مقدمه :

در حال حاضر با عنایت به توسعه روز افزون شهرها وشهرکهای صنعتی و نیاز مبرم به تامین انرژی باعث گردیده سیستم توزیع انرژی بدنبال پستهای برق کامپکت و سریع النصب باشد.

و آن پستهای توزیع نیز همپای سایر ملزومـات مجموعـه به سوی حل مشکلات معضلات خود به بهترین نحو ممکن باشند.

که در این راسـتا گزینـه هـای قابل انتخاب بایستی قابلیت زیر را دارا باشد :

۱ .به حداقل ساندن عملیات ساختمانی جهت برق دار کردن در کوتاهترین زمان ممکن

۲ .بهره برداری سریع وآسان

۳ .حداقل رسیدن سرویسهای تعمیر نگهداری

۴ .جوابگو بودن در شرایط مختلف جغرافیائی

۵ .ایمنی بیشتر

۶.امکان نصب در حداقل مساحت ممکن

صاعقه گیر آذرخش

---

ارتینگ در پست کمپکت:

سیستم ارتینگ در پست های کمپکت بسیار پر اهمیت میباشد. وظیفه سیستم ارتینگ شامل موارد ذیل میباشد.

۱- ایجاد اتصال زمین برای زمین کردن نقطه خنثی ترانسفورمرها ، راکتورها  و خازن ها

۲-اجیاد مسیر تخلیه برای میله های برقگیر ها، برقگیر ها و تجهیزات مشابه

۳-ایجاد ایمنی برای کار افراد با محدود کردن اختلاف پتانسیل نقاط مختلف که ممکن است در پست به وجود آید.

۴-وسیله ای برای بی برق کردن و یا تخلیه تجهیزات به منظور  عملیات تعمیرات و نگهداری

۵-ایجاد یک مسیر کم مقاومت زمین  مناسب برای حداقل کردن افزایش پتانسیل زمین نسبت به زمین دور دست

برای ایجاد سیستم ایمنی ،نیاز به زمین کردن کلیه:

قطعات فلزی در دسترس مربوط به سوئیچها ،

سازه ها ،

تانک های ترانسفورماتورها،

مسیر های راهرو فلزی ،

فنس ها،

قسمت های فلزی ساختمان ها ،

فریم کلید ها ،

ثانویه ترانسفورمرهای اندازه گیری،

و غیره بوده و بنابراین در صورت تماس و یا نزدیک شدن اشخاص به این قسمت ها  و برخور هادی های برقدار با این قسمت ها شوک خطرناکی  متوجه آنها نخواهد شد.

این شرایط در صورتی ایجاد خواهد شد که در همه قطعات فلزی بین شخصی که میتواند با آنها تماس کامل داشته باشد یا  هنگامی که شخصی با سیستم ارت در تماس باشد و بتواند قطعات فلزی را لمس کند ، پتانسیل خطرناک ایجاد نشود.

این بدان معنی است که هر قطعه فلزی منحصر بفرد تجهیزات و هر ستون سازه فلزی و غیره بایستی اتصال زمین مخصوص به خود به شبکه ارتینگ داشته باشد.

سیستم رایج زمین در پست ها بصورت شبکه ای از هادی های افقی مدفون شده در زمین میباشد.

دلیل این که سیستم ارتینگ شبکه ای بسیار مفید میباشد به دو دلیل ذیل میباشد.

۱- در سیستمی که ماکزیموم جریان زمین ممکن است  خیلی زیاد باشد، بندرت ممکن است سیستم زمینی  با مقاومتی خیلی پایین ایجاد کرد  تا افزایش ولتاژ  در آن در هنگام تماس شخص به مقدار  ایمن برسد.

در این حالت خطر را میتوان توسط   کاهش  پتانسیل موضعی یا محلی انجام داد.

استفاده از شبکه ارتینگ عملی ترین روش برای این مورد میباشد.

۲- در پست های HV و EHV هیچ گونه سیستم زمین تک الکترود برای ایجاد هدایت کافی و ظرفیت حمل جریان ارت کافی پاسخگو نمی باشد.

هنگامی که بایستی چندین تک الکترود به یکدیگر  ، به سازه های فلزی،فریم تجهیزات ، و به مداراتی که نقطه خنثی  آنها بایستی زمین شوند متصل شوند نتیجه امر یک شبکه ارتینگ خواهد بود.

این شبکه در صورتی که در زیر زمین دفن شود هدایت یسیار مناسب تر و سیستم ارتینگ بسیار عالی فراهم خواهد کرد.

صاعقه گیر آذرخش

---

-مزایای پستهای کمپکت :

• اقتصادی بودن

• صرفه جویی در فضای نصب, هنگام وجود محدودیتهای ابعادی قیمتی محل نصب

• ایمنی بالا با توجه به نصب در داخل کانکس محافظـت از تجهیـزات در برابـر تـابش مستقیم خورشید ,صدمات محیطی وجلوگیری از دسترسی حیوانات بـه جهیـزات, در مواقع نصب در فضای آزاد

• بعنوان پست emergency

• عدم وابستگی تجهیزات به تغییرات شرایط محیطی

• سهولت در حمل نقل , نصب بهره برداری سریع

• سهولت پروسه خرید سفارش تجهیزات پست, با توجه به نصب کامل تجهیزات داخل پست در کارخانه

• دم نیاز به سرویسهای تعمیر نگهداری مداوم

• مقبولیت ظاهری

-موارد مصرف پست کمپکت:

• قابل استفاده توسط انبوه سازان جهت نصب در پشت بـام یـا زیـرزمین سـاختمانهای بلند وشهرکهای ساختمانی

• پستهای کمپکت با ترانسفورماتور نوع رزینی, بـه دلیـل ایمنـی عـدم اشـتعال, جهـت استفاده در پروژهای نفت , گاز پتروشیمی کاملا مناسب میباشند

• قابل استفاده در ایستگاهها کمپ های بین راهی از جمله ,ایستگاههای مخابراتی ,رادیویی تلویزیونی ایستگاههای تقویت فشارگازو..

• قابل نصب در کارخانجات مراکز صنعتی

• مناسب جهت استفاده شرکتهای شاغل در پروژهای عمرانی,راه سازی, احـداث تونـ معدن

• قابل استفاده توسط شرکتهای مهندسی پیمانکاری, جهت سرعت بخشیدن به پروژهای در دست اقدام

• قابل استفاده در نیروگاه های بادی، فرودگاه مترو

• قابل نصب در مکانهای عمومی تفریحی

مانند : پارکها پیاده روها …

صاعقه گیر آذرخش

---

-محاسبه اقتصادی:

در صورت استفاده از تجهیزات پست کمپکت در سایر پستهای معمولی توزیع قیمت تمام شده پستهای کمپکت پائینترخواهد بود.

ولی در صورت مقایسه قیمت تمام شـده پسـتهای معمـولی ( با تجهیزات متداول) با پستهای کمپکت افزایش ۲۵ -۲۰درصـدی محسـوس خواهـد بـود.

در صورتی که حداقل۳۰- ۲۵ متر مربع از مساحت پست کاسته می شود بـا لحـاظ ارزش زمـین مشاهده می شود.

که علاوه بر استفاده از تجهیزات با کیفیت عمر بالا ۲۵-۲۰ درصـد کـاهش هزینه را خواهیم داشت.

که این مسئله سوای مواردی اسـت کـه امکـان احـداث پسـت معمـولی توزیع وجود ندارد.

پست کمپکت اقتصادی ترین انتخاب برای مراکز صنعتی

مزایای پست های کیوسکی (پیش ساخته)
– پایین بودن ابعاد و حجم فضای اشغالی نسبت به پستهای زمینی
– بالا بودن ضریب امنیتی ساختار و استراکچر پست کمپکت پیش ساخته
– پایین بودن هزینه های حمل و نقل ،احداث و نصب ساختمانی
– بالا بودن دوام و پایداری
– نگهداری و تعمیرات آسانتر
– منطبق بودن با هرگونه شرایط محیطی از لحاظ مکانیکی و تبادل حرارتی
– پایین آوردن اتلاف انرژی در شبکه توزیع برق کشور
– نصب و راه اندازی و بهره برداری آسان
– نمای ظاهری آراسته و مناسب با محیط اطراف
– مطابق با نیازها و ایده آل مشتریان

فروش ویژه صاعقه گیر اکتیو آذرخش

---

مشخصات فنی:
– تابلوهای فشار متوسط و فشار ضعیف جهت جلوگیری از انتقال حرارت ترانسفورماتور به سایر تجهیزات توسط یک دیواره فلزی از ترانسفور ماتورجداسازی شده.
– شینه مسی در تمامی پست نصب شده است و از هر طرف دسترسی کامل جهت نصب سیم ارت به پست امکان پذیر می باشد.
– دربهای پست با طراحی لوورهای خاص جهت تهویه طبیعی طراحی شده است.
– دربهای پست توسط پروفیل های مخصوص مهار شده است که هیچ گونه تاب و لرزشی ندارد.
– دربهای پست مجهز به ترمزهای مکانیکی و لولاها ،با آبکاری گالوانیزه می باشد.
– دربهای پست به وسیله تسمه مسی بافته شده و به شینه ارت پست نصب می شود.
– قفل های به کار گرفته در پست هایی از نوع خاص مخفی بوده و قابلیت نصب قفل آویز را نیز دارد.
– پست ها قابلیت نصب ترانسهای خشک – هرمتیک و کنسرواتوری را داراست.
– پست ها دارای کپسول اطفاء حریق ، سیستم روشنایی هماهنگ با میکروسوئیچ دربها و سیستم ترموستات هماهنگ با هواکش ترانس می با شد.
– حمل و نقل پست توسط قلابهایی که بر روی پست نصب شده است به راحتی قابل انجام می باشد و نیاز به وسیله ی اضافی نمی باشد.
– درجه حفاظت پست ها IP23 ودرجه حفاظت تابلوهای فشار متوسط و فشار ضعیف IP42 می باشد.
– قابلیت ورود به فوندانسیون از داخل پست (MAN HOLE).

مشخصات فنی پستهای کیوسکی (پیش ساخته) طبق شرایط در خواستی شرکت توزیع نیروی برق تهران بزرگ در سه نوع عمومی،انحصاری و اختصاصی به شرح ذیل تولید می گردد:
پستهای عمومی و انحصاری در ظرفیت های ۲۰۰KVA تا ۸۰۰ KVA به شرح مشخصات زیر :
– دارای نشانگر خطا در قسمت تابلو فشار متوسط
– دارای ساعت فرمان نجومی جهت سلول روشنایی پست عمومی
– بخش فشار متوسط که به صورت سه سلولی AIS ساخته شده دارای ۲ سلول مجهز به سکسیونر قابل قطع زیر بار گازی با تیغه ارت و اینترلاک به عنوان ورود و خروج رینگ و یک سلول مجهز به سکسیونر قابل قطع زیر بار گازی فیوز دار (قابلیت قطع همزمان سه فاز) جهت تغذیه ترانسفور ماتور قدرت
– کلیه سلول ها بخش MV دارای نشانگر ولتاژ خازنی جهت اطمینان از برق دار بودن سر کابل می باشد
– دارای TRIP COIL جهت دریافت فرمان قطع از تجهیزات حفاظتی ترانسفورماتور

– استاندارد به کار گرفته شده در این محصول IEC62271-202 می باشد.
– جنس بدنه پست ها از ورق گالوانیزه یا روغنی است (برای پست های تهران روغنی می باشد) که با پوشش رنگ پودری الکترو استاتیک (ضخامت ۸۰-۱۰۰ میکرون) می باشند
– ساختار پست به صورت پیچ و مهره ایست که سقف ، دربها و دیواره ها از ورق ۲٫۵ وستونها وپایه ها از ورق ۳میلیمتری ساخته می شوند.
– ترانسفورماتور قابلیت نصب به صورت ریلی را دارد.
– سقف پست به صورت دو جداره و دارای کانال عبور هوای آزاد وسیستم تهویه بصورت طبیعی طراحی شده است که دارای شیب مناسب جهت هدایت آب باران می باشد.
– قابلیت تجهیز به موتور و فرمان از راه دور با ولتاژ تغذیه

۴۸V – DC

 

فروش مولد برق خورشیدی در کرمانشاه:

این شرکت جهت تامین برق اضطراری مجتمع های مسکونی و اداری و تجاری در زمینه فروش مولد برق خورشیدی فعالیت میکند.

دفتر این شرکت به مرکزیت شهرستان کرمانشاه فروش تجهیزات برق خورشیدی در منطقه غرب ایران را  پوشش میدهد.

علاوه بر فروش مولدهای خورشیدی این شرکت نمایندگی فروش:

پنل های خورشیدی

اینورتر خورشیدی

باتری خورشیدی

را در غرب کشور به مرکزیت شهرستان کرمانشاه دارد.

 

---

دانش برق خورشیدی:

یکی از موارد مهمی که در جهان امروز تأثیر بسیاری بر روابط بین المللی و پیشرفت کشورها دارد تأمین انرژی مورد نیاز می‌باشد.

در حال حاضر مهمترین منابع تأمین انرژی که حدود ۹۰% انرژی مورد نیاز جهان را تأمین می‌نماید؛ منابع انرژی فسیلی می‌باشد.

این منابع رو به اتمام بوده و قیمت آنها متاثر از اوضاع سیاسی و اقتصادی جهان می‌باشد و در حال حاضر روند صعودی را طی می‌نماید.

علاوه بر این استفاده از این منابع انرژی بدلیل مسائلی چون:

امنیت در مورد تامین انرژی

 ارزش فراوان این نوع سوختها

از جمله در صنایع جانبی نفت و پتروشیمی

و مهمتر از همه مسائل زیست محیطی ناشی از مصرف این سوختها که در حال حاضر به نوعی ایجاد مشکل در اکوسیستم کره زمین شده است، توجه را به منابع دیگر تامین انرژی معطوف گردانیده است.

از آنجا که پیدا کردن منابع جایگزین انرژی مورد نیاز بشر با توجه به افزایش جمعیت و تقاضا برای انرژی ضروری است توجه به منابع انرژی تجدیدپذیر که تمام نشدنی بوده و مشکلات ناشی از منابع فسیلی از قبیل افزایش دمای زمین و آلودگیهای گازهای مضر را ندارد.

و مهمتر از همه انواع مختلف آن به صورت رایگان در اکثر مناطق جهان موجود است افزایش یافته و استفاده‌های مختلفی از انرژیهای تجدیدپذیر در سطح جهانی گردیده است.

این شرکت با تولید دستگاههای مولد برق خورشیدی امکان استفاده از انرژی های پاک و بدون هزینه را برای اماکن مسکونی ، اداری ، تجاری صنعتی و عمومی فراهم نموده است.

