هر آنچه درباره سیستم ارتینگ باید بدانید!

شاید تاکنون درباره سیستم ارتینگ زیاد شنیده باشید. این موضوع باعث شده تا ما در این مقاله به طور کامل توضیح دهیم. لطفاً همراه ما باشید تا اطلاعات کاملی را درباره سیستم ارتینگ به دست آورید.

کلیات سیستم ارتینگ

همانطور که می‌دانید، برق بر اساس پتانسیل الکتریکی یا ولتاژ عمل می‌کند. اختلاف پتانسیل بین دو نقطه باعث ایجاد انرژی الکتریکی می‌شود که سپس تجهیزات برقی را به کار می‌اندازد. این موضوع به خصوص در زمینه اتوماسیون صنعتی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

در سیستم برق مصرفی، اختلاف پتانسیل بین فاز و نول یا دو فاز غیر همنام وجود دارد. این اختلاف پتانسیل در کشور ما بین فاز و نول ۲۲۰ ولت و بین دو فاز غیر همنام ۳۸۰ ولت است. همچنین، این اختلاف پتانسیل بین هر فاز و زمین نیز لحاظ می‌شود و زمین به عنوان نقطه صفر ولتاژ در نظر گرفته می‌شود.

سیستم ارت برای هدایت جریان ناخواسته به زمین طراحی شده است. تمامی تجهیزات برقی با ولتاژ کار می‌کنند و افزایش یا کاهش ولتاژ می‌تواند منجر به آتش‌سوزی و خطرات دیگر در مدارات سیستم برقی شود. همچنین، امکان برق‌گرفتگی نیز در برخی موارد وجود دارد.

در صورتی که بدن انسان بین دو نقطه با اختلاف فاز، مانند فاز و نول یا فاز و زمین قرار گیرد، جریان الکتریکی از بدن انسان عبور می‌کند و باعث برق‌گرفتگی می‌شود. به همین دلیل از سیستم ارت بهره می‌بریم تا در صورت وجود بار الکتریکی در مناطقی که باید برق نداشته باشند، بار به زمین منتقل گردد.

سیستم ارتینگ چیست؟

در بسیاری از مکان‌ها، بخش‌های خاص تجهیزات مانند بدنه و قسمت‌هایی که نباید برق داشته باشند، از سیستم ارت بهره می‌برند. وظیفه این سیستم انتقال ولتاژ به زمین است. به منظور حفاظت از افراد و تجهیزات، جریان الکتریکی همواره مسیر کوتاه و با کمترین مقاومت را انتخاب می‌کند. برای مثال، اگر بدنه یک دستگاه برق‌دار با چاه ارت متصل شود، در صورت لمس دست ما به بدنه این دستگاه، جریان الکتریکی از بدن عبور می‌کند. مقاومت بدن انسان‌ها متغیر است و بسته به خشکی و سالمی پوست و ویژگی‌های فیزیکی افراد از ۱ کیلو اهم تا ۱۰۰ کیلو اهم متغیر است.

این اصل برای مدارات الکتریکی نیز صدق می‌کند با این تفاوت که مدارات ممکن است مقاومتی کمتر از بدن انسان داشته باشند. به همین دلیل چاه ارت باید دارای کمترین مقاومت ممکن باشد.

هدف اجرای سیستم ارت چیست؟

در گذشته، تا حدود ۲۰۰ سال پیش، مفهوم سیستم ارتینگ وجود نداشت و هیچ تجهیزات الکتریکی از این سیستم بهره نمی‌بردند. این موضوع باعث وقوع حوادث و آسیب‌های زیادی به افراد و محیط زیست می‌شد. اما در سال ۱۹۲۴، برای اولین بار در انگلستان، استفاده از سیستم ارت به صورت اجباری شد و اکثر مکان‌ها در این کشور از این سیستم بهره‌مند شدند. امروزه، سیستم ارت به عنوان یک اصل اساسی در برق، همچون خود برق، کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارد. به عنوان مثال، در حوزه مخابرات، سیستم‌های ارتینگ جهت جلوگیری از نویز در شبکه به کار می‌روند و همچنین در شبکه‌های انتقال و توزیع برق نیز کاربرد فراوانی دارند.

شبکه‌های برق بدون سیم ارت، عملاً بدون استفاده هستند. به همین دلیل، هدف اصلی از ایجاد این سیستم، جلوگیری از وقوع برق‌گرفتگی و خطرات ناشی از آن است. این سیستم طراحی شده است تا در صورت اتصال هریک از سیم‌های فاز یا سیم نول به بدنه دستگاه و در صورت نشتی جریان در مدار الکتریکی، نشتی جریان توسط سیم ارت به زمین منتقل شده و از برق‌گرفتگی جلوگیری نماید. در اینجا، مهمترین هدف اجرای سیستم ارتینگ جلوگیری از برق‌گرفتگی و ایجاد خطرات مرتبط با آن می‌باشد.

