Table of Contents

הבנה של IEEE Standard 80 וחשיבותה ב- Substation Grounding

IEEE Standard 80-2013, שכותרתו "Guide for Safety in AC Substation Grounding", עוסק בעיקר בתת-תיכונים מחוץ ל-AC, או קונבנציונאליים או גזיים, כולל הפצה, שידור ויצור תת-קרקעיות צמחיות.סטנדרט מקיף זה מספק הנחיות חיוניות לתכנון מערכות בטיחות ויעילות המגנות על אנשי צוות מפני סכנות חשמליות במהלך תנאים פגומים.

חישוב עכבות על פי תקן IEEE 80 הוא מרכיב קריטי של עיצוב תת-קרקעית ריצוף.הסטנדרט מספק הנחיות לחישוב הפרמטרים רשת בטוחה קרקע במתח גבוה, הבטחת הגנה על אנשים על ידי שליטה על מתחי מגע וצעד תוך צמצום המכשולים הנוכחיים של אשמה. הבנה ויישום כראוי חישובים אלה יכולים להיות ההבדל בין מתקן בטוח ואחד שמציב סיכונים אנשי צוות רציניים לציוד ולציוד.

IEEE Std 80 מבוסס על קריטריונים הבטיחותיים של פוטנציאל מגע וצעד מקובל.גישה זו מכירה בכך שהתנגדות קרקעית נמוכה אינה, כשלעצמו, ערובה לבטיחות, ואין קשר פשוט בין ההתנגדות של מערכת הקרקע בכלל לבין זרם ההלם המקסימלי שאליו אדם יכול להיחשף.

מושגים בסיסיים: אי-ציות, התנגדות ותגובה במערכות חוצות

לפני צלילה לתוך נהלי חישוב, חיוני להבין את המושגים החשמליים הבסיסיים השולטים במערכות ריצוף תת-קרקעי.הדחף מייצג את ההתנגדות הכוללת לזרימה הנוכחית במעגל AC וכולל שני מרכיבים עיקריים: התנגדות ותגובה.

התנגדות

התנגדות הקרקעית היא המרכיב הנגדי של חוסר עכבות ומייצג את ההתנגדות לזרימה הנוכחית דרך האדמה ומוליכים מעומק האדמה.המשוואה מבוססת על מדריך IEEE לבטיחות ב- AC Substation Grounding (IEEE Std 80-2013), סעיף 14.2, משוואה 57, ובעצם משלבת את התכונות המנוגדות של צלחת מתכת, מנצחים, ואת העומק שבו הוא קבור.

עמידות הרשת היא ההתנגדות המקבילה של רשת הקרקעית אל האדמה המרוחקת, בהתחשב בהתנגדות הקרקע וגיאומטריה רשתית. פרמטר זה מושפע ממספר גורמים כולל את אורך הכולל של מוליכים קבורים, האזור מכוסה על ידי רשת הקרקע, עומק קבורה, והכי חשוב, התנגדות הקרקע באתר ההתקנה.

תגובה פנימית

רכיב התגובה מהווה השפעות אינדוקטיביות ורגישות בתוך המערכת המקרקעת.התמויות גדולות (למעלה מ 40,000 מ'2) קבורות באדמה בעלת אחריות נמוכה (פחות מ-75 ⁇ -m) ללא שום בסיס מורחב יכול להיות גבוה יותר מההתנגדות המוערך, או כאשר מוליכים קרקעיים מורחבים מחוברים לרשת, אימפולסיבית-מערכתיים מואצים יהיו פחות מאשר רשת.

התגובה אינדוקטיבית הופכת משמעותית במיוחד במערכות ריצוף גדולות יותר ובדרים גבוהים יותר.בתנאים פגומים, תדירות השגיאה הנוכחית (בדרך כלל 50 או 60 הרץ) אינטראקציה עם אינדוקציה של מולטי רשת הקרקע לייצר מרכיב תגובתי שיש לקחת בחשבון בחישוב האימפולסיבי הכולל.

Total Impedance

הדחף הכולל משלב הן את מרכיבי ההתנגדות והן את מרכיבי התגובה ובדרך כלל הוא מתבטא במספר מורכב.הגודל של חוסר העכבות הזה מייצג את ההתנגדות הכוללת לזרימה הנוכחית בתנאים פגומים, בעוד שהזווית של השלב מעידה על היחסים בין הרכיבים המנוגדים והפעילים.עבור יישומים המעשיים ביותר, המרכיב הנגדי שולט, אך הרכיב השבוי אינו יכול להתעלם מהם בחישובים מדויקים.

אוסף נתונים ראשוני

חישובים של מוטציות תלויים במידה רבה באיכות ובשלמות של נתוני קלט.בשלב הראשון, הפרטים של הפרויקט הם חיוניים, ואת תוכנית המיקום הכללית של המצע צריך לספק הערכות טובות של האזור להיות מכוסה על ידי רשת האדמה.

מדדי אחריות

Soil התנגדות היא ככל הנראה הפרמטר הקריטי ביותר המשפיע על ביצועי המערכת.מספר ביקורים באתר תת-קרקעי נדרשים לבצע את המדידות של הקרקע, וסדרה של מדידות יש לבסס באמצעות שיטת ארבע-בסיסיות. שיטה זו, הידועה גם בשם שיטת Wenner ארבע נקודות, כרוכה בהובלת ארבע אלקטרודות חלליות באותה מידה לתוך הקרקע ולדיד את ההתנגדות ביניהן.

Soil התנגדות היא פרמטר קריטי נמדד באמצעות שיטות Wenner או Schlumberger.המדידות צריך לקחת במעמקים ומיקומים שונים ברחבי אתר תת-התשיעה כדי להסביר את הstratification וריאציות. תוכנות מסחריות רבות זמין לשימוש במודל רב-שכבת אדמה, בעוד מודל שכבת קרקע אחת מניח באופן כללי אחיד והתנגדות הקרקע ההומוגנית מחושבת על ידי שימוש ב ⁇ הממוצע של נתונים נמדדים של אדמה.

Soil התנגדות יכול להשתנות באופן דרמטי בהתאם לקומפוזיציה הקרקע, תוכן לחות, טמפרטורה, ואת נוכחות של מלחים מומסים. ערכים יכולים לנוע בין פחות מ 10 ⁇ -m עבור אדמה אורגנית רטובה ליותר מ -10,000 ⁇ -m עבור שטח סלעי יבש.

רשת הרים של גיאומטריה ו-Leout

מידע מפורט על תצורת רשת הקרקע הוא חיוני עבור חישובים מדויקים.זה כולל את האזור הכולל מכוסה על ידי הרשת, התכווצ בין המנצחים, את אורך הכולל של המנצחים הקבורים, את עומק הקבורה ואת הקוטר והחומר של המנצח. האזור של מערכת הקרקע הוא הגורם הגיאומטרי החשוב ביותר בקביעת ההתנגדות של הרשת.

הפריסה רשתית כוללת בדרך כלל לולאה מוליך היקפי עם מוליכים צלביים להרכיב תבנית מרש.על פי IEEE Std 80, עיצוב זה צריך לכלול לולאה מנצחת סביב האזור המוצב כולו, בתוספת מוליכים צלביים נאותה.הספאם meshcing משפיע הן ההתנגדות והן על המתח ⁇ s על פני השטח, עם ספיגה טובה יותר בדרך כלל לספק ביצועים טובים יותר אבל על עלויות גבוהות יותר.