دستگاههای مولد برق خورشیدی بر اساس نیاز مشتری و تا ۱۰KW قابل ساخت و نصب می باشد.

این سیستم با قابلیت تولید و ذخیره سازی از نور خورشید ، امکان پشتیبانی حتی تا چند روز ابری را دارا می باشد.

از انرژی خورشیدی می توان برای:

تأمین روشنایی داخلی و خارجی ساختمان ها ،

پارکینگ ها،

و مکان های عمومی،

و حتی به عنوان یک منبع برق اضطراری استفاده نمود.

صاعقه گیر آذرخش محافظ پنل های خورشدی در مقابل صاعقه

---

لیست برخی از محصولات

• مولد برق خورشیدی قابل حمل

• مولد برق خورشیدی خانگی

• چراغ های خیابانی و پارکی خورشیدی

• چراغ های ترافیکی خورشیدی

• آب گرمکن خورشیدی

• فانوس خورشیدی

• شارژرهای خورشیدی

صاعقه گیر آذرخش

از جمله فعالیت ها و تولیدات این شرکت می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• طراحی ، تدارک و ساخت نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک

• تولید تجهیزات روشنایی خورشیدی (معابر، تونلها ، منازل ، مدارس ، جاده ها ، چراغهای دریایی و … )

• تأمین برق خورشیدی واحدهای مسکونی

• تأمین برق خورشیدی ایستگاه های مخابراتی

• تولید مولد برق خورشیدی قابل حمل

• تأمین برق خورشیدی مناطق دور از شبکه

• تولید پنجره های خورشیدی

• معماری و طراحی بر مبنای استفاده از انرژی های نو

• آب گرمکن خورشیدی

• عیب یابی سیستم های فتوولتائیک

• تعمیر و نگهداری تأسیسات نصب شده توسط شرکت

• گارانتی سیستم ها و محصولات

• ارائه کلیه خدمات پس از فروش

صاعقه گیر آذرخش محافظ پنل های خورشدی در مقابل صاعقه

مقدمه

بدلیل اهمیت ایمنی و سلامت انسان در مقابل برق گرفتگی و آمار بالای حوادث و خسارات ناشی از برق گرفتگی ، تدوین استاندارد و اجرای معیارها و قوانین ایمنی برای ساختمان های مسکونی و تجاری و عمومی ضروری است که مهمترین روش ایمنی زمین کردن تجهیزات الکتریکی در ساختمان های مسکونی و تجاری و عمومی می باشد که جزء موارد الزامی نبوده است .

سیستم زمین در ساختمان های مسکونی و تجاری از قسمت های مختلفی به شرح زیر تشکیل شده است :

۱-    معیارهای طراحی و محاسبه سیستم زمین

۲-    مشخصات فنی تجهیزات سیستم زمین

۳-    روش های اجرا و اندازه گیری مقاومت زمین

در این تحقیق اهمین زمین کردن حفاظتی در ساختمان ها ، انواع سیستم های زمین ، نقش زمین در کاهش خطر برق گرفتگی و روش های زمین کردن در رابطه با سیم کشی ساختمان ارائه می شود .

در قسمت اول معیارهای طراحی و محاسبه مقاومت سیستم زمین درباره ی تعداد الکترودها ، الکترولیت و نحوه ایجاد چاه زمین ، مقررات سیم کشی ساختمان ها در ارتباط با سیستم زمین ، ایجاد ایمنی در حمام ، محیط های خاص و نحوه زمین کردن آنها در ساختمان ها با توجه به شرایط جغرافیایی محل ساختمان توضیح داده می شود .

در قسمت دوم ، مشخصات فنی تجهیزات سیستم زمین درباره ی مشخصات تجهیزات شامل سیستم سیم کشی ، زمین ، تابلوها ، پریزها ، کلیدها برای ساختمان بررسی خواهد شد .

در قسمت سوم روش های اجراء و اندازه گیری مقاومت سیستم زمین دستورالعمل هایی برای اجرا و اندازه گیری مقاومت سیستم زمین در ساختمان های مسکونی و تجاری با توجه به شرایط مختلف نظیر وسعت ساختمان ، سطح ولتاژ ، شرایط آب و هوایی توضیح داده می شود .

تعاریف و شناخت سیستم زمین

۱-۱ هدف

هدف از سیستم زمین ساختمان های مسکونی و تجاری بررسی روش های عملی ایجاد زمین حفاظتی برا ساختمان های موجود و ساختمان های در دست اجرا برای جلوگیری از حوادث ناشی از برق گرفتگی و آتش سوزیهای ناشی از جریان های نشتی و خطرات ناشی از صاعقه می باشد .

همانطور که می توانید دامنه کاربرد سیستم زمین در ساختمان های تجاری و مسکونی برای سطح ولتاژهای ۲۳۰ ولت تکفاز و ۴۰۰ ولت سه فاز می باشد .

 

۲-۱ تجهیزات الکتریکی

تجهیزات که برای تولید ، تبدیل یا مصرف انرژی الکتریکی بکار می روند مانند مولدها ، موتورهای برقی ، ترانسفورماتورها ، دستگاه های برقی ، دستگاه های اندازه گیری و غیره را تجهیزات الکتریکی می گویند .

۳-۱ تأسیسات الکتریکی

هر نوع ترکیبی از وسایل و تجهیزات به هم پیوسته الکتریکی که در یک محل یا فضای معین نصب شده اند را می گویند .

۴-۱ هادی حفاظتی

هادی هایی که در اقدامات حفاظتی در برابر برق گرفتگی ، هنگام بروز اتصالی از آنها استفاده می شود و بدنه هادی را به قسمت های زیر وصل می کنند :

–        بدنه های دیگر

–        قسمت های هادی خارجی

–        الکترود زمین ، هادی زمین شده یا قسمت برقرار زمین شده

۵-۱ الکترود زمین

یک یا چند قطعه هادی که به منظور و برقراری ارتباط الکتریکی با جرم کلی زمین در خاک مدفون شده باشد .

الکترود زمین مستقل از نظر الکتریکی ، الکترودهایی هستند که فواصل آنها از یکدیگر بقدری است که در صورت عبور حداکثر جریان ممکن از یکی از آنها ولتاژ الکترودهای دیگر به مقدار قابل ملاحظه تحت تاثیر قرار نگیرند .

نکته : جرم کلی زمین را می توان مشابه ثلینه ای با سطح مقطع بزرگ فرض کرد که مقاومت بین هر دو نقطه آن عملاً نزدیک صفر است .

۶-۱ مقاومت اتصال زمین یا مقاومت زمین

مقاومت الکتریکی بین سر آزاد الکترود زمین و جرم کلی زمین است .

۷-۱ حفاظت در برابر تماس غیرمستقیم یا حفاظت تکمیلی

جلوگیری از تماس خطرناک اشخاص و حیوانات اهلی است با :

–        بدنه هادی

–        قسمت های هادی خارجی که ممکن است در اثر بروز اتصالی برقرار شوند .

 

۸-۱ جریان مجاز یا ظرفیت حرارتی یک هادی

مقدار ثابتی از جریان است که در شرایط تعیین شده بدون این که دمای وضعیت عادی هادی از میزان معینی تجاوز نماید بتوان از آن عبور کند .

۹-۱ اضافه جریان

هر جریانی که از جریان اسمی بیشتر باشد را می گویند .

۱۰-۱ جریان اتصال کوتاه

اضافه جریانی است که در اثر متصل شدن دو نقطه با ولتاژهای مختلف در موقع کار عادی از طریق مقاومت ظاهری بسیار کم بوجود می آید .

۱۱-۱ جریان اتصالی

جریانی است که در اثر خرابی عایق یا در اثر اتصالی بوجود می آید .

۱۲-۱ جریان اتصال به زمین

جریانی است که از طریق اتصال به زمین جاری می شود .

جریان برق گرفتگی و جریان خطرناک از نظر پاتوقیزیولوژی

جریانی است که از بدن انسان یا حیوانات عبور کند و مقدار آن ( با در نظر گرفتن فرکانس ، هارمونیک و زمان تاثیر ) بقدری باشد که احتمال آسیب وجود داشته باشد .

جریات نشتی به زمین

جریانی است که بین مداری که از نظر الکتریکی آسیب ندیده است و زمین یا بدنه های هادی بیگانه برقرار شود .

جریان نشتی

مقدار موثر جمع مقادیر لحظه ای جریان هایی است که از همه هادی های برقدار یک مدار معین در نقطه ای از تاسیسات الکتریکی عبور می کنند .

جریان نشتی عملکرد

مقداری از جریان نشتی است که سبب عمل یک وسیله حفاظتی شود .

ولتاژ تماس

ولتاژ بین قطعات در دسترس موجود در یک سیستم با بدن انسان را گویند .

قطعات در دسترس

هادی ها یا بدنه هادی های سیستمی که توسط شخص قابل لمس باشند .

دسترس

منطقه ای که در محل فعالیت عادی افراد ، قابل لمس باشد .

جعبه تقسیم

محل توزیع انرژی الکتریکی در ساختمان را جعبه تقسیم یا جعبه برداشت می نامند .

تعاریف اتصال به زمین

اتصال به زمین اصلی[۱]

اتصال یک نقطه از یک سیستم ، تجهیزات یا یک وسیله الکتریکی به زمین را که برای هدفی بجز حفاظت در مقابل شوک های الکتریکی لازم است گویند .

هادی اتصال به زمین اصلی

هادی بکار رفته در اتصال زمین اصلی را گویند .

هادی محافظ و اتصال به زمین اصلی

هادی که مرکب از هادی محافظ اتصال به زمین و هادی اتصال به زمین اصلی است .

هادی شین زمین

یک هادی ( یا شین ) که به پایانه اصلی زمین متصل شده است را گویند .

پایانه اصلی زمین در ساختمان می تواند با اتصال هادی های شین زمین گسترش یابد . در این صورت تجهیزات الکتریکی در کوتاهترین مسافت ممکنه می توانند به زمین متصل گردند . هادی شین زمین برای ایجاد اتصال به زمین باید به سهولت در دسترس باشد و ترجیحاً بصورت یک حلقه ، محیط ساختمان را محصور نماید .

پتانسیل بین دو نقطه از هادی شین زمین به امپدانس هادی ها بستگی دارد . امپدانس هادی نیز وابسته به جنس سطح مقطع ، ابعاد و طول هادی است . در فرکانس های ۵۰ هرتز یا ۶۰ هرتز که مورد توجه هستند ، بکارگیری هادی مسی با سطح مقطع ۵۰ میلیمتر مربع از نظر امپدانس و قیمت مناسب است .

براساس استاندارد ۰۱۴۱ VDE و ۰۱۰۰ VDE از کمیت های تعریف شده در زیر جهت طراحی سیستم زمین استفاده می شود :

ولتاژ الکترود زمین U_E

ولتاژ سطح زمین

اختلاف پتانسیل مابین یک نقطه از سطح زمین و زمین مبنا را گویند .

زمین مبنا به نقطه ای از زمین نسبت به الکترود گفته می شود که به قدر کافی از الکترود فاصله داشته باشد به نحوی که در حوزه تاثیر ولتاژ الکترود قرار نگیرد . حداقل این فاصله دو برابر طول هر الکترود است . توضیحات کاملتر در این خصوص در استاندارد مشخصات فنی تجهیزات سیستم زمین شماره ۱۰۲-۱۰۱ آورده شده است .

ولتاژ تماس U_B [۵]

در واقع این پتانسیل بخشی از پتانسیل الکترود زمین است که بر روی بدن انسان قرار می گیرد ، مسیر جریان در این شرایط از بدن انسان بین سر تا پا ( فاصله عمودی حدود یک متر ) برقرار می گردد .

ولتاژ گام U_S۶]

قسمتی از پتانسیل الکترود زمین است که بین دو گام بدن انسان ( حدود یک متر ) قرار می گیرد . مسیر عبور جریان در این حالت بین دو پای انسان است .

سطح پتانسیل 

میزان پتانسیل انحراف از پتانسیل الکترود زمین است . در شکل ۱ تسطیح پتانسیل توسط الکترودهای زمین S₃ , S₂ , S₁ نشان داده شده است .

خطای زمین

اتصال هادی ها بر اثر خطای اتفاق افتاده ، که بین یک هادی از مدار و زمین رخ می دهد . در برخی موارد این اتصالی با قوس الکتریکی یا جرقه همراه است .

یک خطای زمین در سیستمی که دارای امپدانس زمین پائین است را اتصال کوتاه می گویند .

زمین حفاظتی

زمین حفاظتی بصورت زمین کردن قسمت های هادی از مدار برای حفاظت جان انسان از خطر ولتاژهای تماسی تعریف می شود .

زمین اصلی یا کارآمد

زمین کردن نقطه ای از مدار که برای عملکرد صحیح وسیله یا سیستم لازم است را گویند و به دو صورت انجام می گیرد :

۱-    مستقیم ، از هیچگونه امپدانسی برای زمین کردن استفاده نمی شود .

۲-    غیرمستقیم ، از مقاومت ، سلف یا خازن برای زمین کردن استفاده می شود .

الکترود اصلی زمین

هادی زمینی که تعدادی از هادی های زمین دیگر به آن متصل هستند را الکترود اصلی زمین گویند .

E : الکترود زمین S₁ و S₂ و S₃ : الکترودهای سطح پتانسیل متصل شده به الکترود زمین

 X: فاصله از الکترود زمین E . U_E : پتانسیل الکترود زمین . U_B : ولتاژ تماس . U_S: ولتاژ گام . : پتانسیل سطح زمین

شکل ۱ – مثالی برای تغییرات پتانسیل سطح زمین و ولتاژ بر روی الکترودهای زمین [۱۰]

انواع زمین کردن

بسته به هدف زمین کردن تجهیزات ، انواع زمین کردن بصورت زیر خواهد بود :

۱-    زمین کردن حفاظتی

۲-    زمین کردن الکتریکی

زمین کردن حفاظتی

در زمین کردن حفاظتی ، قسمت هایی از دستگاه ها و تجهیزات الکتریکی که نسبت به مدار الکتریکی عایق بوده و اصولاً مربوط به عبور جریان الکتریکی نمی شوند ، باید به زمین متصل گردند تا در موقع اتصال ناگهانی آنها به مدار الکتریکی از برق گرفتگی جلوگیری شود . در زمین کردن حفاظتی باید دقت کرد که قسمت متصل شده به انسان ( دست / پا / دو دست ) ، ولتاژ الکتریکی کمی داشته باشد . بعبارت دیگر دارای اختلاف پتانسیل بی خطری باشد ( ۵۰ ولت طبق استاندارد ملی ایران ) . هر چه مقاومت اتصال زمین کمتر باشد ، اختلاف ولتاژ کمتر می شود . مثلاً اگر یک مقره عبوری که در دیوار مرطوبی کار گذارده شده است بشکند ، در صورتی که هر متر دیوار دارای مقاومت ده اهم و جریان زمین ۲۵ آمپر باشد ، مابین دو نقطه از دیوار که انسان با آن تماس دارد و تقریباً دو متر از هم فاصله دارد ( بین انگشتان دست و پا ) اختلاف پتانسیل ۵۰۰=(۱۰×۲)۲۵=V=RI بوجود می آید . ولی اگر محل اتصال مقره با یک سیم قوی و ضخیم زمین شود ، جریان اتصال زمین از این سیم عبور می کند و تماس با دیوار بی خطر می شود و حتی تماس با سیم زمین نیز خطری نمی تواند داشته باشد ، زیرا مقاومت این سیم آنقدر کم است که باعث افت پتانسیل خطرناک نمی شود .