وظیفه اصلی سیستم ارتینگ انتقال کامل جریان الکتریکی وارد شده به آن به زمین است. این سیستم ارتینگ از چاه ارت و سیم متصل به چاه تشکیل شده است.

اهداف کلی سیستم ارتینگ عبارتند از:

۱. مهار جریان‌های تولیدشده از القائات الکترومغناطیسی و تخلیه الکتریسته ساکن.

۲. کاهش ولتاژ گام و تماس در مواقع بروز اختلاف پتانسیل‌های خطرناک.

۳. اطمینان از کارکرد صحیح تجهیزات حفاظتی.

۴. حفاظت از جان انسان‌ها و ایجاد کارکرد مناسب برای سیستم‌های الکتریکی، الکترونیکی و دیجیتال.

همچنین، انواع فاز و سه‌فاز در این سیستم به صورت زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:

برای هادی‌های فاز از L (Live)، هادی خنثی از N (Neutral)، هادی زمین از PE (Protective Earth)و هادی مشترک خنثی و زمین از PEN (PE + N)استفاده می‌شود.

استفاده از PEN (PE + N)

اقسام سیستم‌های زمین تک فاز:

- سیستم دو سیمه: L1 + L2، L1 + N، L1 + PEN

- سیستم سه سیمه: L1 + N + P

اقسام سیستم‌های 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

اقسام سیستم‌های زمین:

- سیستم ارت TNشامل انواع TN-C، TN-Sو TN-C-S

- سیستم ارت TT

- سیستم ارت IT

- سیستم‌ زمین TN-C

در این سیستم، نول و ارت مشترک هستند. به این صورت که شینه نول به چاه ارت متصل می‌شود و سپس با استفاده از سیم PEN، به عنوان سیم خنثی، به بدنه نیز برای حفاظت زمین متصل می‌گردد.

- سیستم‌ زمین TN-S

در این سیستم، نول و ارت از هم جدا هستند. هرچند که سیم خنثی به چاه ارت متصل می‌شود، اما این اتصال تنها در شینه و در نقطه آغازین انجام می‌پذیرد.

سیستم زمین TN-C-S

در این سیستم، در ابتدا نول و ارت از یک سیم PEN مشترک استفاده می‌کنند و از یک نقطه به بعد تبدیل به دو سیم جداگانه به نام‌های PEو N می‌شوند.

سیستم زمین TT

در این سیستم زمین، به علاوه از جدا بودن سیم‌های نول و ارت، شینه‌های آن‌ها نیز به یکدیگر متصل نمی‌شوند و به چاه‌های جداگانه ارتباط برقرار می‌کنند. به عبارت دیگر، سیستم زمین در اینجا هیچ اتصالی به سیستم الکتریکی ندارد.

سیستم زمین IT

در این سیستم زمین، یا منبع انرژی ارت نمی‌شود یا توسط یک امپدانس بزرگ به زمین متصل می‌شود. همچنین، مشابه حالت سیستم زمین TT، نول و ارت به صورت جداگانه در این سیستم عمل می‌کنند.

سیستم زمین باندینگ (Bounding)

عمل باندینگ به اتصال دو هادی الکتریکی به یکدیگر اطلاق می‌شود. این هادی‌ها می‌توانند شامل لوله، سیم یا کابل باشند. هدف اصلی باندینگ، اطمینان از پتانسیل یکسان بودن دو قطعه متصل به یکدیگر است. به این ترتیب، امکان جریان برق بین دو قطعه برقرار نمی‌شود.

علاوه بر این، به دلیل یکسان بودن پتانسیل، هیچ جریانی بین دو قطعه بوجود نمی‌آید. در نهایت، مسیر باندینگ به زمین متصل می‌شود تا تمام تجهیزات در پتانسیل یکسان با زمین قرار گیرند.

هدف اصلی سیستم باندینگ، ایمنی افراد است. در صورت لمس همزمان دو قطعه، هیچ جریان الکتریکی یا شوکی به دلیل اختلاف پتانسیل به شخص وارد نمی‌شود. هدف دیگر باندینگ، حفاظت در مواجهه با برخورد یک فاز با قطعات فلزی است که ممکن است آن را برق دار کند.

