در این بخش دستگاه ها و ادواتي را تشريح مي كنيم كه در جهت حفاظت و ایمنی دستگاه ها و اشخاص ، از آنها كمك گرفته شده است .
ـ برقگير ها و محل نصب آنها :
کارخانه جاتي همچون كارخانه سيمان بايد داراي تاسيساتي براي حفاظت در مقابل برخورد مستقيم صاعقه باشند . براي جلوگيري از برخورد مسقيم صاعقه با تاسيسات ، از سيم زمين استفاده مي شود كه در بلند ترين نقاط دكل ها كشيده مي شود . نوع برقگير سيمي اغلب در اثر برخورد با صاعقه قطع مي شود و با اتصال به قطعات زير ولتاژ باعث اتصال كوتاه لحظه اي يك فاز مي شوند ، كه چون سيم مي سوزد و خود به خود اين اتصال هم برطرف مي شود . براي سيم هاي برقگير يا به عبارت ديگر صاعقه گير اغلب از « آلو فولاد » استفاده مي شود كه در روي دكل هاي بلند استفاده مي شوند . اين برقگير ها معمولاً از لوله آهن سفيد است .
ـ محل نصب برقگير ها :
برقگير ها متناسب با ماكزيمم اختلاف سطحي كه با فركانس نامي شبكه در محل نصب ممكن است پيدا كنند ، انتخاب مي شوند .
مشخصات انواع برقگير ها با فنتيل براي نصب تا ارتفاع 1000 متر از سطح دريا صدق مي كند و جهت نصب آنها در ارتفاعات بيشتر بايد برقگير مجدداً متناسب با ارتفاع با ارتفاع نصب ، تنظيم گردد . برقگير ها همانطور كه گفته شد با دو جريان ضربه اي نامي ka 5 و ka 10 ساخته مي شود كه معمولاً ka 5 آن در بيشتر مواقع كافي است و فق در مناطق با رعد و برق و صاعقه هايي پي در پي و شديد كه برقگير متوالياً تحت فشار قرار مي گيرد ، برقگير هايي با جريان ضربه اي نامي ka 10 مناسبتر مي باشند .
نظر به اينكه محدوده ايي كه در كنترل و محدوديت برقگير قرار مي گيرد كوچك است ( تا kv 30 تقريباً 30 متر و از kv 30 به بالا در محدود 60 متر ) لذا كه هميشه برقگير در نزديكي وسيله اي كه در تاسيسات با ارزشتر است نصب شود . مثلاً در تاسيسات فشار قوي وسيع گسترده بايد برقگير در كنار ترانسفور ماتور نصب شود و شين ها و خطوط هوايي نيز هر كدام براي خود ، برقگير مخصوص داشته باشند .
ـ فيوز :
جريان خروج از كليد فيوز ها و شركت بريكر ها ( در قسمت بعد تشريح مي شود ) به فيوز هاي منياتوري سه فاز وارد مي شوند . جريان فيوز بستگي به قدرت موتور مورد استفاده دارد . خروجي اين فيوز ها به سوي كنتاكت ، كنتاكتور هاي قدرت هدايت مي شوند .
ـ كنتاكت باز و بسته كمكي مربوط به فيوز ها :
در كنار فيوز ها از كنتاكت هاي كمكي استفاده شده اين كنتاكت ها به گونه اي هستند كه كنتاكت هاي باز آن با باز شدن فيوز بسته و كنتاكت هاي بسته آن با باز شدن فيوز باز مي شوند .
ـ سیركت بريكر ( circuit breaker ) :
اين كليد در مدار قدرت موتور هاي با قدرت پايين ( زير kw 45 ) استفاده شده كه به وسيله آن مي توان مدار قدرت و مدار فرمان موتور را قطع يا وصل كرد اين كليد داراي رله قابل تنظيم مي باشد كه بوسيله آن مي توان جريان عبوري از كليد را تنظيم كرد . به طوري كه اگر جرياني بيشتر از مقدار تنظيم شده از كليد عبور كند به طور اتوماتيك قطع مي شود . اين كليد به صورت سه فاز مي باشد كه در صورت قطع شدن هر سه تيغه آن با هم قطع مي شود . قطع كننده اتوماتيك اين كليد به صورت يك سيم پيچ مي باشد كه در صورت عبور جريان زياد باعث جذب شدن هسته متحرك قطع مدار مي شود .
