سیستم زمین یا گراندینگ GROUNDING یا ارتینگ EARTHING
💢سیستم زمین یا گراندینگ GROUNDING یا ارتینگ EARTHING عبارت است از اتصال الکتریکی ( با سیم ) تجهیزاتی که:
◀️با برق کار می‌کنند و بدنه فلزی دارند.
◀️با برق کار نمی‌کنند ولی بدنه فلزی و هادی دارند.
💢برای کاربردهای خاص جهت :
◀️تامین حفاظت جانی انسان‌ها
◀️عملکرد مناسب دستگاهها
◀️ کنترل نویز
الکترود زمین (Earth electrode)
🔻سازه های فلزی مدفون درخاک که می‌توانند مسیر جریان‌های سرگردان زمین را تسهیل یا گرادیان پتانسیل زمین ناشی از این جریان‌ها را تغییر دهند الکترود زمین می گویند.
🔻این الکترودها می‌توانند شامل موارد ذیل باشند:
- لوله آب فلزی مدفون
- شبکه‌های فلزی ساختمان که بطور موثر در زمین قرار گرفته است
- میلگردهای داخل بتن
- شبکه‌های مسی موسوم به رینگ زمین
- یکی از موثرترین الکترودهای زمین یک رینگ یا شبکه فلزی است که به اسکلت ساختمان در فواصل مناسب متصل گردیده است.
عوامل موثر برعملکرد الکترودهای زمینی
مواد مورد استفاده در سیستم اتصال زمین (Grounding) شامل خود الکترود زمین و سیم های اتصال آن می‌باشد. انواع مختلف از الکترود های اتصال زمین وجود دارد مانند:
- میله مسی یا آهن گالوانیزه (GI) یا ورق مسی
انتخاب اکترودهای اتصال زمین بستگی به نوع کاربرد و موقعیت آنها در شرایط مختلف دارد. استانداردهای محلی و قوانینی که انتخاب الکترود ها را کنترل می کنند.
مقاومت در برابر خاک
این یکی از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر عملکرد سیستم اتصال زمین است.
استانداردها نشان می‌دهند در جاهایی که حداکثر مقدار مقاومت به خاک وجود دارد الکترودها برای انجام سیستم زمین ایده‌آل هستند.
استاندارد ملی (NEC:National Electric Code) توصیه می‌کند که ماکزیمم مقدار مقاومت خاک 25 اهم باشد. با این حال مطلوب نگه داشتن این مقدار حداقل است.
مقدار تلرانس این سیستم بسته به نوع کلاس برق، نصب و راه اندازی می‌شود. (LV,HV,EHV)
عمق الکترود ارت
مهم است که الکترود ارت را در عمق کافی در داخل زمین قرار و پنهان کنید. این اطمینان حاصل شود که در کمترین مقدار مقاومت خاک متصل می‌شود.
عمق الکترود زمین براساس هر مکان و کیفیت خاک متفاوت است.
به طور معمول لایه خاک نزدیک به سطح زمین دارای بالاترین مقدار مقاومت است که با عمق درون زمین کاهش می‌یابد. همچنین خاک‌های سنگی اثر منفی بر مقاومت خاک تاثیر می‌گذارد.(مقاومت آن را افزایش می دهد)
با توجه به این حقایق، معمولا یافتن الکترود زمین در عمق بین 2.43 متر تا 3.04 متر که در آن مقاومت خاک ممکن است در محدوده مجاز بین 2 تا 25 اهم باشد دفن می شود.
مقدار رطوبت
مقدار رطوبت در خاک باعث می‌شود تا مقدار مقاومت خاک کنترل شود. خاک خشک مقاومت بیشتری نسبت به خاک مرطوب دارد، زیرا رطوبت، حضور الکترولیت‌ها را در خاک افزایش می‌دهد. این به نوبه خود مقاومت در برابر خاک را کاهش می‌دهد.
این یک روش معمول برای نگه داشتن منطقه الکترود زمین در حالت هیدراته با ابزارهای مختلف خارجی هست.
به طور معمول در مورد نوع الکترود زمین و نوع میله های ارت، مثل آن می‌ماند که با یک دستگاه قیف شکل به منظور پر کردن آب در داخل آن می باشد.
و همچنین یک روش معمول برای تشکیل مدار دایره ای شکل در اطراف الکترود میله ارت و متراکم و پر کردن آن با مواد الکترولیتی را می‌توان با این شکل مثال زد: سنگ نمک، ذغال سنگ و غیره.
این ترکیب کمک می‌کند تا از رطوبت موجود در خاک جلوگیری شود.
تصویر زیر را مشاهده کنید:
در برخی از موارد خاص که در آن حفظ رطوبت و مقاومت در برابر خاک دشوار است، الکترود زمین و چاه حفر شده که با ترکیبات شیمیایی هستند به حفظ رطوبت کمک می‌کند واز این طریق از تبخیر آن به فضای خارج جلوگیری می‌کند.
دمای خاک
دمای خاک نیز برروی مقاومت خاک تاثیر بسزایی دارد.
