روش‌های محاسبه مقاومت زمین در نیروگاه های دیزلی و گازی
در هر نیروگاه دیزلی یا گازی، امنیت و پایداری سیستم‌های الکتریکی اهمیت ویژه‌ای دارد. یکی از بخش‌های کلیدی در این زمینه، سیستم زمین یا ارتینگ است که وظیفه دارد جریان‌های خطا را به زمین انتقال داده و از آسیب دیدن تجهیزات و افراد جلوگیری کند. برای طراحی یک شبکه زمین استاندارد، ابتدا باید مقاومت زمین محاسبه شود.
در این مقاله به طور جامع با روش‌های محاسبه مقاومت زمین در نیروگاه ها، عوامل موثر، استانداردها و تکنیک‌های بهینه‌سازی آشنا می‌شوید.
اهمیت محاسبه مقاومت زمین در نیروگاه‌ها
وجود یک سیستم زمین مناسب در نیروگاه‌های دیزلی و گازی دلایل متعددی دارد:
- حفاظت تجهیزات حساس مانند ژنراتورها، ترانسفورماتورها و تابلوهای برق.
- ایمنی پرسنل در برابر برق‌گرفتگی هنگام بروز خطا.
- اطمینان از عملکرد صحیح رله‌ها و فیوزها در شرایط اتصال کوتاه.
- کاهش تداخلات الکترومغناطیسی در سیستم‌های کنترل و اتوماسیون.
- افزایش طول عمر تجهیزات به دلیل کاهش تنش‌های الکتریکی.
عوامل موثر بر مقاومت زمین
مقاومت ویژه خاک (Soil Resistivity)
خاک‌های مرطوب و رسی → مقاومت کمتر
خاک‌های خشک و شنی → مقاومت بالاتر
تغییرات فصلی مانند بارندگی و خشکسالی تاثیر زیادی بر این پارامتر دارند.
جنس و ابعاد الکترودها
افزایش طول میله یا سطح شبکه → کاهش مقاومت
استفاده از مس یا فولاد گالوانیزه → دوام بیشتر در برابر خوردگی
تعداد و نحوه قرارگیری الکترودها
الکترودهای موازی و متصل → کاهش قابل توجه مقاومت کل
چیدمان شعاعی یا شبکه‌ای باعث توزیع یکنواخت‌تر جریان خطا می‌شود.
شرایط محیطی
در مناطق صنعتی با آلودگی یا رطوبت بالا، مقاومت خاک تغییر کرده و نیاز به اصلاح دارد.
نوشته های مشابه
روش‌های محاسبه مقاومت زمین
روش تحلیلی (Analytical Method)
در این روش از روابط ریاضی استفاده می‌شود. برای یک میله قائم به طول L و قطر d در خاک با مقاومت ویژه ρ:
R=ρ۲πLln4LdR = frac{rho}{2 pi L} ln{frac{4L}{d}}
این روش برای طراحی اولیه مناسب است اما برای پروژه‌های بزرگ نیروگاهی به تنهایی کافی نیست.
روش تجربی (Field Measurement)
برای اندازه‌گیری واقعی مقاومت زمین از دستگاه ارت تستر استفاده می‌شود.
الف) روش افت پتانسیل (Fall of Potential)
- سه الکترود در زمین قرار داده می‌شود.
- جریان بین الکترود جریان و زمین برقرار شده و اختلاف پتانسیل اندازه‌گیری می‌شود.
- از تقسیم ولتاژ بر جریان، مقاومت زمین محاسبه می‌شود.
ب) روش کلمپی (Clamp Method)
- با استفاده از یک گیره بدون نیاز به قطع سیستم ارتینگ، مقاومت زمین اندازه‌گیری می‌شود.
- مناسب برای نیروگاه‌هایی که قطع سیستم ارت امکان‌پذیر نیست.
روش شبکه زمین (Grid Method)
در نیروگاه‌های گازی و دیزلی به دلیل ابعاد بزرگ و توان بالا، از شبکه‌ای از تسمه‌ها و میله‌های مسی در زیر خاک استفاده می‌شود.
- محاسبات این روش پیچیده است.
- نرم‌افزارهای تخصصی مانند ETAP، CDEGS، DigSILENT برای طراحی و شبیه‌سازی به کار می‌روند.
- این روش امکان بررسی توزیع ولتاژ تماس و گام (Touch & Step Voltage) را نیز فراهم می‌کند.
استفاده از مواد کاهنده مقاومت زمین
در خاک‌هایی با مقاومت ویژه بالا، از موادی مانند:
- بنتونیت
- نمک و ذغال (روش سنتی)
- ژل‌ها و محلول‌های کاهنده تجاری
برای کاهش مقاومت زمین استفاده می‌شود.
استانداردهای طراحی سیستم زمین در نیروگاه‌ها
- استاندارد IEEE Std 80: طراحی ایمن شبکه زمین در پست‌ها و نیروگاه‌ها
- استاندارد IEC 60364: الزامات ارتینگ در سیستم‌های الکتریکی
- در اغلب موارد، مقاومت زمین در نیروگاه‌ها باید کمتر از ۱ اهم باشد.
نکات اجرایی در طراحی سیستم ارتینگ نیروگاهی
- انتخاب محل نصب الکترودها در خاک مرطوب و با مقاومت پایین
- اجرای شبکه ارت به صورت شعاعی یا مشبک در سطح وسیع
- اتصال همه تجهیزات فلزی و سازه‌ها به سیستم زمین مشترک
- پایش دوره‌ای مقاومت زمین برای اطمینان از کارایی در طول زمان
جمع‌بندی
محاسبه مقاومت زمین در نیروگاه‌های دیزلی و گازی، یکی از مهم‌ترین مراحل طراحی سیستم‌های حفاظتی است. با استفاده از روش‌های تحلیلی، تجربی و نرم‌افزاری می‌توان مقدار دقیق مقاومت زمین را مشخص کرد. رعایت استانداردها و اجرای صحیح شبکه ارتینگ، تضمین‌کننده ایمنی نیروگاه و پرسنل خواهد بود.
جهت مشاوره خرید، نحوه نصب و راه اندازی، راهنمایی، گارانتی و مشخصات فنی و استعلام قیمت فروش دیزل ژنراتور با کارشناسان دیزل صنعت تماس بگیرید. (۳۳۳۵۹۸۱۸ – ۰۴۱ )