در این شرایط، به دلیل اتصال سیستم به زمین، فیوز مدار را قطع می‌کند. به طور کلی، هدف اصلی باندینگ، هم پتانسیل کردن تمامی قطعات فلزی است به گونه‌ای که هیچ تخلیه الکتریکی ناخواسته‌ای رخ ندهد.

سیستم زمین گراندینگ

کره زمین به عنوان یک رسانای بزرگ برق شناخته می‌شود. گراندینگ به این معناست که قسمت‌های فعال (بخش‌هایی که به طور عادی حامل جریان الکتریکی هستند) به زمین متصل می‌شوند. این عمل به منظور حفاظت از تجهیزات برق اجرا می‌شود و مسیر بازگشت جریان الکتریکی از دستگاه به منبع برق را فراهم می‌کند.

با توجه به خطرات صاعقه، افزایش ولتاژ در خطوط یا تماس ناخواسته با خطوط فشار قوی، وارد شدن ولتاژ بالای خطرناک به سیستم برق امکان‌پذیر است. گراندینگ یک راه‌حل ایمن و جایگزین را در اطراف منزل و محل کار فراهم می‌آورد تا خسارات احتمالی را به حداقل برساند.

سیم گراندینگ با رنگ مشکی مشخص می‌شود. سیستم زمین به منظور حفاظت از مدار ادوات در برابر ولتاژ بالا و در مقابل صاعقه یا افزایش ناخواسته بار مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که گراندینگ به عنوان نقطه مشترک مدارها برای حفظ ولتاژ و ایجاد مسیر بازگشت استفاده می‌شود. سیستم ارت به منظور حفاظت از سلامت انسان‌ها در شرایط ناخواسته و گراندینگ برای حفاظت از تجهیزات به کار می‌رود. سیستم زمین اقدام پیشگیرانه‌ای و گراندینگ (Grounding) مسیر برگشت جریان الکتریکی را فراهم می‌آورد.

روش‌های اجرای سیستم ارت

برای اجرا و پیاده‌سازی 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 می‌شود:

1. ارتفاع از سطح دریا پائین باشد، مانند شهرهای شمالی و جنوبی کشور.

2. پستی و بلندی محوطه سایت کم باشد.

3. فضای لازم و امکان حفاری در اطراف سایت وجود داشته باشد.

4. فاصله بین دکل و سایت زیاد باشد.

اجرای سیستم ارتینگ به روش عمقی:

۱٫ انتخاب محل چاه ارت

چاه ارت باید در مکان‌هایی قرار گیرد که پایین‌ترین سطح را داشته باشند و احتمال دسترسی به رطوبت در عمق کمتری وجود داشته باشد یا در نقاطی که بیشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند، مانند زمین‌های چمن، باغچه‌ها و فضاهای سبز.

۲٫ عمق چاه

نسبت به مقاومت زمین، عمق چاه از حداقل ۴ متر تا ۸ متر و قطرآن حدوداً ۸۰ سانتی‌متر می‌تواند باشد. در زمین‌هایی که با توجه به نوع خاک دارای مقاومت کمتری هستند مانند خاک‌های کشاورزی و رسی، عمق مورد نیاز برای حفاری کمتر بوده و در زمین‌های شنی و سنگلاخی که دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند، نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر است. از دستگاه‌های خاص برای اندازه‌گیری و بدست آوردن مقاومت مخصوص خاک استفاده می‌شود. در صورتی که تا عمق ۴ متر به رطوبت نرسیده‌ایم و احتمال بدهیم در عمق بیشتر از ۶ متر به رطوبت نخواهیم رسید، نیازی نیست چاه را بیشتر از ۶ متر حفر کنیم. بطور کلی عمق ۶ متر و قطر حدود ۸۰ سانتی‌متر برای حفر چاه پیشنهاد می‌شود.

۳٫ اتصال سیم به صفحه مسی

اتصال سیم به صفحه مسی بسیار حائز اهمیت است و هرگز و در هیچ شرایطی نباید این اتصال با استفاده از بست، دوختن سیم به صفحه و یا... برقرار شود. بلکه حتماً باید سیم به صفحه جوش داده شود و برای استحکام بیشتر با استفاده از ۲ عدد بست سیم به صفحه بسته شده و محکم گردد. برای جوش دادن قطعات مسی به یکدیگر از جوش برنج یا نقره استفاده می‌شود و در صورت عدم دسترسی به این نوع جوش از جوش Cadweldاستفاده گردد.

۴٫ حفر چاه ارت

با توجه به شرایط جغرافیایی محیط، چاهی با عمق مناسب و در مکان مناسب باید حفر شود. شیاری به عمق ۶۰ سانتی‌متر از چاه تا پای دکل برای مسیر سیم چاه ارت تا برقگیر روی دکل همچنین برای سیم ارت داخل ساختمان حفر نمائید. در صورتی که مسیر ۲ سیم مشترک باشد بهتر است مسیر دو سیم ایزوله گردند.

