مقدمه
بحث نوسانات ولتاژو تاثييرات موقتي آن روي سيستم برق شايد در ابتدا به علت موقتي بودن اين اثرات از اهميت زيادي برخوردار نباشد ولي با دقت در اين موضوع كه اين نوسانات با عبور از روي شبكه برق و گذر كردن از روي تجهيزات و وسايل حساس برقي و با توجه به دامنه بالاي اين اثر مي تواند صدمات جبران ناپذيري به تجهيزات وارد كرده و باعث مي گردد اهميت اين موضوع دو صد چندان گردد و حتي مي تواند باعث ناپايداري خط عبوري انرژي گشته و صدمات جبران ناپذيري ايجاد كند .

بنابراين بحث در مورد عوامل ايجاد كننده و تاثير گذار بر اين موضوع ايجاد راهكاري مناسب براي كم كردن اثرات نامطلوب اين موضوع و حدالامكان حذف كردن آن مي تواند كمك قابل توجهي به صنعت انتقال و توزيع برق داشته باشد و كمك شاياني به پايداري هر چه بيشتر سيستم انتقال نمايد. اما اكنون بايد ببينيم چه عواملي ايجاد كننده ي اين اثر نامطلوب مي تواند باشد اگر از خود بارهاي الكتريكي بحث را شروع كنيم مي بينيم كه بارها نيز مي تواند به عنوان يك عامل تاثير گذار در اين

موضوع باشند بارهايي نظير كوره هاي الكتريكي موتورهاي الكتريكي و دستگاههاي جوش سهم به سزاييدر اين مطلب دارند و پديده هايي نظير flicker ولتاژ نيز مسئله با اهميتي است كه در جاي خود به بررسي آنها مي پردازيم .
در ابتداي تبديل شدن اختراع برق بعنوان يك صنعت همه گير از آن بيشتر براي مصارف خانگي استفاده مي گردد كه اين مسائل از اهميت چندان زيادي برخوردار نبود ليكن با استفاده روز از فزون اين پديده جديد انرژي در صنعت اين مسائل اهميت خود را بخوبي نشان داد .

البته بايد توجه داشت اين موضوع با افت ولتاژ دائمي در طول يك خط انتقال برق كاملا متفاوت مي باشد .
۱- نوسانات ناشي از راه اندازي تجهيزات خاص در كارخانجات كه در هنگام شروع كار احتياج به مصرف بالايي دارند .
۲- يكي ديگر از مسائل با اهميت كه باعث بوجود آمدن بحث پيچيده و با اهميت حفاظت در شبك هاي مختلف مي گردد بحث تغييرات ولتاژ ناشي از خطاهاي گذرا در شبكه .
۱-۱ نوسانات ولتاژ ناشي از بارهاي مختلف :
مي توان علت ايجاد اين نوسانات را اينگونه بررسي نمود كه با وارد شدن انواع بارهاي الكتريكي به شبكه با كشيدن جريان به سمت خويش باعث تغيير يكباره ميزان انرژي داخل شبكه برق مي گردد كه با افت ولتاژ ناگهاني در شبكه روبرو خواهيم بود كه البته در مورد بارهاي كوچك مي توان با استفاده از رگولاتورها اين مسئله را حل نمود ليكن در مورد بارهاي بزرگتر مانند كوره هاي القايي و موتورهاي جوش بزرگ اين راه نمي تواند براي نوسانات ناگهاني در ولتاژ خط كار موثري انجام دهد و باعث نوسانات ناگهاني در ولتاژ خط گردد .
اما محدوده مجاز اين نوسانات براي بارهاي مختلف ؟

براي بررسي آن ابتدا مفهمومي تحت عنوان flicker ولتاژ را بررسي مي نماييم .
هر عاملي كه باعث تغيير دامنه ولتاژ حتي در زمان خيلي كم گردد مي توند عاملي براي ايجاد flicker ولتاژ باشد مانند سوييچ كردن بارهاي مختلف چون جريان هجومي در لحظه راه اندازي از جريان حالت دايمي بيشتر مي باشد بعنوان مثال راه اندازي موتورها يكي از منابع اصلي و معمولي ايجاد فليكر مي باشد هم چنين بارهايي كه بصورت متناوب كار مي كنند و مانند دستگاههاي جوش قوسي يا نقطه اي و همچنين سوييچ كردن ادوات تصحيح ضريب قدرت مانند انواع

بانك هاي خازني.
روشهاي جبران و تصحيح فليكر :
در اين مورد بايد به چند نكته توجه داشت كه بارهاي متصل به شبكه هاي ضعيف در مقابل بارهاي متصل به شبكه هاي بهم پيوسته (stiff net work) داراي نوسانات بيشتري خواهد بود .
در مورد راه اندازي موتوري مي توان با استفاده از راه اندازها اين مسئله را كاهش داد .
در مورد بانك هاي خازني اگر همراه با بار سوييچ گردند هم مي توانند اثر نامطلوب وارد شدن خود آنها را كاهش داد بلكه مي توان اثرات مخرب بارها را نيز كاهش داد .
بررسي اثرات TOV بر يك شبكه نمونه :
هنگام بي بار بودن شبكه قدرت براي يك مدت طولاني اضافه ولتاژ خطوط متصل به ژنراتور ها مي تواند به يك TOV خطرناك منجر گردد و حتي مي توند باعث ناپايداري آن قسمت از شبكه گردد و به تجهيزات آن قسمت صدمه وارد مي كند بعنوان يك راه مقابله با آن اين است كه مطمئن باشيم در هنگام ولتاژ فرمان trip توسط دستگاههاي حفاظتي داده مي گردد و خط جدا مي گردد و هنگامي recloser بسته مي گردند كه اضافه ولتاژ از بين رفته باشد و نوسانات ولتاژ از بين رفته است .
براي تعيين مدت زمان قابل تحمل براي تجهيزات كه منجر به از بين نرفتن عايق آنها مي باشد به ۳ دسته تقسيم مي گردد :
۱- ولتاژ بيش از pu 1/6 ms125
2- ولتاژ بيش از pu 1/4 ms 250
3- ولتاژ بيش از pu 1/25 sec1
بر اساس اين آزمايش ها نتايج تاثير اضافه ولتاژ در ۲ پست بدست آمده است :

اين اضافه ولتاژ ها ناشي از وصل كردن بانك خازني يا خطا (بعد از رفع كردن ان ) يعني براي خطا بعد از ۶ سيكل و براي بانك خازني بعد از ۴ سيكل از بين ميرود و احتياج به هيچ وسيله ي حفاظتي نمي باشد .
اضافه ولتاژهاي ناشي از كليد زني :
اضافه ولتاژهاي ناشي از كليد زني اكثر در خطوط uhv , EHV مطرح مي گردد تا در طراحي سطح عايقي خطوط هوايي و كابل هاي زميني مورد توجه قرار گيرد اضافه ولتاژ ناشي از كلي

د زني در كابل هاي KV63 , KV 20 قابل توجه مي باشد و علت آن هم عدم خود ترميمي كابل هاي زميني مي باشد اما اين خود ترميمي چه مي باشد .
اگر به يك خط هوايي دقت گردد ديده مي شود با آمده اضافه ولتاژ بر روي خط هواي اطراف خط يونيزه شده و برقگير ها عمل كرده و اين اضافه ولتاژ را DAMP مي كنند و تا آمدن اضافه ولتاژ بعدي اين هواي يونيزه شده جابجا مي گردد و ديگر نمي تواند مشكل ساز گردد اما اين موضوع در مورد كابل هاي زميني متفاوت مي باشد چون در آنها اين اضافه ولتاژ ها نمي توانند damp گرداند و اگر كابل مورد اصابت نتواند اين اضافه ولتاژ لحظه اي را تحمل نمايد آن كابل را از دست خواهيم داد .
اين موضوع در مورد كابل هاي زميني كه مابين دو قسمت خط هوايي قرار مي گردد به شدت تاثير گذار مي باشد و اين موضوع با توجه به تعداد خاموشي هايي كه بعضي مواقع مواجه هستيم داراي اهميت فوق العاده بالايي مي باشد
اگر سيستم مورد تغذيه مانند شكل زير باشد با اطلاعات موجود :

و كابل تغذيه زميني بصورت ۳ كابل تك فاز زميني شبيه سازي شده باشد و كابل ها در عمق ۵۰ سانتيمتري از زمين قرار گرفته باشد و فاصله فازها ۱۰ سانتيمتر باشد و جنس عايق اصلي از نوع PVC بوده و عايق بيروني از نوع XPELE مي باشد و داراي SHEA از نوع مس باشد .
به منظور بررسي اضافه ولتاژ ناشي از برقدار كردن اين خط ۱۰ عمل كليد زني انجام گرفته است در زمانهاي مختلف و با توجه به يك برقگير از نوع zno با مشخصه اسمي kv 21 و نتايج بررسي ناشي از اين شبيه سازي در جدول زير آمده است :

D C B A
03/2 95/1 3/1 135/1 فاز a
28/2 15/2 43/1 12/1 فاز b
32/2 12/2 42/1 13/1 فاز c

و مشاهده مي گردد اضافه ولتاژ در انتهاي مسير يعني نقطه D از همه بيشتر مي باشد زيرا با افزايش طول مسير اين اضافه ولتاژ نيز بيشتر مي گردد پس باز هم اهميت اين مو

ع بيش از پيش تاييد مي گردد چون در انتها اين اضافه ولتاژ به بار مي رسد .
در حالت دوم فرض شده است كه SHEATH مسي كابل در ابتدا و انتهاي مسير زمين گذشته است و نتايج به صورت زير بوده است :

D C B A
22/3 21/2 79/1 09/1 فاز a
17/3 15/2 84/1 09/1 فاز b
32/2 3/2 82/1 12/1 فاز c

پس مشاهده مي گردد با زمين كردن SHEATH كابل به شدت اثر قابل ملاحظه اي بر كاهش اضافه ولتاژ در انتهاي مسير دارد و علت آن هم بوجود آمدن مسيري براي عبور جريان سوييچينگ مي باشد .
اضافه ولتاژهاي موجي در شبكه فشار ضعيف و حفاظت مصرف كنندگان در برابر آن :
در بسياري از موارد شاهد آسيب ديدن تجهيزات و دستگاههاي حساس ناشي از اضافه ولتاژهاي شبكه در هنگام رعد و برق مي باشيم اين امر نشان دهنده ي بوجود آمدن دامنه ولتاژ هايي فراتر از حد تحمل عايق دستگاه مي باشيم .
الف ) اضافه ولتاژهاي موقت با فركانس اين اضافه ولتاژها كه مي توانند از كسري از ثانيه تا مدت هاي طولاني را دارا باشند عللي از اين قبيل دارند :
الف ۱- خرابي عايق بين سيم پيچ هاي فشار ضعيف و قوي در اثر ايجاد يك خطا درون ترانس .
الف – ۲ : پاره شدن هادي فشار متوسط و افتادن آن روي فشار ضعيف
الف – ۳ : انتقال اضافه ولتاژ از طريق تزويج و القا بين اتصالات زمين ترانس و شبكه در موارد طراحي و اجراي ناصحيح يا خطاي متقارن
الف – ۴ : وصل فيوزهاي كات اوت سمت فشار متوسط با فواصل زماني طولاني در نتيجه يك يا دو فاز باقي ماندن شبكه .
الف – ۵: اتصالي هاي نامتقارن
الف- ۶ : بارهاي شديدا نامتقارن
الف – ۷ : وقوع رزوناس و فرو رزونانس
الف – ۸ : قطع ناگهاني بار
ب) اضافه ولتاژ هاي گذرا يا فركانس هاي كيلو يا مگاهرتز : اين اضافه ولتاژ ها كه مي توانند از كسري از ثانيه تا مدت هاي طولاني را دارا باشند عللي از اين قبيل دارند :
ب- ۱ : اصابت مستقيم صاعقه به خط كه البته احتمال آن كم است .
ب- ۲ : تخليه جريان صاعقه به زمين در نزديكي خط توزيع مي تواند اضافه ولتاژهاي بالايي را القا كند :

ب- ۳ : انتقال اضافه ولتاژ از طرف فشار قوي به فشار ضعيف ترانس بصورت الكتروستاتيكي يا الكترو مغناطيسي
ب- ۴ : كليد زني نامناسب
راه افتادن اين اضافه ولتاژ ها مي تواند صدماتي را به تجهيزات وارد كند و براي ج

لوگيري از اين صدمات عايق ها بايد بتواند اضافه ولتاژي به اندازه ي (+۱۰۰ ۲ را تحمل كنند پس بهتر است راهي براي حفاظت آن انجام دهيم .
يكي از مهمترين راههاي انتقال اضافه ولتاژ از طريق ترانس ها مي باشد كه اضافه ولتاژ را از فشار قوي به فشار ضعيف انتقال مي دهند .
اين اضافه ولتاژ به دو صورت الكترواستاتيكي و الكترومغناطيسي مي باشد :
مكانيزم انتقال الكترواستاتيكي موج ضربه :
هنگامي كه يك موج ولتاژ ضربه مانند صاعقه اي كه به خط مي خورد به ترانس مي رسد در اولين لحظه فقط خازنهاي ذاتي سيم پيچ دخالت دارند و نقش توزيع و تقسيم ولتاژ را بر روي سيم پيچ فشار قوي باز مي كنند .
سيم پيچ فشار ضعيف كه به هسته زمين شده ي ترانس نزديكتر است يك خازن كلي زمين شده ي c1 را تشكيل ميدهد:

با توجه به مدار معادل شکل ۱ مدار بصورت مقسم خازنی عمل کرده و

در این حالت دامنه اضافه ولتاژ منتقل شده به طرف ثانویه ربطی به نسبت تبدیل سیم پیچ های ترانس ندارد و تابع شکل ساختمانی سیم پیچ، جنس عایقی سیم پیچ و فواصل عایقی ترانس خواهد بود .
القا الکترو استاتیکی از سمت فشار قوی به فشار ضعیف دارای مدت زمان بسیار کوتاهی است زیرا بعد از مدت زمانی اجزای سیم پیچ یعنی سلف و مقاومت آن وارد کار شده و موج ولتاژ را damp می کنند اما به علت بزرگی دامنه آن می تواند تاثیر خود را داشته باشد . برای کاهش این القا می توان ۲ کار انجام داد طریق اول آن است که c2 را بزرگتر انتخاب نماییم و روش دوم آنست که حفاظ زمین شده یعنی از earthed shield استفاده نماییم که هر دو روش کاربرد عملی دارد .
ب- مکانیزم الکترو مغناطیسی انتقال منبع ولتاژ ضربه به ثانویه :

 

مدار معمولی ترانس دارای ۲ سلف سری و یک سلف موازی می باشد . سلف های سری بیانگر فوران مغناطیسی ناشی از فضای سیم پیچ ها را کانال عایقی ما بین آنها می باشد سلف موازی نشان دهنده ی فوران اصلی عبوری از هسته ترانس می باشد .