شرط زمین کردن حفاظتی

چنانچه جریان اتصال زمین مطابق شکل ۲ از راه زمین برگردد مقاومت حفاظتی نباید از مقدار                          بیشتر باشد در این رابطه  جریان قطع کلیدهای حفاظتی می باشد .

: M موتور

: R_S مقاومت اتصال زمین تجهیزات

: R_E مقاومت اتصال زمین شبکه

( ولتاژ ۵۰ ولت متناوب برای محیط های عادی زندگی و کار ، حداکثر ولتاژی است که از نظر برق گرفتگی در ایران ایمن تشخیص داده شده است . )

زمین کردن الکتریکی

در زمین کردن الکتریکی قسمتی از دستگاههای الکتریکی و تاسیسات برقی که جزئی از مدارند به عنوان مبدا پتانسیل ، به زمین وصل می شوند ، مثل نقطه صفر اتصال ستاره ترانسفورماتورها و ژنراتورها و غیره . زمین کردن الکتریکی بر سه نوع است :

الف) زمین کردن مستقیم و یا بدون واسطه

ب) زمین کردن غیرمستقیم یا با واسطه ( توسط مقاومت اهمی – سلفی و یا خازنی )

پ) زمین کردن باز ( مثلاً توسط برقگیر )

زمین کردن الکتریکی محاسن زیادی دارد که برخی از آنها عبارتند از :

الف) از نامتعادل شدن ولتاژها در اثر عدم تعادل بار جلوگیری می کند .

ب) به سیستم حفاظتی کمک می نماید تا اتصال فاز به زمین را قطع کند و جرقه خاموش شود .

پ) باعث حفاظت دستگاهها و تاسیسات برقی در هنگام رعد و برق و برخورد آذرخش به شبکه می گردد .

با توجه به این دو نوع تقسیم بندی و قبل از آن که روش های کاربردی بازگو شود به بیان تعاریفی پرداخته می شود .

تعاریف و اصطلاحات زمین کردن

مدار زمین

عبارتست از لایه ای از یمن که مسیر عبور جریان الکتریکی بوده و می تواند از شن ، سنگریزه ، خاک رس و … تشکیل شده باشد .

مبدا زمین

عبارتست از حدودی از زمین که فاصله آن از الکترود زمین مربوط به خودش آنقدر زیاد است که بین دو نقطه دلخواه از این قسمت زمین اختلاف پتانسیل قابل ملاحظه ای اندازه گیری نمی شود .

الکترود زمین

به قطعات هادی گفته می شود که در زمین نصب شده و با مدار زمین دارای یک اتصال الکتریکی کامل هستند و می توانند میله ای ، صفحه ای ، لوله ای ، تسمه ای و طنابی و … باشد .

اصول کلی محافظت در تجهیزات الکتریکی

شرایط استفاده از تجهیزات الکتریکی نسبت به سایر تجهیزات غیر الکتریکی به کلی فرق می کند زیرا سایر تجهیزات علائمی دارند که شخص می تواند متوجه حادثه گردد مانند افتادن فلز ذوب شده ، بوی گاز سمی ، صدای افتادن شیء ، سوت بخار خروجی و غیره که به انسان امکان محافظت از خود را می دهد ، در صورتی که تجهیزات برقی این مسائل را ندارند و شدت جریان و ولتاژ الکتریکی علائمی که معرف خطر باشند ، از خود آشکار نمی سازند . مسائل زیر همواره باید در تجهیزات برقی مدنظر باشند :

الف) نزدیکی و تماس تصادفی به قسمت های برقدار

ب) تماس به بدنه فلزی ماشین و یا غلاف کابل که ممکن است بر اثر القاء در آن ولتاژ ایجاد شود .

پ) اتصال فشار قوی ترانسفورماتور بطرف فشار ضعیف

ت) بوجود آمدن جرقه یا قوس الکتریکی و یا گرمای بیش از حد در قسمت های تجهیزات برقی در اثر عبور جریان های زیاد و یا در اثر اتصالات شل .

با در نظر گرفتن مسائل فوق ، روش های حفاظت که برای بی خطر نمودن دستگاه برقی بکار می روند در زیر ذکر می شوند:

الف) حفاظت بایستی بطریقی باشد که از حریق یا انفجار ناشی از قوس الکتریکی جلوگیری نماید .

ب) شرایط محیطی نظیر رطوبت ، بخار سوزان ، گاز و وجود غبارهای هادی باعث تشدید خطرات برق گرفتگی بوده و در این شرایط پوست بدن انسان هادی می شود و با کمترین ولتاژ الکتریکی ممکن است عواقب وخیمیببار آورد . بعلاوه این عوامل باعث خرابی عایق وسایل الکتریکی گشته و شرایط را برای برق گرفتگی آماده می سازد ، تخته های زیرپایی بدون میخ ، لاستیک ، کف چوبی اطاق ، کف آسفالت شده ، مقاومت زیادی را برای عبود جریان ایجاد کرده و به نوبه خود حفاظت بهتری را در مقابل برق گرفتگی بوجود می آورد .

پ) آمار نشان می دهد که سوانح در بیشتر موارد بعلت نزدیکی و تماس غیر ارادی به دستگاه برقی بدون حفاظ ایجاد می شود . برای رفع این خطر قوانینی وضع شده که محل تماس را مسدود و یا بوسیله نرده آن را جدا می سازد .

ت) بعلت تماس هایی که بطور تصادفی و روزمره ممکن است با تجهیزات برقی تا ۱۰۰۰ ولت رخ دهد اغلب بوسیله حصار یا سرپوش از این عمل جلوگیری می نمایند .

ث) حفاظت از تماس با قسمت های تحت ولتاژ الکتریکی بالاتر از ۱۰۰۰ ولت با نصب در و پنجره های مشبک انجام می شود . برای دسترسی نداشتن به این قسمت ها دور محیط مراکز فشار قوی حصاری کشیده می شود .

ج) ایزوله کردن مدارهای فرکانس کم ( قدرت ) از مدارهای فرکانس بالا ( مخابراتی )

در بیشتر موارد می توان قسمت های حامل جریان را توسط تجهیزاتی از تماس مستقیم با بدن انسان جدا ساخت ولی در موتورهایی که مشغول کارند و کارگر برای رسیدگی به درجه حرارت موتور به بدنه آن دست می زند و یا دستگاههای تراش و یا سایر وسائلی که موتور برقی دارند اگر عایق            سیم پیچی موتور خراب شود فاز به بدنه اتصال پیدا می کند و بدن کارگر تحت ولتاژ الکتریکی قرار می گیرد که برای جلوگیری از این عمل تدابر زیر را اتخاذ می کنند :

الف) بدنه موتور یا بدنه وسایل برقی را با سیمی به سیم نول متصل می کنند ( صفر کردن یا نول کردن )

ب) هم پتانسیل نمودن ، در این روش پتانسیل شخص و بدنه دستگاه را با پتانسیل سیستم یکسان می کنند .

پ) قطع فوری مدار ، در این روش یک رله محافط بین بدنه موتور و زمین محافط قرار می دهند که در صورت اتصالی سیم پیچ به بدنه موتور ، رله فوراً جریان مدار را قطع می نماید . معمولاً این وسیله را برای موتورهای با قدرت زیاد قرار می دهند که نول کردن بدنه موتور نمی تواند در جریان کم آن را از مدار قطع نماید .

ت) عایق نمودن قسمت هایی که جریان ندارند ، مثلاً بدنه دستگاههای برقی را از مواد با عایق مناسب می پوشانند که به حد کافی از خطرات برق گرفتگی جلوگیری نماید .

ث) بکار بردن فرش عایق در محل کار : در صورتی که زمین کردن اشکالاتی در برداشته باشد یا محل کار در تغییر باشد ، از فرش های لاستیکی عایق استفاده می کنند .

اصول کلی حفاظت

بخاطر خطراتی که در اثر جریان الکتریکی برای انسان و تاسیسات به وقوع می پیوندد مساله حفاظت که یکی از مهمترین عوامل پیشگیری کننده خطرات مذکور است ، مطرح می شود .

با توجه به این نوع خطرات ، تمایزهایی بین دو نوع حفاظت وجود دارند که عبارتند از :

–    حفاظت در مقابل تماس مستقیم با قسمت های برقدار ، یعنی قسمت هایی از تاسیسات الکتریکی که در حالت عادی ، ولتاژدار می باشند .

–    حفاظت در حالت تماس غیرمستقیم با اجزا الکتریکی ، قسمت های هادی تاسیسات الکتریکی هستند که می توانند لمس شوند اما جزء قسمت های برقدار نمی باشند . این قسمت ها تحت وضعیتهای اتصالی می توانند دارای ولتاژ شوند .

طبقه بندی حفاظت

از نظر سیستم حفاظتی ، تجهیزات و وسایل برقی را می توان به سه طبقه ، تقسیم بندی کرد :

الف) طبقه حفاظتی I :

شامل وسایلی می شود که برای حفاظت آنها از یک هادی محافظ استفاده می شود .

ب) طبقه حفاظتی II :

شامل وسایلی می شود که از طریق عایق کاری با عایق حفاظتی محافظت می گردند بدون این که به یک هادی محافظ متصل گردند .

پ) طبقه حفاظتی III :

شامل وسایلی می شود که از طریق سیستم ایمنی ولتاژ کم عمل می کنند .

حفاظت در مقابل تماس مستقیم

قسمت های برقدار تاسیسات الکتریکی بایستی در مقابل تماس مستقیم با آنها بوسیله عایق مناسب یا از نظر شکل ساخت و محل قرارگرفتن ، بطور دائم حفاظت شوند . حفاظت ممکن است بطور کامل یا جزئی با توجه به کاربرد مخصوص آن انجام گیرد . حفاظت جزئی تنها برای جلوگیری از تماس ناگهانی با قسمت های برقدار مورد نظر می باشد ( بطور مثال هنگام تعویض فیوزها در جعبه سوئیچ باز شده ) .

الف) حفاظت از طریق جداکردن

به حفاظت از طریق اطافکهای محافظ و یا سایر حفاظت هایی مانند حصار ، توری ، جعبه های حفاظتی و غیره ، حفاظت از طریق جداکردن گفته می شود . این نوع حفاظت ها در مقابل تماس مستقیم بایستی در اطراف وسائل مورد استفاده تعبیه گردند و تنها بوسیله ابزار یا کلیدهای مخصوص ، که دسترسی به آنها امکان داشته باشد انجام شود . نوع حفاظت باید از درجه IP2X یا سایر استانداردهای مشابه انتخاب گردد .

ب) عایق کاری

در مورد عایق حفاظتی دستگاهها ، کلیه قطعات هادی که احتمال تماس با آنها می رود و در صورت بروز یک اتصالی مستقیم یا غیرمستقیم می توانند ولتاژی دریافت کنند ، باید با یک ماده محکم و با دوام عایق کاری شوند .

پ) حفاظت از طریق سیستم ایمنی با ولتاژ کم

برای حفاظت از طریق سیستم ایمنی با ولتاژ کم ، مقدار ولتاژ مجاز به ۴۲ ولت محدود می گردد . اگر ولتاژ کم بر طبق شرایط « سیستم ایمنی ولتاژ کم » ، از طریق شبکه هایی با ولتاژ اسمی کمتر از ۵۰۰ ولت بوسیله ترانس هایی که دارای سیم پیچ های ایزوله شده و دی الکتریک پایدار بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه می باشند ، تولید گردد ، بایستی بوسیله محافظهایی که حداقل از طبقه حفاظتی IP2X هستند و یا بوسیله عایقهایی که تا ۵۰۰ ولت پایدارند ، حفاظت شوند . ولی چنانچه ولتاژ کم ( محدود ) از شبکه های ولتاژ بالاتری بوسیله دستگاههای غیرایزوله ( مانند اتوترانسفورماتورها ) تولید گردد ، نوع عایق بندی طرف ثانویه باید براساس ولتاژ سامی طرف اولیه باشد .

حفاظت جزئی در مقابل تماس مستقیم می تواند با ایجاد فواصل مناسب بین قطعاتی که می توانند همزمان لمس شوند و یا تعبیه نمودن وسایل حفاظتی برای ایزوله کردن قسمت های مختلف سیستم حاصل شود .

حفاظت شبکه های کمتر یا مساوی ۱۰۰۰ ولت ( تماس غیرمستقیم )

در ایران برای تاسیسات یا تجهیزاتی که ولتاژ آنها تا ۵۰ ولت ac نسبت به زمین است هیچگونه حفاظتی لازم نیست ، مانند :

–        لامپ ها و لوازم مربوطه

–        اسباب و ابزارهای الکتریکی خانگی

–        وسایل گرم کننده الکتریکی

–        تجهیزاتی که در اتاق های خدمات پزشکی به کار می رود .

مگر آن که عوامل و شرایط خاصی وجود داشته باشد که زمین کردن زیر ۵۰ ولت الزامی می باشد . بطور مثال ، عملاً مشاهده شده که دستگاههای جوشکاری با ولتاژ کم در ۵۰ ولت  برق گرفتگی توام با مرگ را همراه داشته اند .

تدابیری که برای حفاظت انسان در اثر تماس بدنه دستگاههای الکتریکی انجام می گیرد عموماً براساس ۵۰ ولت ( نسبت به زمین ) است ولی با این حال کشورهای مختلف استانداردهای متفاوتی را برای خود برگزیده اند . مثلاً در لهستان ، چکسلواکی و سوئیس استاندارد آن ۵۰ ولت ، سوئد ۲۴ ولت فرانسه برای جریان متناوب ۲۴ ولت و جریان دائم ۵۰ ولت و در روسیه با توجه به شرایط محیطی ۱۲ ، ۳۶ ، ۶۵ ولت را انتخاب نموده اند . مقدار ولتاژ مجاز dc تاکنون مشخص نشده اما بالاترین حد آن در حال حاضر حدود ۷۵ ولت است .

در ایران تدابیر حفاظتی برای ولتاژهای متناوب بالاتر از ۵۰ ولت در نظر گرفته می شود .