همین‌طور مسیر سیم‌ها کوتاه بوده و سیم میله برقگیر و ارت حتی الامکان مستقیم و بدون پیچ و خم باشد و نباید خم‌های تند داشته باشد و در صورت نیاز به خم زدن سیم در طول بیش از ۵۰ سانتی‌متر انجام گردد.

۵٫ پر نمودن چاه ارت

ابتدا حدود ۲۰ لیتر محلول آب و نمک تهیه و کف چاه می‌ریزیم بطوری‌که تمام کف چاه را نم دار کند. بعد از ۲۴ ساعت مراحل زیر را انجام می‌دهیم.

به ارتفاع ۲۰ سانتی‌متر از ته چاه را با خاک رس و یا خاک نرم پر می‌نمائیم.

به مقدار لازم (حدود ۴۵۰ کیلوگرم معادل ۱۵ کیسه ۳۰ کیلوگرمی) بنتونیت (کاهنده مقاومت زمین) را با آب مخلوط کرده و بصورت دوغاب در می‌آوریم و مخلوط حاصل را به ارتفاع ۲۰ سانتی‌متر از کف چاه می‌ریزیم هر چه مخلوط غلیظ‌تر باشد کیفیت کار بهتر خواهد بود.

صفحه مسی را به ۲ سیم مسی نمره ۵۰ جوش می‌دهیم، که یکی به میله برقگیر روی دکل و دیگری به شینه داخل ساختمان متصل خواهد شد. بنابراین، طول سیم‌ها را متناسب با طول مسیر انتخاب می‌نماییم.

صفحه مسی را بطور عمودی در مرکز چاه قرار می‌دهیم.

اطراف صفحه مسی را با دوغاب تهیه شده تا بالای صفحه پر شود.

لوله پلیکای سوراخ‌دار را بطور مورب در مرکز چاه و در بالای صفحه مسی قرار می‌دهیم و داخل لوله پلیکا را با شن پر می‌کنیم تا ۵۰ سانتی‌متر از انتهای لوله پر شود. این لوله برای تأمین رطوبت ته چاه است و در فصول گرم سال تزریق آب از این لوله بیشتر انجام می‌گیرد. لازم به ذکر است که در مواردی که چاه ارت در باغچه حفر شده باشد یا ته چاه به رطوبت رسیده باشد و یا کلی در جاهایی که رطوبت ته چاه از بالای چاه یا از پایین چاه تامین گردد، نیازی به قراردادن لوله نیست.

بعد از قراردادن لوله پلیکا به ارتفاع ۲۰ سانتی‌متر از بالای صفحه مسی را با دوغاب آماده پر می‌کنیم.

باقی چاه را تا ۱۰ سانتی‌متر بر سر چاه مانده، با خاک معمولی همراه با ماسه یا خاک سرند شده کشاورزی پر می‌کنیم. و ۱۰ سانتی‌متر از چاه را برای نفوذ آب باران و آب‌های سطحی به داخل چاه با شن و سنگریزه پر می‌کنیم. روی چاه، به ویژه در مواقعی که از لوله پلیکا استفاده نمی‌شود، نباید آسفالت شود یا با سیمان پر گردد.

داخل شیارهای حفاری شده را با خاک سرند شده کشاورزی یا خاک نرم معمولی یا خاک معمولی مخلوط با بنتونیت پر می‌کنیم.

۶٫ نصب شینه و میله برقگیر

شینه درون ساختمان باید با استفاده از مقره‌هایی از دیوارهای ساختمان جداگانه و عایق‌گذاری شود. قطر و طول شینه به تعداد انشعابات داخل ساختمان وابسته است. تمامی تجهیزات داخل ساختمان باید به صورت مجزا و موازی به این شینه متصل شوند. در صورتی که دکل بر روی ساختمان قرار دارد، سیم میله برقگیر نباید از داخل ساختمان برده شود. بلکه باید از خارج ساختمان به سمت بیرون کشیده شده و همچنین مسیر عبور سیم ارت به داخل ساختمان تا شینه ورودی ساختمان باید دارای عایق باشد. در پای دکل، سیم میله برقگیر به یکی از پایه‌های دکل با استفاده از بست به‌صورت محکم متصل شود و به سمت بالای دکل به میله برقگیر متصل گردد. لازم به ذکر است که مسیر میله برقگیر باید جدا از کابل‌های به انتها می‌روند.

