همانطور که می دانیم امروزه وجود قوانین ومقررات وهمچنین تجهیزات لازم جهت رعایت موارد ایمنی و حفاظت از ملزومات هر واحد صنعتی و شبکه برقی ویا واحد مسکونی محسوب می شود.

دو نمونه از این موارد ایمنی استفاده از برقگیر واتصال زمین می باشد.

بسته به این که زمین کردن از نوع حفاظتی یا الکتریکی باشد می توان از روش های مختلف زمین کردن استفاده کرد .

یکی از این روش ها استفاده از جاههای زمین و روش دیگر قرار دادن الکترود ها ی زمین در خاک است.

هدف ما از زمین کردن کاهش مقاومت اتصال به زمین جهت انتقال اضافه ولتازهای نا مطلوب است.

ازعوامل موثر در مقاومت خاک مواردی مانند نوع خاک،آب وهوا و شرایط فصلی را می توان نام برد .

سیستم برقگیر که جهت حفاظت بناها در برابر صاعقه استفاده می شود وبرای ارتباط آنها با سیستم حفاظت زمین باید نکاتی را مد نظر قرار داد.

لزوم استفاده از سیستم ارت :

به منظور حفاظت افراد و دستگاهها ، اضافه ولتاژهای تولید شده در بدنه کهباعث صدمه دیدن دستگاهها و افراد می‌شود.

همچنین ولتاژهای بسیار زیاد وخطرناک ناشی از برخورد صاعقه با دکلهای کامپیوتری را باید در جایی خنثینمائیم .

به همین منظور استفاده از سیستم ارت و حفاظت از تجهیزات بسیارلازم و ضروری است.

بعلاوه با افزایش استفاده از سیستمهای دیجیتالی و حساس ،لزوم بازنگری در طراحی ، نصب و نگهداری سیستمهای حفاظتی گراندینگ وجود دارد.

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

هدف و منظور از ایجاد سیستم ارتینگ:

• میسر کردن امنیت برای حفظ جان افراد در شرایط نرمال و Faultبا محدود کردن پتانسیل قدم و تماس

• حصول اطمینان از عملکرد صحیح دستگاه های الکتریکی و الکترونیکی

• جلوگیری از تخریب تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی

• حفاظت در مقابل برخورد صاعقه و میدان مغناطیسی

• یکنواخت کردن ولتاژ در هنگام رخداد ولتاژهای ضربه ،اضافی ،القایی و سپس به حداقل رساندن احتمال تخلیه ناگهانی ولتاژ

• منحرف کردن انرژی های سرگردان RF از تجهیزات حساس رادیویی تلویزیونی ،مخابراتی وکامپیوتری

مجهز بودن تاسیسات و ساختمان ها به سیستم ارتینگ مطمئن و پایدارکمک بسیار زیادی به عملکرد صحیح دستگاه های الکترونیکی و الکتریکی می نماید.

و از خرابی های ناشی از اضافه ولتاژهای الکترواستاتیک جریان های اضافی ،ولتاژهای ضربه ناشی از صاعقه ،میدان مغناطیسی سوییچینگ پستهای برق تا حد بسیار زیادی جلوگیری می نماید.

در سال های اخیر بحث ارتینگ و گراندینگ درمجامع مهندسی ایران بسیار مطرح شده و روش های مختلفی را بسته به شرایط اقلیمی و جوی منطقه مورد نظر برای سیستم های ارتینگ طراحی و اجرا می نمایند که همگی متفاوت بوده،اشکال،نوع و اجرای آنها با یکدیگر فرق دارند.

بطور کلی مقاومت الکتریکی صفر و نزدیک به آن برای یک سیستم یا شبکه گراند،ایده آل می باشد.