حفاظت از طریق زمین کردن

در اثر یک اتصالی با بدنه یک دستگاه مصرف کننده برقی ، امکان دارد که ولتاژ زیادی بین بدنه فلزی دستگاه و یک زمین هادی بوجود آید . برای از بین بردن این ولتاژ بایستی بدنه دستگاه را مستقیماً به الکترود زمین متصل نمود ، این روش می تواند به دو صورت زیر انجام گیرد :

الف) در حالتی که نقطه نول شبکه ، مستقیم زمین شده باشد .

با توجه به شکل ۳ جریان خطا از طریق مدار زمین برگشت داده می شود که برای انتخاب اتصال زمین ، مقدار R_Sنبایستی از ۵۰/Ia بزرگتر باشد . ( R_S ، مقاومت زمین در محل ایستادن است . )

یعنی :

که در این فرمول ، I_A : جریان عملکرد دستگاه حفاظت اضافه جریان برای تاسیسات زمین شده می باشد . فرمول فوق برای حالتی بکار می رود که دستگاه ها هر یک بطور جداگانه زمین شده باشند و در این صورت جریان اتصالی از طریق زمین برمی گردد .

ب) روشی که در آن ( مطابق شکل ۴ ) نقطه نول و سیم هادی زمین تاسیسات و مصرف کننده به صورت مستقیم به زمین متصل نشده است . در اینصورت می توان نوشت :  حلقه

که U_E ولتاژ اتصال زمین و R حلقه مجموع مقاومت های سیستم اتصال شبکه و زمین ، دستگاه و زمین و کابل ها می باشد .

شرط استفاده از این فرمول آن است که سیم نول در نقاط نسبتاً زیادی زمین شده باشد . استفاده از سیستم حفاظتی اتصال زمین از نظر اقتصادی موقعی بصرفه است که در شبکه ، مصرف کننده های کوچک وجود داشته و امکان زمین کردن خوب نیز عملی باشد .

سیستم های زمین

در سیستم های الکتریکی برای حفاظت جان انسان در برابر ولتاژ تماسی باید سیستم زمین بکار برده شود . به این منظور باید کلیه قسمت های فلزی وسایل و تجهیزاتی که در مدار نبوده ، اما ممکن است در اثر ایجاد خطا برقدار گردند و از این جهت برای جان انسان خطرناک باشند ، از طریق              هادی های زمین به الکترود زمین متصل گردند .

قسمت هایی که با فریم های فلزی در ارتباط می باشند ، لازم نیست که بصورت جداگانه به زمین متصل گردند . طراحی سیستم زمین براساس استاندارد ۰۱۴۱ VDE براساس ولتاژ تماس انجام                 می پذیرد .

بر این اساس ولتاژ تماسی نباید بیشتر از موارد زیر باشد :

–        ۵۰ ولت در سیستم هایی که دارای نقطه خنثی ایزوله هستند .

–        مقادیر نشان داده شده در منحنی شکل ۵ برای سیستم هایی که دارای امپدانس پائین در نقطه خنثی زمین هستند .

شبکه توزیع نیروی TN

در شبکه های توزیع TN حداقل یک نقطه مستقیماً به زمین متصل می گردد ، بدنه سایر تاسیسات الکتریکی روباز توسط هادیهای PE یا PEN به این نقطه متصل می گردند . به منظور محدود نمودن ولتاژ زمین در هادی های PE یا PEN و همچنین وسایل متصل به آن ، امپدانس الکترودهای زمین نباید از دو اهم بیشتر باشد . ( طبق استاندارد ۰۱۰۰ VDE و [۸] )

شبکه های توزیع نیروی TT

در شبکه های توزیع TT حداقل یک نقطه مستقیماً زمین شده و بدنه تجهیزات الکتریکی روباز باید به الکترود متصل گردند .

مقدار مقاومت مجاز برای الکترود زمینی که تجهیزات الکتریکی به آن متصل شده اند ، با رابطه زیر نشان داده می شود :

U_B : ولتاژ تماسی مجاز

محدوده مجاز برای ولتاژ تماسی پیوسته U_B در تجهیزات ولتاژ پائین زیر ۱۰۰۰ ولت ، مطابق با استاندارد ۰۱۰۰ VDE عبارتست از :

–        ۵۰ ولت برای ولتاژ ac

–        ۱۲۰ ولت برای ولتاژ dc

شبکه توزیع نیروی IT

مطابق استاندارد ۰۱۰۰ VDE در شبکه های توزیع IT فقط قسمت های روباز تجهیزات الکتریکی زمین می گردند ، هادیهای برقدار در این سیستم نباید زمین شوند . مقاومت هر الکترود R_A باید در رابطه زیر صدق کند :

U_B : ولتاژ تماسی مجاز

I_A : جریان خطای بوجود آمده در اثر اتصال اولیه بین یک هادی فاز و قسمت روباز تجهیزات الکتریکی با صرفنظر کردن از امپدانس در نقطه خطا .

محدوده مجاز برای ولتاژ تماس پیوسته U_B در تجهیزات ولتاژ پایین مطابق با مقادیر داده شده برای شبکه های توزیع IT است .

 

قسمت اول – معیارهای طراحی و محاسبه مقاومت سیستم زمین

نکات مهم در طراحی سیستم زمین

در طراحی سیستم زمین باید نکات زیر را در نظر داشت :

الف) در شرایط عادی هیچگونه جریانی نباید از سیم زمین عبور کند . در شرایطی که بر اثر خطاهای بوجود آمده در سیستم ، جریانی از سیم و الکترود زمین عبور می کند ، مقاومت اتصال زمین براساس جریان اتصالی و حد مجاز ولتاژ تماسی مشخص می گردد . حد مجاز ولتاژ تماس ac در ایران ، ۵۰ ولت در نظر گرفته می شود . بر این اساس اگر I_A جریان خطای اتصال به زمین باشد که حداقل جریان عملکرد وسایل حفاظتی بوده و در سیستم تعیین می گردد ، مقاومت اتصال به زمین الکترود باید مطابق رابطه زیر باشد :

I_A : حداقل جریان عملکرد وسایل حفاظتی

U_B : ولتاژ تماس مجاز بر حسب ولت ( ۵۰ ولت )

ب) برای اجتناب از خطر ولتاژهای تماس ، باید بدنه تجهیزات الکتریکی را به سیستم زمین متصل کرد .

ج) باید بهم پیوستگی کافی بین سیستم های هم پتانسیل برقرار کرد تا امپدانی کمی در محدوده وسیعی از فرکانس بوجود آید .

چگونگی تصحیح خاک برای کاهش مقاومت در اطراف الکترود

می توان با افزودن مواد شیمیایی مقاومت خاک را بسته به نوع و ترکیب آن از ۱۵ تا ۹۰ درصد کاهش داد . برای این منظور مواد شیمیایی مناسب ، کلرید سدیم ، سولفات منیزیم ، سولفات مس و کلرید کلسیم هستند . نمک معمولی و سولفات منیزیم بیشترین موارد استفاده را دارند .

تبصره : مناسب تر آنست که خاک همجوار الکترود فاقد سنگ و کلوخ باشد .

معمولاً مواد شیمیایی در یک گودال مدور در اطراف الکترود به گونه ای بکار می روند که تماس مستقیم با الکترود نداشته باشند . اگر اثرات افزودن مواد شیمیایی تا مدت زمان قابل توجهی ظاهر نشوند، می توان بوسیله اشباع کردن محیط با آب ، این اثرات را تسریع کرد . همچنین افزودن مواد شیمیایی اثر دائمی نداشته و باید براساس نوع مواد شیمیایی و خصوصیات خاک بطور دوره ای تجدید شوند .

برای الکترودهایی که بصورت سطحی در خاک دفن می شوند ، عملیات تصحیح خاک اجرا           نمی شود .

مواد شیمیایی مورد استفاده نباید دارای خاصیت خورندگی الکترود یا آلایندگی بیش از حد محیط باشند . از انواع موادی که در عمل بیش از همه ، مورد استفاده می باشند ، عبارتند از :

–        نمک طعام

–        سولفات منیزیم

–        سولفات مس

–        خاکه ذغال چوب یا کک

–        خاک بنتونیت

از موارد ذکر شده در بالا ، خاصیت خورندگی سولفات منیزیم کمتر از همه ، و نمک طعام ارزانتر از همه است . مواد دیگری هم وجود دارند که بعلت بالا بودن نسبی بهای آنها نسبت به موادی مانند نمک ، مورد توجه نیستند .

روش های معمول کم کردن مقاومت زمین در مورد الکترودهای دفن شده مانند میله ها و  صفحه ها ، بصورت عمقی ، عبارتند از :

مخلوط نمک / ذغال / خاک

سنگ نمک کوبیده شده و سرند شده با خاکه ذغال چوب و خاک سرند شده که بهتر است  خاک رس یا مشابه آن باشد با نسبت وزنی زیر با هم مخلوط و حداقل تا ارتفاع ۵/۱ متری از ته چاه پر شده و کوبیده می شود :

نمک / ذغال چوب / خاک با نسبت ۱ ، ۵/۰ ، ۱۰ بقیه چاه با خاک سرند شده پر و لایه به لایه کوبیده می شود . ضخامت لایه ها ۱۵ سانتی متر در نظر گرفته می شود .

لایه بندی نمک / ذغال

خاکه ذغال چوب یا کک در اطراف صفحه الکترود ریخته شده و کوبیده می شود به نحوی که حداقل ۱۵/۰ تا ۲/۰ متر ذغال بالاتر از الکترود قرار گیرد . سپس به تناوب یک لایه نمک و یک لایه ذغال چوب یا کک در لایه هایی به ضخامت ۱۵ سانتی متر در اطراف الکترود تا ارتفاع ۵/۱ متری از ته چاه پر شده و متراکم می شود . بقیه چاه با خاک سرند شده پر شده و کوبیده می شود .

استفاده از خاک بنتونیت برای تصحیح خاک

یکی از رایج ترین روش ها جهت نصب الکترود و کاهش مقاومت زمین در زمین های دارای مقاومت بالا استفاده از مخلوط خاک رس ، نمک و ذغال می باشد که دهها سال است در کشور بصورت سنتی مورد استفاده قرار می گیرد . از جمله مشکلات عمده مربوط به استفاده از این الکترولیت تجزیه تدریجی ذغال و قطع اتصالات فلزی الکترود بر اثر خاصیت خوردگی نمک می باشد که باعث می گردد مقاومت سیستم زمین ایجاد شده پس از چند سال به شدت افزایش یابد . از خاک معدنی بنتونیت بعنوان الکترولیت بهینه که دارای خواص بسیار ویژه از جمله خاصیت آبگیری بسیار بالا ، مقاومت بسیار پائین و خاصیت خورندگی بیار کم می باشد جهت نصب الکترودهای فلزی مختلف می تواند استفاده شود .

خاک بنتونیت یک خاک رس طبیعی است که شامل اتم های آلومینیوم منظم شده هشت وجهی فشرده شده بین اتم های سیلیکون نامنظم چهار وجهی است . با اضافه کردن آب ، قابلیت مقاومت مخصوص خاک بنتونیت خیلی کاهش می یابد ( ۵/۲ اهم متر در %۳۰۰ رطوبت ) این امر به طور عمده به علت فرایند الکترولیتیک که بین آب ، Na₂o (سودا) و K₂o (پتاس) ، Cao (آهک) و دیگر  نمک های معدنی که یونیزه شده و یک الکترولیت قوی ایجاد می شود (۱۰-۸=PH ) است .

نتایج حاصله نشان می دهد مقاومت خاک بنتونیت در مقایسه با مخلوط سنتی خاک رس ، ذغال و نمک در زمین های رسی به میزان ۶۰% ، در خاک های شنی به میزان ۶۶% ، در زمین های سنگلاخی به میزان ۸۴% و در مناطق سنگی به میزان ۹۵% کمتر بوده و مقاومت کلیه زمین های نصب شده با بنتونیت و الکترود صفحه ای کمتر از پنج اهم می باشد . استفاده از الکترودهای مختلف همراه با بنتونیت نیز نشان می دهد که می توان بجای الکترود صفحه ای جهت کاهش هزینه از الکترود صلیبی و یا نیم صفحه مسی استفاده نمود و مقاومت اتصال سیستم زمین را نزدیک به محدوده مورد نظر نگه داشت .

مقایسه اندازه گیری مقاومت زمین در شرایط استفاده از خاک بنتونیت و بدون استفاده از این خاک

در ابتدا یک منطقه جغرافیایی به عنوان آزمون مقاومت زمین انتخاب شد و دو چاه زمین در منطقه حفر گردید ، یکی از این چاهها با خاک حفاری شده پر شده و چاه دیگر با استفاده از خاک بنتونیت پر گردید این دو چاه در فاصله ۵۰ کیلومتر از یکدیگر حفر شده و خصوصیات خاک هر دو منطقه مشابه هم می باشد و از روش چهار میله ای ونر برای اندازه گیری مقاومت خاک استفاده شد . خاک این دو منطقه از جنس خاک ماسه ای می باشد روش بکارگیری خاک بنتونیت در شکل ۶ نشان داده شده است .

بنتونیت استفاده شده از نوع خاک بنتونیت طبیعی با ترکیب Na₂CO₃ است که به میزان ۵/۴% در این خاک استفاده شده است و در ابتدا مقاومت خاک هر هفته یکبار اندازه گیری شد .

شکل ۷ تغیرات مقاومت زمین را در یک دوره ۳۰ ماهه نشان می دهد . منحنی i تغییرات مقاومت را برای وقتی که خاک بنتونیت استفاده نشده نشان می دهد و منحنی های ii , iii مقاومت خاک را در شرایط افزودن خاک بنتونیت به چاهک اتصال زمین نشان می دهد . نتایج نشان می دهند که افزودن خاک بنتونیت توانسته به طور قابل ملاحظه ای مقاومت خاک ( اتصال زمین ) را کاهش دهد . نتایج بررسی ها نشان می دهند که خاک بنتونیت قابلیت خوب در تثبیت مقاومت خاک در فصول مختلف سال و همچنین کاهش قابل ملاحظه ای در مقدار مقاومت داشته است .

جدول ۱ نتایج حاصل از مطالعات خاک معدنی بنتونیت در شرایط مقاومتی زمین های مختلف و در مقایسه با الکترولیت خاک رس ، نمک و ذغال مورد مصرف در شرکت توزیع برق را نشان می دهد .

 

جدول ۱- مقایسه مقدار مقاومت انواع الکترولیت ها با استفاده از الکترود صفحه ای ۵۰×۵۰×۵/۰ سانتی متر مربعی با ضخامت ۵ میلیمتر در چاههای ۵/۲ متری و در زمین های مختلف [۱۰]

و در جدول ۲ نتایج خاصل از استفاده بنتونیت همراه با الکترودهای مختلف مشخص شده است .

