مقدمه
ارتینگ (Earthing) یا زمینکردن یکی از مباحث اساسی و حیاتی در مهندسی برق و بهویژه در برق ساختمان است. این فرآیند به منظور ایجاد امنیت و حفاظت از تجهیزات الکتریکی، افراد و ساختمانها در برابر خطرات ناشی از جریانهای ناخواسته و اضافهبارهای الکتریکی انجام میشود. در این مقاله، به بررسی مفاهیم پایهای ارتینگ، انواع سیستمهای ارتینگ، مزایا و معایب هر یک، روشهای اجرایی و استانداردهای مرتبط با آن در برق ساختمان پرداخته میشود.
در صورتی که پروژه ارت دارید از این صفحه با ما تماس بگیرید.
1. مفاهیم پایهای ارتینگ
1.1 تعریف ارتینگ
ارتینگ به معنای اتصال الکتریکی بخشهایی از سیستم برق به زمین است. این اتصال به منظور ایجاد مسیری با مقاومت کم برای جریانهای ناخواسته و اضافهبارهای الکتریکی به زمین انجام میشود. هدف اصلی ارتینگ، جلوگیری از افزایش ولتاژ در تجهیزات الکتریکی و ایجاد امنیت برای افراد و تجهیزات است.
1.2 اهمیت ارتینگ در برق ساختمان
ارتینگ در برق ساختمان از اهمیت بالایی برخوردار است. عدم وجود سیستم ارتینگ مناسب میتواند منجر به بروز خطراتی مانند برقگرفتگی، آتشسوزی و آسیب به تجهیزات الکتریکی شود. همچنین، ارتینگ به بهبود عملکرد سیستمهای الکتریکی و کاهش نویز و تداخلهای الکترومغناطیسی کمک میکند.
2. انواع سیستمهای ارت در برق ساختمان
2.1 سیستم ارت TT
در سیستم ارتینگ TT، نقطه خنثی ترانسفورماتور مستقیماً به زمین متصل میشود و بدنه تجهیزات نیز به زمین متصل است. این سیستم معمولاً در مناطقی که دسترسی به زمین مناسب وجود دارد، استفاده میشود. مزیت این سیستم سادگی و هزینه پایین آن است، اما ممکن است در صورت بروز خطا، جریان خطا به اندازه کافی بالا نباشد تا سیستم حفاظتی عمل کند.
2.2 سیستم ارت TN
در سیستم ارتینگ TN، نقطه خنثی ترانسفورماتور مستقیماً به زمین متصل میشود و بدنه تجهیزات نیز از طریق هادی حفاظتی (PE) به نقطه خنثی متصل میشود. این سیستم به سه زیرگروه TN-S، TN-C و TN-C-S تقسیم میشود. سیستم TN-S از هادی جداگانه برای حفاظت و خنثی استفاده میکند، در حالی که در سیستم TN-C از یک هادی مشترک برای حفاظت و خنثی استفاده میشود. سیستم TN-C-S ترکیبی از دو سیستم قبلی است.
2.3 سیستم ارت IT
در سیستم ارتینگ IT، نقطه خنثی ترانسفورماتور به زمین متصل نمیشود یا از طریق امپدانس بالا به زمین متصل میشود. این سیستم معمولاً در محیطهایی که نیاز به قابلیت اطمینان بالا و تداوم سرویس وجود دارد، استفاده میشود. مزیت این سیستم کاهش جریان خطا و امکان ادامه کار سیستم حتی در صورت بروز خطا است.
3. مزایا و معایب سیستمهای ارت در برق ساختمان
3.1 مزایای سیستم ارت TT
- سادگی و هزینه پایین
- مناسب برای مناطق با دسترسی به زمین مناسب
3.2 معایب سیستم ارت TT
- ممکن است جریان خطا به اندازه کافی بالا نباشد تا سیستم حفاظتی عمل کند
- نیاز به تجهیزات حفاظتی اضافی
3.3 مزایای سیستم ارت TN
- قابلیت اطمینان بالا
- کاهش خطر برقگرفتگی
3.4 معایب سیستم ارت TN
- نیاز به هادی حفاظتی جداگانه در سیستم TN-S
- پیچیدگی بیشتر در سیستم TN-C-S
3.5 مزایای سیستم ارت IT
- قابلیت اطمینان بالا و تداوم سرویس
- کاهش جریان خطا
3.6 معایب سیستم ارت IT
- پیچیدگی بیشتر در طراحی و اجرا
- نیاز به تجهیزات مانیتورینگ و تشخیص خطا
4. تجهیزات مورد استفاده در سیستم ارتینگ:
4.1. هادی همبندی (Bonding Conductor)
- توضیحات: سیمهای مسی یا فولادی که برای اتصال بخشهای فلزی ساختمان به سیستم ارت استفاده میشوند.
