شاید تا بحال در مورد سیستم ارتینگ زیاد شنیده باشید. همین موضوع باعث شد تا ما به طور کامل در این مقاله بخواهیم در مورد آن برای شما توضیح دهیم. حتما همراه ما باشید تا اطلاعات کاملی را در مورد سیتسم ارتینگ به‌دست بیاورید.
کلیات سیستم ارتینگ
همان‌طور که می‌دانید برق بر اساس پتانسیل الکتریکی یا ولتاژ عمل می‌کند. اختلاف پتانسیل بین دو نقطه سبب ایجاد انرژی الکتریکی می‌شود. این انرژی سبب به کار افتادن تجهیزات برقی می‌شود. از اینجا می‌توانید در مورد اتوماسیون صنعتی بخوانید.
در سیستم برق مصرفی بین فاز و نول و یا دو فاز غیر همنام اختلاف پتانسیل وجود دارد. این عدد در کشور ما بین فاز و نول 220 ولت و بین دو فاز غیر همنام 380 ولت است. این اختلاف پتانسیل بین هر فاز و زمین نیز وجود دارد و زمین به عنوان نقطه صفر ولتاژ لحاظ می‌شود.
سیستم ارت برای هدایت جریان ناخواسته به زمین طراحی شده است. تمامی تجهیزات برقی با ولتاژ کار می‌کنند. از این رو افزایش و کاهش ولتاژ سبب آتش سوزی و سوختن مدارات سیستم برقی می‌شود. همچنین در موارادی امکان برق گرفتگی هم وجود دارد.
در صورتی که بدن انسان بین دو نقطه با اختلاف فاز مثل فاز و نول یا فاز و زمین قرار بگیرد جریان الکتریکی از بدن انسان عبور می‌کند. و سبب برق گرفتگی فرد می‌شود. به همین منظور از سیستم ارت استفاده می‌شود. در این سیستم در صورت وجود بار الکتریکی در قسمت‌هایی که نباید برق دار باشد بار به زمین منتقل می‌شود.
سیستم ارتینگ چیست؟
در بسیاری از مکان‌ها قسمت‌های خاص تجهیزات مانند بدنه و قسمت‌هایی که نباید برق دار باشند از سیستم ارت استفاده می‌شود. که وظیفه آن انتقال ولتاژ به زمین است. برای محافظت از افراد و تجهیزات، جریان الکتریکی همیشه مسیر کوتاه و دارای کمترین مقاومت را انتخاب می‌کند. فرض کنید که بدنه یک دستگاه برق‌دار شود و این بدنه به چاه ارت وصل باشد، حال دست ما به بدنه این دستگاه می‌خورد. مقاومت بدن انسان‌ها با یکدیگر متفاوت است. این عدد از 1 کیلو اهم تا 100 کیلو اهم بسته به خشک بودن و سالم بودن پوست و فیزیک افراد متغیر است.
این مسئله در مورد مدارات الکتریکی نیز صادق است با این تفاوت که این مدارات امکان دارد دارای مقاومت بسیار کمتری از بدن انسان باشند. به همین علت چاه ارت باید دارای کمترین مقاومت ممکن باشد.
هدف از اجرای سیستم ارت چیست؟
اهداف کلی سیستم ارتینگ
- مهار جریان‌های تولیدشده از القـائـات الکترو مغناطیسی و تخلیه الکتریسته ساکن
- کاهش ولتاژ گـام و تماس در مواقع بروز اختلاف پتانسیل‌های خطرناک
- کارکرد صحیح تجهیزات حفاظتی
- حفاظت جان انسان‌ها و کاربـرد مناسب سیستم‌های الکتریکی، الکترونیکی و دیجیتالی
فاز و سه‌فاز تقسیم بندی می‌شوند:
برای مشخص کردن هادی‌های فاز از L (Live) ، هادی خنثی N از (Neutral) ، هادی زمین از PE (Protective Earth) و هادی مشترک خنثی و زمین از
PEN(PE + N) استفاده می‌کنیم.
