سیستم اتصال به زمین
Earthing System
ارتینگ که با نام گراندینگ (Grounding) و سیستم اتصال زمین هم شناخته میشود، یک سیستم ایمنی در تاسیسات الکتریکی است که برای محافظت از افراد و تجهیزات در برابر خطرات ناشی از جریانهای اضافی و نشت برق طراحی شده است.
سیستم ارتینگ چیست ؟
وصل کردن هرگونه جریان الکتریکی به زمین ، برای جلوگیری از نشتی جریان الکتریکی و بروز مدارات الکتریکی و برق گرفتگی ، با وصل کردن سیم ارت تمام دستگاه های برقی ازقبیل صنعتی , مخابراتی و یا خانگی به زمین .
وظیفه اصلی این سیستم، هدایت جریانهای الکتریکی ناخواسته به زمین است. به این ترتیب، در صورت بروز هرگونه اتصالی یا خطا در سیستم، جریان برق از طریق سیم ارت به زمین منتقل میشود و از شوک الکتریکی یا آسیب دیدن دستگاهها جلوگیری میکند. سیستم ارت در ساختمانها و تاسیسات صنعتی مدرن یک استاندارد ایمنی ضروری محسوب میشود.
اهمیت ارتینگ
* حفاظت از جان افراد: مهمترین وظیفه سیستم ارتینگ، جلوگیری از برقگرفتگی است. در صورتی که به هر دلیلی (مانند اتصالی یا خرابی عایق) سیم فاز به بدنه فلزی یک دستگاه متصل شود، بدنهی آن برقدار میشود. در این شرایط، سیستم ارتینگ جریان برق را به جای عبور از بدن انسان، از طریق سیم ارت به زمین منتقل میکند و باعث قطع سریع جریان توسط فیوز یا کلید محافظ جان میشود.
* حفاظت از تجهیزات: وسایل الکتریکی و الکترونیکی حساس (مانند کامپیوترها و سرورها) در برابر نوسانات ولتاژ و تخلیه بارهای الکترواستاتیکی بسیار آسیبپذیر هستند. سیستم ارتینگ با تخلیه این بارهای اضافی، از سوختن یا آسیب دیدن قطعات داخلی تجهیزات جلوگیری میکند.
* حفاظت در برابر آتشسوزی: در نبود سیستم ارت، جریانهای نشتی میتوانند باعث داغ شدن سیمها و تجهیزات شده و در نهایت منجر به آتشسوزی شوند. ارتینگ با هدایت این جریانها به زمین، از بروز چنین خطراتی جلوگیری میکند.
تفاوت ارت با نول
گرچه هر دو سیم ارت و نول در حالت عادی پتانسیل صفر دارند، اما عملکرد آنها کاملاً متفاوت است:
سیم نول (Neutral): بخشی از مدار اصلی است که برای تکمیل مسیر بازگشت جریان به منبع تغذیه (مثلاً ترانسفورماتور) استفاده میشود. در واقع، جریان الکتریکی به طور طبیعی از طریق این سیم در حال عبور است.
سیم ارت (Earth): این سیم یک مسیر ایمنی است. در حالت عادی هیچ جریانی از آن عبور نمیکند و تنها در صورت بروز خطا (مثل اتصال سیم فاز به بدنه فلزی یک دستگاه)، جریان را به زمین منتقل میکند تا از برقگرفتگی جلوگیری شود. به همین دلیل، هرگز نباید از سیم ارت به جای سیم نول استفاده کرد.
اجزای اصلی سیستم ارتینگ
یک سیستم ارتینگ از اجزای مختلفی تشکیل شده که با هم یک مسیر با مقاومت کم را برای جریان الکتریکی به سمت زمین ایجاد میکنند:
* الکترود زمین (Ground Electrode): این بخش، که معمولاً شامل یک میله مسی (میله راد) یا صفحه مسی است، در عمق زمین قرار داده میشود تا تماس مستقیم با خاک داشته باشد.
* هادی اتصال زمین: یک سیم مسی با قطر مناسب که تجهیزات الکتریکی را به الکترود زمین متصل میکند.
* بنتونیت (Bentonite): یک ماده کاهنده مقاومت خاک که اطراف الکترود ریخته میشود تا رسانایی زمین را افزایش داده و به هدایت بهتر جریان کمک کند.