כבה נתונים נוכחיים

הבנת זרם ההאשמה הפוטנציאלי המקסימלי הוא חיוני הן חישובים והן למוליכים.זה כולל קביעת גודלו של זרם השבר המקסימלי, משך השבר (בדרך כלל מבוסס על זמני מנקה), ואת גורם החלוקה הנוכחי הקובע כיצד פגם התפצלות הנוכחית בין מערכת הקרקע ודרכי החזרה אחרות.

המשוואה למחשוב את הגורם הפיצול של IEEE 80, סעיף 15.9 הוא: Sf = Zeq/(Zeq+Rg) , שבו Sf הוא הגורם החטיבתי הנוכחי של ה-Zq הוא הדחף המקביל של העברת ה-UV ו/או קרקעית הפצה, ו-Rg הוא ההתנגדות הקרקעית ב- ⁇ .

פרטי מערכת Configuration

מידע נוסף מערכת כולל את רמות המתח הקיימות בתת-התחסין, תצורה של תצורה ומכשולים, נוכחות ומאפיינים של חוטי מגן מעל פני השטח, ופרטים על כל מוליך מעומקים מורחבים כגון ניטרלים קבורה או מגנים כבלים.רוב תת-התקלים בדרך כלל יש נכנסים (או לצאת החוצה) קווים עם חוטים מותקנים מותקנים מותקנים, וזה יהיה מתאים למהנדס העיצוב לחקור את התכונות של חוטים אלה וגנים יכולים להשפיע על חלוקתם הנוכחית.

שלב אחר-שלב התנגדות קרקעית

חישוב ההתנגדות הקרקעית מהווה את הבסיס של נחישות בלתי נמנעת. IEEE Standard 80 מספק מספר שיטות לקביעת התנגדות הקרקעית, עם הנפוץ ביותר להיות משוואה שוורצ פשוטה עבור מערכות רשת משולבות ומוטא קרקעיות.

המונחים: Grid Resistance Formula

המשוואה מבוססת על IEEE Std 80-2013, סעיף 14.2, משוואה 57: Rs = ⁇ [ 1 / LT] + (1 / ⁇ (A) (1 + 1 / 1 + h ⁇ (20/A)))), שבו A הוא האזור הכבוש על ידי רשת הקרקע ב m2. בנוסחת זו:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

משוואה זו מעצבת למעשה את רשת הקרקע כשילוב של רשת מנצחת אופקית קבורה ולוחמת מתכת שווה ערך.משוואה זו מראה כי שטח גדול יותר ואורך כולל גדול יותר של המנצח הקרקע המשמש יביא למחתרת רשת קרקעית נמוכה יותר.

המונחים: Total Conductor אורך

אורך המנצח הקבורה הכולל את כל המוליכים ברשת האופקית בתוספת אורך כל מוטות קרקע אנכית.עבור רשת מלבנית עם ספיגה אחידה, החישוב הוא פשוט.לדוגמה, עבור רשת עם מוליכים ממולאים 5 מ' מרווחים: מספר המוליכים בצד = 50 / 5 + 1= 11, אורך 11 × 50 × 2 = 1100 מ '.

כאשר מוטות קרקע כלולים, התרומה שלהם אורך יעיל חייב להיות נוסף באורך המנצח האופקי.עם זאת, האינטראקציה בין הרשת לבין מוטות הקרקע היא מורכבת ודורשת שיקול של השפעות התנגדות הדדית.

ג'רד ו- Ground Rod Resistance

כאשר מערכת קרקעית כוללת גם רשת אופקית ומוסמים קרקע אנכית, ההתנגדות המשולבת אינה רק שילוב מקביל.שוורצ השתמש במשוואה הבאה שהוצגה על ידי סוד ורנברג כדי לשלב את ההתנגדות של הרשת, המוטות, והתנגדות הקרקעית הדדית לחשב את ההתנגדות המערכת הכוללת, Rg.

הנוסחה המשולבת היא: Rg= (R1 × R2 - Rm2) / (R1 + R2 - 2Rm), שבו R1 הוא ההתנגדות של הרשת לבדה, R2 הוא ההתנגדות של כל מוטות הקרקע יחד, ו Rm הוא ההתנגדות ההדדית בין הרשת לבין מערכת המוטה הקרקע המשולבת.

משוואה זו יכולה להיות רגישה לדיוק חישובי.המשוואה רגישה לשינויים קטנים במספרים, וסיבובים במהלך שלב ביניים כלשהו יכול לזרוק את התוצאה מספיק כדי ללכת שלילי. לכן, חיוני לשמור על דיוק מספיק לאורך תהליך החישוב ולהשתמש בכלים חישוביים במידת האפשר.

דוגמה מעשית: Grid Resistance Calculation

שקול תת-קרקעי עם רשת קרקע 50 מ"ג 50 מ"מ, מוליך ספיגה של 5m, עומק קבורה של 0.5m, והתנגדות הקרקע של 100 ⁇ -m קודם, לחשב את אורך המוליכים הכולל. עם 11 מוליכים בצד (50m ⁇ 5m + 1), אורך הכולל הוא 11 × 50 × 2 = 1,100 מטרים.

אזור הרשת A = 50 × 50=2,500 m2.שימוש בנוסחה ההתנגדות הפשוטה: Rs=100 × [ (1/1100) + (1/ ⁇ ) × 2500) × (1 + 1/1 + 0.5 ⁇ (=2500))))) שוברים את זה למטה: 1/ ⁇ (1/00) = 1/50000= 1/223.6 0.00.

לכן: Rs = 100 × [0.000909 + 0.00447 × (1 + 0.957) = 100 × [0.0009 + 0.00447 × 1.957] = 100 × [0.000909 + 0.0087] = 100 × 0.00966 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המונחים: Ground Reactance Components

בעוד ההתנגדות בדרך כלל שולטת במערכת הקרקע, המרכיב השבירה הופך משמעותי בתצורה מסוימת, ויש לחשבו עבור נחישות מוחלטת של חוסר ציות.

תגובה אינדוקטיבית של רשתות קרקע

התגובה המעמיקה של מערכת קרקעית מתעוררת מהשדות המגנטיים שנוצרו על ידי זרמי אשמה זורמים דרך המוליכים ברשת.החינוך תלוי בגיאומטריה המנצחת, ספיגה, ואת תדירות זרם הפגמים הנוכחי. עבור תדירות כוח טיפוסי של 60 הרץ, התגובה אינדוקטיבית ניתן לחשב באמצעות הנוסחה: XL=2 ⁇ fL, שבו תדירות היא בתדירות שלה ושהוא ב Lducance הוא ב-Lries.

החדירה של רשת קרקעית מורכבת לחישוב מדויק ותלויה בתצורה של הרשת. עבור רשתות מלבניות, נוסחאות משוערות קיימות אשר מחשיבות את מידות הרשת ונפיחות המוליכים. כמו אורך המנצח קבור גדל, תנופה קלט מתקרבת לאימפולס האופייני, ואת שלב האי-הסתירה יהיה בטווח 35 עד 40 מעלות.

