خطوط انتقال برق که انرژی ما را تأمین می‌کنند نیاز به نگهداری مناسب دارند. یکی از نکات مهم بررسی ارتینگ دکل‌های خطوط انتقال برق می‌باشد. اتصال زمین هر ستون باید به صورت جداگانه آزمایش شود. جهت تست معمولاً باید هادی گارد را بردارید یا اتصال زمین واقع در پای هر دکل را قطع کنید. هر دو مورد کاری زمان‌بر است و خطر بالا رفتن از دکل را شامل می‌شود، و احتمال دستیابی به نتایج اندازه‌گیری نادرست وجود دارد. همچنین ارت تسترهای کلاسیک اجازه بررسی سیستم‌های زمین را در صورت برخورد صاعقه، یعنی در محدوده فرکانس بالاتر از 128 هرتز نمی‌دهند.

خطوط انتقال برق با عبور از مناطق کوهستانی، مستعد برخورد صاعقه هستند

C.A6472 محصول کمپانی شاوین آرنوکس فرانسه می‌باشد، یکی از کاملترین ارت تسترهای موجود در دنیا است که امکانات فوق‌العاده‌ای دارد. برای تست سیستم زمین دکل‌ها دو روش استاندارد وجود دارد: 1. روش Sweep (شیب) 2. روش Pylon (پایلون). روش شیب روش تقریبی است و مقدار دقیقی را به ما ارائه نمی‌دهد. اساس کار این روش بدین صورت است که اندازه‌گیری را در فرکانس بالا انجام داده و بدین صورت راکتانس هادی گارد را بالا می‌بریم تا اثر دکل‌های مجاور در مقدار مقاومت اندازه‌گیری شده کاهش یابد. اما روش پایلون روش دقیقی است و در استاندارد IEEE81 نیز به آن اشاره شده است و دقیقا از تصویری که در کاتالوگ شاوین آرنوکس برای معرفی این کیت ارائه شده، استفاده شده است. اساس کار این روش همان روش افت پتانسیل است که در اندازه‌گیری از کلمپ‌های مخصوص نیز بهره می‌گیریم.

C.A6472 هنگامی که با C.A6474 مورد استفاده قرار گیرد امکان اندازه‌گیری سیستم زمین دکل‌ها را برای ما فراهم می‌کند و مقاومت یک پایه به صورت جداگانه و یا تمامی پایه‌ها را به ما می‌دهد. مهمترین ویژگی جدید این محصول پهنای باند گسترده‌ برای اندازه‌گیری از 41 هرتز تا 5 کیلوهرتز می‌باشد، که رفتار سیستم زمین را در هنگام برخورد صاعقه شبیه‌سازی می‌کند.

نمایی کلی از اندازه‌گیری مقاومت سیستم زمین دکل - تصویری که استاندارد IEEE81 از آن استفاده کرده است

این کیت اندازه‌گیری، مقادیر زیر را در اختیار ما می‌گذارد:

  • امپدانس کلی خط
  • مقاومت سیستم زمین دکل
  • مقاومت هر پایه دکل
  • کیفیت اتصال هادی گارد به دکل

تصویر زیر منبع جریان CA6472 را نشان می‌دهد که جریان را از طریق ترمینال "E" به ستون دکل تزریق می‌کند. در طی این عملیات، بخشی از جریان از طریق هادی اتصال زمین و الکترودهای زمین متصل به دکل عبور می‌کند. حلقه جریان تشکیل شده شامل الکترود کمکی (H) نیز می‌شود. مجموع جریانهای باقیمانده در سیستم زمین با C.A6474 بوسیله‌ی سنسورهای انعطاف پذیر AmpFLEX TM اندازه‌گیری می‌شود که به چهار پایه دکل متصل است. C.A6474 به تستر C.A6472 متصل است. ولتاژ (V) بین ترمینال "ES" روی ستون و پراب "S" اندازه گیری می‌شود. به این ترتیب مقاومت را می‌توان از روی جریان و ولتاژ اندازه‌گیری شده محاسبه کرد. 

