خطرات خاص ناشی از وجود گرادیان ولتاژ در اطراف الکترود

484- خطرات خاص ناشی از وجود گرادیان ولتاژ در اطراف الکترود

       مسایل مهم دیگری نیز در ارتباط با گرادیان ولتاژ وجود دارند که لازم است به انها توجه خاص شود. حالتی را در نظر بگیریم که یک الکترود یا جسم فلزی دیگری در حوزه ولتاژ الکترودی قرار داشته باشد که دچار اتصال کوتاه بوده و از ان جریانهای بزرگ در حال عبور به زمین می باشند.باید توجه شود که نقطه مقایسه ما از نظر ولتاژ طبق تعریفها و مطالبی که در بخش 401 گفته شده است، همان “جرم کلی زمین” است. بدیهی است که قبل از وقوع اتصال کوتاه، ولتاژی بین الکترود “سالم” و کلیه تاسیساتی متصل به آن و جرم کلی زمین وجود نداشت اما اینک بدلیل عبور جریان از الکترود”سانحه” دیده در اطراف آن حوزه ولتاژ بوجود آمده است و ولتاژ الکترود “سالم” نسبت به “جرم کلی زمین” بالا می رود که مقدار آن را می توان با داشتن گرادیان ولتاژ”الکترود” سانحه” دیده بدست آورد.

در بعضی موارد، قرار گرفتن یک الکترود، مانند یکی از الکترودهای زمین سیستم انتقال داده ها، در حوزه الکترود دیگری، مانند الکترود اتصال زمین سیستم فشار قوی یا سیستم انتقال بارهای صاعقه به زمین برای سیستم داده پردازی فاجعه آفرین است.برای جلوگیری از وقوع چنین پیش آمدهایی لازم است در درجه اول محل الکترودهای مختلف و همبندی آنها را با دقت انتخاب کرد و با در نظر گرفتن این اصل که در ساختمانهای مستقر در کنار هم رعایت فواصل مجاز ممکن نبوده و کنترل بر عملیات همسایگان ممکن نیست، لازم است سیستمهای داده پردازی را با چاره اندیشیهای دیگری، مانند پیش بینی صاعقه گیریهای کابلهای ورودی و جرقه گیرهای تغذیه لوازم داده پردازی، از خطرات اضافه ولتاز حفاظت نمود.

49- اندازه گیری مقاومت الکترود زمین و مقاومت مخصوص خاک

490- کلیات

       روشهایی که برای اندازه گیری مقاومت الکترود زمین و مقاومت ویژه خاک ارائه شده اند در سراسر دنیا اساس این گونه اندازه گیریها است. انواع دستگاههای مخصوص این کار نیز ساخته شده اند که اساس کار انها کمابیش همان است که در اینجا کفته خواهد شد. گر چه انواع لوازم اندازه گیری تفاوتهایی به هم دارند اما هدف ما بحث درباره اصول است.

لازم است توجه شود که نقش” جرم کلی زمین” در این مورد نیز منحصر به فرد است.

از دو نوع اندازه گیری گفته شده در اینجا،اندازه گیری مقاومت ویژه خاک قبل از شروع احداث الکترود با هدف تصمیم گیری درباره مشخصات ان انجام می شود و اندازه گیری مقاومت الکترود که پس از پایان احداث الکترود انجام می شود بسیار مهم بوده و اگر بدون ایراد و اشتباه انجام شود، همان چیزی است که ایمنی افراد، سلامت دستگاهها و صحت کار آنها بستگی به مقدار آن خواهد داشت.

در واقع اندازه گیری مقاومت زمین، امتحانی است که بعد از مدتها فکر و اندازه گیری اولیه و تصمیم گیریهای مبتنی بر داده های محلی و تجربه دیگران، پس داده می شود.

– اندازه گیری مقاومت الکترود زمین

491-1 اساس کار

      اندازه گیری مقاومت یک الکترود زمین، بر اساس رابطه اصلی بین اختلاف پتانسیل در دو سر یک مقاومت و شدت جریانی که از آن عبور می کند استوار است. بدین معنی که شدت جریانی را بکمک یک الکترود کمکی از الکترود مورد آزمون عبور داده و مقدار آن را اندازه گیری می کنند (I) و در همان حال ولتاژ دو سر الکترود مورد آزمون را بکمک یک الکترود کمکی دیگر اندازه گیری می کنند (U) و از تقسیم این دو بر یکدیگر، مقدار مقاومت مطلوب به دست می آید.

                                                                             R =

شرح آزمون در زیر باز گو شده است.

