رله‌های مانیتورینگ سیستم‌های زمین‌نشده (IMD) بخش اول

این مقاله برای معرفی رله‌های مانیتورینگ عایق‌بندی شبکه‌های زمین‌نشده یا IT می‌باشد.

پیشنهاد می‌گردد پیش از مطالعه این مقاله ، مقالات زیر در سایت مطالعه گردد:

زمین‌کردن شبکه‌های فشارضعیف بخش اول

زمین کردن شبکه‌های فشارضعیف بخش دوم

شبکه‌های ‌IT برای مواقعی بکار می‌روند که لازم است سرویس‌دهی حتی در صورت بروز یک خطای فاز به زمین ادامه یابد مانند موارد زیر:

• اتاق‌های حساس در صنایع پزشکی و بیمارستانها یا اتاق‌های عمل که مراقبت دائمی مد نظر می‌باشد.
• فرایند‌های خیلی حساس در صنایع مختلف مانند فرایند تولید مواد غذایی ، تولید خودرو
• مسیر‌های نشستن و برخواستن هواپیما‌ها و سیستم‌های ارسال سیگنال‌ها و نشانه‌ها
• سیستم‌های DC برای مدارات کنترل تابلوها ، پست‌ها و کلید‌های قدرت
• سیستم‌های DC ایستگا‌ه‌های شارژ وسایل نقلیه

همانطوری که در مقالات سیستم‌های زمین فشارضعیف عنوان شد ، در شبکه‌های IT با وقوع خطای اتصال فاز به زمین که به عنوان اولین خطا (First Fault) مطرح می‌باشد ، لازم است خطا سریعاً پیش از این که خطای دوم (Second Fault) اتفاق بیفتد ، تشخیص داده شود زیرا خطای دوم معادل اتصال‌کوتاه بوده و باعث ایجاد خاموشی‌ها و مشکلات دیگری می‌گردد.

شبکه‌های IT می‌توانند سه‌فاز ، تک‌فاز و حتی جریان مستقیم باشند تنها با این مفهوم که هیچ‌ یک از بخش‌های زنده (Live Parts) به زمین متصل نیستند و منظور از بخش‌های زنده هر پلاریته‌ای غیر از زمین می‌باشد (فاز ، نول ، مثبت و منفی)و البته اتصال تمامی بخش‌های فلزی خارجی تجهیزات به زمین به شکل انفرادی یا گروهی صورت می‌پذیرد.

در این شبکه‌ها بر اساس استاندارد IEC-60364-4-41 بخش ۳-۶-۴۱۱  برای تشخیص خطا ، تجهیزات زیر ممکن است مورد استفاده قرار گیرند:

• تجهیزات مانیتورینگ عایق‌بندی (IMD)
• تجهیزات مانیتورینگ جریان باقی‌مانده (RCM)
• تجهیزات مشخص‌کننده محل خطای زمین (IFLS)
• تجهیزات اضافه‌جریان (Over Current)
• تجهیزات حفاظتی جریان باقی‌مانده (RCD)

شبکه‌های IT به این منظور بکار می‌روند که به ازاء خطای فاز به زمین ،‌ قطع سیستم اتفاق نیفتد لازم است از تجهیزات مانیتورینگ عایق‌بندی یا مانیتورینگ جریان باقی‌مانده (موارد اول و دوم لیست فوق) استفاده گردد تا تنها اتصال فاز به زمین تشخیص داده‌شده و تنها اطلاع رسانی به اپراتور‌ها صورت گیرد.

رله‌های مانیتورینگ (Insulation Monitoring Devices) یا IMD ها ، اتصال به زمین در شبکه‌های زمین نشده مانند شبکه‌های IT ،  خطای اتصال به زمین ، را تشخیص داده و از طریق آلارم به بهره‌برداران اطلاع رسانی می‌کند تا در صدد رفع خطا برآیند.

با استفاده از رله‌های مانیتورینگ زمین (IMD) ، میزان امپدانس بخش‌های برق‌دار به زمین به صورت پیوسته انداره‌گیری می‌گردد و در صورتی که مقدار امپدانس از حد مشخص‌شده برای رله کمتر باشد ، رله از طریق یک کنتاکت سیگنال آلارم را ارسال می‌کند چون همانطوری که عنوان شد پس از وقوع اولین خطا ، نیاز به قطع سیستم نبوده و تنها به ارسال آلارم بسنده می‌گردد.

مقدار تنظیم مورد نیاز برای رله‌های مانیتورینگ

اکثر رله‌های مانیتورینگ عایق‌بندی دارای دو سطح پیش‌هشدار و آلارم می‌باشند که مقدار مقاومت مدنظر برای هر سطح بروی رله تنظیم می‌گردد. در شکل یک سطوح یادشده برای یک نمونه رله مانیتور عایق‌بندی مشخص شده‌است.

مقدار مقاومت مورد نیاز برای سطح آلارم رله‌های مانیتورینگ عایق‌بندی (IDM) ، در تأسیسات الکتریکی مختلف متفاوت بوده و در عمل مقدار ۱۰۰ اهم بر واحد ولت به عنوان سطح آلارم اصلی و مقدار ۳۰۰ اهم بر واحد ولت برای سطح پیش هشدار مناسب می‌باشد و البته می‌توان برای ایجاد اطمینان بیشتر در شبکه‌ها و تأسیسات حساس‌تر مقادیر فوق را ۵۰ درصد بیشتر در نظر گرفت.

