بررسی مبحث سایز کابل یا Cable sizing
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
بررسی مبحث سایز کابل یا Cable sizing دارای ۱۳۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد بررسی مبحث سایز کابل یا Cable sizing کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
بخشی از فهرست مطالب پروژه بررسی مبحث سایز کابل یا Cable sizing
CABLE SIZING
مقدمه
یادآوری چند نکته در مورد فیزیک کابلها
علائم مشخصه کابلها
۱-۱ تئوری مربوط به تعیین مقاطع کابلها
۱-۱-۱ مدارهای تک فاز
۱-۱-۲ مدارهای سه فاز
۱-۲ تعیین مقاطع کابلها براساسافت ولتاژ
۱-۲-۱افت ولتاژ در مدارهای تک فاز (کابل کشی زمینی)
۱-۲-۲افت ولتاژ در مدراهای سه فاز در کابل کشی زمینی
۱-۲-۳ تعیین مقطع سیمهای هوایی براساسافت ولتاژ مجاز
۱-۳ Principle
۱-۳-۱ ظرفیت حرارتی جریاناتصال کوتاه
۱-۳-۲ بررسی سطح مقطع کابل براساسافت ولتاژ
۱-۳-۲ بررسی سطح مقطع کابل براساس جریان مجاز در حالت پایدار
مراجع
فصل دوم
طراحی سیستم زمین (Earthing Design)
مقدمه
مراحل شروع کار
محاسبه L
محاسبه IG
ادامه طراحی
روش چهار نقطهای ونر
اتصال به شبکه زمین
* مطالعه ولتاژانتقالی و جستجو برای نقاط خطرناک
عوامل زیر بایستی مورد تأکید قرار گیرد
مراجع
فصل سوم
Lightning Protection
Lightniug Protection With shield Write 3-
۳-۱-۲ تحلیل ناحیه بین دو شیلد وایر
۳-۱-۳ تحلیل ناحیه بیرونی شیله دایر
۳-۲ حافظتاز صاعقه بااستفادهاز نیزه
مرجع
فصل چهارم
طراحی سیستمهای صوتی (Paging systems)
۴-۱اصول پایهای در طراحی صوتی
۴-۲نویز و قدرت بلندگو
۴-۳قدرت صدای خروجیاز بلندگو
۴-۴ محاسبه شدت صوت
۴-۵ تضعیف صدا
۴-۶ عایق بندی وانتقال صدا
۴-۷ پراکندگی وانتشار صوت
۴-۸انتخاب بلندگوها و محلهای نصبانها
۴-۸-۲چیدمان بلندگوها
۲ـ Classrooms and offices
Speaker arrangement Outdoor
فصل پنجم
Lighting design
مقدمه
۵-۱-۱ Indoor Lighting
۵-۱-۲روش لومن بااستفادهاز شاخص فضا
۵-۱-۳شرح جدول و چگونگیاستخراج ضریب بهره
۵-۱-۴روش لومن بااستفادهاز تقسیم ناحیهای
۵-۱-۵شرح جدول ضریب بهره در روش تقسیم ناحیهای
۵-۱-۶چندنکته
-۵-۲ روشنایی معابر (Outdoor Lighting)
-۵-۲-۱ مشخصات روشنایی معابر
-۵-۲-۱-۱ایجاد روشنایی کافی در سطح خیابان
-۵-۲-۱-۲ یکنواختی روشنایی در سطح خیابان
-۵-۲-۱-۳ جلوگیریاز چشم زدگی حاصلاز نور چراغ
-۵-۲-۳ لامپهای مورداستفاده در روشنایی معابر
-۵-۲-۴ ترتیب نصب چراغهای خیابانی
-۵-۲-۵ طراحی روشنایی معابر
فصل ششم
Cathodic Protection
مقدمه
انواع سیستم های حفاظت کاتدیک
طراحی حفاظت کاتدیک گالوانیک (Sacrificial Anode)
CABLE SIZING
مقدمه:
امروزه در تمامی مکان های صنعتی از لوازم و دستگاههای برقی و الکترونیکی برای مقاصد مختلف استفاده می گردد.این وسایل برای انجام کار خود احتیاج به انرژی برق دارند و این انرژی بایستی بوسیله هادیهای الکتریکی به این وسایل انتقال یابد.تعیین اندازه این هادیها برای انتقال مقدار انرژی مورد نیاز این دستگاهها امری لازم وضروری است.در این قسمت با نحوه تعیین سایز کابلها آشنا می شویم.
در این بخش ابتدا چند نکته لازم در مورد فیزیک کابلها وعلایم اختصاری آنها را یادآوری می کنیم وسپس به تئوریات مربوط به تعیین سایز وبعد از آن به سایز کردن کابلها در عمل می پردازیم.
یادآوری چند نکته در مورد فیزیک کابلها:
**اساسا در کابلها از مس استفاده می گردد.در مس مقاومت مخصوص عبارت است
۱.۷۲۴×(10^-8 ) Ωm
**از آلومینیوم نیز ممکن است در کابلها استفاده گردد.مقاومت مخصوص آلومینیوم ۱.۶۵ برابر مقاومت مخصوص مس می باشد.
**فرمول مقاومت مخصوص در دماهای مختلف برای مس عبارتست از:
ρ(t)=1.724×(10^-8)×0.68×(10^-10)×(t-20)
این مقاومت برای جریان مستقیم بکار می رود.
**برای بدست آوردن مقاومت کابل در جریانهای متناوب ودر دماهای مختلف از فرمول زیر
استفاده می شود:
R(t)=(k1×k2×k3×ρ(t))/(n×Π/4×d^2)
k1 :ضریب افزایش مقاومت در برابر جریان متناوب در فرکانسHz 50 (05/1 >k1 >02/1 ).
k2:ضریب افزایش مقاومت به دلیل چرخش رشته ها در طول کابل(۰۴/۱> k2 > 02/1).
:k3ضریب افزایش مقاومت به دلیل چرخش سیمها در کابلهای چند سیمی(۰۴/۱>k3 >02/1).
n : تعداد رشته ها. d : قطر هر رشته بر حسب mm .