שיקולים תדירות

תדירות זרמי האשמה משפיעה באופן משמעותי על המרכיב הפעיל של אימפולסים.רוב חישובים המקרקעים של תת-התת מניחים שתדירות הכוח (50 או 60 הרץ), אך תופעות טרנספורמטיביות כגון שביתות ברקות כרוכות בתדר גבוה בהרבה.

בתדר כוח, אפקט העור במוליכים הוא בדרך כלל רשלני עבור גדלים מוליכים טיפוסיים מעומקים. עם זאת, בתדרים גבוהים יותר, הנוכחי נוטה לזרום ליד פני השטח של המנצח, ביעילות להפחית את האזור חוצה-שטח של המנצח ולהגדיל את ההתנגדות שלו.התנהגות זו תלויה תדירות חייב להיחשב לניתוח transient אבל הוא בדרך כלל מתעלם חישובים קבועים של כוח.

השפעות Capacitive

תגובה קפקטיבית במערכות קרקעיות היא בדרך כלל רשלנית בתדרי כוח אבל יכול להיות משמעותי בתדרים גבוהים יותר.הההתקפיות קיימת בין המנצחים הקבורים לבין האדמה הסובבת, ויצרה קיבול מבוזר לאורך אורך המוליכים.עבור יישומים מעשיים ביותר קרקעית תת-קרקעית ב 50/60 הרץ, אפקטים קיבוליים ניתן להתעלם בבטחה.

שילוב התנגדות ותגובה לשכנוע מוחלט

ברגע ששני הרכיבים המתנגדים והפעילים נקבעו, הם חייבים להיות משולבים כדי להשיג את האימפולס הכולל של מערכת הקרקע.שילוב זה עוקב אחר עקרונות ניתוח המעגל AC באמצעות מתמטיקה מורכבת מספר.

ייצוג מורכב

הדחף הכולל Z הוא ביטוי מספר מורכב: Z=R + JX, שבו R הוא ההתנגדות, X הוא התגובה נטו (XL - XC), ו-J הוא יחידת הדמיון ( ⁇ -1) עבור מערכות קרקעות, התגובה ה- capacitive היא בדרך כלל רשלנית, כך X ⁇ XL.

גודלו של האי-ציות מחושב כמו: Z. = ⁇ (R2 + X2). גודל זה מייצג את ההתנגדות הכוללת לזרם הנוכחי ומשמש בחישובים הנוכחיים פגומים וקביעת פוטנציאל הקרקע.השלב ⁇ ניתן על ידי: ⁇ = arctan(X/R), אשר מציין את הקשר בין הרכיבים הנגדיים והפעילים.

דוגמה מעשית לשעת חירום

שקול מערכת קרקעית עם התנגדות מחושבת של 0.97 ⁇ ותגובה משוערת של 0.15 ⁇ ב 60 הרץ.המכלול הוא: Z = 0.97 + j0.15 ⁇ .הגודל הוא: Z = ⁇ (0.972 + 0.152) = ⁇ (0.09 + 0.0225) = ⁇ 0.34 ⁇ 8 0.9 = ⁇ = ⁇ = ⁇ = ⁇ = ⁇ 0.

דוגמה זו מראה כי עבור מערכות קרקעיות טיפוסיות, גודל האימפולסיבית הוא רק מעט גבוה יותר מאשר ערך ההתנגדות, ואת זווית שלב הוא קטן יחסית.זה מאשר כי ההתנגדות היא המרכיב הדומיננטי ברוב היישומים המקרקעים.

כאשר התגובה הופכת למשמעותית

בעוד ההתנגדות שולטת ברוב המקרים, התגובה הופכת משמעותית יותר במצבים מסוימים.מערכות גדולות עם רשתות מנצחות קבורה נרחבות יכולות להיות בעלות יכולת חינוך רבת ערך.מוליכים מקרקעיים מורחבים, כגון ניטרלים קבורים ארוכים או חוטי קרקעיים מעל פני השטח, יכולים לתרום תגובה משמעותית אינדוקטיבית.

ביקורת בטיחות: מגע וצעד וולטאזי

המטרה הסופית של חישובים של תקן IEEE 80 היא להבטיח כי מערכת הקרקע יכול להתפזר בבטחה זרמי אשמה ללא יצירת מתח מסוכן ⁇ s.השלב הבא מורכב בקביעת הקריטריונים המגע והצעד, שבו המתח המרבי של כל מעגל מקרי לא יעלה על הגבולות שנקבעו על ידי IEEE 80, ואת המגעים העצומים והצעדים נקבעים על פי האופי של השטח המרבי והחומר הצפוי הנוכחי.

הבנה של מגע

מתח מגע הוא ההבדל בין מבנה מעומק הקרקע לבין פני השטח הקרקע אדם יכול לגעת במהלך אשמה.זה קורה כאשר אדם נוגע בו זמנית במבנה מתכתי מעוקל (כגון דיור או גדר) ועומד על פני השטח הקרקע. במהלך תקלה, המבנה המוצב נמצא על פני הקרקע פוטנציאל עלייה (GPR) של מערכת הקרקע, בעוד הקרקע על הרגליים של האדם הוא פוטנציאל שונה עקב מתחים באדמה.

מתח מגע מקסימלי תלוי במספר גורמים כולל משך זרם הפגמים, ההתנגדות של חומר שכבת פני השטח, ואת משקל הגוף של האדם. IEEE Standard 80 מספק נוסחאות עבור חישוב מתחי מגע נסבלים המבוססים על פרמטרים אלה, בדרך כלל מעורבים גורם תיקון שכבת פני השטח המהווה עבור חומרים עמידות גבוהה כמו סלע או asphalt.

הבנה של שלב וולטאז

מתח שלב הוא ההבדל הפוטנציאלי בין שתי נקודות על פני הקרקע בערך 0.3 עד 1 מטר בנפרד, המייצג את המתח שאדם עשוי לחוות צעד ליד פגם. זה מתח קיים כי פגם זורם דרך האדמה יוצר חלוקה פוטנציאלית, עם הפוטנציאלים הגבוהים ביותר ליד הנקודה שבה זרם נכנס כדור הארץ ולהפחית את הפוטנציאלים במרחקים גדולים יותר.

מתח שלב הוא בדרך כלל פחות מסוכן מאשר מתח מגע כי הנתיב הנוכחי הוא ברגל ברגל ברגל ולא דרך הטורסו. עם זאת, זה עדיין יכול להיות קטלני בתנאים מסוימים, במיוחד עבור בעלי חיים בעלי ארבע רגליים שיש להם אורך גדול יותר. המתח הצעד המקסימלי שניתן לחשב באמצעות נוסחאות דומות לאלה של מתח מגע, אך עם גורמים גאומטריים שונים.

עלייה פוטנציאלית (GPR)

העלייה הפוטנציאלית הקרקעית היא המתח המקסימלי שמערכת הקרקעית מגיעה יחסית לאדמה מרחוק במהלך אשמה.זה מחושב כמו: GPR = אם × Rg, שבו אם הוא האשמה המקסימלית זורם דרך מערכת הקרקע וראג הוא ההתנגדות הקרקעית. בנסיבות חריגות AGPR של 25 kV הוא אפשרי עם זאת, רוב הערכים הם פחות מ 10 kV.

