بنام تک ستاره آسمان هستی
سیستم ارت و ارت سنجی
مقدمه
هدف از گرد آوری این مجموعه درک عمیق تر مفاهیم مربوط به سیستم های زمین و آشنائی با روش اندازه گیری مقاومت الکتریکی زمین است. گر چه در گذشته با بی توجه با آن برخورد می شده ولی در حجم عظیم پروژه های صنعتی و پیشرفت فن آوری، جایگاه خودرا پیدا کرده.
بین سالهای 1880 تا 1892 خطوط انتقال و توزیع برق بدون اینکه نقطه نول زمین شده داشته باشند احداث می شدند و تجهیزات ارت نمی شدند و اساسآ مفهومی به نام ارت وجود نداشت.
به خاطر حفظ پایداری شبکه برق و مسائل دیگر، در سال 1927 به بعد اتصال نول به زمین اجباری شد.
وضعیت ارت به صورت زیر قابل بیان است : اتصال فاز به زمین میتواند فیوز را سوزانده و مدار و تجهیزات را محا فظت کند. اتصال نول به زمین خطری برای شبکه و تجهیزات ندارد. اتصال بدن انسان به یک فاز( تنها) بسیار خطرناک است.
لازم است قوانین مربوط به چاه ارت برای تمامی منازل، مغازه ها، واحدهای صنعتی و بطور کلی هرگونه متقاضی (بدون درنظر گرفتن متراژ و تعداد طبقات) انجام شود.
تعریف سیستم زمین
زمین کردن الکتریکی
زمین کردن یک نقطه از مدار الکتریکی به معنی اتصال آن به هادی
حفاظتی است.
سیستم زمین یا گراندینگ GROUNDING یا ارتینگ EARTHING عبارت است از اتصال الکتریکی ( با سیم ) تجهیزاتی که:
– با برق کار می کنند و بدنه فلزی دارند
– با برق کار نمی کنند ولی بدنه فلزی و هادی دارند
– حتی در بعضی موارد و در کاربردهای خاص با برق کار نمی کنند و بدنه فلزی هم ندارند و عایق هستند .
الکترود زمین
عبارت است از یک قطعه جسم هادی که در زمین قرار داده
می شود .
دلایل استفاده از ارت
تامین حفاظت جانی انسانها
عملکرد مناسب دستگاهها
کنترل نویز
در صورت عدم نصب ارت مناسب خطرات انسانی: بسیار زیاد آسیب به تجهیزات و شبکه برق: زیاد در صورت نصب سیستم ارت مناسب خطرات انسانی: کمتر آسیب به تجهیزات و شبکه برق: کمتر به عبارتی در حالتی که سیستم ارت نصب شده باشد سه مسیر جهت عبور جریان خطا و برگشت به منبع دارد و سهم کمی از جریان خطا ممکن است از بدن شخصی که با دست دستگاه را لمس میکند عبور کند خصوصا اگر مقاومت زمین دستگاه نیز خیلی کم باشد .
انواع زمین کردن
زمین کردن به طور کلی به دو بخش تقسیم می شود:
۱- زمین کردن الکتریکی یا زمین کردن نوترال یا نول کردن یا گراندینگ سیستم Ground System
الف : کاهش تنش الکتریکی ناشی از اثرات کلیدزنی و صاعقه ب: کنترل جریان اتصالی در حد قابل قبول ج: کاهش عدم تعادل ولتاژ د: محدود کردن ولتاژ نقطه نول
ادامه
2- زمین حفاظتی یا ایمنی Safety Ground
از این نوع سیستم حفاظتی در ایجاد ایمنی برای افرادی که بنا به وظیفه شغلی در تماس با تجهیزات سیستم های الکتریکی و نیز برای افراد جامعه که مصرف کننده نهایی انرژی برق میباشند استفاده میشود.
هدف دیگر از این نوع سیستم زمین ، محدود کردن خطر آتش سوزی از راه قطع سریع مدار معیوب به کمک وصل بدنه های فلزی به هادی خنثی یا زمین است.
گراند تجهیزات
عبارت است از اتصال تمام قسمتهای فلزی یک دستگاه که به زمین در حالت عادی جریانی از آنها عبور نمی کند .
مثل اتصال بدنه لوازم برقی ،موتورها و غیره به زمین این نوع سیستم از معمول ترین و اصلی ترین نوع گراند است.
