فصل ششم _ حفاظت در برابر برقگرفتگی

فصل ششم

حفاظت در برابر برقگرفتگی

پیوست 1- بحثی توجیهی درباره اجزای تشکیل دهنده زمین و نقش آنها در برقگرفتگی

  

6P1-0- کلیات

    آشنایی با وضعیتی که هنگام قرار گفتن بدن انسان در مدار برقگرفتگی پیش می آید و مطالعه آن، بسیار مهم است زیرا همین مسایل عوامل عمده در سازماندهی سیستمهای برقی وو روشهای حفاظتی می باشند. شکل 6P11 ، طرحواره وضعیتی را نشان می دهد که آماده ایجاد برقگرفتگی برای فردی است که در محیط ایستاده است. در این شکل، فردی نشان داده شده است که با هیچ یک از اجزای سیستم برقی در تماس نیست با این وجود مقاومتهای نشان داده شده در شکل، حاضر می باشند. مقاومتها و ولتاژهای نشان داده شده طبق IEC  می باشند.

شکل 6P1-1 وضعیت فیزیکی در قبل از بروز برقگرفتگی- ساختار مقاومتها

در این پیوست برقگرفتگی در 4 حالت و به قرار زیر مورد بررسی قرار گرفته است:

دو حالت مربوط به “تماس مستقیم” و دو حالت دیگر مربوط به “تماس غیر مستقیم” است.

در دو حالت مربوط به “تماس مستقیم” ، از یک طرف انسان با یک هادی برقدار به صورت”مستقیم” در تماس است و از طرف دیگر،

حالت 1- انسان با سطح زمین در تماس است (سیستم سالم است.6P1-2).

حالت 2- انسان با هادی بیگانه در تماس است(سیستم سالم است6P1-2).

در دو حالت مربوط به “تماس غیر مستقیم”، از یک طرف انسان با یک بدنه هادی برقدار شده به صورت “غیر مستقیم” در تماس است و بدنه هادی خود از طریق هادی حفاظتی (PE) به منبع نیرو وصل است. بنابراین ولتاژهای 6P14 چه انسان در تماس باشد چه نباشد، بر خلاف شکل 6P1-2 ، وجود دارند.

حالت 3- انسان با سطح زمین در تمماس است (سیستم سالم نیست 6P1-3).

حالت 4- انسان با هادی بیگانه در تماس است (سیستم سالم نیست 6P1-3).

 

در مورد حالتهای 1و2، برای توجیه اتفاقاتی که ممکن است بروز کنند، توصیه می شود شکلهای فصل سوم مخصوصاً 321-2 و 321-3 به دقت مطالعه شوند. در هر یک از این شکلها طرحواره یک زنجیره از مداری که جریان برق زدگی از آن عبور می کند نشان داده شده است.

در مورد حالتهای 3و4 ، با وارد شدن امپدانس بدن فرد به صورت موازی با مداری که به زمین وصل است،(شکل 6P1-3) ممکن است در مقدار ولتاژهای تغییراتی پیدا شوند اما در شرایط عادی تفاوت زیادی بین دو حالت وجود نخواهد داشت زیرا مقاومت بدن، مقاومتهای کف و زمین یا بدنه هادی بیگانه و غیره بسیار بیشتر از مقاومت اتصال بدنه های سیستم با زمین است.

6P1-1- حالت 1 برقگرفتگی شامل هادی برقدار، انسان، زمین است

شکل 6P1-2- مسیر (A-B-C2-D)

-یک دست فرد با یک قسمت برقدار در تماس است.(نقطه A ،فاز L3)

-دست دوم فرد آزاد است و فقط از طریق یک یا هر دو پا با محیط زیست (کف) در تماس است. نقطه B

در شکل6P1-2 ، خلاصه حالتهای 1و2 برقگرفتگی در “تماس مستقیم” نشان داده شده اند.

شکل 6P1-2 برقگرفتگی در حالتهای “تماس مستقیم”

در این حالت سه امپدانس مشخص وجود خواهد داشت:

1-امپدانس بدن انسان( ( و ولتاژ دو سر این مقاومت که برابر Ue است و “ولتاژ تماس” نام دارد.

2-مقاومت مصالح بنایی، بین بدن انسان (پاها) از کف تا هادیهای بیگانه ساختمان برابر Rs است و ولتاژ دو سر این مقاومت برابر است با Us.

3-مقاومت مصالح بنایی و خاک طبیعی بین هادیهای بیگانه تا شینه فرضی”جرم کلی زمین”. این مقاومت RA  نامیده می شود و در بحث سیستمهای الکتریکی از آن فراوان استفاده می شود و ولتاژ دو سر این مقاومت برابر است با UA.

امپدانس کل بین دو نقطه مدار که از زنجیره این سه امپدانس تشکیل می شود عبارت خواهد بود از:

و که ولتاژ اتصالی نامیده می شود، با افت ولتاژ روی هر سه این امپدانسها بصورت زیر خواهد بود:                                               

6P1-2 حالت 2 مدار برقگرفتگی شامل هادی برقدار- انسان- هادی بیگانه است.

شکل 6P1-2- مسیر (A-C1-C2-D)

– یک دست فرد با یک قسمت برقدار در تماس است.(نقطهA، فاز L3)

– دست دوم فرد بر خلاف حالت قبل آزاد نیست بلکه با یک هادی بیگانه (لوله فلزی) در تماس است.(نقطه B)

در این حالت فقط دو امپدانس وجود دارند، زیرا امپدانس  با هادی بیگانه دور زده می شود و از مسیر خارج می گردد:

1-امپدانس بدن انسان  و ولتاژ دو سر این امپدانس که برابر  است با نام “حداکثر ولتاژ تماس” شناخته می شود.

2-مقاومت مصالح بنایی و خاک طبیعی بین هادیهای بیگانه تا شینه فرضی”جرم کلی زمین”. این مقاومت  نامیده می شود و در بحث سیستمهای الکتریکی از آن فراوان استفاده می شود و ولتاژ دو سر این مقاومت برابر است با .

امپدانس کل بین دو نقطه مدار که از زنجیره این دو امپدانس تشکیل می شود عبارت خواهد بود از :

6P1– 3 مدار برقگرفتگی شامل بدنه هادی برقدار شده- انسان- زمین است.

شکل 6P1-3- مسیر (A-B-C2-D)

  • یک دست فرد با یک قسمت برقدار در تماس است.(نقطه A ، فاز L3 از طریق بدنه).
  • دست دوم فرد آزاد است و فقط از طریق یک یا هر دو پا با محیط زیست(کف) در تماس است (نقطه B)

در این حالت مانندحالت، 1 سه امپدانس وجود دارند:

یاد آوری1- تفاوتی که بین حالت 1 و حالت 3 وجود دارد این است که حتی اگر انسان با بدنه هادی برقدار شده تماس نداشته باشد، به علت وجود هادی حفاظتی PE و وصل بودن آن به زمین، ولتاژهای  وجود دارند (شکل 6P1 -4). با وارد شدن امپدانس بدن در زنجیره ای به موازات زنجیره A-B-C2-D ، که شامل امپدانسهای خطوط توزیع و تراسفورماتور است، ممکن است تغییراتی در ولتاژها به وجود آید، ولی به علت بالا بودن امپدانس بدن و دیگر امپدانسهای سری با آن نسبت به امپدانس خطوط و غیره، این تغییرات ناچیز است.

یادآوری 1- برای بررسی بهتر مطالب توصیه می شود شکلهای 341-1 و 341-2 مطالعه شوند.

شکل 6P1 -3 برقگرفتگی در حالتهای “تماس غیر مستقیم”