روند انتقال تخلیه فوری انرژی الکتریکی مستقیماً به زمین با کمک سیم با مقاومت کم به عنوان earthing شناخته می شود .هر ساختمان , تجهیزات , کارخانه برق و تاسیساتی که برق مصرف میکند , نیاز به ارتینگ دارد. هدف اصلی این اتصال زمین در شبکه برق , ایمنی است. ایجاد ارت جهت حفاظت افراد و وسایل و تجهیزات الکترونیکی و ابزار و لوازم حساس صنعتی از حائز اهمیت میباشد.هدف از ايجاد اين سيستم اين است که اگر هريک از سيم هاي فاز و يا سيم نول به هر طريقي به بدنه دستگاه اتصال کند و مدار الکتريکي مورد نظر دچار نشتي جريان شود؛ اين نشتي جريان توسط سيم ارت به زمين که پتانسیل آن صفراست ، منتقل شده و از برق گرفتگي و يا در مواردي اتصالي دستگاه جلوگيري مي شود. سيستم ارتينگ متشکل از چاه ارت و سيم متصل به چاه ميباشد.
به طور خلاصه موارد زیر اهداف بکارگیري سیستم ارتینگ هستند:
ایمنی جان انسان
ایمنی تجهیزات برقی با جلوگیری از جریان اضافه و ولتاژ بیش از حد
محافظت از ساختمان ها در برابر صاعقه
انواع مختلف سیستم های ارت:
سیستمهای ارتینگ به دو دسته کلی تک‌فاز و سه‌فاز تقسیم بندی می‌شوند :
برای مشخص کردن هادی‌های فاز از L (Live) ، هادی خنثی N از (Neutral) ، هادی زمین از PE (Protective Earth) و هادی مشترک خنثی و زمین از PEN(PE + N) استفاده میکنیم.
انواع سیستم زمین تک فاز
سیستم دو سیمه L1 + L2 , L1 + N , L1 + PEN
سیستم سه سیمه L1 + N + P
انواع سیستم زمین سه فاز
سیستم سه سیمه L1 + L2 + L3
سیستم چهار سیمه L1 + L2 + L3 + (N , PE , PEN)
سیستم پنج سیمه L1 + L2 + L3 + N + PE
انواع سیستم های زمین
سیستم ارت TN شامل انواع TN-C ، TN-S و TN-C-S
سیستم ارت TT
سیستم ارت IT
روشهاي اجراي ارت
بطور کلی جهت اجراي ارت و سیستم حفاظتی دو روش کلی وجود دارد که در ادامه اشاره میکنیم که هر روش کجا استفاده میشود و تجهیزات مورد نیاز آن چیست .
1.روش زمین عمقی: در این روش که یک روش معمول می باشد از چاه براي اجراي ارت استفاده می شود
2.روش زمین سطحی: در سطح زمین براي مناطقی که امکان حفاري عمیق در آنها وجود ندارد و یا در عمق حدود 80 سانتیمتر از این روش استفاده می کنیم
از روش سطحی برای اجرای ارت در چه شرایطی استفاده میکنیم ؟
نبود فضاي لازم و امکان حفاري در اطراف سایت
پائین بودن ارتفاع از سطح دریا مانند شهرهاي شمالی و جنوبی کشور .
کم بودن پستی و بلندي محوطه سایت
زیاد بودن فاصله بین دکل و سایت
با توجه به مزایاي روش سطحی اجراي ارت به این روش ارجحیت دارد .
اجراي ارت به روش عمقی :
الف ـ انتخاب محل چاه ارت
: چاه ارت را باید در جاهایی که پایینترین سطح را داشته و احتمال دسترسی به رطوبت حتی الامکان در عمق کمتري وجود داشته باشد و یا در نقاطی که بیشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمینهاي چمن ، باغچه ها و فضاهاي سبز حفر نمود.