- کاربرد: اتصال تجهیزات فلزی، لولهها، سازههای فلزی و غیره به سیستم ارت.
- ویژگیها: باید دارای سطح مقطع مناسب و مقاومت کم باشند.
4.2. اتصالات همبندی (Bonding Clamps)
- توضیحات: اتصالات فلزی که برای اتصال هادیهای همبندی به تجهیزات فلزی استفاده میشوند.
- کاربرد: اتصال لولههای آب، گاز، سیستمهای گرمایشی و سرمایشی به سیستم ارت.
- ویژگیها: باید از جنس مقاوم در برابر خوردگی (مانند مس یا فولاد گالوانیزه) باشند.
4.3. جعبه همبندی (onding Box)
- توضیحات: جعبههایی که برای جمعآوری و اتصال هادیهای همبندی استفاده میشوند.
- کاربرد: ایجاد نقطه اتصال مرکزی برای هادیهای همبندی.
- ویژگیها: باید دارای اتصالات محکم و عایقبندی مناسب باشند.
4.4. میله ارت (Earth Rod)
- توضیحات: میلههای فلزی (معمولاً از جنس مس یا فولاد گالوانیزه) که در زمین دفن میشوند تا اتصال سیستم ارت به زمین را فراهم کنند.
- کاربرد: ایجاد اتصال الکتریکی با زمین.
- ویژگیها: باید در عمق مناسب و در خاک مرطوب نصب شوند تا مقاومت زمین کم باشد.
4.5. صفحه ارت (Earth Plate)
- توضیحات: صفحههای فلزی (معمولاً از جنس مس) که در زمین دفن میشوند و به عنوان الکترود زمین استفاده میشوند.
- کاربرد: در مناطقی که استفاده از میله ارت امکانپذیر نیست.
- ویژگیها: باید سطح تماس کافی با زمین داشته باشند.
4.6. هادی اصلی ارت (Main Earthing Conductor)
- توضیحات: سیم مسی با سطح مقطع بالا که سیستم ارت ساختمان را به الکترود زمین متصل میکند.
- کاربرد: انتقال جریان خطا به زمین.
- ویژگیها: باید مقاومت کم و سطح مقطع مناسب داشته باشد.
4.7. اتصالات همبندی لولهها (Pipe Bonding Clamps)
- توضیحات: اتصالاتی که برای اتصال لولههای فلزی (آب، گاز، فاضلاب) به سیستم ارت استفاده میشوند.
- کاربرد: جلوگیری از ایجاد اختلاف پتانسیل بین لولهها و سایر تجهیزات.
- ویژگیها: باید از جنس مقاوم در برابر خوردگی باشند.
4.8. تجهیزات همبندی سازههای فلزی (Structural Bonding)
- توضیحات: اتصالاتی که برای اتصال سازههای فلزی ساختمان (مانند اسکلت فلزی، نردهها، دربهای فلزی) به سیستم ارت استفاده میشوند.
- کاربرد: جلوگیری از ایجاد اختلاف پتانسیل خطرناک.
- ویژگیها: باید محکم و مقاوم در برابر خوردگی باشند.
4.9. تجهیزات همبندی سیستمهای الکتریکی (Electrical Bonding)
- توضیحات: اتصالاتی که برای اتصال تجهیزات الکتریکی (مانند تابلوهای برق، ژنراتورها، UPS) به سیستم ارت استفاده میشوند.
- کاربرد: جلوگیری از برقگرفتگی و کاهش نویز.
- ویژگیها: باید مطابق با استانداردهای الکتریکی باشند.
