انواع سیستم ارت
هدف از اجرای ارت 1. اتصال به زمین حفاظتی 2. اتصال به زمین الکتریکی میباشد.در اتصال به زمین حفاظتی هدف ایمنی افراد در برابر نشتی جریان در دستگاه های الکتریکی هنگام کار کردن با آن دستگاه ها می باشد. و هدف از اتصال به زمین الکتریکی درست کار کردن دستگاه های االکتریکی میباشند و در این سیستم مرکز ترانسفورماتور ها و ژنراتور ها را به زمین متصل می کنند.
برای اجرای یک سیستم ارت مناسب ابتدا باید نوع سیستم نیرو را شناخته و مطابق آن سیستم یک ارت مناسب را طراحی و یا مورد استفاده قرار داد.
به طور کلی سیستم های نیرو به 3 دسته ی TN , TT , IT تقسیم می شود. که اجرای سیستم زمین در هر کدام از آن ها متفاوت است. در سیستم های نیروی بالا حرف اول از سمت چپ نشان دهنده ی نوع ارتباط سیستم نیرو با زمین است که T یک نقطه از سیستم مستقیم به زمین وصل میشود و I تمامی قسمت های برقدار سیستم نسبت به زمین عایق است یا یک نقطه از سیستم که از طریق امپدانسی که به به مقدار کافی بزرگ است , به زمین وصل می شود. و حرف دوم از چپ نشان دهنده ی نوع رابطه بدنه های هادی ها تاسیسات با زمین است. حروف بکار رفته در سیستم ها به شرح زیر است.
Tدوم : بدنه های هادی ها ازنظر الکتریکی به طور مستقیم و مستقل از اتصالات زمین سیستم نیرو به زمین وصل اند
N:بدنه هادی ها از نظر الکتریکی به طور مستقیم به نقطه ی زمین شده ی سیستم نیرو وصل می شوند.
در سیستم های نیروی TN حرف سومی بکار میرود که اگر S باشد بدنه ی هادی ها توسط یک هادی مجزای ارت در محل اولیه ی سیستم به نقطه ی خنثی یا نول وصل میشود (TN-S)ولی اگر C بکار رود هادی حفاظتی (ارت) با هادی نقطه خنثی (نول) با هم مشترک می باشند.(TN-C). به این معنی که نول و ارت در این سیستم از یک هادی استفاده می شود. هادی حفاظتی جداگانه PE و هادی مشترک حفاظتی-خنثی PEN نامیده می شود. این سیستم پرکاربردترین سیستم نیرو در حالت های عادی میباشد.
بیشتر بخوانید: برق صنعتی و مدارهای پرکاربرد آن
سیستم TT در مواردی خاص و با استفاده از کلید های جریان باقی مانده و تحت نظارت افراد متخصص مورد استفاده قرار میگیرد
سیستم IT فقط در صورت های خاص مورد استفاده قرار می گیرد زیرا وسایل حفاظتی مخصوصی دارد و فقط با اجازه و تحت نظارت اشخاص دارای صلاحیت مورد استفاده قرار میگیرد. در این سیستم به علت استفاده از امپدانس بزرگ سیستم لازم است در اولین اتصال کوتاهی که پیش میاید سبب قطع تغذیه ی مدار نشود. این سیستم بیشترین کاربرد را در بیمارستان ها و خطوط تولید به علت اینکه باید برق به صورت پیوسته وصل باشد مورد استفاده قرار میگیرد.
اجزای مورد نیاز برای اجرای سیستم زمین (ارت)
- هادی اتصال به زمین
- شینه یا ترمینال اصلی اتصال به زمین
- الکترود زمین (صفحه یا الکترود داخل چاه ارت)
- چاه ارت
حال به توضیح هریک میپردازیم
هادی اتصال به زمین ( سیم ارت اصلی )
هادی , سیم یا مفتول مسی اتصال به زمین آن قسمتی است که الکترود زمین را به ترمینال یا شینه ی اصلی متصل میکند. این هادی حتما باید از جنس مس باشد و استفاده از آلومینیوم ممنوع میباشد. این هادی باید در مقابل خوردگی , قطعی , زنگ زدگی فشار و کشش های شدید مقاوم بوده و از سطح مقطع مناسبی برخوردار باشد. و برای اطمینان از کارکرد درست سیستم, این مفتول مسی نباید سطح مقطعی کمتر از 25 میلی متر مربع داشته باشد.