GPR מייצג את המתח הגרוע ביותר שיכול להופיע על פני מערכת הקרקע ומשמש כבסיס לחישוב מתחי מגע וצעד אמיתיים במקומות שונים בתוך וסביב תת-קרקעי נמוך תוצאות התנגדות קרקע נמוכה יותר ב GPR נמוך יותר עבור זרם אשמה נתון, ולכן צמצום ההתנגדות הקרקע הוא בדרך כלל רצוי.

המונחים: mesh Voltage Calculations

מתח ה- mesh הוא מתח מגע מקסימלי שיכול להתרחש בתוך מאפר של רשת הקרקע.זה קורה בדרך כלל במרכז של מרש פינה שבו מתח ⁇ הוא תלול ביותר. IEEE 80 מספק נוסחאות מפורטות עבור חישוב מתח מירש חשבון עבור גיאומטריה, מוליך ספאק, עומק קבורה, והתנגדות לאדמה.

הנוסחה של מתח מרש כוללת גורמים גאומטריים התלויים בתצורה של הרשת.גורמים אלה נגזרים מתיאוריה השדה האלקטרומגנטי, ואומתו באמצעות בדיקות נרחבות ומדידות שדה.המתח המחושב חייב להיות פחות מאשר מתח מגע נסבל כדי להבטיח בטיחות.

שיקולים מתקדמים ב- Impedance Calculations

מעבר לתהליכי חישוב בסיסיים, כמה גורמים מתקדמים יכולים להשפיע באופן משמעותי על הדיוק והיעילות של חישובים של אימפולסים עבור מערכות תת-קרקעיות.

מודלים רבים-Layer Soil

Soil stratification כולל שכבות גיאולוגיות עם התנגדות שונה הדורשת ניתוח מורכב.קרקע אמיתית היא לעתים רחוקות אחידה, ורוב האתרים מציגים מבני אדמה שכבתיים עם התנגדות שונה במעמקים שונים.שיטות שונות מוצעות בסיוע של IEEE 80 כדי להעריך את ההתנגדות הקרקע לכאורה של שלוש שכבות שבהן מערכת קרקע מבוססת מורכבת מרשת עם מוטות בנוי.

שני שכבות אדמה משמשים בדרך כלל, המורכב שכבת עליון עם ⁇ 1 ועובי h1, ושכבה נמוכה יותר עם התנגדות ⁇ 2 המשתרע לעומק אינסופי.הגורם ההשתקפות K = ( ⁇ 2 - ⁇ 1) / ( ⁇ 2 + ⁇ 1) מאפיין את הממשק בין שכבות.אפקט ההשתקפות על השבר ועל השלבים, מערכת ההתנגדות הקרקעית ומתח נחקר.

עבור מבנים מורכבים יותר אדמה, שלושה שכבות או מודלים רב-שכבות עשוי להיות נחוץ.אלה דורשים טכניקות ניתוח מתוחכמות יותר ובדרך כלל דורשים שימוש בתוכנה ממוחשבת מיוחדת.ההתנגדות הקרקעית לכאורה בשימוש בחישובים חייב להיות נחוש בקפידה על בסיס מודל הקרקע ואת הממדים של מערכת הקרקע.

שינויים עונתיים ואפקטים סביבתיים

Moisture וטמפרטורה הם שינויים עונתיים המשפיעים על התנגדות הקרקע ועלולים לשנות את ביצועי הרשת. Soil התנגדות יכול להשתנות באופן משמעותי עם תוכן לחות, טמפרטורה, תנאים עונתיים.קרקע קפואה יש הרבה יותר התנגדות מאשר אדמה לא מזוינת, וקרקע יבשה היא יותר התנגדות מאשר אדמה לחות.

הבדלים אלה מתכוונים כי ביצועי מערכת קרקעית יכולים להשתנות לאורך כל השנה.פרקטיקות עיצוב שמרניות בדרך כלל להשתמש בהתנגדות הקרקעית הגבוהה ביותר (התקפה לתנאים הדחופים או הקרים ביותר) כדי להבטיח ביצועים נאותים תחת תרחישים הגרועים ביותר. חלק מהמתקנים כוללים הוראות לטיפול בקרקע או ללחות לייצוב התנגדות הקרקע.

מחלקת ה-Slit Factor

ברוב מתקני הפחתת המצע, לא כל הזרמים הנוכחיים של המערכת המקומית. כמות מסוימת של הזרם יזרום חזרה למקור וחלק דרך כל שדה שידור או הפצה.הגורם הפיצול מהווה את ההתפלגות הנוכחית ומשפיע באופן משמעותי על הזרם הממשי שמערכת ההתקרקע חייבת להתמודד איתו.

Zq מתקבל משולחן C.1 של IEEE 80, והוא הדחף שנראה על ידי הזרם העובר דרך חוט מגן מעל פני השטח ודרך הקרקע השידור או ההפצה.קביעת הנחישות של הגורם הפיצול דורש מידע מפורט על תצורת מערכת השירות, כולל המספר והמאפיינים של קווי שידור, מעל פני חוטים, ופתרונות ניטראליים הקשורים תת-הת.

השפעות על פני השטח

בדרך כלל, שכבת פני השטח המגנה של התנגדות גבוהה (למשל, קבר) משמשת למזער את הזרם העובר דרך הגוף האנושי, מתן בטיחות ליחידים בתוך תת-התשמצה.חומר שכבת הפנים יש השפעה עמוקה על מגע קלוש ומתחים צעדיים. Asphalt יש התנגדות גבוהה מאוד (בערך 10,000 הומטרים רטובים) אשר יאפשרו מאוד מגע וצעדים.

חומרים משטח נפוצים כוללים סלע מרוסס, חמור, אספלט, ו בטון.כל אחד יש תכונות התנגדות שונות המשפיעות על הזרם שיכול לזרום דרך הרגליים של אדם במהלך אשמה. IEEE 80 מספק גורמי תיקון עבור חומרים שונים משטח מוחל על הנוסחה מגע בסיסי וצעד. עובי של פני השטח הוא גם חשוב, עם מתקנים אופייניים באמצעות שכבות עד 150 מ"מ עבה.

קורוזיה וביצועים ארוכי טווח

קורוזיה אלקטרוליטית היא השפלה ארוכת טווח של מערכת הקרקע, המשפיעה הן על מוליכות והן על יושרה מכנית.מוליכים קרקעיים קבורים באדמה כפופים לקורוזיון לאורך זמן, אשר יכול להגדיל את ההתנגדות ולהוביל פוטנציאלי לכישלון מכני.קצב הקורוזיה תלוי על אדמה, לחות, pH, נוכחות של זרמים.

למוליכים קופר יש בדרך כלל התנגדות קורוזיה טובה ברוב הקרקעות, אבל קורוזיה גליונית יכולה להתרחש בקשרים בין מתכות שונות. חלק מהמתקנים משתמשים במוליכים נחושת מעוטים או ליישם ציפויים מגן כדי לשפר את ההתנגדות קורוזיה. חלק מהקודים דורשים כי חוטים מעוטים ישמשו במקום שבו ההתנגדות של הקרקע היא פחות מ 70 ⁇ /m.

ניהול Sizing and Materials Selection

גורמים שונים נכללים בזיוף של מוליכים כגון התכונות התרמיות החומריות, היכולת הנוכחית, והאימפולס, כמו גם את אופי הקרקע.נהג מתאים sizing מבטיח כי מערכת הקרקע יכול לשאת בבטחה זרמי אשמה ללא חימום יתר או כישלון מכני.

