Khaleghi@bsnco.co
08-14-2016, 11:24 AM
ُSingle Point Bonding (روش زمین کردن تک نقطه ای)
ساده ترین روش همبندی عبارتست از زمین کردن شیلد/غلاف (Sheath) هر سه فاز در یک نقطه مشترک، در طول مسیر کابل (الزاماً ابتدا یا انتهای کابل نمی باشد). در این نوع روش زمین کردن شیلد/غلاف، ولتاژ القاء شده بر روی شیلد/غلاف کابل در زمان بهره برداری، با فاصله گرفتن از نقطه زمین شده به صورت تدریجی افزایش می یابد و در دورترین نقطه از محل زمین شده به حداکثر مقدار خود خواهد رسید. بنابراین غلاف کابل می بایست به صورت صحیح توسط یک روکش عایق مناسب از زمین عایق شده باشد تا احتمال بروز قوس به حداقل ممکن برسد. در روش زمین کردن تک نقطه ای هیچ حلقه بسته ای برای عبور جریان ایجاد نمی گردد و جریان به صورت طولی در شیلد/غلاف کابل جاری نشده و در نتیجه تلفات ناشی از جریان گردشی حذف خواهد شد (هر چند تلفات جریان گردابی همچنان وجود دارد).
در صورتی که در این روش، امکان بروز اضافه ولتاژهایی (سرج) با دامنه ای بیشتر از 75% سطح عایقی (BIL) روکش کابل یا مقره نگهدارنده شیلد/غلاف کابل وجود داشته باشد، الزاماً بایستی از SVL استفاده گردد.
http://forum.bsnco.co/attachment.php?attachmentid=62&stc=1
شکل 1 گرادیان ولتاژ القاء شده شیلد/غلاف برای یک هادی با جریان 1000 آمپر
ولتاژ قابل تحمل شیلد/غلاف کابل
به عنوان مثال مقادیر ولتاژ قابل تحمل یک مدار با یک هادی 1000 امپری و نسبت 2=s/d در شکل 1 نشان داده شده است
که در آن
s فواصل مرکز به مرکز کابل ها و
d قطر متوسط غلاف کابل می باشد.
در مثال ارائه شده ولتاژ شیلد/غلاف برابر V/km 103 برای چیدمان مثلثی (Trefoil) و V/km 138 برای چیدمان مسطح (تخت) تحت شرایط عادی خواهد بود. مجدداً تاکید می گردد که ولتاژ شیلد/غلاف در زمان بروز شرایط گذرا یا شرایط اتصال کوتاه به مراتب بیشتر خواهد بود.
طول های مضاعف
در زمانی که طول مسیر به گونه ای باشد که ولتاژ ایجاد شده از ولتاژ قابل تحمل روکش کابل بیشتر گردد و نقطه اتصال به زمین در یکی از دو سر کابل قرار داشته باشد، در این حالت باید نقطه اتصال به زمین به نقطه ای در طول مسیر کابل جابجا گردد (به طور مثال به مرکز کابل)؛ در نتیجه ولتاژ ایجاد شده در هر دو طرف این نقطه کاهش می یابد. وقتی که طول مسیر به اندازه ای طولانی باشد که انجام این کار امکان پذیر نباشد، کابل را با استفاده از اتصالات مخصوص شیلد/غلاف تقسیم بندی می نماییم (multiple single-point bonding) به گونه ای که ولتاژ قابل تحمل شیلد/غلاف در هر بخش در محدوده مجاز قرار گیرد.
