افزایش پتانسیل زمین و عوامل آن

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، در مهندسی برق، افزایش پتانسیل زمینیا EPR (که GPR هم نام دارد) زمانی اتفاق می‌افتد که جریان بزرگی از طریق یک امپدانس شبکه زمین به زمین جریان یابد. نسبت پتانسیل در نقطه‌ای دوردست روی زمین، بالاترین نقطه‌ای است که جریان وارد زمین می‌شود و با افزایش فاصله از منبع کاهش مییابد. افزایش پتانسیل زمین موجب ایجاد نگرانی در طراحی پست‌های برق می‌شود، زیرا پتانسیل بالا ممکن است برای افراد یا تجهیزات خطر ایجاد کند. افزایش پتانسیل زمین (EPR) در اثر رخداد خطا‌های الکتریکی که در پست‌های برقی، نیروگاههایا خطوط انتقال ولتاژ بالا رخ می‌دهد، ایجاد می‌شود.

 

جریان اتصال کوتاه از طریق ساختار کارخانه و تجهیزات، در الکترود زمینی جریان مییابد. مقاومت زمینصفر نیست؛ بنابراین جریان تزریق شده به زمین در الکترود زمینی باعث افزایشپتانسیل نقطه مرجعدر مسافتی دورتر می‌شود. افزایش بالقوه این پتانسیل می‌تواند باعث ایجاد ولتاژ خطرناک در فاصله‌ی صد‌ها متر دورتر از محل واقعی خطا شود.

تغییر ولتاژ در مسافت (یا یک شیب بالقوه) ممکن است به حدی باشد که فرد به دلیل ولتاژ ایجاد شده بین دو پا یا بین زمینی که فرد در آن ایستاده است و یک جسم فلزی آسیب ببیند. هر شیء هادی متصل به زمین، مانند سیم تلفن، ریل، نرده یا لوله کشی فلزی، ممکن است در محدوده پتانسیل زمین در پست قرار داشته باشد. این پتانسیل انتقال یافته خطری برای افراد و تجهیزات خارج از پست ایجاد می‌کند.

علت

افزایش پتانسیل زمین (EPR) در اثر رخداد خطا‌های الکتریکی که در پست‌های برقی، نیروگاههایا خطوط انتقال ولتاژ بالا رخ می‌دهد، ایجاد می‌شود. جریان اتصال کوتاه از طریق ساختار کارخانه و تجهیزات، در الکترود زمینی جریان مییابد. مقاومت زمینصفر نیست؛ بنابراین جریان تزریق شده به زمین در الکترود زمینی باعث افزایشپتانسیل نقطه مرجعدر مسافتی دورتر می‌شود. افزایش بالقوه این پتانسیل می‌تواند باعث ایجاد ولتاژ خطرناک در فاصله‌ی صد‌ها متر دورتر از محل واقعیخطا شود. بسیاری از عوامل سطح خطر را تعیین می‌کنند، از جمله: جریانخطای موجود، نوع خاک، رطوبت خاک، دما، لایه‌های زیرینو زمان پاکسازی برای قطع یکخطا.

افزایش پتانسیل زمین یک مسئله ایمنی در هماهنگی خدمات برق و ارتباطات از راه دور است. یک رویداد EPR در یک سایت مانند یک ایستگاه توزیع برق ممکن است پرسنل، کاربران یا سازه‌ها را در معرض ولتاژ‌های خطرناک قرار دهد.

ولتاژ‌های گامی، لمسی و مشی

“ولتاژ گام” عبارت است از ولتاژ بین پا‌های شخصی که در نزدیکییک جسم زمین شده ایستاده است. این ولتاژ در واقع برابر است با اختلاف ولتاژ ایجاد شده توسط منحنی توزیع ولتاژ، بین دو نقطه در مسافت‌های مختلف از “الکترود”. یک شخص می‌تواند در هنگام رخ دادن خطا، با ایستادن در نزدیکی نقطه زمین در معرض آسیبقرار گیرد.

“ولتاژ لمسی” ولتاژ بین جسم حاوی انرژی و پا‌های شخص در تماس با جسم است. در واقع این ولتاژ برابر است با اختلاف ولتاژ بین جسم و نقطه‌ای که از فاصله کمیاز آن دارد. ولتاژ لمسی می‌تواند تقریبا برابر یا ولتاژ کامل در سراسر جسم زمینی باشد به شرط اینکه این جسم در نقطه‌ای دور از مکانی که فرد در آن با آن در تماس است، پایه گذاری شود. به عنوان مثال، اگر یک چرثقیل خنثی با یک خط انرژی ارتباط برقرار کند، هر شخصی را که در تماس با جرثقیلیا خط بار باشد، در معرض ولتاژ لمسیقرار می‌گیرد.

“ولتاژ مش” عاملی است که هنگام نصب شبکه هادی‌های زمینی محاسبه می‌شود. ولتاژ مش تفاوت ولتاژ بین جسم فلزی متصل به شبکه و پتانسیل خاک درون شبکه است. در نظرگرفتن هشدار‌های ولتاژ بسیار مهم است، زیرا ممکن است فرد در نقطه‌ای با ولتاژ زیاد نسبت به خود شبکه، در داخل شبکه بایستد و خطر وی را تهدید کند.