علائم مشخصه کابلها:
با استفاده از این علامتها نوع هادی / نوع عایق /نوع غلاف /نوع زره ونوع روپوش خارجی
کابل مشخص می شود.
حرف اول: بیانگر نوع فلز است:
N: مس. NA:آلومینیوم.
حرف دوم: بیانگر نوع عایق است:
Y: علامت پلاستیک G:علامت لاستیک.
و اگرعلامتی نبود:علامت کاغذ.
حرف سوم: بیانگر نوع غلاف است:
Y:علامت پلاستیک. K:علامت سرب.
Cable sizing_______________________________________________________________
Kl:علامت آلومینیوم.
حرف چهارم: بیانگر نوع زره است: B:علامت سیمهای فولادی.
Gb:علامت فولاد گالوانیزه.
حرف پنجم: بیانگر جنس روپوش خارجی است: A:الیاف گیاهی(جوت).
مثال:NYYGb:کابل با هادی مسی /عایق و غلاف پلاستیکی / زره فولاد گالوانیزه.
مثال:NKBA:کابل با هادی مسی/ عایق کاغذ / غلاف سرب / زره فولادی/روپوش جوت.
پس از آشنایی نسبی با فیزیک کابلها به بررسی تئورییات مربوط به سایز کردن کابلها میپردازیم سپس نحوه Calbe Sizing را در عمل مورد بحث قرار میدهیم.
۱-۱ تئوری مربوط به تعیین مقاطع کابلها:
مقاطع کابلها و سیمها توسط جریان مجاز، جریان اتصال کوتاه و حداکثر افت ولتاژ تعیین میشود. برای تعیین مقاطع کابلها بر اساس جریان مجاز، بحث خود را به دو قسمت مدارهای تک فاز و مدارهای سه فاز تقسیم مینماییم:
۱-۱-۱ مدارهای تک فاز:
در این مدارها جریان از فرمول بدست میآید که در آن
• W: توان ورودی
• V:ولتاژ مدار
• ضریب تان مدار است.
در این فرمول فرض بر این است که تمام تجهیزات با هم، همزمان کار میکنند، ولی در عمل چنین چیزی پیش نخواهد آمد لذا یک ضریب kd به فرمول جریان اضافه مینماییم. این ضریب عبارتست از حداکثر توان مصرفی همزمان به کل توان بارها، که به ضریب مصرف یا ضریب همزمانی معروف است. پس داریم:
Cable sizing_______________________________________________________________
در مورد موتورهای تک فاز، جریان موتور را بدین صورت بدست میآوریم.
که در این فرمول: w: توان خروجی موتور z: راندمان موتور
V:ولتاژ تغذیه موتور :ضریب قدرت
: راندمان موتور
۱-۱-۲ مدارهای سه فاز:
جریان خط یک موتور سه فاز در حالت کار در ظرفیت اسمی آن عبارتست از:
نکته قابل توجه در موتورهای سه فاز این است که در لحظه راه اندازی جریان موتور به ۵ تا ۷ برابر مقدار نامی خود می رسد ولی چون مدت زمان شریان این جریان کم است لذا این مسئله تأثیری در اتنخاب سطح مقطع ندارد.
Cable sizing_______________________________________________________________
پس از بدست آوردن جریان هر تجهیز، با استفاده از جداول استاندارد کابلها می توان یک کابل را که از نظر اقتصادی نیز بهینه است را انتخاب نمود.
۱-۲ تعیین مقاطع کابلها بر اساس افت ولتاژ:
در این قسمت ابتدا به بررسی افت ولتاژ در کابلکشیهای زمینی (که خود شامل مدارهای تک فاز و مدارهای سه فاز میشود) می پردازیم سپس به سراغ کابل کشی هوایی میرویم.
۱-۲-۱ افت ولتاژ در مدارهای تک فاز (کابل کشی زمینی):
: عبارتست از درصد افت ولتاژ مجاز که طبق استاندارد باید از حدی خاص تجاوز نکند و جزء معلومات مسئله است.
: مقاومت ویژه هادی کابل
a: سطح مقطع سیم
Cable sizing_______________________________________________________________
در صورتی که خط تغذیه ما بارهای مختلفی را در فواصل مختلف تغذیه کند، برای بدست آوردن سطح مقطع سیم از روش زیر استفاده مینماییم:
(ضرب صورت و مخرج در v)
n: تعداد شاخهها
۱-۲-۲ افت ولتاژ در مدراهای سه فاز در کابل کشی زمینی:
همان طورکه می دانیم در شرایط متعادل جریان خط نوترال ما صفر میباشد. و در حالت بار متعادل، نظر به تشابه کامل فازها، میتوانیم تنها برای یک فاز محاسبات را انجام دهیم. و این محاسبه را برای فازهای دیگر به کاربریم:
Cable sizing_______________________________________________________________
(ضریب صورت مخرج در ۳V)
نکته: در مدارهای سه فاز سعی بر آن است که بار به صورت متعادل بر روی هر سه فاز تقسیم گردد، در غیر این صورت برای تعیین مقطع کابل، پس از بارگذاری روی فازها، بایستی محاسبات جریان مجاز و افت ولتاژ برای هر فاز به صورت جداگانه انجام گیرد.
در صورتی که خط تغذیه یه فاز n بار سه فاز را در فواصل مختلف تغذیه کند از روش زیر استفاده میگردد.
Cable sizing_______________________________________________________________
۱-۲-۳ تعیین مقطع سیمهای هوایی بر اساس افت ولتاژ مجاز:
در کابل کشی هوایی، چون فاصله بین کابلها زیاد میاشد، نمی توان از اثر اندوکتانسی خط صرف نظر کرد لذا محاسبات به صورت زیر خواهد بود:
(1) (2)
l: طول
D: فاصله دو فاز از هم
r: شعاع هر یک از هادیها
فرمول بالا یک فرمول بازگشتی است چون a در سمت چپ معادله و در سمت راست معادله موجود است. یعنی a با خودش رابطه دارد. برای بدست آوردن سطح مقطع ابتدا از جمله دوم مخرج صرف نظر مینماییم و a را بدست می آوریم. این مقدار حدس اولیه مناسبی برای a خواهد بود، و سپس از این a برای بدست آوردن مقدار صحیح آن در رابطه بازگشتی بالا استفاده مینماییم.