ـ حفاظت ، با استفاده از اتصال زمين :
در تمام تاسيسات الكتريكي به خصوص تاسيسات فشار قوي ، اتصال ادوات الكتريكي به زمين ، يكي از مهمترين و اساسي ترين اقداماتي است كه براي رفاه و سلامتي و اصولاً ادامه زندگي اشخاصي كه به نحوي با اين تاسيسات در تماس هستند وقتي در خارج از تاسيسات در رفت و آمد مي باشند بايد با دقت هر چه تمام تر و با توجه به قواعد و قوانيني خاص انجام گيرد كه نمونه هاي آن را در زير شرح مي دهيم .
ـ زمين كردن :
زمين كردن عبارت است از رابطه برقرار كردن بين يك هادي و ميل زمين . اين هادي ممكن است جزئي از مدار الكتريكي باشد ( زمين كردن الكتريكي ) و يا ممكن است در حالت عادي هيچ گونه ارتباطي با مدار الكتريكي نداشته باشد ( زمين كردن حفاظتي ) . در زير به شرح هر كدام از زمين كردن ها مي پردازيم.
الف : زمين كردن الكتريكي :
زمين كردن الكتريكي يعني زمين كردن نقطه اي از دستگاه هاي الكتريكي و ادوات برقي كه جزئي از مدار الكتريكي مي باشند . مثل زمين كردن مركز ستاره سيم پيچي ترانسفور ماتور و يا ژنراتور و يا زمين كردن سيم وسط يا سيم مشترك دو ژنراتور جريان دائم . زمين كردن الكتريكي سه نوع مي باشد :
1- زمين كردن مستقيم
2- زمين كردن غير مستقيم
3- زمين كردن بار
زمين كردن مستقيم :
مثل وصل كردن مستقيم نقطه صفر ترانسفور ماتور با نقطه اي از سيم رابط بين دو ژنراتور جريان دائم به زمين .
زمين كردن غير مستقيم :
مانند اتصال نقطه صفر ژنراتور توسط يك مقاومت بزرگ به زمين يا اتصال نقطه صفر ستاره ترانسفور ماتور توسط سلف بزرگ به زمين .
زمين كردن بار :
در اين نوع زمين كردن ، نقطه صفر يا اصولاً هر نقطه اي از شبكه الكتريكي كه داراي پتانسيل نسب به زمين است توسط يك فيوز فشار قوي ( الكترود جرقه گير ) به زمين وصل مي شود ، تا موقعي كه مدار فيوز باز است ، يعني در حالت كار عادي شبكه ، ارتباط شبكه با زمين باز باشد . ولي در موقع كه ولتاژ زيادي شبكه را تهديد مي كند ، مدار فيوز به كمك جرقه بسته شود و شبكه مستقيماً با زمين ارتباط برقرار نمايد .
ب: زمين كردن حفاظتي :
زمين كردن حفاظتي عبارت است از زمين كردن كليه قطعات فلزي تاسيسات الكتريكي در ارتباط مستقيم ( فلز به فلز ) با مدار الكتريكي قرار ندارد . اين زمين كردن به خصوص براي حفاظت اشخاص در مقابل اختلاف سطح تماسي زياد به كار برده مي شود . بدين منظور در تاسيسات فشار قوي بايد تمام قسمت هاي فلزي كه در نزديكي و همسايگي با فشار قوي قرار گرفته اند و امكان تماس عمدي يا سهوي با آنها موجود است ، به تاسيسات زميني كه براي اين منظور احداث شده است ( زمين حفاظتي ) متصل و مرتبط گردند . اين قسمت ها عبارتند از ستون ها و پايه هاي فلزي كه براي كار كردن با دستگاه بايد آنها را لمس كرد و در دست گرفت . مثل انواع تنظيم كننده ها ، رگولاتور ها ، دسته كليد ها و غيره ، زيرا در اين قسمت ها در اثر عبور جريان خيلي كم نيز عضلات دست به طوري منقبض مي شود كه باز كردن و رهايي پيدا كردن از آن غير ممكن و محال به نظر مي رسد وعاقبتي و خيم براي تماس گيرنده در پي خواهد داشت .