در اولین لحظه ی برخورد موج ضربه به ترانس توزیع ولتاژ تابع ظرفیت خازنی ترانس می باشد و موج ضربه به طور الکترومغناطیسی به ثانویه منتقل می گردد در این حالت فرکانس غالب حد

ود کیلو هرتز می باشد امپدانس موجی خط که C , L آن به ترتیب نشانگر اندوکتانس سری و خازن موازی خط می باشد طبق رابطه زیر تعریف می گردد :

با استفاده از مدار معادل ترانس دامنه ولتاژ ضربه منتقل شده به سمت فشار ضعیف به طریقه الکترو مغناطیسی پس از برخورد یک اضافه ولتاژ پله ای با دامنه V به سمت فشار قوی ترانس برابر خواهد بود با :

در تشریح این پدیده باید گفت بعد از مرحله اول که القا فقط بصورت خازنی فقط می باشد ایجاد جریان ر اثر موج صاعقه در سیم پیچ اولیه القا ولتاژ به ثانویه از طریق میدان مغناطیسی بیرون هسته آغاز و پیشانی موج ولتاژ ضربه ساخته می گردد پس از لحظاتی کوتاه میدان مغناطیسی در هسته نیز آغاز می گردد و با فعال شدن شاخه موازی مدار معادل پشت موج ولتاژ القا شده به ثانویه نیز ساخته می گردد و انتقال موج ضربه نیز به سرعت انجام می گردد و می تواند برای عایق های طرف ثانویه و تجهیزات طرف ثانویه خطر آفرین باشد دامنه ولتاژ القا شده به ثانویه تا ۱۵ درصد دامنه اولیه نیز گزارش شده است تحمل عایقی سمت فشا قوی ترانس بسته به کلاس عایقی مربوطه در برابر ولتاژ های ضربه ای برابر با ۹۵ یا ۱۲۵ کیلو وات است .
در عمل به وجود آمدن اضافه ولتاژ هایی با دامنه حداکثر ۹۰ کیلو ولت متحمل می باشد به همین علت نصب و راه اندازی برقگیرهای ZNO در طرف فشار ضعیف و برای مصرف کنندگان مورد بررسی گردیده است .
بررسی قرار دادن برقگیر در سمت فشار ضعیف :
در اینجا با بررسی یک موضوع عملی تاثیر قرار دادن برقگیر را در سمت ثانویه یک ترانس توزیع را مورد بررسی قرار می دهیم .
یک ولتاژ ضربه ای ناشی از صاعقه دامنه ولتاژی به اندازه ۸۰ کیلو ولت به ترانس رسانیده است ترانس مزبور در سمت فشار ضعیف دارای برقگیر بوده است در سکل ۵ موج ضربه ولتاژ القا شده به سمت ثانویه این ترانس در حالیکه دارای برقگیر می باشد را می توان مشاهده نمو همانگونه که در شکل ملاحظه می گردد دامنه این اضافه ولتاژ با توجه به نوع برقگیر انتخاب شده به کمتر از ۳۰۰ ولت رسیده است که بهیچوجه برای ثانویه ترانی مضر نمی باشد.

لازم به ذکر است طراحی و انتخاب برقگیرهای فشار ضعیف باید به طور خاص انجام گیرد برقگیرهای فشار ضعیف برخلاف فشار متوسط می بایستی TOV برای مدت طولانی و بدون ناپایداری حرارتی تحمل نماید .

سئوالی که در اینجا مطرح است آن است که برقگیر فشار ضعیف را کجا باید قرار داد .
گزینه های مختلفی در این مورد می تواند مطرح گردد گزینه اول آن است که برقگیر در سمت تروینال های فشار ضعیف ترانس می بایستی قرار گیرد گزینه دوم این است که در محل انشعابات ترانس دز سمت فشار ضعیف قرار دهیم و گزینه سوم آن است که در محل قرا رگیری مصرف کنندگان قرار دهیم .
در مورد گزینه اول این نکته مطرح است قرار دادن برقگیر در محل ترمینال های ترانس در سمت فشار ضعیف دارای این حسن است که کل ترانی و خط حاصله از آن را می توان محافظت نمود لیکن قدرت برقگیر حاصله می بایستی به شدت بالا بوده که این موضوع برای شرکت و تزیع زیاد مقرون به صرفه نیست علاوه بر آن نمی تواند جلوی دامنه ولتاژ ضربه ای را نیز به خوبی گرفته و آن را damp کند .

در مورد گزینه دوم استفاده از برقگیر در سر انشعابات به نفع بوده چون جریان کمتری می بایستی تحمل نموده و انشعابات کمتری را نیز support می کند ولی بهترین گزینه برای هر مصرف کننده می باشد ولی از لحاظ صرفع اقتصادی نمی توان به خوبی آنرا توجیه نمود .
فصل دوم

چکیده فصل :
با پیشرفت روزافزون صنعت برق و استفاده های وسایل برقی باعث شد که احتیاج به کنترل کننده ها وسایل حفاظتی برای انواع سیستم های برق یکی از ضروری ترین اجزاء آن باشد تا بتواند در مواقعی که یک خطا یا اتفاق تا خوشایند برای آن سیستم به وجود آید در کمترین زمان ممکن آن سیستم یا آن وسیله برقی را از شبکه برق جدا نماید و از خرابی آن دستگاه جلوگیری کند با استفاده از این فیوزها و کلیدهای برقی می توان با کمترین خسارت ممکن سیستم اصلی برق را نجات داد که همین موضوع محققان را بر آن داشت که روی این موضوع تحقیق نمایند که نتایج آن را می توان در زندگی امروزه از یک فیوزه ساده با تحمل چندین آمپر تا یک فیوز بزرگ با ظرفیت تحمل چندین کیلو امپر مشاهده نمود در صنعت انتقال و توزیع .
هدف فصل :
در این فصل سعی بر این است که با بعضی از انواع پر کاربرد دین فیوزها در صنعت برق (انتقال و توزیع ) و همچنین تاثیر بعضی از عوامل مخرب بر عملکرد این سیستم حفاظتی آشنا شوید و موارد استفاده آن ها را در بعضی از قسمت های صنعت برق با هم بررسی نماییم و از چگونگی نحوه انتخاب آن ها در موارد متعدد مطلع شویم .

 

برای فیوزهای مختلف رنج حداکثر تحمل جریان تعریف می کنند که با رنج قطع کردن آن فیوز یکسان نیست رنج قطع یا max جریان موجود برای یک فیوز یا مدار قطع کن circuit breaker می تواند بطور مطمئنی آن سیستم را زیر شرایط تست برای آن سیستم آن را قطع نماید پارامتر دیگری که تعریف می گردد برای سیستمهای حفاظتی scc است که در وضعیت آزمایش بصورت انفرادی یا بصوت دوتایی برای اجرای سیستم نصب می گردد .
تعریف :
فیوزها شاید به ظاهر وسایل ساده ای به نظر می رسند که برای حفاظت به کار می روند ولی با مطالعه رفتار سیستمها می توان فهمید که آنها دارای ساختمان چندین ساده ای نیستند مدار های متفاوت احتیاج به فیوز دارند تا بتوانند یک قطع در مدار ضروری را ایجاد نمایند از طریق اجازه دادن عبور جیران تا مقدار پیک آن و زمان ذوب جزء خصوصیات جریان عبوری از فیوز می باشد فیوز

یک وسیله حرارتی می باشد که وارد مدارهای الکتریکی و با توجه به ELEMENT موجود در فیوز دستور به قطع آن را می دهد المنت فیوز می تواند با استفاده از فلزهایی مانند بیسموت، کادمیم، سرب، قلع، نقره، مس، آلمینیوم وهر ترکیب و الیاژی از آنها ساخته می گردد برای اینکه برسیم به

یک خصوصیت حرارتی متناسب با جریان پیک بخار برای فیوز تا بتوان یک سیستم حفاظتی مناسب داشته باشیم میزان توانایی یک فیوز و آزمایش آن بستگی زیادی به نحوه ساخت انوری دارد حتی صحیح عمل کردن آن و عمر آن نتیجه به موقع عمل کردن یک فیوز که باعث سوختن خود آن می گردد حفظ شاید حتی میلیونها سرمایه در قبال چندین دلار قیمت یک فیوز می باشد زمان تاخیر

المنت اجازه یک جریان اضافه را می دهد که این با بالا بردن دقت فیوز می تواند هر چه سریعتر عمل نماید و باعث گردد که صدمه کمتری فیوز بیند فیوزها را در سیستم های قدرت می تواند مانندداخل خرابی قرار دهد مانند گرد و غبار بیش از حد بعضی از گازها بخارهای هادی، آب نمک، رطوبت یا قطرات آب بیش از حد ، یک شک زیاد کاهش های غیر معمولی و حتی تاثیرات فرکانس روی آن می توانند بر روی عملکرد فیوز تاثیر ندارد و آن را حتی تا مرز نابودی پیش برد از یک جهت دیگر فیوزها می توان به چند دسته :

۱- فیوزهای ولتاژ پایین
۲- ولتاژ بالا
۳- PLAYFUSE
4- فیوزهای کارتریج
تقسیم می گردد که فیوزهای ولتاژ پایین تا مرز ۱۰۰۰ V می رسند از لحاظ محدودیت دارای سه محدودیت می باشند از لحاظ فرکانس ، پیک max جریان و max پیک انرژی حرارتی فیوزهای پلاگ نوعی از فیوزها هستند که زیر v720 و A30 کار می کنند و دارای رنج قطع نمی

باشند فیوزهای کارتریج این فیوزها تجدید پذیر هستند .
۵- فیوزهای قدرت : این فیوزها به فیوزهای بالاتر از ۱۰۰۰ V اطلاق می گردد که باید در آن نکات زیر در نظر گرفته شود این فیوزها هنگامی استفاده می گردند که برای جلوگیری از SHORT CIRCURR هنگامی که SWITCH BREAKER از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست که اکثرا در قدرت برای حفاظت اولیه یا ثانویه ترانس استفاده می گردد و هم چنین یرای مدارهای فیدر ها و بانک های

خازنی چون آنها برای کار اتوماتیک طراحی شده اند ولی باید به صوت دستی جایگزین گردد ولی فیوزها اکثراً در قسمت توزیع در کات اوت ها یا کلیدهای ارتباطی استفاده می گردند این فیوز مجبور است از یک سیستم جرقه ای استفاده کند تا بتواند دستور قطع را صادر نماید.
۶- MOTOR CONTROLLER :
این وسایل حفظاتی می بایست ثبت شود بر روی دستگاه یا بر روی شناسنامه آن ولتاژ جریان و توان آن باید مشخص باشد جریان اتصال کوتاه و سای اطلاعات مورد نیاز را در حالت نامی مشخص نماید برای اینکه تشخیص نماید که دستگاه در وضعیت مطلوب است یا نه .

جریان محدود کننده های فیوز در حالت «بالای نرمال » در وضعیت اتصا کوتاه آزمایشی بدست می آید تا بوسیله آن فیوز را مشخص نمود .
نمونه ای از یک بر چسب وسیله الکتریکی که در موارد حفاظتی را مشخص می نماید که آن .
یک مثال برای تسبت جریان نامی در اتصال کوتاه
می توان در شکل زیر نحوه بررسی یک سیستم ساده را برای بدست آوردن شرایط نامی مشاهده نمود :

 

در بدست آوردن محدوده مجاز برای یک فیوز و در شرایط نامی آن باید به موارد زیر توجه داشت :
محدوده جریان فیوزها :
۱- انرژی خط را کاهش دهد
۲- بتواند استفاده شود تا به دست آید یک شرایط نامی برای کنترل کننده ها موکورها و اسمبلرهای اجزای سیستم و ….
۳- در اینجا با هم به بررسی بعضی از اصطلاحات سیستم های حفاظتی می پردازیم:
Coordination ( هماهنگی )

به محل با یک اضافه جریان برای محدود کردن وسیله یا مداری که در آن اتفاق افتاده اطلاق می گردد که به وسیله دستگاه های حفاظت اضافه جریان و تنظیم های آنها به انجام می رسد.
Seleetive coordination :
به ازومر کردن یا از تحت بار خارج کردن یک مدار دچار خطا شده می گویند باید در این وضعیت فقط نزدیک ترین وسیله یا فیوز حفاظتی به سرچشمه خطا آن را از سیستم خارج نماید .
علت احتیاج شدید به این موضوع نیز این است که با استفاده از آن میزان قابلیت اعتماد سیستم بالا می رود .

