سیستم ارت

سیستم ارت

سیستم ارت
این اتصال زمین یا ارت یک اتصال مصونوعی به زمینه که مقاومت خیلی کمی در مقابل عبور جریان برق داره و منظور از کلمه “زمین” تو کارهای برقی به زمین دارای پتانسیل صفر می گن و اگر یه نقطه از شبکه به زمین وصل بشه به اون تک زمینی (Unigrounded) و وقتی تو ینقاط مختلف شبکه اتصال به زمین داشته باشیم به اون چند زمینی (Multi Grounded) می گن. هدف از اتصال زمین هم وصل کردن بدنه فلزی تمامی دستگاههای الکتریکی (به غیر از هادی های اصلی مدار) به زمینه تا هم از جان انسانها و هم از تجهیزات حفاظت بشه.

بدست آوردن یک اتصال زمین خوب هم کمی مشکله و بستیگی به جنس الکترود و مقاومت مخصوص خاک داره.

قسمتهای یک سیستم ارت :

1- هادی مبندی شده بدنه دستگاهها

2- یک یا چند الکترد در زمین

به چه منظور از سیم ارت استفاده می کنیم:

1- درست عمل کردن دستگاههای برقی

2- فراهم شدن سرعت کافی برای عیب یابی

3- جلوگیری از افزایش ولتاژ سیستم در اثر بروز اتصالی و افت ولتاژ در اثر عدم تعادل بار.

4- حفاظت از جان انسانها

5- حفاظت از دستگاههای الکتریکی

ما دو نوع زمین کردم داریم: 1- زمین کردن حفاظتی ( زمین کردن تمامی قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی که در ارتباط مستقیم با مدار الکتریکی نیستند . این روش بیشتر برای حفاظت افراد در مقابل ولتاژ تماسی به کار میره)

2- زمین کردن الکتریکی ( زمین کردن نقطه ای از مدار الکتریکی به زمین . مثل نقطه ستاره ترانسفورماتورهای سه فاز . این کار هم برای درست کار کردن دستگاهها و جلوگیری از زیاد شدن فشار الکتریکی روی فازهای سالم نسبت به زمین وقتی که یکی از فازها با زمین تماس پیدا می کنه ، میشه)

منظور از مقاومت مخصوص خاک چیه؟؟

به مقاومت یک متر مکعب از زمین به ابعاد 1متر×1 متر× 1متر که بین دو الکترود صفحه ای سنجیده شده باشه ، گفته میشه. البت این مقاومت به نوع مواد تشکیل دهنده زمین هم بستگی داره>>>

مقاومت مخصوص مرداب و زمین باتلاقی 20 اهم-متر

مقاومت مخصوص خاک رس و زمین زراعی 100 اهم-متر

مقاومت مخصوص ماسه نرم و مرطوب 200 اهم-متر

مقاومت مخصوص شن یا سنگریزه مرطوب 500 اهم-متر

مقاومت مخصوص سنگریزه یا ماسه یهپا شن خشک 1000 اهم-متر

مقاومت مخصوص مقاومت مخصوص زمین سنگلاخ 3000 اهم-متر

مقاومت مخصوص مقاومت مخصوص صخره 10000 اهم-متر

و البته باز هم مقاومت خاک معمولی بین 5 اهم-متر تا 5000 اهم-متر هست و بستگی به جنس ترکیبات خاک و رطوبت و درجه حرارت داره.

و چون وقتی یک الکترود توی خاک قرار می گیره سطح وسیعی رو پوشش میده(تمام سطح الکترود) به همین خاطر مقاومت پائینی داره و حتی اگر 2 تا الکترود فاصله به اندازه چند کیلومتر هم داشته باشند باز هم مقاومت بین اونها چند اهم بیشتر نمیشه!!

به عنوان مثال یک شبکه توزیع رو بررسی می کنیم تاببینیم کدوم یک از قسمتهاش به ارت وصل میشه (هم الکتریکی و هم حفاظتی)

1- یکی از دو سیم ثانویه ترانسفورماتور تک فاز دو سیمه

2- سیم نول یک سیستم تک فاز سه سیمه فشار ضعیف

3- سیم نول یک سیستم 3 فاز و چهار سیمه فشار ضعیف

4- مرکز ستاره ترانسفورماتور 3 فاز

5- ترمینال زمین هر برق گیر

6- بدنه یا محفظه کلید دستگاههای برقی و ترانسفورماتورهای هوایی و زمینی

7- یک سیم ثانویه ، هر کدام از ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان(CT-PT)

8- سیم نول کلیه مشترکان در محل ورود برق به مکان آنها (در محل کنتور)

خوب حالا بریم سر اصل مطلب….