Cable sizing______________________________________________________________
تئوری مربوط به سایز کردن کابلها را به صورت اجمالی بررسی کردیم. حال به بررسی سایز کردن کابلها در حالت کار عملی میپردازیم. برای شروع کار ابتدا میبایستی ابتدا نوع کابل کشی از نظر زمینی یا هوایی تعیین گردد. بعد از آن اگر کابل کشی بصورت زیر زمینی انجام شود باید مشخصات لازم برای طراحی به ما داده شود. این مشخصات عبارتست از : درجه حرارت محیط در شرایط کار، درجه حرارت زمین در شرایط کار، نوع کابل استفاده شده (از نظر تک هستهای یا چند هستهای) ، عمق خواباندن کابل در زمین فاصله مرکز تامرکز کابلها، … .
بعد از تعیین این موارد به سراغ تعیین سطح کابل میرویم که در این مورد ابتدا باید سطح کابل از نظر جریان اتصال کوتاه و سپس از نظرجریان مجاز در حالت پایدار و سپس از نظر افت ولتاژ استاندارد مورد بررسی قرار گیرد. در زیر این مراحل شرح داده شده است:
شرایط محل کابل کشی که عبارتند از موارد زیر را بررسی میکنیم:
(۱): (درجه حرارت محیطی محل) outside ambient temprature
(۲):(مقاومت حرارتی خاک) Soil thermal resistivity
(3) : (درجه حرارت زمین) Groound temprature
(۴):(بیشتریندرجهحرارتمجازهادی)Max Conductor operating tempratare
در یک مثال طراحی خاص این مقادیر ترتیب بصورت زیراند:
(۱) (2) (3)
(۴)
Cable sizing______________________________________________________________
(این مثال خاص عبارتست از پروژه شماره ۸۰۳۴ و ۱۶۰۵۷ شرکت سازه.
)Description: Calcalation note for Cable sizing (204v and 64v)
تذکر: در این مثال خاص از کابل XXDL استفاده شده است برای بررسی انواع دیگر کابلهای دیگر به جدول A1 در ضمیمه مراجعه شود.
۱-۳ Principle:
برای تعیین سایز کابل بایستی سه مورد زیر را برای هر تجهیز مورد مطالعه قرار دهیم:
۱) Thermal Short Circuit Withslound capacity
۲) Voltag drop
۳) Current rating
حال تک تک موارد زیر را مورد بررسی قرار میدهیم:
۱-۳-۱ ظرفیت حرارتی جریان اتصال کوتاه:
برای انتخاب کابل، جریان اتصال کوتاه بجز در حالت LV بایستی در نظر گرفته شود. هادی کابل ما می بایستی توانایی و تحمل عبور
Cable sizing______________________________________________________________
جریان اتصال کوتاه محاسبه شده را در زمان اتصال کوتاه داشته باشد.
زمان اتصال کوتاه عبارتست از: مدت زمان عملکرد رلهها، برکرها و خطای زمانی آنها برای قطع جریان اتصال کوتاه.
فرمول مورد استفاده برای بدست آوردن سطح لازم برای تحمل جریان اتصال کوتاه عبارتست از:
S: سطح هادی مورد نیاز در جریان اتصال کوتاه بر حسب mm2
t: زمان اتصال کوتاه بر حسب ثانیه
I: مقدار RMS جریان اتصال کوتاه بر حسب آمپر
K: فاکتوری است که از جداول استاندارد کابلها استخراج میگردد و توسط مقاومت ویژه و ظرفیت حرارتی هادی بکار گرفته شده در کابل تعیین میگردد.
در این مثال خاص جریان اتصال کوتاه برای سطح ولتاژ ۲۰kV برابر۴۰kA در نظر گرفته شده است و برای سطح ولتاژ ۶KV برابر ۳۱.۵kA است. زمان اتصال کوتاه عبارتست از ۱ ثانیه، k از جدول ۴۳A و با توجه به مفروضات اولیه برابر ۱۴۳ خواهد بود پس داریم:
Cable sizing______________________________________________________________
بنابراین حداقل سایز کابل (طبق استاندارد اندازه کابل) برای سطح ولتاژ ۲۰KV برابر ۳۰۰mm2 خواهد بود.
بنابراین حداقل سایز کابل (طبق استاندارد اندازه کابل) برابر ۲۴۰mm2 خواهد بود در سطح ولتاژ ۶kv.
۱-۳-۲ بررسی سطح مقطع کابل بر اساس افت ولتاژ:
برای محاسبه افت ولتاژ روی کابل در حالت پایدار از فرمول زیر استفاده میشود:
Vd: افت ولتاژ R: مقاومت AC کابل درهر فاز
I: ماکزیمم جریان حالت پایدار x: راکتانس کابل در هر فاز
: ضریب توان در حالت بار کامل l: طول کابل
افت ولتاژ محاسبه شده نبایستی از مقادیر تعیین شده (طبق استاندارد) بیشتر گردد. در این مثال خاص این مقادیر درحالتهای کار طبیعی، لحظه شروع، … در زیر داده شده است.
MCC to motor during normal runing: 5%
MCC to motor during starting: 15%
MCC to feeder lood : 5%
MCC to lighing panel board : 3%
Cable sizing______________________________________________________________
نکته قابل توجه این است که در موتورها به دلیل بالا بود جریان Starting، افت ولتاژ در راهاندازی باید لحاظ گردد. یعنی ابتدا باید حلات normal runing و سپس حالت starting موتور را برای تعیین سطح کابل بررسی کرد.
۱-۳-۲ بررسی سطح مقطع کابل بر اساس جریان مجاز در حالت پایدار:
طبق فرمول زیر میتوانیم جریان عبوری تجهیز و سپس سایز کابل را با توجه به جریان آن مشخص نمود.
I: جریان نرمال تجهیز
Id: جریانی که توسط آن باید سایز کابل مشخص شود.
