سیستم ارتینگ چیست؟

سیستم ارتینگ برق به معنای اتصال اجزای الکتریکی به زمین بوده و هدف اصلی آن‌، ایمنی افراد و پایداری تجهیزات الکتریکی در برابر خطرات ناشی از نوسانات برق، الکتریسیته ساکن، به ویژه در زمان وقوع صاعقه یا مشکلات فنی سیستم است.

طراحی و نصب یک سیستم ارتینگ مناسب از جنبه‌های مهم هر سیستم الکتریکی به شمار می‌رود تا ایمنی و عملکرد بهینه دستگاه‌ها را تضمین کند.

اصول و مبانی سیستم ارتینگ

در زیر برخی از اصطلاحات سیستم ارتینگ یا سیستم زمین به اختصار توضیح داده شده است:

1. بدنه رسانای تجهيزات

بدنه يا اسكلت رسانای تجهيزات الكتريكی (برقی) در دسترس و قابل لمس. بدون برق در حالت عادی و امکان برق‌دار شدن در زمان بروز نقص در دستگاه و اتصالی داخلی

2.الكترود زمين

سازه‌های فلزی مدفون شده زیر خاك، جهت مشخص کردن جريان‌های سرگردان زمين يا تغییر در گراديان پتانسيل زمين، مانند:

· لوله آب فلزی مدفون

· شبكه‌هاي فلزی مدفون در زمین ساختمان

· ميلگردهای داخل بتن

· الكترودهاي ميله ای، لوله ای و صفحه‌ای

3 . هم‌بندی

اتصال الكتريكی هر تركيبی از اجزای رسانای بدنه، بخش‌های فلزی در دسترس، اجزای فلزی ساختمان‌ها، انواع لوله‌كشی ها، پوشش‌های رسانا و سایر مواد فلزی به يكديگر در جهت از بين رفتن اختلاف پتانسيل احتمالی بين آن‌ها در شرایط عادی يا اتصالی، هم‌بندی نامیده می‌شود.

4. نول

سيم برگشت جريان كه پتانسيل آن نسبت به زمين صفر باشد را در سيستم تكفاز، نول می‌گویند. در سيستم سه فاز، نقطه گره ستاره را نول می نامند. به عنوان مثال، ارتینگ نول در ژنراتور، ترانسفورماتور و موتور تأمین می‌شود.

5. زمين آرام

زمين آرام به معنای سیستم شبكه ويژه زمین كه از سيستم زمين قدرت Power system ground جداست و نويزهای الكترومغناطيسی و ولتاژهای ناخواسته که در زمان خطا يا در حالت عادی زمين وجود دارد؛ روی آن اثر نمی‌كند و بر کارکرد مطلوب دستگاه‌های حساسی هم‌چون رایانه یا ابزاردقیق نیز اثر نامطلوب نخواهد گذاشت. این زمین می تواند يك الكترود ساده یا يك شبكه وسيع و مجزا باشد.

6. زمين نويزی

شبكه زمين الكتريكي که در آن، ولتاژها و نویزهای ناخواسته و مزاحم به سيستم‌های الكترونيكی حساس، القاء یا تزریق می شوند.

7. تداخل الكترو مغناطيسی

ميدان‌های الكترومغناطيسی که به علت رخ دادن پدیده‌های طبیعی و غیرطبیعی، هم‌چون صاعقه و اتصال كوتاه، از سيگنال‌هایی با فركانس پايين شهري تا فركانس‌هاي راديوئی (RF) و سيگنال‌هاي با فرکانس و سرعت بالا، وارد زمین شده و به زمين‌هاي مجاور خود، منتقل می‌شوند را EMI می‌نامند.

انواع سیستم زمين

در سیستم‌های فشار ضعيف، سه نوع سيستم ارتینگ استفاده می‌شود که در آیین‌نامه سیم‌کشی، تعریف شده است:

1. سيستم T N
2. سيستم T T
3. سيستم I T

حرف اول از سمت چپ، مشخص كننده رابطه نول سيستم با زمين است به اين صورت كه:

T:نقطه نول مستقيم به زمين وصل است.