* ارت باکس : جعبه تست ارت ، جعبهای که محل اتصال سیمها است و دریچه بازدید ارتینگ که امکان اندازهگیری مقاومت سیستم ارت را فراهم میکند.
این دریچهها که به صورت جعبههای پلاستیکی یا بتنی کوچک در محل اتصال سیم ارت به الکترود زمین نصب میشوند، و دو وظیفه اصلی دارند:
* بازدید و تست: این دریچهها امکان دسترسی آسان به نقطه اتصال را برای بازرسیهای دورهای فراهم میکنند.
* اندازهگیری مقاومت: از طریق این دریچه میتوان با استفاده از دستگاه ارتسنج، مقاومت زمین را به صورت دورهای اندازهگیری کرد تا از عملکرد صحیح و استاندارد سیستم ارتینگ اطمینان حاصل شود.
انواع الکترودهای ارتینگ
در هر دو روش عمقی و سطحی، از الکترودهای مختلفی استفاده میشود :
* الکترود میلهای (میله ارت): یک میله مسی با طول مشخص که به صورت عمودی با میله کوب در زمین کوبیده میشود.
* الکترود صفحهای (صفحه مسی): یک صفحه مسی با ابعاد مشخص که به صورت افقی یا عمودی در عمق خاک (چاه) قرار میگیرد.
روشهای اصلی اجرای ارتینگ
* روش عمقی
چاه ارت : در این روش، با حفر یک چاه به عمق مناسب (حداقل ۳ متر) به لایههای مرطوب خاک میرسند. در این چاه، الکترودهای مسی به همراه مواد کاهنده مقاومت خاک (مانند بنتونیت) قرار داده میشوند.
مزایا: مقاومت پایین و پایداری بالا در برابر تغییرات فصلی.
معایب: پرهزینه و زمانبر بودن حفر چاه در مناطق سنگی.
* روش سطحی
ارتینگ میله ای : این روش برای زمینهایی مناسب است که امکان حفر چاه عمیق وجود ندارد. در این حالت، الکترودها به صورت افقی و در عمق کم (حداقل ۸۰ سانتیمتر) در شیارهای حفر شده در سطح زمین قرار میگیرند.
مزایا: مناسب برای مناطق سنگی و کمهزینه.
معایب: مقاومت بالاتر نسبت به روش عمقی و تأثیرپذیری بیشتر از تغییرات فصلی.
مقایسه چاه ارت و ارتینگ میلهای
در انتخاب سیستم اتصال به زمین، شناخت تفاوتهای چاه ارت و ارتینگ میلهای ضروری است:
روش و اجزا: چاه ارت با حفر یک چاه عمیق و قرار دادن صفحه مسی یا الکترود در انتهای آن ایجاد میشود، در حالی که ارتینگ میلهای شامل کوبیدن یک یا چند میله مسی و یا فولادی با روکش مس در خاک است.
مقاومت: به دلیل عمق بیشتر و دسترسی به لایههای مرطوب خاک، چاه ارت معمولاً مقاومت کمتری دارد و کیفیت بهتری ارائه میدهد. مقاومت ارتینگ میلهای به شرایط خاک محلی بستگی دارد.
هزینه و فضا: هزینه و فضای مورد نیاز برای چاه ارت به دلیل حفر چاه و تجهیزات، بیشتر است. ارتینگ میلهای هزینه کمتری دارد و فضای کمی را اشغال میکند، به همین دلیل برای مکانهای کوچک مناسبتر است.
نگهداری: چاه ارت به نگهداری منظم (مانند اضافه کردن آب) نیاز دارد تا مقاومت آن در طول زمان ثابت بماند، اما ارتینگ میلهای به نگهداری کمتری نیاز دارد.
انتخاب نوع ارتینگ
انتخاب بین این دو روش به چند عامل کلیدی بستگی دارد:
مقاومت خاک: در مناطق با خاک خشک یا صخرهای، دستیابی به مقاومت مطلوب با کوبیدن میلههای ارت بسیار دشوار است. در چنین شرایطی، حفر چاه و رسیدن به لایههای مرطوب و رسانای خاک، نتایج بهتری را تضمین میکند.
استانداردها: در برخی از پروژهها، مانند مراکز داده، بیمارستانها، و دکلهای مخابراتی، به دلیل اهمیت بالای ایمنی و پایداری سیستم، دستیابی به مقاومتهای بسیار پایین (کمتر از ۲ اهم) ضروری است که این امر اغلب با استفاده از چاه ارت عمیق ممکن میشود.
