اجرای چاه ارت

اجرای چاه ارت

هدف از بکاربردن اتصال زمین :

امروزه اکثر سیستم های سه فاز به صورت نول زمین شده بهره برداری می شوند. نقاط خنثی زمین شده (ارت شده) دارای مزایا و اهداف زیر می باشند:

1. سرویس قابل اطمینان و حفظ سلامت و ایمنی بیشتر افرادی که از سیستم برق استفاده می‌کنند
2. حفاظت و ایمنی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی
3. جلوگیری از ولتاژ تماسی
4. حذف ولتاژ های اضافی و جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه های ناگهانی
5. ایجاد شرایطی که در آن سیستم از نظر فنی درست عمل نماید و اطمینان از قابلیت کار الکتریکی
6. کاهش افت ولتاژ و افت توان بر اثر عدم تعادل بار در سیستم
7. امکان نصب وسایل حفاظتی تشخیص دهنده در چنین سیستم هایی که نقطه خنثی متصل به زمین دارند
8. عملکرد سریع رله های حفاظتی بر اثر خطا یا اتصالی در سیستم
9. در هنگام پاره شدن و یا اتصال زمین شدن یکی از فاز ها، ثابت نگه داشتن تقریبی ولتاژ فازهای سالم
10. هدایت کلیه بارهای الکتریکی استاتیکی القایی به زمین بدون اختلال در سیستم
11. ایجاد شرایطی که در آن عایق بندی سیستم سالم بماند
12. کاهش هزینه تعمیرات و نگهداری تجهیزات

انواع زمین کردن یا ارت

در تاسیسات و سیستم های برقی دو نوع زمین کردن (ارت) وجود دارد: زمین کردن حفاظتی و زمین کردن الکتریکی.

به عبارت دیگر اتصال زمین سیستم و اتصال زمین تجهیزات. اتصال زمین سیستم برای عملکرد بهتر سیستم و اتصال زمین تجهیزات برای حفاظت اشخاص و تأسیسات ضرورت دارد.

الف – زمین کردن (ارت) حفاظتی

عبارتست از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تأسیسات الکتریکی که در ارتباط مستقیم با برق (مدار الکتریکی) نیستند . این روش جهت حفاظت اشخاص در مقابل ولتاژ تماسی به کار می رود. در صورت اتصال یک سیم برقدار به بدنه تجهیزات الکتریکی، اختلاف پتانسیلی بین بدنه دستگاه و زمین بوجود می آید و اگر شخصی در این لحظه بدنه دستگاه را لمس نماید بین محل تماس بدن او به دستگاه و زمین ولتاژی به نام ولتاژ تماسی ایجاد شده و در صورتیکه این ولتاژ از 50 ولت بیشتر باشد خطر جدی بوجود می آید.

ب- زمین کردن (ارت) الکتریکی

عبارتست از زمین کردن نقطه ای از دستگاه  الکتریکی که جزیی از مدار الکتریکی می باشد؛ مثل زمین کردن سیم نول شبکه. این زمین کردن به خاطر عملکرد صحیح دستگاهها و جلوگیری از ازدیاد فشار الکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فازها با زمین صورت میگیرد.

مقاومت اتصال زمین اجرای چاه ارت

 مقاومت زمین تاثیر بسیار مهمی بر سیستم های الکتریکی دارد. اول اینکه به دلایل ایمنی، بیشتر تأسیسات الکتریکی به زمین متصل یا ارت شده اند دوم اینکه بعضی از خطوط انتقال دی سی (جریان مستقیم

) ولتاژ بالا، از زمین به عنوان هادی یا رسانای  برگشتی استفاده کرده تا جریانی حدود چند آمپر را حمل نمایند و سوم به خاطر هدایت خوب زمین (زمین رسانای خوبی می باشد) یک مسیر برای جریان های نشتی مختلف ایجاد می شود.

مقاومت مخصوص خاک 

مقاومت مخصوص خاک بین 5 اهم متر تا 5000 اهم متر بوده و به تر کیبات خاک ( خاک رس، شن، گرانیت و …) و همچنین درجه رطوبت هوا بستگی دارد.  به طور مثال در فصل بهار ، مقاومت مخصوص خاک ممکن است 50اهم متر و در تابستان که خاک خشک می گردد این مقدار به 300 اهم متر می رسد. درجه حرارت نیز بر مقاومت مخصوص خاک اثر می گذارد. هر چه دما به نقطه انجماد نزدیک می شود، مقاومت مخصوص خاک به طور آهسته افزایش یافته و با کاهش بیشتر دما مقاومت مخصوص به سرعت افزایش پیدا می کند.