המונחים:

הדאגה העיקרית במוליכים sizing היא להבטיח כי המנצח יכול לעמוד בהשפעות התרמיות של זרם ללא התכה או נזק סבל. IEEE Standard 80 מספק נוסחאות לחישוב אזור חצי-שטח מינימלי של המנצח מבוסס על גודל ומשך הנוכחי הפגם.הנוסה מהווה חשבונות עבור המאפיינים החומריים של המנצח, כולל טמפרטורה ממיסה, יכולת תרמית, והתנגדות.

עבור מנצחי נחושת, החישוב רואה את הטמפרטורה הראשונית (בדרך כלל טמפרטורה מחממת), הטמפרטורה המקסימלית המותרת (בדרך כלל גם מתחת לנקודת ההיתוך כדי למנוע נשימה), ואת המאפיינים התרמיים של נחושת.הזמן הוא קריטי כי משך זמן תקלות ארוך יותר דורש מוליכים גדולים יותר כדי להתפזר החום שנוצר.

דרישות כוח מכני

מעבר ליכולת התרמית, למוליכים מעומקים יש כוח מכני מספיק לעמוד בלחצים ולעמוד על החיים של ההתקנה. גודל Wire של 35 מ"מ (2 AWG) או גדול יותר חייב להיות מחוספס.

גודל המנצח המינימלי מוכתב לעתים קרובות על ידי שיקולים מכניים ולא דרישות חשמל.תקנים רבים מציינים את גודל המוליכים המינימלי (כגון 2 / 0 AWG עבור מוליכים רשת ראשי) כדי להבטיח כוח מכני מספיק וארוכותיות.

בחירה חומרית

Copper הוא החומר הנפוץ ביותר עבור מולטי חשמל בשל מוליכות חשמלית מעולה שלה, עמידות קורוזיה טובה, וקלות ההתקנה. פלדה Copper-clad מספקת אלטרנטיבה יעילה בעלות עם כוח מכני טוב, אם כי עם התנגדות גבוהה יותר מאשר מול נחושת מוצקה. אלומיניום משמשים לעתים קרובות אבל דורשים שיקולים מיוחדים עבור קשרים והגנה קורוזיה.

הבחירה של החומר משפיעה הן על הביצועים החשמליים והן על האמינות ארוכת הטווח של מערכת הקרקע.עלויות חומריות, זמינות מקומית, נהלי התקנה ותנאים סביבתיים כל גורם להחלטת הבחירה. עבור יישומים קריטיים, מנצחי נחושת חזקים הם בדרך כלל העדיפו למרות העלות הגבוהה ביותר שלהם.

מחשבים מודלים וסימולציות כלים

מגע וצעד חישובים פוטנציאליים יכולים להיות משימה ערמומית וכבדה, ו IEEE Std 80 ממליץ על השימוש בתוכנה מחשב כדי לחשב התנגדות ברשת, ו מתחי מרש וצעד, וגם ליצור ויזואליזציה פוטנציאלית של האתר.

יתרונות עיצוב מחשב-Aided

תוכנת מחשב מודרנית יכולה להתמודד עם החישובים המורכבים הנדרשים על ידי IEEE Standard 80 הרבה יותר יעיל מאשר שיטות ידניות.חבילות תוכנה מחשב ניתן להשתמש כדי לסייע בתכנון רשת Earthing על ידי מודלים וסימולציה של תצורה רשת אחרת של כדור הארץ, ואת הכלים או באים כמו חבילות עמידה או Plug-in מודולים לתוכנת ניתוח מערכת חשמל (כגון PTW's GroundMat או ETAPs Grounded Design).

כלים אלה מציעים מספר יתרונות כולל היכולת מודל מורכב של גיאוגרפיות רשת, חישוב אוטומטי של כל הפרמטרים הרלוונטיים, הדמיה של מתח ⁇ s וחלוקות נוכחיות, אופטימיזציה של עיצוב רשת כדי לעמוד בקריטריונים בטיחות בעלות מינימלית, וניתוח רגישות כדי להבין את ההשפעות של פרמטרים.

פתרונות תוכנה זמינים

דוגמאות של חבילות עומד כוללות SES Autogrid ו SafeGrid. תוכניות מיוחדות אלה נועדו במיוחד לניתוח מערכת הקרקעות ובדרך כלל כוללות ספריות נרחבות של מודלים קרקעיים, סוגי מנצח ותצורה סטנדרטית.הם יכולים לבצע ניתוח אלמנט סופי מפורט כדי מודל מדויק של הפצה נוכחית וקידודי מתח.

חבילות ניתוח מערכת חשמל משולבות כוללות לעתים קרובות מודולים מקרקעים אשר ממשק עם ניתוח קצר-תחומי ומחקרי מערכת אחרים.אינטגרציה זו מאפשרת ניהול נתונים עקבי ומבטיחה כי חישובים מעומקים משתמשים באותם ערכים הנוכחיים כמו מחקרים אחרים להגנה.

אימות ואימות

בעוד שכלי מחשב חזקים, יש להשתמש בהם בהבנה ותוצאותיהם יש לאמת.מהנדסים צריכים לוודא שנתוני קלט נכונים ומלאים, לבדוק כי התוצאות הן סבירות ועקביות עם חישובי יד עבור מקרים פשוטים, להבין את המגבלות והנחות של התוכנה, ולאמת עיצובים קריטיים עם מדידות שדה במידת האפשר.

מודלים ממוחשבים הם רק טובים כמו נתוני קלט שלהם. Garbage, זבל חל באופן מלא על ניתוח מערכת ריצוף.תשומת לב קפדנית למדידות התנגדות הקרקע, נתונים גיאומטריה מדויקת רשת, וערכים פגום מציאותיים הם הכרחיים להשגת תוצאות משמעותיות.

מדד ובדיקה של מערכות מותקנות

לאחר מערכת קרקעית מותקנת, יש לבצע מדידות כדי לאמת כי היא עונה על מפרט עיצוב דרישות בטיחות. IEEE Standard 81 מספק הדרכה מפורטת על טכניקות מדידה עבור מערכות ריצוף.

שיטת Fall-of-Potent

השיטה בסתיו-of-potential היא הטכניקה הנפוצה ביותר למדידת התנגדות הקרקעית.עם אלקטרודות הנוכחיות והפוטנציאליות באדמה מרוחקת, והנחה כי המדידות אינן מושפעות מהפיכה הדדית או התערבות אחרת, ניתן למצוא את האיטום המקרקע. שיטה זו כרוכה בהזרקת זרם לתוך מערכת הקרקע באמצעות אלקטרודה מרחוק ומדידת המתח במרחקים שונים באמצעות בדיקה פוטנציאלית.

המדידה דורשת מיקום זהיר של אלקטרודות מבחן כדי להבטיח שהם חלק "נפח" של הפרופיל הפוטנציאלי שבו המדידה היא יחסית רגישה לבדיקת מיקום.עבור מערכות ריצוף גדולות, ספיגה אלקטרודה הנדרשת יכול להיות משמעותי, לפעמים דורש בדיקה מוביל כמה קילומטרים.