نحوه‌‌ی اندازه‌گیری مقاومت سیستم زمین دکل بوسیله کیت C.A6474 - C.A6472

بررسی یک نمونه عملی اندازه‌گیری مقاومت زمین دکل انتقال برق:

Chauvin Arnoux’s GroundFlex® Field Kit دستگاهی مقاوم و همه کاره برای تست دکل‌های انتقال برق است. هسته اصلی این کیت تستر، ارت تستر مدل 6472 است که همراه با آداپتور تقویت کننده GainFlex® High Gain مدل 6474 کار می‌کند. سایر اجزای کیت شامل سنسورها، الکترودهای کمکی، اتصالات و سیم‌های مورد نیاز است. یک مزیت مهم ارائه شده توسط کیت تست دکل GroundFlex® Field Kit این است که برای به دست آوردن نتایج دقیق نیازی به جدا کردن هادی گارد از دکل نیست. این مزیت باعث صرفه جویی قابل توجه در وقت و هزینه می‌شود.

موضوع تست ما در این مقاله یک دکل مشبک چهار پایه است که در خط انتقال 63 کیلوولت واقع شده است. با این حال، GroundFlex® Field Kit می‌تواند دکل‌های تک پایه، فریم‌های H شکل و دکل‌های سه پایه را نیز تست کند.

تست‌ها را به شرح زیر انجام می‌دهیم:

  1. اندازه‌گیری مقاومت کل خط انتقال
  2. توضیح چگونگی تنظیم کیت برای به دست آوردن قرائت‌های استاتیک
  3. اندازه‌گیری مقاومت کلی سیستم زمین دکل با روش Pylon
  4. تحلیل رفتار سیستم زمین دکل در برابر برخورد صاعقه با روش Sweep

چنانچه با مفاهیم اندازه‌گیری مقاومت الکترود زمین آشنایی ندارید، می‌توانید قبل از مطالعه ادامه مقاله از طریق این لینک با این مفاهیم به طور کامل آشنا شوید.

1. اندازه‌گیری مقاومت کل خط انتقال:

در این قسمت از تست فقط از دستگاه C.A6472 استفاده کردیم. اندازه‌گیری را به روش چهار سیمه و از طریق آزمون 90/180 انجام دادیم. الکترودهای کمکی H و S را به یکی از پایه‌های دکل وصل کردیم. به این نکته توجه نمایید که هنگام اندازه‌گیری ارت دکل‌های فشار قوی در صورت امکان، الکترودهای کمکی را عمود بر خط انتقال قرار دهید. در غیر اینصورت ممکن است تداخل در اندازه‌گیری توسط ولتاژهای سرگردان یا جریان‌های القا شده در زیر خط انتقال به وجود ‌آید.

بهتر است الکترودهای کمکی عمود بر خط انتقال نصب شوند

نتیجه اندازه‌گیری مطابق انتظار مقدار کمی بود و عدد 1.698 اهم به دست آمد. این مقدار تقریبا مقدار مقاومت کل خط را به ما می‌دهد و از روی آن به کیفیت الکترود زمین مربوطه پی نخواهیم برد.

مقدار تقریبی مقاومت کل خط انتقال

2. توضیح چگونگی تنظیم کیت برای به دست آوردن قرائت‌های استاتیک:

در این مرحله باید ابتدا سنسورهای GroundFlex® مخصوص دستگاه C.A6474 را به پایه‌های دکل وصل کنیم و سپس این کویل‌ها را به C.A6474 ارتباط دهیم. و در نهایت دستگاه C.A6472 را به C.A6474 وصل کنیم. تغذیه مدل C.A6474 توسط مدل C.A6472 تامین می‌شود، که به عنوان رابط اصلی چهار سنسور GroundFlex® استفاده شده در این تست است. این سنسورها از نوع کویل‌های Rogowski (روگوفسکی) هستند.

وصل کویل‌های روگوفسکی به پایه‌های دکل

ما در این تست هر سنسور را چهار بار، در جهت عقربه های ساعت حلقه کردیم. سپس هر سنسور را به مدل C.A6474 متصل کرده، و سلکتور SENSOR TURNS روی دستگاه را بر روی عدد 4 قرار دادیم.

