راهنمای راه‌ اندازی سیستم ارتینگ یا اتصال به زمین

راهنمای کامل راه‌اندازی سیستم ارتینگ (سیستم اتصال به زمین)

راه‌اندازی سیستم ارتینگ (Earthing System) یا سیستم اتصال به زمین یکی از مهم‌ترین مراحل در تأسیسات الکتریکی است که هدف آن ایمن‌ سازی تجهیزات و افراد در برابر خطرات ناشی از جریان‌ های الکتریکی اضافی، اتصال کوتاه و صاعقه است. در این راهنما، مراحل طراحی تا اجرای سیستم ارتینگ به‌طور کامل توضیح داده می‌ شود.

 

 

 مزایا و اهداف اصلی سیستم ارتینگ

1. حفاظت از جان افراد: جلوگیری از برق‌ گرفتگی در صورت تماس با تجهیزات فلزی.
2. محافظت از تجهیزات الکتریکی: جلوگیری از آسیب‌رساندن اضافه ولتاژ به دستگاه‌ها.
3. کنترل اضافه‌ بار و جریان نشتی: هدایت جریان‌ های اضافی به زمین.
4. ایجاد یک مرجع ولتاژ پایدار: برای عملکرد ایمن و مطمئن تجهیزات.

مراحل راه‌اندازی سیستم ارتینگ

1. مطالعه و ارزیابی محل

بررسی نوع خاک:

خاک به عنوان بخش حیاتی از سیستم اتصال به زمین یا ارتینگ، نقش بسیار مهمی را دارا می باشد. نوع و مقاومت الکتریکی خاک می‌ تواند بر عملکرد و اثربخشی سیستم ارتینگ تأثیر بسزایی داشته باشد. خاک‌ های مرطوب و رسی به دلیل دارا بودن رطوبت بیشتر، معمولاً مقاومت الکتریکی کمتری دارند. این ویژگی باعث می‌ شود که خاک‌ های مرطوب بهترین انتخاب برای استفاده در سیستم‌ های ارتینگ باشند. خاک‌ های با مقاومت الکتریکی کمتر، امکان انتقال جریان الکتریکی به زمین را بهبود می‌بخشند و این امر باعث افزایش ایمنی و کارایی سیستم ارتینگ می‌ شود.

به طور کلی، خاک‌ های  مرطوب و رسی برای سیستم ارتینگ مناسب‌ تر هستند. از طرف دیگر، خاک‌ های خشک و بدون رطوبت ممکن است مقاومت الکتریکی بالاتری داشته باشند که می‌ تواند به کاهش کارایی و عملکرد سیستم ارتینگ منجر شود. بنابراین، در انتخاب و استفاده از خاک برای ایجاد سیستم ارتینگ، باید به نوع و ویژگی‌ های الکتریکی آن توجه ویژه داشته باشیم تا از انتخاب بهینه برای افزایش ایمنی و کارایی سیستم اطمینان حاصل کنیم.

اندازه‌ گیری مقاومت زمین:

مقاومت زمین نشان‌ دهنده کیفیت و کارایی خاک در یک منطقه است و مقدار مقاومت استاندارد معمولاً باید کمتر از 5 اهم باشد، با این حال این مقدار ممکن است بسته به استانداردهای محلی یا پروژه مختلف باشد. استفاده از دستگاه ارت‌ تستر برای اندازه‌ گیری مقاومت زمین اهمیت زیادی دارد زیرا این دستگاه به شما کمک می‌کند تا اطلاعات دقیقی از وضعیت خاک محل مورد نظر به دست آورید. در صورتی که مقاومت زمین بیشتر از مقدار استاندارد باشد، از مواد کاهنده مقاومت زمین مانند بنتونیت استفاده می‌ شود.

بنتونیت یک نوع خاک مخصوص است که از آن به عنوان یک ماده کاهنده مقاومت زمین استفاده می‌ شود تا مقاومت زمین به مقدار مناسبی کاهش یابد و عملکرد سیستم ارتینگ بهینه شود. به طور کلی، اندازه‌گیری و کنترل مقاومت زمین به صورت دوره‌ای و منظم، همراه با استفاده از مواد کاهنده مقاومت زمین در صورت لزوم، برای حفظ عملکرد بهینه و ایمنی سیستم ارتینگ بسیار حیاتی است.

شرایط جوی:

مناطق خشک و کم‌ آب نیازمند روش‌ های خاصی برای کاهش مقاومت زمین هستند.

 

2. انتخاب نوع سیستم ارتینگ

سیستم‌های ارتینگ بر اساس نحوه اتصال تجهیزات الکتریکی، هادی نول و الکترود زمین به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در ادامه، انواع سیستم‌های ارتینگ همراه با جزئیات کامل توضیح داده می شود:

 

سیستم ارتینگ TT (نول زمین شده)

در سیستم TT، نقطه نول ترانسفورماتور منبع برق به زمین متصل است و تجهیزات الکتریکی نیز به یک چاه ارت جداگانه (محلی) متصل می‌ شوند. در این روش، هیچ ارتباط مستقیمی بین سیستم ارتینگ تجهیزات و نول منبع وجود ندارد.