DF: یا De-rating فاکتور، فاکتوری است که بر اساس شرایط محل کار، طبق فرمول زیر، جریان مجازی که ما باید توسط آن سطح کابل را تعیین کنیم را مشخص میکند. هانطور که مشخص است، DF به STR ، GT، LD، GC بستگی داردکه توضیح آنها بصورت زیر است:
DF= (STR).(GT).(LD).(GC)
STR: Rating factor for soil termal Resistivity
GT: Rating fasctor for Ground temprature
LD: Rating factor for Depth of laying
GC: Ground Rating Factor for trefoil (or for multi cor cable)
Cable sizing______________________________________________________________
* STR: این فاکتور طبق جدول داده شده به ما ، با داشتن سطح مقطع تقریبی هادی و دانستن چند هستهای بودن کابل، و مقاومت حرارتی خاک در جدول بدست میآید.
* GT: این فاکتور نیز طبق جدول استاندارد آن، با داشتن درجه حرارت زمین در شرایط کار بدست میآید.
* LD: این فاکتور نیز طبق جدول استاندارد آن، با دانستن عمق خواباندن کابلها وسطح مقطع حدس زده شده کابل بدست خواهد آمد.
GC*: این فاکتور برای تأثیر کابلها بر روی هم در نظر گرفته می شوند بدین صورت که اگر از کابل تک هستهای استفاده می نماییم از جدول trefoil formation استفاده مینماییم. و اگر کابلهای چند هستهای کار مینماییم از جدول Multi core استفاده میکنیم.
در این جدول (Ground Rating factor) باید تعداد دسته کابلها و فواصل مرکز تا مرکز انها را برای استخراج فاکتور GC داشته باشیم.
Cable sizing______________________________________________________________
برای روشن شدن مطلب به صورت کامل به عنوان مثال یکی از تجهیزات این پروژه خاص را بررسی می نماییم و کابل کاربردی آن را تعیین مینماییم.
Cooling Water MV Motor No.60-PM-1010 A&B&e&D&F:
System voltage = 6KV
Power consumption=1400KW
Cable length=200m
Voltog drop(Vd)= 5% (during steady state)
Voltog drop(Vd)= 15% (during starting)
Power factor:0.96
Effieiency=0.96 Depth of laying =1.2m
از قبل می دانیم سطح کابل برای جریان اتصال کوتاه و برای سطح ولتاژ ۶kv برابر ۳۴۰mm2 بود حال به سراغ دیگر پارامترها و محاسبه آنها میپردازیم:
Normal load curent:
DF=STR.GT.LD.GC=(0.91).(0.89)(0.96).(0.55)=0.43
Cable sizing______________________________________________________________
با توجه به جریان Id=402A ، جداول استاندارد کابلها، کابل ۳C240mm2 برای این قسمت انتخاب می شود که شرط جریان اتصال کوتا را نیز ارضا میکند.
Voltage Drop:
a) in steady stde condition:
در این حالت و برای کابل ۳C240mm2 طبق جدول شماره ۱، ، میباشد.
پسکابل۳C2400دراینحالتقابلقبولاست
b) During Starting
پس کابل۳C2400 دراینحالتقابل قبول است
چون کابل ۳C240 تمام موارد را ارضا میکند پس مورد تأیید خواهد بود.
البته در انتخاب کابل شرایط و مسائل اقتصادی نیز باید در نظر گرفته شود که این مورد به تجربه کاری مربوط خواهد شد.
Cable sizing______________________________________________________________
مراجع:
– مهندسی روشنایی (تألیف دکتر حسن کلهر)
– Switchgear manual(10th reviesed edition )vol.1&2&3
(ضمیمه فصل اول در ادامه فصل اضافه شده)
Earthing design___________________________________________________________
فصل دوم
طراحی سیستم زمین (Earthing Design):
مقدمه:
برای طراحی سیستم زمین مراحل کار بدین صورت است که ابتدا باید بیشترین مساحت زمین در دسترس جهت احداث سیستم زمین پست، تعیین گردد، سپس بعد از آن باید یک مسیر بسته در محیط این زمین ایجادگردد و هادیهای موازی در داخل این حلقه محیطی که موازی هم و همردیف تجهیزات است، قرار داد. برای آنکه تجهیزات را به سیستم زمین متصل نماییم از میلههایی حلقوی شکل به نام ، پیک تیل Pick) tale) استفاده میگردد.
قبل از شروع به فرمول نویسی در مورد طراحی زمین تعاریف مربوط به این سیستم را بررسی مینماییم:
تعاریف:
۱ـ ۳Io :(جریان اتصال کوتاه تک فاز): برای تعیین سطح مقطع سیمهادیها استفاده میشود.
۲ـ IG : بیشترین جریان عبوری از شبکه زمین به زمین با در نظر گرفتن مؤلفه dc.
۳ـ : مقاومت مخصوص خاک با واحد .
۴ـ : مقاومت مخصوص لایه سطحی.
۵ـhS: ضخامت لایه سطحی بر حسب متر.
Earthing design___________________________________________________________
۶ـ CP:ضریب رشد جریان اتصال کوتاه فاز به زمین که بین ۱۰۱ تا ۱۰۵ لحاظ میشود.
۷ـ tC: زمان تداوم جریان اتصال کوتاه که برای محاسبه سطح مقطع هادیهای سیستم زمین استفاده میشود.
۸ـ tf: زمان تداوم جریان اتصال کوتاه که برای محاسبه ضریب تأثیر مؤلفه dc استفاده میشود.
۹ـ ts: زمان تداوم شک الکتریکی.
۱۰ـ h: عمق شبکه سیستم زمین.
۱۱ـ d: قطرهادیهای شبکه زمین.
۱۲ـ A: کل مساحت موجود که توسط شبکه زمین احاطه میشود، بر حسب m2.
۱۳ـ D: فاصله بین هادیهای موازی.
۱۴- Df : ضریب تأثیر مؤلفه dc.
۱۵ـ n: تعداد هادیهای موازی در یک ضلع شبکه.
۱۶ـ Km: ضریب اصلاح فاصله برای تعیین ولتاژ مش.
۱۷ـ Em: ولتاژ مش در مرکز مش گوشه که بر حسب ولت است.
۱۸ـ KS: ضریب اصلاح فاصله برای تعیین ولتاژ گام.
۱۹- Es: ولتاژ گام که عبارت است از ولتاژ بین نقطه گوشه شبکه و به فاصله یک متر در جهت قطعه اصلی.
