حفاظت اشخاص
يکی از مهمترين نکاتی که بايد در قسمت حفاظت الکتريکی به آن توجه شود، مسئله برق گرفتگی انسان است. در صورت اتصال يک سيم به بدنه هادی دستگاه اختلاف پتانسيل بين بدنه وزمين به وجود می آيد. حال اگر شخصی بدنه دستگاه را لمس کند بين محل تماس بدن اين شخص و زمين ولتاژی به وجود می آيد که چنانچه مقدار آن از 65 ولت بيشتر شود، برای او خطرناک خواهد بود. زيرا معمولا مقاومت بدن انسان بين 1300 اهم الی 3000 اهم می باشد و عبور جريان بيش از 50 ميلی آمپر از بدن انسان خطر مرگ در بردارد. در نتيجه می توان ولتاژی را برای انسان خطرناک است محاسبه کرد:
RM = مقاومت بدن انسان
IM=0.05A جريان خطرناک برای انسان
UB = ولتاژ خطرناک برای انسان
UB = RM.IM = 1300 * 0.05=65V
UE = RM.IM = 3000 * 0.05=150V Ω
حال با توجه به مطالب فوق به شرح سيستم هايی که انسان را در مقابل ولتاژهای بيش از 65 ولت محاظفت می کند می پردازيم به طور کلی اين سيستم ها عبارتند از:
(PE)(SL) الف- حفاظت به وسيله زمين يا سيستم ارت در حفاظت اشخاص
(MP) ب- حفاظت به وسيله سيم نول در حفاظت اشخاص
.(FI) ج- حفاظت به وسيله کليد خطای جريان در حفاظت اشخاص
د- حفاظت به وسيله عايق کردن .
ه- حفاظت به وسيله ولتاژ کم .
و- حفاظت به وسيله ترانسفورماتور ايزوله يا (يک به يک)
:(SL ) الف- حفاظت به وسيله سيم زمين يا سيستم ارت در حفاظت اشخاص
حفاظت اشخاص توسط زمين نوعی از حفاظت است که در آن قسمتهای هادی دستگاه که به شبکه تغذيه دستگاه ارتباط الکتريکی ندارند به وسيله سيم به زمين وصل می شوند تا موقعی که اتصال بدنه در دستگاه وجود نداشته باشد قسمتهای حفاظت شده با زمين هم ولتاژ بوده يا هستند. اگر اتصال بدنه در دستگاه به وجود ايد جريان از بدنه و دستگاه و سيم زمين جاری می شود واز طريق زمين مجددا به صفر اتصال ستاره ترا نسفورماتور شبکه وصل می شود و سيم نول نيز در شبکه های الکتريکی از نقطه صفراتصال ستاره ترانسفر ماتورهای شبکه گرفته می شود .پس در اين حالت فاز یکه به بدنه اتصال کرده است واز طريق سيم زمين به زمين وصل شده است مانند ان است که با نول اتصال کوتاه کرده باشد در نتيجه در کوتاهترين زمان ˛ زمان فيوز فازی که به بدنه دستگاه وصل شده باشد، در نتيجه در کوتاهترين زمان، زمان فيوز فازی که به بدنه دستگاه وصل شده است عمل کرده و موجب قطع ان فاز و از بين رفتن اتصال بدنه می شود . شکل رو برو طريقه استفاده از سيستم حفاظت زمين را برای مصرف کننده نشان می دهد :
برای ايجاد سيم زمين از روشهای مختلفی استفاده می شود. در منازل و ساختمانهای کوچک سيم زمين را می توانيم از شبکه اب و يا غلاف فلزی کابلهای شبکه زير زمينی برق گرفته و به وسيله يک رشته سيم مسی نمره (4) وارد تابلوی توزيع برق کنيم توجه داشته باشيم که برای وصل سيم زمين به لوله اب ويا غلاف فلزی کابل بايد محل اتصال را به وسيله بستهای فلزی کاملا محکم کرده وانرا قاع اندود نمود. همچنين سطح تماس سيم با لوله يا غلاف کابل بايد به اندازه کافی باشد . به عبارت ديگربهتر است سيم را لخت کرده چند چند دور به دور لوله يا غلاف پيچيده سپس انرا به وسيله بست فلزی يا لحيم کاری محکم اتصال دهيم. زيرا اتصال ضعيف و سطح تماس کم سيم زمين با لوله يا غلاف موجب پيدا شدن مقاومت بين زمين و سيم ارت می شود. در تا سيسات بزرگ مانند کارخانجات و کارگاههای صنعتی و اپارتما نها برای ايجاد سيم زمين و سيم ارت استفاده می شود.
چاه ارت را به سه روش
1-نوار فلزی 2- لوله 3- صفحه فلزی ايجاد می کنند .
1- نوع نوار ی :
در نوع نواری از تسمه های فولادی قلع اندود با ضخامت 3 ميلی متر با سطح مقطع 100 ميلی مترمربع و يا از سيم فولادی به هم تا بيده قلع اندود شده که حداقل قطر هر کدام از رشته ها 5 . 2 ميلی متر و سطع مقطع کل 95 ميلی متر مر بع و ضخامت ان2 ميليمتر و اگر سيم مسی تابيده شده باشد بايد دارای حداقل سطح مقطع 85 ميلی متر مربع باشد . اين تسمه بايد در عمق يک متری سطح زمين قرار گيرد و هر اندازه طول ان بيشتر باشد به همان نسبت مقاومت محدود زمين نيز کاهش می يابد. مقاومت محدود زمين برای تسمه های فلزی از رابطه زير بدست می ايد :
RE مقاومت محدود زمين =
RE= * 1.2P
P مقاومت مخصوص زمين =
عدد ثابت برای تسمه های فلزی = 1 .2
L = طول تسمه
بوده و برای محلهای مختلف به شرح Ω . m مقاومت مخصوص زمين بر حسب P که در اين رابطه
زيراست :
P=30Ω.m زمين های مردابی
P=100Ω.m زمين های زراعی
P=200Ω.m ماسه مرطوب
سنگريزه مرطوب
P=5 00Ω.m
P=1000Ω.m ماسه و سنگريزخشک
P= 3000Ω.m زمين سنگلاخ
P=10000Ω .m صخره
مثال )مطلوبست محاسبه طول يک تسمه برای ايجاد سيم ارت در صورتی که مقاومت محدود زمين حداکثر 5 . 3 اهم و زمين زراعی می باشد .