حال که مسئله coordination را متوجه شدیم و علل استفاده از آن را فهمیدیم می پردازیم به کیا سیستم دچا خطا شده یا به اصطلاح در حالت اورژانسی این سیستم یم بایست حتی با اضافه جریانی که در آن اتفاق می افتد به کار خود ادامه دهد و بتواند به نوعی در خود سیستم یک Seleetive coordination بوجود آید تا هر چه بتون میزان ضرر احتمالی را ناشی از black out دادن سیستم کاهش داد و این میزان را به حداقل خودش رساند این موضوع در مکان هایی مانند هت

احتیاج به یک panic control می باشد و هم چننی باید در این شرایط انرژی برای سیستم های تحویه محل یاب، آتش ، آتش خاموش کن ها ، آسانسورها ، ارتباط های درون شهری بسرعت برقرار باید گردد که برای این موضوع نوع خاموشی سیستم و نوع تغذیه این نوع موارد خاص باید به گونه ای باشد که کمترین ضرر را ایجاد نماید حال چه چیزی در این مورد باید مورد توجه قرار گیرد ؟
Seleetive coordination fuses :
انواع فیوزهایی که برای سیستم هایی که باید هماهنگ گردند با توجه به نوع بار و نوع مدار سیستم فرق می نماید و دارای استانداردهای بخصوصی است .
و هم چنین مدار تکن ها نیز در این سیستم ها دارای خصوصیات زیر هستند .
۱- بستگی به خصوصیات و تنظیمات آنها دارند .
۲- بدست آوردن و مناسب آنها سخت است .
۳- ممکن گران شوند .
۴- قبل از وصل آنها خطا در سیستم ضروری است .
۵- یک تحلیل و بیان مناسب ازمطالعات باید بیان گردد .

این نوع مدار شکن ها
۱- تاخیر ذاتی طولانی بین فرمان قطع و اعمال آن بوسیله دستگاههای مکانیکی مدار شکن ورود .
۲- دارای این خصوصیت خوب هستند که آن که نزدیک به خطا است سریع تر از بقیه قطع می گردد و می تواند خطا را از بین ببرد .
۳- نبودن یک Seleetive coordination در منطقه خطا .
خوب دیده شد که خود فیوزها و مدار شکن ها دارای قدرت کمی اند لحاظ تحمل جریان و نرخ طرفیت آن ها می باشند برای بالا بردن این ظرفیت امروزه با پیشرفت تر انس ها این امکان بوجود آمده که ظرفیت مدار شکن ها بالا می رود با اینکار دارای یک hazard مطمئن خواهیم بود .
برای نصب یک فیوز متناسب با سیستم یابد مراحل زیر طراحی گردد . ابتدا تحت یک s

uper visor مهندسی مراحل نصب پیش بینی گردد بعد ظرفیت وسایل و تحلیل سیستم با هم ترکیب گردد و تحت یک قرار داد حرفه ای مهندسی به یک نتیجه منقول برسد نتایج می بایست با شرح کامل خطر ها نوع پیش بینی و خطا و …. باید ثبت گردد و آنها همیشه موجود باشد برای طراحی و نصب آن سیستم حفاظتی این قرار داد حرفه ای می تواند مشخص کند که چه

نوع فیوز یا مدار تکنی با چه رنجی و در کجا باید استفاده شود .
و برای یک هما هنگی بین فیوز و مدار شکل روبرو باید مورد توجه قرار گیرد :
۱- چک شود که قطع فیوز در بالای آن مدار تکن آیا می توانند استفاده گردد با چه رنجی
۲- پیش بنی گردد آیا با همان شرایط می توان درعمل از آن فیوز استفاده گردد ؟
۳- تست آن با شرایط بالا انجام گیرد .
۴- با تحلیل انجام شده باید به این مرحله بر سیم که آیا فیوز صلاحیت استفاده در بالای یک مدار شکن را دارد یا نه ؟

فیوزها با پیک کم تا ۳۰۰۰۰۰ A دارای یک قطع رنج خوب هستند برای سیستم های تا رنج CC 5 کمتر برای پایداری سیستم احتیاج به نگه داری دوره ای و تست روی فیوزها نمی باشد .
دستگاه مکمل اضافه جریان :
یک دستگاه به وجود آمده تا تامین کند محدوده اضافه جریان حفاظتی را برای دستگاه های بخصوص و وسایلی مانند نور افکن ها و ….

بعد ازبررسی و شناختن اجزا و اصطلاحات مربوط به فیوزهای الکتریکی و سیستمهای حفاظتی در این قسمت به بررسی و معرفی بعضی از جدید ترین و پر کاربردترین کلیدها Circuit breaker & ها می پردازیم .
انواع فیوزها :
کلید حفاظت از جان یا کلید (f1) :
این کلید به وسله جریانهائی که از فاز و نول (سیم برگشت جریان ) عبور می کند ، جریان عبوری یا نشتی به زمین (ارت ) را مشخص می کند این وسیله به اندازه ای حساس است که می تواند جریانهای نشتی کوچک را که باعث عملکرد فیوز نمی شد ولی می توانند برای شروع یک آتش سوزی یا برق گرفتگی کافی باشند بیاید چنین جریانی باعث قطع این کلیدو در نتیجه جدا شدن منبع تغذیه خواهد شد .
این کلید شخصی را که احتمالا بین دو فاز و نول دچار شوک می شود ، محافظت نخواهد کرد و فقط انسان را در مقابل اتصالی بین فاز و زمین محافظت می کند .
اگر شخصی از قسمتی که نسبت به زمین برقرار است دچار شوک الکتریکی شود به دلیل جریانی که از بدن وی به زمین عبور می کند این کلید در چند صدم ثانیه منبع تغذیه را قطع می کند . لازم به یاد آوری است که این کلید مقدار جریان را کاهش نخواهد داد بلکه تنها مدت زمان شوک را محدود خواهد کرد .
سیمهای فاز و نول از یک ترانسفور ماتور جریان (CT) عبور می کند و سیم پیچ ثانویه آن به یک اشکارگر الکترونیکی حساس متصل می شود که می تواند باعث قطع یک کلید قطع کننده (بریکر ) شود و خط ۲۲۰ ولت و ۵۰ هرتز یا ۱۱۰ ولت و ۶۰ هرتز سری باشد .
تحت شرایط عادی در یک مصرف کننده تکفاز جریاهایی که از سیم فاز و سیم نول عبور می کند با یکدیگر برابرند و جریان کل (IW- IN) عبوری از اولیه ترانسفور ماتور جریاهن مساوی است و در نتیجه هیچ شاری مغناطیسی در هسته ایجاد نیم شود و ولتاژ القایی EF هم صفر خواهد بود و کلید قطع نخواهد شد حال اگر جریان خطا به طور مستقیم از سیم فاز به زمین نشت کند ، مثلاً اگر شخصی یک ترمینال برقدار را لس کند یا اگر انگشت خود را داخل سرپیچ لامپی بکند و یا اگر موتوری داخل آب بیفتد و یا اگر عایق بین موتور و بدنه زمین داخل ترانسفور ماتور جریان صفر نبوده و برابر با IF می باشد شار مغناطیسی ودر نتیجه ولتاژ القایی EF به وجود می آید و باعث قطع کلید می شود جنس هسته ترانسفور ماتور باید در چگای های شار پایین فوق العاده نفوذ پذیر و حساس باشد .
این نوع کلید برای مصرف کنندگان ۳ فاز نیز قابل استفاده است و هر چهار هادی برقدار ( سه فاز و نول ) از داخل هسته ترانسفور ماتور جریان عبور می کند . در حالت عادی جمع جبری جریانهایی که از سه فاز عبور می کند برابر صفر خواهد بود از این رو در هسته ترانسفور ماتور ه

یچ جریانی القاء نمی شود و ولتاژی بر روی ثانویه به وجود نمی آید و کلید قطع نخواهد شد .
این نوع کلید یک نوع وسیله الکترومکانیکی قابل اعتماد است که مانند هر وسیله مکانیکی دیگر شرایط محیطی مانند رطوبت و گرد و غبار می تواند بر عملکرد آن اثر بگذارد هر تاخیری در عملکرد نیز می تواند کشنده باشد به همین جهت یک دکمه آزمایش دارد که باید از طریق آن عملکرد کلید آزمایش شود و در صورتی که اشکالی دارد رفع گردد
کلیدهای قطع کننده محافظ موتور :
• مدل PKZ0
• مدل PKZ2
تعریف

کلیدها قطع کننده محافظ موتور قطع کننده هایی هستند که جهت عمل سونچینگ حفاظت قطع مدار اولیه با بار موتور استفاده می گردند ضمنا این کلیدها محافظ خوبی در مقابل استارت مجدد در زمان قفل روتور اضافه بار اتصال کوتاه و قطع فاز در تغذیه سه فاز ی باشند .
این کلیدها دارای حفاظت حرارتی جهت حفاظت سیم پیچ های موتور هستند (حفاظت اضاه بار ) و یک قطع کننده مغناطیسی (حفاظت اتصال کوتاه ) نیز انها را حمایت می کند .
جانبی های زیر را می توان با این کلید های قطع کننده محافظ موتور به کار گرفت .
• قطع کننده ولتاژ پایین
• قطع کننده موازی (SHUNT) قطع کننده های شنت
• کنتاکت کمکی
• کنتاکت کمکی همراه با نشان دهنده – قطع
کلیدهای قطع کننده محافظ موتور شرکت مولر طبق استاندارد آلمان
مدل PKZO یا مدل PKZZ
مدل PKZO است که جهت عمل سونچینگ و حفاظت بار موتور و ترانسفور مرهای تا ۲۵A مناسب هستند .
این نوع شامل انواع زیر است
• قطع کننده حفاظت موتور
• قطع کننده حفاظت ترانسفورمر .

• نوع کنتاکت با ظرفیت بالا
سیستم PKZ2
این نوع حفاظت موتور و حفاظت از مدار توزیع می باشد PKZ2 محاف

ظ موتوری است جهت حفاظت سونچینگ سیگنالینگ و کنترل از راه دور موتورها و سیستم های سوئیچ دنده ای ولتاژ پایینی تا ۴۰A .
این سیستم شامل انواع زیر است :
• قطع کننده حفاظتی
• نوع با ظرفیت کنتاکت بالا
• عملکرد از راه دور .
کلیدهای قطع کننده محافظ موتور نوع PKZM0
PKZM0 از نوارهایی بی متالی تاخیری که وابسته به بزرگی جریان هستند استفاده می نمایند . قطع شدن یا آزاد شدن این نوارها به قطع فاز (دو فاز شدن ) و دما نیز حساس هستند مقادیر جریان تا ۲۵A در ۱۳ ردیف رد این رله تنظیم می گردد .
• جانبی های این نوع رله می توانند از نوع وسایل زیر باشند .
• رله های زیر ولتاژ U که به پایین آمدن ولتاژ حساس هستند

.
• (SHUNT REALEASE ) A یا آزاد شدن شانت .
• کنتاکت های کمکی استاندارد NHI
• کنتاکت کمکی نشان دهنده وضعیت قطع (TRIP) .
که موتور را با انواع ثانویه ها دستگاه فوق کامل می کنند .

جانبی های سیستم استارتر به شرح زیر است :
• کنترل ولتاژ پایین تر یا رله های زیر ولتاژ (محافظ ولتاژ) .
• رها کننده شانت (Shunt release ) A
• کنتاکت های کمکی استاندارد NH1
• کنتاکت کمکی نشان دهنده وضعیت قطع (TRIP) .
این نوع استارترها از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرف هستند و برای عملیات های قطع و وصل استاندارد نوع ظرفیت بالای آنها جهت سوئیچینگ های خیلی زیاد پروسه های موتورهای الکتریکی طراحی شده اند و جهت موتورهایی طراحی شده ند که قطع آنها خسارت های اقتصادی زیادی را در تولید در بردارد .
که بالاترین ضریب اطمینان تاسیسات را می توان در یک پروسه ها با وجود این استارتر ها ایجاد کرد .
نوع ظرفیت بالای آنها همراه دو نوع حفاظت موتور PKZMO , SOO- PKZ می باشد که کنتاکت این دستگاهها هرگز جوش نمی خورند و در مقابل حتی اتصال کوتاه ۱۰۰K /400V (بالاتر ز ۱۸٫۴KW/ 400V) طراحی شده اند .
قطع کننده های حفاظت – ترانسفورمر محدود کننده
(transtormer – proteetive circuit breakers current limiters )
نوع PKZM0 – T
این نوع کید حفاظتی از اولیه های ترانسفور مرهای طراحی گردیده اند .
اتصال کوتاه از انواع ۰٫۱۶A

