بین سال های ۱۸۸۰ تا ۱۸۹۲ خطوط انتقال و توزیع برق بدون اینکه نقطه نوترال یا نول زمین شده داشته باشند احداث می شدند و هیچ نقطه ای از شبکه و تجهیزات ارت نمی شدند و اساسآ مفهومی به نام ارت وجود نداشت.
مشکلات برق گرفتگی و آتش سوزی در منازل و اماکن عمومی و صنعتی وجود داشت بدون اینکه فیوزهای حفاظتی نصب شده در شبکه عیوب را تشخیص بدهند .
مشکلات ادارات بیمه جهت جبران خسارت بیشتر و بیشتر می شد و به طور موازی تحقیقاتی جهت کاهش این خطرات به عمل می آمد.
در سال ۱۹۲۴ انجمن مهندسان برق (IEE) در انگلستان اتصال بدنه فلزی وسائل برقی به زمین یا همان ارت کردن را اجباری نمود هر چند اینکار ساده نبود و مشکلات فراوانی داشت.
در سال ۱۹۲۳ فرانسه نیز در استانداردهای ملی کشورش ارت کردن بدنه تجهیزات برقی را الزامی نمود.
در سال ۱۹۲۷ فرانسه بحث ارت کردن نقطه نول ترانسفورماتورها را نیز تصویب نمود.
در سال ۱۹۳۵ استانداردهای جامع حفاظت اشخاص و تجهیزات تدوین و اجرائی شد و از آن سالها به بعد ارتینگ همگانی شد.
فلسفه ارت کردن:
با دقت در شکل های ساده زیر می توان به فلسفه ارت پی برد.
۱- در این مدار ساده تکفاز که نول عمداً به زمین متصل نشده صرفاً وقوع اتصالی مستقیم فاز به نول می تواند فیوز را بسوزاند و جلوی خطرات بعدی را بگیرد.
در صورت اتصالی فاز به زمین و نول به زمین (هر یک به تنهایی) فیوز نخواهد سوخت و عیب ممکن است روزها وجود داشته باشد که منجر به آسیب به تجهیزات به خاطر تغییر در ولتاژ تغذیه آنها و یا آسیب به شبکه برق گردد.
در این حالت اگر دست انسان به یک فاز یا نول بخورد خطری نخواهد داشت و فقط اتصال همزمان به فاز و نول باعث برق گرفتگی خواهد شد.
خلاصه:
خطرات انسانی: کمتر
آسیب به تجهیزات و شبکه برق: زیاد
۲- همانطور که در تاریخچه نیز اشاره شد به خاطر حفظ پایداری شبکه برق و مسائل
دیگر که در ادامه خواهد آمد در سال ۱۹۲۷ به بعد اتصال نول به زمین اجباری شد که در این حالت وضعیت به صورت زیر قابل بیان است:
اتصال فاز به زمین می تواند فیوز را سوزانده و مدار و تجهیزات را محافظت کند.
اتصال نول به زمین خطری برای شبکه و تجهیزات ندارد.اتصال بدن انسان به یک فاز( تنها) بسیار خطرناک است.
این وضعیت دو حالت دارد:
· اگر بدنه دستگاه به زمین که همان نول است وصل شده باشد (یعنی همان سیستم زمین حفاظتی )که در این حالت فیوز سریعا سوخته و از عبور طولانی جریان به بدن جلوگیری می کند.
· اگر بدنه دستگاه به زمین که همان نول است وصل نشده باشد یعنی سیستم ارت نداشته باشیم که در این حالت بعید است فیوز بسوزد لذا جریان برق تا زمانی که شخص به خود آمده و خود را رها کند و یا کسی به کمک او بیاید از بدن عبور خواهد کرد و این فاجعه است.