I : نقطه نول از طريق يك امپدانس به زمين متصل است (یا ایزوله نسبت به زمین).

حرف دوم از سمت چپ، مشخص كننده رابطه بدنه رسانای دستگاه با زمين است، به اين صورت كه :

N(Neutral): بدنه‌هاي فلزي تجهيزات از نظر الكتريكي، مستقيم به نقطه زمين شده ترانس اصلي، متصل شده‌اند.

T:بدنه‌هاي فلزي، مستقل از اتصال زمين سيستم نيرو به زمين وصل مي‌شوند.

1. سيستم T N

در اين سيستم با توجه به اين كه اتصال هر فاز به زمين، همانند وصل مستقيم فاز به نول است؛ جريان اتصال كوتاه شديدي از مدار و فاز معيوب، عبور كرده و فيوز نیز به تنهایي مي‌تواند مدار معيوب را به سرعت قطع کند و نيازی به رله‌هاي جريان باقي مانده يا RCD ندارد. اما مشكل اصلي در اين سيسستم را مي‌توان دو عامل دانست:

1. عبور جريان اتصالي بسيار شديد و در حد 20 كيلو آمپر، در لحظاتی بسيار كوتاه قبل از قطع فيوز مي‌تواند سبب ایجاد جرقه، آتش‌سوزي و يا حتی انفجار فيوزها و كليدهاي حفاظتي شود.

2. مهم‌ترين رخداد خطرناك كه در يك سيستم TN اقتصادي، انسان را تهديد مي‌كند؛ آسیب رسانای خنثي‌N، حفاظتي PE و يا حفاظتي – خنثي PEN است. به خصوص، در سيستمTN-C ، آسیب به رسانای PEN، خطرناک‌ترین اتفاق است و دو نوع خطر ايجاد میكند:

1. ولتاژ بدنه رسانا ممكن است زمان بسیار زیادی، بيش‌تر از حد مجاز خود باقی بماند و موجب برق گرفتگي شود.
2. مواج و متغير شدن بيش از حد استاندارد در PEN، ممكن است ولتاژهاي بين هر فاز و هادي آن را به شدت تغيير دهد و موجب شكست عايق بندي‌ها و حریق دستگاه‌ها شود.

البته در اين سيستم، نقص اتصال بعضي از تجهيزات سيستم به يك الكترود زمين انفرادی دیده می‌شود كه به هادی حفاظتی PE و يا حفاظتی – خنثی وصل نیست. PEN در اين حالت و در شرایط بسیار خاصی كه مقدار مقاومت الكترود انفرادي از مقاومت كل سيستم کم‌تر است؛ اگر اتصالي بين هر يك از فازها و بدنه هادی روی دهد، ممکن است ولتاژ تمام بدنه‌های هادی سيستم، به مقدار بسیار بالایی برسد.

علاوه بر اين در مورد سيستم TN، از حروفی نیز برای مشخص كردن روش به كار بردن چندین رسانای حفاظتی PE و خنثي N استفاده میشود:

سيستم T N كه خود به سه گونه دارد که عبارت هستند از:

• TN-C-S
• TN-C
• TN-S
• TN-C

تمام بدنه‌های فلزی سيستم به سيم مشترك حفاظتی و خنثی متصل هستند.

• TN-S

تمام بدنه‌های فلزی سيستم از طريق رسانایی مجزا PE به نقطه خنثی در مبدا سيستم وصل میشوند.

• TN-C-S

بخشی از سيستم از مبدا تا نقطه تفكيك، دارای رسانای حفاظتی و خنثی PEN با هم بوده و پس از آن نقطه، هر دو رسانای حفاظتی PE و خنثی N از هم جدا می‌شوند.

برای مطالعه ادامه انواع دیگر سیستم ارتینگ همچون TT و IT، مقاله "سیستم ارتینگ (Earthing) یا سیستم زمین چیست؟" در لینک زیر، مطالعه کنید:

https://nicsaco.com/what-is-the-earth-or-earthing-system/