تا ۲۰A به طور ثابت باعث قطع دستگاه شده و برحسب U 20 تنظیم می شود .
اضافه بار در این نوع بر حسب تنظیم جریان نامی عمل می کند تمامی جانبی های PKZO هم می توان با این کلید نیز به کاربرد .
CL- PKZ0
کلیدهای CL- PKZ0 و دستگاههای محدود کردن جریان (Current

limiter) هستند و جهت گسترش و ترقی ردیفه های pkzm0 که ضد اتصال کوتاه نیستند طراحی شده اند .
مدل های CL دارای همان اندازه و پایانه های PKZ0 برابر است با ۱۰۰KA در ۴۰۰V است ( در حین اتصال کوتاه ) در حین عمل اتصا کوتاه کنتاکت های CL- PKZM0 باز می شوند .
کلید حفاظت موتور از طریق عمل داخلی خود باز شده و آماده وصل مجدد است و اگر سیستم اصلاح شد مجددا کلید ۶۳A وصل می شود .
این سیستم می تواند به صورت انفزادی یا مجزا وصل گردد .
کلیدهای قطع کننده (کلیدهای اصلی ) .
کلیدهای – اصلی مدل NZM
این مدل کلیدهای الکتریکی بسیار مناسبی را در مقابل اضافه بار حرارتی و اتصال کوتاه دارد در اندازه و سایزهای این کلیده به ترتیب با شماره های NZM 14 , NZM 10, NZM 7 می باشند که ردی های جریان را از ۱۶۰۰A تا ۲۵را در بر می گیرد .
بر حسب نوع مدل این کلیدها دارای حفاظت های از قبیل حفاظت در مقابل عیب جریان حفاظت در مقابل عی اتصال زمین می باشند .
کیدهای اصلی NZM بر حسب شکل ظاهری و جریان مجاز شان از همدیگر تمیز داده می شوند ( تا ۶۳۰ A) این کلیدها را نیز می توان بدون عملکرد عیب مدار نیز بمانند تمامی کلیدهای اصلی نیز قطع نمود .
کلیدهای NZM تماما بر حسب استاندارد جهانی IEC ساخته و کنترل کیفی شده اند .
کلیدهای اصلی مدل IZM
این نوع کلید های اصلی حفاظت مدارهای الکتریکی را از ردیف ۶۳۰۰ A تا ۳۲۰ را در ردیف های مختلف به عهده می گیرند .
این کلیدها دارای عملکرد قطع دیجیتالی الکترونیکی می باشد که در چهار نوع مختلف در دسترس می باشند . این نوع کلیدها بر حسب استاندارد کمیسیون جهانی ساخته و آزمایش و کنترل کیفی می شوند . واحدهای قطع کننده (tripping) این کلیدها به طور جامع عملکردهای سیگنال اتصال کوتاه و اضافه بار را با در نظر گرفتن مدیریت انرژی با داشتن ارسال داده از راه دور انجام می دهند .
کیدهای – اصلی izm در مدل های IN هم وجود دارد که دارای واحدهای قطع کننده نمی باشد.
دستگاه رها کننده شائت (F3) A (SHUNT RELEASE )

این دستگاه دارای یک آهنربای الکتریکی است که با اعمال ولتاژ از آن برداشته می شود به حالت عادی خود بر می گردد . اگر چنانچه مدار شانت جهت مدارهای چند فرمان انتخاب شد بایستی از کنتاکت های کمکی منایب استفاده شود (NH1/S1) در مجموع دستگاه رها کننده شانت یامدار شانت جهت قطع راه دور مدار استفاده می شود در زمانیکه در زمان خاموش کردن مدار خرابی های مانند قطع شدن سیم شل شدن کنتاکت پایین بودن ولتاژ اعمال می شود در وضعیت عدی قرار می گیرد و عملکرد آنها قطع شدن کنتاکت به وقوع می پیوندد .

این دستگاه ایده آل ترین دستگاه جهت کنترل های اینرلاک (مانند قطع مدار در زمان اضطراری ) می باشند و چنانچه ولتاژ در زمان ۲۰ms کم شود این دستگاه مدار را قطع می کند .
این دستگاه در زمانیکه برق قطع شود جهت جلوگیری از استارت مجدد موتورها کید اصلی را قطع می کند و برای ایمنی ها بیشتر مدار که ممکن است رخ دهد مناسب است مانند قطع سیم مدار فرمان کلید اصلی نمی تواند مجددا تا زمانیکه دستگاه ولتاژ پایین تحریک شده بسته شود .
دستگاه ولتاژ پایین با همراه تاخیر زمانی uv(f4)off
این دستگاه جهت تاخیر در قطع مدار اصلی در حین قطع با کم شدن ولتاژ اصلی است و بر حسب نوع آنها زمان تاخیر آن از ۰٫۴۵ تا ۲۰۰ms آنرا تنظیم کرد اگر چنانچه برق از زمان تنظیم شده مدت قطع شدن آن بیشتر شود آنگاه دستگاه uv کلید اصلی را قطع می کند .

CMU یک اسید بوریک می باشد که تامین می کند یک فیوز قابل تغییر که در ۳ سطح ولتاژ ۱۷, ۲۸, ۳۸ کیلو ولت وجود دارد این فیوزها قابل تعویض در سه سطح استاندارد E تا K موجود می باشد بین A34 تا A20000 وقتیکه این فیوز استفاده می گردد می بایستی انتخاب گردد روی یک بار نرمال پذیرفته شده و قبل از آن می بایستی با جریانهای احتمال ترسیم شده منطبق گردد نحوه عملکرد این فیوز بدین گونه می باشد که هنگامی استفاده می گردد که در یک عمل مسلم اسید بوریک و بونیزه کردن جریان را فرمان قطع می دهد .

در شرایط نرمال دمای المنت فیوز بخوبی زیر دمای ذوب شدن قرار دارد و ذوب نمی گردد مواقعی که FAULT اتفاق می افتد که آنقدر بزرگ است که ELEMENT فیوز را ذوب می کند یک جرقه بزرگ دارد می گردد و بوسیله قسمتهای فنر کشیده می شود جرقه زندن بالا می رود و می رسد به اسید بوریک و داخل آن آب تولید می گردد که باعث یونیزه شدن اسید می گردد نتیحه حاصل به دست می آید جرقه را در یک جریان طبیعی صفر و خارج می شود و پایین فیوز وصل وسیله وصل بوسیله نیروی فنر مانع از برگشت آن به ناحیه حالت طبیعی می شود .

تاثیر عومل مخرب بر عملکرد فیوزها :
بعد از مرعفی چند مدل از فیوزها و CIRCUIT BREAKER ها شناختن آنها و آشنا شدن با کاربرد بعضی از آنها حال اثر استفاده از یک فیوز یا کلید الکتریکی و مدارهای پشتیبانی حفاظتی علت استفاده آنها را بهتر درک می نماییم .
در این بخش سعی می کنیم با هم به بررسی از پدیده های الکتریکی و تاثیر آن

ها بر روی این وسایل پشتیبانی حفاظتی و فیوزها در صنعت برق آشنا شویم و چگونگی مواجه شدن با آنها را بررسی نماییم .
یکی از مهمترین پدیده ها در هنگام قطع و وصل جریانهای بار توسط کلیدهای بار توسط کلیدهای فشار قوی ، بروز قوس مجدد RESTRIK در محفظه قطع آنان می باشد قوس در هنگام قطع جریانهای بار توسط کلید توانایی قابل ملاحظه کلید پیش بینی شده جهت قطع جریانهای عیب ناشی می گردد پیش بینی و ساختمان کلید به منظور قطع جریان عیب تا حدود ۱۰۰۰ برابر جریان بار طراحی می شود به عنوان مثال کلید با توانایی متناسب با جریان عیب ۴۰ کیلو آمپر در هنگام قطع جیان بار معادل ۲۰۰-۱۰۰ آمپر با بروز قوس مجدد در محفظه قطع می تواند همراه گردد

همچنانکه خواهیم دید این پدیده در کلیدهای نوع هوای فشرده ماهده شده می توان گفت یکی از معایب و پدیده های مختص به کلیدهای نوع هوای فشرده محسوب می گردد ذیلا شرایط بروزاین پدیده را مورد مطالعه قرار می دهیم .
در کلیهی کلیدهای فشار قوی پیش بینی های به عمل آمده در ساختمان و محفظه قطع کلید به منظور ارایه ولتاژ دی الکتریک استاندارد صورت گرفته است آنچنانکه از بروز قوس مکرر و یا

REIGNITION در لحظه صفر سوم یا چهارم تغییرات سینوسی جریان جلوگیری شده امکان قطع موفقیت آمیز جریان عیب فراهم گردد پیش بینی فوق شامل سرعت مناسب جابجایی ماده ایزوله انحراف قوس به خارج از فاصله کنتاکنها جلب حرارت قابل ملاحظه توسط ماده ایزوله می باشد هنگامی که جریان مورد قطع و انرژی حرارتی حاصل از آن تا حدود ۱۰۰۰ برابر معادل بار کاهش می یابد در حالی که توانایی کلید شامل سرعت جابجایی ماده ایزوله و قابلیت جذب انرژی حرارتی آن متناسب با جریان عیب پیش بینی گردیده باشد قطع جریان باربا دو تفاوت عمده نسبت به جریان عیب صورت می پذیرد .
۱- قطع جریان در اولین لحظه صفر روی داده حداکثر فاصله زمانی برقراری قوس به کمتر از ۱۰ میلی ثانیه بالغ می گردد .
۲- جریان قبل از صف طبیعی خود خفه گشته لحظه قطع جریان منطبق با لحظه T0 در شکل (۱) خواهد بود فاصله زمانی لحظه خفه گشتن تا لحظه صفر طبیعی آن با مشخص گردیده است لحظه T1 عنوان لحظه صفر کاذب قطع جریان مرسوم می باشد هر قدر توانایی کلید یا نسبت قطع به

جریان بار بالاتر باشد خفه گشتن قوس در فاصله زمانی طولانی تر قبل از لحظه صفر روی داده فاصله زمانی فزونی می یابد با توجه به اینکه این پدیده در اولین لحظه صفر جریان پس از جدا گشتن کنتاکتها روی می دهد مدت برقراری قوس به کمت از ۱۰ میلی ثانیه حداکثر به حدود ۷-۸ میلی ثانیه بالغ می گردد .

در فاصله زمانی فوق مسیر طی شده توسط کنتاکت متحرک تا چیز بوده ولتاژ دی الکتریک عرضه شده کنتاکتها همزمان با خفه گشتن قوس در اولین لحظه صفر محدود خواهد بود به علت فاصله ناچیز کنتاکتها و ولتاژ دی الکتریک محدود خفه گشتن قوس با بروز قوس مجدد و یا RESTRIK هراه می گرد با توجه به توانایی کلید و جابجایی سریع ماده ایزوله بروز قوس مجدد و خفه گشتن آن متوالیا تکرار گشته بروز قوسها در فاصله زمانی به ترتیب فوق ادامه می یابد به لعت نوسانات ناشی از بروز این قوسها در ولتاژ استقرار و افزایش ولتاژ استقرار در طی تغییرات گذرا فاصله زمانی بروز قوسها به نبوده تا چند سیکل همچنان ادامه می یابد تا هنگامی که کنتاکتها فاصله ایزولاسیون مطمئن و لازم را دارا گردند چون فاصله هوایی کنتاکتهای کلید یا فاصله بروز قوس بطور سری در شبکه واقع می باشد بروز متوالی قوسها و ولتاژهای موجی ناشی از آنان به ولتاژ اسمی شبکه افزوده گشته بصورت اضافه ولتآژهای موجی قطع و وصل در طول هادیهای متصل به کلید منتشر می گردند .
بروز متوالی قوسها در طول چند سیکل ادامه یافته اصطلاحاً به RESTRIK موسوم می باشد بطور کلی بروز پدیده RESTRIK در فاصله کنتاکتها با عوارض زیر همراه می باشد .
۱- ظهور اضافه ولتاژهای قطع و وصل با دامنه قابل ملاحظه به طور متوالی و پی در پی شین های خروجی کلید .
۲- انتشار ولتاژهای موجی قطع و وصل حاصل از رژیم گذرای قطع کلید رد طول هادیهای متصل به هر طرف کلید .
۳- خوردگی کنتاکتها و ایجاد فشار الکتریکی و مکانیکی قابل ملاحظه بر محفظه قطع کلید و ماده ایزوله آن
۴- بروز اختلالات و نوسانات گذرا با فرکانس بسیار بالا در کمیات شبکه
۵- بروز قوس درایزولاسیون خارجی و تحریک رله های محافظتی کلید
۶- افزایش مدت برقراری قوس تا بیش از مدت مورد نظر
۷- انفجار محفظه کلید در صورت ادامه مدت برقراری قوسهای RESTRIK تا بیش از فاصله زمانی .
بر طبق آنچه که در قبل شرح داده شد در کلیدهای نوع هوای فشرده توانایی کلید شامل سرعت جابجایی هوای فشرده لحظه برقراری جریان هوا و مسیر آن مشخص و ثابت بوه تابع فشار مخزن هوای فشرده می باشد آنچنانکه به ازای کلیه مقادیر جریانهای مورد نظر از چند آمپر تا چند صد کیلو آمپر هوا تحت فشار ثابت مخزن همزمان با جدا گشتن کنتاکتها در فاصله کنتاکتها وارد گردیده انرژی حرارتی حاصل از آن را جذب نموده ولتاژ دی الکتریک ثابت و مشخص را عرضه می سازد حداکثر

توانایی جذب حرارت توسط هوای فشرده متناسب با جریان قطع اسمی کلید معادل چند صد کیلو آمپر محاسبه و طرح گردیده است به همین علت در هنگام قطع جریانهای بار تا حدود ۱۰۰۰ برابر کمتر از جریان قطع اسمی کلید سرعت قابل ملاحظه جابجایی هوای فشرده موجبان خفه گشتن قوس را قبل از لحظه صفر و در فاصله زمانی فراهم می سازد بدین ترتیب این پدیده در کلیدهای ن

وع هوای فشرده بطور مشخص و قطعی مشاهده می گردد .
پدیده برش جریان در کلیدهای نوع هوای فشرده
قطع جریانهای مغناطیس کننده به مقدار کم در شبکه های انتقال انرژی در رده ولتاژهای اسمی ۶۳KV UN در هنگام قطع مغناطیس کننده ترانسفورماتور یا راکتور شنت تشکیل داده بر حسب قدرت آن به حدود ۲۰۰- ۵۰ آمپر بالغ می گردد جریان فوق اختلاف فاز ۹۰ درجه را با ولتاژ تغذیه دارا بوده قطع جریان در لحظه صف با حداکثر ولتاژ سیسنوسی همزمان می باشد با جدا شدن کنتاکتها قوس قبل از لحظه صفر جریان خفه می گردد خفه شدن قوس در این لحظه با ولتاژ قابل ملاحظه سینوسی همزمان بوده و بلافاصله پس از قطع جریان ولتاژ نوسانی در کنتاکت طرف راکتور ظاهر خواهد شد بدین ترتیب احتمال بروز قوسهای مجدد در هنگام قطع جریانهای بار از نوع القایی نسبت به جریانهای بار اهمی به دلایل زیر فزونی یافته و اضافه ولتاژهای قطع و وصل با دامنه بالاتر را سبب می گردد .
۱- اختلاف فاز کامل ۹۰ درجه بین ولتاژ تغذیه و جریان مورد قطع
۲- فاصله زمانی بسیار کوتاه برقراری قوس از لحظه جدا گشتن کنتاکتها تا لحظه بروز پدیده .
همچنانکه می دانیم یکی از طرق ابداع شده به منظور جلوگیری از بروز قوس مجدد و کاهش دامنه اضافه ولتاژها برقراری قوس تا جدا گشتن کامل کنتاکتها و واقع گشتن کنتاکت متحرک در انتهای مسیر خود می باشد آنچناکه لحظه خفه گشتن قوس با حداکثر فاصله کنتاکتها و ولتاپ دی الکتریک کلید همزمان گردد قطع جیان قبل از لحظه صفر به عنوان پدیده برش جیان یا CURRENT CHOPPING موسوم بوده تعداد دفعات بروز قوس مجدد به لحظه برش جریان و فاصله زمانی ان از لحظه صفر بستگی خواهد داشت لحظه برش جریان و مقدار لحظه ی جریان مربوط به آن با توجه به خصوصیات شبکه نوع کلید تعیین می گردد .