4.10. تجهیزات همبندی سیستمهای مخابراتی و آنتنها
- توضیحات: اتصالاتی که برای اتصال سیستمهای مخابراتی، آنتنها و تجهیزات شبکه به سیستم ارت استفاده میشوند.
- کاربرد: جلوگیری از نویز و حفاظت در برابر صاعقه.
- ویژگیها: باید مقاوم در برابر خوردگی و دارای اتصالات محکم باشند.
4.11. تجهیزات همبندی سیستمهای گرمایشی و سرمایشی
- توضیحات: اتصالاتی که برای اتصال رادیاتورها، لولههای گرمایشی و سیستمهای تهویه مطبوع به سیستم ارت استفاده میشوند.
- کاربرد: جلوگیری از ایجاد اختلاف پتانسیل خطرناک.
- ویژگیها: باید مقاوم در برابر دما و خوردگی باشند.
4.12. تجهیزات همبندی سیستمهای حفاظت از صاعقه (Lightning Protection Bonding)
- توضیحات: اتصالاتی که برای اتصال سیستمهای حفاظت از صاعقه به سیستم ارت استفاده میشوند.
- کاربرد: تخلیه ایمن جریان صاعقه به زمین.
- ویژگیها: باید مقاوم در برابر جریانهای بالا و خوردگی باشند.
4.13. تجهیزات اندازهگیری و تست (Testing Equipment)
- توضیحات: تجهیزاتی مانند اهممتر زمین (Earth Tester) برای اندازهگیری مقاومت زمین و اطمینان از عملکرد صحیح سیستم همبندی.
- کاربرد: تست و بازرسی دورهای سیستم ارت و همبندی.
- ویژگیها: باید دقیق و مطابق با استانداردهای بینالمللی باشند.
5. روشهای اجرایی ارتینگ در برق ساختمان
5.1 انتخاب محل مناسب برای الکترود زمین
انتخاب محل مناسب برای الکترود زمین یکی از مراحل مهم در اجرای سیستم ارتینگ است. محل انتخابی باید دارای خاک با مقاومت کم و رطوبت کافی باشد. همچنین، باید از مناطق دارای مواد شیمیایی خورنده و جریانهای الکتریکی ناخواسته دوری کرد.
5.2 نصب الکترود زمین
الکترود زمین میتواند به صورت میلههای مسی، صفحههای مسی یا نوارهای مسی نصب شود. میلههای مسی معمولاً به صورت عمودی در زمین کوبیده میشوند، در حالی که صفحهها و نوارهای مسی به صورت افقی در زمین دفن میشوند. پس از نصب الکترود، باید اتصالات به درستی انجام شود و مقاومت الکترود اندازهگیری شود
5.3 اتصال هادی ارت به تجهیزات
پس از نصب الکترود زمین، هادی ارت باید به بدنه تجهیزات الکتریکی متصل شود. این اتصال باید مطابق با استانداردهای مربوطه انجام شود و از اتصالات محکم و مقاوم در برابر خوردگی اطمینان حاصل شود.
5.4 اندازهگیری مقاومت زمین
پس از اجرای سیستم ارتینگ، باید مقاومت زمین اندازهگیری شود تا مطمئن شویم که سیستم به درستی کار میکند. مقاومت زمین باید کمتر از حد مجاز تعیین شده در استانداردها باشد. در صورت نیاز، میتوان از روشهایی مانند افزایش تعداد الکترودها یا استفاده از مواد کاهشدهنده مقاومت خاک استفاده کرد.
همچنین بخوانید : شکل موج جریان الکتریکی
6. استانداردهای مرتبط با ارتینگ در برق ساختمان
6.1 استاندارد IEC 60364
استاندارد IEC 60364 یکی از مهمترین استانداردهای بینالمللی در زمینه ارتینگ و سیستمهای الکتریکی است. این استاندارد شامل دستورالعملهایی برای طراحی، اجرا و آزمایش سیستمهای ارتینگ است.
6.2 استاندارد IEEE 80
استاندارد IEEE 80 به بررسی روشهای محاسبه و طراحی سیستمهای ارتینگ در پستهای فشار قوی میپردازد. این استاندارد شامل روشهایی برای محاسبه مقاومت زمین، توزیع پتانسیل و طراحی شبکههای ارتینگ است.