الکترود اتصال زمین: (Earth electrode)

شکل ظاهری الکترودی که اخل زمین قرار میگیره می تونه اشکال مختلفی داشته باشه . ولی کلا به چهار مدل تقسیم بندی کردن :

1- کروی ( همونطور که از اسمش پیداست یه الکترود گرده که بیشترین تماس رو با خاک داره!)

2- تپ (چند میله ای) “Multiple rode” که اونم دو نوع داره . انصال یک میله ای و چند میله ای . به این حالته که چند تا میله رو به طور موازی برای اتصال ارت استفاده می کنند.

3- صفحه ای : توی این اتصال ارت یه صفحه هادی رو یه صورت عمودی توی زمین قرار می دن . لازمه که این صفحه 50 سانتیمتر از سطح زمین پائینتر باشه و اگر قرار باشه که به طور مایل قرار داده بشه نباید زاویه اون از 60 درجه بیشتر بشه!

4- سیم یا تسمه ای : توی مناطق کوهستانی یا جاهائی که نمیشه الکترود رو توی زمین کاشت! از این نوع ارت استفاده می کنند و این نوع ارت با طول دادن مسیر ، مقاومت پائین رو برای ارت بوجود میاره. (مناسب برای نیروگاهها)

“”” اینا یک سری فورمول هعم دارن که اگر لازمتون شد بگین تا بزارم”””

مقاوت زمین رو بوسیله دو دستگاه میشه اندازه گرفت :

1- ارت سنج :

2- بوسیله یک ولتمتر و آمپرمتر

“” اندازه گیری بوسیله این دو روش خودش یه بحث مفصله ، که بعدا در مرودش توضیح می دم””

خوب… حالا بریم سراغ روشهای اتصال زمین:

1- الکترود میله ای یا فولادی یا کاپرولد با حد اقل قطر 15 میلی متر

2- الکترود نواری یا تسمه ای : باید در عمق نیم متری تا یک متری سطح زمین قرار بگیرد.

— تسمه فولادی قلع اندود با ضخامت 3 میلی متر و سطح مقطع 100 میلی متر مربع

— تسمه مسی دارای حد اقل سطح مقطع 50 میلی متر مربع و ضخامت 2 میلی متر

3- سیم تابنده:

— سیم فولادی به هم تابیده ( رشته ای ) قلع اندود که حداقل قطر هر کدام از رشته ها 2.5 میلی متر و سطح مقطع کل سیم 95 میلی متر مربع باشد.

— سیم مسی تابیده با حد اقل سطح مقطع 35 میلی متر مربع

4- الکترود صفحه ای :

باید به طور عمودی در زمین قرار بگیرد و فاصله لبه بالائی صفحه تا سطح زمین حد اقل یک متر باشد

— صفحه آهنی قلع اندود شده که سطح هر طرف آن حداقل نیم متر مربع و ضخامت آن 3 میلی متر باشد.

— صفحه مسی با ضخامت حداقل 2 میلی متر و سطح هر طرف آن نمی متر مربع

5- استفاده از سیستم لوله کشی آب:

اینجا این نکته مهمه که سیستم لوله کشی ساختمان رو همیشه عایق می کنند و بعد با بتون می پوشونند تا از پوسیدگی اون جلوگیری بکنند . پس حتما اینودر نظر باید بگیرید که نه باید به اینجور سیستمهای لوله کشی که به زمین وصل نیستند و نه به لوله کشی های پوسیده نباید سیم ارت رو وصل کنید که این نوع ارت بی ارزشه . الان هم که دیگه از لوله سبز استفاده می کنند دیگه این سیستم داره یواش یواش منسوخ میشه .

بیشتر جاها هم از همون الکترود میله ای فولادی استفاده می کنند . البت برای جلوگیری از فساد میله فولادی روی اون را با یک لایه مس برای اینکه از فساد و از بین رفتن اون جلوگیری بشه می پوشونند.

و برای اینکه این ارت تا مدت طولانی مثلا 30 سال دوام بیاره ضخامت مس نباید کمتر از 0.25 میلی متر کمتر باشه و همچنین باید پوشش مسی بوسیله جوش مولکولی انجام بشه تا رطوبت بین میله فولادی و مس نفوذ نکرده و باعث فساد اون نشه. تا حد امکان هم میله باید به صورت عمودی توی زمین قرار بگیره ولی باز هم اگر به خاطر موانعی نمیشه که اون رو بطور عمودی قرار داد ، نباید زاویه اون بیشتر از 60 درجه بشه!