تنظیم سلکتور تعداد دورهای پیچیده شده کویل روگوفسکی به دور پایه‌های دکل

در ادامه باید سلکتور ورودی را در مدل C.A6474 تنظیم کنید. این تنظیم نشان می‌دهد که کدام پایه یا پایه‌های دکل را می‌خواهید تست کنید. در این حالت، ما هر چهار پایه را با هم تست خواهیم کرد، بنابراین سلکتور را بر روی قسمت 4-3-2-1 قرار دادیم.

تنظیم سلکتور پایه‌های مورد نظر دکل جهت تست

در نهایت، سلکتور حساسیت یا SENSITIVITY را روی x1/10 قرار دادیم (بنا بر توصیه کاتالوگ شرکت سازنده) تا با این حساسیت سنسورها اندازه‌گیری را انجام دهند.

تنظیم مقدار حساسیت اندازه‌گیری کویل‌های روگوفسکی

لیدهای تست سبز و سیاه را نیز به یکی از پایه‌های دکل متصل کردیم. از لید سبز برای تزریق جریان و از لید سیاه برای اندازه‌گیری ولتاژ استفاده می‌شود. 

اتصال لیدهای جریان و ولتاژ به پایه‌ی دکل

ما اکنون آماده اندازه‌گیری هستیم. ابتدا اندازه‌گیری را با به دست آوردن داده‌های استاتیک شروع خواهیم کرد که برای به‌دست آوردن آنها احتیاج به تولید جریان خروجی به وسیله‌ی مدل C.A6472 نیست. این داده‌های استاتیک به ما کمک می‌کند تا قبل از انجام تست‌های دینامیکی بفهمیم که تنظیمات دستگاه و مکان میل‌های کمکی ولتاژ و جریان به درستی تنظیم شده است یا خیر. سلکتور مدل C.A6472 را بر روی قسمت GroundFlex® قرار می‌دهیم.

دکمه Display را یک بار روی مدل C.A6472 فشار دهید تا صفحه دستگاه دو مقدار مهم را نشان می‌دهد. اولی با عنوان Uout که مقدار ولتاژ خروجی دستگاه است که برای انجام تست‌های خود از آن استفاده خواهیم کرد که در این حالت 32 ولت است. مقدار دومی فرکانس پایه است که ارت تستر مورد استفاده قرار می‌دهد، که در تست ما این مقدار 128 هرتز است.

مقدار ولتاژ و فرکانس خروجی دستگاه جهت اندازه‌گیری

فشار دادن دوباره دکمه Display مقدار ولتاژ بین ترمینال ES (متصل به پایه دکل) و ترمینال S (متصل به الکترود کمکی ولتاژ در فاصله 100 متری) را به ما نشان می‌دهد. این مقدار با عنوان US-ES نشان داده می‌شود و در تست ما حدود 0.22 ولت است. اگر ولتاژ اندازه‌گیری شده بیش از 0.1 ولت باشد، همانطور که در اندازه‌گیری ما بیشتر است، دستگاه فرکانس ولتاژ شناسایی شده را نیز نشان می‌دهد. این همان فرکانس خطوط انتقال است که در کشور ایران مقدار 50 هرتز است.

ولتاژ بین ترمینال ES (متصل به پایه دکل) و ترمینال S (متصل به الکترود کمکی ولتاژ در فاصله 100 متری)

اگر میزان ولتاژ کمتر از 0.1 ولت باشد، احتمالاً خطوط انتقال برق بهره‌برداری نشده‌اند، یا اینکه هادی گارد دچار خوردگی شده و یا اینکه به دکل متصل نیست. در این حالت، کل ولتاژ دکل نیز نزدیک به صفر خواهد بود. اگر اختلاف ولتاژ قرائت شده از 1 ولت بیشتر است، الکترودهای کمکی ولتاژ و جریان را در فاصله‌ی دورتری از دکل قرار دهید و دوباره این ولتاژ را چک کنید. اختلاف ولتاژ بسیار زیاد بین الکترودها ممکن است هر نتیجه‌ای را که از تست‌های بعدی خود به دست می‌آوریم، بی اعتبار کند.