۲۰ـki: ضریب اصلاح هندسی شبکه.
Earthing design___________________________________________________________
۲۱ـ kii: ضریب اثر هادیهای میانی بر روی ولتاژ مشهای گوشه شبکه.
۲۲ـ kh: ضریب اصلاح اثر عمق دفع شبکه درمحاسبه ولتاژ مش.
۲۳ـ L: طول کل هادیهای زمین شامل شبکه ومیلههای عمودی واردی به مش بندی بر حسب متر.
۲۴ـ Rg: مقاومت سیستم زمین.
۲۵ـ Etauch 50: ولتاژ تماس قابل تحمل برای یک انسان ۵۰Kg.
۲۶ـ EStep 50: ولتاژ گام قابل تحمل برای یک انسان ۵۰Kg.
۲۷ـ Sf: نسبت جریان ورودی به شبکه زمین به جریان اتصال کوتاه یعنی .
۲۸ـ Ta: ثابت زمانی زیر گذاری معادل شبک درمحل بروز خطا.
مراحل شروع کار:
مراحل طراحی سیستم زمین به صورت زیر است:
۱ـ تعیین سطح مقطعهادی سیستم زمین: فرمول تعیین سطح مقطع هادیهای زمین عبارتست از:
I :بیشترین جریان اتصال کوتاه عبوری از هادی زمین بر حسب KA
AC: سطح مقطع هادی سیستم زمین بر حسب mm2
Tm: حداکثر دمای مجاز هادی بر حسب Cْ
Earthing design___________________________________________________________
Ta: حداکثر دمای مجاز محیط بر حسب Cْ
، پارامترهایی هستندکه از روی جدول هایهای موجود که برای سیستم زمین استفاده میگردند استخراج می شوند، نمونهای از این جدول در زیر آورده شده است.
TCAP
Fusing
temprature K0
هدایت پارامترهایهادی
نامونوعهادی
۳.۴۲۲ 1.7241 10.83 234 0.00393 100 Standard
Anneled
Soft copper
Wire
۳.۴۲۲ 1.7774 1084 242 0.00381 97 Comperical
Hard drown
Copper wire
۳.۸۴۶
۳.۸۴۶ 4.392
۴.۳۹۲ 1084 245 0.00328 40
۳۰ Copper cold
Steel core
wire
TCAP بر حسب در صفر درجه سانتیگراد
بر حسب
نکته: اگر سطح مقطع بدست آمده در جدل هادیها موجود نبود از یک سطح مقطع بالاتر استفاده مینماییم.
Earthing design___________________________________________________________
مرحله دوم:
محاسبه ولتاژهای قابل تحمل گام و تماس:
در این فرمول در نظر گرفته میشود.
RB: مقاومت الکتریکی بدن که در نظر گرفته میشود.
** ضریب ۰.۱۱۶ برای انسان ۵۰kg و ضریب ۰.۱۵۷ برای شخص ۷۰ کیلوگرمی در نظر گرفته میشود.
df: طول گام شخص است که عموماً ۱۰۰ در نظر گرفته میشود.
** اگر لایه سطحی نداشته باشیم یعنی خواهد بود پس جواب خواهد بود پس:
مرحله سوم:
تعیین مقاومت معادل زمین:
A: سطح زمین مورد نظر در سیستم زمین
Earthing design___________________________________________________________
مرحله چهارم:
محاسبه IG
که در این فرمول Df از رابطه زیر تعیین میشود:
یا
: فرکانس شبکه
R: مقاومتی است که از نقطه اتصال کوتاه دیده میشود.
مرحله پنجم:
با ضرب کردن مقادیر IG,Rg پارامتر GPR را تعیین می نماییم.
GPR=IGRg
دراین لحظه اگر GPR<Etauchشد طرح ما مورد قبول است و تنها در این مرحله برای بهبود وضعیت چند میله را در زمین فرومیکنیم که بهتراست در محیط زمین یا نزدیک تجهیزات، مخصوصاً برق گیر قرار داده شوند.
Earthing design___________________________________________________________
مرحله ششم: اگر GPR<Etauch نشد آنگاه ولتاژ گام و ولتاژ مش را بدین صورت محاسبه میکنیم.
اگر به تعداد مناسب میلههای واردی به زمین داشته باشیمkii=1است ولی اگر این میلهها نبود یا کم بود که nتعداد هادیهای موازی با هم هستند.
برای بدست آوردنKs زمانیکه 0.25m<h<2.5m
و زمانی که h<0.25m باشد ، Ks عبارتست از:
نکته مهم: فرمول n برای محاسبات ولتاژ مش یعنی محاسبه Km,Ki، که nA تعداد هادیهای موازی در طول زمین ،nB تعداد هادیهای موازی در عرض زمین است.و فرمول n برای محاسبات ولتاژ Es، n عبارتست از n=min(nA,nB)
محاسبه L:
L=Lc+1.15Lr
Lr: طول میلههای عمودی
Lc: طول هادیهای شبکه
Earthing design___________________________________________________________
برای اینکه معادلات دقت مناسبی داشته باشد باید شرایط زیر صدق کند:
۰.۲۵m<h<2.5m
d<0.25h
D>2.5m
N<25
چنانچه ولتاژ گام و تماس بدست آمده کمتر از مقادیر مجاز برای انسان باشد. همچنین مقاومت زمین مقدار مطلوبی را داشته باشد، طرح پذیرفته شده است.در غیر این صورت باید در سیستم تغییراتی اعمال کنیم که شامل افزودن میلههای عمودی، کاستن فاصله بین هادیهای شبکه، افزایش عمق دفع
شبکه، افزودن لایه سطحی پست که شامل سنگ ریزه و غیره میباشد، است.
یک مثال عملی: برای پستی با مشخصات زیر، سیستم زمین طراحی کنید.
tf=0.5s line to line voltage at worst fault=115000v
فاز امپدانس
h=0.5m زمین در دسترس =۶۳*۸۴m2
Earthing design___________________________________________________________
tC=tf خواهد بود.)reclosing (در این پست مدارشکن
۰.۵ یا بیشتر 0.25 0.1 0.08 مدتزماناتصالکوتاه
۱ 1.1 1.25 1.65
حل: کل سطح زمین در دسترس ما ۶۳*۸۴m است یعنی ۵۲۹۲m2 ، فرض میکنیم که سطح سیستم زمین ما A=70*70 باشد.