ب- عمق چاه
با توجه به مقاومت مخصوص زمین ، عمق چاه از حداقل 4 متر تا 8 متر و قطرآن حدودا 80 سانتیمتر می تواند باشد. در زمین هایی که با توجه به نوع خاك داراي مقاومت مخصوص کمتري هستند مانند خاکهاي کشاورزي و رسی عمق مورد نیاز براي حفاري کمتر بوده و در زمینهاي شنی و سنگلاخی که داراي مقاومت مخصوص بالاتري هستند نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر می باشد. براي اندازه گیري مقاومت مخصوص خاك از دستگاههاي خاص استفاده می گردد. در صورتی که تا عمق 4 متر به رطوبت نرسیدیم و احتمال بدهیم در عمق بیشتر از 6 متر به رطوبت نخواهیم رسید نیازي نیست چاه را بیشتر از 6 متر حفر کنیم . بطور کلی عمق 6 مترو قطر حدود 80 سانتیمتر براي حفر چاه پیشنهاد می گردد .
ج ـ مصالح مورد نیاز:
- میله برقگیر : میله برقگیر به طول 5/1متر و قطر آن16 میلیمتر وجنس آن مس خالص و نوك تیزباشد
- بست میله برقگیر به سیم ارت : جهت اتصال میله برقگیر به سیم ارت در نقاطی که ارتفاع دکل حدودا 20 متر باشد
- یونولیت : جهت استفاده در میله برقگیر
- بست سیم به دکل : سیم نمره 50 را به اندازه هاي لازم بریده و رشته رشته کرده جهت اتصال سیم ارت به دکل استفاده می نمائیم
- تسمه آلومینیومی یا مسی : در اندازه 3*30*100 میلیمتر عدد بکار گیري با یوبولیت جهت بستن میله برق گیر در دکل هاي مهاري
- سیم مسی نمره 50 متر
- لوله پلی اتیلن 10 اتمسفر: براي ایجاد پوشش عایق روي سیم مسی در محوطه و محل تردد
- بست لوله پلی اتیلن همراه پیچ و رولپلاك : جهت اتصال لوله پلی اتیلن به دیوار
- پودر انفجاري: جهت جوش دادن سیم به صفحه یا سیم به میله ROD یا اتصال سیمها به یکدیگردر نقاطی که دسترسی به جوش نقره یا جوش برنج وجودندارد .
- پلیت مخصوص اتصال میله برقگیر به دکل: براي دکل هاي خود ایستاي 60متري استفاده می گردد.
- میله ROD: در روش سطحی استفاده می گردد
- بست مربوط به سیم مسی و میله ROD
- کرپی ابروئی همراه پیچ و مهره: براي بستن میله برقگیر به دکل هاي 100 فوتی و دکل هاي خود ایستاي لوله اي
- بنتونیت اکتیو کیلو: براي روش عمقی و سطحی
- بست میله برقگیر به پلیت: جهت اتصال میله برقگیر به پلیت در دکلهاي خود ایستاي60متري
د - اتصال سیم به صفحه مسی
اتصال سیم به صفحه مسی بسیار مهم می باشد و در هیچ شرایطی نباید این اتصال تنها با استفاده از بست ، دوختن سیم به صفحه و یا ... برقرار گردد.بلکه حتما باید سیم به صفحه جوش داده شود و براي استحکام بیشتر با استفاده از 2 عدد بست سیم به صفحه ( ردیف 15 جدول مصالح مورد نیاز )بسته شده و محکم گردد. براي جوش دادن قطعات مسی به یکدیگر از جوش برنج یا نقره استفاده شود و در صورت عدم دسترسی به این نوع جوش از جوش Cadweld استفاده گردد.
ه - حفر چاه ارت
با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه چاهی با عمق مناسب و در مکان مناسب (با توجه با راهنماي انتخاب محل چاه ارت ) حفر گردد. شیاري به عمق 60سانتیمتر از چاه تا پاي دکل براي مسیر سیم چاه ارت تا برقگیر روي دکل همچنین براي سیم ارت داخل ساختمان حفر نمائید. در صورتی که مسیر 2 سیم مشترك باشد بهتر است مسیر دو سیم ایزوله گردند. همینطور مسیر سیمها باید کوتاهترین مسیر بوده و سیم میله برقگیر و ارت حتی الامکان مستقیم و بدون پیچ و خم باشد و نبایستی خمهاي تند داشته باشد و در صورت نیاز به خم زدن سیم در طول بیش از 50 سانتیمتر انجام گردد.