اجزای سیستم ارتینگ به روش سطحی

هفت روش برای اجرای سیستم زمین سطحی وجود دارد:

ROD(میله)

RING(حلقه)

پنجه‌ای (شعاعی)

مختلط

الکتروشیمیایی

حلزونی

شبکه‌ای

نکات مهم در خصوص سیستم ارتینگ

۱. کلیه اتصالات با مفتول برنج یا نقره جوشکاری شوند. سطح جوش باید حداقل به CM 6برسد و جهت اتصالات و جوشکاری رعایت گردد. در موارد خاص، استفاده از کدولد نیز توصیه می‌شود.

۲. از هر پایه دکل‌های خودایستا، هم فونداسیون دکل توسط سیم مسی و بست مخصوص به سیستم ارت، و هم پای دکل به سیستم ارت جوشکاری شود.

۳. سیم میله برقگیر باید از پایه‌ای که آنتن‌های کمتری نصب شده و با کابل‌های روی لدر حداکثر فاصله را دارد، بدون خمش در مسیر و به صورت مستقیم به رینگ داخل کانال متصل گردد.

۴. میله برقگیر روی دکل باید در بالاترین نقطه دکل (با رعایت مخروط حفاظتی با زاویه ۴۵ درجه) قرار گیرد و به‌طوری که تجهیزات را کاملاً پوشش دهد، ساخته شود. جنس آن تماماً مس با آلیاژ استاندارد با قطر mm 16باشد و طول آن بستگی به ارتفاع نصب آنتن‌ها روی دکل داشته باشد.

۵. شعاع خم سیم مسی حداقل CM20 و زاویه قوس حداقل ۶۰ درجه رعایت شود (رعایت زاویه خمش سیم مسی).

۶. پایه‌ها و نقاط ابتدا و انتهای لدر افقی به سیستم گراند متصل شوند.

۷. کلیه کابل‌های ورودی به سالن دستگاه توسط بست گراند به بدنه دکل و ابتدای لدر افقی (بعد از محل خم شدن کابل) گراند شوند.

۸. به هیچ عنوان در روی دکل، جوشکاری انجام نشود.

۹. اتصال از شبکه گراند سیستم اجرا شده به تانکر سوخت دیزل ژنراتور، تانکر آب هوایی، اسکلت فلزی ساختمان و در و پنجره‌های اتاق دستگاه صورت گیرد.

اگر سیستمی پیش‌تر نصب شده باشد، سیستم قدیمی به سیستم جدید در عمق خاک متصل گردد. سیم ارت در سطح زمین باید با روکش و سیم درون کانال‌ها باید بدون روکش و به صورت مستقیم کشیده شود. پر کردن کانال‌ها باید با خاک سرند شده کشاورزی یا خاک نرم انجام شود. ارتفاع نصب شینه مسی باید حداقل ۵۰ سانتی‌متر از سطح کف تمام شده باشد. شینه داخل اتاق باید حداکثر امکان به چیدمان دستگاه‌ها نزدیک باشد. از هر دستگاه، سیم ارت به شینه جداگانه متصل گردد (قطر و طول شینه گراند بستگی به تعداد انشعابات آن دارد). در دکل‌های مهاری با ظرفیت بالا، مهارهای دکل بایستی توسط بست مخصوص به گراند متصل شود. جهت استفاده از ترانس برق شهر در ایستگاه‌های مخابرات، گراند جداگانه اجرا شود. در سایت‌های کامپیوتری، برای اجرای سیستم زمین، بهتر است از یک زمین با سطح یکنواخت (بدون شیب) استفاده شود. در ایستگاه‌ها بین نول و گراند، اختلاف ولتاژ وجود نداشته باشد. در دکل‌های با ابعاد بالا که ارتفاع بالای دکل بیشتر از ۲ متر است، نصب یک برقگیر اضافی در سمت مقابل برقگیر اول ضروری است. در سیم‌کشی داخل محوطه‌های سایت‌های کامپیوتری برای چراغ‌های روشنایی و سایر موارد از کابل زمینی استفاده شود و در ایستگاه‌های واقع در مناطق بالای کوه و دور از شهر از چراغ‌های خیابانی استفاده نشود. استاندارد قابل قبول برای آزمایش و تحویل اتصال زمین برای سایت‌های کوچک زیر ۱۰ اهم و برای سایت‌های بزرگ و حیاتی زیر ۳ اهم می‌باشد.

از شما سپاسگزاریم که تا انتهای مقاله با ما همراه بودید. جهت سفارش تجهیزات برق صنعتی با نازلترین قیمت، می‌توانید با کارشناسان الکتروشایلی تماس بگیرید.