انواع سیستم زمین تک فاز
- سیستم دو سیمه L1 + L2 , L1 + N , L1 + PEN
- سیستم سه سیمه L1 + N + P
انواع سیستم زمین سه فاز
- سیستم سه سیمه L1 + L2 + L3
- سیستم چهار سیمه L1 + L2 + L3 + (N , PE , PEN)
- سیستم پنج سیمه L1 + L2 + L3 + N + PE
انواع سیستم های زمین
- سیستم ارت TN شامل انواع TN-C ، TN-S و TN-C-S
- سیستم ارت TT
- سیستم ارت IT
سیستم زمین TN-C
سیستم زمین TN-S
در این سیستم نول و ارت از هم جدا هستند. اما هنوز سیم خنثی به چاه ارت متصل خواهد بود منتها فقط در ابتدا و در شینه.
سیستم زمین TN-C-S
در این سیستم نول و ارت در ابتدا یک سیم PEN مشترک هستند و از جایی به بعد تبدیل به دو سیم جداگانه PE و N می‌شوند.
سیستم زمین TT
در این سیستم زمین علاوه بر جدا بودن سیم‌های نول و ارت، شینه‌های آن‌ها هم، به هم متصل نیست و به چاه‌های جداگانه متصل می‌شوند یعنی سیستم زمین هیچ اتصالی به سیستم الکتریکی ندارد.
سیستم زمین IT
در این سیستم زمین یا منبع انرژی ارت نشده یا بوسیله یک امپدانس بزرگ زمین شده است. مانند حالت سیستم زمین TT سیستم نول و ارت مجزا هستند.
سیستم زمین باندینگ Bounding
Bounding عمل اتصال دو هادی الکتریکی به هم یکدیگر است. این هادی‌ها می‌توانند لوله یا سیم و کابل باشد. باندینگ هم پتانسیل بودن رو قطعه متصل به هم را تضمین می‌کند. به این معنی است که ما نمی‌توانیم جریان برق بین دو قطعه برقرار کنیم.
همچنین هیچ جریانی بین دو قطعه به علت هم پتانسیل بودن بر قرار نمی‌شود. در نهایت مسیر باندینگ به زمین منتقل می‌شود تا همه تجهیزات در پتانسیل یکسان با زمین قرار داشته باشند.
هدف اصلی سیستم باندینگ ایمنی افراد است. در صورتی که فردی دو قطعه را همزمان لمس کند هیچ جریان الکتریکی و شوکی به علت اختلاف پتانسیل به شخص وارد نمی‌شود. هدف بعدی برای زمانی است که یک فاز با قطعات فلزی برخورد کند و آن را برق دار نماید.
در این صورت به علت اتصال سیستم به زمین فیوز مدار را قطع می‌کند. به طور کلی هدف اصلی باندینگ هم پتانسیل کردن تمامی قطعات فلزی است به صورتی که هیچ تخلیه الکتریکی ناخواسته‌ای انجام نگیرد.
سیستم زمین گراندینگ Grounding
کره زمین به عنوان رسانای بزرگ برق شناخته می‌شود. گراندینگ به معنی اتصال قسمت‌های فعال ( قسمت‌هایی که در حال عادی حامل جریان الکتریکی هستند ) به زمین است. این عمل برای محافظت از تجهیزات برق قدرت انجام می‌شود و مسیر برگشت از دستگاه به منبع برق را فراهم می‌سازد.
به علت صاعقه، افزایش ولتاژ خط یا تماس ناخواسته با خطوط فشار قوی، ولتاژ بالای خطرناکی در سیستم برق وارد می‌شود. گراندینگ راه حل امن و جایگزین در اطراف منزل و محل کار شما ایجاد می‌کند تا خسارات احتمالی را به حداقل برساند.