A=70*70=4900m2
جریان اتصال کوتاه
با توجه به برابر بودن توالی حال از جدول سیمهای هادی یک هادی را انتخاب میکنیم که این انتخاب بیشتر تجربی است. برای مثال سیم فولادی با روکش مسی را انتخاب مینماییم:
اینقطروهرقطربزرگترهادیقابلقبولاست
محاسبه Estep، Etauch:
Earthing design___________________________________________________________
Rf، Rmf را با برنامه کامپیوتری طبق فرمولهای قبل بدست میآوریم. فرض مینماییم Rf، Rmf را بدست آوریم.
انتخابمیکنیمA=70*70 ، D=7m ، h=0.5، L=LC=2*11*70 (بدون میلههای عمودی)
L=LC=2*11*70=1540m
**
محاسبه IG:
معمولاً Df را طبق جداولی، بر حسب زمان اتصال کوتاه به ما میدهند.
پس باید طراحی خود را بهینه کنیم:
Earthing design___________________________________________________________
ادامه طراحی:
چون میلههای عمودی نداریم
چون Em>Et است این سیستم مناسب نیست. پس سعی میکنیم که سیستم را مناسب کنیم به این صورتکه ۲۰ عدد میله عمودی با طول ۷.۵m دورتادور محیط در زمین فرو میکنیم. برای بدستآوردن Rg ضریب ۱.۱۵ را صرف نظر میکنیم. L را بدست میآوریم.
L=1540+(20*7.5)=1690
باز طراحی مناسب به نظر نمیآید لذا Em را بدست میآوریم.
(چون میله عمودی داریم)
مقدار Em خیلی دلخواه تر شد ولی نه به صورت کامل، باز باید مقدار میلهها را افزایش داد.
Earthing design___________________________________________________________
پس به جای ۲۰ عدد میله ۳۶ , 7.5m عدد میله ۱۵m خواهیم داشت:
حالا درست شد:
حال اگر از کل زمین استفاده کنیم:
A=63*84=5292m2
D=7m
L=13*63+10*84+28*10=2039m (فرض ۳۸ میله عمودی ۱۰ متری داریم)
(مانند قسمت قبلاست)
حالا شد
برای اطمینان Estep را هم چک میکنیم.
Ki=0.656+0.172*n=2.84 n=max(nA,nB)=13
طراحی مناسب است
در این قسمت در مورد نکاتی عملی که در مورد طراحی زمین ضروری هستند بحث مینماییم.
Earthing design___________________________________________________________
اندازهگیری مقاومت مخصوص خاک:
روشهای مختلفی برای انجام این کار وجود دارد که تنها به معرفی روش چهار نقطهای و در اینجا اکتفا مینماییم:
روش چهار نقطهای ونر:
در این روش چهار گودال با عمق b و با فاصله a از یکدیگر حفر میکنیم که باید در یک راستا باشند. قطر گودالها باید کمتر از ۰.۱ فاصله بین گودالها باشد. در هر گودال الکترود کوچکی نصب میکنیم و به هر الکترود تکه سیم عایقی وصل مینماییم. به دو الکترود بیرونی منبع تغذیه (منبع جریان) وصل مینماییم. به دو الکترود داخلی ولتمتر وصل می کنیم و از معادله زیر P خاک محاسبه میشود.
اتصال به شبکه زمین:
برای اتصال قسمتهای مختلف به شبکه زمین باید از هادیهای با ظرفیت مناسب و مقاومت مکانیکی کافی استفاده نمود. وسایلی که باید به شبکه زمین متصل گردند عبارتند از:
Earthing design___________________________________________________________
۱ـ تمام قسمتهای فلزی که جریان از آنها عبور نمیکند ولی برحسب تصادف ممکن است تحت ولتاژ قرار گیرند مانند اسکلتهای فلزی،
ساخمانهای فولادی، مخزن تراسنفورماتور، محفظههای فلزی و محافظها، دژ نکتورهای روغنی و بدنههای ماشینها و …
۲ـ الکترودها مانند میله های زمین، در پوش چاه، لولههای آب و غیره.
۳ـ برقگیر، خازنهای کوپلاژ، نقاط نول ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان زمین میشوند بجز اینکه لازم باشد این مدارها، محدود به یک نقطه باشند تا از جریانهای نفوذ کننده که اثر بدی روی رلهها، و وسایل اندازهگیری دارد، جلوگیری به عمل آید.
* مطالعه ولتاژ انتقالی و جستجو برای نقاط خطرناک:
همیشه امکان یک خطر جدی دراثر اتصال کوتاه و انتقال پتانسیل حاصله از محوطه شبکه زمین به خارج توسط هادیهایی از قبیل مدارهای مخابراتی، سیم های نول، کانالها، لولهها، ریلها، نردههای فلزی و غیره وجود دارد. خطر معمولاً از نوع تماسی است. لذا پیشنهادات زیر قابل توجهاند:
قسمتهای فلزی تأسیسات و وسایل با ولتاژ اسمی بالاتر از یک کیلوولت که جزء قسمتهای برقدار نبوده اما در اثر نقصی یا حتی
از طریق قوس الکتریکی میتوان با قسمتهای برقدارتماس حاصل نماید بایستی به سیستم زمین متصل شوند.
Earthing design___________________________________________________________
* بوشینگها با فلنچهای فلزی بطور جداگانه در فلنچهایشان باید زمین شوند. بجای زمین کردن جداگانه آنها، یک قاب مشترک زمین شده میتوان مورد استفاده قرار گیرد. بوشینگهای بدون فلنچ فلزی باید به تنهایی یا با همدیگر توسط یک قاب فلزی زمین شده احاطه شوند. و در صورتیکه بوشینگها از صفحات عایق سرامیکی باشند احتیاجی به قاب زمین شده نیست.
* هنگامی که عایقهای نوع پین بر روی قطعات یا اسکلتهای فلزی زمین شده قرار گیرند، پیچهای اتصال به عنوان اتصال هادی به زمین در نظر گرفته میشوند.