خلاصه این حالت:
در صورت عدم نصب ارت مناسب
خطرات انسانی: بسیار زیاد
آسیب به تجهیزات و شبکه برق: زیاد
در صورت نصب سیستم ارت مناسب
خطرات انسانی: کمتر
آسیب به تجهیزات و شبکه برق: کمتر
به عبارتی در حالتی که سیستم ارت نصب شده باشد جریان خطا سه مسیر جهت عبور جریان خطا و برگشت به منبع دارد و سهم کمی از جریان خطا ممکن است از بدن شخصی که با دست دستگاه را لمس می کند عبور کند خصوصا اگر مقاومت زمین دستگاه نیز خیلی کم باشدایحاد ارت جهت حفاظت افراد و وسایل و تجهیزات الکترونیکی و ابزار و لوازم حساس صنعتی از دو بابت حائز اهمیت میباشد :
به طور خلاصه اهداف بکارگیری سیستم ارتینگ یا گراندینگ عبارتند از :
الف ـ حفاظت و ایمنی جان انسان
ب ـ حفاظت و ایمنی وسایل و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی
ج ـ فراهم آوردن شرایط ایدهال جهت کار
د ـ جلوگیری از ولتاژ تماسی
ه ـ حذف ولتاژ اضافی
و ـ جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه
ز ـ اطمینان از قابلیت کار الکتریکی
روشهای اجرای ارت یا زمین حفاظتی :
بطور کلی جهت اجرای ارت و سیستم حفاظتی دو روش کلی وجود دارد که ذیلاً ضمن بیان آنها ، موارد استفاده و تجهیزات مورد نیاز هر روش و نحوه اجرای هر یک بیان میگردد .
۱ـ زمین عمقی : در این روش که یک روش معمول می باشد از چاه برای اجرای ارت استفاده می شود.
۲- زمین سطحی:
در این روش سیستم ارت در سطح زمین (برای مناطقی که امکان حفاری عمیق در آنها وجود ندارد) و یا در عمق حدود ۸۰ سانتیمتر اجرا می گردد.
در چه شرایطی از روش سطحی برای اجرای ارت استفاده نمائیم ؟
در مکانهایی که :
ـ فضای لازم و امکان حفاری در اطراف سایت وجود داشته باشد .
ـ ارتفاع از سطح دریا پائین باشد مانند شهرهای شمالی و جنوبی کشور .
ـ پستی و بلندی محوطه سایت کم باشد .
ـ فاصله بین دکل و سایت زیاد باشد .
با توجه به مزایای روش سطحی اجرای ارت به این روش ارجحیت دارد .
اجرای ارت به روش عمقی
الف ـ انتخاب محل چاه ارت
چاه ارت را باید در جاهایی که پایینترین سطح را داشته و احتمال دسترسی به رطوبت حتیالامکان در عمق کمتری وجود داشته باشد و یا در نقاطی که بیشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمینهای چمن ، باغچهها و فضاهای سبز حفر نمود.
ب- عمق چاه
با توجه به مقاومت مخصوص زمین ، عمق چاه از حداقل ۴ متر تا ۸ متر و قطرآن حدودا ۸۰ سانتیمتر می تواند باشد.
در زمین هایی که با توجه به نوع خاک دارای مقاومت مخصوص کمتری هستند مانند خاکهای کشاورزی و رسی عمق مورد نیاز برای حفاری کمتر بوده و در زمینهای شنی و سنگلاخی که دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر می باشد.
برای اندازه گیری مقاومت مخصوص خاک از دستگاههای خاص استفاده می گردد.
در صورتی که تا عمق ۴ متر به رطوبت نرسیدیم و احتمال بدهیم در عمق بیشتر از ۶ متر به رطوبت نخواهیم رسید نیازی نیست چاه را بیشتر از ۶ متر حفر کنیم .
بطور کلی عمق ۶ مترو قطر حدود ۸۰ سانتیمتر برای حفر چاه پیشنهاد می گردد.
محدوده مقاومت مخصوص چند نوع خاک در جدول زیر آمده است.
نوع خاک مقاومت مخصوص زمین ( اهم متر )
باغچهای ۵ الی ۵۰
رسی ۸ الی ۵۰
مخلوط رسی ، ماسهای و شنی ۲۵ الی ۴۰
شن و ماسه ۶۰ الی ۱۰۰
سنگلاخی و سنگی ۲۰۰ الی ۱۰۰۰۰
منبع:azadeng.ir