برق‌یار مشاور شما در حوزه‌ی ارتینگ

فشار دیگر دکمه Display جریان نشتی را که از دکل به زمین عبور می‌کند را نشان می‌دهد. در تست ما (اندازه‌گیری جریان نشتی برای هر چهار پایه دکل) این جریان مقدار 23 میلی‌آمپر است. همچنین می‌توانید با چرخاندن سلکتور INPUT در مدل C.A6474 جریان نشتی را برای هر پایه دکل به صورت جداگانه اندازه‌گیری کنید. مجموع جریان‌های نشتی منفرد برای پایه‌ها باید تقریباً برابر باشد با جریان نشتی که به طور همزمان برای هر چهار پایه اندازه‌گیری شده است.

جریان نشتی اندازه‌گیری شده برای هر چهار پایه دکل

اگر چنین نیست (به عنوان مثال، اگر اندازه‌گیری مجموع جریان‌های نشتی پایه‌ها نزدیک به صفر باشد در حالی که مجموع جریان‌های نشتی منفرد برای پایه‌ها به طور قابل توجهی بیشتر است) ممکن است هادی گارد از دکل جدا شده باشد و یا دچار خوردگی شده باشد، و باید مورد بررسی قرار گیرد.

3. اندازه‌گیری مقاومت کلی سیستم زمین دکل با روش Pylon:

اکنون نوبت تست اصلی سیستم زمین دکل است. با چرخاندن سلکتور INPUT در مدل C.A6474 و قرار دادن آن بر روی چهار پایه دکل اندازه‌گیری را شروع می‌کنیم. در تست ما، برای مقاومت سیستم زمین دکل (هر چهار پایه دکل) مقدار 8.649 اهم به دست آمد. 

مقدار مقاومت اندازه‌گیری شده سیستم زمین دکل

به این نکته توجه نمایید که شرایط خاک منطقه کاملا در نتایج اندازه‌گیری موثر می‌باشد. در زمانی که این تست‌ها انجام گرفت خاک منطقه کاملا مرطوب بود و دمای خاک نیز مقدار کمی بود. که این رطوبت بالا و دمای کم خاک باعث کاهش مقدار مقاومت اندازه‌گیری شده‌ی الکترود زمین خواهد شد.

4. تحلیل رفتار سیستم زمین دکل در برابر برخورد صاعقه با روش Sweep:

تست آخر تست sweep است. همانطور که قبلاً اشاره شد، اندازه‌گیری‌های ما در فرکانس 128 هرتز بود. در آزمون sweep، طیفی از فرکانس‌ها از 41 هرتز تا 5078 هرتز برای اندازه‌گیری استفاده خواهد شد. با استفاده از تنظیمات دستگاه را در حالت manual قرار می‌دهیم و تست sweep را انتخاب می‌کنیم.

مقدار امپدانس سیستم زمین دکل در فرکانس 41 هرتز

مقدار امپدانس سیستم زمین دکل در فرکانس 5078 هرتز

توجه داشته باشید از آنجایی که ما در حال اندازه‌گیری امپدانس هستیم نه مقاومت، اندازه‌گیری با فرکانس افزایش می‌یابد. در این تست ما رفتار سیستم زمین را در هنگام برخورد صاعقه شبیه‌سازی می‌کنیم. همانطور که در تصاویر بالا ملاحظه می‌فرمایید مقدار مقاومت سیستم زمین دکل در فرکانس 41 هرتز 8.455 اهم و در فرکانس 5078 هرتز 8.535 اهم به دست آمد. علت اینکه با افزایش فرکانس مقدار امپدانس سیستم زمین افزایش نیافت، نحوه‌ی اجرای سیستم زمین مذکور است.

مقدار امپدانس در فرکانس‌های بالا کاملا تحت تاثیر شکل و نحوه‌ی اجرای الکترود زمین خواهد بود.

اندازه‌گیری‌های این مقاله نشان می‌دهد که ما چگونه از کیت GroundFlex® استفاده می‌کنیم. توجه داشته باشید که تست‌های شرح داده شده در این مقاله تنها نمایانگر تعدادی بسیاری از ویژگی‌ها و قابلیت های این کیت است. کیت C.A6472&C.A6474 معتبرترین ارت تستر موجود در دنیا جهت تست سیستم‌های زمین دکل می‌باشد و تنها ارت تستر استاندارد موجود در ایران است. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کیت Field GroundFlex®، با شرکت برق‌یار در تماس باشید.