ـ انواع ميل هاي زمين :
ميل ها را مي توان كلاً به دو دسته تقسيم كرد كه عبارتند از :
1- ميل عمقي
2- ميل سطحي
ميل عمقي در اعماق زمين چال مي شود و در دو نوع مختلف به كار گرفته مي شود كه عبارتند از :
الف : ميل عمقي ميله اي .
ب: ميل عمقي صفحه اي
ميل عمقي ميله اي تشكيل شده از يك ميله ، لوله يا هر پروفيل ديگر از آهن سفيد كه به طور عمودي در زمين كوبيده مي شود و طول و تعداد آن بستگي به مقاومت گسترده لازم دارد .
ميل عمقي صفحه اي از ورق آهن اندوده ( آهن سفيد ) به ضخامت سه ميلي متر تشكيل شده و به طور عمودي در زمين چال مي شود . ابعاد آن متناسب با مقاومت گسترده لازم mm 1 * mm 1 و يا mm 1 * mm 5/ . مي باشد .
در موقع قرار دادن صفحه در زير زمين بايد دقت كرد كه لبه بالايي صفحه حداقل يك متر زير سطح زمين قرار گيرد .
ميل سطحي تشكيل شده از يك يا چند مفتول يا طناب فولادي روي اندود ( آهن سفيد ) كه در عمق كم ( در حدود 5/ . تا 1 متر ) در زمين چال مي شود و ممكن است به صورت ساده ( خطي ) اشعه ايي ( پنجه اي ) كمربندي ، غربالي و يا تركيبي از آنها باشد . طول يا ابعاد ميل سطحي بستگي به مقدار مقاومت گسترده مورد نياز دارد .
ـ شين زمين :
شين زمين رابط بين سيم زمين ( در قسمت بعد تشريح مي شود ) و ميل زمين است و تمام سيم هاي زمين از آن منشعب مي شوند . شين زمين كه معمولاً از آهن روي اندود انتخاب مي شود ، با يك فاصله مناسبي سبت به زمين و ديوار نصب مي گردد و مقطع آن در هيچ حالتي نبايد از mm 200 كمتر باشدارتباط سيم زمين با شين بايد از نظر الكتريكي و مكانيكي كاملاً مطمئن ، محكم و بدون مقاومت عبور باشد . لذا بهترين راه ، جوش دادن آنها است . در غير اين صورت بايد از پيچ و مهره ( حداقل 10 m ) با واشر فنري استفاده شود و در مقابل زنگ زدگي و خوردگي با رنگ محافظت شود .
ـ سيم زمين :
سيم زمين ارتباط بين ميل و قطعاتي كه بايد زمين شوند را برقرار مي كند و بايد حتي المقدور طوري كشيده شود كه قابل رويت باشد . در موقع انتخاب سطح مقطع سيم زمين بايد در نظر گرفت كه در موقع اتصال كابل زمين ، اغلب جرياني معادل جريان اتصال كوتاه از آن عبور مي كند و سيم زمين بايد بتواند اين جريان را از خود عبور دهد ، بدون اينكه ايجاد فشار تماس زياد كند . در هر حال نبايد سطح مقطع سيم زمين از مقادير زير كوچكتر انتخاب گردد . سيم فولادي روي اندود mm 50 – سيم آلومينيومي mm 35 و سيم مسي mm 16 .