شینه یا ترمینال اصلی اتصال به زمین ( شینه یا ترمینال اصلی ارت )
ترمینال اصلی ارت باید در محل های ورودی ساختمان , کارگاه ها , تاسیسات و یا تابلو اصلی ترانسفورماتور ها نصب شود. تا تمامی سیستم ها و هادی هایی که باید در این مکان ها هم بندی شوند ( مانند صاعقه گیر ها ) به ترمینال اصلی وصل شوند. تا در صورت بروز هرگونه مشکل مانند اتصال برق به لوله ها و تاسیسات ساختمان ها به برق یا صاعقه ها خطر برق گرفتگی یا خرابی تاسیسات بر طرف شود. این شینه یا ترمینال بسته به نوع استفاده و بزرگی تاسیسات میتواند متغیر باشد.
الکترود زمین
الکترود زمین آن قسمتی است که داخل چاه ارت قرار گرفته و در تماس مستقیم با زمین قرار دارد و اتصال الکتریکی با زمین را برقرار می کند. این الکترود می تواند به صورت 1. الکترود صفحه ای 2. الکترود های قائم 3. الکترود های افقی باشد. الکترود زمین اگر صفحه ی مسی باشد باید اتصالات هادی یا سیمی که به این صفحه است بسیار محکم باشد. معمولا این اتصال به وسیله ی کابل شو های مسی که به سر هادی ها پرس شده اند به سوراخ هایی که در صفحه ی مسی میباشد با پیچ و مهره محکم بسته میشود. یا در مواردی خاص از جوش مس نیز استفاده میشود. الکترود های زمین طبق استاندارد نظام مهندسی میبایست از جدول زیر تبعیت کند.
بیشتر بخوانید: راه اندازی الکتروموتور در صنعت
| جنس الکترود | شکل | قطر (mm) | سطح مقطع(mm2) | ضخامت(mm2) | ضخامت پوشش(µm) |
|---|---|---|---|---|---|
| فولاد دفن شده در داخل بتن (از نوع لخت, گالوانیزه عمقی داغ و یا فولاد زد زنگ) | سیم مفتولی یا میلگرد | 10 | - | - | - |
| تسمه | - | 75 | 3 | - | |
| فولاد گالوانیزه عمقی داغ | تسمه لبه گرد | - | 90 | 3 | 63 |
| میله یا مقطع گزد نصب شده بصورت عمودی | 16 | - | - | 45 | |
| لوله گالوانیزه | 25 | - | 2 | 45 | |
| سیم لخت چند مفتولی مدفون در بتن | - | 70 | - | - | |
| سیم لخا مفتولی تصب شده افقی | 10 | - | - | 45 | |
| فولاد یا روکش مس | میله یا مقطع گرد نصب شده بصورت عمودی | 15 | - | - | 2000 |
| فولاد یا روکش مس عجین شده | میله با مقطع گرد نصب شده به صورت عمودی | 14 | - | - | 250 |
| تسمه نصب شده به صورت افقی | - | 90 | 3 | 70 | |
| فولاد ضد زنگ | تسمه | - | 90 | 3 | - |
| میله یا مقطع گرد نصب شده بصورت عمودی | 16 | - | - | - | |
| سیم لخت مفتولی نصب شده به صورت افقی | 10 | - | - | - | |
| لوله | 25 | - | 2 | - | |
| مس | تسمه | - | 50 | 2 | - |
| سیم لخت مفتولی نصب شده به صورت افقی | - | 25 | - | - | |
| میله یا مقطع گرد نصب شده بصورت عمودی | 12 | - | - | - | |
| سیم لخت چند مفتولی (حداقل قطر هر مفتول 7/1 میلیمتر) | 25 | - | - | ||
| صفحه مسی | - | - | 2 | - | |
| لوله | 20 | - | 2 | - |
چاه ارت
اگر قصد ما برای اتصال الکترود زمین الکترود صفحه ای باشد ما ملزم به حفر چاه ارت هستیم. عمق این چاه باید به قدری باشد که نم طبیعی زمین از آن منطقه شروع شود و این نم طبیعی در آن عمق دائمی باشد. علاوه بر استفاده از صفحه ی مسی میتوانیم از سیم لخت چند مفتولی مسی که صورت حلقه ای در ته چاه قرار میگیرد نیز استفاده کرد. موردی که بیشتر برای استفاده در چاه ارت مورد استفاده قرار میگیرد سیم لخت مسی چند مفتولی می باشد. به دلیل یک پارچگی و نداشتن اتصال بین صفحه و هادی بسیار مطمئن تر میباشد و به این ترتیب که 5 حلقه مارپیچ به قطر هر حلقه 50 سانتی متر در چاه قرار داده و بقیه ی مفتول به صورت یکپارچه از چاه تا سر شینه اصلی برده میشود.