אתגרים ומקורות שגיאות

שגיאות חד-משמעיות הנובעות מהכיוון המקביל של מוליכים למבחן ניתן להשוות את הנוסחה של קרסון עבור מנצחים אינסופיים, עם זאת, הדיוק יהיה תלוי אורך של המוליכים המקבילים ספאק, תדירות, ואת מחיאות כפיים של האדמה נגדיות. כמה גורמים יכולים להציג שגיאות במדידת קרקע כולל הפיכה הדדית בין מבחן מוביל, התערבות מקווי כוח סמוכים, וריאציות עונתיות בקרקע התנגדות, וספאם לא מספיק.

מגע וצעד וולטאז' Measurements

בנוסף למדידות התנגדות, מתחי מגע וצעד בפועל ניתן למדוד במהלך בדיקות תקלות מומות. המדידות הללו מספקות אימות ישיר כי מערכת הקרקע עומדות בקריטריונים בטיחות בתנאים ריאליים.

המדדים נעשים בדרך כלל באמצעות ציוד מיוחד שיכול למדוד בבטחה מתחים גבוהים תוך הגנה על אנשי הצוות.התוצאות משווים ערכים מחושבים ומגבלות בטיחות לאמת ביצועי מערכת.כל פערים בין ערכים נמדדים ומחוששים צריכים להיחקר ולמציין שגיאות בנתונים התנגדות קרקעיים, גיאומטריה רשת או הנחות חישוביות.

אסטרטגיות אופטימיזציה

רשתות קרקעיות של AC תעשייתיות הן לעתים קרובות על בסיס מגבלות של תוכנות מחשב, קשיים בדוגמת פרמטרים באופן מציאותי, וטעון של הגורם הפיצול, ועיצוב יתר מוביל לעלויות הפרויקט גבוהות יותר בשל החומרים הנוספים הנדרשים, כגון נחושת, מוטות קרקע נוספות, ועוד נדל"ן.

ביטחון ועלויות

מטרת עיצוב מערכת ריצוף היא להשיג בטיחות נאותה בעלות סבירה.זה דורש אופטימיזציה זהירה של פרמטרים עיצוביים שונים כולל אזור רשת ומוליכים ספאק, גודל מנצח וחומר, מספר ומיקום של מוטות קרקע, חומר שכבת פני השטח ועובי, ושימוש של משאבים קרקעיים קיימים.

אזורים גדולים יותר נובעים מהתנגדות לרשת נמוכה יותר ולכן, מתחים נמוכים יותר של GPR ומיש.עם זאת, הרחבת אזור הרשת מגבירה את עלויות החומר ולא יכול להיות מעשי עקב מגבלות האתר.

שימוש בתשתית הקיימת

המערכת הקרקעית יכולה להיות אופטימיזציה על ידי שימוש בעילה זמינה של Ufer כגון ערמות ו Footings. Concrete-encased אלקטרודות (Ufer ⁇ ) יכול לספק ביצועים מצוינים הקרקע צריך להיות משולב לתוך העיצוב כאשר זמין.בניות, כריות ציוד, מבנים קונקרטיים אחרים עם ריבר מוטבש יכול לתרום באופן משמעותי למערכת המקרקע הכוללת.

חשוב עבור מעצבים חשמליים ואזרחיים לתאם אחד עם השני כדי להבטיח את הקרקע המתאימה / backfill משמש וגודל כראוי rebar ב עילה Ufer, כגון הולכי רגל וערימות. תיאום זה במהלך שלב העיצוב יכול לגרום חיסכון משמעותי עלות ביצועים משופר.

תהליך עיצוב

תהליכי התכנון משתיקים לארבעה שלבים עיקריים, ומספר היתרים מבוצעים בדרך כלל כדי להשיג את דרישות הבטיחות שניתנו על ידי התקנות הסטנדרטיות והכללים.תהליך העיצוב בדרך כלל החל בעיצוב ראשוני המבוסס על ניסיון וכללי אצבע, חישוב פרמטרים ביצועים כולל התנגדות, מתחי מגע וצעדים, השוואת תוצאות נגד קריטריונים בטיחות, ושינוי העיצוב אם לא ייתקל.

תהליך זה ממשיך עד עיצוב נמצא כי עומד בכל דרישות הבטיחות בעלות מקובלת.כלים מחשב להקל מאוד על תהליך זה על ידי מתן הערכה מהירה של חלופות עיצוב. ניתוח רגישות S יכול לזהות אילו פרמטרים יש את ההשפעה הגדולה ביותר על ביצועים, המנחה מאמצי אופטימיזציה.

מלכודות נפוצות ועיסוקים טובים

ניסיון עם עיצובים במערכת ריצוף רבים זיהה שגיאות נפוצות והקימה שיטות הטובות ביותר לשיפור האמינות והבטיחות.

בעיות איכות נתונים

נתונים של קלט באיכות ירודה הם אולי המקור הנפוץ ביותר של שגיאות בחישובים מעומקים.המידע שדה (למשל, התנגדות הקרקע) כמו גם טווחים מקובלים עבור משתנים עיצוב נדרשים עבור מערכת מדידה נחשבת לכדור הארץ. Soil יש להיות לאחרונה, נציג תנאי האתר בפועל, ו נלקח במעמקים ומיקומים המתאימים.

באמצעות ערכים גנריים או מניחים כי התנגדות הקרקע ללא מדידות ספציפיות באתר יכול להוביל לשגיאות משמעותיות. בדומה לכך, נתונים גיאומטריה לא מדויקים או ערכים נוכחיים שגויים יגרמו לתוצאות לא אמינות.עקרון "צעד כפול, לחתוך פעם אחת" חל באופן מלא על עיצוב מערכת.

ביקורת בטיחות מופרזת

סובסטציות עם התנגדות נמוכה אינן אינדיקציה לתכנון בטוח, וגם לא תת-קבוצה עם התנגדות גבוהה בהכרח אינדיקציה לתכנון לא בטוח.הטעות נפוצה היא השגת ערך התנגדות מסוים (כגון 1 הום או 5 הוממים) באופן אוטומטי מבטיח בטיחות. במציאות, בטיחות תלויה במערכת היחסים בין תקלות נוכחיות, התנגדות הקרקע, לבין המתחים הנובעים מכך מגע וצעדים.

המיקוד צריך להיות על מנת לעמוד בקריטריונים של מתח מגע וצעד במקום להשיג יעד התנגדות שרירותי.במקרים מסוימים, במיוחד עם התנגדות גבוהה הקרקע, זה יכול להיות בלתי אפשרי או לא מעשי להשיג ערכים התנגדות נמוכה מאוד, אבל המערכת עדיין יכולה להיות בטוחה אם טכניקות עיצוב נאותות מוחלות.

עזיבת החטיבה הנוכחית

כשל לקחת בחשבון כראוי את החלוקה הנוכחית באמצעות הגורם התפצל יכול להוביל עיצובים שמרניים מדי.הגורם הפיצול צריך להיות מחושב על בסיס תצורה של מערכת בפועל כולל חוטי מגן מעל הראש, נייטרליים הפצה, ונתיבים אחרים של החזרה. בהנחה כי כל הפגמים זרמים הנוכחיים דרך מערכת הריצוף המקומי כאשר נתיבי החזרה משמעותיים קיימים תוצאות בעיצובים יקרי לא הכרחי.