PE=3.5Ω L= 2.1ˣ P = 2.1 ˣ100 = 210 = 60m
RE 3.5 3.5
P=100Ω.m L=60m طول تسمه
L=?
در اين مثال با توجه به اينکه طول تسمه بسيار زياد است می توان ان را به شکل غربا لی يا حلقوی داخل زمين قرار داد .
2- نوع ميله ای :
برای ايجاد سيستم ارت از لوله هايی به قطر 1 تا 2 اينچ و به طول 1 تا 6 متر يا لوله های پروفيل قلع اندوه شده استفاده می شود . معمولا اين لوله ها به صورت عمودی در زمين قرار می گيرند .در مواردی که طول زياد باشد انها را به تکه های کوتاهتر تقسيم نموده وبه صورت موازی به يکديگر وصل می کنند
توجه داشته باشيم که در اين صورت حداقل فاصله لوله ها از يکديگر به اندازه طول يک لوله باشد . در اين روش مقاومت محدود ه زمين از رابطه زير به دست می ايد :
RE= 0.9 ˣP
L
مثال) مطلو بست طول لوله ای که بايد در يک زمين مردابی با مقاومت محدوده زمينΩ 10
RE=10Ω
قرار داده شود
P=30Ω .m L=0.9ˣ30=09ˣ30=27=2.7 طول لوله
RE 10 10
3-نوع صفحه ای :
دراين روش از يک صفحه اهنی قلع اندود شده که سطح ان حداقل نيم متر مر بع و ضخامت ان حداقل يک متر باشد استفاده می شود مقاومت محدوده زمين در اطراف يک صفحه مربع شکل از را بطه زير به RE=0.25ˣP دست می ايد :
L
استفاده می شود در صورتی (SL) مثال) مطلوبست محاسبه ابعاد صفحه ای که بر ی محافظت زمين
که مقاومت محدوده زمين 12.5 و زمين زراعی باشد :
RE=12.5Ω
P=100Ω.m
L=? L= 0.25ˣP=0.25ˣ100=25=2m
RE 12.5 12.5
از يک صفحه که ابعاد ان 2در 2 متر باشد استفاده می کنيم .
به طور کلی برای ايجاد يک چاره ارت بايد مطا بق شکل زير اطراف ميله يا صفحه لوله را به وسيله مخلوطی از شن وماسه زغال ونمک پر نموده وبا استفاده از يک کابل مسی نمره 16 ميلی متر لخت ار تباط بين صفحه يا لوله يا ميله و جعبه تقسيم داخل چاره ارت را بر قرار نما ئيم سپس از جعبه يک کابل مسی افشان نمره 4 يا 6 ارتباط بين جعبه تقسيم روی چاه و تابلوی توزيع برق را بر قرار نما ئيم .
محل مقاومت زمين بايستی هر چند ماه يکبار مورد بازرسی قرار گرفته و مقاومت زمين اندازه گيری شود تا در صورت افزايش مقاومت از حد مجاز ( مثلا کم شدن رطوبت خاک ) تدابير لازم اتخاذ گردد . مقاومت زمين را می توان توسط دستگاه مخصوص سنجش مقاومت زمين و يا به روش های مختلف ديگر اندازه گرفت . يکی از ساده ترين اين روشها که خطا ی اندازه گيری نيز در ان کم است اندازه گيری توسط ولت متر و امپر متر کمک ولتاژ شبکه می باشد . در اين روش برای اندازه گيری مقاومت
RP ويک مقاومت قابل تنظيم T زمين مطابق شکل روبرو يکی از فاز های شبکه توسط شستی
(حدود 30 اهم ) ويک امپر ( رنج بيشتر از ده امپر ) به سيم زمين مورد نظر وصل می شود . يک ولت متر نيز با مقاومت داخلی زياد ما بين سيم زمين اصلی و يک ميل زمين کمکی بايد حداقل در فاصله 20 متری از صفحه زمين اصلی در زمين فرو رود .
در اندازه گيری بايد توجه داشت که سيم زمين قطع نباشد چون در صورت قطع بودن سيم زمين احتمال خطر برای اشخاص در اثر تماس با وسايل انداز ه گيری ويا با ميل کمکی وجود خواهد داشت . پس از اطمينان از وصل بودن سيم زمين ابتدا مقاومت متغيير را در ما کز يمم مقدار قرار داده و سپس
واتصال از امپرمتر I جريانT فشار روی شستی با را نشان خواهد داد که U زمين در مسير نشان داده شده در شکل عبور نموده و ولت متر مقدار ولتاژ می توان مقدار مقاومت زمين را بدست اورد در صورت کم RE=U با خواندن انها و استفاده از رابطه I بودن مقدار جريان و ولتاژ می توان متعيير را تعيير داده و انحراف عقربه ولت متر و امپر متر را بيشتر نموده و بدين تر تيب خطای اندازه گيری را کا هش داد .