نصب مقاومتهای موازی در کلیدهای فشار قی نوع هوای فشرده
به منظر کاهش اضافه ولتاژ های ناشی از بروز پدیده RESTRIK در کلیدهای نوع هوای فشرده قطع و یا وصل جریان توسط کلید در دو مرحله بر طبق شکل ۲ صورت می پذیرد کلید مجهز به دو محفظه قطع بوده محفظه S به عنوان محفظه اصلی و محفظه K موازی با آن به عنوان محفظه کمکی محسوب می گردد محفظه K بطور سری بامقاومت R وصل شده است و به منظور قطع جريان ابتدا كنتاكتها در محفظه s سپس در محفظه k از يكديگر جدا مي گردد بدين ترتيب قطع ج

ريان از طريق دو محفظه قطع صورت مي پذيرد كه جابجايي كنتاكتها در آنان به فواصل زماني بسيار كوتاه از يكديگر انجام مي شود .
با جدا گشتن كنتاكتها در محفظه s جريان مصرف و تغذيه بار از طريق مقاومت r برقرار م

ي گردد جدا گشتن كنتاكتها در محفظه s در حالي صورت مي پذيرد كه مقاومت R موازي با آن بوده نوسانات ولتاژ استقرار و ظهور ولتاژهاي گذرا با دامنه بالا همزمان با لحظه صفر جريان توسط مقاومت موازي جذب گرديده از دامنه آنان كاسته مي گردد . بدين ترتيب مقاومت فوق به عنوان مستهلك كننده يا جذب كننده نوسانات مرسوم بوده اصطلاحا مقاومت DRMPER ناميده مي شود .

پس از جذب ولتاژهاي ناشي از بروز قوس مجدد جريان برقرار شده در مقاومت توسط محفظه كمكي K قطع مي گردد . مراحل قطع جريان بر طبق آنچه كه شرح داده شد به طور اتوماتيك صورت مي پذيرد .
در اين كليد بخش عمده جريان همراه با ظهور ولتاژ استقرار و بروز پديده قوس مجدد توسط محفظه قطع كليد اصلي S و بخش محدود آن توسط محفظه قطع كمكي K قطع مي گرردد به همين علت حجم محفظه قطع اصلي كليد نسبت به محفظه قطع كمكي قابل ملاحظه بوده با پيش بيني هاي بيشتر به منظور خفه نمودن قوس همراه مي باشد هر دو محفظه مجهز به كنتاكتهاي متحرك و ثابت بوده جابجايي كنتاكتهاي متحرك در محفظه قطع كمكي با فاصله زماني بسيا كوتاه نسبت به محفظه قطع اصلي صورت مي پذيرد .

تاخير زماني جابجايي كنتاكتها در محفظه قطع كمكي نسبت به محفظه قطع اصلي قابل تنظيم بوده بطور معمول در حدود ۱۰-۴ ميلي ثانيه متغيير مي باش در برخي از كليدها محفظه هاي قطع كمكي و اصلي در مجاور يكديگر در محفظه قطع مشترك پيش بيني گرديده اند .
نمونه هاي ديگر از اين كليد كليد نوع جديد كارخانه BBC موسوم به DLF و كليد ساخت كارخانه آلستوم فرانسه مشاهده مي شود در شكل ۳ كليد ساخت كارخانه آلستوم فرانسه با دو مرحله مقاومت موازي R1 و R2 براي هر محفظه نشان داده شده است كنتاكتهاي اصلي با S و كنتاكتهاي كمكي با K1 K2 مشخص گرديده اند .

به منظور قطع جريان ابتدا كنتاكتهاي متحرك در محفظه قطع اصلي S جدا گشته و مقاومتهاي R1 و R2 موازي با يكديگر در مسير جريان بار واقع مي گردند درمرحله سوم يا مرحله آخر كنتاكتهاي كمكي درمحفظه قطع كمكي K2 باز شده بدين ترتيب قطع جريان كامل گشته هر سه كنتاكت باز و جريان قطع مي گردد .

استفاده از تجهيزات قطع و وصل جريانهاي بار در مدارهاي خاص
روشي ديگر به منظور جلوگيري از بروز قوس مجدد و ظهور اضافه ولتاژهاي موجي در هنگام وصل جريانهاي بار توسط كليدهاي فشار قوي استفاده از تجهيزات

قطع و وصل جريان با يا اصطلاحا Load break مي باشد پيش بيني سكسيونرهاي Load break در مدارها با جريان بار مشخص و ثابت مناسب تر مي باشد به عنوان مثال قطع و وصل جريانهاي مغناطيس كننده و راكتورهاي شتت واقع در سيم پيچي سوم ترانسفور ماتورها و راكتورهاي شنت با اتصال مستقيم به خطوط مي تواند توسط سكسيونرهاي قابل قطع زير بار صورت گيرد جريان مغناطيس كننده اين نوع تجهيزات به حدود ۵۰ الي ۲۰۰ آمپر بالغ گرديده قطع و وصل آنان توسط كليدهاي نوع هواي فشرده با بروز پديده برش جريان قوسهاي RESTRIK و ظهور اضافه ولتاژهاي موجي در ناحيه مشخصه دي الكتريك كليد همراه مي گردد همچنانكه اشاره گرديد كليدهاي فشار قوي با توانايي كافي جهت قطع جريانهاي عيب بالغ بر چندين كيلو آمپر پيش بيني گرديده استفاده از آنان به منظور وارد و خارج نمودن دستي راكتورها و قطع و وصل جريان هاي القايي معادل ۵۰ الي ۲۰۰ آمپر را تشكيل مي دهد در اين حالت قطع و وصل دستي كليدها بدون استثنا با پديده برش جريان و قوسهاي RESTRIK همراه مي باشد بر طبق بررسي هاي صورت گرفته موارد متعدد از انفجار و آسيب ديدگي سريع كليدها در اين نوع مدارها گزارش گرديده است بنابراين در قطع و وصل اينگونه بارها كليدها به همراه سكسيونرهاي قابل قطع زير بار در مدار سري قرار گرفته و قطع و وصل دستي راكتورها با سكسيونر انجام مي گيرد و فقط قطع و وصل اتوماتيك در صورت عيبهاي بوجود آمده در اين تجهيزات كليدهاي نوع هواي فشرده جريان عيب را قطع مي كنند .
همانطور كه ديديم بعضي از اتفاقها و عوامل نه تنها مي تواند روي شبكه برق بلكه حتي روي وسايل حفاظتي مي تواند تاثيري مخرب داشته باشد و باعث خرابي و بد عملكرد آنها گردد .
در اين قسمت مي خواهيم به بررسي شايد يكي از مهمترين كارهايي كه بايد بعد از انتخاب اج

زاي سيستم قدرت انجام دهيم بپردازيم اونم هماهنگي بين اجزاي يك سيستم حفاظتي قدرت مي باشد عاملي كه اگر بد اجرا گردد و بصورت علمي مورد بررسي قرار نگيرد مي تواند سيستم قدرت را به جاي اينكه به سمت پايداري سوق دهد آنرا به مرز ناپايداري ببرد و اين ناهماهنگي مي تواند باعث خاموشي بي علت شبكه گردد و خوب نبودن فرمان رله ها و مدار شكن ها و همچنين في

وزها به همين در اين قسمت به بررسي نحوه هماهنگي بين فيوزهاي قدرت و رله ها مي پردازيم پس :
هماهنگي فيوزهاي قدرت و رله اضافه جريان :
هماهنگي حفاظت بين فيوزهاي فيدرهاي فشار متوسط با رله ها با ريكوزرهاي سر خط در پستهاي فوق توزيع همواره يكي از مشكلات حفاظتي شبكه توزيع بوده است اين مشكل ناشي از تفاوت عمده منحني عملكرد فيوزها و رله ها بوده به نحوي كه هماهنگي كامل حفاظتي بين آنها در تمام محدوده ها مقدور نبوده و همواره به ازاء يك محدوده جريان خطا ناهماهنگي حفاظتي وجود خواهد داشت اين قضيه زماني پيچيده تر مي گردد كه تجهيزات حفاظتي سرخط مانند رله هاي زمان ثابت DTOC و معكوس IDMT با مشخصات مختلف باشد از آنجا كه تاكنون در مراجع مختلف بهترين روش هماهنگي بين فيوزها با رله و ريكلوزرهاي گوناگون با توجه به جزييات مشخص نگشته در اين مقاله سعي شده با بررسي منحني عملكرد فيوزها و حفاظتهاي مختلف سر خط پستهاي فوق توزيع شرايط هماهنگي حفاظتي و ناحيه ناهماهنگي حفاظتي آنها مشخص گردد در اين مقاله منحني هاي واقعي فيوزها رله ها و ريكوزرهاي حفاظتي استفاده شده در شبكه هاي برق در نظر گرفته شده است .
هماهنگي ميان فيوزهاي فيلرهاي فشار متوسط بارله ها و ريكلوزرهاي سر خط همواره يكي از مسائل مهم حفاظتي كارشناسان حفاظت شركتهاي توزيع بوده است اين موضوع زماني پيچيده تر به نظر مي آيد كه مشخص مي گردد در بسيار از موارد اين هماهنگي بطور كامل امكان پذير نبوده (۱) بنابراين اهميت بررسي و انتخاب مناسب ترين نوع و بهترين محل براي فيوزها و مشخص كردن ناحيه ناهماهنگي حفاظتي در هر حالت روشن مي گردد .

در كتابها و مقالات مختلف ناحيه هماهنگي ميان فيوزها و ريكورزها از لحاظ كلي نشان داده شده است (۲) و (۳) ولي در عمل تاكنون در مراجع مختلف بهترين روش هماهنگي و مشخص نمودن ناحيه ناهماهنگي با رله هاي گوناگون با توجه به جزئيات مشخص نگشته است در اين مقاله هماهنگي بين فيوزها با رله ها و ريكلوزرهاي سرخط در فيدرهاي فشار متوس مورد بررسي ط ناحيه ناهماهنگي حفاظتي در هر حالت مشخص گشته و بهترين روش فيوزگذاري حفاظتي به منظور از بين بردن يا به حداقل رساندن اين ناحيه بيان مي گردد .
همچنين هماهنگي بين فيوزها با رله ها و ريكوزرها در رابطه با عملكرد واحد لحظه اي رله ها نيز توضيح داده مي شود .
۲- هماهنگي فيوز با رله هاي جريان زياد زمان ثابت (DTOC)
رله هاي جريان زياد زمان ثابت به ازاء جريان عبور كننده بيش از جريان تنظيمي رله پس از يك مدت زمان ثابت و قابل تنظيم عمل خواهد نمود نظر به اينكه منحني فيوز بصورت معكوس بوده مشخص خواهد بود كه هماهنگي كامل بين فيوزها و رله هاي DTOC همواره مهيا نبوده و به ازاء يك محدوده جريانهاي خطا بسته به منحني فيوز و تنظيم رله، رله و سرخط سريعتر از فيوز عمل خواهد نمود در ابتدا فرض بر اين است كه رله DTOC بر روي زمان عملكرد ۵/۰ ثانيه (كه عموميت دارد ) تنظيم بوده جداول و محاسبات مربطوه ب راين اساس بدست خواهد آمد بديهي است كه در صورت مغايرت داشتن زمان عملكرد با اين مقدار جداول و محاسبات آن با توجه به منحني ارائه شده براحتي قابل دسترس خواهد بود .
در شكل (۱) منحني فيوزهاي نوع كند سوز (K) كه عملا درشركتهاي توزيع مورد استفاده قرار گرفته و منطقه با استاندارد IEC بوده نشان داده شده است (۴) از آنجا كه عملا از فيوزهاي تند سوز (T) در فيدرهاي فشار متوسط به منظور حفاظت قسمتي زا فيدر كمتر استفاده مي گردد تنها فيوزهاي كند سوز (K) مورد بررسي قرار گرفته است .
در شكل (۲) همين منحني ها با منحني يا رله جريان زياد زمان ثابت (DTOC) با جريان عملكرد ۳۰۰ آمپر و زمان ۵/۰ ثانيه بر خورد داده شده و مشخص مي گردد كه به ازاء جريانهاي اتصالي قبل از محمل برخورد منحني رله با هر فيوز رله سريعتر از رله سرخط سريعتر از فيوز عمل مي كند بدست خواهد آمد كه نتايج آن در جدول شماره (۱) نشان داده شده است بديهي است كه جريانهاي خطاي كمتر از تنظيم رله باعث عملكرد رله نخواهد شد و بنابراين محدوده نشان داده شده در جدول (۱) محدوده اي است كه رله سرخط سريعتر از فيوز عمل نمده و در واقع محدوده نامناسب حفاظتي مي باشد براي مثال چنانچه رله سرخط با تنظيم جرياني ۳۰۰ آمپر بوده و روي فيدر خروجي با فيوز ۶۳ آمپر نصب باشد به ازاء جريانها اتصالي در محدوده بين ۳۰۰ تا ۴۹۷ آمپر كه بعد از فيوز رخ مي دهد رله سريعتر عمل مي كند با توجه به جدول مشخص است كه فيوزهايي كه با (NO Operation )N.O مشخص هستند همواره سريعتر از رله عمل نموده و بنابراين استفاده از آنان هم به عنوان حفاظت در مقابل اتصال كوتاه و هم حفاظت در برابر قول بار شدن هيچ ناهماهنگي حفاظتي بوجود نخواهد آورد .
بنابراين توسط جدول (۱) مي توان نقاط ناهماهنگي حفاظتي يك فيدر كه رله و فيوز گذاري آن مشخص باشد را تعيين نمود در شكل (۳) مقادير حداكثر جريان خطا كه رله سريعتر از فيوز عمل مي كند با ستاره مشخص شده است با استفاده از جدول (۱) و شكل (۳) مي توان مناس