איכות ההתקנה

אפילו העיצוב הטוב ביותר יכול להיכשל אם איכות ההתקנה היא עני.ההרס של מערכת רשת מתחיל עם בדיקה של תוכנית פריסת התחנה, מראה את כל הציוד והמבנה העיקריים, ואת האזור של מערכת הקרקע הוא הגורם הגיאומטרי החשוב ביותר בקביעת ההתנגדות של הרשת.כל החיבורים חייבים להיעשות כראוי באמצעות שיטות וחומרים שאושרו, יש לקבור את המוליכים בעומק שצוין, הרשת חייבת להיות מכוונת את האזור, ואת המוטות יש להגדיר כראוי כדי להיות מקודות כדי להיות מקודמת.

בקרת איכות במהלך ההתקנה היא חיונית.ספקות צריך לוודא כי המערכת הבנויה תואם את הציורים עיצוב וכי כל החיבורים הם סאונד מכני וחשמלי.הטבעת Exthermic לעתים קרובות מוגדר עבור קשרים קריטיים כדי להבטיח אמינות ארוכת טווח.

שיקולים מיוחדים עבור סוגים שונים

בעוד תקן IEEE 80 מספק הדרכה כללית החלת על רוב ה substations, סוגים שונים של מתקנים יש שיקולים ייחודיים המשפיעים על חישובים של מוטציות ועיצוב קרקעי.

צוללות גז-אינטנסיות (GIS)

במקרה של מתקני גז מקורה, ההשפעה של זרמי המתחם יכול להיות מודאג. GIS ההתקנה יש מערכי מתכת נושאים זרמי אשמה ויכולים ליצור אתגרים ייחודיים לקרקע.התחמורות חייבות להיות מוקרקעות כראוי ומתקשרות למנוע מתחים מסוכנים, ואת מערכת הקרקע חייב לקחת בחשבון את ההפצה הנוכחית דרך המתחם.

האופי הקומפקטי של מתקני GIS לעתים קרובות פירושו רשתות קרקע קטנות יותר, אשר יכול להפוך את השגת התנגדות נמוכה יותר מאתגר.עם זאת, האזור הצטמצם גם פירושו חשיפה נמוכה יותר של מגע וצעד במקרים מסוימים. תשומת לב מיוחדת חייבת להיות משולם לקרקע של חלקים סגורים והקשר בין קטעים.

המונחים: Substations

בתתת-הפצה קטנה יותר הטווח המקובל בדרך כלל הוא מ 1-5 ⁇ , בהתאם לתנאים המקומיים. substations ההפצה בדרך כלל יש זרמי אשמה נמוכים יותר מאשר תת-קרקעיות שידור, אשר יכול לפשט את דרישות הקרקע.

העיצוב המקרקע חייב לשקול את המאפיינים הספציפיים של מערכות הפצה כולל נוכחות של נייטרליים רב-בסיסיים, הקשר למערכת ההפצה של התועלת, ואת הפוטנציאל למתחים המועברים באמצעות חיבורי לקוחות.החשבון הפיצול חשוב במיוחד עבור תת-קרקעיות הפצה.

פיתוח: Station Substations

תחנות ייצור מציגות אתגרים ייחודיים בשל זרמי הפגמים הגדולים הזמינים מהגנרטורים והסידורים המורכבים של הציוד.מערכת הקרקע חייב להתמודד לא רק תקלות במערכת השידור אלא גם תקלות גנרטור, אשר יכולות להיות תכונות שונות. IEEE Standard 665 מספק הדרכה נוספת ספציפית לייצור תחנת קרקע.

נוכחות של מכונות גדולות רוטינג מציגה שיקולים נוספים כולל מתחים פירים ונוכחים נוכחיים.יש לתכנן את מערכת הייבוש למזער את הזרמים המפוצצים שעלולים להזיק בציוד תוך מתן נתיבים פגומים מספיק.

תיעוד ותיעוד ממשיכים

תיעוד נכון של תכנון מערכת קרקעית והתקנה הוא חיוני לתחזוקה עתידית, שינויים, ופתרון בעיות. רשומות שלמות צריכות לכלול נתוני בדיקת התנגדות קרקע עם מיקומים ותאריךים, חישובים עיצובים ונחות, כפי שמופעלים המציגים מיקומים אמיתיים וקשרים, מפרטים חומריים ודיווחי בדיקה, ותוצאות מדידה ממבחנים.

תיעוד זה משרת מטרות מרובות כולל מתן בסיס למדידות עתידיות כדי לזהות השפלה, תמיכה בשינויים או ההתרחבות של המצע, להפגין עמידה בסטנדרטים ובתקנות, ולקדם בעיות לפתרון אם בעיות מתרחשות. רשומות דיגיטליות עם מערכת מידע גיאוגרפית (GIS) אינטגרציה הם נפוצים יותר ויותר ומספקים כלים חזקים לניהול מידע על מערכת קרקעית.

תחזוקה ובדיקה תקופתית

מערכות ייצוב דורשות בדיקה תקופתית ובדיקה כדי להבטיח ביצועים המשך.לאורך זמן, קורוזיה יכולה להגביר את ההתנגדות, קשרים יכולים להידרדר, תנאי הקרקע יכולים להשתנות.תוכנית תחזוקה צריכה לכלול בדיקות חזותיות של קשרים ומוליכים נגישים, מדידות התנגדות תקופתיות כדי לזהות שינויים, חקירה של כל חריגות או תוצאות בלתי צפויות, ופעולה חוזרת כאשר הביצועים מתחת לרמות מקובלות.

תדירות הבדיקה תלויה בביקורתיות של ההתקנה, התנאים הסביבתיים, דרישות רגולטוריות רבות לבצע מדידות התנגדות קרקעיים בכל כמה שנים כחלק מתוכניות תחזוקה שגרתיות.ניתן לבצע בדיקות תכופות יותר בסביבות קשות או עבור מתקנים קריטיים.

סליחות וסטנדרטים

בעוד תקן IEEE 80 מספק הדרכה טכנית מקיפה, מעצבים חייבים גם לשקול סטנדרטים ותקנות רלוונטיים אחרים. לאומי ובינלאומי, כמו גם תקנות מקומיות פותחו כדי לזהות את הדרישות של עיצוב רשת כדור הארץ ולהגדיר את הפרמטרים הרלוונטיים.

סטנדרטים קשורים כוללים IEEE Std 367 עד כה, IEEE מומלץ על קביעת פוטנציאל ההתעלות של חשמל חשמל כוח אלקטרוניקה ו induced Voltage מ Power Fault, IEEE Std 81-2012, IEEE for Measureivity, נחיתות הקרקע, ופוטנציאלי פני האדמה של מערכת קרקע, ו- IEEE Std 142-1991, IEEE for Grounding of Industrial and Commercial Systems (EE Book Green Power) .

קודים חשמליים מקומיים ותקני תועלת עשויים להטיל דרישות נוספות מעבר לאלה של IEEE Standard 80. Designers חייבים להכיר את כל הדרישות החלות ולהבטיח כי עיצובים עומדים בקריטריונים המחמירים ביותר.במקרים מסוימים, דרישות רגולטוריות עשויות לציין גודל מינימלי של מנצח, ערכי התנגדות מקסימליים, או שיטות התקנה ספציפיות שיש לעקוב אחריהם.

