سيستم زمين يا گراندينگ GROUNDING يا ارتينگ EARTHING
💢سيستم زمين يا گراندينگ GROUNDING يا ارتينگ EARTHING عبارت است از اتصال الکتريکي ( با سيم ) تجهيزاتي که:
◀️با برق کار ميکنند و بدنه فلزي دارند.
◀️با برق کار نميکنند ولي بدنه فلزي و هادي دارند.
💢براي کاربردهاي خاص جهت :
◀️تامين حفاظت جاني انسانها
◀️عملکرد مناسب دستگاهها
◀️ کنترل نويز
الکترود زمين (Earth electrode)
🔻سازه های فلزی مدفون درخاک که میتوانند مسير جريانهای سرگردان زمين را تسهيل يا گراديان پتانسيل زمين ناشی از اين جريانها را تغيير دهند الکترود زمين می گويند.
🔻اين الکترودها میتوانند شامل موارد ذيل باشند:
- لوله آب فلزی مدفون
- شبکههای فلزی ساختمان که بطور موثر در زمين قرار گرفته است
- ميلگردهای داخل بتن
- شبکههای مسی موسوم به رينگ زمين
- يکی از موثرترين الکترودهای زمين يک رينگ يا شبکه فلزی است که به اسکلت ساختمان در فواصل مناسب متصل گرديده 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 بندي (bonding)
وصل الکتريکي هر ترکيبي از اجزاي هادي، بدنهها، قسمتهاي فلزي در دسترس، اجزاي فلزي ساختمانها، انواع لوله کشيها، پوشش هادي و غيره به يکديگر به منظور از بين بردن اختلاف پتانسيل احتمالي بين آنها در حالت عادي يا در صورت بروز اتصالي.
🔻نول (neutral)
در سيستم تکفاز سيم برگشت جريان که پتانسيل آن نسبت به زمين صفر است و در سيستم سه فاز نقطه گره ستاره را نول میگويند .
🔻زمين آرام: Quiet ground يا Clean earth :
استاندارد IEEE 100 زمين آرام را اينگونه تعريف میکند: شبکه زمين ويژه که از بخش های سيستم زمين قدرت system ground Power ايزوله میباشد و نويز الکترو مغناطيسی و ولتاژهای ناخواسته موجود در لحظات خطا يا عادی زمين روی آن اثر نمیکند و موجب اخلال در عملکرد مطلوب کامپيوتر نخواهد شد .
🌀سه ويژگي مهم يک سيستم زمين خوب
1- امپدانس الکتريکي بسيار پایين
Low Electrical Impedance
2-مقاومت مکانيکي بسيار بالا
High Mechanical Resistance
3- مقاومت بالا در برابر خوردگي
High Corrosion Resistance
براي اينکه سيستم ارت عملکرد رضايت بخشي داشته باشد بايد مجموعه اين سيستم مقاومتالکتريکي کمي نسبت به زمين داشته باشد و بتواند جريانهاي زياد را به راحتي از خود عبور دهد.
🌀سيستم هاي متداول درشبكه برق ازنظرزمين
- سيستم TN (Terra Neutral) يا زمين شده كه خود به دوبخش TN-C و TN-C-S تقسيم ميشود.
- سيستم TT : دراين سيستم يك نقطه به زمين وصل بوده وبدنه دستگاهها درمحل كاربه زمين وصل ميگردد.
- سيستم IT : نقطه خنثي نداشته وهيچ رابطه اي بين هاديهاي برقداروزمين وجودندارد.گاها يكي ازفازهابايك امپدانس بزرگ به زمين وصل ميگردد.
مشخصات چاه ارت
- ابعادصفحه مسي 2*500*1000 ميليمتر و سيم مسي متصل به آن با سطح مقطع 50 ميليمترمربع كه با جوش اكسيژن به صفحه وصل شود.
- ابعادصفحه فولاد گالوانيزه 3*500*1000 ميليمتر و هادي اتصال به آن از فولاد گالوانيزه و سطح مقطع حداقل 100 ميليمتر مربع بشكل مفتول باشد يا تسمه باابعاد30*3.5 كه باجوش اكسيژن به صفحه متصل باشد.
– صفحه بشكل عمودي درزمين قرارگيرد.
– حداقل فاصله لبه صفحه اززمين كمتر از يك متر نباشد.
– صفحه درعمق هميشه مرطوب نصب شود.
– اطراف صفحه مخلوطي از نمك ، خاكه ذغال چوب و خاك نرم سرند شده به نسبت حجمي 1 و 4 و 35 پر شود سپس خاك سرند شده ريخته و آب افزوده و كوبيده شود.
– بجاي صفحه از سيم چنبرهاي با حداقل 5 حلقه نيزميتوان استفاده نمود.
تعاریف در سیستم ارت
- تجهيزات الكتريكي – مصالح و تجهيزاتي كه براي توليد، تبديل و يا مصرف انرژي الكتريكي به كار ميروند از قبيل مولدها، موتورهاي برق، ترانسفورماتورها، دستگاههاي برقي، دستگاههاي اندازه گيري، وسايل حفاظتي و مصالح الكتريكي.