هادی اتصال زمین موازی (Parallel ground continuity conductor)
در صورت بروز خطای زمین در سیستم قدرت، جریان مولفه صفر عبوری از هادی های کابل، توسط تمامی مسیرهای ممکن به منبع بازخواهد گشت و با در نظر گرفتن این امر که در اتصال تک نقطه ای، شیلد/غلاف تنها در یک نقطه زمین شده است، در نتیجه برگشت جریان در این روش امکان پذیر نمی باشد؛ بنابراین جریان خطا از یک مسیر دیگر به عنوان یک مسیر جایگزین برای برگشت استفاده خواهد نمود. با در نظر گرفتن این امر که مقاومت مخصوص خاک در قیاس با یک هادی بسیار بزرگ می باشد، در صورتی که جریان خطای بازگشتی از طریق زمین و لایه های پایینی خود (که حدود صدها متر دورتر از کابل می باشد) مسیر خود را تکمیل نماید؛ با توجه به امپدانس بالای مسیر (Z بزرگ مسیر برگشت)، ولتاژ ایجاد شده در طول هادی های موازی (اعم از شیلد/غلاف کابل) دارای دامنه بسیار بالایی می باشد. علاوه بر آن، در صورتی که از هادی GCC استفاده نشده باشد، در صورت بروز خطای زمین در نزدیکی کابل، می تواند منجر به افزایش ولتاژ قابل توجه بین دو سر کابل گردد و با توجه به نوع طراحی محدود کننده های بکار رفته (SVL)، می تواند خطراتی برای پرسنل و تجهیزات ایجاد نماید.
از این رو توصیه می گردد که در روش های همبندی تک نقطه ای (single-point bonded) و تک نقطه ای مضاعف (multiple single-point bonded) از هادی GCC موازی که در هر دو سمت خود زمین شده مطابق شکل 2 استفاده گردد:
http://forum.bsnco.co/attachment.php?attachmentid=63&stc=1
شکل 2 ترنسپوز کردن هادی اتصال زمین (GCC) به منظور کاهش ولتاژهای القاء شده در شیلد/غلاف در کابل های قدرت در چیدمان تخت (مسطح) و مثلثی
فاصله این هادی از کابل ها باید تا حد امکان کم باشد تا افزایش ولتاژ در شیلد/غلاف کابل را در صورت بروز خطای تکفاز به یک سطح مجاز محدود نماید.
سایز این هادی باید به گونه ای انتخاب شود که قادر به حمل تمامی جریان خطای ممکن باشد.
اگرچه به این دلیل که در سیستم های که در آنها از روش کراس باندینگ (همبندی مضاعف) استفاده شده، شیلد/غلاف کابل تشکیل یک مسیر کامل از یک انتها به انتهای دیگر، برای عبور جریان های خطا خواهد داد؛ الزامی به استفاده از GCC در این سیستم ها وجود ندارد؛ اما بازهم به این دلیل که نصب هادی GCC باعث ایجاد یک نقطه با امپدانس پایین برای محدود کننده های ولتاژ (SVL) در زمان بروز خطای های شیلد/غلاف کابل می گردد استفاده از آن موثر خواهد بود. توجه داشته باشید که ایجاد جریان های گردشی در GCCها محتمل می باشد، به خصوص در سیستم هایی که به صورت نامتعادل کراس باند شده باشند و تلفات حاصل از آنها باید در هنگام جریان دهی کابل مورد بررسی قرار گیرند.
معمولاً هادی GCC به این دلیل که در معرض ولتاژهای القایی حاصل از کابل های قدرت قرار دارد، به صورت روکشدار مورد استفاده قرار می گیرد تا خطرات خوردگی کاهش یابد. همچنین به منظور کاهش جریان چرخشی در این هادی، ترجیحاً در زمانی که کابل های سیستم قدرت به صورت ترنسپوز شده نیستند، هادی GCC مطابق شکل 2 ترنسپوز گردد.
چیدمان مدار
کاربرد همبندی تک نقطه ای در مدارات دارای یک بخش (یک تکه) در شکل 3 و مدارات دارای چندین بخش در شکل 4 نشان داده شده است. در این شکل ها از نشان دادن جعبه های تست که امکان تست شیلد/غلاف کابل را فراهم می آورند صرفنظر شده است.