در زیر مقاومت های مورد نیاز برخی از سیستم های مختلف که در استانداردهای گوناگون به آن اشاره شده است را ملاحظه می فرمایید:

• پست های برق ،کمتر از ۵ اهم

• دکل های مخابراتی ،کمتر از ۳ اهم

• سایت های کامپیوتری،کمتر از۲ اهم

• تجهیزات ابزار دقیق،کمتر از ۱ اهم

• تابلوهای برق فشارضعیف،کمتر از۵ اهم

• سیستم حفاظت در مقابل صاعقه ،کمتر از۱۰اهم

در مناطقی که جنس خاک و زمین آن مناسب نبوده و سنگی ،آهکی ،شنی ،خشک و… باشد مقاومت الکتریکی زمین بسیار بالا می باشد و با روش های عادی و معمولی نمی توان سیستم ارت مناسب را مهیا نمود و به مقاومت التریکی مطلوب دسترسی پیدا کرد.

لذا در شرایط فوق از موادی استفاده می کنند که با خصوصیات مختلف کمک به ارتقای سیستم زمین می نماید .

اینگونه مواد با داشتن ترکیباتی خاص این توانایی را دارا می باشند که با روش های شیمیایی و فیزیکی شرایط سخت اقلیمی را بهبود بخشند و به دستیابی به مقاومت الکتریکی مطلوب مورد نیاز سیستم ارتینگ کمک نمایند.

AZP از مرغوبترین اینگونه مواد می باشد که در تمام شرایط خاص زمین قابل استفاده است.

این محصول  حاصل تلاش مهندسان در رشته های مختلف معدن ،شیمی ،برق والکترونیک می باشد که در نوع خود با محصولات خارجی مشابه رقابت تنگاتنگ دارد.

AZP  ترکیبی از مواد معدنی و شیمیایی با ضریب هدایت الکتریکی بسیار بالا و در عین حال خنثی می باشد که برای پر کردن اطراف هادی های ارت استفاده می شود.

AZP به دلیل داشتن ترکیبات خاص ،مقاومت الکتریکی زمین را به مقدار بسیار زیادی کاهش داده و موجب ارتقای کارایی و ارتقای سیستم های ارتینگ می شود .

مایع کاهنده مقاومت الکتریکی چاه ارت(ers)

بیشترین موارد استفاده مواد فوق در مناطقی می باشد که مقاومت الکتریکی مخصوص خاک زمین در آن مناطق بسیار بالا بوده و احتمال شسته شدن سایر مواد کاهنده مقاومت الکتریکی زمین(بنتونیت و…) توسط آب های سطحی زیاد است و اتصال الکتریکی بین هادی ارت و خاک زمین بسیار کم می باشد.

در زیر نمونه هایی از نوع خاک و زمین هایی را ملاحظه می نمایید که AZP بیشترین استفاده و کارایی را در آن مناطق دارد

• زمین های صخره ای

• خاک های سنگلاخی

• مناطق کوهستانی

• خاک های شنی

• خاک های ماسه ای مرطوب (ساحل دریا،…)

• خاک های ماسه ای خشک (صحرا،…)

مناطقی که تغییرات رطوبت و درجه حرارت خاک در آنها بسیار زیاد می باشد (تغییرات جوی در فصول مختلف سال)

Plate or Mesh Installation روش اجرائی صفحه (چاه ارت) یا مش

مایع کاهنده مقاومت الکتریکی چاه ارت(ers)

ضوابط اجرای سیستم ارت و چاه ارت در برق سولار

-نحوه اجرای سیستم ارت جهت رعایت سیستم TN-C-S در داخل ساختمان و T-T در شبکه عمومی و ایجاد تناسب بین این دو به نحویکه مشکلی از جهت ایمنی ساکنین و شبکه پیش نیاید بشرح بندهای زیر عمل می شود.

-لازم است اتصال زمین و لحاظ نمودن آخرین پیشرفتهای روز در زمینه احداث چاه ارت (استفاده از بنتونیت و سایر مواد کاهش دهنده مقاومت) با مقاومت حداکثر ۲ اهم اجرا شود.

 IEC-60100) و (VDE-0140 در اینصورت می‌توان با همبندی شمش‌های نول و ارت در محل تابلوی کنتور مشترکین، هم برای ارت کردن سیستم داخلی و هم برای زمین کردن بدنه تابلو، از اتصال زمین واحدی استفاده نمود.