ب ترين فيوزگذاري حفاظتي با كمترين ناهماهنگي را به دست آورد كه در زير شرح داده مي شود در شكل (۴) يك فيدر شعاعي در نظر گرفته شده كه در نظر است محل و نوع مناسب فيوز F¬۱ و FN براي آن مشخص گردد فرض بر اين است كه جريان تنظيمي رله و زمان آن مشخص و ثابت بوده و همچنين سطح اتصال كوتاه در ابتدا خط نيز معلوم باشد كه با توجه به مشخصات خط جريان اتصالي در هر فاصله اي مشخص خواهد بود فرض بر اين است كه در ابتدا فيوز گذاري بر اساس جريان هر قسمت از فيدر انجام مي گردد بديهي است كه گذاشتن فيوزهايي كه در جدول (۱) با N.O مشخص شده اند در هر شرايطي اشكالي را ايجاد نمي كند در غير اينصورت فيوز انتخاب شده

و محل آن بايد به گونه اي انتخاب شوند كه جريان خطا كه به دليل اتصال پس از فيوز رخ مي دهد از حداكثر محدوده جريان خطاي عنوان شده در جدول (۱) بيشتر باشد و در غير اينصورت بايد فيوز به سمت رله به گونه اي جابجا گشته يا نوع فيوز تعويض شود كه اين شرايط حاصل گردد اگر اين شرايط حاصل نگردد در محدوده اي كه در بالا توضيح داده شده ناحيه نامتناسب حفاظتي وجود

داشته و رهل سريعتر از فيوز عمل خواهد نمود .
مثلا با توجه به جدول (۱) يا شكل (۳) اگر تنظيم جرياني رله ۳۰۰ آمپر با زمان عملكرد ۵/۰ باشد انتخاب فيوز تا ۳۰ آمپر مشكلي را ايجاد نخواهد نمود و در هر محلي قابل نصب هستند ولي به ازاء فيوزهاي بالاتر بايد قانون گفته شده صادق باشد مثلا اگر IFI = 700 A باشد بايد از فيوز ۸۰ آمپ

ر و كمتر استفاده نمود و در صورتي كه استفاده از فيوز ۱۰۰ آمپري اجتناب پذير باشد بايد محل فيوز به سمت رله جابجا شد هبه گونه اي كه جريان اتصالي بعد از آن از ۸۱۸ آمپر بيشتر گردد .
تمام جداول و محاسبات گفته شده براي تنظيم زماني رله بر روي ۵/۰ ثانيه بوده بديهي است چنانچه تنظيم زماني رله با اين مقدار تفاوت كند قوانين كلي ثابت بوده و براحتي با توجه به كشل (۲) جدولي مشابه جدول (۱) براي اين حالت قابل تنظيم خواهد بود .
۳- هماهنگي فيوز با رله هاي جريان زياد معكوس (IDMT)
رله هاي جريان زياد معكوس (IDMT) بر خلاف رله هاي زمان ثابت (DTOC) زمان ثابتي نداشته و زمان عملكرد آن بسته به جريان عبور آن رله داشته كه ميان آنرا منحني رله تعيين مي كند يك رله IDMT مي تواند منحني هاي مختلفي داشته باشد ولي از آنجا كه در روي فيدرها خروجي معمولا از منحني معكوس استاندارد (SI) استفاده مي گردد در اينجا نيز همين منحني براي رله در

نظر گرفته شد ه است معمولا رله هاي فيدرهاي خروجي بر اساس TMS = 5 % تنظيم مي گردد ولي از آنجا كه بدليل محدوديت برخي رله ها و ملاحظات ديگر از TMS= 5% نيز استفاده شده در اين مقاله هر دو حالت در نظر گرفته شده است .

در شكل (۵) محل برخورد منحني رله IDMT با تنظيم جريان آستانه عملكرد Ib = 300 A و TMS = 5% با منحني فيوزها نشان داده شده است در جدول (۲) و (۳) محدوده جرياني كه رله سريعتر از فيوز عمل خواهد نمود بر اساس تنظيمات مختلف جريان آستانه عملكرد رله براي كليه فيوزه

ا به ترتيب براي منحني ها TMS= 10 % , TMS = 5% نشان داده شده است همانگونه كه مشاهده مي گردد استفاده از رله معكوس نسبت به زمان ثابت در شرايط يكسان انتخاب ب

يشتري از فيوزهايي كه مطمئنا از رله سريعتر عمل خواهند نمود (نشان داده شده با N.O) وجود خواهد داشت ولي محدوده عملكرد نامناسب حفاظتي براي بقيه فيوزها بيشتر خواهد بود مثلا براي يك رله معكوس با جريان آستانه عملكرد TMS = 5% , Ib= 200 A استفاده از فيوز تا ۳۰ آ

مپر هيچ اشكالي را ايجاد نخواهد كرد در صورتي كه رله زمان ثابت اين انتخاب تا فيوز ۲۰ آمپر بود ولي از طرف ديگر مثلا براي فيوز ۱۰۰ آمپر در نوع ثابت ناحيه نامناسب حفاظتي به ازاء جريان اتصالي (۲۰۰ A < IF < 818 A ) بود در صورتيكه از رله معكوس اين مقدار به ميزن ( ۱۰۰A < IF < 1175 A ) افزايش يافته است بنابراين با استفاده از جداول (۲) و (۳) مي توان در يك فيدر

مربوطه به منظور بهترين فيوز گذاري حفاظتي به صورتي كه ناحيه نامناسب حفاظتي وجود نداشته يا حداقل گردد مانند آنچه در رله زمان ثابت توضيح داده شده و با استفاه از جداول ((۲) و (۳) قابل انجام است .
۴- هماهنگي فيوز با واحد لحظه اي رله هاي جريان زياد
واحد لحظه اي رله هاي جريان زياد به گونه تنظيم مي شوند كه به منظور جلوگيري از آسيب ديدن تجهيزات پستهاي فوق توزيع در اتصالهاي شديد بدون تاخيري زماني در حداكثر سرعت باعث عملكرد رله گردد بنابراين بديهي است كه در اين حالت هماهنگي ميان فيوز رله امكان پذير نبوده و تنها راه حل آن محدود كردن ناحيه عملكرد واحد لحظه اي رله به قبل از اولين فيوز

حفاظتي با توجه به سطح اتصال كوتاه آن مي باشد .
۵- هماهنگي فيوز با رله اتصال زمين
معمولا تنظيم زماني رله هاي اتصال زمين فيدرهاي فشار متوسط مانند رله هاي جريان زياد بوده و بنابراين هماهنگي بين فيوزها و اين رله ها همزمان با هاهنگي با رله هاي جريان زياد انجام خواهد داشت ولي چنانچه يك اتصالي با آمپدانس بالا در فيدر رخ دهد كه فيوز با تاخير قابل ملاحظه ذوب گردد امكان عملكرد سريعتر رله اتصال زمين به دليل تنظيم پايين وجود خواهد داشت كه اين

موضوع بسته به آمپدانس اتصالي امپدانس سيستم زمين و امپدانس مولفه صفر سيستم دارد .
۶- هماهنگي با ريكلوزرها
در ابتدا فرض مي شود كه ريكلوزري مي تواند براي چندين بازو بست برنامه ريزي شده كه در

هر بار عملكرد با يك منحني ثابت مانند منحني رله هاي زمان ثابت يا معكوس باشد (۵) و (۶) برخي از ريلكوزرها بر اساس منحني هاي Megraw عمل مي كنند كه در كشورهاي آمريكايي معمول بود و به دليل اينكه در ايران كمتر مورد استفاده بوده در نظر گرفته نمي شوند .
تفاوتي كه هماهنگي بين فيوزها و ريكلوزرها در مقايسه با رله ها وجود دارد اين است كه ريكلوزر بسته به برنامه در نظر گرفته شده براي آن تا چندين مرتبه عمل قطع و وصل را انجام داده و در وصل هاي دوم و بالاتر هنوز فيوز بطور كامل حرارت ناشي از عبور جريان اتصالي را دفع نكرده و بنابراين منحني فيوز تغيير مي كند روشي كه در مقالات براي در نظر گرفتن اين اثر پيشنهاد مي

گردد اي است كه منحني فيوز در اين حالت ۷۵ % منحني فيوز در حالت نرمال در نظر گرفته مي شود (۲) و (۳) در شكل (۶) منحني برخورد ركلوزر كه بصورت معكوس و با پارامترهاي TSM = 5% , Ib = 300 A فرض شده است با منحني فيوز در صورتي كه ضريب ۷۵% براي آن در نظر گرفته شده نشان داده مي شود .

بنابراين اگر بدترين حالت يعني همان بازويست اوليه در نظر گرفته شود هماهنگي فيوزها با ريكلوزرها مانند رله هاي جريان زياد معكوس مي باشد اين نتيجه بديهي است زيرا در بازويستهاي دوم و سوم فيوز گرم بوده و سريعتر ذوب شده و ناحيه ناهماهنگي حفاظتي كمتر خواهد بود ولي در ريكوزرهاي جديد اين قابليت وجود دارد كه براي عملكرد رله در بازبستهاي مختلف از منحني ها

ي متفاوت استفاده گردد لذا فيوزها اتصالي رفع گشته و در بازوبست هاي بعدي كه اتصالي بصورت پايدار تشخيص داده دشه ريكلوزر بر روي منحني هاي تنظيم شده و هماهنگ با فيوزها عملكرد داشته باشد تا فيوزها سريعتر از ريكلوزر عمل نموده و محل اتصالي را جدا كن د(۲) و (۳) .
در شكل (۷) برخورد منحني هاي واقعي فيوزها (۴) و منحني عملكرد ريكلوزر بصورت لحظه اي و با منحني زماني با Ib = 300 A و TMS = 5% با استفاده از منحني واقعي ريكلوزر GVR (5) با در نظر گرفتن ضريب ۷۵ % نشان داده شده است در اين حالت ناحيه هماهنگ بين فيوز و ريكوزر نواحي است كه عملكرد فيوز بين دو منحني لحظه اي و تاخيري قرار گرفته باشد بنابراين مشخص است كه نواحي نا هماهنگ بين ريكلوزر و فيوز به دو قسمت مختلف شكسته مي گردد .
در جدول (۴) و (۵) محدودهاي ناهماهنگي حفاظتي بين ريكلوزر و فيوز بصورتي كه در بالا شرح داده شده نشان داده شده است .

با استفاده از جدول (۴) و (۵) مي توان مناسب ترين فيوزگذاري حفاظتي يا كمترين ناهماهنگي را به دست آورد كه روش آن مطابق آنچه قسمت ۲ شرح داده شد و با توجه به شكل ۴ خواهد بود .
با مقايسه جداول (۴) و (۵) با جداول (۲) و (۳) مشخص مي گردد كه استفاده از ريكلوزر در حالت شرح داده شده نسبت به رله ها محدوديت بيشتر از لحاظ هماهنگي حفاظتي با فيوزها تدارد ولي به دليل رفع اتصاليهاي گذرا بدون آسيب رسيدن به فيزو از برتري خاص برخوردار است براي مثال در جدول (۲) مشخص مي گردد كه در تعداد زيادي از نقاط ناحيه هماهنگي ميان فيزو و رله وجود دارد (نشان داده شده با N. O ) ولي در جدول (۵) در هيچ ناحيه اي بصورت كامل ناحيه هماهنگي وجود نداشته اما در شرايط مشابه ناحيه هماهنگي محدودتر مي گردد .
هماهنگي فيوزها در فيلرهاي فشار متوسط با واحد تاخيري رله هاي جريان زياد با توجه به نتايج جدول (۱) و (۳) و با ريكلوزرها با توجه به نتايج جدول (۴) و (۵) امكان پذير مي باشد گاهي اوقات اين هماهنگي بطور كامل امكان پذير نبوده ولي با استفاده از اين جدول و روش شرح داده شده مي توان به گونه اي محل و نوع فيوزها را انتخاب نمود كه محدوده ناهماهنگي حفاظتي مشخص بوده و حداقل گردد .
هماهنگي ميان فيوزها با واحد لحظه اي رله هاي جريان و اتصال زمين همواره امكان پذير نبوده و گاها عملكرد سريعتر يا همزمان رله ها با فيوز در اين حالتها اجتناب ناپذير بوده و تنها راه حال آن محدود كردن ناحيه عملكرد واحد لحظه اي رله به قبل از اولين فيوز حفاظتي با توجه به سطح اتصال كوتاه آن مي باشد و لي در هماهنگي ميان فيوزها با واحد لحظه اي ريكلوزرها بايستي ريكلوزر را به گونه اي برنامه ريزي نمود كه در عملكردهاي اول واحد لحظه اي و در عملكرد آخر واحد تاخيري با هماهنگي مناسب عمل نمايد .