با کاهش درجه حرارت خاک مقاومت خاک افزایش می یابد.
در مناطق خاک یخ زده نیز مقاومت به طور قابل توجهی بالاتر است.
سیستم ارت چند نقطه ای
در بسیاری از موارد که در آن امکانات بزرگ وجود دارد، روش معمول استفاده از یک سیستم پایه چند نقطه ای است. در این نوع سیستم، یک پلتفورم ارت زیرزمینی (شبکه) ساخته شده است. این نوع پیکربندی، مسیرهای هدایت چندگانه را از تجهیزات متصل شده مختلف و ارت های مشترک ایجاد می کند.
مقاله مرتبط: میگر (megger) یا تستر عایقی چیست؟
نتیجه گیری
صرف نظر از نوع سیستم ارتینگ، عملکرد سیستم ارت بستگی به انواع و شرایط مختلفی دارد. بنابراین مهم است که سیستم های اتصال زمین به طور مداوم نظارت شود.
مهم است که مطالعات مربوط به شرایط خاک ارت و ارزش های مقاومتی خاک، و همچنین قبل از شروع کار، استانداردهای قابل اجرا سیستم اتصال زمین را مورد بررسی قرار دهیم. پویاترانس – پویا صنعت وفا – pooyatrans – psvafa.com
🔻هم بندی (bonding)
وصل الکتریکی هر ترکیبی از اجزای هادی، بدنه‌ها، قسمت‌های فلزی در دسترس، اجزای فلزی ساختمان‌ها، انواع لوله کشی‌ها، پوشش هادی و غیره به یکدیگر به منظور از بین بردن اختلاف پتانسیل احتمالی بین آنها در حالت عادی یا در صورت بروز اتصالی.
🔻نول (neutral)
در سیستم تکفاز سیم برگشت جریان که پتانسیل آن نسبت به زمین صفر است و در سیستم سه فاز نقطه گره ستاره را نول می‌گویند .
🔻زمین آرام: Quiet ground یا Clean earth :
استاندارد IEEE 100 زمین آرام را اینگونه تعریف می‌کند: شبکه زمین ویژه که از بخش های سیستم زمین قدرت system ground Power ایزوله می‌باشد و نویز الکترو مغناطیسی و ولتاژهای ناخواسته موجود در لحظات خطا یا عادی زمین روی آن اثر نمی‌کند و موجب اخلال در عملکرد مطلوب کامپیوتر نخواهد شد .
🌀سه ویژگی مهم یک سیستم زمین خوب
1- امپدانس الکتریکی بسیار پایین
Low Electrical Impedance
2-مقاومت مکانیکی بسیار بالا
High Mechanical Resistance
3- مقاومت بالا در برابر خوردگی
High Corrosion Resistance
برای اینکه سیستم ارت عملکرد رضایت بخشی داشته باشد باید مجموعه این سیستم مقاومت‌الکتریکی کمی نسبت به زمین داشته باشد و بتواند جریان‌های زیاد را به راحتی از خود عبور دهد.
🌀سیستم های متداول درشبکه برق ازنظرزمین
- سیستم TN (Terra Neutral) یا زمین شده که خود به دوبخش TN-C و TN-C-S تقسیم می‌شود.
- سیستم TT : دراین سیستم یک نقطه به زمین وصل بوده وبدنه دستگاهها درمحل کاربه زمین وصل میگردد.
- سیستم IT : نقطه خنثی نداشته وهیچ رابطه ای بین هادیهای برقداروزمین وجودندارد.گاها یکی ازفازهابایک امپدانس بزرگ به زمین وصل میگردد.
مشخصات چاه ارت
- ابعادصفحه مسی 2*500*1000 میلی‌متر و سیم مسی متصل به آن با سطح مقطع 50 میلیمترمربع که با جوش اکسیژن به صفحه وصل شود.
- ابعادصفحه فولاد گالوانیزه 3*500*1000 میلی‌متر و هادی اتصال به آن از فولاد گالوانیزه و سطح مقطع حداقل 100 میلی‌متر مربع بشکل مفتول باشد یا تسمه باابعاد30*3.5 که باجوش اکسیژن به صفحه متصل باشد.
– صفحه بشکل عمودی درزمین قرارگیرد.
– حداقل فاصله لبه صفحه اززمین کمتر از یک متر نباشد.
– صفحه درعمق همیشه مرطوب نصب شود.
– اطراف صفحه مخلوطی از نمک ، خاکه ذغال چوب و خاک نرم سرند شده به نسبت حجمی 1 و 4 و 35 پر شود سپس خاک سرند شده ریخته و آب افزوده و کوبیده شود.
– بجای صفحه از سیم چنبره‌ای با حداقل 5 حلقه نیزمی‌توان استفاده نمود.
تعاریف در سیستم ارت
- تجهیزات الکتریکی – مصالح و تجهیزاتی که برای تولید، تبدیل و یا مصرف انرژی الکتریکی به کار می‌روند از قبیل مولدها، موتورهای برق، ترانسفورماتورها، دستگاه‌های برقی، دستگاه‌های اندازه گیری، وسایل حفاظتی و مصالح الکتریکی.