-لازم است مقدار مقاومت اتصال زمین توسط مهندس ناظر و نماینده شرکت برق اندازه‌گیری شود و از پذیرفتن ارتهای با مقاومت بالاتر از ۲ اهم جداً خودداری گردد.

(به دلیل آنکه بی‌خطر بودن روش فوق بستگی بسیار زیادی به این مطلب دارد.)

-در داخل ساختمان لازم است همبندی بنحو مؤثری رعایت شود و المانهای فلزی موجود در سازه با روش مناسب، اتصال الکتریکی مورد نیاز را داشته باشند تا در صورت بروز هرگونه اشکال احتمالی روی شبکه عمومی برق، امکان بروز حادثه برای ساکنین وجود نداشته باشد.

مایع کاهنده مقاومت الکتریکی چاه ارت(ers)

-لازم است موارد فوق برای تمامی منازل، مغازه‌ها، واحدهای صنعتی و بطور کلی هرگونه متقاضی (بدون درنظر گرفتن متراژ و تعداد طبقات) انجام شود.

-لازم است اندازه‌گیری مستمر ارتهای نصب شده در ساختمانها حداقل سالی یکبار انجام گردیده و در صورت بالاتر بودن از استاندارد نسبت به اصلاح ارت اقدام گردد.

مسئولیت انجام این کار با مالک با مالکین است و وی می‌تواند بدین منظور از دفاتر مورد تأیید سازمان نظام مهندسی ساختمان استفاده نماید

روشهای اجرای ارت یا زمین حفاظتی در برق سولار:

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 .

مایع کاهنده مقاومت الکتریکی چاه ارت(ers)

ژنراتوری خورشیدی را در نظر بگیرید که در حال تولید برق است.

این ژنراتور دارای خروجی سه فاز می باشد و محل اتصال ستاره سیم پیچی استاتور آن مستقیما به زمین متصل شده است.

سه فاز خروجی وارد یک ترانسفورماتور افزاینده می شود و ولتاژ آن به ۲۳۰ کیلوولت افزایش میابد.

البته نقطه ی نوترال این ترانسفورماتور نیز به زمین متصل است و سرانجام قدرت وارد شبکه ی انتقال می شود و پس از طی مسافت طولانی، سپس در پست کاهنده ی قدرت به ولتاژ ۶۳ کیلوولت می رسد و نقطه ی نوترال این ترانسفورماتور نیز به زمین متصل می شود.

و سرانجام وارد پست توزیع می شود و ولتاژ آن به بیست کیلوولت کاهش میابد و نقطه ی نوترال این ترانسفورماتور نیز به زمین متصل می شود.

و بالاخره سیم های شبکه ی ۲۰ کیلوولت مثلا بصورت یک شبکه ی تارعنکبوتی وارد بخشی از شهر می شود تا ترانسفورماتور سر کوچه ی ما آن را تبدیل به ۳۸۰ ولت نماید.

که البته نقطه ی نوترال این ترانسفورماتور نیز به زمین متصل شده است …

با یک مرور اجمالی متوجه می شوید که ۵ بار در مقاصد مختلف ما از سیستم ارتینگ استفاده کردیم.

و بدین طریق مسیری برای بازگشت جریان در هر مقطع از فرایند را تامین نمودیم …

منظور از مقطع بعنوان مثال از ژنراتور تا پست افزاینده یک مقطع کاری است و از پست افزاینده تا پست کاهنده ی قدرت مقطعی دیگر است.

حال سوال این است اصولا کاربرد علمی و اصلی سیستم ارتینگ چیست ؟

بطور کلی هدف ما از استفاده ی سیستم ارتینگ حفاظت اشخاص و حفاظت تجهیزات می باشد.

در بخش حفاظت تجهیزات، عملکرد رله ها و سیستم های حفاظتی، سی تی ها ، پی تی ها و رله های نشتی یاب همه و همه بستگی بسیار شدید به عملکرد صحیح و بدون نقص سیستم ارتینگ دارد.