جمع بندي :
خوب در اين فصل سعي بر اين بود كه تا حدودي با فيوز ها سكسيونر ها و ساير ادوات حفاظتي قدرت كه به اسم فيوز و قطع كننده قدرت الكتريكي شناخته مي شوند آشنا شديم و ديديم كه همگام با پيشرفت عظيم صنعت برق اين وسايل حفاظتي نيز پيشرفت نموده اند طوريكه تصور يك سيستم قدرت حتي ساده مثلا ۱۰ شينه نيز بدون داشتن ادواتي مانند فيوزهاي قدرت و سكسيونر ها غير قابل قبول است چون با احتمال خيلي بالايي ما آن سيستم قدرت را از دست خواهيم داد و پيشرفت اين وسايل به معني كم كردن هزينه هاي ناشي از پشتيباني از يك سيستم قدرت مي باشد بنا بر اين با توجه به كاربرد گسترده اين وسايل قدرت همانطور كه ديدم احتياج به يك هماهنگي خاص بين آنها و آن سيستم قدرت مي باشد كه اين مساله شايد جزء حياتي ترين قسمتهايي نصب و طراحي اين آلمانها خواهد بود پس مي توان گفت كه براي داشتن يك سيستم قدرت پيشرفت لازم به داشتن يك سيستم حفاظتي پيشرفته تر مي باشد كه فيوزها و CIRCUIT BREAKER ها جزء لاينفك اين سيستم حفاظتي است . در اين فصل سعي بر آن بود با تعدادي از اين فيوزها كه در گسترده وسيعي از يك موتور الكتريكي تا سيستم قدرت استفاده مي شد آشنا مي شويم كمي بيشتر اهميت اين ادوات به ظاهر داراي ساختمان ساده را متوجه باشيم .

فصل سوم
امروزه در سيستمهاي قدرت استفاده از خطوط انتقال با ماكزيمم بار ممكن مساله مهمي است چون بروز خطا در سيستمها غير قابل پيشگيري است ما بايد از سيستمهاي حفاظتي اتوماتيك در خطوط استفاده كنيم كه در كوتاهترين زمان ممكن خطا را در سيستم رفع كنند و ب

ايد با ايمني بالا و عملكرد سريع و بدون دخالت اپراتور كار خود را انجام دهند در بيشتر موارد حفاظت خطوط انتقال خيلي مشكلتر از حفاظت باس بارها است در اين مقاله تاكيد ما بيشتر بر روي حفاظت خطوط انتقال است خطوط انتقال داراي تجهيزاتي براي انتقال انرژي و رله هاي حفاظتي است . وظيفه رله ها حفاظت از خط در مقابل خسارات فيزيكي است به عنوان مثال جريان زياد د رمدت زياد رله ها بايد عملكرد سريع داشته باشند تا از ناپايداري سيستم جلوگيري كنند و

فاكتور حفظ پايداري سيستم و عملكرد سريع و مطمئن رله فاكتورهايي هستند كه با هم در تضادند چون ناپايداري ولتاژ در يك مدت زياد باعث اضافه جريان مي شود و يا قطع اشتباهي رله باعث ناپايداري سيستم شود اين مشكلات و پيكر بندي مختلف شبكه هاي قدرت باعث مشكلات حفاظتي براي سيستم هاي قدرت مي شود كه بر طرف كردن آنها به تجربيات و نقشه هاي

پيشرفته نياز دارد يك راه حل آن اين است كه ما بين سيستم هاي حفاظتي در يك شبكه هماهنگ سازي بوجود بياوريم با پيشرفت سريع فناوري اطلاعات كه مساله مهم و قابل دسترس اس

ت استفاده از اين روش براي سيستم هاي حفاظتي قدرت مورد توجه قرار گرفته است يكي از روشهايي كه جديدا استفاده شده سيستمهاي اندازه گيري فازوري است كه سنكرون كردن آن توسط سيستمهاي اندازه گيري ماهواره اي (WAMS) انجام مي شود مزيت اين سيستم هاي اندازه گيري اين است كه يك حفاظت جامعه و كامل از شبكه مي كنند بر خلاف حفاظتهاي محلي كه فقط در آن رله ها براي محل كار خود تنظيم مي شود هدف كلي ما در اين مقاله ارائه روشي براي جلوگيري كردن از فروپاشي و ناپايداري شبكه ها و جلوگيري از خسارت ديدن تجهيزات قدرت است . براي اينكه ايده ما عملي شود در ابتدا بايد با يك سري مفاهيم كلي ك در ارتباط با فروپاشي و ناپايداري شبكه و خسارت تجهيزات مي باشند آشنا شويم.
ايمني و انتخابي بودن و عمل كرد سريع :

ايمني يعني اينكه اپراتور در برابر تشخيص خطا عمل كند تا حد امكان خسارات وارد بر سيستم كم شود تشخيص خطا و رفع آن بايد انتخابي باشد . يك سيستم حفاظتي خوب بايد مشكلات بوجود آمده براي سيستم را رفع كند بدون اينكه ديگر نقاط سيستم آسيب ببيند و يا قطع شود و فقط قسمتي از سيستم كه خطا در آن اتفاق افتاده بايد از مدار خارج شود و بقيه سيستم به عملكرد خود ادامه دهد . انتظاري كه از سيستم اتوماتيك مي رود اين است كه بايد خيلي سريعتر از

عملي كند انجام دهد هر چه يك رله سريعتر كار كند وقفه خاموشي سيستم ما كمتر است و خسارت كمتري به سيستم ما وارد مي شود .
۳-۲ خطاهاي اتصال كوتاه
يكي از دلايلي كه اتصال كوتاه بايد سريع در شبكه رفع شود اين است كه پايداري گذراي شبكه نبايد از بين رود و بايد خطا سريع رفع شود به دليل محدوديت جذب انرژي در خطوط انتقال و كابلهاي فشار قوي ما بايد سريع خطاي اتصال كوتاه را رفع كنيم زيرا در اتصال كوتاه جريان زيادي از آنها عبور مي كند و گرماي شديدي در آنها بوجو مي آيد كه خسارت جبران ناپذيري به آنها وارد مي كند همانطور كه در معادله زير نشان دادده شده است .

هنگامي كه معادله (۳-۲) و (۳-۳) را در (۳-۱) قرار دهيم رابطه زير بدست مي آيد

رابطه جريان و گرما را مشاهده مي كنيد كه درجه حرارت اوليه در آن ماكزيمم دماي حالت نرمال سيستم است مشكل ما در مدت اتصال كوتاه اين است كه گرماي شديدي در تجهيزات ما بوجود مي آيد و تجهيز هم نمي تواند آن را با محيط مبادله كند و باعث بالا رفتن دماي آن شده و عمر تجهيز را كم مي كند .
۳- ۳ انواع رله هاي حفاظتي
۱-۳-۳- رله هاي اضافه جريان
سه نوع رله اضافه جريان داريم : رله اتصال كوتاه رله اتصال زمين و رله اضافه بار .
عملكرد اين رله ها بر اساس مقايسه بين جريان عبوري از آن و جريان تنظيم شده براي آن است رله هاي اضافه جريان داراي ساختاري ساده و قيمت ارزاني هستند ولي كاربرد آنها و نصب آنها خيلي مشكل است مهمترين مشكل در خصوص اين رله ها تنظيم ماكزيمم جريان عبوري بر حسب زمان

است تنظيم خصوصيات مختلف رله و هماهنگي آنها ممكن است موجب ايجاد علكرد اشتباه در رله شود و اين يكي را دلايلي است كه اين رله ها فقط به عنوان حفاظت پشتيبان و با حفاظت شبكه هاي توزيع شعاعي استفاده مي شود به همين دليل ما در اين مقاله فقط شبيه ساز رله هاي اتصال كوتاه را بررسي مي كنيم .
۱-۱-۳-۳ رله هاي اضافه جريان – اتصال كوتاه
جريان خطوط انتقال با ورودي متغير وارد اين رله ها مي شود و عملكرد اين رله هاي مستقل از جهت جريان است اگر تشخيص جهت جريان مهم باشد ولتاژ به عنوان يك ورودي ديگر اضاف

ه مي شود رله هاي اضافه جريان به دو دسته مستقل از زمان و وابسته به زمان تقسيم مي شود و بسته به كاربرد آنها اين رله ها انتخاب مي شوند و انتخاب يك رله با يك مشخصات خاص زياد مهم نيست .

مشخصه قطع رله هاي اضافه جريان
در اروپا انتخاب رله بيشتر به محل كاربرد آن دارد در آمريكا انتخاب رله بسته به جريان آن دارد انتخاب رله خود يك مساله است و هماهنگي بين رله ها در شبكه مساله ديگر است . جريان عملكرد رله ها هميشه جرياني است كه بيشتر از ماكزيمم جريان عبورياز رله در حالت نرمال آن است براي جلوگيري كردن از قطع كردن رله ها در مورد غير لزوم جريان عملكرد رله ها بايد طوري تنظيم شود كه حفاظتي براي سكشنهاي بعدي ما ايجاد كند و همچنين پشتيباني باشد براي ديگر رله ها به عنوان مثال اگر خطايي در انتهاي خط بعدي اتفاق افتد از آن به عنوان يك پشتيبان حفاظت كند .

۱-۲-۳-۳ رله هاي حفاظت اتصال زمين
در سيستمهاي قدرت كه به صورت متعادل كار مي كند اختلاف جريان بين فازها بسيار كم است در صورت بروز خطاي اتصال زمين اختلاف جريان فازها تفاوت زيادي با هم خواهند داشت بنابراين براي تشخيص بروز اين خطا در شبكه از اختلاف جريانها استفاده مي شود كه به جريان بار بستگي نداشته باشد در نقاطي كه نقطه صفر ما زمين شده باشد همان حفاظت اضافه جريان اين كار را انجام مي دهد و در ديگر شبكه ها حفاظت ديستانس اين كار را انجام مي دهد .

۲-۳-۳ حفاظت ديستانس
اين نوع حفاظت كاربرد زيادي در شبكه هاي قدرت دارد اساس عملكرد بيشتر رله ها مقايسه جريان ورودي و خروجي است و خطوط انتقالي كه فاصله دو طرف آنها خيلي زياد است بايد طول مدارات رله به اندازه طول خط انتقال باشد بنابراين در خطوط انتقالي كه طول آنها زياد است از حفاظت ديستانس استفاده مي شود كه يك حفاظت داراي انتخاب بالا و قابل اطمينان است و استفاده آن در خطوط انتقال به سرعت در حال پيشرفت است

۱-۲-۳-۳ اساس عملكرد حفاظت ديستانس
حفاظت ديستانس هماهنگ كردن حفاظت سيستم است كه بسته به جهت عبور جريان و مقاومت سيستم دارد حفاظت ديستانس نوع واحدي از حفاظت نيست و داراي اين توانايي است كه ميان خطاهاي رخ داده در بخش هاي گوناگون سيستم بر مبناي امپدانس اندازه گيري شده خطاي رخ داده را تشخيص دهد اساسا اين امر به معناي مقايسه جريان خطاي ديده شد .
با افزايش مسافت بين محل خطا و محل نصب رله زمان قطع رله افزايش مي يابد رله هاي ديستانس با اندازه گيري امپدانس خط عمل مي كند و در حالت عادي امپدانس زيادي را مي بيند هنگام بروز خطا امپدانسي را كه مي بيند امپدانس محل رله تا محل خطا است و مقاوتي كه باعث محدود شدن جريان خطا مي شود و بسته به نوع خطا دارد رله با مقايسه بين حالت عادي و حالتي كه جريان افزايش مي يابد آن را تشخيص مي دهد . با اندازه گيري ولتاژ و جريان رله مقدار نهايي مقاومت و راتانس را محاسبه كند اگر مقدار محاسبه شده كمتر از مقدار تنظيم شده داخل رله باشد و خطا در محدوده حفاظتي آن رخ داده باشد رله عمل مي كند نمودار R- X رله در شكل ۳ نشان داده شده است اين ناحيه امپدانسي براي خطا لازم است چون ممكن است مقاومت خط نامعلوم باشد و بسته به نوع خطاي اتفاق افتاده دارد .

