نقش سیستم ارتینگ در پایداری و ایمنی شبکه‌های برق

فهرست مطالب:

• مقدمه
• مفاهیم پایه سیستم ارتینگ
• جایگاه سیستم ارتینگ در شبکه‌های توزیع برق
• نقش ارتینگ در پایداری شبکه توزیع
• نقش ارتینگ در ایمنی افراد و تجهیزات
• انواع سیستم‌های ارتینگ در شبکه‌های توزیع
• اجزای اصلی سیستم ارتینگ در شبکه‌های توزیع
• طراحی مهندسی سیستم ارتینگ
• تأثیر شرایط اقلیمی و خاک بر عملکرد ارتینگ
• ارتباط سیستم ارتینگ با تجهیزات حفاظتی
• نقش ارتینگ در کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان شبکه
• خطاهای رایج در اجرای سیستم ارتینگ
• استانداردهای بین‌المللی و ملی ارتینگ
• تولیدکنندگان معتبر تجهیزات ارتینگ
• جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
• پرسش و پاسخ تخصصی

1. مقدمه:

سیستم ارتینگ (زمین‌کردن) یکی از بنیادی‌ترین و در عین حال حیاتی‌ترین بخش‌های زیرساخت شبکه‌های توزیع برق به شمار می‌رود. با گسترش شبکه‌های فشارضعیف و فشارمتوسط، افزایش تراکم مصرف‌کنندگان و ورود تجهیزات حساس الکترونیکی، نقش سیستم ارتینگ در پایداری از یک الزام ایمنی ساده فراتر رفته و به عنصری کلیدی در پایداری، قابلیت اطمینان و عملکرد صحیح شبکه توزیع تبدیل شده است.

طراحی و اجرای صحیح سیستم ارتینگ می‌تواند از بروز خسارات جانی، آسیب به تجهیزات، اختلال در عملکرد رله‌های حفاظتی و ناپایداری شبکه جلوگیری کند.

2. مفاهیم پایه سیستم ارتینگ:

2.1. تعریف ارتینگ و اهداف آن:

ارتینگ به فرآیند اتصال عمدی بخش‌های فلزی تجهیزات و سیستم‌های الکتریکی به زمین گفته می‌شود، به‌گونه‌ای که جریان‌های خطا، اضافه ولتاژها و صاعقه به‌صورت ایمن تخلیه شوند. اهداف اصلی ارتینگ شامل:

• حفاظت جان انسان‌ها
• حفاظت تجهیزات الکتریکی
• تضمین عملکرد صحیح سیستم‌های حفاظتی
• تثبیت ولتاژ مرجع شبکه

2.2. تفاوت ارتینگ حفاظتی و عملکردی:

ارتینگ حفاظتی با هدف ایمنی اشخاص و جلوگیری از برق‌گرفتگی اجرا می‌شود، در حالی که ارتینگ عملکردی به منظور تضمین عملکرد صحیح تجهیزات، کاهش نویز و تثبیت ولتاژ در سیستم‌های کنترلی و مخابراتی شبکه توزیع کاربرد دارد.

3. جایگاه سیستم ارتینگ در شبکه‌های توزیع برق:

3.1. ارتینگ در شبکه‌های فشارضعیف:

در شبکه‌های فشارضعیف، نقش سیستم ارتینگ در پایداری حیاتی در عملکرد کلیدهای حفاظتی، فیوزها و RCD ها دارد. در صورت بروز اتصال بدنه، سیستم ارتینگ مسیر کم‌امپدانسی برای عبور جریان خطا فراهم کرده و باعث قطع سریع مدار می‌شود.

3.2. ارتینگ در شبکه‌های فشارمتوسط:

در شبکه‌های فشارمتوسط، ارتینگ علاوه بر ایمنی، نقش مهمی در کنترل ولتاژهای گذرا، کاهش تنش عایقی تجهیزات و تضمین عملکرد صحیح رله‌های حفاظتی ایفا می‌کند.

4. نقش ارتینگ در پایداری شبکه توزیع:

4.1. کنترل ولتاژ گام و تماس:

ولتاژ گام و تماس از مهم‌ترین عوامل خطر در شبکه‌های توزیع هستند. طراحی اصولی سیستم ارتینگ با توزیع مناسب الکترودها و هادی‌های زمین، این ولتاژها را در محدوده مجاز نگه می‌دارد.

4.2. کاهش تنش‌های الکتریکی تجهیزات:

ارتینگ مناسب از اعمال اضافه ولتاژهای ناگهانی به تجهیزات جلوگیری کرده و موجب افزایش طول عمر ترانسفورماتورها، کابل‌ها و تابلوهای توزیع می‌شود.

5. نقش ارتینگ در ایمنی افراد و تجهیزات:

سیستم ارتینگ مؤثر، با ایجاد مسیر امن برای جریان‌های خطا، احتمال برق‌گرفتگی را به حداقل رسانده و از بروز آتش‌سوزی‌های ناشی از جریان‌های نشتی جلوگیری می‌کند.

6. انواع سیستم‌های ارتینگ در شبکه‌های توزیع:

6.1. سیستم TT:

در این سیستم، نول شبکه و بدنه تجهیزات هر دو به زمین‌های مستقل متصل می‌شوند. این روش در شبکه‌های روستایی کاربرد گسترده‌ای دارد.

6.2. سیستم TN:

در این سیستم، نول و ارت به‌صورت مشترک یا مجزا توزیع می‌شوند و عملکرد حفاظتی سریع‌تری نسبت به TT دارد.

6.3. سیستم IT:

بیشتر در شبکه‌های خاص و حساس استفاده می‌شود و تمرکز آن بر تداوم سرویس‌دهی است.

7. اجزای اصلی سیستم ارتینگ:

• الکترود زمین (میله، صفحه، مش)
• هادی‌های ارت
• شینه ارت
• اتصالات و کلمپ‌ها
• چاه ارت یا شبکه مش زمین

8. طراحی مهندسی سیستم ارتینگ:

8.1. بررسی مقاومت ویژه خاک:

مقاومت ویژه خاک یکی از مهم‌ترین پارامترهای طراحی ارتینگ است و بسته به نوع خاک، رطوبت و دما تغییر می‌کند.

8.2. محاسبه مقاومت زمین:

هدف اصلی، دستیابی به مقاومتی در محدوده استاندارد (معمولاً کمتر از 2 تا 5 اهم در شبکه‌های توزیع) است.

9. تأثیر شرایط اقلیمی و خاک:

در مناطق خشک، کوهستانی یا با خاک سنگی، اجرای سیستم ارتینگ نیازمند روش‌های خاص مانند استفاده از مواد کاهنده مقاومت زمین است.

10. ارتباط سیستم ارتینگ با تجهیزات حفاظتی:

عملکرد صحیح رله‌ها، فیوزها و کلیدهای حفاظتی به کیفیت سیستم ارتینگ وابسته است. ارت نامناسب می‌تواند باعث عدم قطع به‌موقع خطا شود.

11. نقش ارتینگ در کاهش تلفات و افزایش قابلیت اطمینان شبکه:

ارتینگ صحیح موجب کاهش جریان‌های نشتی، کاهش خطاهای تکرارشونده و افزایش پایداری شبکه توزیع می‌شود.

12. خطاهای رایج در اجرای سیستم ارتینگ:

• عدم اندازه‌گیری مقاومت زمین
• استفاده از اتصالات غیراستاندارد
• عدم نگهداری و پایش دوره‌ای

13. استانداردهای بین‌المللی و ملی:

• IEC 60364
• IEEE 80
• استانداردهای شرکت توانیر و وزارت نیرو

14. تولیدکنندگان معتبر تجهیزات ارتینگ:

سیستم ارتینگ یکی از حساس‌ترین بخش‌های ایمنی شبکه برق است و کیفیت تجهیزات مورد استفاده در آن، نقش سیستم ارتینگ در پایداری مستقیمی در حفاظت جان انسان‌ها، پایداری شبکه و عملکرد صحیح تجهیزات حفاظتی دارد. به همین دلیل، انتخاب تولیدکنندگان معتبر و دارای استانداردهای بین‌المللی اهمیت بالایی دارد.

14.1. تولیدکنندگان معتبر تجهیزات ارتینگ در ایران:

14.1.1. شرکت صاعقه‌گیر پارس:

حوزه تخصصی: این شرکت یکی از شناخته‌شده‌ترین تولیدکنندگان داخلی در حوزه سیستم‌های ارتینگ، صاعقه‌گیر و حفاظت در برابر اضافه‌ولتاژ است. محصولات آن شامل الکترودهای زمین، چاه ارت، صاعقه‌گیرهای اکتیو و پسیو، تجهیزات اتصال زمین و ملزومات ارتینگ شبکه‌های توزیع می‌باشد.

• مزیت‌ها: انطباق با استانداردهای IEC و NFC
• مناسب برای پست‌های توزیع و خطوط فشارمتوسط
• سابقه اجرایی گسترده در پروژه‌های صنعتی و نیروگاهی

وب‌سایت: www.saeghegirpars.com

14.1.2. شرکت ارت صنعت نوین:

حوزه تخصصی: این شرکت در زمینه طراحی، اجرا و تأمین تجهیزات سیستم ارتینگ و حفاظت صاعقه فعالیت دارد. تمرکز اصلی آن بر ارتینگ پست‌های توزیع، نیروگاه‌ها، صنایع نفت و گاز و ساختمان‌های حساس است.

• مزیت‌ها: ارائه راهکار مهندسی سفارشی متناسب با مقاومت خاک
• تولید الکترودهای مسی، صفحات ارت و اتصالات استاندارد
• خدمات تست و اندازه‌گیری مقاومت زمین

وب‌سایت: www.artsanatnovin.com

14.1.3. شرکت آذر ارتینگ:

حوزه تخصصی: آذر ارتینگ در تولید تجهیزات ارتینگ شامل میله ارت مسی، تسمه و کابل مسی، کلمپ‌های اتصال زمین و سیستم‌های هم‌بندی تخصص دارد و محصولات آن در شبکه‌های توزیع شهری و صنعتی استفاده می‌شود.

• مزیت‌ها: کیفیت مناسب مواد اولیه
• قیمت رقابتی نسبت به نمونه‌های خارجی
• کاربرد گسترده در پروژه‌های توزیع و ساختمانی

وب‌سایت: www.azarearthing.com

14.1.4. شرکت نیرو صنعت ارت:

حوزه تخصصی: این شرکت به‌طور خاص بر تجهیزات ارتینگ شبکه‌های برق فشارضعیف و فشارمتوسط تمرکز دارد و خدمات طراحی و اجرای سیستم زمین را نیز ارائه می‌دهد.

• مزیت‌ها: تجربه بالا در پروژه‌های توزیع برق
• تولید تجهیزات مطابق با نشریات توانیر
• پشتیبانی فنی مناسب برای پروژه‌های اجرایی

وب‌سایت: www.nirousanat.com

14.2. تولیدکنندگان معتبر تجهیزات ارتینگ در سطح بین‌المللی:

14.2.1. شرکت ABB (سوئیس / سوئد):

حوزه تخصصی: ABB یکی از پیشروترین برندهای جهانی در زمینه تجهیزات برق است و راهکارهای کاملی برای سیستم‌های ارتینگ، حفاظت زمین، صاعقه‌گیر و تجهیزات حفاظتی شبکه ارائه می‌دهد.

• مزیت‌ها: کیفیت بسیار بالا و عمر طولانی تجهیزات
• سازگاری کامل با شبکه‌های فشارضعیف و فشارمتوسط
• مورد استفاده در پروژه‌های بزرگ توزیع و انتقال

وب‌سایت: www.abb.com

14.2.2. شرکت Siemens (آلمان):

حوزه تخصصی: زیمنس در کنار تولید تجهیزات قدرت، راهکارهای مهندسی پیشرفته برای ارتینگ پست‌ها، نیروگاه‌ها و شبکه‌های توزیع ارائه می‌دهد.

• مزیت‌ها: طراحی مبتنی بر شبیه‌سازی و تحلیل دقیق
• مناسب برای شبکه‌های حساس و حیاتی
• هماهنگی کامل با سیستم‌های حفاظتی و رله‌ها

وب‌سایت: www.siemens.com

14.2.3. شرکت Schneider Electric (فرانسه):

حوزه تخصصی: اشنایدر الکتریک در زمینه سیستم‌های زمین، هم‌بندی، حفاظت اضافه‌ولتاژ و تجهیزات ایمنی شبکه توزیع فعالیت گسترده دارد.

• مزیت‌ها: راهکارهای یکپارچه ارتینگ و SPD
• تمرکز ویژه بر ایمنی پرسنل
• مناسب برای شبکه‌های توزیع شهری و صنعتی

وب‌سایت: www.se.com

14.2.4. شرکت DEHN (آلمان):

حوزه تخصصی: DEHN یکی از معتبرترین برندهای تخصصی جهان در حوزه ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه و اضافه‌ولتاژ است.

• مزیت‌ها: تخصصی‌ترین محصولات ارت و صاعقه‌گیر
• انطباق کامل با IEC و IEEE
• استفاده گسترده در پست‌های توزیع و انتقال

وب‌سایت: www.dehn.com

14.2.5. شرکت nVent ERICO (آمریکا):

حوزه تخصصی: این شرکت به‌صورت تخصصی در زمینه سیستم‌های ارتینگ، اتصال زمین، هم‌بندی و حفاظت تجهیزات الکتریکی فعالیت می‌کند.

• مزیت‌ها: پیشرو جهانی در تجهیزات Grounding
• راهکارهای مهندسی برای خاک‌های با مقاومت بالا
• مناسب برای پروژه‌های صنعتی و زیرساختی

وب‌سایت: www.nvent.com/erico

15. جمع‌بندی:

سیستم ارتینگ ستون فقرات ایمنی و پایداری شبکه‌های توزیع برق است. سرمایه‌گذاری در طراحی، اجرا و نگهداری اصولی آن، بازگشت اقتصادی و فنی قابل‌توجهی برای بهره‌برداران شبکه به همراه دارد.