شرایط استفاده از یک یا دو اتصال زمین در پستهای تراسفورماتور

2P2-2- شرایط استفاده از یک یا دو اتصال زمین در پستهای تراسفورماتور
4P2-2-0- پیشگفتار
در این بخش، اتصال به زمین از دیدی متفاوت مورد بررسی قرار می گیرد.
در تاسیسات، هدف اصلی این است که با همبندی همه بدنه ها و اجزای ساختمانی تا جایی که ممکن است از بروز اختلاف پتانسیل جلوگیری شود. اما در پستهای تراسفورماتور که دو ولتاژ فشار قوی و ضعیف در کنار هم قرار دارند، مواردی پیش می آید که باید از 2 اتصال به زمین مختلف استفاده شود تا ایمنی برقرار بماند. قبل از شروع بحث اصلی، لازم است به چند نکته توجه شود:
(1) یک پست تراسفورماتور فضایی است که به آن ” فضای عملیاتی اختصاصی” گفته می شود. فضای عملیاتی اختصاصی فضایی است که در آن کارهای اختصاصی برقی انجام می شود و در نتیجه فقط ورود افراد کاردان و خبره به آنها آزاد است.
(2) در این فضاها هر دو ولتاژ فشار قوی(11-20- 33 کیلوولت) و فشار ضعیف (22/380 ولت) در کنار هم قرار دارند.
(3) فقط حالتی مورد توجه قرار می گیرد که در آن بین یکی از فازهای فشار قوی و بدنه هادی تابلوی فشار قوی یا تراسفورماتور، اتصال کوته ایجاد می شود. موارد دیگری هم ممکن است پیش ایند اما به علت نادر بودن آنها، مورد بحث قرار نمی گیرند.
(4) اگر در حالت بروز اتصال بین فاز و بدنه هادی در فشار قوی حوزه اثرآن محدود به فضای عملیاتی اختصاصی می بود، به دلیل محدود بودن دسترسی به آنها فقط برای پرسنل کاردان، رعایت مسایل کمتری برای ایمنی لازم می شد. اما اینگونه نیست و حوزه اثر این اتفاق تا دورترین نقطه شبکه توزیع فشار ضعیف و تاسیسات،ادامه دارد.
4P2 -2-1- حالت اول- پست تراسفورماتور با اتصال زمین مشترک برای فشار قوی و ضعیف بروز اتصالی بین فلز و بدنه در فشار قوی، در تاسیسات فشار ضعیف خطر برقگرفتگی می آفریند
در شکل 4P2- 3، طرحواره یک پست تراسفورماتور که دارای تنها یک الکترود اتصال به زمین است نشان داده شده است که همه بدنه های هادی و هادی خنثای فشار ضعیف را به زمین وصل می کند. اگر مقاومت این الکترود زمین “مشترک” نسبت به جرم کلی زمین R باشد و در صورت وقوع اتصالی بین یک هادی فاز با بدنه هادی در فشار قوی شدت جریان برابر خواهد بود با R.lm(ولت).
شکل 4ح2-3 طرحواره پست تراسفورماتور با یک الکترود زمین مشترک حفاظتی/ خنثا در سیستم TN یا TN-a

نظر به اینکه در سیستم TN که دارای یک اتصال به زمین در پست تراسفورماتوراست، بدنه های هادی تجهیزات فشار ضعیف از طریق یک هادی مشترک حفاظتی/خنثا (PEN) یا هادی حفاظتی (PE) به بدنه های هادی فشار قوی وصل می باشند، پتانسیل uf که پتانسیل اتصال کوتاه نامیده می شود برابر همین مقدار خواهد بود: uf=r.lm
این ولتاژی است که ممکن است هر فردی را که در هر نقطه ای از تاسیسات با یکی از بدنه هادی فشار ضعیف درتماس است دچار برقگرفتگی نماید. البته ولتاژ تماس Ue (ولتاژی که ایجاد برقگرفتگی میکند)،قدری کوچکتر ازUf خواهد بود: Uf > Ue 0 در شکلهای 4P2- 4 و 4P2-5 چند حالت خصوصی از حالتهای ممکن در تشکیل ولتاژ برقگرفتگی Ue نشان داده شده اند.
از طرف دیگر ولتاژ هر فاز فشار ضعیف نسبت به بدنه تراسفورماور (بدنه فشار قوی) یا U1 که قبل از وقوع اتصال کوتاه برابر U0 بود بعد از وقوع اتصال کوتاه در همان مقدار باقی می ماند:U1-U0
این بدان معنا است که ولتاژ اتصال کوتاه Uf ، علاوه بر ولتاژ عادی فشار ضعیف U0 ، بر عایقبندی فشار ضعیف در تابلوها و تجهیزات فشار ضعیف در پست تراسفورماتور تحمیل نخواهد شد زیرا بدنه تراسفورماتور و نقطه خنثای فشار ضعیف(N) به همدیگر وصل بوده و ولتاژآنها به یک اندازه بالا میرود.
4P2 – 4 برق گرفتگی در حالتهای خصوصی با اتصال زمین مشترک حفاظتی – خنثا در سیستم TN
شکل 4P2-5 برقگرفتگی در یک حالت خصوصی با اتصال زمین مشترک حفاظتی- خنثا در سیستم TN

4P2-2-2- حالت دوم پست تراسفورماتور با اتصال زمینهای منفرد برای فشار قوی و ضعیف بروزاتصالی بین فلز و بدنه در فشار وی، تجهیزات فشار ضعیف را در برابر شکست عایقبندی می گذارد.
در شکل 4P2-6 ، طرحواره یک پست تراسفورماتور که دارای دو الکترود اتصال زمین مستقل است نشان داده شده است (برای مفهوم “الکترود اتصال به زمین مستقل”، بند 2-401 را ببینید).
بدنه هادی تراسفورماتور به یک الکترود زمین (حفاظتی فشار قوی) و هادی خنثای فشار ضعیف همراه با بدنه های هادی فشار ضعیف به یک الکترود زمین دیگر (خنثای فشار ضعیف) که مستقل از اولی است وصل شده اند. اگر مقاومت الکترود زمین حفاظتی فشار قوی نسبت به جرم کلی زمین R باشد و شدت جریان اتصالی بین یک هادی فاز با بدنه هادی در فشار قوی برابر Im باشد، فقط ولتاژ بدنه هادی تراسفورماتور نسبت به جرم کلی زمین به اندازه R.Im (ولت) بالا خواهد رفت، در حالی که ولتاژ بدنه های هادی تاسیسات فشار ضعیف نسبت به زمین و ولتاژ هر فاز فشار ضعیف نسبت به بدنه ها در تاسیسات فشار ضعیف، هیچ تغییری نخواهد کرد. اما ولتاژ هر یک از فازهای فشار ضعیف نسبت به بدنه هادی تراسفورماتور به اندازه Uf=R.Im بالا خواهد رفت. یعنی ولتاژ U1 دیگر برابر U0 (قبل از اتصال کوتاه) نخواهد بود بلکه برابر U1=U0+R.Im خواهد شد.

شکل 4P2- 6 طرحواره پست تراسفورماتور باد و الکترود زمین حفاظتی و خنثا در سیستم TN یا TN-b