که در شکل شش عملکرد چنین رله ای را مشاهده می کنید. این رله دارای یک کنتات خروجی می باشد که در صورت بروز خطای اتصال به زمین ، می تواند سبب تحریک یک آلارم جهت آگاه کردن اپراتورها گردد

استفاده از رله مانیتورینگ برای مدارات کمکی و کنترل تابلو‌های برق

استاندارد IEC-60204-1 به عنوان استاندارد ایمنی ماشین آلات صنعتی ، شرایط خطرناکی که در ماشین آلات ممکن است وجود می‌آید را عنوان کرده است.

برخی مدارات در سیستم‌های کمکی و کنترل تابلوهای برق و ماشین‌آلات صنعتی ، شرایط ویژه‌ای دارند و لازم است جداگانه مدنظر قرار گیرند

• مدارات روشنایی که در طول عملیات تعمیرات و نگهداری لازم است برقرار باشند
• سوکت‌های برق که در طول عملیات تعمیرات و نگهداری تابلوها و ماشین‌آلات مورد نیاز می‌باشند.
• مدارات حفاظتی  Under Voltageکه تنها هنگامی بکار می‌روند که هنگام بروز عیب در تغذیه یک مدار لازم باشد فرمان خاصی داده شود.
• مداراتی که لازم است برای عملکرد صحیح یک تابلو به شکل دائمی برق‌دار باقی بمانند (به عنوان مثال بخش‌های اندازه‌گیری حرارت یک فرایند یا هیترهای ضد میعان موتور‌ها و تابلوهای برق
• مداراتی که برای اینترلاک و قفل و بست در تابلوهای برق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این مدارات را می‌توان برای اطمینان از سرویس‌دهی پیوسته از نوع IT و جدا از زمین در نظر گرفت و بدیهی است که در این نوع سیستم‌ها جهت جلوگیری از خطاهای دوم لازم است خطای عایق‌بندی احتمالی آنها به زمین در ابتدا تشخیص داده شود تا کار به خطای دوم کشیده نگردد.

استفاده از رله مانیتورینگ عایق‌بندی برای تجهیزات الکتریکی جداشده

در بسیاری از تأسیسات الکتریکی (TN یا TT ) ، بار‌هایی وجود دارند که برای زمان مشخصی قطع‌شده‌اند (مانند پمپ‌های آتش‌نشانی ، ژنراتور‌های اضطراری و موتور‌های شیر‌های برقی) و هنگامی که آنها قطع می‌باشند ، ممکن است رطوبت داخل آنها رفته و ایجاد مشکلات عایق‌بندی نماید که بدیهی است در این شرایط چنین خطایی تشخیص داده نمی‌گردد و هنگامی‌ که موتور یا بار در این شرایط روشن می‌گردد ، خطای فاز به زمین اتفاق افتاده و ممکن است منجر به آتش‌سوزی در موتور گردد ضمن این که با توجه به انتظار عملکرد اضطراری بار‌هایی مانند پمپ آب آتش‌نشانی ، چنین اتفاقی نیفتاده و موتور از سرویس خارج می‌گردد.

در این شرایط نیز می‌توان از رله‌های مانیتور عایق‌بندی به شکل Offline هنگامی که بارها و موتورها قطع می‌باشند استفاده نمود و مقدار عایق‌بندی آنها را نسبت به زمین در سطح مگا اهم اندازه‌گیری کرده و هشدار لازم را به بهره‌برداران بدهد پس از رله‌های مانیتورینگ عایق‌بندی می‌توان برای شبکه‌های TNو TT هم هنگامی‌ که بار‌ها قطع می‌باشند بهره‌ جست.

در شکل هفت یک اتصال رله مانیتورینگ عایق‌بندی را به یک موتور مشاهده می‌گردد که در حالت قطع موتور ، عایق‌بندی را مانیتور می‌کند.

بازدیدها و آزمون‌های دوره‌ای تأسیسات الکتریکی IT

مواردی که در مورد رله‌های مانیتورینگ عایق‌بندی عنوان گردید به معنی این نیست که تأسیسات الکتریکی با سیستم زمین IT توسط این رله‌ها به شکل کامل مانیتور شده و نیاز به هیچ‌ گونه بازدید‌های دوره‌ای و …. نمی‌باشد و لازم است برای تأسیسات الکتریکی با این شرایط حتماً بازدید‌های دوره‌ای بر اساس استاندارد و اندازه‌گیری مقاومن با تجهیزاتی نظیر مگر (Megger) صورت پذیرد که این نیازمندی‌ها در استانداردهایی مانند EN 62353 برای تجهیزات و تأسیسات پزشکی و بیمارستانی قید شده‌اند.

مراجع:

• کاتالوگ تجهیزات IMD از سازنده BENDER
• کاتالوگ تجهیزات IMD از سازنده Schneider Electric
• استاندارد IEC-60364-4-41
• استاندارد IEC-60204-1

این مقاله برای استفاده افراد علاقه‌مند به تابلوهای برق و فراگیری فنون مربوط به آن تهیه شده است و متعلق به سایت طراحی کاربردی تابلوهای برق بوده و استفاده از آنها در سایت‌های دیگر مجاز نمی‌باشد