همبندی اصلی برای همولتاژ کردن اجزای فلزی اسکلت:

همبندی مهمترین روشی است که برای پیشگیری از برقگرفتگی در یک ساختمان وجود دارد.

اگر:

اسکلت هادی ساختمان ( اسکلت فلزی )

و بدنه های هادی بیگانه ( انواع لوله کشی ها و نظایر آن )

و بدنه های هادی تجهیزات الکتریکی ساختمان ها ( هادی حفاظتی PE و هادی اصلی زمین E )

با یک هادی که دارای سطح مقطعی بزرگ است ( کم مقاومت ) به همدیگر وصل شوند.

بین اجزای همبندی شده حتی اگر جریان های زیاد برقرار شده باشند. اختلاف پتانسیل قابل ملاحظه ای وجود نخواهد داشت تا باعث برقگرفتگی شود.

به عبارت دیگر:

هدف از ایجاد همبندی اصلی برای همولتاژ کردن جلوگیری از تشکیل ولتاژهای خطرناک است بین اجزای مختلفی که ممکن است به وسیله یک نفر به طور همزمان لمس شوند.

در اینجا هم نباید نقش زمین فراموش شود.

بنابراین برای اینکه همبندی مؤثر باشد، باید پتانسیل اجزای همبندی شده خیلی نزدیک به پتانسیل زمین باشند.

جهت همبندی بین کلیه آهن آلات تشکیل دهنده استراکچر یک ساختمان از نوع اسکلت فلزی لازم است:

در نقاط مختلف بخصوص:

محلهایی که پروفیلهای آهنی بهم جوش داده میشوند

و یا پیچ و مهره میشوند

با سیم مسی و با طول مناسب بوسیله حوش احتراقی(کدولد) به یکدیگر اتصال یابند.

زمین و مقاومت الکتریکی:

هدف از اتصال به زمین هر چه باشد – تأمین ایمنی در برابر برقگرفتگی انسان یا حیوان است.

در بهره برداری از سیستم الکتریکی ، یا ، حفظ عایق بندی سیستم یا ایجاد مسیری برای جریان عملیاتی با هدف:

تحریک لوازم حفاظتی به واکنش و یا تأمین ایمنی در برابر برقگرفتگی هنگام انجام تعمیرات بر روی تجهیزات یا خطوط نیروی برق

– وجود سیستم اتصال به زمین در سیستم های الکتریکی اجتناب ناپذیر است.

حتی در سیستم های IT که بدون اتصال به زمین به حساب می آیند.

برای کشف وقوع اتصال فاز به زمین و تحریک رله زمین به واکنش ، به ایجاد مسیری برای عبور جریان تحریک از طریق زمین احتیاج است.

هر چند در این مورد ، مقاومت اتصال به زمین باید به قدر کافی بالا باشد.

تا جریان تحریک از حد معینی بیشتر نشود.

مقصود از اتصال زمین ، اتصال به جرم کلی زمین است.

آشنا شدن با این مفهوم و پی بردن به معنای جرم کلی زمین برای فهم مطالب مربوط به اتصال زمین و نقش الکترود زمین ، اهمیتی بسیار زیاد دارد.

تا جایی که مربوط به مسایل عملیاتی و غیره باشد ، اتصال به جرم کلی زمین ممکن است مستقیم یا از طریق نوعی امپدانس انجام شود.

به طور کلی :

بجزء مواردی مانند سیستم های IT ، در احداث اتصال به زمین ، یا هادی ای که در تماس با زمین بوده و به آن الکترود زمین گفته می شود.

دو هدف زیر تعقیب می شود :

۱- مقاومت اتصال به جرم کلی زمین یا خلاصه تر مقاومت الکترود زمین تا حد امکان کم باشد.

۲- تأسیسات اتصال به زمین – هادی ها ، الکترود زمین ، اتصالات و غیره – توانایی عبور جریانهای اتصال به زمین را در مدت برقراری این جریان ها ، داشته باشند.

برای تحقق این هدفها لازم است موارد زیر مطالعه شوند :

۱- جنس ، مقاومت ویژه ، دما و رطوبت خاکی که الکترود در آن مدفون می شود ؛

۲- جنس ، اندازه ها و نحوه نصب الکترود زمین ؛

۳- نحوه انجام اتصالات به الکترود زمین ؛

علاوه بر اینها توجه به موارد زیر نیز ضروری خواهد بود :

۱- چگالی جریان در سطح الکترود در تماس با خاک

۲- پتانسیل بر روی سطح زمین در اطراف الکترود

و در خاتمه:

اندازه گیری مقاومت الکترود زمین نسبت به جرم کلی زمین و در برخی موارد اندازه گیری مقاومت ویژه خاک ، مهمترین کاری است که باید انجام شود.

 اکثر مصرف کنندگان الکتریکی دارای بدنه فلزی می باشند.

از آنجاکه فلزات هادی جریان برق هستند لذا همواره خطر برق دار شدن آنها وجود دارد.

برای حل این مسئله و جلوگیری از مشکلات احتمالی از سیستم ارتینگ در ساختمان و تمام تجهیزاتی که دارای بدنه فلزی هستند استفاده می شود.

که به شرح آن خواهیم پرداخت:

۱. دراغلب آیین نامه ها و مقررات به شدت توصیه شده که تاسیسات سیم کشی برق رسانی را از تلفن و وسایل مخابراتی دیگر و همچنین لوله های گاز و آب و … دور نگهدارند.

در مواردی که این امر ممکن نباشد، لازم است که:

بدنه فلزی لوله های برق با دیگر لوله ها متصل شوند و در نهایت به چاه ارت متصل گردد.