اندازهگیری دوره ای سیستم ارتینگ و بررس عملکرد
استانداردهای بینالمللی و ملی، بازرسی و اندازهگیری دورهای سیستم ارتینگ را برای حفظ ایمنی تاسیسات الزامی میدانند. این بازرسیها معمولاً به این صورت انجام میشوند:
* بازرسی اولیه: پس از نصب و قبل از راهاندازی سیستم، یک بازرسی کامل برای اطمینان از صحت نصب و مقاومت مجاز انجام میشود.
* بازرسی دورهای منظم: در شرایط عادی و محیطهای معمولی، توصیه میشود که حداقل سالانه یک بار مقاومت زمین اندازهگیری شود.
* بازرسی دورهای در شرایط خاص: در محیطهای خورنده یا با شرایط آب و هوایی سخت (مانند مناطق ساحلی یا صنعتی)، این بازرسیها باید به صورت هر شش ماه یک بار یا حتی کوتاهتر انجام شوند.
مقاومت مجاز ارتینگ در انواع ساختمان
روشهای سنجش مقاومت خاک
مهمترین قدم برای انتخاب نوع سیستم ارتینگ (چاه ارت یا ارتینگ میلهای)، اندازهگیری مقاومت الکتریکی خاک در محل پروژه است. این کار با استفاده از دستگاهی به نام ارت سنج (Earth Tester) انجام میشود.
نحوه اندازهگیری مقاومت زمین با دستگاه ارت سنج
اندازهگیری مقاومت سیستم ارتینگ یک فرآیند فنی و دقیق است که با استفاده از دستگاه ارت سنج (Earth Tester) انجام میشود. برای این کار معمولاً از روش سهنقطهای یا ونر (Wenner) استفاده میشود.
* مراحل اندازهگیری:
– اتصال دستگاه: سه میله یا پراب فلزی به زمین کوبیده میشوند. این پرابها به صورت خطی و با فاصله مساوی از یکدیگر قرار میگیرند.
– اتصال به سیستم: دستگاه ارت سنج به این سه پراب و همچنین به سیستم ارتینگی که میخواهید مقاومت آن را اندازه بگیرید، متصل میشود.
* تزریق جریان: دستگاه یک جریان الکتریکی کوچک را به زمین تزریق میکند.
* محاسبه مقاومت: دستگاه با اندازهگیری ولتاژ و جریان، مقاومت سیستم ارتینگ را بر اساس قانون اهم محاسبه کرده و روی صفحه نمایش خود نشان میدهد.
* تفسیر نتایج:
– مقاومت پایین: اگر مقاومت خاک کم باشد (مثلاً کمتر از ۱۰ اهم)، نشاندهنده رسانایی بالای خاک است و میتوان از ارتینگ میلهای استفاده کرد.
– مقاومت بالا: اگر مقاومت خاک زیاد باشد، نشاندهنده خشکی یا سنگی بودن خاک است و برای دستیابی به مقاومت مطلوب، باید از چاه ارت استفاده کرد.
روشهای کاهش مقاومت ارتینگ
افزایش سطح تماس: هرچه سطح الکترود ارت با خاک بیشتر باشد، مقاومت کاهش مییابد. برای این کار میتوان از صفحه مسی به جای میله استفاده کرد، یا تعداد میلههای ارت را افزایش داد و آنها را به صورت موازی به هم متصل کرد.
افزایش عمق نصب: با کوبیدن میله یا حفر چاه عمیقتر، میتوان به لایههای مرطوبتر و رساناتر خاک رسید که مقاومت کمتری دارند.
استفاده از مواد شیمیایی (کاهنده): مواد کاهنده مقاومت مانند بنتونیت، نمک یا سایر ترکیبات شیمیایی، با جذب رطوبت و افزایش رسانایی خاک اطراف الکترود، مقاومت سیستم را به شکل مؤثری کاهش میدهند. این مواد به صورت دوغاب در اطراف الکترود ریخته میشوند.
مجری و پیمانکاران اجرای سیستم ارتینگ
در حال شناسایی
هزینه سیستم ارتینگ
در حال ویرایش
موضوعات مرتبط
* دز حال ویرایش