به این ترتیب در حالت عادی سیم گراند نقشی ندارد و جریانی از آن عبور نمی کند.
ولی در حالتی که بنا به دلایلی مثلآ خراب شدن پوشش و عایق، سیم فاز به بدنه فلزی دستگاه بخورد (اتصالی کند) این امر باعث قطع سریع فیوزی که این دستگاه از آن تغذیه میکند خواهد شد و لذا پیش از وقوع هر خطری دستگاه معیوب بدون برق میشود و از کار می افتد.
گراند صاعقه گیر(برق گیر)
ایجاد یک مسیر ایمن و غیر مخرب برای عبور جریان ناشی از صاعقه که مستقیمآ روی ساختمان یا تجهیزات فلزی در محوطه تخلیه میشود را از بام تا زمین گراند صاعقه گیر گویند.
در صورتی که صاعقه به طور مستقیم به ساختمان یا تجهیزات فلزی روی بام یا کنار ساختمان برخورد کند و ساختمان سیستم گراند برق گیر نداشته باشد و یا درست طراحی و اجرا نشده باشد جریان صاعقه به جای عبور از مسیر امن گراند از طریق دیگر تجهیزات فلزی مثل مخزن آب ،آنتن ،دود کش ،ناودان، راه پله فلزی و غیره به زمین میرسد و این تخلیه جریان که در بعضی اوقات در حد کیلوآمپر است میتواند خطرات زیادی را برای افراد و تجهیزات داشته باشد.
گراند بارهای ساکن
الکتریسیته ساکن در صنایع معمولاً درموارد ذیل تولید می گردند:
1-عبور مواد پودر شده از روی نقاله های بادی
2-چرخش تسمه ها و کمربندهای انتقال قدرت غیر هادی
3-جاری شدن هوا، گاز یا بخار مواد، از مجراها و دریچه ها.
4-بدن انسان، در محیط های خشک و کم رطوبت بر اثر تماس کفش با کف ساختمانها، بار ساکن تا چند هزار ولت تولید
می کند.
روشهای کنترل بارهای ساکن به شرح ذیل می باشند
1.هم بندی و زمین کردن
2.کنترل رطوبت
3.یونیزاسیون
4.اجرای کف های هادی
5.تمهیدات مخصوص نصب و نگهداری.
از ترکیب روشهای بالا نیز در مواردی جهت کنترل موثرتر می توان استفاده نمود
چرا نباید از فونداسیون ها به جای چاه ارت استفاده کرد؟
بـه علت اینکه فوندانسیون ها از جنس ماسه هستند و ماسه در واقع یک نوع سرامیک است. بـنـــابـــرایـــن نــیــمـــه هـــادی بـــوده و مـــانــنـــد تــمـــام نیمه هادی ها دارای الکترون های آزاد محدود اسـت. بـنـابـرایـن فـونـدانـسـیـون هـا فـقط تا حدی می تواند دارای مقاومت پایین باشد و از ولتاژ 70 به بالا شدیدا مقاومتشان بالا رفته و دیگر جریانی را به زمین عبور نمی دهند
مقاومت ویژه زمین
مـقــاومــت بـیـن الـکـتـرود و زمـیـن بـسـتـگـی بـه مقاومت ویژه زمین دارد که خود بسته به جنس زمـیـــن و مــیـــزان رطـــوبـــت آن دارد. خاک های سطحی به علت داشتن رطوبت کمتر دارای مقاومت ویژه بالاتر هستند. برای کاهش مـقـاومـت الـکترود در این موارد از الکترودهای بـلندتر استفاده می کنیم یا با اضافه کردن املاح هادی (ترکیب نمک و زغال) در اطراف الکترود مـقـاومـت ویـژه زمـیـن را کاهش می دهیم.
با تــوجــه بـه ایـنـکـه بـنـتـونـیـت سـبـب حـفـظ بـیـشـتـر رطـوبـت طـبـیعی زمین می شود، درحال حاضر اسـتـفـاده از آن در چـاه هـای ارت درزمـیـن هـای خـشـک بـسـیـار مـتـداول شده است.
لازم است سیستم زمین مطابق آخرین پیشرفت های روز در زمینه احداث چاه ارت ( استفاده از بنتونیت و سایر مواد کاهش دهنده مقاومت ) با مقاومت حداکثر 2 اهم اجرا شود.