ویژگی‌ ها:

• هر واحد یا ساختمان دارای یک سیستم ارتینگ مستقل است.
• نقطه نول ترانسفورماتور به زمین متصل است.
• مقاومت خاک باید کم باشد تا جریان نشتی به‌راحتی به زمین منتقل شود.

مزایا:

• سادگی طراحی و نصب.
• مناسب برای ساختمان‌های مسکونی و صنعتی کوچک.
• قطع سریع جریان در صورت نشت.

معایب:

• در صورت بالا بودن مقاومت زمین، سیستم عملکرد مناسبی نخواهد داشت.
• نیاز به نگهداری و بررسی مداوم.

  

 

سیستم ارتینگ TN (اتصال قسمت‌ های فلزی تجهیزات به هادی نول)

در سیستم TN، نقطه نول منبع تغذیه به زمین متصل است و بدنه فلزی تجهیزات از طریق یک هادی حفاظتی (PE) به نول سیستم متصل می‌ شود. این سیستم در تأسیسات بزرگ و صنعتی رایج است و به سه زیرمجموعه تقسیم می‌شود:

1.سیستم TN-C

در سیستم TN-C، هادی حفاظتی (PE) و نول (N) با یکدیگر ترکیب شده‌اند و یک هادی مشترک به نام PEN می باشد که وظیفه انتقال جریان نول و حفاظت را بر عهده دارد.

ویژگی‌ ها:

• از یک هادی مشترک برای نول و حفاظت استفاده می‌ شود.
• سیستم ساده و کم‌ هزینه است.

مزایا:

• هزینه نصب پایین به دلیل کاهش تعداد سیم‌ ها.
• مناسب برای تأسیسات کوچک یا موقت.

معایب:

• در صورت قطع هادی PEN، خطر برق‌ گرفتگی و آسیب به تجهیزات افزایش می‌ یابد.
• نویزهای الکتریکی ممکن است به‌راحتی به تجهیزات منتقل شوند.

 

2.سیستم TN-S

در سیستم TN-S، هادی نول (N) و هادی حفاظتی (PE) کاملاً جدا از یکدیگر هستند. این روش ایمنی بالاتری نسبت به TN-C دارد و در تأسیسات دائمی و بزرگ استفاده می‌ شود.

ویژگی‌ ها:

• هادی نول و حفاظتی به‌صورت جداگانه طراحی شده‌ اند.
• نقطه نول ترانسفورماتور به زمین متصل است.

مزایا:

• ایمنی بالاتر به دلیل جداسازی هادی نول و حفاظتی.
• کاهش نویزهای الکتریکی و تداخلات.

معایب:

• هزینه نصب و اجرای بالاتر به دلیل استفاده از سیم‌های بیشتر.

3.سیستم TN-C-S

در این سیستم، ترکیبی از TN-C و TN-S استفاده می‌ شود. در ابتدا، هادی نول و حفاظتی به‌صورت مشترک (PEN) هستند، اما در نزدیکی مصرف‌کننده به دو هادی مجزا (PE و N) تقسیم می‌شوند.

ویژگی‌ ها:

• ترکیبی از مزایای TN-C و TN-S.
• استفاده از هادی مشترک تا نزدیکی مصرف‌ کننده و سپس جداسازی.

مزایا:

• صرفه‌ جویی در هزینه سیم‌کشی.
• ایمنی بالاتر نسبت به TN-C.

معایب:

• نیاز به بررسی مداوم اتصال‌ های مشترک برای جلوگیری از خطرات.

  

سیستم ارتینگ IT مناسب بیمارستان ها (نول ایزوله یا نول زمین شده توسط امپدانس)

در سیستم IT، نقطه نول ترانسفورماتور یا به‌طور کامل ایزوله است یا از طریق یک امپدانس (مقاومت یا سلف) به زمین متصل می‌ شود. تجهیزات الکتریکی به سیستم ارتینگ محلی متصل هستند.

سیستم IT با نول ایزوله

• نقطه نول به زمین متصل نیست و کاملاً ایزوله است.
• جریان نشتی در سطح بسیار کمی باقی می‌ماند.

 سیستم IT با نول زمین شده توسط امپدانس

• نقطه نول از طریق یک امپدانس به زمین متصل می‌شود.
• این امپدانس باعث محدود شدن جریان نشتی می‌شود.

مزایا:

• مناسب برای تجهیزات حساس مانند بیمارستان‌ ها و آزمایشگاه‌ ها.
• افزایش ایمنی در برابر اضافه ولتاژ.
• کاهش خطر قطعی کامل سیستم در صورت بروز خطا.

معایب:

• پیچیدگی در طراحی و نصب.
• هزینه بالاتر نسبت به سیستم‌ های دیگر.
• نیاز به تجهیزات مانیتورینگ برای بررسی نشتی جریان.