سیم گراندینگ به رنگ مشکی است. سیستم زمین برای حفاظت از مدار ادوات در مقابل ولتاژ بالا و در برابر صاعقه یا افزایش بار ناخواسته است در حالی که گراندیگ نقطه مشترک مدارها برای حفظ ولتاژ است. سیستم ارت برای محافظت از سلامت انسان‌ها در شرایط ناخواسته است و گراندینگ برای حفاظت تجهیزات.سیستم زمین اقدام پیشگیرانه و گراندینگ (Grounding) مسیر برگشت است.
روش های اجرای سیستم ارت
برای اجرا و پیاده سازی چاه ارت و سیستم حفاظتی به طور کلی دو روش وجود دارد که موارد استفاده و تجهیزات مورد نیاز هر روش و نحوه اجرای هر یک را ادامه توضیح خواهیم داد.
فضاهایی که سیستم ارت به روش سطحی انجام می شود
- ارتفاع از سطح دریا پائین باشد مانند شهرهای شمالی و جنوبی کشور
- پستی و بلندی محوطه سایت کم باشد
- فضای لازم و امکان حفاری در اطراف سایت وجود داشته باشد
- فاصله بین دکل و سایت زیاد باشد
اجرای سیستم ارتینگ به روش عمقی
1. انتخاب محل چاه ارت
چاه ارت را بايد در مکان‌هایی كه پايين‌ترين سطح را دارد و احتمال دسترسی به رطوبت در عمق كمتری وجود داشته باشد. و يا در نقاطی كه بيشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند. مانند زمين‌های چمن، باغچه‌ها و فضاهای سبز حفر نمود.
2. عمق چاه
نسبت به مقاومت زمين، عمق چاه از حداقل ۴ متر تا ۸ متر و قطرآن حدودا ۸۰ سانتی‌متر می‌تواند باشد. در زمين‌هايی كه با توجه به نوع خاك دارای مقاومت كمتری هستند مانند خاك های كشاورزی و رسي عمق مورد نياز براي حفاری كمتر بوده و در زمين‌های شنی و سنگلاخی كه دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند نياز به حفر چاه با عمق بيشتر است. از دستگاه‌های خاص براي اندازه گيری و بدست آوردن مقاومت مخصوص خاك استفاده می‌شود. در صورتی كه تا عمق ۴ متر به رطوبت نرسيديم و احتمال بدهيم در عمق بيشتر از ۶ متر به رطوبت نخواهيم رسيد نيازی نيست چاه را بيشتر از ۶ متر حفر كنیم. بطور كلی عمق ۶ متر و قطر حدود ۸۰ سانتي‌متر برای حفر چاه پيشنهاد می‌شود.
3. اتصال سیم به صفحه مسی
اتصال سيم به صفحه مسی بسيار حائز اهمیت است و هرگز و در هيچ شرايطی نبايد اين اتصال با استفاده از بست، دوختن سيم به صفحه و يا … برقرار شود. بلكه حتما بايد سيم به صفحه جوش داده شود و برای استحكام بيشتر با استفاده از ۲ عدد بست سيم به صفحه بسته شده و محكم گردد. برای جوش دادن قطعات مسی به يكديگر از جوش برنج يا نقره استفاده می‌شود و در صورت عدم دسترسی به اين نوع جوش از جوش Cadweld استفاده گردد.
4. حفر چاه ارت
با توجه به شرايط جغرافيايی محیط ، چاهی با عمق مناسب و در مكان مناسب باید حفر شود. شياری به عمق ۶۰سانتی‌متر از چاه تا پای دكل برای مسير سيم چاه ارت تا برقگير روی دكل همچنين برای سيم ارت داخل ساختمان حفر نمائيد. در صورتی كه مسير ۲ سيم مشترك باشد بهتر است مسير دو سيم ايزوله گردند.
همين‌طور مسير سيم‌ها کوتاه بوده و سيم ميله برقگير و ارت حتی الامكان مستقيم و بدون پيچ و خم باشد و نباید خم‌های تند داشته باشد و در صورت نياز به خم زدن سيم در طول بيش از ۵۰ سانتی‌متر انجام گردد.
