محسن نیاستی

شبکه­ های زمین، نقش اساسی و کلیدی در عملکرد سیستمهای قدرت، ایمنی افراد و حفاظت تجهیزات دارند. یکی از اهداف بکارگیری شبکه ­های زمین، تخلیه ایمن جریانهای شدید اتصال کوتاه و صاعقه می­باشد. در اثر تخلیه جریانهای بزرگ به خصوص جریانهای گذرای صاعقه در شبکه زمین، پتانسیل زمین در محل تخلیه جریان و اطراف آن به شدت افزایش می­یابد. این افزایش پتانسیل زمین می­تواند با منتشر و پخش شدن در زمین اطراف، در سازه­های فلزی مدفون در خاک و به خصوص در شبکه ­های زمین مستقل مجاور، ولتاژ گذرای شدیدی تولید کند و باعث ایجاد خطرات جانی و مالی و یا ایجاد اختلال در عملکرد سایر سیستمهای برقی و غیر برقی شود. از اینرو بررسی رفتار انواع شبکه ­های زمین در هنگام تخلیه جریانهای بزرگ و به خصوص جریانهای گذرای صاعقه با دامنه و فرکانس شدید و تاثیر آن بر سایر شبکه ­های زمین مجاور (مانند شبکه ­های زمین مخابراتی، ابزاردقیق و زمین تجهیزات حساس الکترونیکی) از اهمیت بالایی برخوردار می­باشد. نتایج این تحقیق می­تواند معیار مناسب و قابل قبولی برای تعیین حداقل فاصله مجاز بین سیستم زمین صاعقه ­گیرها با سیستم زمین تجهیزات الکترونیکی حساس مستقل از آن باشد.

در این رساله جهت مدل­سازی سیستم­های زمین مجاور از روش خط انتقال به دلیل مزایای نسبی آن نسبت به سایر روش­ها، استفاده می­شود. از آنجاییکه روابط موجود در این روش براساس مدل خاک یکنواخت می­باشد، در این رساله، این روابط، با استفاده از مدل خاک دو لایه توسعه داده می­شود. همچنین جهت سهولت در تجزیه و تحلیل سیستم­های زمین پیچیده، ماتریس اتصال معرفی گردید تا به کمک آن، روند ارتباط مابین ولتاژها و جریان­های قسمت­های مختلف شبکه زمین با سرعت و سهولت بیشتری انجام گیرد. علاوه بر اين، مدل­سازی­ها و شبیه سازی­های متعددی برای حالات مختلف شرایط خاک، انواع ساختار شبکه ­های زمین مجاور هم و به ازای شکل موج­های مختلف جریان صاعقه انجام شد و نتایج آنها مورد بررسي و تحليل قرار گرفت. در انتها نیز بررسی درصد انتقال ولتاژ مابین شبکه­ های زمین مجاور برای انواع مختلف خاک و ساختارهای سیستم­های زمین انجام شد و یک معیار تقریبی جهت تعیین فاصله ایمن سیستم­های زمین مجاور هنگام تخلیه جریان صاعقه با موج اصلی براساس جریان فرکانس قدرت پیشنهاد گرديد. جهت راستي آزمايي و صحت سنجي مدل­سازی­های انجام گرفته با روش پيشنهادي و مورد استفاده اين رساله، نتایج بدست آمده از شبیه ­سازی­ها با نتایج نرم افزار تخصصی CDEGS، مقايسه و ارزیابی شدند.

کلید واژه: سیستم­های زمین مجاور، افزایش پتانسیل زمین، حوزه تأثیرگذاری زمین، خاک دو لایه، جریان صاعقه، روش خط انتقال، روش میدان الکترومغناطیسی، CDEGS.

دانشجو: مرتضی جمالی