انواع سیستم های ارتینگ نول (نوع ارتینگ سیستم نیروی تغذییه کننده)

سیستم های مختلفی برای توزیع برق وجود دارد. در ایران از سیستم های سه فاز با نقطه خنثی و سیستم های تک فاز با هادی خنثی (که معمولا از همان سیستم سه فاز انشعاب گرفته شده) استفاده می شود. شناخت کامل نوع سیستم توزیع برق و انتخاب صحیح روشهای ایمنی و ارتینگ، لازمه طرح و اجرای تجهیزات و تاسیسات الکتریکی ایمن و وسایل حفاظتی بکار رفته در آنها خواهد بود. استاندارد بین المللی IEC60364 سه دسته سیستم اتصال زمین مشخص نموده که آنها را با یک کد دو یا چند حرفی نامگذاری می کنند.

الف- سیستم TN-S  که شامل دو نوع TN-C-S وTN-C می باشد.

ب- سیستم  TT

ج- سیستم IT

قبل از توضیح سیستم های فوق به شرح مفهوم حروف اختصاری به کار رفته در نامگذاری سیستم ها می پردازیم.

حرف اول از سمت چپ نمایان کننده نوع رابطه سیستم نیرو (منبع تغذیه) با زمین است:

T = گرفته شده از کلمه فرانسوی Tree به معنی زمین و به این مفهوم که یک نقطه از سیستم تغذیه (نقطه خنثی) به طور مستقیم به زمین وصل شده است.

I = گرفته شده از کلمه Isolation به معنی مجزا و به این مفهوم که سیستم تغذیه از زمین مجزا شده و به زمین وصل نیست و یا یک نقطه از سیستم از طریق امپدانسی به زمین وصل شده است.

حرف دوم از سمت چپ نمایان کننده نوع رابطه بدنه های هادی تاسیسات با زمین است:

T: یعنی بدنه های هادی از نظر الکتریکی مستقل ازاتصالات زمین سیستم نیروی اصلی، به زمین وصل شده است (بدنه زمین جدا دارد).

N= از کلمه Natural به معنی خنثی (نول) است یعنی بدنه های هادی از نظر الکتریکی به طور مستقیم به زمین سیستم نیروی اصلی به زمین وصل شده است.

این دو حرف اصلی نوع سیستم نیرو را تعیین می کنند که علاوه بر آنها برای مشخص نمودن نحوه استفاده از خنثی N و هادیهای حفاظتی PE از حروف دیگری نیز استفاده می شود.

C = کلمه  Combined به معنی مشترک است. یعنی بدنه های هادی به هادی مشترک حفاظتی خنثی PEN وصل شده اند و مشترک می باشند.

(PEN= Protective Earth + Neutral)

S= از کلمه Seperated به معنی جدا شده است. یعنی در کل سیستم  بدنه های هادی از طریق یک هادی جدا PE به نقطه خنثی N در مبدا وصل شده اند.

در مواردی هم که از مبدا تا قسمتی از سیستم بدنه های هادی به هادی مشترک حفاظتی خنثی متصل اند (PEN) و از آن به بعد تفکیک می شوند از هر دو حرف C و S استفاده خواهد شد. مانند سیستم TN-C-S لازم به ذکر است اگر در نقطه ای از تاسیسات هادیهای حفاظتی و خنثی تفکیک شده باشند از آن به بعد وصل کردن آنها به هم ممنوع می باشد.

حال به شرح انواع سیستم های نیرو و رابطه آنها با زمین می پردازیم:

1. سیستم TN : نقطه خنثی یا نول در این نوع سیستم به طور مستقیم به زمین وصل است و کلیه بدنه های هادی تجهیزات الکتریکی از طریق هادی حفاظتی PE به زمین وصل اند. این نوع سیستم بسته به نحوه استفاده از هادی حفاظتی و هادی خنثی به سه دسته تقسیم می شوند:

الف-  سیستم TN-S که در کل سیستم از یک هادی حفاظتی PEمجزا استفاده می گردد. این نوع سیستم متداولترین نوع در سیستم های نیرو می باشد و در کلیه تآسیسات تحت پوشش مبحث 13 مقررات ملی ساختمان از این مدل استفاده می شود مگر در مواردی که استفاده از سیستم های دیگر مجاز باشد و قید گردد.

اجرای چاه ارت

ب- سیستم TN-C-S که در ابتدا از یک هادی مشترک به عنوان هادی حفاظتی – خنثی PEN استفاده می شود و سپس از هم جدا می شوند. دقت نمایید از آنجا به بعد وصل کردن آنها به هم ممنوع می باشد.