و - پر نمودن چاه ارت
ابتدا حدود 20 لیتر محلول آب و نمک تهیه و کف چاه میریزیم بطوریکه تمام کف چاه را در برگیرد بعد از 24 ساعت مراحل زیر را انجام می دهیم . 2 -به ارتفاع 20 سانتیمتر از ته چاه را با خاك رس و یا خاك نرم پر مینمائیم. 3 -به مقدار لازم (حدود 450کیلو گرم معادل 15 کیسه 30 کیلو گرمی)بنتونیت را با آب مخلوط کرده و بصورت دوغاب در میاوریم و مخلوط حاصل را به ارتفاع 20 سانتیمتر از کف چاه میریزیم هر چه مخلوط حاصل غلیظ تر باشد کیفیت کار بهتر خواهد بود. 4-صفحه مسی را به 2 سیم مسی نمره 50 جوش میدهیم این سیمها یکی به میله برقگیر روي دکل و دیگري به شینه داخل ساختمان خواهد رفت بنابراین طول سیم ها را متناسب با طول مسیر انتخاب می نمائیم. 5 -صفحه مسی را بطور عمودي در مرکز چاه قرار می دهیم 6 -اطراف صفحه مسی را با دوغاب تهیه شده تا بالاي صفحه پر می نمائیم 7 -لوله پلیکاي سوراخ شده را بطور مورب در مرکز چاه و در بالاي صفحه مسی قرار می دهیم و داخل لوله پلیکا را شن میریزیم تا 50 سانتیمتر از انتهاي لوله پر شود این لوله براي تامین رطوبت ته چاه می باشد و در فصول گرم سال تزریق آب از این لوله بیشتر انجام گردد. لازم بذکر است در مواردي که چاه ارت در باغچه حفر شده باشد و یا ته چاه به رطوبت رسیده باشد و یا کلا در جاهایی که رطوبت ته چاه از بالاي چاه یا از پایین چاه تامین گردد نیازي به قراردادن لوله نمی باشد . 8 -بعد از قراردادن لوله پلیکا به ارتفاع 20 سانتیمتر از بالاي صفحه مسی را با دوغاب آماد شده پر مینمائیم. 9-الباقی چاه را هم تا 10 سانتیمتر بر سر چاه مانده ، با خاك معمولی همراه با ماسه یا خاك سرند شده کشاورزي پر می نمائیم و 10 سانتیمتر از چاه را براي نفوذ آب باران و آبهاي سطحی به داخل چاه با شن و سنگریزه پر می نمائیم . روئ چاه مخصوصا در مواقعی که از لوله پولیکا استفاده نمی گردد نباید آسفالت شده و یا با سیمان پر گردد. 10-داخل شیار هاي حفاري شده را با خاك سرند شده کشاورزي یا خاك نرم معمولی و یا خاك معمولی مخلوط با بنتونیت پر نمائید
نصب شینه و میله برقگیر
شینه داخل ساختمان باید توسط مقره هایی از دیوار ساختمان ایزوله گردد.قطر و طول شینه بستگی به تعداد انشعابات داخل ساختمان دارد .(تمامی تجهیزات داخل ساختمان بایستی بطور جداگانه و موازي به این شینه متصل گردد.)در حالتیکه دکل روي ساختمان قرار داشته باشد سیم میله برقگیر نبایستی از داخل ساختمان برده شود بلکه باید خارج از ساختمان سیم کشیده شود و همینطور مسیر عبوري سیم ارت به داخل ساختمان تا شینه ورودي ساختمان باید عایق دار باشد. در پاي دکل توسط بست ، سیم میله برقگیر به یکی از پایه هاي دکل خیلی محکم متصل شود و تا بالاي دکل به میله برقگیر متصل گردد. لازم بذکر است مسیر میله برقگیر از کابلهایی که به آنتنها می روند باید جدا باشد .