 

جدول ۲- مقایسه مقدار مقاومت انواع الکترودها با استفاده از الکترولیت بنتونیت در چاههای دستی حفر شده ۳ متری با ابعاد۱×۸/۰ متر و در زمین های شنی سنگلاخی [۱۰]

^* در این مورد بجای بنتونیت از خاک رس معمولی استفاده گردیده است .

ایجاد طوقه در اطراف الکترود

در اطراف الکترود زمین طوقه ای به قطر داخلی ۵/۰ متر و عمق ۳/۰ متر از لبه بالایی الکترود و عرض کافی برای خاکبرداری ایجاد می شود که تا عمق ۲/۰ متری بوسیله نمک و بقیه با خاک پر می شود .

چاه اتصال زمین برای الکترود

چاه اتصال حفره ای است که در زمین برای نصب الکترود زمین حفر می شود . بسته به نوع الکترود ، جنسیت و رطوبت خاک در طی فصول مختلف ، چاه زمین دارای عمق های متفاوتی می باشد .

یادآوری : برای سهولت در امر نگهداری و بازرسی سیستم اتصال زمین بعد از نصب برای جلوگیری از پوشیده و مفقود شدن محل نصب الکترود ، باید در بالای الکترود حوضچه ای با درپوش مناسب نصب شود .

در استاندارد ۱۰۱- قسمت سوم ، روش های اجرا و اندازه گیری مقاومت سیستم زمین ، روش حفر چاه برای انواع الکترودهای میله ای و صفحه ای به طور کامل شرح داده شده است .

انتخاب و نصب تجهیزات سیستم زمین حفاظتی

کلیات

این قسمت از استاندارد توصیه هایی در خصوص نصب و انتخاب وسایل حفاظتی در تاسیسات ساختمان ها به منظور محدود نمودن اضافه ولتاژهای گذرای بوجود آمده در شبکه ناشی از صاعقه و حفاظت در برابر اضافه ولتاژهای ناشی از سوئیچینگ که توسط تجهیزات داخل تاسیسات ایجادمی شوند ارائه می نماید .

انتخاب و نصب وسایل حفاظت در برابر شوک های الکتریکی ناشی از صاعفه (برق گیر) در مجاورت ساختمان ها ، نیز لازم است .

نصب وسایل حفاظت از نوسانات سریع ولتاژ در تاسیسات ساختمان ها

محل نصب وسایل حفاظت

زمانی که نیاز به وسایل حفاظت باشد ، نصب این وسایل در نزدیکی جعبه توزیع اصلی که نزدیکترین فاصله را با منبع تغذیه تاسیسات الکتریکی دارد ، باید صورت پذیرد .

یادآوری : وسایل حفاظت از شوکهای الکتریکی که در هر جایی دیگر از تاسیسات ساختمان مستقر شده اند مکن است حفاظت کافی را تامین کنند .

مقررات سیم کشی ساختمان های مسکونی در ارتباط با سیستم زمین

تابلوها

کلیه تابلوها ، اعم از سه فاز یا تک فاز ، علاوه بر شین ها یا ترمینال های مربوط به قسمت های برقدار (فازها و نول) باید برای وصل هادی های حفاظتی (PE) یک شین یا ترمینال داشته باشند . قابلیت هدایت الکتریکی شین یا نرمینال هادی حفاظتی باید به اندازه هادی های برقدار باشد . شین یا ترمینال هادی حفاظتی باید نوعی قطعه قابل اتصال با ترمینال خنثی داشته باشد .

وصل و جدا کردن قطعه اتصال دهنده باید فقط به کمک نوعی ابزار امکان پذیر باشد . چنانچه مدار تعذیه کننده تابلو دارای هادی مشترک حفاظتی – خنثی باشد ، این هادی به شین حفاظتی وصل و سپس به کمک قطعه اتصال دهنده یاد شده به شین یا ترمینال خنثی اتصال داده می شود . کلیه                  سیم کشی های داخلی تابلو باید توسط هادی های مسی عایقدار مناسب با جریان های مجاز وسایل حفاظتی و ولاتژ تابلو انجام شوند . چنانچه شین ها به طور محکم و ثابت نصب شده باشند ، می توانند بدون عایق بندی بوده ولی به هر حال باید رنگ آمیزی شده باشند .

بدنه تابلو باید مجهز به ترمینال علامت گذاری شده اتصال زمین باشد و این ترمینال به شین یا ترمینال حفاظتی (PEN) یا (PE) وصل شود .

یادآوری : در تابلوهای بزرگ که کلیه مدارهای ورودی و خروجی آن دارای هادی مشترک حفاظتی خنثی (PEN) هستند می توان از نصب شین (هادی) حفاظتی (PE) صرفنظر کرد .

پریزهای دارای اتصال زمین

تجهیزات و لوازم اتصال زمین باید طوری ساخته شده باشند که اتصال زمین قبل از سایر اتصال های حامل جریان وصل شود و باید در موقع کشیده شدن سه شاخه اتصال های حامل جریان قبل از اتصال زمین از پریز قطع شوند ( منظور از سه شاخه ، فاز ، نولو زمین است ) .

ترمینال اتصال زمین تجهیزات قابل تعویض که دارای اتصال زمین هستند باید در داخل قرار گرفته باشد . [۱۶]

ترمینال اتصال زمین در پریزهای ثابت باید به پایه یا قسمتی که بطور محکم به پایه متصل است ، وصل باشد .

اتصال زمین در پریزهای ثابت باید روی پایه یا درپوش نصب شده باشد در صورتی که روی درپوش نصب شده باشد ، باید در موقع گذاشتن درپوش اتصال زمین به ترمینال اتصال زمین خود به خود وصل شود . هادی اتصال زمین و ترمینال اتصال زمین باید روکش نقره داشته یا به همان اندازه در برابر زنگ زدگی و سایش محافظت شده باشند . این اتصال باید در تمام شرایط ممکن نصب عادی از جمله شل شدن پیچ های محکم کننده درپوش یا نصب کردن بدون وقت پریز و غیره ، برقرار باشد .

–    در لوله کشی های مربوط به کلید ، پریز تقسیم ، تابلوهای برق ، پایه های کلید و پریز و امثال آنها ، اتصالات باید کاملاً پیچ شده تا بدینوسیله اتصال زمین به نحو مطلوب تامین شود .

–        بستن کلید و پریز و امثال آن به جعبه باید توسط پیچ انجام شود .

–    در حمام منازل که فضا نمناک یا موقتا نمناک به حساب می آید باید کلید و پریز را خارج حمام نصب کرد یا لااقل ۶۰ سانتیمتر بطور افقی از دیواره خارجی وان و ۲۵/۲ متر بطور عمودی از کف حمام فاصله داشته باشد .

–        در محوطه دوش نباید کلید و پریز وجود داشته باشد .

–        پریز حمام باید دارای اتصال زمین باشد و در خارج محوطه ممنوع ، نصب شود .

–    کلید و پریز و چراغ بایستی در مقابل قطره آب محفوظ باشند . چراغ های نصب شده در محدوده دوش در حمام باید دارای درجه حفاظتی IP44 یا بیشتر باشند . در کلیه حمام ها صرفنظر از این که وسایل نصب ثابت در آنها وجود داشته باشد یا نه برای هم ولتاژ کردن باید همبندی اضافی انجام شود و شامل موارد زیر باشد :

–    وان یا زیر دوشی فلزی ، لوله های آب سرد و گرم ، بدنه های هادی و لوله های فلزی فاضلاب ، لوله های حرارت مرکزی یا هر نوع لوله دیگر ، هادی های حفاظتی مدارهای پریز و روشنایی به هم متصل شوند .

–    پریزهایی که در کف نصب می شوند باید مجهز به درپوش مخصوص و نشکن باشند این گونه پریزها باید برای امکان مرطوب و خارج ساختمان ها از نوع حفاظت شده در برابر رطوبت و نفوذ آب و برای مناطق خشک از نوع معمولی و برای مناطق آسیب پذیر از نوع ضد انفجار انتخاب شوند .

سیستم های لوله کشی برق

برای لوله های سیم کشی برق باید از لوله های غیرفلزی استفاده نمود و به نکات زیر توجه داشت :

–    در مکان های مرطوب ، لوله کشی روکار باید به نحوی انجام شود که بین لوله و سطح اتکاء حداقل شش میلیمتر فاصله وجود داشته باشد .

–    در مکان های مرطوب یا در جایی که لوله در بتن یا زیر خاک و امثال آن دفن می شود ، اتصال باید چنان باشد که از ورود آب به داخل لوله ها جلوگیری کند .

–    نصب لوله های برق باید طوری صورت گیرد که آب و بخار نتواند در آنها نفوذ کند ، زیرا ممکن است در اثر تغییر درجه حرارت در آنها آب جمع شود که باعث فساد و تخریب ایزولاسیون می گردد .

–        دهانه ورودی لوله هایی که از ساختمان خارج و یا به ساختمان وارد می شوند ، باید در برابر آب و گاز مسدود شوند .

کلیدها در ارتباط با سیستم زمین

ویژگی های زیر در خصوص کلیدها باید مورد توجه باشند :

–        نشانه محافظت در مقابل رطوبت باید در کلید طوری مشخص شود که در موقع مصرف به آسانی قابل رؤیت باشد .

–    قسمت های فلزی در دسترس که ممکن است در اثر خرابی عایق بندی برقدار شوند ، باید به ترمینال داخلی و اتصال زمین بطور دائم و مطمئن متصل باشند .

–    کلیدهای محافظت شده در برابر چکیدن قطرات آب یا پاشیده شدن آب و غیره قابل نفوذ در مقابل آب که درپوش عایق دارند و دارای بیش از یک ورودی هادی می باشند به منظور برقراری اتصال زمین دائمی باید به یک ترمینال اتصال زمین داخلی مجهز باشند .

–        برای قطع و وصل سیم های انتقال انرژی برق ، تجهیزات لازم از قبیل ترمینال های استاندارد را دارا باشند .

–        بایستی پیش بینی زمین برای اتصال زمین به سیم خنثی شده باشد .

–        کلیدها باید طوری نصب شوند که قسمت های برقدار آنها در دسترس نباشد .

–    لوازم برقی از قبیل کلیدها و امثال آنها در اطاق های عمل ، زایمان ، بیهوشی ، و یا مکان هایی که احتمال مصرف گاز بیهوشی وجود دارد در صورتی که از نوع ضد انفجار نباشد ، باید حداقل در ارتفاع ۵۵ سانتیمتری از کف تمام شده ، نصب شوند .

–    باید بتوان هادی ها را در ترمینال محکم کرد ، بدون آن که هادی با قسمت های برقدار          قطب های مختلف یا با قسمت های متحرک مکانیسم ( مثل محور و اهرم زبانه ) در تماس باشد .

رابطهای زمین 

هادی هایی که بعنوان رابط زمین استفاده می شوند باید استاندارد و از جنس مس خالص غیررشته ای یا آلیاژ مس مناسب باشند و در موارد ضروری باید در مقابل خوردگی حفاظت شوند مخصوصاً در نقطه اتصال به الکترود زمین هنگامی که هادی مس به آلومینیوم متصل می شود ، مس باید قلع اندود شود . هر رابط زمین مسی نباید سطح مقطعی کمتر از نصف سطح مقطع بزرگ ترین هادی که حفاظت می شود ، داشته باشد .

اتصال رابط زمین یا هر وسیله دیگر به الکترود زمین باید کاملاً در دسترس بوده و بطور صحیح بوسیله جوش یا لحیم به الکترود زمین متصل شود یا بوسیله کلمپ هایی از جنس غیرآهن که بطور محکم و استوار به الکترود وصل می شوند ، انجام پذیرد . هنگامی که باید اتصال به لوله فلزی انجام شود در حالی که لوله فلزی خارجی بیشتر از ۵/۹ سانتیمتر مربع ندارد ، کلمپ باید مطابق استاندارد [۱۱] باشد .

گردش سیم زمین در ساختمان

هنگامی که از سیستم زمین بعنوان حفاظت استفاده می شود ، تمامی قطعات زیر می بایست به هادی پیوسته زمین که به ترمینال اصلی زمین متصل است ، وصل شوند :

تمام قعطات فلزی بکار رفته در سیستم سیم کشی ساختمان ( به جز اجزایی که حامل جریان هستند ) مثل پوشش کابل یا زره آن ، مجاری فلزی ، لوله های هادی ، جعبه تقسیم های فلزی ( غیر از جعبه های ایزوله شده و قطعات ایزوله شده )

ترمینال زمین پریز

نقطه سیم پیچ ثانوی و بدنه های فلزی هرگونه ترانسفورماتوری که در تاسیسات ساختمان استفاده شده است ، غیر از ترانسفورماتورهایی که در وسایل منزل بکار رفته است مثل ترانس رادیو و تلویزیون و لامپ حرارتی

قسمت های فلزی همه دستگاههای ثابت ، غیر از آن قسمت هایی که حامل جریان هستند و قطعات فلزی کوچک مثل پیچ و پلاک فلزی مشخصات دستگاه

قطعات فزلی در معرض تمام دستگاههای سیار نیز باید به ترمینال زمین متصل شوند .

قسمت ها و قطعاتی که باید به زمین وصل شوند ، بوسیله هادی پیوسته زمین به زمین متصل          می شوند . این هادی می تواند تمام یا قسمتی از یک لوله یا مجرای فلزی ، یا یک کابل یا یک کابل قابل انعطاف یا سیم باشد . لوله های حاوی گاز یا مایعات ( مانند لوله آب ) نباید بعنوان هادی پیوسته زمین استفاده شوند . امپدانس بین الکترود زمین یا ترمینال زمین و هر نقطه در هادی پیوسته نباید از دو اهم تجاوز کند این مقدار در فرکانس منبع در مواردی که مقادیر جریان بالا در ولتاژهای متوسط یا پایین استفاده می شوند باید کمتر باشد . برای این منظور امپدانس سیم پیچ کلید جریان نشتی نباید در نظر گرفته شود .

هادی های زمین مجزا یا پیوسته : سطح مقطع هر هادی مسی بکار گرفته شده به عنوان هادی زمین پیوسته نباید از نصف سطح مقطع بزرگ ترین سیم بکار رفته در ساختمان کمتر باشد . هنگامی که از  سیم های آلیاژ مسی بجای سیم های مسی استفاده می شود هدایت آن مساوی هادی مسی معمولی باشد .

سطح مقطع کابل هایی که بعنوان هادی پیوسته زمین بکار می روند ، باید حداقل برابر سیم های بکار رفته در سیستم سیم کشی باشد .

استفاده از غلاف کابل بعنوان هادی پیوسته زمین : هنگامی که غلاف فلزی کابل ها بعنوان هادی پیوسته زمین استفاده می شود هرگونه اتصال به آن غلاف باید طوری باشد که ظرفیت تحمل جریان کمتر از ظرفیت تحمل جریان خود غلاف نباشد .