http://forum.bsnco.co/attachment.php?attachmentid=64&stc=1
شکل 3 نحوه همبندی تک نقطه ای مدار در صورتی که کابل دارای یک بخش باشد
http://forum.bsnco.co/attachment.php?attachmentid=65&stc=1
شکل 4 نحوه همبندی تک نقطه ای مدار در صورتی که کابل دارای سه بخش باشد
ساده ترین روش همبندی عبارتست از زمین کردن شیلد/غلاف (Sheath) هر سه فاز در یک نقطه مشترک، در طول مسیر کابل (الزاماً ابتدا یا انتهای کابل نمی باشد). در این نوع روش زمین کردن شیلد/غلاف، ولتاژ القاء شده بر روی شیلد/غلاف کابل در زمان بهره برداری، با فاصله گرفتن از نقطه زمین شده به صورت تدریجی افزایش می یابد و در دورترین نقطه از محل زمین شده به حداکثر مقدار خود خواهد رسید. بنابراین غلاف کابل می بایست به صورت صحیح توسط یک روکش عایق مناسب از زمین عایق شده باشد تا احتمال بروز قوس به حداقل ممکن برسد. در روش زمین کردن تک نقطه ای هیچ حلقه بسته ای برای عبور جریان ایجاد نمی گردد و جریان به صورت طولی در شیلد/غلاف کابل جاری نشده و در نتیجه تلفات ناشی از جریان گردشی حذف خواهد شد (هر چند تلفات جریان گردابی همچنان وجود دارد).
در صورتی که در این روش، امکان بروز اضافه ولتاژهایی (سرج) با دامنه ای بیشتر از 75% سطح عایقی (BIL) روکش کابل یا مقره نگهدارنده شیلد/غلاف کابل وجود داشته باشد، الزاماً بایستی از SVL استفاده گردد.
http://forum.bsnco.co/attachment.php?attachmentid=62&stc=1
شکل 1 گرادیان ولتاژ القاء شده شیلد/غلاف برای یک هادی با جریان 1000 آمپر
ولتاژ قابل تحمل شیلد/غلاف کابل
به عنوان مثال مقادیر ولتاژ قابل تحمل یک مدار با یک هادی 1000 امپری و نسبت 2=s/d در شکل 1 نشان داده شده است
که در آن
s فواصل مرکز به مرکز کابل ها و
d قطر متوسط غلاف کابل می باشد.
در مثال ارائه شده ولتاژ شیلد/غلاف برابر V/km 103 برای چیدمان مثلثی (Trefoil) و V/km 138 برای چیدمان مسطح (تخت) تحت شرایط عادی خواهد بود. مجدداً تاکید می گردد که ولتاژ شیلد/غلاف در زمان بروز شرایط گذرا یا شرایط اتصال کوتاه به مراتب بیشتر خواهد بود.
طول های مضاعف
در زمانی که طول مسیر به گونه ای باشد که ولتاژ ایجاد شده از ولتاژ قابل تحمل روکش کابل بیشتر گردد و نقطه اتصال به زمین در یکی از دو سر کابل قرار داشته باشد، در این حالت باید نقطه اتصال به زمین به نقطه ای در طول مسیر کابل جابجا گردد (به طور مثال به مرکز کابل)؛ در نتیجه ولتاژ ایجاد شده در هر دو طرف این نقطه کاهش می یابد. وقتی که طول مسیر به اندازه ای طولانی باشد که انجام این کار امکان پذیر نباشد، کابل را با استفاده از اتصالات مخصوص شیلد/غلاف تقسیم بندی می نماییم (multiple single-point bonding) به گونه ای که ولتاژ قابل تحمل شیلد/غلاف در هر بخش در محدوده مجاز قرار گیرد.