در چاه ارت برای پایین آوردن مقاومت کلی زمین از موادی مانند بنتونیت استفاده میشود و تا ارتفاعی مناسب پر شده و بقیه چاه را با استفاده از خاک رس و خاک سرند شده ای که از کندن چاه حاصل شده است پر میکنیم. برای اینکه مقاومت چاه ارت مناسب بماند معمولا لوله ای غیر فلزی در چاه قرار میدهند و در تمامی اطراف آن سوراخ هایی ایجاد میکنند و با با سنگ ریزه آن را پر کرده و با ریختن آب در آن لوله چاه را همیشه مرطوب نگه میدارند. هر چند وقت یکبار مقاومت چاه را می سنجند تا از مقاومت مناسب چاه ارت اطمینان حاصل شود و اگر این چاه دیگر مقاومت مناسبی نداشت اقدام به ترمیم آن کنند.
بیشتر بخوانید: تابلو برق از صفر تا صد
اندازه گیری مقاومت چاه ارت
مقاومت چاه ارت حفاظتی می بایست به صورتی باشد که اگر نشتی جریانی در دستگاه های الکتریکی ایجاد شود به جای عبور جریان از بدن افراد و برق گرفتگی این جریان از هادی ارت عبور کند . زیرا جریان از هادی ای عبور میکند که دارای مقاومت کمتری باشد. پس اگر مقاومت چاه ارت از مقاومت بدن کمتر باشد جریان بجای عبور از بدن و برق گرفتگی از هادی ارت عبور کرده و در زمین چاه ارت تخلیه خواهد شد. مقاومت بدن افراد بسته به شرایطی که دارند سالم یا ناسالم بودن از 100 اهم تا کمتر از 5 اهم متغیر است . پس برای مقاومت چاه ارت باید مقداری زیر 5 اهم را در نظر گرفت. پس از احداث چاه ارت برای تحویل آن به کارفرما آن را تست می کنند تا مقاومتی کمتر از 5 اهم داشته باشد. برای تست چاه ارت از ارت تستر یا تستر زمین یا ارت سنج استفاده میشود که یک دستگاه با سه پراب و دو میله میباشد. این میله ها را در فاصله های مختلفی در زمین میکوبند 5 متر و 10 متر از چاه ارت و آن سه پراب را یکی به هادی اتصال به زمین و آن دوی دیگر را به میله ها وصل کرده و با تنظیم کردن دستگاه بر روی مقاومت میتوان مقاومت زمین را مشاهده کرد.
سیستم ارت الکترونیکی و چاه ارت
برای اجرای ارت معمول ترین روش استفاده از چاه ارت میباشد ولی در برخی از مکان ها که امکان حفر چاه ارت مناسب وجود ندارد یا دلایل مختلف دیگر به جای استفاده از چاه ارت , از دستگاه های ارت الکترونیکی استفاده میکنند. سیم هایی که در ارت های الکترونیکی استفاده میشود به مراتب دارای سطح مقطع کمتری می باشد و به دلیل الکترونیکی بودن سیستم سرعت قطع فیوز سریع تری دارد , ولی این سیستم دارای محدودیت های ولتاژی و جریانی که دارد در قسمت های کوچکی مانند ساختمان ها و تاسیسات کوچک استفاده میشود. ولی برخی به علت نداشتن اطمینان به دستگاه های الکترونیکی استفاده از چاه ارت بسیار مرسوم تر است و این سیستم الکترونیکی هنوز جای خود را در بازار به صورت کامل پیدا نکرده اند.
امیر سلطانی
مطلب بسیار خوبی بود... ممنون
پاسخ
مهدی ادیبان
خیلی خلاصه و مفید..... با تشکر
پاسخ