- تاسيسات الكتريكي – هرنوع تركيبي از وسايل و مصالح بهم پيوسته الكتريكي در محل يا فضاي معين.
- مدار الكتريكي (مدار) – تركيبي از وسايل و واسطهها كه جريان الكتريكي ميتواند از آنها عبور نمايد.
- قسمت برقدار – هرهادي كه در شرايط عادي تحت ولتاژ الكتريكي باشد.
- بدنه هادي – قسمتي كه به سادگي در دسترس بوده و در حالت عادي برقدار نميباشد ولي ممكن است در اثر بروز نقصي در دستگاه برقدار شود.
- قسمتهاي بيگانه – قسمت هادي كه جزيي از تاسيسات الكتريكي را تشكيل نداده باشد (نظير اسكلت فلزي ساختمانها، لولههاي فلزي، گاز، آب و حرارت مركزي و غيره).
- هادي حفاظتي – هاديهايي كه از آن در اقدامات حفاظتي در برابر برق گرفتگي هنگام بروز اتصالي استفاده شده و بدنههاي هادي را به قسمتهاي زير وصل مينمايد :
- بدنههاي هادي ديگر
- قسمتهاي هادي بيگانه
- الكترود زمين
- هادي زمين شده يا قسمت برقدار زمين شده
- هادي خنثي – هادياي كه به نقطه خنثي وصل بوده و به منظور انتقال انرژي الكتريكي از آن استفاده شود.
- الكترود زمين – يك يا چند قطعه هادي كه به منظور برقراري ارتباط الكتريكي سيستم يا جرم كلي زمين، در خاك مدفون شده باشد.
- الكترودهاي زمين مستقل از نظر الكتريكي – الكترودهايي هستند كه فواصل آنها از يكديگر به قدري است كه در صورت عبور حداكثر جريان ممكن از آنها ولتاژ الكترودهاي ديگر به مقدار قابل ملاحظه اي تحت تاثير قرار نگيرند.
- مقادير اسمي (جريان،توان، سطح مقطع….)
الف – در مورد ابعاد و ديگر مشخصات مكانيكي، مقدار اسمي مشخص كننده كميت معيني در حدود رواداريهاي تعيين شده ميباشد.
ب- در مورد كميتهايي نظير توان جريان ولتاژ و غيره كه مقدار واقعي آنها بستگي به عوامل ديگري مانند تغييرات در مصرف افت ولتاژ و غيره دارد، مقدار اسمي كميتي است كه در اثر آن دما و تنشهاي مكانيكي يا الكترومغناطيسي در دستگاه مولد موتور يا وسايل مصرف كننده ديگر در شرايط متعارفي محيط كار از مقادير مجاز مربوطه تجاوز نخواهد نمود. - جريان اتصال كوتاه – اضافه جرياني است كه در اثر متصل شدن دو نقطه با پتانسيلهاي مختلف در موقع كار عادي از طريق امپدانسي بسيار كوچك بوجود آمده باشد.
- جريان اتصالي – جرياني است كه در اثر خرابي عايق يا اتصالي بوجود آيد.
- جريان اتصالي به زمين – جريان اتصالي است كه به زمين جاري ميشود.
- جريان احتمالي اتصال كوتاه – جرياني است كه احتمال بروز آن در اثر اتصال كوتاه در يك نقطه يا روي ترمينالها يا تاسيسات مورد نظر وجود دارد.
- جريان برق گرفتگي (جرياني كه ازنظر پاتوفيزيولوژي خطرناك است).
جرياني است كه از بدن انسان و حيوانات عبور نموده و مقدار آن به قدري باشد كه آسيب بوجود آورد. - تجهيزات يا وسايل حفاظتي – تجهيزات و وسائلي است كه هدف اوليه آنها قطع جريان مدار در صورت بروز اضافه جريان يا اتصال كوتاه يا اختلال در سيستم ايمني آن ميباشد (مانند انواع فيوزها،كليدهاي خودكار، كليدهاي جريان تفاضلي و غيره).
- ولتاژ تماس – ولتاژي كه بين قطعاتي كه درآن دردسترس باشند بوجود آيد.
- قطعاتي كه در آن واحد در دسترس ميباشند – هاديها با بدنههاي هادي كه در آن واحد توسط يك شخص قابل لمس باشد، قسمتهاي برقدار،بدنههاي هادي، بيگانه، هاديهاي حفاظتي و الكترودهاي زمين قطعاتي هستند كه در آن واحد ممكن است در دسترس باشد.
- دسترس – منطقه ايست كه حدود آن از محل فعاليت عادي افراد قابل لمس باشد.
- مقاومت سيستم اتصال زمين – مقاومت معادلي است از مقاومت الكترود زمين و مقاومت هاديهاي اتصال زمين نسبت به جرم كلي زمين.