- تاسیسات الکتریکی – هرنوع ترکیبی از وسایل و مصالح بهم پیوسته الکتریکی در محل یا فضای معین.
- مدار الکتریکی (مدار) – ترکیبی از وسایل و واسطه‌ها که جریان الکتریکی می‌تواند از آنها عبور نماید.
- قسمت برقدار – هرهادی که در شرایط عادی تحت ولتاژ الکتریکی باشد.
- بدنه هادی – قسمتی که به سادگی در دسترس بوده و در حالت عادی برقدار نمی‌باشد ولی ممکن است در اثر بروز نقصی در دستگاه برقدار شود.
- قسمت‌های بیگانه – قسمت هادی که جزیی از تاسیسات الکتریکی را تشکیل نداده باشد (نظیر اسکلت فلزی ساختمان‌ها، لوله‌های فلزی، گاز، آب و حرارت مرکزی و غیره).
- هادی حفاظتی – هادی‌هایی که از آن در اقدامات حفاظتی در برابر برق گرفتگی هنگام بروز اتصالی استفاده شده و بدنه‌های هادی را به قسمت‌های زیر وصل می‌نماید :
- بدنه‌های هادی دیگر
- قسمت‌های هادی بیگانه
- الکترود زمین
- هادی زمین شده یا قسمت برقدار زمین شده
- هادی خنثی – هادی‌ای که به نقطه خنثی وصل بوده و به منظور انتقال انرژی الکتریکی از آن استفاده شود.
- الکترود زمین – یک یا چند قطعه هادی که به منظور برقراری ارتباط الکتریکی سیستم یا جرم کلی زمین، در خاک مدفون شده باشد.
- الکترودهای زمین مستقل از نظر الکتریکی – الکترودهایی هستند که فواصل آنها از یکدیگر به قدری است که در صورت عبور حداکثر جریان ممکن از آنها ولتاژ الکترودهای دیگر به مقدار قابل ملاحظه ای تحت تاثیر قرار نگیرند.
- مقادیر اسمی (جریان،توان، سطح مقطع….)
الف – در مورد ابعاد و دیگر مشخصات مکانیکی، مقدار اسمی مشخص کننده کمیت معینی در حدود رواداریهای تعیین شده می‌باشد.
ب- در مورد کمیت‌هایی نظیر توان جریان ولتاژ و غیره که مقدار واقعی آنها بستگی به عوامل دیگری مانند تغییرات در مصرف افت ولتاژ و غیره دارد، مقدار اسمی کمیتی است که در اثر آن دما و تنش‌های مکانیکی یا الکترومغناطیسی در دستگاه مولد موتور یا وسایل مصرف کننده دیگر در شرایط متعارفی محیط کار از مقادیر مجاز مربوطه تجاوز نخواهد نمود. - جریان اتصال کوتاه – اضافه جریانی است که در اثر متصل شدن دو نقطه با پتانسیل‌های مختلف در موقع کار عادی از طریق امپدانسی بسیار کوچک بوجود آمده باشد.
- جریان اتصالی – جریانی است که در اثر خرابی عایق یا اتصالی بوجود آید.
- جریان اتصالی به زمین – جریان اتصالی است که به زمین جاری می‌شود.
- جریان احتمالی اتصال کوتاه – جریانی است که احتمال بروز آن در اثر اتصال کوتاه در یک نقطه یا روی ترمینال‌ها یا تاسیسات مورد نظر وجود دارد.
- جریان برق گرفتگی (جریانی که ازنظر پاتوفیزیولوژی خطرناک است).
جریانی است که از بدن انسان و حیوانات عبور نموده و مقدار آن به قدری باشد که آسیب بوجود آورد. - تجهیزات یا وسایل حفاظتی – تجهیزات و وسائلی است که هدف اولیه آنها قطع جریان مدار در صورت بروز اضافه جریان یا اتصال کوتاه یا اختلال در سیستم ایمنی آن می‌باشد (مانند انواع فیوزها،کلیدهای خودکار، کلیدهای جریان تفاضلی و غیره).
- ولتاژ تماس – ولتاژی که بین قطعاتی که درآن دردسترس باشند بوجود آید.
- قطعاتی که در آن واحد در دسترس می‌باشند – هادی‌ها با بدنه‌های هادی که در آن واحد توسط یک شخص قابل لمس باشد، قسمت‌های برقدار،بدنه‌های هادی، بیگانه، هادیهای حفاظتی و الکترودهای زمین قطعاتی هستند که در آن واحد ممکن است در دسترس باشد.
- دسترس – منطقه ایست که حدود آن از محل فعالیت عادی افراد قابل لمس باشد.
- مقاومت سیستم اتصال زمین – مقاومت معادلی است از مقاومت الکترود زمین و مقاومت هادیهای اتصال زمین نسبت به جرم کلی زمین.