طبق استاندارد وزارت نیرو میله کاپرولد باید دارای چنین مشخصاتی باشه … طول 1.5 متر و قطر 16 میلی متر و باید به فاصله 50 سانتی متر از تیر و به اندازه حدود 20 سانتی متر پائین تر از سطح زمین در خاک قرار بگیره تا از ایجاد ولتاژهای خطرناک روی سطح زمین جلوگیری بشه.

خاک اطراف میله هم باید به خوبی کوبیده بشه تا مقاومت اتصال زمین کاهش پیدا کنه. معمولا اتصال سیم زمین به میله به وسیله یک بست برنزی سخت انجام می گیره و برای سیم زمین باید از سیم مسی 25 و یا حد اقل 16 میلی متر مربع استفاده بشه. و بهتره که روی اون رو با یک در پوش از جنس PVC بپوشونیم تا از برق گرفتگی جلوگیری بشه. باز هم مقاومت خاک اطراف میله مهمه و تحقیقات نشون داده که 90% مقاومت الکتریکی اطراف یک میله اتصال زمین معمولا در محدوده شعاعی 1.8 تا 3 متری میله ایجاد میشه.

برای همین منظور ( کاهش مقاومت خاک ) هم چند روش وجود داره:

1- استفاده از میله های طویل برای رسیدن به لایه مرطوب (کیله 1.5-2.4-3 متری متصل به هم )

2- استفاده از میله های موازی >> مثل یک مدار موازیه و مقاومت اونها هم از مقاومت موازی طبعیت می کنند. این روش بیشتر در سنگلاخها استفاده میشه. در این روش نباید فاصله میله ها از 2 برابر طول میله ها بیشتر بشه و در روش کاهش مقاومت باعث افزایش جریان میشه

3- استفاده از مواد شیمیای >> چون آب به تنهائی نمی تونه هدایت الکتریکی رو به خوبی انجام بده و اگر در جائی اضافه کردن آب باز هم نتونست مقاومت رو تا حد مطلوب کاهش بده ، به آب کلرور سدیم (نمک معمولی) ، کلرور کلسیم ، کربنات سدیم یا سولفاد مس اضافه می کنند. از نمک و خاک ذغال هم میشه استفاده کرد. (البت توی جاهائی که کلا آب باشه مثل چاه و مثل اینا، مقاومت خیلیخیلی پائینه و به چیزی احتیاج نداریم)

این نکته رو هم بگم که این مواد باید بین همون فاصله مجاز (تا 2 متری میله) قرار بگیرند و نباید به طور مستقیم با میله تماس داشته باشند تا از فساد تدریجی میله جلوگیری بشه. این روش رو در صورتی انجام می دن که روشهای دیگه جواب نداده باشه ، چون با باران و تخلیه الکتریکی این مواد از بین می رن!!

“”””” موضوع مهم اینه که توی تمام این روشها نباید مقاومت اتصال زمین در حالت تکی نباید از 10 اهم بیشتر باشه و کل سیستم اتصال زمین نباید از 2 اهم تجاوز بکنه”””””

عواملی که تایین میکنه این ارت ما چقدر مقاومتش پاینه :

–اثر رطوبت خاک ( مقدار کمی تغییر در رطوبت خاک تاثیر زیادی روی مقاومت خاک میزاره)

— درجه حرارت (هر چه قدر درجه حرارت کمتر بشه ، مقاومت مخصوص خاک بیشتر میشه)

— عمق زمین ( عمق میله اتصال زمین باید به قدری باشه که به سطح رطوبت دائمی خاک برسه و درجه حرارت خاک ثابت باشه .پس هر چه عمق بیشتر میشه ، رطوبت خاک بیشتر شده و در نتیجه مقاومت مخصوص زمین کمتر میشه)

— طول الکترود (هدایت اتصال زمین رابطه مستقیم با طول الکترود داره!! به طور خلاصه و ساده بگم … هر وقت که طول میله 70% افزایش پیدا کنه ، مقاومت به نصف کاهش پیدا می کنه)

–قطر الکترود(این مقدار ، تاثر آنچنانی بر روی کاهش یا افزایش مقاومت نداره

. شرائط یک اتصال خوب:

1- پائین بودن مقاومت زمین در حداستاندارد

2- مقاوم در برابر فساد تدریجی و عوامل مخرب زمین

3- قابلیت تحمل جریانهای زیاد و تکراری

4- دوام و طول عمر بیشتر