هادی اتصال زمین موازی (Parallel ground continuity conductor)
در صورت بروز خطای زمین در سیستم قدرت، جریان مولفه صفر عبوری از هادی های کابل، توسط تمامی مسیرهای ممکن به منبع بازخواهد گشت و با در نظر گرفتن این امر که در اتصال تک نقطه ای، شیلد/غلاف تنها در یک نقطه زمین شده است، در نتیجه برگشت جریان در این روش امکان پذیر نمی باشد؛ بنابراین جریان خطا از یک مسیر دیگر به عنوان یک مسیر جایگزین برای برگشت استفاده خواهد نمود. با در نظر گرفتن این امر که مقاومت مخصوص خاک در قیاس با یک هادی بسیار بزرگ می باشد، در صورتی که جریان خطای بازگشتی از طریق زمین و لایه های پایینی خود (که حدود صدها متر دورتر از کابل می باشد) مسیر خود را تکمیل نماید؛ با توجه به امپدانس بالای مسیر (Z بزرگ مسیر برگشت)، ولتاژ ایجاد شده در طول هادی های موازی (اعم از شیلد/غلاف کابل) دارای دامنه بسیار بالایی می باشد. علاوه بر آن، در صورتی که از هادی GCC استفاده نشده باشد، در صورت بروز خطای زمین در نزدیکی کابل، می تواند منجر به افزایش ولتاژ قابل توجه بین دو سر کابل گردد و با توجه به نوع طراحی محدود کننده های بکار رفته (SVL)، می تواند خطراتی برای پرسنل و تجهیزات ایجاد نماید.
از این رو توصیه می گردد که در روش های همبندی تک نقطه ای (single-point bonded) و تک نقطه ای مضاعف (multiple single-point bonded) از هادی GCC موازی که در هر دو سمت خود زمین شده مطابق شکل 2 استفاده گردد:
http://forum.bsnco.co/attachment.php?attachmentid=63&stc=1
شکل 2 ترنسپوز کردن هادی اتصال زمین (GCC) به منظور کاهش ولتاژهای القاء شده در شیلد/غلاف در کابل های قدرت در چیدمان تخت (مسطح) و مثلثی
فاصله این هادی از کابل ها باید تا حد امکان کم باشد تا افزایش ولتاژ در شیلد/غلاف کابل را در صورت بروز خطای تکفاز به یک سطح مجاز محدود نماید.
سایز این هادی باید به گونه ای انتخاب شود که قادر به حمل تمامی جریان خطای ممکن باشد.
اگرچه به این دلیل که در سیستم های که در آنها از روش کراس باندینگ (همبندی مضاعف) استفاده شده، شیلد/غلاف کابل تشکیل یک مسیر کامل از یک انتها به انتهای دیگر، برای عبور جریان های خطا خواهد داد؛ الزامی به استفاده از GCC در این سیستم ها وجود ندارد؛ اما بازهم به این دلیل که نصب هادی GCC باعث ایجاد یک نقطه با امپدانس پایین برای محدود کننده های ولتاژ (SVL) در زمان بروز خطای های شیلد/غلاف کابل می گردد استفاده از آن موثر خواهد بود. توجه داشته باشید که ایجاد جریان های گردشی در GCCها محتمل می باشد، به خصوص در سیستم هایی که به صورت نامتعادل کراس باند شده باشند و تلفات حاصل از آنها باید در هنگام جریان دهی کابل مورد بررسی قرار گیرند.
معمولاً هادی GCC به این دلیل که در معرض ولتاژهای القایی حاصل از کابل های قدرت قرار دارد، به صورت روکشدار مورد استفاده قرار می گیرد تا خطرات خوردگی کاهش یابد. همچنین به منظور کاهش جریان چرخشی در این هادی، ترجیحاً در زمانی که کابل های سیستم قدرت به صورت ترنسپوز شده نیستند، هادی GCC مطابق شکل 2 ترنسپوز گردد.
چیدمان مدار
کاربرد همبندی تک نقطه ای در مدارات دارای یک بخش (یک تکه) در شکل 3 و مدارات دارای چندین بخش در شکل 4 نشان داده شده است. در این شکل ها از نشان دادن جعبه های تست که امکان تست شیلد/غلاف کابل را فراهم می آورند صرفنظر شده است.
http://forum.bsnco.co/attachment.php?attachmentid=64&stc=1
شکل 3 نحوه همبندی تک نقطه ای مدار در صورتی که کابل دارای یک بخش باشد
http://forum.bsnco.co/attachment.php?attachmentid=65&stc=1
شکل 4 نحوه همبندی تک نقطه ای مدار در صورتی که کابل دارای سه بخش باشد