لوله های فلزی بعنوان هادی پیوسته زمین : هنگامی که از لوله های فلزی بعنوان هادی پیوسته زمین استفاده می شود ، کیفیت بالای سیستم زمین قطعی است . اتصالات باید طوری باشند که ظرفیت تحمل جریان آنها از طرفیت خود لوله کمتر نباشد ، شل شدن اتصالات در اثر خرابی ممکن است اتفاق بیفتد و باعث قطعی پیوستگی هادی زمین شود . میخ کوبی یا گیره ساده برای اطمینان از پیوستگی اتصالات کافی نیست . هنگامی که از پیچ استفاده نمی شود گیره فلزی توصیه می شود . وقتی پیچ و بست با هوای آزاد در تماس است باید در مورد مساله احتمال فساد جنس اتصالات پیش بینی های لازم شود . ( مانند گریس نسوز و … و یا استفاده از روش های خاص جوشکاری ) هنگامی که در لوله ها  پیچ کاری استفاده می شود ، استفاده از مهره پشت بند توصیه می شود تمامی اتصالات بعداز اجرا              می بایست کاملاً نقاشی و رنگ کاری شوند .

لوله ها و اسکلت فلزی ساختمان

یادآوری : لوله های آب نباید بعنوان هادی زمین استفاده شوند .

هنگامی که غلاف فلزی یا زره کابل بعنوان الکترود زمین یا هادی پیوست زمین استفاده می شود ، زره می بایست به غلاف فلزی وصل شود و اتصال اصلی بین کابل و رابط زمین به غلاف ، باید فلزی باشد و ترجیحاً جوشکاری شود . کلمپ هایی که برای اتصال رابط زمین به غلاف فلزی یا زره کابل بکار می روند ، می بایست طوری طراحی و نصب شوند که یک اتصال پایدار را فراهم کرده و به کابل آسیب وارد نکنند .

تمامی وسایل الکتریکی که در ولتاژ خیلی بالا کار می کنند باید در مقابل جریان های نشتی خطرناک حفاظت شوند . حفاظت بوسیله یکی از وسایل زیر باید انجام شود :

وسایل تمام ایزوله شده که دارای عایقی بوده که وسیله را در برگرفته و پایدار و بادوام هستند و در وضعیت های قطعی وسایل ثابتی که بوسیله مواد عایق احاطه نشده اند ، اما طوری تعبیه شده اند که قابل دسترسی و در تماس نبوده و نمی توانند در تماس با قطعات برقدار شوند ، می توانند بعنوان وسایل تمام ایزوله شده تعبیر گردند .

استفاده ازعایق دو لایه

زمین کردن قطعات فلزی در دسترس

ایزولاسیون قطعات فلزی بطوری که این قطعات قادر به تماس با قطعات برقدار یا قطعات فلزی زمین شده نباشند .

دستورالعمل مربوط به اماکن خاص در ساختمانها

دستور العمل مربوط به حمام ها

مناطق کلاسه بندی شده داخل حملم به صورت زیر است :

الف) منطقه ۰ : شامل داخل وان یا زیردوشی

ب) منطقه ۱ : محدود است به فضای پیرانون دوش ، وان یا دوش با یک منطقه به فاصله ۶۰ سانتیمتر از وان یا دوش به انضمام کف و سطح افقی به ارتفاع ۲۵/۲ متر

ج) منطقه ۲ : محدود است به سطح خارجی منطقه ۱ و یک سطح موازی با سطح عمودی به فاصله ۶۰ سانتیمتر از منطقه ۱ با انضمام کف و ۲۵/۲ متر بالای سطح افقی

د) منطقه ۳ : محدود است به سطح خارجی عمودی منطقه ۲ و سطح موازی به فاصله ۴/۲ متر بیرون از منطقه ۲ با انضمام کف و سطح افقی

 

یک هم بندی اضافی می بایست برای تمام قطعات هادی موجود در مناطق ۱ و ۲ و ۳ با هادی های حفاظتی و همه هادی های روباز در این مناطق انجام شود .

حفاظت بوسیله روشهای زیر در همه مناطق فوق مجاز نیست .

حفاظت بوسیله خارج از دسترس قرار دادن

حفاظت بوسیله حصار یا نرده یا حائل

حفاظت بوسیله حائل های غیرهادی و سطوح هم پتانسیل زمین

تجهیزات الکتریکی می بایست حداقل دارای درجه های حفاظتی زیر باشند .[۵]

       IPX7 : در منطقه ۰

       IPX5 : در منطقه ۱

در حمام های عمومی IPX5 ، IPX4 : در منطقه ۲

در حمام های عمومی IPX5 ، IPX1 : در منطقه ۳

سیستم های سیم کشی در این اماکن باید دارای عایق کامل بدون استفاده از پوشش های فلزی باشد .

الف) این سیستم ها می توانند شامل کابل های تک رشته ای با مجرای عایق سازی یا کابل های افشان با پوشش عایق باشند .

ب) در مناطق ۰ و ۱ و ۲ سیم کشی باید محدود به مواردی باشد که تنها برای دستگاههای موجود در این مناطق لازم است .

ج) قرار دادن جعبه تقسیم در مناطق ۰ و ۱ و ۲ مجاز نیست .

د) جعبه کلید و جعبه کنترل و هیچ گونه ملحقات آنها در مناطق ۰ و ۱ و ۲ نباید نصب شوند .

شرایط مجاز در بکارگیری پریزهای خروجی در منطقه ۳

–        به طور اختصاصی توسط ترانسفورماتور ایزوله شده ف تغذیه شوند .

–        با ولتاژ ایمنی فشار ضعیف تغذیه شوند .

–        با کلید حافظ جان RCD حفاظت شود طوری که آن RCD با جریان کمتر از ۳۰ میلی آمپر عمل کند .

تجهیزات ثابت

–        در منطقه ۰ : تنها تجهیزات الکتریکی خاص مربوط به استفاده در وان یا حمام قابل نصب است .

–        در منطقه ۱ : آب گرمکن ها قابل نصب هستند .

–        در منطقه ۲ : آب گرمکن ها و روشنایی های کلاس TT قابل نصب هستند .

۱ چراغهای نصب شده در محدود دوش در حمام باید دارای درجه حفاظت IP44 یا بیشتر باشند .

۲ در منطقه ۰ و ۱ هیچ گونه کلید یا پریزی نصب نمی شود .

۳ در کلیه حمام ها صرفنظر از این که وسایل نصب ثابت در آنها وجود داشته باشد یا نه برای هم پتانسیل کردن ، همبندی اضافی انجام شود و شامل موارد زیر باشد :

– وان یا زیر دوشی فلزی

– لوله های آب سرد و گرم

– لوله های فلزی فاضلاب

– لوله های گاز به حرارت مرکزی یا هر نوع لوله دیگر

– هادی های حفاظتی مدارهای پریز و روشنایی

– بدنه های هادی وسایل نصب ثابت

دستورالعمل مربوط به آشپزخانه های مسکونی

علاوه بر موارد عمومی ، در آشپزخانه های مسکونی و نظایر آن ( آبدارخانه و غیره … ) برای هم ولتاژ کردن باید همبندی اضافی انجام شود که باید شامل موارد زیر باشد :

–        یخچال

–        اجاق

–        طبقه بندی فلزی

–        ظرفشویی

–        هر نوع وسیله برقی

–        لوله های آب سرد و گرم

–        لوله های فاضلاب و لوله های حرارت مرکزی

–        اجزای فلزی ساختمان ها از جمله ستون ها

–        هادی های حفاظتی مدارهای پریز و روشنایی

هادی های زمین

سطح مقطع هادی های زمین می بایست مطابق با جدول ۳ باشند و هنگامی که در زمین خوابانده می شوند ، سطح مقطع آنها می بایست مطابق جدول ۳ باشد .

 

جدول ۳ – سطح مقطع هادی [۲]

اتصال هادی زمین به الکترود زمین باید بطور یکنواخت ، محکم و یکپارچه انجام شده و از لحاظ الکتریکی کامل باشد . هنگامی که از کلمپ استفاده می شود ، کلمپ نباید به الکترود یا به هادی زمین آسیب برساند .

ترمینال یا اتصال اصلی زمین

در هر تاسیسات ، یک ترمینال اصلی زمین می بایست فراهم شود و هادی های زیر به آن متصل شوند :

–        هادی های زمین

–        هادی های حفاظتی

–        هادی های همبند ولتاژ اصلی

–        هادی های زمین اصلی ( در صورت لزوم )

هادی ها باید طوری به ترمینال زمین وصل شوند که بتوان آنها را از ترمینال زمین براحتی قطع و مجدداً وصل کرد .

هادیهای حفاظتی

سطح مقطع هادی های حفاظتی می بایست

یادآوری : نصب تجهیزات طوری باید انجام شود که قابلیت قبول هادی های حفاظتی را داشته باشد .

سطح مقطع هادی ها نباید کمتر از مقداری باشد که توسط فرمول زیر مشخص می شود :

S = سطح مقطع بر حسب میلیمتر مربع

I = مقدار موثر جریان خطایی که می تواند در صورت بروز خطا از هادی عبور کند (برحسب آمپر)

t = زمان قطع وسایل به ثانیه

K = فاکتوری که بستگی به جنس سیم دارد که در جداول ( ۴ ) ، ( ۵ ) ، ( ۶ ) آمده است .

در عمل ، پس از محاسبه سطح مقطع سیم ، اگر سطح مقطع محاسبه شده استاندارد نبود ، سطح مقطع استاندارد بزرگتر نزدیک به مقدار محاسبه شده استفاده می شود .

جدول ۴ – مقادیر K برای هادی های حفاظتی [۲]

جدول ۵ – مقادیر K برای هادی حفاظتی بعنوان یک هسته از یک کابل چند رشته ای [۲]

 

جدول ۶ – مقادیر k برای هادی های دفن شده هنگامی که خطر آسیب حرارتی به هرگونه موادی که در نزدیکی آن قرار دارد ، نباشد . [۲]

سطح مقطه هادی حفاظتی نباید کمتر از مقادیر نشان داده شده در جدول زیر باشد .

جدول ۷ – حداقل سطح مقطع هادی [۲]

مقادیر جدول فوق در صورتی قابل اجرا هستند که هادی حفاظتی و هادی فاز هم جنس باشند در غیر این صورت سطح مقطع هادی حفاظتی طوری اتنخاب می شود که هدایتی برابر با هادی فاز ایجاد کند .

سطح مقطع هر هادی حفاظتی در صورتی که کابل تغذیه یا منبع نباشد ، در هر حالت نباید کمتر از مقادیر زیر باشد .

–        ۵/۲ میلیمتر مربع اگر حفاظت مکانیکی فراهم شده است .

–        چهار میلیمتر مربع اگر حفاظت مکانیکی فراهم نشده است .

انواع هادی های حفاظتی

–        هادی های کابلهای چند رشته ای

–        هادی های عایق شده و در لوله های مسابه با هادی های برقدار

–        هادی های ایزوله شده ثابت

–        پوشش های فلزی مثل صفحات و زره کابل ها

–        مجرا (لوله) های فلزی یا دیگر دبرگیرنده های فلزی

–        قطعات هادی خارجی

هنگامی که تاسیسات الکتریکی در برگیرنده چارچوب یا قابهای فلزی می باشد ، پوشش      دهنده های فلزی ، در صورتی که احتیاجات زیر را فراهم کنند ، می توانند بعنوان هادی حفاظتی استفاده شوند :

الف) پیوستگی الکتریکی آنها از نظر حفاظت در برابر تخریب مکانیکی و شیمیایی و الکتروشیمیایی می بایست مطمئن باشد .

ب) کندوکتانس آنها می بایست حداقل برابر با مقادیر محاسبه شده باشد .

ج) این هادی ها می بایست قابلیت اتصال به دیگر هادی های سیستم در هر نقطه دلخواه را داشته باشند .

پوشش های فلزی سیم کشی های ثابت و مجراهای فلزی برای مقاصد الکتریکی می توانند بعنوان هادی حفاظتی برای مدارهای مربوطه در صورتی که ضروریات الف و ب در بند بالا را رعایت کنند ، استفاده شوند در غیر اینصورت برای مقاصد الکتریکی نباید بعنوان هادی حفاظتی استفاده شوند .

قطعات هادی خارجی می توانند بعنوان هادی حفاظتی استفاده شوند در صورتی که :

الف) پیوستگی الکتریکی آنها رعایت شده باشد یا توسط ساختار اصلی آنها و یا با اتصالات مناسب و در برابر اسیب های مکانیکی – شیمیائی حفاظت شده باشند .

ب) کندوکتانس آنها حداقل برابر مقادیر محاسبه شده  باشد .

ج) پیش بینی های لازم برای جلوگیری از تغییر مکان آنها انجام شود .

د) این قطعات برای استفاده به این منظور خاص در نظر گرفته شده و برای این کار آماده شوند .

یادآوری : قطعات فلزی خارجی نباید بعنوان هادی های PEN استفاده شوند

امروزه با پیشرفت هر چه بیشتر تکنولوژی نیاز به استفاده از پاک طبیعی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.گرم شدن زمین و آلودگی های فراوانی که زمین را فرا گرفته است انسان را ناگزیر به بهره وری از انرژی های پاک نموده است. بهره گیری از انرژی خورشیدی، بادی، گازی، امواج و ….. جهت جلوگیری از مضراتی از قبیل گازهای گلخانه ای، تغییرات گسترده آب و هوایی که بر اثر زندگی مدرن امروزی پیش آمده اجتناب پذیر خواهد بود. شرکت پی جی پارس در این راستا اقدام  به طراحی، ساخت ترانس رکتیفایر خورشیدی، ترانس رکتیفایر گازی و ترانس رکتیفایر سوئیچینگ کرده است که به لحاظ زیست محیطی آسیبی به طبیعت وارد نکرده و در نوع خود برای نخستین بار در ایران به مرحله طراحی، تولید و اجرا درآمده است.

