسی به جایی در بالای حلقه اجرا شده را فراهم می‌کند.

در دکل‌های مخابراتی، پایه‌های آن زمین می‌شوند، و کابلهای نگهدارنده دکل نیز زمین شده و همه آنها در حلقه‌ای در داخل خاک به هم متصل می‌شوند.

شکل 8: کاربرد ارت تستر کلمپی در دکل‌های مخابراتی

در صورتی که اپراتور در اطراف سر یکی از کابلهای نگهدارنده ارت تستر را تعبیه کند، جریان تزریق شده در حلقه می‌چرخد و به زمین تزریق نمی‌شود. جریان تزریق شده از طرف ارت تستر بوسیله هادی‌هایی که به الکترودهای زمین (رادهای کوبشی) وصلند و در نهایت با هم یک حلقه را تشکیل می‌دهند جریان می‌یابد.

به همین دلیل، ارت تستر کلمپی، کیفیت سیستم زمین را اندازه‌گیری نمی‌کند. در واقع مقدار خوانده شده اندازه مقاومت "حلقه" است.

این اندازه‌گیری به اپراتور اجازه می‌دهد که کیفیت اتصالات زیر خاک را بررسی نماید.

7. بدنه ترانس:

الکترودهای زمین ترانسفورماتور که به بدنه آن وصلند را می‌توان با استفاده از ارت تستر کلمپی تأیید یا رد کرد. با این حال، گاهی تعدادی از اتصالات به همان الکترود وجود دارد، بنابراین کاربر ممکن است مجبور باشد که ارت تستر کلمپی را در اطراف الکترود خود، زیر اتصالات وصل کند.

در اصل باید تمام این اتصالات را به یک الکترود زمین (الکترود تسمه‌ای شبکه‌ای) وصل کنیم. در این حالت اندازه‌گیری تبدیل به تست پیوستگی می‌شود زیرا حلقه آزمون مسیر زمین را شامل نمی‌شود.

شکل 9: کاربرد ارت تستر کلمپی در بدنه زمین شده ترانس

8. نقطه نوترال ترانس:

به یاد داشته باشید قانون طلایی تست با ارت تستر کلمپی را فراموش نکنید: "باید یک حلقه مقاومت برای اندازه گیری وجود داشته باشد"! بعضی از موارد در تیرهای برق با وجود تعداد زیادی الکترود، مسیر حلقه‌ای وجود ندارد.

شکل زیر نشان دهنده سیستم با یک ترانسفورماتور ستاره-دلتا است که بر روی یک تیر برق با دو مجموعه الکترود نصب شده است.

خرید ارت تستر کلمپی

شکل 10:ترانسفورماتور ستاره-دلتا که بروری یک تیر برق با دو مجموعه الکترود نصب شده است

هیچ یک از اجزای دو مجموعه الکترود به هم وصل نمی‌شوند. یکی به بدنه فلزی ترانسفورماتور وصل شده است، و دیگری به نقطه ستاره از سیم پیچ ثانویه LV متصل است.

اشتباه خطرناک در اینجا رخ می‌دهد که حلقه اندازه‌گیری شده می‌تواند بین دو مجموعه الکترودها باشد، به طوری که بخشی از حلقه مقاومت تیر برق است که منجر به اندازه‌گیری مقاومت بالایی می‌شود. این اندازه‌گیری می‌تواند کاربر را گول بزند تا به این باور برسد که یک مشکل وجود دارد.

در مقابل، در شکل زیر، اتصال به توزیع محلی و سیستم زمین محلی آن وجود دارد. این بدان معنی است که ما اکنون یک حلقه زمین برای اندازه‌گیری داریم و می توانیم اندازه‌گیری را انجام دهیم.

با این حال، به یاد داشته باشید اندازه گیری مقاومت مورد نظر ترکیبی از دو زمین سری است.

در حالتی که دو مقاومت داشته باشیم، اندازه‌گیری 40Ω به این معنی نیست که هر سیستم الکترود زیر 25Ω است، البته ممکن است یکی 10Ω و دیگری 30Ω باشد. ولی اگر نتیجه اندازه‌گیری به عنوان مثال 10Ω باشد  ما می‌دانیم که نتیجه خوبی است.

شکل 11:ترانسفورماتور ستاره-دلتا که بروری یک تیر برق با دو مجموعه الکترود نصب شده است و به توزیع محلی وصل است

منبع: Guide to Clamp Ground Testing by MEGGER