مقایسه کلی سیستم‌ های ارتینگ

 

انتخاب نوع سیستم ارتینگ به نیاز پروژه، نوع تأسیسات و سطح ایمنی موردنیاز بستگی دارد:

• TT برای ساختمان‌های کوچک و مسکونی.
• TN-C برای تأسیسات ساده و موقت.
• TN-S و TN-C-S برای پروژه‌های بزرگ و صنعتی.
• IT برای محیط‌های حساس مانند بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌ها.

در هر نوع سیستم، طراحی صحیح، نصب اصولی و نگهداری مداوم از اهمیت بالایی برخوردار است تا عملکرد ایمن و پایدار سیستم تضمین شود.

 

3. حفاری و آماده‌ سازی محل

• حفر چاه ارت:
  • عمق چاه معمولاً بین 2 تا 8 متر است (بسته به نوع خاک).
  • قطر چاه معمولاً 60 سانتی‌ متر است.
• استفاده از مواد کاهنده مقاومت زمین:
  • موادی مانند خاک بنتونیت، زغال چوب و نمک برای کاهش مقاومت الکتریکی خاک استفاده می‌ شوند.
• ریختن لایه‌های مواد:
  • لایه‌ای از زغال و نمک یا بنتونیت در کف چاه ریخته می شود.

  

 

4. نصب الکترود زمین

الکترود معمولاً به صورت میله یا صفحه مسی، فولاد گالوانیزه یا فولاد مس‌ اندود استفاده می‌ شود که با قرار دادن الکترود در مرکز چاه روی آن را با مواد کاهنده مقاومت مانند خاک بنتونیت پر می کنند. برای اتصال سیم ارت در این سیستم از سیم مسی یا کابل مخصوص ارت استفاده می کنند که برای اتصال مطمئن، جوش احتراقی یا کلمپ مسی پیشنهاد می شود.

5. پرکردن چاه ارت

پس از نصب الکترود و سیم ارت، چاه ارت را با ترکیبی از خاک و مواد کاهنده مقاومت پر کنید سپس خاک اطراف را فشرده کنید تا تماس الکترود با خاک بهتر شود.

 

6. اتصال به سیستم الکتریکی

سیم ارت را به تابلو برق اصلی ساختمان متصل کنید و در ادامه تمامی تجهیزات فلزی و بدنه دستگاه‌ های الکتریکی را به سیستم ارتینگ متصل نمایید تا در صورت بروز نشتی جریان، ایمنی تضمین شود.

7. اندازه‌ گیری مقاومت سیستم ارتینگ

پس از نصب، مقاومت سیستم را با دستگاه ارت‌ تستر (Earth Tester) اندازه‌ گیری کنید تا مقدار مقاومت خاک مشخص شود (کمتر از 5 اهم). اگر مقاومت بالا بود از مواد کاهنده مقاومت بیشتری استفاده کنید،عمق چاه را افزایش دهید یا تعداد الکترودها را بیشتر کنید.

 

تجهیزات چاه ارت اجرای سیستم ارتینگ

• الکترود زمین: میله ارت یا میله مسی، صفحه مسی یا فولاد گالوانیزه.
• مواد کاهنده مقاومت زمین: خاک بنتونیت، زغال و نمک.
• هادی ارت (سیم ارت): سیم مسی با سطح مقطع مناسب.
• کلمپ یا جوش احتراقی: کلمپ برای اتصال سیم ارت به الکترود استفاده می شود.
• ارت‌ تستر: برای اندازه‌گیری مقاومت سیستم.
• لوازم حفاری: بیل مکانیکی یا ابزارهای دستی برای حفر چاه.

 

نکات مهم در اجرای سیستم ارتینگ

1. محل چاه ارت: چاه ارت باید در فضایی دور از تأسیسات آب، گاز و برق حفاری شود.
2. رطوبت خاک: در مناطقی که خاک خشک است، می‌ توان با استفاده از مواد کاهنده مقاومت یا تزریق آب، رطوبت خاک را افزایش داد.
3. حفاظت در برابر خوردگی: از الکترودها و مواد مقاوم در برابر زنگ‌ زدگی استفاده کنید.
4. تست دوره‌ ای: سیستم ارتینگ باید به‌صورت دوره‌ ای بررسی و تست شود تا از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل شود.

 

نتیجه‌گیری

راه‌ اندازی سیستم ارتینگ یک مرحله ضروری برای ایمنی و عملکرد پایدار تأسیسات الکتریکی است. با رعایت مراحل طراحی و اجرای اصولی، می‌ توانید سیستمی کارآمد و مطمئن ایجاد کنید که از جان افراد و تجهیزات در برابر خطرات الکتریکی محافظت کند. نگهداری و تست دوره‌ای این سیستم نیز برای حفظ ایمنی و عملکرد صحیح آن بسیار مهم است.