کاربردهای انرژی خورشیدی

بطور کلی کاربرد انرژی خورشیدی به سه شاخه تقسیم می شود که عبارتند از:

• ·استفاده از انرژی حرارتی خورشیدی جهت مصارف صنعتی، نظامی، نیروگاهی و خانگی

• ·تبدیل مستقیم پرتوهای خورشیدی به الکتریسیته بوسیله تجهیزات فتوولتائیک

استفاده از تمرکز انرژی خورشیدی جهت مصارف نیروگاهی و خانگی

سیستم فتوولتائیک

در فرایند فتوولتائیک ذرات ذرات نور که فوتون نام داشته به داخل سلول  نفوذ کرده و با آزاد کردن الکترون از اتمهای سیلیکون جریان الکتریکی تولید می کنند. تا زمانی که تابش نور به داخل سلول در جریان باشد. الکتریسیته تولید می شود. این سلولها الکترونهای خود را مانند باتری اتمام نمی کنند آنها مبدل هایی هستند که یک نوع انرژی را (خورشیدی) را به نوعی دیگر (الکتریسیته) تبدیل می کند. تبدیل انرژی خورشیدی به انرژِ های دیگر از سال ۱۸۶۱ که اولین موتور خورشیدی در فرانسه ساخته شد و به ثبت رسید تا مرحله ساخت اولین باطری خورشیدی در سال ۱۹۵۴ در آزمایشگاه بل ساخته شد و تا به امروز که استفاده از انرژی خورشیدی طی یک توافق نامه تحقیق و توسعه گروهی مورد تایید آزانس بین المللی انرژی قرار گرفته و مورد حمایت می باشد همواره مورد بررسی مهندسان در سرتاسر جهان بوده است.

از سری و موازی کردن سلولهای خورشیدی می توان به ولتاژ و جریان مورد نظر دست یافت و از سری و موازی کردن یک مجموعه از سلولها می توان یک پنل فتوولتائیک ساخت . به مجموعه چندین پنل فتوولتائیک یک آرایه خورشیدی می گویند. که این آرایه از پایه از ماده سیلیسیوم که پایه آن ماسه و شن می باشدو در مناطق کویری ایران به وفور یاففت می گردد.

مزایای سیستم فتو ولتائیک:

• ·جلوگیری از آلودگی محیط زیست

• ·عدم احتیاج به خطوط انتقال و توزیع برق

• ·در مقایسه با سوختهای فسیلی یک ذخیره پایان ناپذیر است.

• ·سهولت در نصب، نگهداری و بهره برداری

• ·عدم کاهش ذخایر فناپذیر کشور

• ·عدم تغییر بازده در اثر تغییرات دما

• ·هزینه اولیه زیاد

• ·چگالی انرژی تابشی بسیار کم که در فصول مختلف و ساعات متفاوت شبانهروز تغییر می کند.

• ·عدم ذخیره انرژِی

• ·راندمان پایین تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته( تقریبا%۱۰)

معایب سیستم فتوولتائیک:

اجزاء سیستم فتوولتائیک:

• ·ماژول خورشیدی

• ·باطری

• ·شارژر ( جهت کنترل توان)

• ·اینورتور( جهت تبدیل ولتاژ مستقیم به متناوب یا مستقیم دیگر)

سیستمهای حفاظت کاتدیک خورشیدی:

از آنجائیکه بسیاری از ایستگاههای حفاظت کاتدیک در نقاط دور افتاده و در مسیر خطوط انتقال نفت، گاز و آب و غیره قرار می گیرند، برق رسانی به این نقاط بسیار پر هزینه بوده و بعضا قابلیت اجرایی نیز نخواهند داشت . در این حالت طراح حفاظت کاتدیک در ابتدا می بایست که به دنبال محلی جهت برپایی ایستگاه کاتدیک باشد که برق رسانی به آن امکان پذیر بوده که معمولا این فرایند با مشکلات عدیده ای از قبیلل عدم امکان برق رسانی و هزینه بالای برق رسانی و یا عدم امکان  تحصیل اراضی توسط شرکت اجرایی می باشد.. به همین سبب منبع برق رسانی از طریق انرژیهای طبیعی توصیه شده که بهترین روش جهت اجرای ایستگاههای حفاظت کاتدیک در این مناطق می باشد.

در این سیستم به کمک اجزای یک سیستم فتوولتائیک که پیش تر معرفی گردید یک بلوک فتوولتائیک طراحی و اجرا می شود . شرکت پی جی پارس برای افزایش راندمان و بالا بردن طول عمر دستگاه ( طول عمر سلولهای خورشیدی بین ۲۰ تا ۳۰ سال می باشد) کلیه دستگاههای واسط را از نوع سوئیچینگ استفاده می کند که در نوع خود بهترین و اولین در کشور می باشد. 

 

 

خورشید به عنوان یک منبع بی پایان انرژی می تواند حل کننده مشکلات موجود در زمینه انرژی و محیط زیست باشد .

متاسفانه انرژی ارزان و سود بانکی بالا هر دو باعث می شود که هزینه کردن در سیستم برق خورشیدی در کشور ما مقرون به صرفه به نظر نیاید.

در صورتی که در دراز مدت این سیستم ها بسیار مقرون به صرفه هستند و تاثیر بسزایی در کم کردن آلودگی هوا نیز خواهند داشت.

سیستم‌های فتوولتائیک جهت مصارف عمومی و کشاورزی، بصورت نیروگاههای مستقل از شبکه سراسری یا سیستمهای متصل به شبکه سراسری با ساختار نصب ثابت و یا متحرک در واحدهای کوچک باتوان پائین جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز ماشین حساب‌های کوچک تا سیستم‌های بزرگ نیروگاهی، به کار می رود.

هر متر مربع از سطحی که خورشید – در یک روز بدون ابر و آلودگی – بر آن می تابد حدودا ۱۰۰۰ وات توان تابشی دریافت می کند.

میزان تابش متوسط در ایران در حدود ۸۵۰ وات بر متر مربع است.

پنل های خورشیدی موجود در بازار تجاری، راندمان حدود ۱۲ تا ۱۷ درصد دارند و با توجه با اینکه تمامی سطح یک پنل خورشیدی شامل سیلیکون های دریافت انرژی نیست، هر متر مربع از این پنل ها حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ وات دریافت انرژی می توانند داشته باشند.

البته باید توجه کرد که این مقدار انرژی در صورت تابش عمود نور خورشید به پنل است و زاویه پنل ها در فصول مختلف سال باید تنظیم بشود.

---

سیستم برق خورشیدی مورد استفاده در یک خانه:

متصل به شبکه (On Grid):

در سیستم متصل به شبکه برق تولید شده از انرژی خورشید به شبکه برق سراسری تزریق خواهد شد.

در حقیقت در این سیستم کاربر برق تولیدی خود را به سازمان انرژی های نو ایران ( وزارت نیرو) می فروشد.

در این روش، برق تولید شده پس از تبدیل شدن بوسیله اینورتر مخصوص سیستم های متصل به شبکه و با استفاده از کنتورهای مخصوص دوطرفه، به شبکه برق سراسری تزریق خواهد شد.

در این حالت کاربر در حقیقت یک نیروگاه کوچک خورشیدی در خانه خود احداث نموده است که با توجه به سرمایه و فضا می تواند از یک تا ۲۰ کیلووات در خانه نیروگاه احداث نماید.

با توجه به اینکه رویکرد این مقاله بر این نوع سیستم ها نیست، به همین مقدار توضیح بسنده شده است.

منفصل از شبکه (Off Grid):

در این نوع سیستم، برق تولید شده از پنل خورشیدی، وارد باتری شده و در آن ذخیره می گردد.

سپس برق ذخیره شده در باتری پس از تبدیل شدن به برق متناوب توسط اینورتر مخصوص سیستم های منفصل از شبکه، وارد مدار برق خانه می شود.

در این روش یک کاربر می تواند همه یا بخشی از برق خانه خود را با استفاده از برق خورشیدی تامین نماید.

در ادامه به توضیح سیستم برق خورشیدی منفصل از شبکه و همچنین برآورد هزینه برای یک خانه پرداخته می شود.

---

ویژگی های فنی سیستم فتوولتائیک خانگی

اجزای سیستم فتوولتائیک عبارتند از:

پنل ( سلول های فتوولتائیک ): این سلول ها مربع های نازک دیسک ها یا فیلم هایی از جنس نیمه هادی هستند که ولتاژ و جریان کافی را در زمان قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید تولید می کند.

پنل‌های خورشیدی متداول به دو نوع مونو کریستال و پلی کریستال تقسیم می‌شوند.

پنل‌های مونو کریستال کمی بهتر از پنل پلی کریستال می‌باشند.

در حال حاضر چند برند مختلف در ایران مورد استفاده هستند که عبارتند از:

۱- Yingli solar -4       Ja Solar -3     Shine Solar -2      Sharp

پنل‌های معمول برای یک سیستم خورشیدی خانگی در انواع ۹۰، ۲۰۰، ۲۵۰ و ۳۰۰ واتی می‌باشد.

اینورتر (مبدل ):

 وسیله ایست که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) برای مصرف، تبدیل می کند.

اینورترهای خورشیدی به دو نوع منفصل از شبکه و متصل به شبکه تقسیم می‌شوند.

در نوع متصل به شبکه، برق تولیدی از پنل خورشیدی به طور مستقیم به اینورتر وارد می‌شود.

بنابراین این اینورتر با اینورترهای معمولی متفاوت است.

زیرا برق تولید شده از پنل به دلیل تاثیرات شرایط محیطی مانند تغییرات تابش نور خورشید همیشه در حال تغییر است.

پس اینورتر با یک توان ورودی یکنواخت روبرو نیست و در نتیجه باید الگوی خاصی برای تبدیل برق مستقیم به برق متناوب داشته باشد. در نتیجه قیمت اینورتر خورشیدی نسبت به اینورتر معمولی بالاتر است.

یک شرکت معروف برای اینورتر خورشیدی متصل به شبکه SMA آلمان می‌باشد.

در نوع منفصل از شبکه، اینورتر برق ذخیره شده در باتری را از ۱۲ ولت مستقیم به ۲۲۰ ولت متناوب تبدیل می‌کند تا مناسب برای استفاده در وسایل برقی خانه شود.

اینورترها هرچه قدر شکل تبدیلشان سینوسی تر باشد، بهتر خواهند بود.

این اینورترها مانند اینورتر متصل از شبکه نیستند زیرا برق یکنواخت باتری را تبدیل خواهند کرد.

دو مدل اینورتر سینوسی کامل معروف و مناسب اینورترهای شرکت EP Solar و Cotek می‌باشند.

برای انتخاب اینورتر دو پارامتر بسیار مهم را باید در نظر گرفت:

ولتاژ ورودی به اینورتر و توان خروجی از اینورتر

ولتاژ ورودی به اینورتر منفصل از شبکه مربوط به ولتاژ باتری و در نوع متصل به شبکه مربوط به ولتاژ پنل است.

توان خروجی از اینورتر هم مربوط است به حداکثر توانی که سیستم برای آن طراحی شده است.

این توان برای سیستم‌های منفصل معمولا در اینورترها از ۲۰۰ وات تا ۳۰۰۰ وات می‌باشد.

در جدول زیر مشخصات فنی چند اینورتر شرکت EP Solar نمایش داده شده است.

شارژ کنترلر:

شارژ کنترلر وظیفه شارژ باتری ها را از منبع پنل خورشیدی بر عهده دارد.

در حقیقت شارژ کنترلر همان شارژر باتری است اما شارژ کنترلر خورشیدی غیر از اینکه باید الگوی شارژ یک باتری را رعایت نماید.

( شایان ذکر است که شارژ کنترلر باتری سرب اسیدی با باتری لیتیمی متفاوت است و این به دلیل تفاوت الگوی شارژ شدن این دو باتری است) باید خود را با توان متغیر یک پنل خورشیدی نیز وفق دهد.

از این منظر شارژ کنترلر خورشیدی نیز نسبت به یک شارژ کنترلر معمولی گرانتر است.

برای انتخاب شارژ کنترلرها نیز باید دو پارامتر ولتاژ باتری و توان پنل را لحاظ  نمود.

چند مدل مناسب شارژ کنترلر خورشیدی عبارتند از EP Solar، Carspa و Phocos می‌باشند.

شارژ کنترلرها انواع مختلفی بر اساس ولتاژ ( معمولا ورودی ۱۲ یا ۲۴ ولت مستقیم) و توان  یا جریان خروجی  ( از ۵ آمپر تا ۴۰ آمپر) دارند اما به طور کلی می‌توان آنها را به دو دسته PWM و MPPT تقسیم نمود.

در مدل MPPT شارژ کنترلر با اتخاذ الگویی همیشه با تغییر در ولتاژ و جریان تولید شده از پنل خورشیدی، در توان ماکزیموم کار خواهد کرد.

بنابراین مدل MPPT گرانتر از مدل PWM می باشد.

در جدول زیر مشخصات فنی چند شارژ کنترلر نمایش داده شده است.

باتری: آخرین جز یک سامانه خورشیدی منفصل از شبکه، منبع ذخیره سازی توان تولیدی توسط پنل خورشیدی است که همان باتری‌های قابل شارژ می‌باشد.

باتری مناسب سیستم خورشیدی به دو نوع لیتیمی و سرب اسیدی تقسیم می‌شوند.

البته برای یک سامانه خورشیدی مورد نیاز یک خانه از باتری‌های اسیدی استفاده می‌شود.

باتری‌های اسیدی متداول در حال حاضر از نوع ژله‌ای می‌باشند.

جدول زیر نشان دهنده طول عمر قطعات مورد استفاده می‌باشد.

محاسبه هزینه تامین برق خانه با استفاده از  سیستم خورشیدی

محاسبه مقدار توان سلولهای خورشیدی است با توجه به محل جغرافیایی که قرار است پنل های فتوولتاییک در آن محل نصب شوند از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.

چراکه در موقعیت های جغرافیایی مختلف پارامترهایی همچون:

زاویه تابش آفتاب،

متوسط تابش روزانه آفتاب،

مقدار ابری بودن روزها در طول سال

و سایر عوامل جوی و محیطی تاثیر زیادی بر طراحی پانل ها از لحاظ ظرفیتی خواهد داشت.

مهمترین پارامتری که در شرایط جغرافیایی مختلف  بر روی ظرفیت پانل ها تاثیر می‌گذارد متوسط تابش روزانه آفتاب در یک منطقه بر حسب ساعت است.

خوشبختانه از این لحاظ ایران کشوری است که بیشتر روزهای سال را آفتابی می‌گذراند و متوسط سالانه روزهای آفتابی در ایران به خصوص مناطق مرکزی بسیار بالاست.

برای محاسبه توان مورد نیاز ابتدا باید میزان مصرف انرژی خانه را بدست آورد.

این میزان بر روی قبوض برق درج شده است و هر کاربر می‌تواند از طریق قبض برق خود میانگین مصرف ماهانه خود را بدست آورد.

اما به طور میانگین برای یک خانه ۹۰ متری این مقدار به طور متوسط سالانه در حدود ۱۶۵ کیلووات ساعت در ماه یا به عبارتی در حدود ۵/۵ کیلووات ساعت در روز می‌باشد.

البته در روزهای تابستان که کولر روشن خواهد شد این مقدار بیشتر می‌شود و نوع کولر آبی یا گازی توان متفاوتی را مصرف می‌کنند.