491-2- آماده سازی

        در شکل 491-1 فرض می شود T الکترودی است که اندازه گیری مقاومت آن مورد نظر است. برای انجام کار به این لوازم احتیاج خواهد بود:

  • دو عدد الکترود کمکی، مناسب برای کوبیدن در انواع زمین، از لوله فولادی یا میله فولادی:
  • هر یک به طول 30، تا 1 متر؛
  • یک عدد الکترود بنام الکترود کمکی جریان- الکترود ؛
  • یک عدد الکترود کمکی بنام الکترود کمکی ولتاژ – الکترود ؛
  • یک عدد آمپر متر با مقیاس اندازه گیری مناسب
  • یک عدد مقاومت متغیر (رئوستا) با اوتوترانسفورماتور با توان مناسب برای تنظیم شدت جریان در حد مطلوب
  • یک عدد ولتمتر دقیق برای 220 ولت متناوب، با مقاومت داخلی 100 اهم بر ولت یا حداقل 20 کیلو اهم برای 220 ولت (برای دقت 5 در صد اگر مقاومت الکترود ولتاژ 1000 اهم باشد)
  • یک عدد منبع ولتاژ متناوب با توان مناسب که می تواند یکی از موارد زیر باشد:
  • ژنراتور دستی ولتاژ متناوب (مشابه (Megger) ؛
  • تراسفورماتور جداکننده (در صورت استفاده از شبکه بعنوان منبع تغذیه معمولا با نسبت 1/1)؛
  • زنراتور استاتیک ولتاژ متناوب (معمولاً موج مربع) با استفاده از باتری به عنوان منبع اولیه انرژی.
  • مقداری سیم مسی با مقطع کافی (5، 2 یا 4 میلیمتر مربع) از نوع قابل انعطاف با عایقبندی خوب و مجهز به ترمینالهای پیچی با کتتاکتهای قابل اطمینان برای تکمیل مدار مطابق شکل.

یاد اوری- دیده می شود که از دو نوع منبع ولتاژ که آشناترند یعنی ولتاژ شبکه فشار ضعیف (بدون استفاده از تراسفورماتور جداکننده) و ولتاژ جریان مستقیم (باتری معمولی) جزو منابع مطلوب اسمی برده نشده است. زیرا هر یک دارای اشکالاتی هستند که بهنر است از آنها استفاده نشود:

  • ولتاژ شبکه : نظر بر اینکه یک نقطه از شبکه (خنثا) در منبع (پست – ژنراتور) به زمین وصل است تامین ایمنی در اطراف الکترودی که هنگام اندازه گیری به فاز وصل خواهد شد (برای مثال الکترود مخصوصاً اگر از نظرها دور باشد. بعلت وجود گرادیان ولتاژ، مشکل خواهد بود) . بنابراین بدون تراسفورماتور جداکننده، استفاده از ولتاز شبکه توصیه نمی شود. اگر در بعضی موارد به ناچار از این روش یعنی مستقیماً از ولتاژ شبکه به عنوان منبع استفاده شود، اندازه گیریها باید با گماردن ناظران متعدد در محلهای  محفوظ در اطراف الکترود”فاز” (برای جلوگیری از ورود افراد ناوارد به”محوطه” گرادیان ولتاژ) و در کوتاه ترین زمان ممکن انجام شوند. آمپر متر هم باید در هادی متصل به الکترود خنثا وصل شود.
  • ولتاز جریان مستقیم: یاد آوری می نماید که یکی از خواص زمین این است که با جذب رطوبت و با وجود انواع املاک در خاک، تبدیل به الکترولیت می شود و در حالتی که از آن جریان مستقیم عبور کند مواد شیمیایی موجود در این الکترولیت یونیزه شده و یونهای مثبت بسمت قطب منفی و یونهای منفی بسمت قطب مثبت به حرکت در می آیند. یکی از محصولات مواد اسیدی و بازی تجزیه شونده هیدروژن است که حبابهای بسیار ریز آن در اطراف الکترود جمع می شوند و لایه ای عایق ایجاد می کنند که مانع انجام صحیح اندازه گیری می شود. اگر در بعضی موارد به ناچار از این روش استفاده شود، اندازه گیریهای باید در کوتاه ترین زمان ممکن و دوباره بترتیب زیر انجام شوند:

پس از آماده کردن مقدمات، جریان برای لحظه ای کوتاه برقرار و قرائت انجام شود. سپس قطبهای منبع تغذیه با یکدیگر تعویض و جریان دوباره برای مدتی کوتاه برقرار و یک قرائت دیگر در این حالت انجام شود.میانگین دو قرائت، بشرطی که خیلی نزدیک به هم باشند قابل قبول خواهد بود و در غیر این صورت، یعنی وجود تفاوت زیاد، نتیجه آزمون قابل قبول نخواهد بود. اگر سطح الکترودی که به آن دو وصل می شود خیلی بزرگتر از کاتر باشد، مسئله پلاریزاسیون تا حد بسیار زیادی حل شده و آزمون با دقت بیشتر انجام خواهد شد.

شکل 491-1 نحوه اندازه گیری مقاومت الکترود زمین