سیستم ارتینگ

شرکت فنی مهندسی سازه پایدار (مجری تخصصی سیستم ارتینگ و صاعقه گیر)

 سیسیتم های ارت

بطور کلی برای ایجاد یک ارتباط الکتریکی بین اجزاء و دستگاهها با زمین جهت هدایت جریانهای مختلف به زمین، نیاز به طراحی و اجرای یک سیستم ارت می باشد.

سیستمهای ارت مختلف می تواند با اهداف خاصی اجرا گردد، یکی از این اهداف انتقال جریانهای خطا به زمین، به منظور ایجاد ایمنی برای افراد در تاسیسات مختلف می باشد .

وظیفه انتقال جریانها و بارهای الکتریکی به زمین ، برعهده الکترود زمین می باشد، از طرفی زمین دارای یک فضای هادی با یک مقاومت ویژه است ، بنا بر این از دیدگاه نظریه الکترواستاتیک هر الکترود دفن شده در زمین نسبت به نقطه مرجع در بینهایت دارای یک مقاومت است.

طرح شکل و نحوه قرار گیری اجزاء الکترود در میزان مقاومت بدست آمده تاثیر بسزایی دارد، مقاومت الکترود زمین همچنین در مقادیر پتانسیلهای سطحی زمین که در اثر جریان خطا بوجود می آیند، متاثر است.

از اینرو لازم است قبل از اجراء سیستم ارت تحقیقات گسترده ای در زمینه خاک و عوامل موثر در آن و ویژگیهای بیولوژیکی بدن انسان انجام گیرد.

طراحی فنی و تخصصی سیستمهای ارت در شرکت سازه پایدار با استفاده از نرم افزارهای طراحی سیستم ارت و با بهره گیری از استانداردهای معتبر دنیا صورت می گیرد .

بدیهی است که مسائل بسیاری در ارتباط با طرح و اجراء سیستم ارت در حاشیه وجود دارد که لازم است در هر مورد به استاندارد مرتبط با آن موضوع مراجعه شود. به عنوان مثال هندبوک ITU-T در ارتباط با همبندی و زمین کردن در تاسیسات مخابراتی بوده و می تواند در بسیاری از مسائل تئوری و عملی مرتبط با این بحث سودمند واقع شود.

● انواع سیستمهای ارت به لحاظ کاربرد :

برای اینکه اهداف مورد نظر از اجرای سیستم ارت برآورده شود ، متناسب با آن دو نوع سیستم ارت ایجاد می گردد:

 اتصال بدنه فلزی دستگاهها به زمین که در حالت عادی جریانی حمل نمی کنند را اتصال زمین حفاظتی می نامند.

زمین کردن نقطه ای از دستگاههای الکتریکی و تجهیزات برقی که قسمتی از مدار الکتریکی می باشند را ارت الکتریکی گویند. این عمل جهت کار صحیح دستگاهها و به بیان دیگر حفاظت از وسایل برقی می باشد.

به دلایل حفاظتی و ایمنی ارت حفاظتی در تمامی تاسیسات دارای اولویت است. بطور مثال در تاسیسات فشار قوی از آنجایی که با ولتاژ بالا (بالاتر از یک کیلو ولت) و عبور جریان زیاد روبرو هستیم، بنابراین مسئله القای بارهای الکتریکی خطرناک و تزویج مغناطیسی بر روی تجهیزات فلزی که در مجاورت دستگاهها و خطوط برقدار هستند، جدی می باشد. از اینرو برای طراحی سیستم زمین در اینگونه تاسیسات بایستی تدابیر ویژه ای اندیشیده شود، استفاده از شبکه گسترده زمین در این کاربردها راه حل اساسی می باشد.

در تاسیسات مخابراتی نیز به دلیل حرکت بارهای الکتریکی اضافی و سرگردان به جهت کارکرد سیگنالها و جریانهای فرکانس بالا، از زمین مرجع سیگنال استفاده می شود. همچنین ارت سیستمهای حفاظت در برابر صاعقه نیز به عنوان ارت حفاظتی تلقی می شوند.

● الکترود زمین:

جزء اصلی و مهم یک سیستم ارت، الکترود زمین می باشد که بسته به نوع، کاربرد و شرایط محلی می تواند به صورت افقی یا عمودی با استفاده از انواع هادیهای استاندارد سیم، تسمه ، صفحه یا میله ساخته شود.

طبق توصیه های استاندارد و به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، مس بهترین فلز برای استفاده در هادی ها و الکترود زمین است، بنابراین سیمها، تسمه ها و صفحه های مورد استفاده در سیستم زمین عموما از جنس مس می باشد. برای بالا بردن استحکام میل ها در هنگام کوبیدن، بهتر است میل ها از جنس فولاد باشند و برای جلوگیری از خوردگی و ایجاد اتصال بهتر از روکش مس بر روی فولاد استفاده شود. بهترین و موثرترین روش روکش کردن برای افزایش طول عمر میل فولادی، روش Copper Bond می باشد.

اولین پارامتر در طراحی سیستم ارت بوده و طبق تعریف مقاومت خاک به ابعاد یک متر در یک متر در یک متر، با واحد اهم-متر می باشد. دما، رطوبت و میزان نمک سه پارامتر اساسی هستند که تاثیر قابل ملاحظه ای در مقاومت ویژه دارند. از طرفی نوع ساختار زمین در مقاومت ویژه معادل و در نتیجه محاسبات سیستم زمین اهمیت ویژه ای دارد، از اینرو در مدل های محاسباتی سه مدل یکنواخت، غیر یکنواخت و دولایه در نظر گرفته می شود.

سنجش مقاومت ویژه خاک نیز به روش چهار نقطه ای ونرصورت می گیرد.

مقاومت ارت به صورت گسترده و نسبت به مرجع بینهایت با واحد اهم در نظر گرفته می شود.

در استاندارد های فوق الذکر روابطی جهت محاسبه الکترود ها با اشکال مشخص و محدود ارائه شده است که عمده آنها از تلفیق روشهای ریاضی و تجربی بدست آمده اند، اما محاسبه دقیق مقاومت الکترود های نامتعارف که از ترکیب و آرایش خاصی تشکیل شده اند از آن طرق امکان پذیر نمی باشد و استفاده از این روابط نتایج تقریبی بدست می دهند، از اینرو محاسبات اینگونه الکترودها با روش اجزاء محدود (Finite Element Method) به صورت دقیق و با استفاده از نرم افزار انجام می شود.

پس از احداث سیستم ارت لازم است مقدار مقاومت سیستم سنجیده شود، اندازه گیری مقاومت سیستم زمین با روش سه نقطه ای و مطابق با استاندارد IEEE 81 صورت می گیرد.

در این روش الکترود کمکی جریان و ولتاژ در فاصله مناسب از الکترود اصلی مطابق شکل قرار داده می شوند. بین الکترود جریان و الکترود اصلی جریانی ارسال شده و ولتاژ بین الکترودهای اصلی و ولتاژ سنجیده می شود، نسبت ولتاژ به جریان ، مقاومت سیستم را به دست می دهد. همانگونه که در شکل ملاحظه می شود

سنجش صحیح مقاومت سیستم شدیدا به محل و فاصله الکترود ها بستگی دارد، لذا هنگام اندازه گیری بایستی به شرایط استاندارد دقت شود.