در حالت عادي نقطه مورد نظر بايد در سمت راست مبدا و به فاصله زيادي از آن قرار گرفته باشد (نطقه ۱) در هنگام بروز خطا نقطه به سمت مبدا حركت مي كند و داخل منحني مشخصات قطع رله مي شود (نقطه ۲) نكته حائز اهميت اين است كه پارامترهاي خط هميشه ثابت نيست و عواملي مانند شرايط بار و محيط و جبرانگرهاي افت و لتاژ در شبكه بر ان تاثير مي گذراد ترانسورماتورهاي اندازه گيري و رله ها نيز درصدي از خطا دارند كه با خطاي پارامرتي خط با

 

هم خنثي مي شوند .
در شكل ۴ نمودار حفاظت ديستانس نشان داده شده است اين نكته در نمدار ديده مي شود كه رله ها حفاظت اصلي براي ناحيه خود و پشتيباني براي خطهاي ديگر هستند .
هماهنگي اين رله ها با زمان بندي مختلف آنها انجام مي شود ناحيه اول بايد ۸۰ درصد خط خود را بدون هيچ تاخيري پوشش دهد به علت خطاهايي كه در پارامترهاي خط وجود دارد و قبلا به آن اشاره شد و مقاومت ناحيه ۱ نمي تواند تمام طول خط را توسط ناحيه ۱ حفاظت كرد ناحيه دوم ۲۰ درصد باقيمانده خط خود را پوشش مي دهد بعلاوه پشتيباني براي رله شماره ۲ است ناحيه سوم پشتيباني براي رله ۲ و ۳ است هنگامي كه در خط ۲ خطايي بين رله ۲و ۳ رخ دهد نه تنها رله ۲ اين خطا را از مدار خطا را مي بيند R1 نيز آن را تشخيص مي هد در اين حالت R2 بايد خط ۲ را از مدار خارج كند چون اين رله اول خطا را تشخيص داده است و در نهايت ناحيه ۲ همان رله نيز اين

خطا را تشخيص داده است رله R1 نيز در ناحيه ۲و ۳ خود اين خطا را تشخيص مي دهد ولي آنقدر بايد منتظر بماند تا اين خطا در ناحيه عمل كرد آن بماند و يا رله R2 عمل نكند در عمل طول ناحيه دوم ۱۲۰- ۸۰% طول خط اول است بعلاوه ۲۰% خط اول كه باقيمانده و حفاظت پشتيبان يا اضافي ناميده مي شود وظيفه آن حفاظت از انتهاي خط اول باس بار است طول ناحيه ۳ معمولا ۱۲۰ %

بزرگترين خط مجاور است استفاده بيشتر از ۳ ذون خيلي كم و به ندرت براي شبكه هاي قدرت استفاده مي شود به هر حال اساس ناحيه ۳ تامين كردن ۱۰۰ درصد حفاظت پشتيبان است براي كليد مدارهاي جانبي و زمان عمل كرد آن بسته به مدارات جانبي دارد .

برخي مشكلات و محدوديت هاي حفاظت ديستانس
يكي از محدوديت هاي رله ديستانس اين است كه ناحيه اول حفاظتي رله ديستانس در مقايسه با طرح هاي حفاظتي ديگر مانند حفاظت ديفرانسيل نمي تواند تمام مدار را پوشش دهد .
حفاظت كلاسيك ديستانس خطوط مشكلاتي را نيز در حالت هاي خاص نشان مي دهد كه بر

خي از اين مشكلات عبارتند از : سيستم هاي زمين شده با امپدانس بلا خطاهاي امپدانس بالا، حفاظت كال، خطوط كوتاه ، خطوط جبران شده با خازن سري وجود توليد گسترده در شبكه خطوط چند ترميناله و غيره . همچنين با گسترش شبكه الكتريكي و پيچيده تر شدن آن دستيابي به يك تنظيم مناسب براي هماهنگي بين رله هاي ديستانس و كاهش زمان عملكرد آن مشكل است .

 

فصل چهارم
چكيده :
در اين فصل در جهت بررسي خطرات الكتريكي موجود در محيط هاي كاري كارگران و بررسي و تجزيه و تحليل اينگونه خطرات تدوين و در نهايت در جهت محدود نمودن اختلاف ولتاژ بين هر دو نقطه قابل دسترسي كارگران در اطراف محيط كار به ميزان ولتاژ ايمن با توجه به استانداردهاي موجود در صنعت برق پيشنهاداتي را ارائه مي نمايد.
مقدمه :
در زمان انجام كارهاي تعميراتي در شبكه عليرغم بي برق بودن شبكه به دلايل اشتباه در مانورهاي عملياتي يا اتصال شبكه بي برق با مدارات برقدار و يا بعلت القاء الكتريكي به دليل در حوزه بودن خط و همچنني ولتاژهاي ناشي از صاعقه امكان برقدار شدن خط مي باشد زماني كه سيم هادي زمين برقدار مي گردد جريان عبوري از قسمتهاي زمين شده در صورت عدم وجود زمين حفاظتي مناسب باعث اختلاف ولتاژ زيادي بين قسمتهاي زمين شده مي گردد .
شكل ۱ – بيانگر وضعيت كاري كارگران برقكار در محيط كاري مي باشد كه در آن ولتاژ غير نرمالي ظاهر گرديده است .
شكل ۲- بيانگر وجود ولتاژ تماس در پاي يك ستون يا دكل فلزي برق مي باشد كه در آن امكان حادثه جهت سيمبان وجود خواهد داشت .

ايجاد زمين حفاظتي مناسب در محيط كار و پايين بودن ميزان مقاومت سيستم زمين باعث محدود كردن ولتاژ در محيط هاي كاري و در ارتفاع گرديده و اجراي روش هاي صحيح انجام كار تا حد زيادي مشكلات ناشي از ولتاژ گام و ولتاژ تماس جهت كارگران را كاهش مي دهد . شكل ۱٫

آشنايي با جريانهاي خطا
جريانهاي خطا در سيستم زمين حفاظتي به طريق ذيل جريان مي يابد .
۱- اگر به صورت اتفاقي خط بي برق از محل تغذيه اصلي برقدار گردد .
۲- مدار بي برق به صورت اتفاقي از مدار برقدار ديگري در مجاور آن به علت نزديك شدن فلش .
سيم مدار برقدار و يا افتادن يك هادي برقدار روي خط ارت شده برقدار شده باشد قبل از بي برق كردن خط و ايجاد سيستم حفاظتي زمين احتمال وقوع هر يك از دو مورد فوق مي بايستي مد نظر قرار گيرد و آمپراژ قابل عبور از سيستم زمين به طريقي انتخاب گردد كه متناسب با حداكثر آمپراژ عبوري ناشي از هر يك از دو مورد فوق و يا هر دو با هم باشد .
براي انتخاب مناسب سيستم حفاظتي زمين اطلاعاتي بشرح ذيل در رابطه با جريانهاي خطا در سيستم موردنياز مي باشد .
۱- مدار جريان خطا
۲- زمان عبور

۳- حداكثر مقدار جريان خطا و شناسايي نيروهاي مغناطيسي ايجاد شده .
حداكثر جريان خطا در ايستگاهها و پستهاي مختلف معمولا از اطلاعات موجود طراحي اينگونه سيستم ها قابل دسترسي مي باشد عددهاي موجود ميزان را تا ۷۰ كيلو آمپر براي بعضي از سيستمها تخمين زده اند .
اگر چه جريان خطا به ميزان ماكزيمم آن با توجه به تغييرات در منبع ايجاد خطا و همچنين مقدار زياد در زمان ايجاد خطا به ندرت اتفاق مي افتد تبه هر حال به جهت ايجاد ضريب اطمينان بالاتر بهتر است در طراحي سيستم ارت حفاظتي حداكثر ميزان آن مد نظر قرار گيرد .
اخيرا با استفاده از تكنيك هاي استفاده از كامپيوتر امكان شبيه سازي بروز خطا در سيستم هاي مختلف مقدور مي باشد .
شكل (۳) نمايانگر نمونه اي از اين منحني ها مي باشد با توجه به شكل ملاحظه مي گردد كه احتمال بروز جريان خطا در حد ماكزيمم آن بسيار كم بوده و حدوداً ۹۹ % احتمال وقوع خطا در حد پايين تر از ۶۰% مقدار حداكثر جريان خطا مي باشد و احتمال ايجاد خطا در سيستم به حدي كه ميزان جريان بيش از ۶۰% حداكثر جريان خطاي سيستم باشد ۱% مي باشد در هر حال استفاده از روشهاي احتمالاتي ما را به سمت در نظر گرفتن ميزان حداكثر جريان خطا به ميزان كمتري هدايت مي كند .
شكل (۶) نمايانگر اين مطلب است كه امپدانس خط با دور شدن محل خطا از باس بار پست باعث تقليل در مقدار جريان خطا در سيستم مي گردد .
نظر به اينكه سيستم حفاظتي زمين ممكن است بين يك فاز با زمين يا بين دو يا سه فاز و سپس به زمين نصب گردد لذا خطايي كه بر اساس آن سيستم زمين طراحي مي گردد ممكن است به صورت خط به زمين يا فاز به فاز به زمين ياسه فاز خطا باشد بنابراين در طراحي سيستم زمين ها ي حفاظتي حداكثر مقدار جريان خطا با توجه به وضعيت هاي ارائه شده

فوق مي بايستي بررسي و مد نظر قرار گيرد .
در دسترس ترين زمان عبور جريان بر اساس حوادث قبلي و تجربيات در ولتاژ خاص مي تواند در طراحي سيستم ارت حفاظتي مبناء قرار گيرد معمولا زمان تداوم نقص در سيستم براي حفاظت هاي ثانويه بر اساس تجربيات مبناي محاسبه براي سيستم هاي حفاظتي زمين قرار مي گيرد .
جريان ناشي از خطا به ندرت مي تواند ابتداعا مقداري بيش از مقدار حالت تعادل آن را كه معمولاً بعد از چند سيكل بدست مي آيد گردد (شكل ۷) .
نيروهاي مكانيكي وارده به سيستم زمين در زمان وقوع خطا متناسب بانوان دوم مقدار جريان لحظه اي مي باشد بنابراين :

مقدار حداكثر جريان خطا نقش مهمي در تعيين زمين حفاظتي مناسب دارد .
جدول شماره (۴) نمايانگر نمونه اي از نيروهاي مكانيكي وارده با توجه به آمپراژ خطا در يك سيستم مي باشد .
با توجه به جدول ملاحظه مي شود اگر چه مقدار يك نيروها بالا هستند اما نيروهاي مخرب پيش از نيروهايي كه نياز به ثابت نگاه داشتن يك كابل است كه نيروهاي مكانيكي وارده آن را شتاب داده و به سرعت بالايي رسانيده اند در سيستم ظاهر مي گردند بنابراين در طراحي و اجراي سيستم :
محل قرار گرفتن كابل حفاظتي زمين با توجه به موقعيت محل كار كارگران با عنايت به نيروهاي مكانيكي وارده به كابل در زمان عبور جريان خطا مي بايستي انتخاب گردد .

زمين هاي حفاظتي در حقيقت هادي هاي عايقي هستند كه مي بايستي قابليبت هدايت جريان و تحمل نيروهايي مكانيكي در مدت تداوم جريان را دارا باشد بنابراين وضعيت سيم زمين بستگي به عوامل زير دار .
الف : بستگي به ظرفيت هدايت جريان توسط كابل مربوطه .
ب : بستگي به ظرفيت هدايت جريان كلمپ كابل ارتباطي و اتصالات آن
ج : بستگي به چگونگي اتصال از نظر سطح تماس و محكم بودن اتصال نقاط انتهايي كابل
د: بستگي به شماي فيزيكي مدار .
ه : بستگي به مقاومت كامل سيستم زمين .
الف : نوع كابل :
منحني ذوب تعدادي از انواع سايز كابل هاي مسي در شكل ۸ نمايش داده شده است چنانچه جريان عبوري از سيستم زمين باعث گداخته شدن كابل در زمان وقوع خطا گردد مقاومت كال افزايش يافته و باعث افزايش افت ولتاژ كابلهاي سيستم زمين مي گردد بنابراين ساير كابل معمولا بايد طوري انتخاب گردد كه با توجه به حداكثر مقدار جريان عبوري ناشي از خطا و

زمان تداوم جريان گداختگي در كابل ايجاد نگردد .
ب : نوع كلمپ
بعد از تعيين كلمپ براي سايز معيني از كابل و هادي كه اتصال به آن انجام مي شود بهتر است بصورت نمونه آزمايش كافي بر روي سيستم نمونه ارت در حداكثر جريان در نظر گرفته شده انجام گردد . از عوامل مهم در اين كار انتقال كابل جريان بين كابل و نقطه اتصال داه شده و مقدار استقامت مكانيكي لازم در بدترين شرايط وقوع خطا د رسيستم مي باشد با توجه به اينكه نيروهاي مكانيكي وارده به كابل ممكن است باعث حركت كلمپ گردد بهتر است كلمپ طوري به محل اتصال وصل گردد كه چنين حركاتي باعث كنده شدن كامل كلمپ نگردد .
ج : اتصال كلمپ
مراقبت لازم در حين كار در جهت آماده سازي سطح نقطه تماس مي بايستي انجام گردد . بطوري كه مقاومت سطح تماس به حداقل رسيده تا از داغ شدن و تغيير شكل دادن كلمپ جلوگيري گردد كوتاهي در برداشتن لايه اكسيد شده نقطه تماس ممكن است باعث افزايش حرارت ناشي از مقاومت زياد نقطه تماس گرديده و در نتيجه منجر به ذوب شدن محل نقطه و شل شدن كلمپ گردد .
ه : شماي فيزيكي مدار
وضعيت خط از نطر تك مدار بودن يا دو مدار بودن شبكه در طراحي سيستم زمين حفاظتي نقش بسزايي دارد نيروي مكانيكي وارده بر كابل زمين نسبت عكس يا فاصله از مسير جريان عبوري سيم هادي كناري دارد بنابراين نزديكي و شكل مسير هاديهاي ديگر كه باقيمانده مدارات شده را تشكيل مي دهد اهميتي بسزايي در نيروهاي مكانيكي وارده به كابلهاي سيستم ارت دارد در زمان آزمايش سيستم زمين مسير جريان برگشتي را مي توان تعيين نمود توصيه مي گردد كه بدترين شكل كه امكان برخورد در محيط كار را دارد براي آزمايش نمونه سازي گردد .
و : مقاومت سيستم زمين :

در اكثر مواقع دو قسمت هادي كه سيستم كابل زمين به آنها متصل است بطور همزمان در دسترسي كارگران قرار مي گيرد در اين گونه مواقع اختلاف پتانسيل بين اين دو قسمت مي بايستي در زمان وقوع اتصالي ايمن باشد در بيشتر مواقع سايز كابلهاي مورد احتياج به منظور تطبيق با جريان خطا داراي مقاومت در واحد طول كمتري از آنچه مورد نياز سيستم است مي باشد .