اجراي ارت به روش سطحی
هفت روش براي اجراي زمین سطحی وجود دارد که عبارتند از :
- ROD
- RING
- پنجه اي (شعاعی)
- مختلط
- حلزونی
- -الکتروشیمیایی
- شبکه اي
نکات عمومی و مهم در خصوص سیستمهاي ارت
- کلیه اتصالات با مفتول برنج یا نقره جوشکاري گردد.سطح جوش باید 6 CM باشدو جهت اتصالات وجوشکاري رعایت گردد(در مواردي کدولد توصیه میشود)
- ازهرپایه دکل هاي خودایستا هم فونداسیون دکل توسط سیم مسی و بست مخصوص به سیستم ارت و هم پاي دکل به سیستم ارت جوشکاري گردد
- سیم میله برقگیر ازپایه اي که آنتنهاي کمتري نصب می شود و با کابلهاي روي لدر حداکثرفاصله را داشته باشد،بدون خمش درمسیر ومستقیما به رینگ داخل کانال و از کوتاهترین مسیر توسط جوش متصل گردد
- میله برقگیر روي دکل در بالاترین نقطه دکل(با رعایت مخروط حفاظتی با زاویه 45 درجه ) بطوریکه تجهیزات راکاملا پوشش دهد،قرارگیرد و جنس آن تمام مس با آلیاژ استاندارد به قطر16 mm و طول آن بستگی به ارتفاع نصب انتنهاي روي دکل دارد
- شعاع خم سیم مسی حداقل CM20 وزاویه قوس حداقل 60 درجه رعایت گردد(رعایت زاویه خمش سیم مسی )
- پایه ها و نقاط ابتداوانتهاي لدر افقی به سیستم گراند متصل گردد
- کلیه کابلهاي ورودي به سالن دستگاه توسط بست گراند به بدنه دکل و ابتداي لدر افقی(بعد از محل خم شدن کابل)گراند شوند
- به هیچ عنوان در روي دکل،جوشکاري صورت نگیرد
- اتصال از شبکه گراند سیستم اجرا شده به تانکر سوخت دیزل ژنراتور، تانکر آب هوایی ، اسکلت فلزي ساختمان و در و پنجره هاي اتاق دستگاه صورت گیرد
- اگر سیستمی ازقبل اجرا شده باشد،سیستم قدیم بهجدید در عمق خاك متصل گردند
- سیم ارت درروي زمین باید باروکش وسیم داخل کانال ها باید بدون روکش و مستقیم کشیده شود
- پرکردن کانال باید با خاك سرند شده کشاورزي یا خاك نرم انجام گردد.
اشتباهات رایج در درک مفهوم سیستم های ارت
منظور از مقاومت الکترود، مقاومت میله الکترود نمی باشد و نوع الکترود و جنس الکترود در مقاومت اندازه گیری شده تاثیر زیادی ندارد.
جنس خاک عامل مهم در مقاومت اندازه گیری شده می باشد و همچنین منظور از مقاومت الکترود، مقاومت خاک می باشد.
الکترود ارت در زمین کوبیده می شود و اگر الکترود دوم چسبیده به الکترود زمین باشد، دستگاه اهم متر مقدار صفر را نشان می دهد. هرچه فاصله دو الکترود بیشتر شود، مقدار اهم بیشتر می شود، تا یک فاصله ای که مقدار اهم ثابت می شود. جایی که مقاومت دیگر تغییری نمی کند، زمین بی نهایت(مرجع) می باشد.الکترود دوم برای اندازه گیری مقاومت، باید خارج از حوزه مقاومتی الکترود ارت قرار داشته باشد.
روشهای تست چاه ارت استاندارد
1) با استفاده از دستگاه ارت سنج
در این روش با استفاده از سوندهایی که در زمین است و سیم ارت را به آمپرمتر وصل شود و اولین ترانس ایزوله را به برق 220 ولت وصل میشود و مقدار عدد مشخص شده مقاومت تقریبی آن خواهد بود.
2) با استفاده از ترانسفورماتور ایزوله، ولت متر و آمپرمتر
در این روش نیز مانند روش بالا مقدار جریان انتقال پیدا کرده در نظر گرفته میشود و نشان دهنده مقدار مقاومت چاه ارت است.
نویسنده : مهندس حاجی آقایی
منابع این مطلب:
