مقدمه:

سیستم ارت یا زمین کردن یک نقطه از مدار الکتریکی به معنی اتصال آن به هادی حفاظتی است.

سیستم زمین برای تجهیزاتی به کار می روند که با برق کار می کنند یا با برق کار نمی کنند اما بدنه فلزی دارند.

چاه ارت یکی از اصلی ترین ارکان نیروگاهها، پست های برق، ساختمان ها و … می باشد.

سیستم ارت به منظور حفظ سلامت افراد، تجهیزات و دستگاه ها در مقابل خطرات ناشی از اتصال کوتاه یا صاعقه طراحی می گردد.

برای دستیابی به این امر باید کلیه تجهیزات و سازه های فلزی توسط هادی های مناسب به شبکه ارت وصل نمود.

تا هنگام برور اتصال کوتاه و یا صاعقه ، جریانات فوق از این طریق به زمین انتقال داده شود و خنثی گردد.

ضرورت سیستم ارت در پستهای برق:

۱- افزایش ولتاژ نقطه زمین در محل وقوع اتصال کوتاه یا Ground Potential Rise :

یکی از پارامترهای کلیدی در بحث سیستمهای اتصال زمین است.

به طور خلاصه، در هنگام وقوع اتصال کوتاه، بسته به میزان جریان اتصال کوتاه و مقاومت اتصال زمین، ولتاژ نقطه زمین شده افزایش می یابد.

بدیهی است که پتانسیل این نقطه را نمی توان همان پتانسیل رفرنس یا زمین فرض کرد.

به همین منظور، معمولاً در بحث مطالعات سیستمهای زمین، نقطه رفرنس ولتاژ صفر، زمین دور یا Remote Earth نامیده میشود.

در شکل فوق ،remote Earth که ولتاژ آن صفر فرض شده است باشماره  ۱نشان داده شده است.

۲- ولتاژ تماس فلز به فلز یا Metal-to-Metal Touch Voltage :

این ولتاژ در شکل فوق با Emm نشان داده شده است.

همانطورکه ملاحظه می شود، شخصی دو بدنه فلزی را لمس نموده است.

ولتاژ تماس فلز به فلز، ولتاژ ایجاد شده بین انگشتان دو دست شخص خواهد بود.

بدنه اول در نقطه ۲ زمین شده و پسیو است (مثل فنس فلزی پستها ).

و بدنه دوم (نقطه ۳) که محل عبور جریان اتصال کوتاه بوده و یک بدنه اکتیو است.

ولتاژ فوق برابر اختلاف پروفیل ولتاژ سطح زمین در نقاط ۲ و ۳ خواهد بود.

بدیهی است که ولتاژ تماس فلز به فلز  را می توان بین هر دو نوع بدنه اکتیو  یا پسیو بررسی نمود.

۳- ولتاژ گام یا Step Voltage :

ولتاژ بین دو پای شخص است. در حالت نرمال، فاصله دو پایک متر فرض می شود.

در شکل فوق، این ولتاژ برابر اختلاف ولتاژ نقاط ۴ و ۵ بوده و برابر Es می باشد.

۴- ولتاژ تماس یا Touch Voltage:

اختلاف ولتاژ بین دست و پای شخص درشرایطی است که دست به بدنه برقدار وصل شده است. 

درشکل فوق، ولتاژ تماس برابر اختلاف ولتاژ نقاط ۶ و ۷ است (محل عبور جریان اتصال کوتاه نقطه ۷ می باشد).

این ولتاژ در پروفایل ولتاژ سطح زمین با Et نشان داده شده است.

۵- ولتاژ انتقالی یا Transfered Voltage :

این ولتاژ نوعی ولتاژ تماس خاص است که در آن فاصله نقطه تماس تا محل پا، بواسطه وجود بدنه فلزی طولانی (مثل بدنه باسداکت یا بدنه تجهیزات GIS) افزایش یافته است.

در بدترین حالت، که شخص در خارج محیط پست بدنه فلزی متصل به نقطه خطا (مثل فنسهای همبندی شده با زمین پست) را لمس کند، پا در ولتاژ مرجع (remote earth) قرار می گیرد.

در این حالت بیشترین ولتاژ ممکن بین دست و پای شخص ایجاد می شود (GPR~Etrrd).

۶- ولتاژ مش یا Mesh Voltage :

حداکثر ولتاژ تماس در یک مش از شبکه زمین است.

این ولتاژ وقتی حاصل می شود که شخص درنقطه حداقل پتانسیل سطحی زمین قرار گرفتهباشد.

ولی به واسطه اتصال فلزی (مثل بدنه باسداکت) به محل وقوع اتصال کوتاه،در معرض GPR است.

ولتاژ مش در شکل بالا نشان داده شده است.

منبع/farhadyazdi.com