5. پر نمودن چاه ارت
- ابتدا حدود ۲۰ ليتر محلول آب و نمك تهيه و كف چاه مي‌ريزيم بطوری‌كه تمام كف چاه را نم دار کند. بعد از ۲۴ ساعت مراحل زير را انجام می‌دهيم.
- به ارتفاع ۲۰ سانتي‌متر از ته چاه را با خاك رس و يا خاك نرم پر مي‌نمائيم.
- به مقدار لازم (حدود ۴۵۰كيلوگرم معادل ۱۵ كيسه ۳۰ كيلوگرمی) بنتونيت (کاهنده مقاومت زمین) را با آب مخلوط كرده و بصورت دوغاب در می‌آوريم و مخلوط حاصل را به ارتفاع ۲۰ سانتی‌متر از كف چاه می‌ريزيم هر چه مخلوط غليظ‌تر باشد كيفيت كار بهتر خواهد بود.
- صفحه مسی را به ۲ سيم مسی نمره ۵۰ جوش می‌دهيم اين سيم‌ها يكی به ميله برقگير روی دكل و ديگری به شينه داخل ساختمان خواهد رفت. بنابراين طول سيم‌ها را متناسب با طول مسير انتخاب می‌نمائيم.
- صفحه مسی را بطور عمودی در مركز چاه قرار می‌دهيم.
- اطراف صفحه مسی را با دوغاب تهيه شده تا بالای صفحه پر می‌نمائيم.
- لوله پليكای سوراخ شده را بطور مورب در مركز چاه و در بالاي صفحه مسی قرار می‌دهيم و داخل لوله پليكا را شن می‌ريزيم تا ۵۰ سانتی‌متر از انتهای لوله پر شود. اين لوله برای تامين رطوبت ته چاه است و در فصول گرم سال تزريق آب از اين لوله بيشتر انجام گردد. لازم بذكر است در مواردي كه چاه ارت در باغچه حفر شده باشد و يا ته چاه به رطوبت رسيده باشد و يا كلا در جاهايی كه رطوبت ته چاه از بالای چاه يا از پايين چاه تامين گردد نيازی به قراردادن لوله نیست.
- بعد از قراردادن لوله پليكا به ارتفاع ۲۰ سانتی‌متر از بالای صفحه مسی را با دوغاب آماد شده پر می‌نمائيم.
- مابقی چاه را هم تا ۱۰ سانتی‌متر بر سر چاه مانده، با خاك معمولی همراه با ماسه يا خاك سرند شده كشاورزی پر می‌نمائيم. و ۱۰ سانتی‌متر از چاه را برای نفوذ آب باران و آب‌های سطحی به داخل چاه با شن و سنگريزه پر می‌نمائيم. روی چاه مخصوصا در مواقعی كه از لوله پوليكا استفاده نمی‌گردد نبايد آسفالت شده و يا با سيمان پر گردد
- داخل شيارهای حفاری شده را با خاك سرند شده كشاورزی يا خاك نرم معمولی و يا خاك معمولی مخلوط با بنتونيت پر نمائيد.
6. نصب شینه و میله برقگیر
اجزای سیستم ارتینگ به روش سطحی
هفت روش برای اجرای سیستم زمين سطحی وجود دارد :
- ROD
- RING
- پنجه ای (شعاعی)
- مختلط
- الكتروشيميايی
- حلزونی
- شبكه ای
نکات مهم در خصوص سیستم ارتینگ
- كليه اتصالات با مفتول برنج يا نقره جوشكاری گردد. سطح جوش بايد CM 6 باشد و جهت اتصالات و جوشكاری رعايت گردد(در مواردی كدولد توصيه مي‌شود).
- از هر پايه دكل‌های خودايستا هم فونداسيون دكل توسط سيم مسی و بست مخصوص به سيستم ارت و هم پای دكل به سيستم ارت جوشكاری گردد.
- سيم ميله برقگير از پايه‌ای كه آنتن‌های كمتري نصب می‌شود و با كابل‌های روی لدر حداكثر فاصله را داشته باشد، بدون خمش درمسير و مستقيما به رينگ داخل كانال و از كوتاه‌ترين مسير توسط جوش متصل گردد.
- ميله برقگير روی دكل در بالاترين نقطه دكل(با رعايت مخروط حفاظتی با زاويه ۴۵ درجه) بطوری‌كه تجهيزات را كاملا پوشش دهد، قرارگيرد و جنس آن تمام مس با آلياژ استاندارد به قطرmm 16 و طول آن بستگي به ارتفاع نصب آنتن‌های روی دكل دارد.
- شعاع خم سيم مسی حداقل CM20 و زاويه قوس حداقل ۶۰ درجه رعايت گردد(رعايت زاويه خمش سيم مسی)
- پايه‌ها و نقاط ابتدا و انتهای لدر افقی به سيستم گراند متصل گردد.
- كليه كابل‌های ورودی به سالن دستگاه توسط بست گراند به بدنه دكل و ابتدای لدر افقی(بعد از محل خم شدن كابل)گراند شوند.
- به هيچ عنوان در روی دكل،جوشكاری صورت نگيرد.
- اتصال از شبكه گراند سيستم اجرا شده به تانكر سوخت ديزل ژنراتور، تانكر آب هوايی، اسكلت فلزی ساختمان و در و پنجره‌های اتاق دستگاه صورت گيرد.
- اگر سيستمی از قبل اجرا شده باشد، سيستم قديم به جديد در عمق خاك متصل گردند.
- سيم ارت در روی زمين بايد با روكش و سيم داخل كانال‌ها بايد بدون روكش و مستقيم كشيده شود.
- پر كردن كانال بايد با خاك سرند شده كشاورزی يا خاك نرم انجام گردد.
- ارتفاع نصب شينه مسی CM 50 از كف تمام شده باشد.
- شينه داخل اتاق حدالمقدور به چيدمان دستگاه‌ها نزديك باشد.
- از هر دستگاهی جداگانه سيم ارتی به شينه متصل گردد ( قطر و طول شينه گراند بستگی به تعداد انشعابات آن دارد).
- در دكل‌های مهاری پر ظرفيت، مهارهای دكل بايستی توسط بست مخصوص به گراند اتصال يابد.
- جهت استفاده ترانس برق شهر در ايستگاه‌های مخابرات بايستی گراند جداگانه اجرا گردد.
- در سايت‌های کامپوتری جهت اجرای سيستم زمين حتی المقدور بايستی از يك زمين با سطح يكنواخت ( بدون شيب ) استفاده نمود.
- در ايستگاه‌ها بين نول و گراند نبايستی اختلاف ولتاژ وجود داشته باشد.
- در دكل‌های پر ظرفيت كه ابعاد قسمت بالای دكل بيشتر از متر 2 است، نياز به نصب يك عدد برقگير اضافی در سمت مقابل برقگير اول خواهد بود.
- در سيم‌كشی داخل محوطه سايت‌های کامپوتری برای چراغ‌های روشنايی و ساير موارد بايد از كابل زمينی استفاده گردد و در ايستگاه‌های بالای كوه و نقاط دور از شهر نبايد از چراغ‌های روشنايی خيابانی استفاده شود.
- استاندارد قابل قبول آزمايش و تحويل اتصال زمين برای سايت‌های كوچك زير ۱۰ اهم و برای سايت‌های بزرگ و مهم زير ۳ اهم است.
از شما سپاسگزاریم که تا انتهای مقاله سیستم ارتینگ با ما همراه بودید. جهت سفارش تجهیزات برق صنعتی با نازلترین قیمت می‌توانید با کارشناسان الکتروشایلی همراه باشید.