حال اگر کاربری بخواهد از نیروی خورشیدی برای خانه خود استفاده نماید با توجه به لوازم برقی می بایست توان مصرفی روزانه خود را بدست آورد.

در ادامه جدولی توان مصرفی وسایل برقی معمول در یک خانه ۹۰ متری آورده شده است.

 

موارد ذکر شده نیازهای اصلی در یک ویلا یا خانه می‌باشند و به طور تقریبی محاسبه شده است.

برای برآورد هزینه سامانه خورشیدی مورد نیاز این خانه بر اساس ۳۸۰۰ وات ساعت به شرح ذیل عمل می‌شود:

طبق داده های تجربی بدست آمده از یک نیروگاه خورشیدی در تهران یک پنل خورشیدی ۲۵۰ واتی می‌تواند بین ۱۲۰۰ تا ۹۵۰ وات ساعت در روز برق تولید نماید.

بنابراین برای اینکه بتوان حداقل برق مورد نیاز یک خانه را تامین نمود باید از ۴ پنل خورشیدی ۲۵۰ واتی یا به عبارتی یک کیلووات پنل استفاده نمود.

در این حالت در روز تقریبا بین ۳۸۰۰ تا ۴۸۰۰ وات ساعت برق تولید خواهد شد.

برای شارژ کردن این برق در باتری نیاز به شارژ کنترلر مدل ۱۲ ولت – ۴۰ آمپر می‌باشد.

همچنین برای تبدیل برق ۱۲ ولتی به ۲۲۰ ولت متناوب نیاز به اینورتر یک کیلوواتی است.

میزان باتری مورد نیاز برای ذخیره شدن این میزان انرژی در باتری ۱۲ ولتی، نیاز به باتری با ظرفیت ۴۰۰ آمپر ساعت است.

بنابراین می‌توان از ۴ باتری ۱۰۰ آمپر ساعتی استفاده نمود.

در جدول زیر قیمت تجهیزات خورشیدی یک کیلووات مورد نیاز برای یک خانه ۹۰ متری برآورد شده است.

(برای مشاهده ی تصاویر در اندازه بزرگ روی انها کلیک کنید)

همچنین با توجه به شرایط ممکن است نیاز باشد تا پنل‌ها بر روی استندهای فلزی قرار بگیرند.

قیمت این استندها برای چهار عدد پنل ۲۵۰ واتی تقریبا ۵۰۰۰۰۰ تومان می‌شود.

هزینه نصب سیستم نیز توسط یک شرکت تقریبا ۱۰ درصد قیمت سامانه می‌شود.

که تقریبا برابر ۷۰۰ تا ۸۰۰ هزار تومان خواهدبود.

منابع : برق نیوز   —  رویای انرژی پاک

 

در حال حاضر بیشترین میزان تولید انرژی در جهان از سوزاندن سوختهای فسیلی تولید می شود. منابع سوختهای فسیلی در جهان محدود بوده و پس از مصرف قابلیت جایگزینی ندارند. این در حالیست که آب، باد و خورشید منابع نامحدودی هستند که چنانچه از آنها برای تولید انرژی استفاده شود همواره در دسترس بوده و می توان از آنها در جهت تولید انرژی سود برد. هریک از این منابع نیازمند تکنولوژی هائی جهت استحصال انرژی هستند. تبدیل انرژی جنبشی یا حرارتی به انرژی الکتریکی، اساس کلیه این تکنولوژی هااست. در سالهای اخیر رونداستفاده از انرژی های تجدید پذیر در جهان افزایش یافته است.

گستره وسیع کشورمان و تابش نور خورشید،ایران را در زمره یکی از کشورهای دارای پتانسیل مناسب برای تولید برق از این منبع قرارمی دهد. در عین حال، نیروگاه‌های برقابی کوچک قابلیت آن را دارند تا در مسیر رودخانه های کوچک، آبشارها و مسیرهای انتقال آب احداث شده و از برق آنها در محدوده محلی و ملی مورد استفاده قرارگیرد. این نیروگاه ها بدون مصرف آب و صرفا با استفاده از پتانسیل اختلاف ارتفاع یا سرعت جریان آب ، برق تولید می کنند.

اما آنچه که در این میان اهمیت دارد محدودیتهای سرمایه ای موجود برای گسترش هریک از انواع انرژی های تجدید پذیر است. این امر، سیاستگذاران را ناگزیر می سازد تا در شرایط برابر توسعه هریک ازاین تکنولوژیها، با توجه به مسائل فنی و اقتصادی، اولویت هریک آنها را مشخص سازند.

لازم به ذکر است که ظرفیتهای نصب نیروگاه های خورشیدی در کشور محدود بوده و بزرگترین نیروگاه نصب شده در ایران یک واحد ۵۰۰کیلوواتی است. این در حالیست که اصولا این ظرفیت در اندازه های نیروگاه های بسیار کوچک برقابی می باشد لذا جهت امکان پذیری مقایسه نیروگاه های خورشیدی با نیروگاه های برقابی، فرض شده در آینده امکان توسعه نیروگاه ها ی خورشیدی با ظرفیت بیشتر(تا ۱۵مگاوات) در کشور میسر باشد.

سهم تولید نیروگاه های خورشیدی و برقابی در جهان :

بر اساس آمارهای بانک جهانی، کل تولید برق جهان در سال ۲۰۱۲ حدود ۲۱۰۱۶ تراواتساعت بوده، که ۶۷ درصد آن از طریق سوخت‌های فسیلی، ۲۳ درصد از طریق منابع تجدیدپذیر و ۱۱ درصد از طریق انرژی هسته‌ای تامین می‌شود (جدول ۱).

چنانچه ملاحظه می‌شود نیروگاه‌های برقابی به عنوان مهم‌ترین منبع تجدیدپذیر تولید برق، حدود ۴/۱۶% از کل ظرقیت تولید برق جهان را به خود اختصاص داده است. این در حالیست که نیروگاه های خورشیدی کمتر از ۱% از این ظرفیت را شامل میشوند.

سهم تولید نیروگاه های خورشیدی و برقابی در ایران :

بر اساس آخرین آمارهای ارائه شده در منابع رسمی وزارت نیرو (آمارنامه تفصیلی برق) از حدود ۱۱۰۰۰ مگاوات ظرفیت انرژی تجدیدپذیر کشور (۱۰۹۴۸مگاوات) تنها ۱۶۳ مگاوات به انواع انرژی خورشیدی، بادی و زمین گرمائی اختصاص دارد که از این میان سهم نیروگاه های خورشیدی کمتر از ۱ مگاوات است.از ظرفیت انرژی های تجدید پذبر کشور در حدود ۹۹%به نیروگاه های برقابی (۱۰۷۸۵ مگاوات) اختصاص دارد.

با توجه به مساحت کشور ایران و جغرافیای آن در جهان، منابع انرژی خورشیدی به وفور قابل دسترس است. به گفته متخصصان این فن، ایران با وجود ۳۰۰ روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش ۵ کیلووات ساعت بر متر مربع در روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است. اما عدم توجه لازم به انرژی های تجدید پذیر در کشور، میزان سرمایه گذاری مورد نیاز جهت توسعه پیچدیگی های نسبی فنی آن در کنار راندمان نسبتا پائین تولید سبب شده است که تا کنون از این پتانسیل به خوبی استفاده نگردد.

راندمان:

راندمان، یکی از فاکتورهای بسیار مهمِ فنی است که به تبع نوع تکنولوژی و منبع تولید انرژی به کارگرفته شده در نیروگاه‌ها، متفاوت می‌باشد. در سطح تکنولوژ‌ی‌های موجود، نیروگاه‌های برقابی بین سایر انواع مولدهای برق، اعم از تجدیدپذیر و غیرتجدیدپذیر، از بالاترین راندمان برخوردارهستند. جدول (۲) اطلاعات مربوط به راندمان انواع نیروگاه‌ها را در کنار نیروگاه‌های برقابی نشان می‌دهد.

همانطور که مشاهده میشود، میزان راندمان نیروگاه های خورشیدی بسیار پایین تر از راندمان نیروگاه برقابی است. در حالیکه راندمان نیروگاه خورشیدی در بهترین شرایط ۲۳%است، کمترین مقدار راندمان یک نیروگاه برقابی،۸۰ درصد است.

میزان تولید به ازای هرکیلووات ظرفیت نصب

میزان تولید برق در نیروگاه های تجدیدپذیر، بستگی زیادی به مکان جغرافیایی آنها دارد. که این امر می تواند در محاسبات مربوط به هزینه تمام شده آنها تاثیر زیادی داشته باشد. مدت و شدت تابش خورشید در مناطق مختلف متفاوت بوده و این امر می تواند در میزان تولید برق این سیستم ها موثر باشد. جدول زیر میزان تولید سالانه ۱ kw پنل خورشیدی را در مناطق مختلف جهان و ایران نشان میدهد.

با بررسی اطلاعات موجود در خصوص نیروگاه های برقابی متوسط و کوچک مطالعه شده در کشور (۱۱۲ مورد)، میزان تولید برق به میزان یک کیلووات ظرفیت نصب محاسبه شده است. بر این اساس متوسط تولید برق در این نیروگاه ها در سال برابر با ۵۶۰۰کیلووات ساعت میباشد. بدین ترتیب مشاهده میشود. که با توجه به راندمان بالای نیروگاه های برقابی، میزان تولید این نیروگاه ها به ازا هرکیلووات ظرفیت نصب ، بیش از ۵/۳برابر نیروگاه های خورشیدی است.

هزینه‌های سرمایه گذاری اولیه و نگهداری و بهره برداری

با توجه به دامنه ظرفیتهای مورد بررسی ، براساس اطلاعات موجود و بر اساس قیمتهای پایه ۲۰۱۳، دامنه هزینه های سرمایه گذاری سیستم های خورشیدی از حداقل ۱۴۰۰ تا حداکثر۱۹۰۰ دلار به ازا هرکیلووات ظرفیت نصب متغیر است. این مقدار در نیروگاه های برقابی حداقل ۷۰۰ دلار و حداکثر۱۷۰۰ دلار به ازا هرکیلووات ظرفیت نصب است. بدین ترتیب متوسط هزینه های سرمایه گذاری نیروگاه های خورشیدی درحدود ۱۶۵۰دلار و متوسط هزینه های سرمایه گذاری نیروگاه های برقابی ۱۲۵۰دلار به ازا هر کیلووات ظرفیت نصب خواهد بود.

هزینه های بهره برداری نگهداری سالانه سیستم های خورشیدی سالانه ۳۲ دلار به ازا هرکیلووات ظرفیت نصب و این مقدار برای نیروگاه های برقابی ۵/۱۲دلار است.

هزینه تمام شده هرکیلوات ساعت برق تولیدی

به منظور مقایسه هزینه تمام شده هرکیلو وات ساعت انرژی تولیدی این دو نوع نیروگاه؛ مطابق روشهای بین المللی از روش هزینه یکنواخت(Levelized Cost) استفاده شده است. این روش صرفا جهت مقایسه های تکنولوژی ها کاریرد داشته و ملاک خوبی برای تعرفه گذاری نیست. بر این اساس، با توجه به هزینه های سرمایه گذاری اولیه و بهره برداری این دو نوع نیروگاه، نرخ بهره ۷%[۱] و میزان تولید یک کیلووات ظرفیت نصب هریک از این نیروگاه ها این هزینه محاسبه شده است. جدول ۵ نتایج بدست آمده را در کنار محاسبات انجام شده در مطالعات مشابه نشان می دهد.

جمع بندی و نتیجه گیری

این مقاله به میزان راندمان برق خورشیدی و مقایسه تولید انرژی خورشیدی و برقابی پرداخته است. نتایج بررسی نشان می دهد اگرچه منابع انرژی خورشیدی بسیار مهیاتر از منابع انرژی برقابی میباشد. اما به سبب مسائل فنی و هزینه تمام شده کمتر، تکنولوژی نیروگاه های برقابی کوچک نسبت به انرژی خورشیدی با اختلاف بسیار زیاد اولویت دارد.

پست پیش ساخته کامپکت توزیع:

مزایا:
این پست ها به دلیل استفاده از تجهیزات کامپکت در ابعاد کوچکترساخته می شوند ودرمناطق شهری که محدودیت فضا وجود دارد نقش خودرا به خوبی نشان می دهند همچنین بدلیل آماده کردن این مجموعه از پیش  میتوان درفوریتهای شهری ازآنها استفاده کرد ومنطقه مورد نظررا برق دارنمود.

تائیدیه و استاندارد های استفاده شده :
در ساخت پست های کامپکت از ترانسفورماتور، تابلو های فشار متوسط و ضعیف استفاده می شود که هر کدام از این تجهیزات جدا گانه دارای تائیدهای لازم از مراکز معتبر داخلی و خارجی می باشند.
– ساخت پست                           IEC 1330, 60275,61330
– ترانسفورماتور                                          ۷۶,۷۲۶ IEC
– تابلو IEC 256,129,62271                                   Mv
– تابلو IEC 439                                                    Lv

طراحی ، ساخت ، چیدمان و طر حهای خاص :
پستهای طراحی شده بر اساس موقعیت نصب و طرح الکتریکی مورد درخواست از نظر طراحی و ساخت متفاوت می باشند.
ابعاد پستهای که دارای چیدمان شکل زیر می باشند و در ساخت آنها از ترانسفورماتور روغنی استفاده شده است.

ویژگی های پست کمپکت :
– طراحی اتاق پست بگونه ای میباشد که تهویه پست به طورطبیعی انجام پذیرد
– دارای روشنایی و تهویه کنترل شده با ترموستات مناسب می باشد
– اتصالات الکتریکی بین تابلوها و ترانسفورماتور به وسیله کابلهای مناسب انجام می گیرد.
– اتصالات الکتریکی بین تابلوها و ترانسفورماتور به وسیله کابلهای مناسب انجام می گیرد.
– پست روی سطح زمین و بر روی فوندانسیون نصب می شود.
– دارای دریچه ورود به زیر زمین پست از داخل.
– قسمت های LV , MV و Transformer از هم مجزا می باشند.
– استفاده از ورق ۲٫۵ در ساخت بدنه.
– رنگ الکترواستاتیک / کوره ای می باشد.
– درجه حفاظت IP32 می باشد.

مشخصات تابلوی MV :
RMU                            type
عایق کلیدها                         SF6
محدوده ولتاژ            kv 24,12,36
جریان نامی                       ۶۳۰A
بدون نیاز به نگهداری.

مشخصات ترانسفورماتور:
– مشخصات الکتریکی ترانسفورماتور مطابق با طرح
– ترانسفورماتورهای قابل استفاده درپست عبارتنداز ۲۰۰،۳۱۵،۴۰۰،۶۳۰،۸۰۰
– محدوده ولتاژ KV 36،۲۴،۱۲
– نوع ترانسفورماتور روغنی / خشک