می توان با همبندی شمش های نول وارت در محل تابلوی کنتور مشترکین هم برای ارت کردن سیستم داخلی و هم برای زمین کردن بد نه تابلو از سیستم واحدی استفاده نمود. – لازم است مقدار مقاومت سیستم زمین توسط مهندسین ناظر اندازه گیری شود و در چک لیست مربوطه ثبت گردد و از پذیرفتن ارت های با مقاومت بالاتر از 2 اهم جداً خودداری گردد.
لازم است اندازه گیری مستمر مقاومت سیستم زمین در ساختمان ها حداقل سالی یکبار انجام گردیده و در صورت بالاتر بودن از استاندارد نسبت به اصلاح ارت اقدام گردد. مسوولیت انجام این کار با مالک یا مالکین است و وی می تواند بدین منظور از دفاتر مورد تایید سازمان نظام مهندسی ساختمان استفاده نماید.
در عمل انتخاب بهترین محل برای احداث اتصال زمین یا محدوده آن مشکل است زیرا عواملی خارج ازکنترل متخصصان و کارشناسان برق محل احداث الکترود را مشخص می کند همچنین باید توجه داشت که مشخصات و املاح موجود در خاک یک منطقه رانیز نمی توان کلاً تغییر داد.
چگونگی کاهش مقاومت خاک توسط موا د کاهش دهنده
1- مواد کاهش دهنده مقاومت زمین، دارای مقاومت ویژه بسیار کمی هستند همچنین این موارد دور الکترود پیچیده شده، باعث افزایش سطح آن شده و به علت مقاومت ویژه کم باعث کاهش مقاومت الکترود می شود.
2- مواد کاهش دهنده مقاومت زمین با داشتن ذرات ریز در میان خلل و فرج خاک پر شده و به دلیل دارا بودن قابلیت جذب رطوبت و انبساط بالا، سطح تماس الکترود و زمین را افزایش می دهند.
ادامه
3- هنگامی که در اطراف الکترود از مواد کاهش دهنده مقاومت زمین استفاده می شود در اطراف الکترود مایع الکتریسیته دار شروع به حرکت می کند که این حرکت باعث ایجاد لایه ای در اطراف الکترود می شود که به آن لایه، لایه Permeation می گویند و یکی از مهمترین عوامل کاهش مقاومت خاک همین لایه Permeation است.
جنس صفحه و میله:
بنا به توصیه VDE-0140 الویت در بین الکترودهای موجود به ترتیب زیر است: 1 – فولاد گالوانیزه 2 -آهن روکش شده با سرب 3 – مس خالص 4 – میله فولادی کاپر ولد شده 5 -میله فولادی با روکش مس (اکسترودشده لذا لازم است از میله فولادی که دارای روکش گالوانیزه گرم به ضخامت حداقل 90 میکرون باشد، بعنوان الکترود میله ای و از صفحه مسی با درجه خلوص 99.9 % بعنوان الکترود صفحه ای استفاده شود.
نحوه اتصال سیم زمین به الکترود ارت
با توجه به اینکه چگونگی این اتصال نقش بسیار محسوسی در مقاومت نهایی و دوام الکترود دارد ترجیحاً از جوش انفجاری (CadWeld) استفاده شود. برای مقطع سیم اتصال دهند ه می توان از سیم نمره 35 که دارای حاشیه اطمینان لازم است، استفاده نمود.
یک روش برای ارت سنجی
کوبیندن میخها
کوبیندن میخهای اندازه گیری در فواصل مناسب طبق قانون 62% : اولین میخ(میخ جریان) را در فاصله 10 متری از الکترود چاه ارت به عمق حداکثر 20 سانتیمتر و دومین میخ(میخ ولتاژ) را در فاصله 2/6 متری از الکترود چاه ارت در همان عمق می کوبیم .
لازم به ذکر است که میخها باید با الکترود زمین در یک راستا قرار گیردند و میخها باید در سطح یکسان در زمین کوبیده شوند.
اتصالات :
یک سر سیم سبز رنگ به الکترود زمین وسر دیگر آن به ترمینال اندازه گیری دستگاه متصل می گردد
یک سر سیم قرمز به میخ جریان وسر دیگر آن به ترمینال اندازه گیری C متصل می گردد.
یک سر سیم زرد به میخ ولتاژ وسر دیگر آن به ترمینال اندازه گیری P متصل می گردد.
پایان