و چنانچه نقصی در آن بوجود آید به مجرد برور خطا یا فالت در یکی از سیستم های حیاتی شبکه قدرت یا نیروگاه و یا پست های انتقال قدرت، فاجعه ای بوجود می آید که هم طبعات جانی در بر دارد و هم خسارات مالی سنگینی به بار خواهد آورد….

برای درک بهتر این موضوع رله ی ارت فالت را در نظر بگیرید؛ اگر یکی از سیم های شبکه ی ۲۰ کیلوولت داخل شهر به دلیل گالوپینگ یا هر چیز دیگری پاره شود و روی زمین بیفتد علاوه بر اینکه می تواد باعث انفجار و حتی آتش سوزی شود، بدلیل جاری شدن جریان های خطرناک بر روی زمین باعث ایجاد ولتاژ گام خواهد شد.

بنابراین هم خطرات جانی در بردارد و هم خسارت های مالی.

اینجاست که رله ی ارت فالت وارد عمل می شود و از خطر جلوگیری می کند.

بدین صورت که جریان از زمین به سمت نقطه ی نوترال ترانسفورماتور تغذیه کننده اش در پست جاری می شود و از آنجا که رله ی ارت فالت بتوسط یک سی تی در مسیر بازگشت این جریان قرار دارد بلافاصله عکس العمل نشان خواهد داد.

 و قسمت معیوب را از شبکه ایزوله می کند و از بروز خسارت و خطر جلوگیری می کند.

البته این رله به گونه ای تنظیم می شود که با جریان های عادی و بی خطر حساس نشود و بی دلیل شبکه را ایزوله ننماید …

با همه ی این توضیحات فعلا دانستیم که یکی از کاربردهای استفاده از سیستم ارتینگ جداسازی قسمت معیوب بتوسط دستگاههای حفاظتی از سایر قسمت ها است.

بطوریکه با این عمل تجهیزات را در مقابل خسارت دیدن حفاظت می کند و در پاره ای از مواقع علاوه بر حفاظت تجهیزات، اشخاص را نیز محافظت می کند.

توجه داشته باشید در تاسیسات نیروگاهی و شبکه های انتقال و توزیع ولتاژها و جریانهای خطرناکی وجود دارد که به محض اینکه شخصی با آن تماس داشته باشد بدون شک کشته خواهد شد.

و بسیار کم اتفاق می افتد که شخص زنده بماند که اگر هم زنده بماند تا آخر عمر باید نقص عضو ناشی از آن برق گرفتگی را تحمل کند و برای همیشه از کار افتاده خواهد شد …

علاوه بر همه ی توضیحات فوق ما به این دلیل نقطه ی نوترال ترانسفورماتورها و ژنراتورها را به زمین متصل می کنیم که در زمان اتصالی محدودیتی در افزایش ولتاژ فازها ایجاد شود و در نتیجه سیستم در مقابل ازدیاد ولتاژ محافظت شود.

حال بهتر می توانید درک کنید که ما دو نوع زمین کردن داریم:

یکی زمین کردن حفاظتی که صرفاً به منظور تامین ایمنی و حفاظت های تاسیسات و اشخاص بکار می رود و قسمت هایی از تجهیزات را که در ارتباط مستقیم با نقاط برقدار سیستم نیستند بزمین متصل می شود.

و دیگری زمین کردن الکتریکی که نقاطی را که در ارتباط مستقیم با قسمت های برقدار تجهیزات هستند زمین می شوند.

بنابراین یک بار دیگر هدف از بکار بردن اتصال ارتینگ را بصورت گزینه ای یادآوری می کنم:

۱-باعث می شود که دستگاههای برقگیر به درستی عمل نمایند

۲-باعث کشف اتصالی ها و اشکالات بتوسط رله ها می شود و عیب سیستم به فوریت تشخیص داده میشود و احتمالا رفع می شود.

۳-مانع از افزایش ولتاژ سیستم در اثر بروز اتصالی، و افت ولتاژ بر اثر عدم تعادل بار می گردد.

۴-جان کارکنان اعم از اپراتور، تعمیرکار و غیره در مقابل برق گرفتگی محافظت می شود.

۵-حفاظت الکتریکی تجهیزات را فراهم می نماید.