* مدارهای طرف ولتاژ پایین ترانسهای اندازهگیری باید مستقیماً از یکی از ترمینالهای ترانس زمین شوند. اگر چند ترانس اندازهگیری به هم متصل شده باشند و امکان زمین کردن هر ترانس به طور
جداگانه وجود ندارد، حداقل یک اتصال زمین مشترک از مدارات موجود باید صورت پذیرد.
* چنانچه ترانسفورماتورهای میانی یا اینترمدییت استفاده شود، هر ترانس اندازهگیری باید جداگانه زمین شود.
پوشش فلزی کابلهایی که به منظور اندازهگیری، سیگنال دادن یا به منظور کنترل در سویچبردها استفاده میشوند حتی اگر تحت نفوذ قوس الکتریکی قرار گیرند، احتیاجی به زمین کردن ندارند. * در پارهای مواقع لولهها، مقاومت زمین بهتری میسازند و بایستی همیشه به زمین پست وصل شوند. البته بهتر است در چندین نقطه این کار عملی شود تا در منطقه خطراتی بوجود نیاید. در جائیکه لوله، پست را ترک میکنند بایستی عایق شوند که باید حداقل ۱۰ متر باشد تا از موازی شدن آن با خاک جلوگیری شود
Earthing design___________________________________________________________
عوامل زیر بایستی مورد تأکید قرار گیرد:
۱ـ قطع سریع جریان اتصال کوتاه عامل بسیار مهمی در ایمنی است.
۲ـ پایین بودن مقاومت سیستم زمین پست هیچگونه تضمینی برای ایمنی نیست، مگر آنکه آنقدر مقاومت پایین باشد که ماکزیمم جریان اتصال کوتاه نتواند ولتاژ شبکه زمین را به مقدار کشنده برساند.
۳ـ در محلهایی که زمین صخرهای است و عمق خاک کم است می توان از تسمههای نیمههادی برای خواباندن سیستم زمین استفاده نمود.
Earthing design___________________________________________________________
مراجع:
– طرح پستهای فشار قوی (قسمت دوم) تألیف دکتر علی صفر نورالله
– استاندارد BS6651
Lightning Protection___________________________________________________________________________
فصل سوم
Lightning Protection:
در این قسمت از گزارش به نحوه حفاظت تجهیزات در مقابل صاعقه میپردازیم. در ابتدا نحوه حافظت را از طریق شیلد وایر توضیح میدهیم، سپس نحوه حافظت را با استفاده از نیزههابررسی میکنیم و در نهایت به چند نکته عملی مهم میپردازیم و تجهیزات لازم برای حافظت به صورت خلاصه را معرفی مینماییم.
Lightniug Protection With shield Write 3-1:
(۳-۱-۱برای این منظور بایستی معادلاتی را دنبال کنیم که قسمتهای حفاظت شده توسط شیلد وایر را بدست آوریم. شکل زیر نحوه ایجاد چتر حفاظتی را توسط شیلد وایرها نشان میدهد.
Lightning Protection___________________________________________________________________________
* rs، rc فاصلههایی هستند که اگر صاعقه از محدود آنها عبور کند، شیلد وایر آن صاعقه را به خود جذب میکند و به طرف زمین هدایت خواهد کرد. برای بدست آوردن rc، rs از فرمولهای زیر و استفاده میکنیم.
* پارامترهایی هستند که توسط استانداردهای خاص تعریف شدهاند.
این پارامترها و استانداردهای آنها در زیر تعریف شدهاند:
طبق معادلات یانگ:
در این معادلات h ارتفاع شیلد دایر تا زمین است، Y ارتفاع، I میزان جریان صاعقه است.
Lightning Protection___________________________________________________________________________
)IEEE (معادله کمیته پستهای
در تمامی معادلات بالا I (جریان صاعقه) بر حسب KA , rc , rs و rg بر حسب متر، h (ارتفاع شیلد وایر) بر حسب متر و y( ارتفاع شیء است که باید محفاظت شود) بر حسب متر است.
نکته: :فاصله شیلد وایر تا تجهیزی به ارتفاع y است که در شکل صفحه قبل نشان داده شده است.
* با نزدیک کردن دوسیم یا بالا بردن آنهادر ارتفاع، باعث میشود نقاط اتصال دو دایره (با شعاع rs) بالاتر از rg اتفاق بیفتد و چتر حفاظتی بیشتری ایجاد شود.
Lightning Protection___________________________________________________________________________
بررسی خودرا به دو قسمت تقسیم میکنیم که شامل ناحیه بین دو شیلد وایر و ناحیه بیرونی هر شیلد وایر خواهد بود.
۳-۱-۲ تحلیل ناحیه بین دو شیلد وایر:
yms عبارتست از کمترین فاصله حفاظتی بین دو سیم گارد.
۳-۱-۳ تحلیل ناحیه بیرونی شیله دایر:
Lightning Protection___________________________________________________________________________
یک مثال ساده: قرار است تجهیزی به ارتفاع ۱۲m در وسط دو شیلد وایر که به فاصله ۶۵m از یکدیگر نصب شدهاند، حفاظت گردد. جریان صاعقه را ۱۰KA فرض کنید و از معادله young استفاده نمایید. ارتفاع شید وایرها را حساب کنید؟
طبق معادله یانگ: rg=27I0.32=27*100.32=56.41
با استفاده از رابطه بازگشتی
h rs N
۱۸m 56.41 20.64
۲۰.۶۵ 56.75 20.24
۲۰.۲۵ 56.7 20.30
۲۰.۳۰ 56.7 20.29
Lightning Protection___________________________________________________________________________
۳-۲ حافظت از صاعقه بااستفاده از نیزه:
در این حالت برای حفاظت تجهیزات در مقابل صاعقه از میله استفاده مینماییم.اطراف میله یک مخروط حفاظتی تشکیل می شود. مانند شکل زیر که دقیقاً مانند یک چادر پایه در وسط (از نظر شکل) میباشد.
فرمولهای rs، rc، rg مانند حالت قبل (شیلد وایر) است.