در صورتیکه این کار به خوبی انجام نگیرد، در صورت اتصال فاز به لوله برق، اختلاف پتانسیلی بین لوله های برق و دیگر لوله ها نظیر آب و گاز و … به وجود می آید.

که ممکن است سبب برق گرفتگی و یا برق دار شدن، جرقه و آتش سوزی شود.

لذا چنانچه کلیه قسمتهای فلزی به یکدیگر وصل شوند و در نهایت با چاه ارت ارتباط پیدا کنند، این عمل از برق دار شدن با ولتاژهای خطرناک جلوگیری می نمایند.

و شرایط را به حد بالای ایمنی نزدیک تر می کند.

صاعقه گیر آذرخش

۲-سیستم ارت، سیستم حفاظتی ساده و ارزانی است که در صورت برق دار شدن بدنه مصرف کننده ها و تجهیزات برقی ما را از خطر برق گرفتگی مصون می دارد.

این روش برق بدنه را از طریق یک سیم ( سیم ارت ) به زمین منتقل می نماید و لذا شخص دچار برق گرفتگی نخواهد شد.

همانطور که میدانیم جریان برق همیشه از مسیری بسته می شود که کمترین مقاومت را دارا باشد.

در شکل ساده زیر همانطور که مشهود است بدن انسان به عنوان یک هادی و سیم ارت به عنوان هادی دیگر، با یکدیگر اتصال موازی را تشکیل می دهند.

بدین وسیله تمامی جریان از سیم بدون مقاومت عبور کرده و به انسان آسیبی نمی رسانند.

صاعقه گیر آذرخش

 ۳-همانگونه که در بالا ذکر شد، اجسام هادی باید به وسیله یک سیم هادی همبندی شوند.

همبندی یعنی هم پتانسیل کردن دو یا چند جسم هادی به وسیله اتصال آنها به یکدیگر با استفاده از یک سیم هادی.

اجسام یکه همبندی می شوند ( یا به یکدیگر اتصال داده می شوند ) هیچ اختلاف پتانسیلی با یکدیگر ندارند.

از همین رو بین اجسامی که هم پتانسیل هستند، جرقه ساکن ایجاد نمی شود.

اتصال زمین یا ارت کردن یعنی اتصال یک جسم رسانا به وسیله یک هادی به زمین.

همبندی و اتصال زمین معمولا در اجسامی که دارای هادی های خوبی هستند، بسیار موثر است.

لازم به ذکر است که هادی همبندی و سیم اتصال زمین موثر و مفید باید دارای استحکام، مقاومت خوردگی و قابلیت ارتجاعی برابر باشند.

همچنین برای اتصال زمین می توان از سیم لخت  یا روپوش دار ( کابل ) استفاده کرد.

اما باید به صورت مستمر بازدید شود تا از اتصال کامل آن اطمینان حاصل گردد.

صاعقه گیر آذرخش

۴-یکی از موضوعات بسیار مهم در شبکه ارت موضوع ” چاه ارت ” می باشد.

برای این چاه عمق متصور می باشد، ولی بهترین چاه آنست که به قسمت نمناک و مرطوب زمین رسیده باشد.

زیرا چنین خاکی دارای مقاومت الکتریکی کمی می باشد.

حال الکترود ( میل یا … ) را در داخل چاه قرار داده و با یک سیم مسی قطور با مقاومت الکتریکی کم به بیرون چاه هدایت می شود.

اطراف میل یا … را زغال و نمک ریخته و خود چاه را با ماسه پر می کنند.

بهتر است سیم رابط چاه و الکترود با شین زمین از سیم مسی بافته شده باشد.

آنچه که مسلم است شکل هندسی چاه نقشی در کارایی آن ندارد.

برای اینکه مقاومت زمین بیش از پیش کم شود می توان از پودر کربن و براده فلزاتی که زنگ نمی زنند ( مثل آلومینیوم، مس و … ) استفاده کرد.

انتخاب میل ( عامل ) بستگی به جنس زمین دارد. هر چه زمین مرطوب تر باشد طول عامل کمتر خواهد بود.

قفس فاراده:

با گسترش ابعاد ساختمانها و با توجه به محدودیت های میله ساده ، قفس فارادی (Faraday Cage) جایگزین میله های ساده فرانکلینی شد.

امروزه نیز اکثر استانداردهای جهانی استفاده از قفس فارادی را بهترین روش میدانند.

در این روش سعی می شود ساختمان را در قفسی از هادیهای مسی یا فولادی محصور نمود.

دستورالعملهای کلی روش قفس فارادی بشرح زیر است:

• ایجاد یک رینگ از تسمه های مسی یا فولادی درپشت بام ساختمانها یا بر روی جان پناه آن

• ایجاد مشی از تسمه ها یا سیمهای مسی یا فولادی در کف بام ساختمانها به گونه ای که در بالای بام ابعاد شطرنجی هادی ۵x5 m (سطح I حفاظت ) ، ۱۰x10 m (سطح II حفاظت) یا ۲۰x20 m (سطح III حفاظت) ایجاد گردد.

• اجرای هادیهای میانی نزولی در جهات مختلف ساختمان به نوعی که هر هادی از هادی دیگر بین ۲۰ الی ۳۰ متر فاصله داشته باشد.

• محاسبه فواصل Bonding و اتصال عناصرفلزی روی بام و بدنه به هادی های صاعقه گیر

همانطورکه ملاحظه می فرمائید در مسیر اجرای روش قفس فارادی از ابزار های مختلفی مثل:

هادیهای مسی،

انواع بستهای نگهدارنده،

انواع کلمپهای چند راهی،

میله های برقگیر ساده،

و پایه های نگهدارنده و . . . استفاده می شود.