سيم هايي كه در زمين و بدون روپوش و عايق كشيده مي شوند ، جزئي از ميل محسوب مي شوند . در ضمن بايد هر يك از سيم هاي زمين كه از دستگاهي منشعب مي شود مستقيماً به شين زمين وصل شود ( اتصال موازي ) و از سري و زنجير كردن آنها بايد به شدت اجتناب كرد .
ـ صفر كردن :
يكي از روش هاي حفاظتي « صفر كردن » است كه فقط در شبكه هاي با سيم صفر ممكن است . در اين نوع حفاظت بدنه فلزي اسباب و ادوات و ماشين آلات برقي از راه سيم صفر به شبكه برق رساني وصل مي شود . در نتيجه با اتصال بدنه پيدا كردن يكي از دستگاه ها و بسته شدن مدار الكتريكي آن به كمك سيم صفر ، جريان شديدي از محل اتصالي شده عبور مي كند و باعث قطع كليد خودكار و يا فيوز مدار مربوط مي شود . جهت قطع سريع و مطمئن فيوز بايد جريان اتصال كوتاه حداقل 5/2 برابر جريان نامي فيوز باشد .
شرايط صفر كردن : صفر كردن به طور كلي به خاطر جلوگيري از پتانسيل گرفتن بدنه فلزي ماشين آلات برقي در اثر اتصال بدنه است . لذا قطع جريان تنها كافي نيست بلكه بايد ولتاژ قطع گردد . از اين جهت بايد سيم صفر فاقد فيوز باشد . براي قطع فيوز و برداشتن ولتاژ و در نتيجه حفظت صحيح شرايطي لازم است كه ذيلاً به طور خلاصه به آن اشاره خواهد شد .
شرط اول :
مقطع سيم ها بايد طوري محاسبه و تعيين شوند كه در موقع اتصال كوتاه بين يك فاز و سيم صفر حداقل جرياني معادل 5/2 برابر جريان نامي نزديكترين فيوز به محل اتصالي از مدار عبور كند . در شبكه هاي سه فاز با اختلاف سطح نامي تا 127/220 ولت در صورتيكه مقطع سيم فاز از 6/1 برابر سيم صفر تجاوز نكند ، قطع فيوز لازم نيست .
شرط دوم :
سيم صفر بايد حتماً زمين شود و محل زمين شدن سيم صفر نيز بايد در نزديكي پست ترانسفورماتور باشد . در شبكه سيم هوايي بايد سيم صفر حداقل در محل انشعاب نيز مجدداً زمين شود در صورتيكه در مسير شبكه برق شهري ، زمين خوب مانند شبكه لوله كشي آب موجود است توصيه مي شود كه سيم صفر به لوله كشي آب رساني شهر نيز متصل گردد . در صورتيكه در يك شبكه سه فاز چهارسيمه ( شبكه با سيم صفر ) يكي از فاز ها با زمين اتصالي و تماس پيدا كند : اولاً سيم صفرين نسبت به زمين اختلاف سطح پيدا مي كند . ثانياً اختلاف سطح فاز هاي سالم نيز نسبت به زمين بالا مي رود .
شرط سوم :
در كشيدن سيم صفر بايد مانند سيم فاز دقت كافي به عمل آيد زيرا در صورت قطع شدن سيم صفر هميشه ولتاژ هايي در سيم صفر ايجاد مي شود كه بسته به محل قطع شدن ممكن است اين ولتاژ خطرناك باشد . محل هاي مختلف قطع شدگي عبارتند از :
1- قطع سيم صفر بين دو زمين
2- قطع سيم صفر بعد از آخرين زمين
3- قطع سيم صفر و تماس با سيم فاز
در حالت 1 و 2 اختلاف سطح تماسي به علت متعادل نبودن بارهاي شبكه سه فاز به وجود مي آيد . در بار كاملاً متعادل اختلاف سطح تماسي صفر است . اما از آنجا كه در يك شبكه سه فاز چهار سيم تقريباً هميشه بارها نا متعادل مي شوند و از سيم صفر جريان عبور مي كند در حالت هاي 1 و 2 مي توان با ختلاف سطح نسبتاً زيادي مواجه شد .