اجرای چاه ارت

ج- سیستم TN-C که در سراسر سیستم از یک هادی حفاظتی – خنثی PEN استفاده می شود.

سیستم TN-C با هادی مشترک حفاظتی – خنثی در کل سیستم اجرای چاه ارت

2-سیستم TT : استفاده از این نوع سیستم جز در موارد خاصی که شرایط محلی برای استقرار آن مناسب باشد و یا وسایل حفاظتی بخصوصی مانند کلیدهای جریان باقیمانده که بهره برداری از آن را ممکن کند، قابل استفاده نیست و استفاده از آن با اجازه مخصوص مقامات دارای صلاحیت مجاز می باشد.

اجرای چاه ارت

3-سیستم IT: استفاده از این نوع سیستم در مواردی می باشد که لازم باشد با اولین اتصالی سیستم تغذیه قطع نشود. مانند خطوط زنجیره ای تولید در صنعت و یا اتاقهای عمل و نظایر آن در بیمارستان ها.

اجرای چاه ارت

رنگ عایق هادی های سیستم توزیع نیرو

توجه نمایید که رنگ عایق مدارهای کابلی باید به شرح زیر می باشد:

• قهوه ای و سیاه برای مشخص نمودن فازها (در مدارات سه فاز، دو قهوه ای و یک سیاه و یا دو سیاه و یک قهوه ای داریم و در مدارهای تک رشته ای رنگ سیاه، زرد، قرمز برای تشخیص فاز ها استفاده می شود)
• آبی کمرنگ برای هادی خنثی (نول) درهمه موارد ( تک فاز و سه فاز)
• سبز و زرد راه راه برای هادی حفاظتی درهمه موارد ( تک فاز و سه فاز)

برای هادی حفاظتی – خنثی مشترک PEN ترجیح داده می شود عایق رنگ سبز و زرد راه راه داشته باشد.

اجرای چاه ارت

انواع چاه ارت و اجرای چاه ارت:

عموما اجرای چاه ارت با دو روش ذیل انجام  می گردد :

• چاه ارت عمقی: این روش مدل متداول ایجاد چاه ارت است. چاهی با عمق بالا حفر می شود. سپس صفحه مسی داخل آن قرار داده شده و با مواد مخصوص پر می شود.
• چاه ارت سطحی: این روش زمانی انجام می پذیرد و پیشنهاد می گردد  که امکان حفر چاه عمیق برای ما وجود ندارد.

مقاومت الکترود زمین به عوامل فراوان مخصوصا به مقاومت ویژه خاک ، ابعاد وشکل  الکترود بستگی دارد،برای حجم معینی از فلز الکترود هر چه یکی از ابعاد الکترود بزرگتر از دو بعد دیگر بوده و تماس الکترود در این بعد با خاک بیشتر باشد ، مقاومت الکترود نسبت به جرم کلی زمین کمتر خواهد شد.

صاعقه گیر سرج ارستر برق گیر

انواع الکترود های زمین :

در اغلب نقاط کشور، متداولترین روش احداث الکترود زمین همان است که به آن « چاه زمین» می گویند. انواع الکترود ها جهت اجرای چاه ارت از نظر شکل و طرز قرار گرفتن آن ها در زمین به شرح زیر تقسیم بندی می شوند:

• الکترود های قائم
• الکترودهای افقی
• الکترودهای صفحه ای
• الکترود بتن مسلح در شالوده ساختمان (میلگردها)

الکترودهای قائم:

الکترودهای قائم به خاطر نفوذ بیشتر در عمق خاک و دسترسی به لایه های مرطوب تر زمین ، صرفه اقتصادی و اجرای آسان آن، متداولترین نوع الکترودها در جهان می باشند. همچنین تجربه نشان داده است که مس بهترین فلز یرای حفاظت از فاسد شدن میله های فولادی زمین می باشد.

البته برای این منظور که میله به مدت طولانی مثلا سی سال دوام بیاورد ضخامت پوشش مسی باید بیشتر از 0.25 mm باشد. پوشش مسی می بایست به طریق جوش ملکولی انجام شود تا رطوبت بین آن و میله به هیچ وجه رسوب نکند و آن را فاسد نکند. انواع الکترودهای قائم که با روش کوبیده شدن در زمین و یا به روش دفنی (اجرای چاه ارت) نصب می شوند عبارت است از:

• الکترودهای میله ای (میله های فولادی مخصوص با روکش مس و حداقل 16mm قطر، به صورت کوبیده شده در زمین)
• الکترودهای لوله ای و پروفیلی (لوله های گالوانیزه، لوله کشی آب)
• هادی های چند مفتولی (35 میلیمتر مربع با حداقل قطر هر مفتول 8 mm)