מגמות עתידיות וטכנולוגיות מתפתחות

תחום קרקעית תת-קרקעית ממשיך להתפתח עם טכנולוגיות חדשות ושיפור הבנה.חומרים מתקדמים כגון בטון התנהגותי וגרף-enhanced backfill מציעים פוטנציאל לשיפור ביצועים בתנאי הקרקע מאתגרים.חומרים אלה יכולים להפחית התנגדות יעילה לקרקע סביב המנצחים ולספק ביצועים יציבים יותר לטווח ארוך.

טכניקות מדידה משופרות כולל ניתוח תדיר-דומיין ובדיקות טרנספורמטיביות מספקות אפיון טוב יותר של התנהגות מערכת מבוססת ריצוף בתנאים שונים. שיטות אלה יכולות לחשוף אפקטים תלויים בתדר ולעזור לאמת מודלים ממוחשבים בצורה מדויקת יותר.

שילוב עם טכנולוגיות רשת חכמות מאפשר ניטור רציף של ביצועי מערכת קרקעית.חיישנים יכולים לזהות שינויים בהתנגדות או התרחשות תקלות קרקעיות, מתן התראה מוקדמת של בעיות פוטנציאליות.גישה זו תחזוקה חיזוי יכול למנוע כישלונות וייעל לוחות הזמנים של תחזוקה.

יישום כללי Checklist

כדי להבטיח יישום מוצלח של IEEE Standard 80 חישובים של מערכת מחשוב ועיצוב מערכת קרקעית, בצע את רשימת הסימון המקיפה הזו:

שלב עיצוב מראש

  • ביצוע סקר התנגדות קרקע מקיפה באמצעות שיטת 4 נקודות
  • קח מדידות במקומות מרובים ומעמקים
  • תנאי קרקע ותכונות יוצאות דופן
  • סקר אתר מדויק מראה את כל המבנים והציוד
  • Gather Defin בנתונים הנוכחיים ממחקרי מערכת
  • לזהות את כל חוטי מגן מעל פניף ו נייטרלים הפצה
  • קביעת סטנדרטים ודרישות רגולטוריות

שלב עיצוב

  • פיתוח פריסת רשת ראשונית המבוססת על מגבלות האתר
  • עמידות קרקעית באמצעות IEEE Standard 80נוסחאות
  • תגובה על הקרקע אם משמעותית
  • שילוב התנגדות ותגובה למציאת כל מניעה
  • חישוב עלייה פוטנציאלית (GPR)
  • מגע קל ומתחים צעד
  • חישוב מתחים אמיתיים וצעדים
  • השוואת מתחים מחושבים נגד גבולות נסבלים
  • עיצוב תכשיר אם לא התקיימו קריטריונים בטיחות
  • דרישות גודל עבור דרישות תרמיות ומכניות
  • המונחים: material and Install
  • הכינו רישומים עיצוב מפורט ומפרטים
  • בדוק עיצוב באמצעות כלי סימולציה ממוחשבת

שלב ההתקנה

  • בדוק כי חומרים עומדים מפרטים
  • להבטיח עומק קבורה מתאים לכל המוליכים
  • שימוש בשיטות חיבור מאושרות (שעודנויותרפיות)
  • התקנת מוטות קרקע לעומק שצוין
  • החל חומר שכבת פני השטח בעובי הנכון
  • מסמך תנאים בנויים עם תמונות ומדידות
  • לבצע בדיקות איכות בשלבים קריטיים

שלב הנציבות

  • התנגדות קרקעית באמצעות שיטת Fall-of-potential
  • השוואת ערכים נמדדים נגד חישובים
  • לחקור כל פערים משמעותיים
  • לבצע מדידת מתח מגע וצעד אם מעשי
  • כל תוצאות הבדיקה
  • הכינו את הציורים והתיעוד הסופיים

תחזוקה מתמשכת

  • לוח זמנים של בדיקות תקופתיות
  • לבצע בדיקות חזותיות של רכיבים נגישים
  • עמידות קרקעית במרווחים קבועים
  • לשמור רשומות של כל המדידות והתצפיות
  • לחקור שינויים בביצועים
  • לבצע עבודה מיידית לפי הצורך
  • עדכון תיעוד כדי לשקף שינויים

מסקנה

חישוב עכבות על פי תקן IEEE 80 הוא תהליך מקיף הדורש תשומת לב זהירה לפרטים, איסוף נתונים מדויק, יישום נכון של נוסחאות ושיטות מבוססות.התהליך כולל הבנה של מושגים יסודיים של התנגדות ותגובה, איסוף התנגדות מדויקת ונתונים מערכתיים, חישוב התנגדות הקרקע באמצעות נוסחאות מוכחות, קביעת רכיבים תגובתיים כאשר משמעותי, שילוב התנגדות ותגובה למציאת הסתכמו, אימות קריטריונים מדויקים ללחצים ושמירה על בטיחותיתנים, תוך שמירה על עלויות.

הבנה של IEEE Std. 80 מאפשרת למהנדס לספק מערכת מבוססת, בטוחה ואמינה.הסטנדרט מספק מסגרת קפדנית כדי להבטיח שמערכות תת-קרקעיות יכולות להתפזר בבטחה זרמי אשמה מבלי ליצור תנודות מתח מסוכנות שעלולות לפגוע באנשי הצוות.

הצלחה בתכנון מערכת קרקעי דורשת לא רק מיומנות מתמטית אלא גם שיפוט הנדסי, הבנה של התנהגות הקרקע, ידע של פעולת מערכת חשמל, ותשומת לב לשיקולים של התקנה מעשית.כלי מחשב להקל מאוד על תהליך החישוב, אך לא יכולים להחליף הבנה בסיסית של העקרונות המעורבים.

על ידי מעקב אחר הגישה השיטתית המתוארת ב- IEEE Standard 80 ויישם את שיטות החישוב המתוארות במדריך זה, מהנדסים יכולים לעצב מערכות ריצוף המספקות הגנה אמינה הן עבור אנשי צוות והן ציוד לאורך כל החיים של תת-התשמנה.ההשקעה בעיצוב תקין ותשלומים ההתקנה משלמת דיבידנדים בביטחון, אמינות, ושלום של המוח.

(ב) לקבלת מידע נוסף ומפרטים טכניים מפורטים, מומלץ להתייעץ עם כל המלאי:0IEEE Standard 80-2013 DocumentcioFLT:1, כמו גם סטנדרטים הקשורים כגון FLT:2EE Standard 81FLT:3 for Measure Techniques and the FLT:4IEEE Standard 367FLT:5 for a Ground Growth Assessment, Professional, כגון LTF:6e Institute of Electrical and Electronics Engineers, Prove, Prove, and Professional for Work for Work for the Professional, and Professional, Pros of the Power Engineers, and Electronics Engineers, and Professional, and Electronics Research for the Power, and the Power, and the Proves, and the Provedance, and the Prove, Prove, and the Proves, and the Provedation of the Pros, and the Pros, and Effal for alimate for alimate for alimate for Power for Ground, and Electronics Research for the Provedation for alimate for Ground, and the Provedation for Power for Power for Ground, and the Proves, and the Pros, באתר, באתר האינטרנט, and the Pros, and the Provedation of the Provedation of