اگر از دومیله (یا بیشتر) استفاده شود چنانچه تداخل چتری نداشته باشند مانند بالاعمل میکنیم ولی اگر دومیله تداخل چتر حفاظتی داشته باشد:
Lightning Protection___________________________________________________________________________
دید از روبرو:
برای بیش از دونیزه، آنالیز چتر حفاظتی مشکل است و باید توسط نرمافزارهای کامپیوتری انجام گیرد.
پس از بحث در مورد فرمولهای حفاظت در این قسمت به چند مرود عملی توجه میکنیم:
* در ساختمانها نیز امکان برخورد صاعقه وجود دارد. برای جلوگیری از این امر ساختمان را مش بندی کرده و تمام قسمتهای فلزی ساختمان را به این مش بندی وصل کرده و مش بندی را به وسیله میلههای
Lightning Protection___________________________________________________________________________
عمودی کوبیده شده در زمین، به زمین متصل مینماییم، و بدین وسیله یک مسیر برای صاعقه، و برای عبور آن و رسیدن به زمین تهیه مینماییم.
مش بندی روی ساختمان باید طوری انجام شود که تمام قسمتهای ساختمان را پوشش دهد. برای سقفهای فلت بزرگ شبکه مش بندی در اندازه ۱۰m*20m پیشنهاد شده است. برای ساختمانهایی که دارای ریسکبالایی هستند این پیشنهاد ابعاد ۵m*10m تقلیل مییابد.در شکل زیر یک ساخمان بامش بندی ۱۰*۲۰ نمایش داده شده است:
Lightning Protection___________________________________________________________________________
اتصالات مش بندی توسط کلمپهای مخصوص به هم متصل میشود که نمونهای از آن در اشکال زیر
نشان داده شده ست:
Lightning Protection___________________________________________________________________________
در ساختمانهای بسیار بلند مثل ناقوسهای کلیساها می بایستی از یک نیزه (صاعقه گیر) برای حفاظت بهتر ساختمان استفاد نمود تا چتر حفاظتی برای ساختمان تشکیل دهد.
* پس از مش بندی ساختمان میبایستی مسیری برای انتقال جریان ساعقه به طرف زمین ایجاد کرد (Down Conductor) ، وظیفه این مسیر پایین رونده
جریان صاعقه، ایجاد یک مسیر با امپدانس پایین است برای هدایت جریان صاعقه به سمت زمین است.
* برای Down Conductor از کابلهای شیلد استفاده نمیشود.
* Down Conducrot باید نزدیکترین مسیر را برای عبور جریان صاعقه ایجاد کند. به طور ایدهآل این مسیرها باید روی دیوارهای ساختمان نصب گردند.
* در نهایت، مسیرهای پایین رو (Down Conductor) را باید به سیستم زمین وصل کرد. که در قسمت سیستمهای زمین به طور مشروح بحث شد. در ساختمانها چنانچه سیستم زمین وجود نداشت، شبکه حفاظت صاعقه ساختمان، توسط میله های عمودی کوبیده شده در زمین باید به زمین متصل میکردند.
مرجع:
– استاندارد BS 6651
– Consultantes Handbook of furse co
Paging systems____________________________________________________________
فصل چهارم
طراحی سیستمهای صوتی (Paging systems)
۴-۱ اصول پایهای در طراحی صوتی:
اولین مشکلی که در طراحی سیستم صوتی یک محل وجود دارد، برخورد با نویز و پارامترهای صوتی محل است. نویزها عموماً به دو نوع تقسیم میشوند:
(a نویزهایی که درون ساختمان ایجاد میشوند (indoor)
(b نویزهایی که در خارج از ساختمان تولید میشوند (outdoor)
نویزهای داخلی مثل صداهای حاصل از آسانسور، Air conditioner ، گفتگوی انسانها و جابجایی وسایل میباشند و نویزهای خارجی مانند صدای حاصل از ترافیک اتومبیلها، کارگاهها، امواج دریا، و یا حتی عبور آب از داخل رودخانه میباشد.
Paging systems____________________________________________________________
تغییرات نویز بیشتر به نوع منبع تولیدی آنها و نحوه پخش شدن آنها و نقشه ساخمانی ساختمان و ساختمانهای همسایه ساختمان و محل طراحی و نیز به زمان تولید نویز بستگی دارد.
پارامترهای صوتی میتوانند یک مشکل دیگر ایجاد نمایند، مخصوصاً وقتی که طراحی برای قسمت داخلی انجام گیرد و آن فاکتورهای اصلی طنین و برگشت صدا در برخورد صوت به موانع میباشند.یک اتاق که دارای دیوارهایی است و این دیوارها از مواد اولیه سخت، مانند سیمان یا تخته چند لایه که قدرت جذب صوتی پایینی دارند، دارای انعکاس صدای طولانی میباشد.
مخصوصاً اتاقهایی که از سنگ، فرش شده است و دارای شکل گنبدی هستند و محلهای پارک در ساختانها و ورزشگاه ها دارای زمان انعکاس صوت (اکو) زیادی میباشند.
اکوی صدا، شفافیت صوت را پایین میآورد و این انعکاس صدا مخصوصاً برای صداهای فرکانس پایین در اتاقهایی که بدرستی طراحی صوتی نشدهاند مضر است.
تعریف اکو یا انعکاس صوت این است که: برگشت صدای اصلی که دیرتر از آن شنیده میشود.
انعکاس صوت بعد از زمان ۵۰ms از صدای اصلی به گوش میرسد. و اگر صدای بازگشت شده بعد از صدای اصلی به گوش برسد این بازگشت صدا به صورت اکو شنیده میشود. که این بسیار بر روی صدا تأثیر مخرب میگذارد.
اکوهای بیرونی که توسط کوه، ساختمان و طرز نقشه ساختمانی محیط، مشکلاتی را ایجاد میکند. زمان انتخاب محل بلندگو، مکان بلندی که بلندگو میتواند بهترین بازده را داشته باشد و کمترین تداخل صوتی یا …
References:
Government publication.
Department of Documents, u.s.Government
Cathodic Protection
Printing office, woshington De 20402
Transportation of Natural and Other Gas by
Pipeline: Minimum Federal Safety Standard
Suppart 1-Requirments Register, V0136
No.126 (Iune 30/1971)
Nongoverment Publications.
National Association of Corrosion Engineers (NACE)
Standard RP-01-69
Standard RP-02-72
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.