6.3 استاندارد BS 7430
استاندارد BS 7430 یک استاندارد بریتانیایی است که به بررسی روشهای اجرایی و آزمایش سیستمهای ارتینگ میپردازد. این استاندارد شامل دستورالعملهایی برای انتخاب الکترودها، نصب و اندازهگیری مقاومت زمین است.
7. کاربردهای ارتینگ در برق ساختمان
7.1 حفاظت از افراد
یکی از مهمترین کاربردهای ارتینگ، حفاظت از افراد در برابر خطرات ناشی از برقگرفتگی است. با اتصال بدنه تجهیزات به زمین، در صورت بروز خطا، جریان خطا به زمین منتقل میشود و خطر برقگرفتگی کاهش مییابد.
7.2 حفاظت از تجهیزات
ارتینگ به حفاظت از تجهیزات الکتریکی در برابر اضافهبارهای الکتریکی و جریانهای ناخواسته کمک میکند. با اتصال تجهیزات به زمین، ولتاژ اضافی به زمین منتقل میشود و از آسیب به تجهیزات جلوگیری میشود.
7.3 کاهش نویز و تداخلهای الکترومغناطیسی
ارتینگ به کاهش نویز و تداخلهای الکترومغناطیسی در سیستمهای الکتریکی کمک میکند. با اتصال تجهیزات به زمین، جریانهای ناخواسته و نویزهای الکترومغناطیسی به زمین منتقل میشوند و عملکرد سیستم بهبود مییابد.
8. چالشها و راهکارها در ارتینگ برق ساختمان
8.1 مقاومت بالای خاک
در برخی مناطق، مقاومت خاک ممکن است بسیار بالا باشد که این امر میتواند باعث افزایش مقاومت زمین و کاهش کارایی سیستم ارتینگ شود. برای حل این مشکل، میتوان از روشهایی مانند افزایش تعداد الکترودها، استفاده از مواد کاهشدهنده مقاومت خاک و نصب الکترودها در عمق بیشتر استفاده کرد.
8.2 خوردگی الکترودها
الکترودهای زمین ممکن است در طول زمان دچار خوردگی شوند که این امر میتواند باعث افزایش مقاومت زمین و کاهش کارایی سیستم ارتینگ شود. برای جلوگیری از خوردگی، میتوان از الکترودهای با جنس مقاوم در برابر خوردگی و پوششهای محافظ استفاده کرد.
8.3 تداخل با سیستمهای دیگر
در برخی موارد، سیستم ارتینگ ممکن است با سیستمهای دیگر مانند سیستمهای ارتباطی و کنترل تداخل داشته باشد. برای کاهش این تداخل، میتوان از روشهایی مانند جداسازی سیستمها و استفاده از فیلترهای الکترومغناطیسی استفاده کرد.
9. نکات مهم در طراحی و اجرا
- مقاومت زمین: باید تا حد امکان کم باشد (معمولاً زیر ۵ اهم).
- جدا بودن سیستمهای ارت و گرندینگ: در برخی موارد، سیستمهای ارت و گرندینگ باید جدا باشند تا از تداخل جلوگیری شود.
- بازرسی دورهای: سیستمهای ارت و گرندینگ باید بهطور منظم بازرسی و تست شوند.
10. نتیجهگیری
ارتینگ یکی از مباحث اساسی و حیاتی در برق ساختمان است که به منظور ایجاد امنیت و حفاظت از تجهیزات الکتریکی، افراد و ساختمانها در برابر خطرات ناشی از جریانهای ناخواسته و اضافهبارهای الکتریکی انجام میشود. انتخاب سیستم ارتینگ مناسب، اجرای صحیح و رعایت استانداردهای مرتبط از جمله عوامل مهم در ایجاد یک سیستم ارتینگ کارآمد و مطمئن است. با توجه به اهمیت این موضوع، مهندسان برق باید به دقت به طراحی، اجرا و نگهداری سیستمهای ارتینگ توجه کنند تا از بروز خطرات و خسارات جلوگیری شود
